特開2015-225765(P2015-225765A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-225765(P2015-225765A)
(43)【公開日】2015年12月14日
(54)【発明の名称】蓄電装置の冷却構造
(51)【国際特許分類】
   H01M 10/6554 20140101AFI20151117BHJP
   H01M 10/613 20140101ALI20151117BHJP
   H01M 10/625 20140101ALI20151117BHJP
   H01M 10/647 20140101ALI20151117BHJP
   H01M 10/653 20140101ALI20151117BHJP
   H01M 10/658 20140101ALI20151117BHJP
   H01M 2/10 20060101ALI20151117BHJP
【FI】
   H01M10/6554
   H01M10/613
   H01M10/625
   H01M10/647
   H01M10/653
   H01M10/658
   H01M2/10 S
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2014-109643(P2014-109643)
(22)【出願日】2014年5月28日
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100077665
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏
(74)【代理人】
【識別番号】100116676
【弁理士】
【氏名又は名称】宮寺 利幸
(74)【代理人】
【識別番号】100149261
【弁理士】
【氏名又は名称】大内 秀治
(74)【代理人】
【識別番号】100136548
【弁理士】
【氏名又は名称】仲宗根 康晴
(74)【代理人】
【識別番号】100136641
【弁理士】
【氏名又は名称】坂井 志郎
(74)【代理人】
【識別番号】100169225
【弁理士】
【氏名又は名称】山野 明
(72)【発明者】
【氏名】林田 淳
(72)【発明者】
【氏名】因 和久
【テーマコード(参考)】
5H031
5H040
【Fターム(参考)】
5H031AA09
5H031CC01
5H031KK01
5H040AA28
5H040AS07
5H040AT02
5H040AT06
5H040AY10
5H040CC20
5H040CC34
5H040FF02
5H040JJ06
5H040NN03
(57)【要約】
【課題】軽量化及びコンパクト化を図るとともに、経済的な構成で、各蓄電池を良好に冷却することを可能にする。
【解決手段】蓄電モジュール10の冷却構造37は、蓄電池群12Mを冷却するヒートシンク38と、前記蓄電池群12Mと前記ヒートシンク38との間に配置されるとともに、蓄電池12毎に区分された複数の区画領域40aを有する仕切り部材40とを備える。各区画領域40aには、蓄電池12とヒートシンク38とに一体に接触する熱伝導ゲル42が収容される。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の蓄電池が積層された蓄電池群を有する蓄電装置の冷却構造であって、
前記蓄電池群を冷却する冷却プレートと、
前記蓄電池群と前記冷却プレートとの間に配置されるとともに、前記蓄電池毎又は複数の前記蓄電池毎に区分された複数の区画領域を有する仕切り部材と、
各区画領域に収容され、前記蓄電池と前記冷却プレートとに一体に接触する熱伝導材と、
を備えることを特徴とする蓄電装置の冷却構造。
【請求項2】
請求項1記載の冷却構造において、前記仕切り部材は、前記蓄電池間に延在する仕切り壁を備え、
前記仕切り壁には、該蓄電池に向かって突出し該蓄電池を位置決めするリブ部が設けられることを特徴とする蓄電装置の冷却構造。
【請求項3】
請求項2記載の冷却構造において、前記仕切り壁には、前記冷却プレートに差し込まれて該冷却プレートとの間に隙間が発生することを抑制する突起部が設けられることを特徴とする蓄電装置の冷却構造。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷却構造において、前記区画領域には、前記熱伝導材が充填されない空間部が形成されることを特徴とする蓄電装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の蓄電池が積層された蓄電池群を有する蓄電装置の冷却構造に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、複数の蓄電池(バッテリセル)が積層された蓄電池群(バッテリモジュール)を備えた蓄電モジュールが知られている。この蓄電モジュールは、例えば、ハイブリッド車両やEV等の電動車両に搭載されている。
【0003】
蓄電モジュールでは、蓄電池の性能及び寿命が温度に依存しており、前記蓄電池が高温になると劣化し易くなる。従って、蓄電池の耐久性の向上を図るために、前記蓄電池を良好に冷却させることが必要とされている。そこで、例えば、特許文献1に開示された組電池の冷却構造が知られている。
【0004】
この冷却構造では、絶縁性を有するセパレータを間に挟んで複数の角形電池が配列されることにより、組電池が形成されている。そして、組電池の冷却面側には、絶縁性を有する熱伝導シートを介して冷却プレートが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2011−034775号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上記の冷却構造では、複数の角形電池が配列された組電池と冷却プレートとの間に、1枚の熱伝導シートが押圧された状態で配設されている。このため、熱伝導シートには、圧縮による大きな反力が発生し易く、組電池に大きな荷重が付与され、破損や破壊が惹起されるおそれがある。
【0007】
そこで、熱伝導シートの厚さを増加させることにより、反力の低減を図ることが考えられる。しかしながら、熱伝導シートが相当に肉厚になり、冷却構造全体が大型化且つ重量化するとともに、経済的ではないという問題がある。
【0008】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、軽量化及びコンパクト化を図るとともに、経済的な構成で、各蓄電池を良好に冷却することが可能な蓄電装置の冷却構造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】
【0009】
本発明は、複数の蓄電池が積層された蓄電池群を有する蓄電装置の冷却構造に関するものである。この冷却構造は、蓄電池群を冷却する冷却プレートと、前記蓄電池群と前記冷却プレートとの間に配置されるとともに、蓄電池毎又は複数の前記蓄電池毎に区分された複数の区画領域を有する仕切り部材とを備えている。そして、各区画領域には、蓄電池と冷却プレートとに一体に接触する熱伝導材が収容されている。
【0010】
また、この冷却構造では、仕切り部材は、蓄電池間に延在する仕切り壁を備え、前記仕切り壁には、該蓄電池に向かって突出し該蓄電池を位置決めするリブ部が設けられることが好ましい。
【0011】
さらに、この冷却構造では、仕切り壁には、冷却プレートに差し込まれて該冷却プレートとの間に隙間が発生することを抑制する突起部が設けられることが好ましい。
【0012】
さらにまた、この冷却構造では、区画領域には、熱伝導材が充填されない空間部が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、仕切り部材に設けられた各区画領域には、蓄電池と冷却プレートとに一体に接触する熱伝導材が収容されている。従って、蓄電池毎に熱伝導材が接触するため、前記蓄電池間の温度のばらつきを抑制することができ、一部の蓄電池が集中的に劣化することを抑制することが可能になる。
【0014】
しかも、熱伝導ゲルは、薄膜状に設けることができ、軽量化及びコンパクト化を図るとともに、経済的な構成で、各蓄電池を良好に冷却することが可能になる。さらに、蓄電池毎に区分された区画領域を有するため、各区画領域の熱伝導セルの厚さを規定することができる。これにより、外力による厚さ寸法の増減を抑制するとともに、熱伝導ゲルの流出を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】本発明の実施形態に係る蓄電モジュールの概略斜視説明図である。
図2】前記蓄電モジュールの要部分解斜視説明図である。
図3】前記蓄電モジュールの、図1中、III−III線断面図である。
図4】前記蓄電モジュールの、図1中、IV−IV線断面図である。
図5】前記蓄電モジュールを構成する仕切り部材の一部拡大斜視説明図である。
図6】前記蓄電モジュールの下部側からの斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る蓄電モジュール10は、例えば、図示しないハイブリッド自動車又はEV等の電動車両に搭載される。
【0017】
蓄電モジュール10は、複数の蓄電池(バッテリセル)12が水平方向(矢印A方向)に積層される蓄電池群(バッテリモジュール)12Mを備える。蓄電池12は、矩形状を有するとともに、立位姿勢に配置された状態で、絶縁性を有するセパレータ(ホルダ)14と交互に矢印A方向に積層される。
【0018】
図2に示すように、蓄電池群12Mの積層方向両端には、断熱機能及び絶縁機能を有するインシュレータプレート(又はセパレータ14でもよい)16a、16bを介装して長方形状のエンドプレート18a、18bが配置される。エンドプレート18a、18b同士は、矢印B方向両端に配置され、矢印A方向に延在する、例えば、一対の連結バンド20a、20bにより連結される(図1及び図2参照)。
【0019】
蓄電池12は、例えば、リチウムイオンバッテリからなり、長方形(又は正方形)を有する。各蓄電池12の上面には、プラス極(又はマイナス極)の端子22aとマイナス極(又はプラス極)の端子22bとが設けられる。互いに隣接する蓄電池12の端子22aと端子22bとは、バスバー24により電気的に接続される。
【0020】
インシュレータプレート16a、16bは、略平板状(セパレータ14と同様でもよい)に構成される。エンドプレート18a、18bは、略平板状に構成される。図2及び図4に示すように、エンドプレート18aの矢印B方向両端縁部には、一対の孔部26aが矢印C方向に貫通形成される。一対の孔部26aは、連結バンド20a、20bの内方に設けられ、蓄電モジュール10を設置部位28に固定するため一対の締結ボルト(締結部材)30aを収容する。設置部位28は、例えば、電動車両の板金により構成され、一対の締結ボルト30aが螺合する一対の雌ねじ部28aを設ける。
【0021】
図2に示すように、エンドプレート18aのプレート面には、一対の孔部26aよりも前記プレート面の中央側に、それぞれ複数、例えば、3個のねじ孔32aが矢印C方向に沿って互いに平行に設けられる。ねじ孔32aは、矢印A方向に形成されており、孔部26aと干渉しない位置に設定される。
【0022】
なお、エンドプレート18b側は、上記のエンドプレート18a側と同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照数字に符号aに代えて符号bを付し、その詳細な説明は省略する。
【0023】
図1及び図2に示すように、連結バンド20aは、横長形状を有する板金(金属プレート)により形成され、必要に応じて、例えば、軽量化や蓄電池12の冷却用に冷媒を導入するために開口部21aが形成される。連結バンド20aは、蓄電池群12Mの積層方向一端から見た正面視で、断面形状コ字状を有する。連結バンド20aの長手方向(長辺方向)の各取り付け部(端部)20at、20atは、エンドプレート18a、18bの短辺を覆って配置される。
【0024】
各取り付け部20atには、複数の孔部34aが一体に形成される。各孔部34aは、エンドプレート18a、18bの各ねじ孔32a、32bと同軸上に配置される。ねじ36aは、孔部34a、34aに挿入されてねじ孔32a、32bに螺合することにより、連結バンド20aの各取り付け部20atとエンドプレート18a、18bとが固定される。取り付け部20atは、孔部26aよりもプレート面の中央部側で該エンドプレート18a、18bに固定される。
【0025】
連結バンド20aの上下両端には、鉛直方向から水平方向内方に屈曲する折り曲げ部20arが設けられる。折り曲げ部20arは、蓄電池群12Mの積層方向に延在し、前記蓄電池群12Mの一方の角部を保持する。
【0026】
連結バンド20bは、上記の連結バンド20aと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照数字に符号aに代えて符号bを付し、その詳細な説明は省略する。
【0027】
蓄電モジュール10の底部には、冷却構造37が装着される。冷却構造37は、図2図4に示すように、蓄電池群12Mを冷却する冷却プレート、例えば、ヒートシンク38と、前記蓄電池群12Mと前記ヒートシンク38との間に配置される仕切り部材40とを備える。
【0028】
ヒートシンク38は、例えば、連結バンド20a、20bの下端側の折り曲げ部20ar、20brの底部にねじ止め等により固定される。ヒートシンク38は、矢印A方向の寸法が蓄電池群12Mの矢印A方向の寸法と略同一の寸法に設定される。ヒートシンク38の長尺方向一端、例えば、エンドプレート18a側の端部には、冷媒供給ポート38aと冷媒排出ポート38bとが設けられる。
【0029】
仕切り部材40は、蓄電池12毎に区分された複数の区画領域40aを有するとともに、各区画領域40aには、前記蓄電池12とヒートシンク38とに一体に接触する熱伝導材として熱伝導ゲル42が収容される。熱伝導ゲル42としては、例えば、シリコーンゲルが用いられるが、これに限定されるものではない。図4及び図5に示すように、仕切り部材40は、幅狭なフレーム形状を有し、蓄電池12間に延在する複数の仕切り壁40pを備える。各仕切り壁40pの両側には、蓄電池12に向かって突出し前記蓄電池12を位置決めするリブ部40rが、矢印B方向に所定の間隔ずつ離間して設けられる。
【0030】
図4に示すように、仕切り壁40pには、ヒートシンク38側(リブ部40rとは反対側)に膨出し、前記ヒートシンク38に差し込まれる突起部40tが設けられる。突起部40tは、図6に示すように、矢印B方向及び矢印A方向に延在するとともに、ヒートシンク38と仕切り部材40との間に隙間が発生することを抑制する機能を有する。
【0031】
図5に示すように、仕切り部材40の矢印B方向両端には、それぞれ矢印A方向に所定の間隔ずつ離間して複数の係止部40kが外方に向かって突出形成される。仕切り部材40の板厚tは、熱伝導ゲル42の膜厚を設定するとともに、区画領域40aには、前記熱伝導ゲル42が充填されない空間部Sが形成される。熱伝導ゲル42による応力を緩和させるためである。
【0032】
図2に示すように、連結バンド20a、20bの下端側の折り曲げ部20ar、20brと蓄電池群12Mの底面との間には、矢印A方向に長尺な略板状のスペーサ44a、44bが介装される。図6に示すように、スペーサ44a、44bには、仕切り部材40の矢印B方向の両端が固定される。仕切り部材40の各係止部40kは、スペーサ44a、44bに圧入され、各区画領域40aを液密に保持する(図3参照)。
【0033】
このように構成される蓄電モジュール10を製造する際には、複数の蓄電池12が積層されて蓄電池群12Mが形成される。蓄電池群12Mの積層方向一端には、インシュレータプレート16aを介装してエンドプレート18aが配置される。蓄電池群12Mの積層方向他端には、インシュレータプレート16bを介装してエンドプレート18bが配置される。さらに、エンドプレート18a、18bには、一対の連結バンド20a、20bの各取り付け部20at、20btがねじ36a、36bを介して固定される。
【0034】
蓄電池群12Mの下端部には、冷却構造37が装着される。仕切り部材40は、スペーサ44a、44bを介して蓄電池群12Mに底面に略接触して配置される。ヒートシンク38は、連結バンド20a、20bの下端側の折り曲げ部20ar、20brに保持された状態で、例えば、ねじ止めされるとともに、仕切り部材40を介して熱伝導ゲル42が配置される。
【0035】
次いで、一対の締結ボルト30aは、エンドプレート18aの一対の孔部26aに挿入されるとともに、先端部が一対の雌ねじ部28aに螺合する。一方、一対の締結ボルト30bは、エンドプレート18bの一対の孔部26bに挿入されるとともに、先端部が一対の雌ねじ部28bに螺合する。従って、蓄電モジュール10は、設置部位28に固定される。
【0036】
この場合、本実施形態では、図2図4に示すように、仕切り部材40に設けられた各区画領域40aには、蓄電池12とヒートシンク38とに一体に接触する熱伝導ゲル42が収容されている。従って、蓄電池12毎に熱伝導ゲル42が接触するため、前記蓄電池12間の温度のばらつきを抑制することができ、一部の蓄電池12が集中的に劣化することを抑制することが可能になるという利点が得られる。
【0037】
しかも、熱伝導ゲル42は、薄膜状に設けることができ、軽量化及びコンパクト化を図るとともに、経済的な構成で、各蓄電池12を良好に冷却することが可能になる。さらに、蓄電池12毎に区分された区画領域40aを有するため、各区画領域40aの熱伝導ゲル42の厚さを規定することができる。これにより、外力による厚さ寸法の増減を抑制するとともに、例えば、蓄電モジュール10が傾斜しても、熱伝導ゲル42の流出を確実に抑制することが可能になるという効果が得られる。
【0038】
また、図4及び図5に示すように、仕切り部材40は、蓄電池12間に延在する複数の仕切り壁40pを備え、各仕切り壁40pの両側には、蓄電池12に向かって突出するリブ部40rが設けられている。このため、簡単且つコンパクトな構成で、各蓄電池12を確実に位置決めすることができるという利点が得られる。
【0039】
さらにまた、仕切り壁40pには、ヒートシンク38側(リブ部40rとは反対側)に膨出し、前記ヒートシンク38に差し込まれる突起部40tが設けられている。従って、ヒートシンク38と仕切り部材40との間に隙間が発生することを抑制することが可能になる。
【0040】
なお、本実施形態では、熱伝導材としてゲル状のものを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ゴム状タイプやパテ状タイプ等を用いてもよい。また、本実施形態では、仕切り部材40は、蓄電池12毎に区分されているが、これに限定されるものではなく、複数の前記蓄電池12毎に区分してもよい。例えば、2つの蓄電池12毎に区分してもよい。
【符号の説明】
【0041】
10…蓄電モジュール 12…蓄電池
12M…蓄電池群 14…セパレータ
18a、18b…エンドプレート 20a、20b…連結バンド
20at、20bt…取り付け部 28…設置部位
30a、30b…締結ボルト 37…冷却構造
38…ヒートシンク 40…仕切り部材
40a…区画領域 40k…係止部
40p…仕切り壁 40r…リブ部
40t…突起部 42…熱伝導ゲル
44a、44b…スペーサ
図1
図2
図3
図4
図5
図6