特許 6787725 車両用電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6787725

(24)【登録日】2020年11月2日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】車両用電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/659 20140101AFI20201109BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20201109BHJP

   H01M 10/617 20140101ALI20201109BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20201109BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20201109BHJP

   H01M 10/6555 20140101ALI20201109BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20201109BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/659

   H01M10/613

   H01M10/617

   H01M10/625

   H01M10/643

   H01M10/6555

   H01M2/10 S

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-163572(P2016-163572)

(22)【出願日】2016年8月24日

(65)【公開番号】特開2018-32507(P2018-32507A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2019年7月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】特許業務法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】荘田 隆博

(72)【発明者】

【氏名】加藤 拓也

【審査官】 杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２７００９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９１６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８２７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７８９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０３００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１１９１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１４２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４６１７３５０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ １０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱伝導性を有する筐体と、
前記筐体の内部空間に配列され、かつ前記筐体に保持される複数個の電池と、
少なくとも前記筐体と熱的に接続されるとともに、前記筐体に収容され、かつ前記筐体よりも蓄熱量が大きい蓄熱部材と、
少なくとも各前記電池および前記蓄熱部材と熱的に接続されるとともに、前記筐体に収容される熱伝導部材と、
を備え、
前記複数個の電池は、第１配列方向としての幅方向に一列に配列された第１配列方向電池群を、前記第１配列方向と直交する方向である第２配列方向としての奥行き方向に複数配列され、
前記熱伝導部材は、奥行き方向において各前記第１配列方向電池群を挟んで、各前記第１配列方向電池群と熱的に接続される複数の熱伝導板を有することを特徴とする車両用電池パック。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用電池パックにおいて、
前記熱伝導部材は、前記蓄熱部材を貫通する貫通部を有し、
前記貫通部は、前記筐体と接触することで、前記筐体と熱的に接続される、
車両用電池パック。

【請求項3】

請求項１または２に記載の車両用電池パックにおいて、
前記複数個の電池を前記筐体に対して保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、熱伝導性を有し、各前記電池および前記筐体と熱的に接続され、かつ前記筐体に収容される、
車両用電池パック。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用電池パックにおいて、
前記蓄熱部材は、熱伝導性を有する蓄熱容器の収容空間に封入され、
前記蓄熱容器は、前記筐体と接触することで、前記筐体と熱的に接続される、
車両用電池パック。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用電池パックにおいて、
前記蓄熱部材は、前記筐体の収容空間に封入される、
車両用電池パック。

【請求項6】

請求項４または５に記載の車両用電池パックにおいて、
前記収容空間に内部熱伝導部材を備える、
車両用電池パック。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両用電池パックにおいて、
前記熱伝導板は、一方の端部が自由端であり、他方の端部が前記蓄熱部材と熱的に接続される、
車両用電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

電気車両（ＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）などの車両は、駆動源であるモータを駆動する電力を供給する電源として、例えば車両用電池パックが搭載されている。車両用電池パックは、複数個の電池（二次電池）が収容されており、各電池が直列および／または並列に電気的に接続されている。各電池は、充放電の際に温度が変化し、車両の走行時間に応じて温度が上昇するため、使用可能温度が定められている。従って、各電池に短時間で高い負荷がかかることで使用可能温度を超えた場合には、充放電制限を設けることとなるため、使用可能温度を超えることを抑制することを目的として冷却機能を車両用電池パックに持たせる場合がある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４５４４１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両用電池パックの冷却機能としては、自然放熱、空冷、水冷などがあり、車両用電池パックに対してファン、ポンプなどを含む冷却装置を搭載することとなる。これは、車両用電池パックに電池以外の物を収容することとなり、車両用電池パックの容積に対するエネルギー密度が低下し、小型化が困難であるという問題がある。

【0005】

本発明は、車両用電池パックの容積に対するエネルギー密度の低下を抑制する、あるいは小型化を容易にすることができる車両用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】

上記目的を達成するため、本実施形態に係る車両用電池パックは、熱伝導性を有する筐体と、前記筐体の内部空間に配列され、かつ前記筐体に保持される複数個の電池と、少なくとも前記筐体と熱的に接続されるとともに、前記筐体に収容され、かつ前記筐体よりも蓄熱量が大きい蓄熱部材と、少なくとも各前記電池および前記蓄熱部材と熱的に接続されるとともに、前記筐体に収容される熱伝導部材と、を備え、前記複数個の電池は、第１配列方向としての幅方向に一列に配列された第１配列方向電池群を、前記第１配列方向と直交する方向である第２配列方向としての奥行き方向に複数配列され、前記熱伝導部材は、奥行き方向において各前記第１配列方向電池群を挟んで、各前記第１配列方向電池群と熱的に接続される複数の熱伝導板を有することを特徴とする。

【0007】

また、上記車両用電池パックにおいて、前記熱伝導部材は、前記蓄熱部材を貫通する貫通部を有し、前記貫通部は、前記筐体と接触することで、前記筐体と熱的に接続される、ことが好ましい。

【0008】

また、上記車両用電池パックにおいて、前記複数個の電池を前記筐体に対して保持する保持部材を備え、前記保持部材は、熱伝導性を有し、各前記電池および前記筐体と熱的に接続され、かつ前記筐体に収容されること、が好ましい。

【0009】

また、上記車両用電池パックにおいて、前記蓄熱部材は、熱伝導性を有する蓄熱容器の収容空間に封入され、前記蓄熱容器は、前記筐体と接触することで、前記筐体と熱的に接続される、ことが好ましい。

【0010】

また、上記車両用電池パックにおいて、前記蓄熱部材は、前記筐体の収容空間に封入される、ことが好ましい。

【0011】

また、上記車両用電池パックにおいて、前記収容空間に内部熱伝導部材を備える、ことが好ましい。

【0012】

また、上記車両用電池パックにおいて、前記熱伝導板は、一方の端部が自由端であり、他方の端部が前記蓄熱部材と熱的に接続される、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る車両用電池パックにおいては、各電池が熱伝導部材を介して筐体よりも蓄熱量が大きい蓄熱部材と熱的に接続されるので、各電池で発生した熱を一旦蓄熱部材に蓄熱することができ、筐体を介して蓄熱された熱を外部に放熱することができるので、冷却装置を搭載する場合と比較して、車両用電池パックの容積に対するエネルギー密度の低下を抑制する、あるいは小型化を容易にすることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施形態１に係る車両用電池パックの平面図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る車両用電池パックの熱等価回路を示す図である。

【図3】図３は、実施形態１に係る車両用電池パックの熱抵抗と熱容量との関係を示す図である。

【図4】図４は、実施形態２に係る車両用電池パックの平面図である。

【図5】図５は、実施形態２に係る車両用電池パックの熱等価回路を示す図である。

【図6】図６は、実施形態２に係る車両用電池パックの熱抵抗と熱容量との関係を示す図である。

【図7】図７は、実施形態３に係る車両用電池パックの平面図である。

【図8】図８は、実施形態３に係る車両用電池パックの要部断面図である。

【図9】図９は、実施形態３に係る車両用電池パックの熱等価回路を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態３に係る車両用電池パックの熱抵抗と熱容量との関係を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態４に係る車両用電池パックの平面図である。

【図12】図１２は、変形例１に係る車両用電池パックの平面図である。

【図13】図１３は、変形例２に係る車両用電池パックの平面図である。

【図14】図１４は、変形例３に係る車両用電池パックの平面図である。

【図15】図１５は、変形例４に係る車両用電池パックの平面図である。

【図16】図１６は、変形例４に係る車両用電池パックの要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明に係る車両用電池パックの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【0016】

〔実施形態１〕
まず、実施形態１に係る車両用電池パックについて説明する。図１は、実施形態１に係る車両用電池パックの平面図である。図２は、実施形態１に係る車両用電池パックの熱等価回路を示す図である。図３は、実施形態１に係る車両用電池パックの熱抵抗と熱容量との関係を示す図である。なお、図１（図４、図７、図１１〜図１５も同様）は、筐体の図示しない蓋を取り外して、内部空間を外部に露出させた状態を示す図である。ここで、図１（図４、図７、図８、図１１〜図１６も同様）のＸ方向は、本実施形態における車両用電池パックの幅方向である。Ｙ方向は、本実施形態における車両用電池パックの前奥行き方向であり、幅方向と直交する方向である。Ｚ方向は、本実施形態における車両用電池パックの上下方向であり、幅方向および奥行き方向と直交する方向である。

【0017】

本実施形態に係る車両用電池パック１Ａは、図示しない車両、特に、電気車両（ＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）などの、駆動源としてモータを用いる車両に搭載され、駆動源に電力を供給する電源となるものである。車両用電池パック１Ａは、図１に示すように、筐体２と、複数個の電池３と、蓄熱部材４と、熱伝導部材５とを備える。

【0018】

筐体２は、複数個の電池、蓄熱部材４および熱伝導部材５を収容するものである。筐体２は、筐体２の外表面が車両外から取り込まれた外気などの外部の熱媒体Ｔと接触可能な場所に設けられている。本実施形態における筐体２は、内部空間２ａを有する箱状に形成される。筐体２は、熱伝導性を有するものであり、鉄、銅、アルミニウムなどにより構成される。なお、筐体２は、図示しない蓋により、内部空間２ａを閉塞する。なお、車両用電池パック１に防水性が要求される場合は、筐体２と蓋との間に防水構造を形成し、内部空間２ａを密閉する。

【0019】

複数個の電池３は、充放電可能な電池であり、すなわち二次電池であり、筐体２内に配列される。本実施形態における複数個の電池３は、それぞれ円筒型のリチウムイオン電池であり、第１配列方向としての幅方向に一列に配列された第１配列方向電池群ＢＧを、第１配列方向と直交する方向である第２配列方向としての奥行き方向に複数配列される。

【0020】

蓄熱部材４は、少なくとも筐体２と熱的に接続されるものである。ここで、蓄熱部材４が筐体２と熱的に接続されるとは、直接筐体２と接触することで蓄熱部材４と筐体２との間で直接的に熱の授受が可能な場合、あるいは蓄熱部材４を収容する蓄熱容器または絶縁部材などの蓄熱部材４と筐体２との間に要求される条件に基づいた機能を有し、かつ熱伝導性を有する介在部材を介して蓄熱部材４と筐体２との間で間接的に熱の授受が可能な場合をいう。蓄熱部材４は、筐体２よりも蓄熱量が大きく形成される。本実施形態における蓄熱部材４は、内部空間２ａのうち、内壁面２ｂに沿って、上下方向から見た場合に矩形状に形成される。蓄熱部材４は、筐体２および熱伝導部材５よりも熱伝導性が低いものであり、顕熱または潜熱を行うことができる蓄熱材料で構成される。蓄熱材料としては、主に顕熱を行うことができる材料として、油、鉄、アルミニウムなどの金属、セラミック、セメント、レンガ、主に潜熱を行うことができるパラフィン、脂肪酸、糖アルコール、無機塩水和物、二酸化バナジウム、顕熱および潜熱を行うことができる材料として、水などである。蓄熱材料は、蓄熱部材４の主成分として含まれている材料であることが好ましい。ここで、蓄熱部材４は、比熱が少なくとも電池３よりも大きく、熱容量が筐体２、電池３、熱伝導部材５よりも大きく設定される。

【0021】

熱伝導部材５は、少なくとも各電池３および蓄熱部材４と熱的に接続されるものである。ここで、熱伝導部材５が各電池３および蓄熱部材４と熱的に接続されるとは、直接各電池３および蓄熱部材４と接触することで熱伝導部材５と各電池３および蓄熱部材４との間で直接的に熱の授受が可能な場合、あるいは絶縁部材などの蓄熱部材４と筐体２との間に要求される条件に基づいた機能を有し、かつ熱伝導性を有する介在部材を介して熱伝導部材５と各電池３および蓄熱部材４との間で間接的に熱の授受が可能な場合をいう。本実施形態における熱伝導部材５は、奥行き方向において各第１配列方向電池群ＢＧを挟んで、各第１配列方向電池群ＢＧと熱的に接続される複数の熱伝導板５１により構成される。熱伝導板５１は、電池３に対して上下方向に延在して形成されており、上下方向から見た場合に、幅方向に配列される各電池３の外周面３ａの形状、すなわち曲面に沿って波状に形成され、奥行き方向に電池３が隣り合う場合には、隣り合う電池３に挟まれて形成されており、幅方向における両端部５１ａ，５１ｂが蓄熱部材４の内部に位置して形成される。つまり、熱伝導板５１は、幅方向における中央部において、各電池３と熱的に接続され、両端部５１ａ，５１ｂにおいて、蓄熱部材４と熱的に接続される。熱伝導部材５は、蓄熱部材４よりも熱伝導性が高いものであり、グラファイト、熱伝導性フィラーを含有する樹脂、熱伝導性が高い金属材料である銅、アルミニウムなどである。なお、本実施形態における熱伝導部材５は、２つの熱伝導板５１が奥行き方向において各第１配列方向電池群ＢＧを挟んで、各電池３を筐体２に対して保持する保持部材でもある。

【0022】

次に、本実施形態に係る車両用電池パック１Ａの熱の移動について説明する。車両の走行当初は各電池３と蓄熱部材４との温度は、同一であるため、熱の移動は発生しないが、走行中は、各電池３で熱が発生し、温度が上昇する。各電池３で発生した熱は、各電池３の外周面３ａを介して、熱伝導部材５に伝熱される。熱伝導部材５に伝熱された熱は、蓄熱部材４に伝熱され、蓄熱部材４に一旦蓄熱される。蓄熱部材４に蓄熱された熱は、筐体２に伝熱され、熱媒体Ｔとの間で熱交換され、筐体２の外部に放熱されるので、蓄熱部材４および熱伝導部材５を介して各電池３が冷却される。

【0023】

次に、車両用電池パック１Ａの熱特性について説明する。各部材間の熱の伝わり方は、熱抵抗と熱容量とで表現した熱等価回路を用いて説明することができる。車両用電池パック１Ａの熱等価回路は、図２に示すように、熱源を電池３として、電池３の熱回路（熱抵抗Ｒ１、熱容量Ｃ１）と、熱伝導部材５の熱回路（熱抵抗Ｒ２、熱容量Ｃ２）と、蓄熱部材４の熱回路（熱抵抗Ｒ３、熱容量Ｃ３）と、筐体２の熱回路（熱抵抗Ｒ４、熱容量Ｃ４）と、熱媒体Ｔとが直列に接続される。車両用電池パック１Ａの熱等価回路から、車両用電池パック１Ａの熱抵抗Ｒ[Ｋ／Ｗ]と熱容量Ｃ[Ｊ／ｇ・Ｋ]との関係は、図３に示すように、電池３の熱回路に基づいた傾きと、熱伝導部材５の熱回路に基づいた傾きと、蓄熱部材４の熱回路に基づいた傾きと、筐体２の熱回路に基づいた傾きとを順に合わせたものとなる。

【0024】

以上のように、本実施形態に係る車両用電池パック１Ａは、各電池３を冷却するための空間や、冷却装置を設置するスペースを設けないので、車両用電池パック１Ａの容積に対するエネルギー密度の低下を抑制することができる。また、スペースを省略できるので、小型化を容易にすることができる。

【0025】

また、本実施形態に係る車両用電池パック１Ａは、各電池３に対して蓄熱部材４の比熱が大きく、温度が上昇しにくいため、各電池３は蓄熱部材４に熱を奪われ続ける。従って、各電池３の温度上昇は、蓄熱部材４が熱を奪わない場合と比較して、緩やかになる。これにより、各電池３の温度が使用可能温度を超えるまでの時間、すなわち適正な温度範囲に維持することができる時間が長くなる。例えば、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）においては、車両用電池パック１Ａを電源とする電気走行、すなわちＥＶモードでの航続時間を長くすることができる。また、車両加速時など、各電池３に短時間で高い負荷がかかる場合でも、蓄熱部材４に多くの熱を蓄熱することができるので、各電池３を空冷により冷却する場合と比較して、各電池３が発生する熱を素早く奪うことができる。従って、各電池３の温度上昇が緩やかになるので、充放電制限を概ねなくすることができる。これにより、電気車両（ＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）などは、走行中の所定期間における車両用電池パック１Ａの出力密度を向上することができる。

【0026】

〔実施形態２〕
次に、実施形態２に係る車両用電池パックについて説明する。図４は、実施形態２に係る車両用電池パックの平面図である。図５は、実施形態２に係る車両用電池パックの熱等価回路を示す図である。図６は、実施形態２に係る車両用電池パックの熱抵抗と熱容量との関係を示す図である。実施形態２に係る車両用電池パック１Ｂは、熱伝導部材５に蓄熱部材４を貫通する貫通部５２ａ，５２ｂが形成される点で、実施形態１に係る車両用電池パック１Ａと異なる。なお、実施形態２に係る車両用電池パック１Ｂは、実施形態１に係る車両用電池パック１Ａと比較して、基本的構成および基本的動作が共通しているので、同一符号部分に関しては、省略あるいは簡略化して説明する（以下、実施形態３，４も同様）。

【0027】

車両用電池パック１Ｂの熱伝導部材５は、図４に示すように、複数の熱伝導板５１により構成される。熱伝導板５１は、幅方向における両端部５１ａ，５１ｂが蓄熱部材４の内部を貫通して、貫通部５２ａ，５２ｂとして形成される。本実施形態における貫通部５２ａは、各熱伝導板５１の端部５１ａを一体化し、貫通部５２ｂは各熱伝導板５１の端部５１ｂを一体化して形成される。貫通部５２ａ，５２ｂは、内壁面２ｂに接触することで、筐体２と接触し、筐体２と熱的に接続される。つまり、貫通部５２ａ，５２ｂは、蓄熱部材４および筐体２と熱的に接続される。なお、蓄熱部材４が流動性を有する蓄熱材料である場合は、蓄熱部材４を収容する蓄熱容器を熱伝導板５１が貫通することで、蓄熱部材４が内部空間２ａに漏れないよう蓄熱容器に防水構造が形成される。

【0028】

次に、本実施形態に係る車両用電池パック１Ｂの熱の移動について説明する。各電池３で熱が発生すると、各電池３で発生した熱は、各電池３の外周面３ａを介して、熱伝導部材５に伝熱される。熱伝導部材５に伝熱された熱は、一部が蓄熱部材４に伝熱され、一部が筐体２に伝熱される。蓄熱部材４に伝熱された熱は、蓄熱部材４に一旦蓄熱され、筐体２に伝熱される。熱伝導部材５から直接伝熱された熱および蓄熱部材４を介して伝熱された熱は、熱媒体Ｔとの間で熱交換され、筐体２の外部に放熱されるので、蓄熱部材４および熱伝導部材５を介して各電池３が冷却される。

【0029】

次に、車両用電池パック１Ｂの熱特性について説明する。車両用電池パック１Ｂの熱等価回路は、図５に示すように、熱源を電池３として、電池３の熱回路（熱抵抗Ｒ１、熱容量Ｃ１）と、熱伝導部材５の熱回路（熱抵抗Ｒ２、熱容量Ｃ２）と、蓄熱部材４の熱回路（熱抵抗Ｒ３、熱容量Ｃ３）と、筐体２の熱回路（熱抵抗Ｒ４、熱容量Ｃ４）と、熱媒体Ｔとが直列に接続される。さらに、熱源を電池３として、電池３の熱回路（熱抵抗Ｒ１、熱容量Ｃ１）と、熱伝導部材５の熱回路（熱抵抗Ｒ２、熱容量Ｃ２）と、蓄熱部材４の熱回路（熱抵抗Ｒ３、熱容量Ｃ３）を介さずに、熱伝導部材５の貫通部５２ａ，５２ｂにおける熱回路（熱抵抗Ｒ２´、熱容量Ｃ２´）と、筐体２の熱回路（熱抵抗Ｒ４、熱容量Ｃ４）と、熱媒体Ｔとが直列に接続される。つまり、車両用電池パック１Ｂの熱等価回路は、蓄熱部材４の熱回路と、熱伝導部材５の貫通部５２ａ，５２ｂにおける熱回路とが並列に接続される。車両用電池パック１Ｂの熱等価回路から、車両用電池パック１Ｂの熱抵抗Ｒ[Ｋ／Ｗ]と熱容量Ｃ[Ｊ／ｇ・Ｋ]との関係は、図６に示すように、電池３の熱回路に基づいた傾きと、熱伝導部材５の熱回路に基づいた傾きと、蓄熱部材４の熱回路および熱伝導部材５の貫通部５２ａ，５２ｂの熱回路を合わせた熱回路に基づいた傾きと、筐体２の熱回路に基づいた傾きとを順に合わせたものとなる。

【0030】

以上のように、本実施形態に係る車両用電池パック１Ｂは、車両用電池パック１Ａと同様の効果を奏するとともに、車両用電池パック１Ａの熱抵抗Ｒと熱容量Ｃとの関係と比較して、熱抵抗Ｒを小さくすることができる。従って、熱伝導部材５は、蓄熱部材４の熱抵抗Ｒの大きさにより、蓄熱部材４を介して電池３で発生した熱を筐体２に伝熱し難くても、蓄熱部材４を介さずに、熱伝導部材５により筐体２に電池３で発生した熱を直接伝熱することもできる。これにより、電池３から筐体２までの熱の伝熱経路を複数有するので、放熱しやすくなり、冷却性能を向上することができる。また、貫通部５２ａ，５２ｂが蓄熱部材４を貫通しているので、蓄熱部材４の積極的な冷却を行うこともできる。

【0031】

〔実施形態３〕
次に、実施形態３に係る車両用電池パックについて説明する。図７は、実施形態３に係る車両用電池パックの平面図である。図８は、実施形態３に係る車両用電池パックの要部断面図である。図９は、実施形態３に係る車両用電池パックの熱等価回路を示す図である。図１０は、実施形態３に係る車両用電池パックの熱抵抗と熱容量との関係を示す図である。なお、図７は、車両用電池パック１Ｃの内部空間２ａを奥行き方向から見た図であり、電池３に対向する熱伝導板５１の一方を省略した図である。実施形態３に係る車両用電池パック１Ｃは、各電池３を保持する保持部材６をさらに備える点で、実施形態１に係る車両用電池パック１Ａと異なる。

【0032】

車両用電池パック１Ｃは、図７，８に示すように、保持部材６を備える。保持部材６は、筐体２に収容されており、複数個の電池３を筐体２に対して保持するものである。本実施形態における保持部材６は、第１配列方向電池群ＢＧごとに複数個の電池３を保持するものであり、基台６１と、保持片６２とを有する。基台６１は、内部空間２ａを構成する底面に固定されるものであり、幅方向に延在される。ここで、筐体２への基台６１の固定は、図示しないネジなどの公知の固定具により行われる。保持片６２は、基台６１から上下方向のうち上方向に向かって形成される。保持片６２は、基台６１に対して複数形成されており、幅方向において各電池３を挟んで対向して形成される。保持片６２は、電池３の外周面３ａと対向する保持面６２ａが外周面３ａの形状に沿って、すなわち曲面に形成されており、電池３に幅方向において対向して電池３を狭持することで、電池３を保持する。保持部材６は、熱伝導性を有するものであり、鉄、銅、アルミニウムなどにより構成され、各電池３および筐体２と熱的に接続される。ここで、保持部材６が各電池３および筐体２と熱的に接続されるとは、直接各電池３および筐体２と接触することで保持部材６と各電池３および筐体２との間で直接的に熱の授受が可能な場合、あるいは固定具や絶縁部材などの保持部材６と電池３との間、あるいは保持部材６と筐体２との間に要求される条件に基づいた機能を有し、かつ熱伝導性を有する介在部材を介して保持部材６と各電池３および筐体２とで間接的に熱の授受が可能な場合をいう。なお、保持部材６は、熱伝導部材５と比較して、熱伝導性が同じあるいは低いことが好ましいが、保持部材６が熱伝導部材５よりも熱伝導性が高くとも問題ない。

【0033】

次に、本実施形態に係る車両用電池パック１Ｃの熱の移動について説明する。各電池３で熱が発生すると、各電池３で発生した熱は、各電池３の外周面３ａを介して、熱伝導部材５に伝熱される。熱伝導部材５に伝熱された熱は、一部が蓄熱部材４に伝熱され、一部が保持部材６に伝熱される。蓄熱部材４に伝熱された熱は、蓄熱部材４に一旦蓄熱され、筐体２に伝熱される。保持部材６に伝熱された熱は、筐体２に伝熱される。保持部材６を介して筐体２に伝熱された熱および蓄熱部材４を介して筐体２に伝熱された熱は、熱媒体Ｔとの間で熱交換され、筐体２の外部に放熱されるので、蓄熱部材４、熱伝導部材５および保持部材６を介して各電池３が冷却される。

【0034】

次に、車両用電池パック１Ｃの熱特性について説明する。車両用電池パック１Ｃの熱等価回路は、図９に示すように、熱源を電池３として、電池３の熱回路（熱抵抗Ｒ１、熱容量Ｃ１）と、熱伝導部材５の熱回路（熱抵抗Ｒ２、熱容量Ｃ２）と、蓄熱部材４の熱回路（熱抵抗Ｒ３、熱容量Ｃ３）と、筐体２の熱回路（熱抵抗Ｒ４、熱容量Ｃ４）と、熱媒体Ｔとが直列に接続される。さらに、熱源を電池３として、電池３の熱回路（熱抵抗Ｒ１、熱容量Ｃ１）と、蓄熱部材４および熱伝導部材５の熱回路を介さずに、保持部材６の熱回路（熱抵抗Ｒ５、熱容量Ｃ５）と、筐体２の熱回路（熱抵抗Ｒ４、熱容量Ｃ４）と、熱媒体Ｔとが直列に接続される。つまり、車両用電池パック１Ｃの熱等価回路は、熱伝導部材５の熱回路および蓄熱部材４の熱回路と、保持部材６の熱回路とが並列に接続される。車両用電池パック１Ｃの熱等価回路から、車両用電池パック１Ｃの熱抵抗Ｒ[Ｋ／Ｗ]と熱容量Ｃ[Ｊ／ｇ・Ｋ]との関係は、図１０に示すように、電池３の熱回路に基づいた傾きと、熱伝導部材５の熱回路に基づいた傾きと、熱伝導部材５から蓄熱部材４の熱の伝熱経路における熱回路および保持部材６の熱回路を合わせた熱回路に基づいた傾きと、筐体２の熱回路に基づいた傾きとを順に合わせたものとなる。

【0035】

以上のように、本実施形態に係る車両用電池パック１Ｃは、車両用電池パック１Ａと同様の効果を奏するとともに、車両用電池パック１Ａの熱抵抗Ｒと熱容量Ｃとの関係と比較して、熱抵抗Ｒを小さくすることができる。従って、熱伝導部材５は、蓄熱部材４の熱抵抗Ｒの大きさにより、蓄熱部材４を介して電池３で発生した熱を筐体２に伝熱し難くても、蓄熱部材４を介さずに、保持部材６により筐体２に電池３で発生した熱を直接伝熱することもできる。これにより、電池３から筐体２までの熱の伝熱経路を複数有するので、放熱しやすくなり、冷却性能を向上することができる。

【0036】

〔実施形態４〕
次に、実施形態４に係る車両用電池パックについて説明する。図１１は、実施形態４に係る車両用電池パックの平面図である。実施形態４に係る車両用電池パック１Ｄは、蓄熱部材４が蓄熱容器７に封入される点で、実施形態１に係る車両用電池パック１Ａと異なる。なお、図１１（図１２も同様）は、蓄熱容器７のみ断面として図示した図である。

【0037】

車両用電池パック１Ｄは、図１１に示すように、蓄熱容器７を備える。蓄熱容器７は、筐体２に収容されており、収容空間７ａに蓄熱部材４が封入される。蓄熱容器７は、熱伝導性を有するものであり、鉄、銅、アルミニウムなどにより構成され、筐体２と接触することで、筐体２と熱的に接続される。本実施形態における蓄熱容器７は、内部空間２ａのうち、幅方向における両端部に筐体２と接触した状態で配置されており、収容空間７ａに蓄熱部材４とともに内部熱伝導板７１が形成される。内部熱伝導板７１は、内部熱伝導部材であり、収容空間７ａに複数形成されており、表面積を拡大するために幅方向に向かって波状に形成される。内部熱伝導板７１は、熱伝導性を有するものであり、鉄、銅、アルミニウムなどにより構成され、蓄熱部材４と接触することで、蓄熱部材４と熱的に接続される。また、内部熱伝導板７１は、幅方向における両端部が蓄熱容器７と接触して形成されており、蓄熱容器７とも熱的に接続される。さらに、内部熱伝導板７１は、幅方向における両端部のうち、一方、すなわち電池３側の端部７１ａが蓄熱容器７から内部空間２ａに露出して形成されており、幅方向において対向する熱伝導板５１の各両端部５１ａ，５１ｂとそれぞれ、例えば圧着や溶接などにより接触することで、熱的に接続される。ここで、内部熱伝導板７１は、熱伝導部材５と比較して、熱伝導性が同じあるいは低いことが好ましいが内部熱伝導板７が熱伝導部材５よりも熱伝導性が高くとも問題ない。

【0038】

次に、本実施形態に係る車両用電池パック１Ｄの熱の移動について説明する。各電池３で熱が発生すると、各電池３で発生した熱は、各電池３の外周面３ａを介して、熱伝導部材５に伝熱される。熱伝導部材５に伝熱された熱は、内部熱伝導板７１に伝熱され、一部が収容空間７ａ内の蓄熱部材４に伝熱され、一部が蓄熱容器７を介して筐体２に伝熱される。蓄熱部材４に蓄熱された熱は、蓄熱部材４に一旦蓄熱され、蓄熱容器７を介して筐体２に伝熱される。蓄熱容器７を介して筐体２に伝熱された熱は、熱媒体Ｔとの間で熱交換され、筐体２の外部に放熱されるので、蓄熱部材４、熱伝導部材５および蓄熱容器７を介して各電池３が冷却される。

【0039】

以上のように、本実施形態に係る車両用電池パック１Ｄは、車両用電池パック１Ａと同様の効果を奏するとともに、例えば、蓄熱部材４が流動性を有するものであっても、蓄熱容器７に封入することで内部空間２ａに収容することができる。また、熱伝導板５１と蓄熱容器７内の内部熱伝導板７１とが接触・伝熱し、蓄熱部材４へ伝熱するため、熱伝導部材５から蓄熱容器７を介して熱を蓄熱部材４に伝熱するよりも、素早く蓄熱部材４へ電池３から発生した熱を移動することができる。また、収容空間７ａ内に内部熱伝導板７１が配置されるので、蓄熱部材４全体に熱が拡散しやすくなる。従って、蓄熱部材４の単位時間当たりの蓄熱量を向上することができるので、車両の加速時など電池３が急激な温度上昇をしても、効率的に熱を吸収することができるので、冷却性能を向上することができる。また、車両用電池パック１Ｄを幅方向が車両の幅方向となるように車両に対して設置することで、蓄熱容器７が車両側突時における緩衝部として機能するので、電池３の保護を図ることができ、車両用電池パック１Ｄとしての機能低下を抑制することができる。

【0040】

なお、上記実施形態４では、蓄熱容器７を幅方向において電池３を挟んで対向して設けたがこれに限定されるものではなく、全ての電池３を囲うように形成されていてもよい。

【0041】

また、上記実施形態４では、内部熱伝導板７１の一方の端部７１ａを蓄熱容器７から内部空間２ａに露出させたがこれに限定されるものではない。図１２は、変形例１に係る車両用電池パックの平面図である。図１２に示すように、車両用電池パック１Ｅは、内部熱伝導板７１の幅方向における両端部を蓄熱容器７の収容空間７ａ内において、蓄熱容器７に接触させてもよい。この場合、熱伝導板５１の両端部５１ａ，５１ｂは、幅方向において各電池３を挟んで対向する各蓄熱容器７にそれぞれ接触させる。本変形例においては、熱伝導板５１と蓄熱容器７との接触面積を拡大するために、両端部５１ａ，５１ｂが奥行き方向に延在して形成される。

【0042】

また、上記実施形態４および変形例１では、内部空間２ａに蓄熱容器７を設けたがこれに限定されるものではない。図１３は、変形例２に係る車両用電池パックの平面図である。図１３に示すように、車両用電池パック１Ｆは、蓄熱部材４が蓄熱容器として機能する筐体２に封入される。筐体２には、電池３と熱伝導部材５とにより構成される電池モジュールＢＭが複数個収容されている。筐体２は、幅方向の両端部に、壁部２１により、収容空間２ｃがそれぞれ形成される。筐体２は、収容空間２ｃに蓄熱部材４とともに内部熱伝導板２２が形成される。収容空間２ｃは、筐体２の奥行き方向における両端部まで形成される。つまり、収容空間２ｃは、奥行き方向に配列された複数の電池モジュールＢＭと幅方向において対向して形成される。内部熱伝導板２２は、表面積を拡大するために奥行き方向に向かって波状に形成され、奥行き方向における両端部が収容空間２ｃ内において筐体２と接触する。熱伝導板５１の両端部５１ａ，５１ｂは、幅方向において収容空間２ｃと対向する筐体２の内壁面２ｂとそれぞれ接触する。本変形例においては、熱伝導板５１と筐体２との接触面積を拡大するために、両端部５１ａ，５１ｂが奥行き方向に延在して形成される。

【0043】

また、上記実施形態１〜４および変形例１〜２では、熱伝導板５１の幅方向における両端部５１ａ，５１ｂが蓄熱部材４と熱的に接続されているが、これに限定されるものではない。図１４は、変形例３に係る車両用電池パックの平面図である。図１４に示すように、車両用電池パック１Ｇの熱伝導部材５は、奥行き方向において、第１配列方向電池群ＢＧを挟み、第１配列方向電池群ＢＧと熱的に接続される第１熱伝導板５３と第２熱伝導板５４を有している場合に、各熱伝導板５３，５４の幅方向における一方の端部５３ａ，５４ｂが自由端であり、他方の端部５３ｂ，５４ａが蓄熱部材４と熱的に接続されていてもよい。本変形例においては、第１熱伝導板５３および第２熱伝導板５４が蓄熱部材４と接触することで熱的に接触するが、蓄熱部材４と接触する端部の方向が第１熱伝導板５３と第２熱伝導板５４とで異なる。つまり、各電池３は、熱伝導板５３，５４の一方で幅方向における一方にて蓄熱部材４と接触し、熱伝導板５３，５４の他方で幅方向における他方にて蓄熱部材４と接触する。従って、電池３を挟む各熱伝導板５３，５４は、蓄熱部材４に熱が移動する方向が反対方向となる。ここで、熱伝導板５３，５４が幅方向における一方の端部のみで蓄熱部材４と接触する場合は、蓄熱部材４から熱的に離れている電池３で発生する熱が蓄熱部材４に伝熱されにくくなる。しかしながら、本変形例においては、電池３で発生する熱を、熱伝導板５３，５４のうち電池３から見て熱的に蓄熱部材４に近い熱伝導板により蓄熱部材４に伝熱させることができる。これにより、一列に配列された複数の電池３の温度を均一化することができ、一部の電池３が高温状態を維持することで生じる、各電池３間の内部抵抗の変化や劣化量の変化を抑制することができる。

【0044】

また、上記実施形態１〜４および変形例１〜３では、電池３を円筒型としたがこれに限定されるものではない。図１５は、変形例４に係る車両用電池パックの平面図である。図１６は、変形例４に係る車両用電池パックの要部断面図である。なお、図１６は、車両用電池パック１Ｈの内部空間２ａを奥行き方向から見た図である。

【0045】

車両用電池パック１Ｈの電池８は、図１５および図１６に示すように、上下方向から見た場合に、矩形状であり、本変形例では平板状に形成されている。筐体２には、複数個の電池８が収容されている。本実施形態における筐体２には、内部空間２ａに奥行き方向に積層された複数個の電池８と、上下方向に積層された複数個の電池８が収容される。奥行き方向に積層された複数個の電池８は、奥行き方向において熱伝導板５５に挟まれて、各熱伝導板５５に熱的に接続されている。熱伝導板５５は、幅方向における一方の端部５５ａが蓄熱部材４の内部に位置して形成され、蓄熱部材４と熱的に接続される。上下方向に積層された複数個の電池８は、上下方向において隣り合う電池８と熱伝導板５６を挟み、各熱伝導板５６に熱的に接続されている。熱伝導板５６は、奥行き方向における一方の端部５６ａが蓄熱部材４の内部に位置して形成され、蓄熱部材４と熱的に接続される。なお、熱伝導板５６は、蓄熱材と熱的接続されるのであれば、筐体２に対して保持するための板保持部材を兼ねた板に限らず、シート、箔などにより構成されても良い。

【符号の説明】

【0046】

１Ａ〜１Ｈ 車両用電池パック
２ 筐体
２ａ 内部空間
３，８ 電池
４ 蓄熱部材
５ 熱伝導部材
５１，５３〜５６ 熱伝導板
５２ａ，５２ｂ 貫通部
６ 保持部材
７ 蓄熱容器
２２，７１ 内部熱伝導板（内部熱伝導部材）
ＢＧ 第１配列方向電池群
ＢＭ 電池モジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】