(57)【要約】【課題】筐体に対する電池モジュールの組み付け容易性及び電池モジュールの放熱性を良好に確保できる電池パックを提供する。【解決手段】この電池パック１は、筐体２と、筐体２内に配置された枠体１１と、電池セル２１の配列体２２及び配列体２２を電池セル２１の配列方向に挟むように設けられた平板状のブラケット２４とを有する電池モジュール３と、を備え、電池モジュール３における配列体２２の配列方向に交差する側面３ａが筐体２の内壁に当接した状態で、ブラケット２４が枠体１１に固定されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に配置された枠体と、
電池セルの配列体と、前記配列体を前記電池セルの配列方向に挟むように設けられた平板状のブラケットとを有する電池モジュールと、を備え、
前記電池モジュールにおける前記配列体の前記配列方向に交差する側面が前記筐体の内壁に当接した状態で、前記ブラケットが前記枠体に固定されている電池パック。
【請求項２】
前記配列体において、前記電池セル間には伝熱プレートが配置され、
前記伝熱プレートは、前記電池モジュールの前記側面に延出する延出面を有し、
前記延出面が前記電池モジュールの前記側面として前記筐体の内壁に当接している請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記電池モジュールの前記側面は、前記電池セルの配列方向から見て、前記ブラケットの端面と面一又は前記ブラケットの端面よりも外側に位置している請求項１又は２記載の電池パック。
【請求項４】
前記ブラケットには、前記枠体を構成する梁部の断面形状に応じた切欠部が設けられ、
前記切欠部に前記梁部を係合させた状態で、前記ブラケットが締結部材によって前記枠体に締結されている請求項１〜３のいずれか一項記載の電池パック。
【請求項５】
前記締結部材は、ボルトであり、
前記配列体の配列方向に交差する向きに前記ボルトが配されている請求項４記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池パックとして、例えば特許文献１に記載の電池パックがある。この電池パックは、筐体内に複数の電池モジュールが収容されることによって構成されている。各電池モジュールは、エンドプレートに取り付けられたブラケットを介し、ボルトなどの締結部材によって筐体の内壁に固定されている。各電池モジュールの電池セル間には、伝熱プレートが配置され、電池セルで発生した熱は、伝熱プレートを介して筐体の側壁側に放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５００５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような電池パックでは、筐体に対する電池モジュールの組み付けを容易化する構造が検討されている。このような構造として、電池モジュールを筐体に直接組み付けるのではなく、電池モジュールを組み付けた枠体を筐体内に収容させる構造が考えられる。枠体を用いた構造においても、筐体への伝熱を前提とした電池モジュールの放熱性の確保が求められる。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体に対する電池モジュールの組み付け容易性及び電池モジュールの放熱性を良好に確保できる電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明の一側面に係る電池パックは、筐体と、筐体内に配置された枠体と、電池セルの配列体と、配列体を電池セルの配列方向に挟むように設けられた平板状のブラケットとを有する電池モジュールと、を備え、電池モジュールにおける配列体の配列方向に交差する側面が筐体の内壁に当接した状態でブラケットが枠体に固定されている。
【０００７】
この電池パックでは、電池モジュールにおける配列体の配列方向に交差する側面を筐体の内壁に当接させることで、電池セルで発生した熱を筐体側に放熱させることができる。また、この電池パックでは、電池モジュールが予め組み付けられた枠体を筐体に収容させることで、電池モジュールを筐体に直接組み付ける場合に比べて、筐体に対する電池モジュールの組み付け容易性を確保できる。このとき、電池モジュールにおいて平板状のブラケットを用いることで、枠体に対する電池モジュールの位置決めが容易となり、電池モジュールの側面と筐体の内壁とを隙間無く当接させることが可能となる。したがって、電池モジュールの放熱性を良好に確保できる。
【０００８】
また、配列体において、電池セル間には伝熱プレートが配置され、伝熱プレートは、電池モジュールの側面に延出する延出面を有し、延出面が電池モジュールの側面として筐体の内壁に当接していてもよい。この場合、伝熱プレートの延出面が筐体の内壁に当接することで、電池モジュールの放熱性を一層良好なものにすることができる。
【０００９】
また、電池モジュールの側面は、電池セルの配列方向から見て、ブラケットの端面と面一又はブラケットの端面よりも外側に位置していてもよい。これにより、電池モジュールの側面と筐体の内壁とを一層確実に隙間無く当接させることができる。
【００１０】
また、ブラケットには、枠体を構成する梁部の断面形状に応じた切欠部が設けられ、切欠部に梁部を係合させた状態で、ブラケットが締結部材によって枠体に締結されていてもよい。この場合、枠体に対する電池モジュールの位置決めが一層容易となる。
【００１１】
また、締結部材は、ボルトであり、配列体の配列方向に交差する向きにボルトが配されていてもよい。こうすると、ボルトによる締結力が電池モジュールにおける各電池セルの拘束力に影響することを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面に係る電池パックによれば、筐体に対する電池モジュールの組み付け容易性及び電池モジュールの放熱性を良好に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る電池パックの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】電池モジュールの収容に用いられる枠体の一例を示す斜視図である。
【図３】電池モジュールの一例を示す斜視図である。
【図４】電池モジュールを構成する電池セルの一例を示す斜視図である。
【図５】筐体に対する電池モジュールの収容状態を示す概略図である。
【図６】筐体に対する電池モジュールの収容状態の変形例を示す概略図である。
【図７】筐体に対する電池モジュールの収容状態を別の変形例示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る電池パックの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る電池パックの一実施形態を示す斜視図である。同図に示す電池パック１は、例えば自動車やフォークリフトといった各種の車両にバッテリとして搭載される。図１に示すように、電池パック１は、筐体２内に複数の電池モジュール３が収容されることによって構成されている。
【００１６】
筐体２は、例えば鉄（ＳＳ４００）などの金属材料によって形成され、全体として略直方体形状の箱体をなしている。筐体２の内部は、電池モジュール３や制御用基板（不図示）などが収容される収容空間Ｓとなっている。筐体２は、有底の本体部４と、本体部４の一面側の開口部分を塞ぐ蓋部５とを有している。
【００１７】
本体部４は、例えばベース板６と、ベース板６の４辺にそれぞれ立設された複数の側板７とを有している。ベース板６と側板７とは、それぞれ矩形の平板部材からなり、ベース板６の縁部と側板７の縁部とを互いに溶接することによって本体部４が形成されている。ベース板６の厚さは、側板７の厚さよりも大きくてもよい。蓋部５は、例えばベース板６と同形状をなす矩形の平板部材からなる。蓋部５は、ボルト等の締結部材或いは溶接によって側板７の縁部に固定され、本体部４の開口部分を気密かつ水密に塞いでいる。
【００１８】
筐体２の収容空間Ｓへの電池モジュール３の収容には、図２に示すように、枠体１１が用いられている。枠体１１は、例えば金属製の梁部１２を溶接等によって連結することによって構成され、収容空間Ｓにほぼ隙間無く嵌まり込むように略直方体形状をなしている。梁部１２は、例えば断面正方形状の棒状をなし、枠体１１の略直方体形状の外郭をなす外郭部分と、外郭部分の中点同士を結ぶ内郭部分とを有している。これにより、枠体１１には、電池モジュール３を組み付ける略直方体形状の組付領域Ｋが複数形成されている。なお、枠体１１の幅方向の中央部分を構成する梁部１２（梁部１２ａ）の幅は、当該梁部１２によって左右に隣り合う組付領域Ｋ，Ｋを共通して構成する関係上、他の梁部１２の幅の２倍程度となっている。
【００１９】
なお、図１では、筐体２内に単体の電池モジュール３を図示しているが、本実施形態では、枠体１１に４×２の組付領域Ｋが設けられており、最大で８体の電池モジュール３を組み付け可能となっている。また、組付領域の底部を構成する梁部１２には、電池モジュール３の組み付けに用いられるボルト２８を挿通させる挿通孔（不図示）が各組付領域Ｋごとに形成されている（図５参照）。
【００２０】
枠体１１に組み付けられる電池モジュール３は、図３に示すように、複数の電池セル２１を配列してなる配列体２２と、配列体２２に対して電池セル２１の配列方向に拘束荷重を付加する拘束部材２３とを備えている。配列体２２では、伝熱プレート４８（図４参照）を介し、複数の電池セル２１が配列されている。配列体２２の一方端には、例えばウレタン製のゴムスポンジによって矩形の板状に形成された弾性体（不図示）が配置されている。
【００２１】
弾性体の形成材料としては、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、シリコンゴムなどが挙げられる。また、弾性体は、ゴムに限られず、バネ材などであってもよい。弾性体は、拘束荷重による電池セル２１の破損を防止する目的で用いられる部材であり、電池セル２１の配列方向の両端に配置されていてもよく、電池セル２１，２１間に配置されていてもよい。
【００２２】
拘束部材２３は、一対のブラケット２４，２４と、ブラケット２４，２４同士を締結する締結部材とによって構成されている。ブラケット２４は、配列体２２のエンドプレートとしても機能する略矩形の平板状の部材であり、配列体２２及び弾性体を挟むように、電池セル２１の配列方向の両端にそれぞれ配置されている。ブラケット２４の厚さは、例えば枠体１１における梁部１２の断面の一辺の長さと同程度となっている。
【００２３】
ブラケット２４の底部側の角部には、枠体１１における梁部１２の断面形状に応じた形状の切欠部２４ａがそれぞれ設けられている。本実施形態では、梁部１２の断面形状が正方形状となっており、切欠部２４ａの形状も正方形状となっている。切欠部２４ａの一辺の長さは、隣接する組付領域Ｋ，Ｋ間で梁部１２ａが共通化されているため、梁部１２ａの幅の略半分（他の梁部１２の一辺と等長）となっている。切欠部２４ａを構成する端面のうち、ブラケット２４の底部側を向く端面２４ｂには、後述するボルト２８を螺合するボルト孔（不図示）が設けられている（図５参照）。
【００２４】
締結部材は、例えば長尺のボルト２５と、ボルト２５に螺合されるナット（不図示）とによって構成されている。ボルト２５は、例えばブラケット２４の上下の縁部の位置で電池モジュール３に挿通されている。各ボルト２５の先端にブラケット２４の外側からナットが螺合されることで、電池セル２１、伝熱プレート４８、及び弾性体が挟持されてユニット化されると共に拘束荷重が付加される。
【００２５】
電池セル２１は、例えばリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池といった蓄電池である。図４に示すように、例えば略直方体形状をなす中空のケース３２と、ケース３２内に収容された電極組立体３３とを備えている。ケース３２は、例えばアルミニウム等の金属によって形成され、ケース３２の内部には、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液が注入されている。ケース３２の頂面には、一対の電極端子３４，３４が互いに離間して配置されている。一方の電極端子３４は、正極端子であり、電極組立体３３の正極と電気的に接続されている。他方の電極端子３４は、負極端子であり、電極組立体３３の負極と電気的に接続されている。
【００２６】
電極組立体３３は、正極、負極、及び正極と負極との間に配置されたセパレータによって構成されている。正極、負極、及びセパレータは、いずれもシート形状を有しており、交互に積層された正極及び負極の間にセパレータが配置されている。セパレータは袋状であってもよい。この場合には例えば正極を収容した袋状のセパレータと負極とが交互に積層される。
【００２７】
各電池セル２１は、セルホルダ４１によって保持されている。セルホルダ４１は、図４に示すように、枠体４２と、仕切部４３と、端子収容部４４と、ボルトガイド部４５とを有している。枠体４２は、底板４６と、底板４６の幅方向の縁部に立設された一対の側板４７，４７とを有している。仕切部４３は、底板４６と略平行に設けられた板状部材である。仕切部４３は、電池セル２１のケース３２の高さに応じた位置で、側板４７，４７同士を連結している。このような構成により、セルホルダ４１に電池セル２１を嵌め込むと、ケース３２における配列体２２の配列方向の側面３２ａが枠体１１から露出した状態で、ケース３２の底面３２ｂ及び幅方向の側面３２ｃがセルホルダ４１の枠体４２によって保持される。
【００２８】
端子収容部４４は、電池セル２１の電極端子３４，３４を収容する部分である。端子収容部４４は、仕切部４３上に設けられ、枠体４２に電池セル２１が嵌め込まれた際に電極端子３４，３４を包囲する。ボルトガイド部４５は、拘束部材２３のボルト２５を挿通させる部分である。ボルトガイド部４５は、仕切部４３及び底板４６にそれぞれ設けられている。仕切部４３側のボルトガイド部４５は、仕切部４３上において、端子収容部４４の内側に端子収容部４４に隣接して設けられている。また、底板４６側のボルトガイド部４５は、底板４６の幅方向の端部において、底板４６の底面側に設けられている。
【００２９】
このセルホルダ４１には、伝熱プレート４８が取り付けられている。伝熱プレート４８は、例えばアルミニウム等の伝熱性を有する部材によって形成され、電池セル２１のケース３２における配列体２２の配列方向の側面３２ａに接触するセル接触面４８ａと、セル接触面４８ａの幅方向の一端から略直角に延出する延出面４８ｂとを有している。セル接触面４８ａとケース３２の側面３２ａとは、例えば耐熱性を有する両面テープ等によって互いに固定されている。
【００３０】
また、延出面４８ｂは、セルホルダ４１における枠体４２の側板４７の外側に位置している。セルホルダ４１における枠体４２の側板４７及び伝熱プレート４８の延出面４８ｂは、図３に示すように、電池モジュール３における幅方向（配列体２２の配列方向に交差する方向）の側面３ａを構成している。本実施形態では、電池モジュール３の側面３ａのうち、セルホルダ４１における枠体４２の側板４７は、ブラケット２４の幅方向の端面２４ｃと面一になっており、伝熱プレート４８の延出面４８ｂは、当該延出面４８ｂの厚さの分だけブラケット２４の幅方向の端面２４ｃよりも側方に突出している。
【００３１】
続いて、筐体２に対する電池モジュール３の収容状態について更に詳細に説明する。
【００３２】
図５に示すように、枠体１１は、筐体２の収容空間Ｓ内にほぼ隙間無く嵌め込まれている。また、電池モジュール３は、枠体１１の組付領域Ｋに対して組み付けられている。電池モジュール３と枠体１１との組み付けにあたっては、電池モジュール３におけるブラケット２４が組付領域Ｋの底面側を構成する一対の梁部１２，１２ａに掛け渡されている。ブラケット２４の切欠部２４ａ，２４ａは、一対の梁部１２，１２ａに係合しており、電池モジュール３は、梁部１２，１２ａに対して幅方向に位置決めされた状態で保持されている。そして、電池モジュール３は、梁部１２，１２ａの底部側から梁部１２の挿通孔に挿通させたボルト２８の先端側をブラケット２４のボルト孔に螺合させることにより、梁部１２，１２ａに対して強固に固定されている。
【００３３】
ブラケット２４の切欠部２４ａ，２４ａが一対の梁部１２，１２ａに係合した状態において、電池モジュール３における幅方向の側面３ａは、筐体２の側板７と対向している。ブラケット２４の幅方向の端面２４ｃと、セルホルダ４１における枠体４２の側板４７とは、伝熱プレート４８の延出面４８ｂの厚さの分だけ筐体２の側板７の内壁面７ａから離間している。一方、伝熱プレート４８の延出面４８ｂは、枠体１１の幅方向の側面（当該側面を構成する梁部１２の外側面）と面一になっていると共に、側板７の内壁面７ａに隙間無く当接した状態となっている。
【００３４】
以上説明したように、電池パック１では、電池モジュール３における伝熱プレート４８の延出面４８ｂを筐体２における側板７の内壁面７ａに当接させることで、電池セル２１で発生した熱を伝熱プレート４８を介して筐体２側に放熱させることができる。また、この電池パック１では、電池モジュール３が予め組み付けられた枠体１１を筐体２に収容させることで、電池モジュール３を筐体２に直接組み付ける場合に比べて、筐体２に対する電池モジュール３の組み付け容易性を確保できる。このとき、電池モジュール３において平板状のブラケット２４を用いることで、枠体１１に対する電池モジュール３の位置決めが容易となり、伝熱プレート４８の延出面と筐体２における側板７の内壁面７ａとを隙間無く当接させることが可能となる。したがって、電池モジュール３の放熱性を良好に確保できる。
【００３５】
また、電池モジュール３では、電池セル２１の配列方向から見て、電池モジュール３の側面３ａの一部である延出面４８ｂが、当該延出面４８ｂの厚さ分だけブラケット２４の幅方向の端面２４ｃよりも外側に位置している。これにより、伝熱プレート４８の延出面４８ｂと筐体２における側板７の内壁面７ａとを一層確実に隙間無く当接させることができる。
【００３６】
また、電池モジュール３では、ブラケット２４の角部において、枠体１１を構成する梁部１２，１２ａの断面形状に応じた切欠部２４ａが設けられている。そして、切欠部２４ａに梁部１２，１２ａを係合させた状態で、ボルト２８によってブラケット２４が枠体１１に締結されている。このように、切欠部２４ａを梁部１２，１２ａに係合させることにより、枠体１１に対する電池モジュール３の位置決めが一層容易となる。
【００３７】
さらに、ブラケット２４を梁部１２に締結するボルト２８は、図５に示したように、梁部１２，１２ａの底部側からブラケット２４側に向かって配されており、ボルト２８の締結の向きは、電池モジュール３における配列体２２の配列方向に交差する向きとなっている。このような構成により、ボルト２８による締結力が電池モジュール３における各電池セルの拘束力に影響することを防止できる。
【００３８】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ブラケット２４の角部に切欠部２４ａを設けているが、切欠部２４ａは必ずしも設けなくてもよい。また、上記実施形態では、ブラケット２４の幅方向の端面２４ｃと筐体２における側板７の内壁面７ａとは離間している（図５参照）が、図６に示すように、ブラケット２４の幅方向の端面２４ｃと伝熱プレート４８の延出面４８ｂとを面一にし、ブラケット２４の幅方向の端面２４ｃと延出面４８ｂとの双方を側板７の内壁面７ａに当接させる構成としてもよい。
【００３９】
また、図７に示すように、側板７の内壁面７ａにＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）などの熱伝導シート５０を配置する場合には、熱伝導シート５０の厚さの分だけ伝熱プレート４８の延出面４８ｂを内側に位置させてもよい。この場合、伝熱プレート４８の延出面４８ｂは、ブラケット２４の幅方向の端面２４ｃよりも内側に位置していてもよい。
【００４０】
さらに、上記実施形態では、伝熱プレート４８の延出面４８ｂが電池モジュール３における幅方向の側面３ａとして筐体２における側板７の内壁面７ａに当接しているが、伝熱プレート４８を用いず、セルホルダ４１における枠体４２の側板４７が電池モジュール３における幅方向の側面３ａとして筐体２における側板７の内壁面７ａに当接していてもよい。また、セルホルダ４１を用いず、電池セル２１におけるケース３２の幅方向の側面３２ｃが電池モジュール３における幅方向の側面３ａとして筐体２における側板７の内壁面７ａに当接していてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…電池パック、２…筐体、３…電池モジュール、３ａ…側面、１１…枠体、１２，１２ａ…梁部、２１…電池セル、２２…配列体、２４…ブラケット、２４ａ…切欠部、２４ｃ…端面、２８…ボルト（締結部材）、４８…伝熱プレート、４８ｂ…延出面。
【図１】
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【図２】
2017054693.tif 000004
【図３】
2017054693.tif 000005
【図４】
2017054693.tif 000006
【図５】
2017054693.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017054693.tif 000009