特開 2022-139475 電池パック

(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】P2022139475

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6554 20140101AFI20220915BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20220915BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20220915BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20220915BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20220915BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALI20220915BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20220915BHJP

   H01G 11/10 20130101ALI20220915BHJP

   H01G 2/08 20060101ALI20220915BHJP

   H01G 11/18 20130101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6554

H01M50/204 401H

H01M50/209

H01M10/613

H01M10/647

H01M10/6567

H01M10/6556

H01G11/10

H01G2/08 A

H01G11/18

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021039881

(22)【出願日】2021-03-12

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福田 雅樹

(72)【発明者】

【氏名】田嶋 光俊

【テーマコード（参考）】

5E078

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

5E078HA23

5E078JA02

5H031AA09

5H031CC01

5H031CC09

5H031KK01

5H031KK08

5H040AA28

5H040AT02

5H040AY10

5H040CC35

5H040CC38

5H040CC59

5H040DD08

5H040NN01

5H040NN03

(57)【要約】

【課題】冷却機構によって蓄電モジュールおよび回路基板を冷却する。
【解決手段】電池パック１は、筐体４００と、回路基板５００と、冷却機構６００とを備える。筐体４００は、蓄電モジュール１０を収容する。回路基板５００は、蓄電モジュール１０に離間しつつ電気的に接続され、筐体４００と接している。冷却機構６００は、筐体４００の一部を間に挟んで蓄電モジュール１０と接している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電モジュールを収容する筐体と、
前記蓄電モジュールに離間しつつ電気的に接続され、前記筐体と接している回路基板と、
前記筐体の一部を間に挟んで前記蓄電モジュールと接している冷却機構とを備える、電池パック。

【請求項2】

前記筐体の底部の内部に前記冷却機構が形成されており、
前記冷却機構の内部を冷却水が通流可能である、請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記冷却機構と前記蓄電モジュールとの最短距離は、前記冷却機構と前記回路基板との最短距離より短い、請求項１または請求項２に記載の電池パック。

【請求項4】

前記蓄電モジュールは、積層された複数の蓄電セルを含み、かつ、該複数の蓄電セルの積層方向の少なくとも一方において前記蓄電モジュールに隣接配置されたブラケットを介して前記筐体に固定されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池パック。

【請求項5】

前記回路基板は、前記筐体の外側に配置されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池パック。

【請求項6】

前記回路基板は、前記筐体の内側に配置され、前記積層方向において、前記ブラケットを間に挟んで前記蓄電モジュールと対向している、請求項４に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

電源装置の構成を開示した先行文献として、特開２０１６－１２３８９号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された電源装置は、蓄電器を含む複数の蓄電器列と、回路基板と、収納ケースとを備える。複数の蓄電器列は、回路基板に隣接する第一蓄電器列と、第一蓄電器列に隣接する第二蓄電器列とを含む。回路基板は、蓄電器列の充放電を制御する回路を実装している。収納ケースは、仕切壁と、冷却風路と、風路開口部とを含む。仕切壁は、回路基板と第一蓄電器列との間に設けられている。冷却風路は、第一蓄電器列と第二蓄電器列との間に設けられている。風路開口部は、冷却風路と連通される開口を有している。風路開口部から冷却風路に導入した冷却風と蓄電器とを熱交換させることにより、蓄電器が冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１２３８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された電源装置においては、回路基板の周囲を囲むように仕切壁が形成されているため、回路基板が発熱した場合に、冷却機構によって回路基板を冷却することができない。

【0005】

本技術は、上記の課題を解決するためになされたものであって、冷却機構によって蓄電モジュールおよび回路基板を冷却することができる、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】

本技術に基づく電池パックは、筐体と、回路基板と、冷却機構とを備える。筐体は、蓄電モジュールを収容する。回路基板は、蓄電モジュールに離間しつつ電気的に接続され、筐体と接している。冷却機構は、筐体の一部を間に挟んで蓄電モジュールと接している。

【発明の効果】

【0007】

本技術によれば、冷却機構によって蓄電モジュールおよび回路基板を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本技術の実施の形態１に係る電池パックが備える蓄電モジュールの構成を示す斜視図である。

【図2】本技術の実施の形態１に係る電池パックが備える蓄電セルの構成を示す斜視図である。

【図3】本技術の実施の形態１に係る電池パックの構成を示す断面図である。

【図4】本技術の実施の形態２に係る電池パックの構成を示す断面図である。

【図5】本技術の実施の形態３に係る電池パックの構成を示す断面図である。

【図6】本技術の実施の形態４に係る電池パックの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

【0010】

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。

【0011】

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

【0012】

本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池など他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。また、「電極板」は正極板および負極板を総称し得る。

【0013】

本明細書において、「蓄電セル」ないし「蓄電モジュール」は、電池セルないし電池モジュールに限定されず、キャパシタセルないしキャパシタモジュールを含み得る。

【0014】

なお、図面においては、蓄電セルの長手方向をＸ軸方向、蓄電モジュールにおいて蓄電セルが積層される方向をＹ軸方向、蓄電セルの積層方向に直交かつ蓄電セルの電極端子が配置される外装体の面に直交する方向をＺ軸方向とする。

【0015】

(実施の形態１)
図１は、本技術の実施の形態１に係る電池パックが備える蓄電モジュールの構成を示す斜視図である。図１に示すように、組電池としての蓄電モジュール１０は、蓄電セル１００と、エンドプレート２００と、拘束部材３００とを備える。

【0016】

蓄電モジュール１０は、複数の蓄電セル１００がＹ軸方向（配列方向）に並ぶように積層されている。蓄電セル１００同士の間には、図示しないセパレータが介装されている。２つのエンドプレート２００に挟持された複数の蓄電セル１００は、エンドプレート２００によって押圧され、２つのエンドプレート２００の間で拘束されている。

【0017】

エンドプレート２００は、Ｙ軸方向において蓄電モジュール１０の両端に配置されている。拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに接続する。拘束部材３００は、ボルト締結などの公知の締結方法によってエンドプレート２００と締結されている。

【0018】

積層された複数の蓄電セル１００およびエンドプレート２００に対してＹ軸方向の圧縮力を作用させた状態で拘束部材３００をエンドプレート２００に係合させ、その後に圧縮力を解放することにより、２つのエンドプレート２００を接続する拘束部材３００に引張力が働く。その反作用として、拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに近づける方向に押圧する。

【0019】

図２は、本技術の実施の形態１に係る電池パックが備える蓄電セルの構成を示す斜視図である。図２に示すように、蓄電セル１００は、電極端子１１０と、外装体１２０と、ガス排出弁１３０とを含む。

【0020】

電極端子１１０は、正極端子１１１と、負極端子１１２とを含む。電極端子１１０は、外装体１２０上に形成されている。外装体１２０は、略直方体形状に形成されている。外装体１２０には、図示しない電極体および電解液が収容されている。ガス排出弁１３０は、筐体１２０内の圧力が所定値以上となった際に破断する。これにより、外装体１２０内のガスが外装体１２０外に排出される。

【0021】

図３は、本技術の実施の形態１に係る電池パックの構成を示す断面図である。図３に示すように、電池パック１は、蓄電モジュール１０と、筐体４００と、回路基板５００と、冷却機構６００とを備える。本実施の形態における電池パック１は、ブラケット４１０と、ケース５１０と、配線５２０とをさらに備える。

【0022】

筐体４００は、蓄電モジュール１０を収容している。筐体４００は、底面部４０１、側面部４０２および上面部４０３を含む。筐体４００は、たとえば、アルミニウムまたは鉄により構成されている。なお、筐体４００は、アルミニウムまたは鉄に限定されず、熱伝導性が高い樹脂などで構成されていてもよい。

【0023】

ブラケット４１０は、Ｘ軸方向から見てＬ字状の形状を有する板状部材である。ブラケット４１０は、複数の蓄電セル１００の積層方向(Ｙ軸方向)の少なくとも一方において蓄電モジュール１０に隣接配置されている。本実施の形態においては、１対のブラケット４１０がＹ軸方向において蓄電モジュール１０の両端に隣接配置されている。一方のブラケット４１０ａは、Ｙ軸方向において蓄電モジュール１０の一方の側面部４０２側に配置されている。他方のブラケット４１０ｂは、Ｙ軸方向において蓄電モジュール１０の一方の側面部４０２側とは反対側に配置されている。

【0024】

蓄電モジュール１０は、ブラケット４１０を介して筐体４００に固定されている。具体的には、ブラケット４１０のうち、Ｘ軸方向から見てＺ軸方向に延在する一方の辺部が蓄電モジュール１０に固定されており、Ｘ軸方向から見てＹ軸方向に延在する他方の辺部が底面部４０１に固定されることによって、蓄電モジュール１０がブラケット４１０を介して筐体４００に固定されている。蓄電モジュール１０およびブラケット４１０、並びに、筐体４００およびブラケット４１０は、ボルト締結などの公知の締結方法によって互いに締結されている。

【0025】

回路基板５００は、蓄電モジュール１０に離間しつつ電気的に接続されている。本実施の形態における回路基板５００は、配線５２０によって蓄電モジュール１０と電気的に接続されている。回路基板５００は、図示しないコネクタを介して外部機器と電気的に接続可能である。

【0026】

回路基板５００は、筐体４００と接している。具体的には、回路基板５００は、筐体４００の内側に配置されて側面部４０２と接している。回路基板５００は、複数の蓄電セル１００の積層方向(Ｙ軸方向)において、一方のブラケット４１０ａを間に挟んで蓄電モジュール１０と対向している。

【0027】

回路基板５００は、ケース５１０に収容されている。ケース５１０は、ボルト締結などの公知の締結方法によって側面部４０２の内側に締結されている。

【0028】

冷却機構６００は、筐体４００の一部を間に挟んで蓄電モジュール１０と接している。本実施の形態における冷却機構６００は、底面部４０１の蓄電モジュール１０側とは反対側の面上に設けられている。

【0029】

冷却機構６００は、たとえば、冷却機構６００の内部を冷却水が流れることによる冷却機能を有している。冷却機構６００が筐体４００に接していることにより、筐体４００が冷却される。筐体４００は、筐体４００に接している他の構成部材を冷却するための伝熱経路となる。これにより、冷却機構６００は、筐体４００を通じて蓄電モジュール１０および回路基板５００を冷却することができる。

【0030】

冷却機構６００と蓄電モジュール１０との最短距離Ｌ１は、冷却機構６００と回路基板５００との最短距離Ｌ２より短い。これにより、回路基板５００と比較して発熱量の大きい蓄電モジュール１０を冷却機構６００によって効率的に冷却することができる。なお、本実施の形態における冷却機構６００は、底面部４０１に隣接配置されているが、冷却機構６００と蓄電モジュール１０との最短距離Ｌ１が冷却機構６００と回路基板５００との最短距離Ｌ２より短ければ、側面部４０２または上面部４０３に隣接配置されていてもよい。

【0031】

本実施の形態に係る電池パック１においては、回路基板５００が筐体４００に収容された蓄電モジュール１０と離間しつつ筐体４００と接し、冷却機構６００が筐体４００の一部を間に挟んで蓄電モジュール１０と接しているため、筐体４００を通じて冷却機構６００によって蓄電モジュール１０および回路基板５００を冷却することができる。

【0032】

本実施の形態に係る電池パック１においては、冷却機構６００と蓄電モジュール１０との最短距離Ｌ１が、冷却機構６００と回路基板５００との最短距離Ｌ２より短いことにより、回路基板５００と比較して発熱量の大きい蓄電モジュール１０を効率的に冷却することができる。

【0033】

本実施の形態に係る電池パック１においては、蓄電モジュール１０がブラケット４１０を介して筐体４００に固定されていることによって、筐体４００およびブラケット４１０の各々を冷却機構６００と蓄電モジュール１０との間の伝熱経路にすることができるため、蓄電モジュール１０を効率的に冷却することができる。

【0034】

本実施の形態に係る電池パック１においては、回路基板５００が筐体４００の内側に配置され、かつ、複数の蓄電セル１００の積層方向(Ｙ軸方向)において、ブラケット４１０を間に挟んで蓄電モジュール１０と対向していることによって、ブラケット４１０を設置したことにより空いたスペースに回路基板５００を配置することができるため、電池パック１内部の構成部材の搭載効率を向上することができる。ひいては、電池パック１を小型化することができる。

【0035】

(実施の形態２)
以下、本技術の実施の形態２に係る電池パックについて説明する。本技術の実施の形態２に係る電池パック１Ａは、筐体および冷却機構の構成が本技術の実施の形態１に係る電池パック１と異なるため、本技術の実施の形態１に係る電池パック１と同様である構成については説明を繰り返さない。

【0036】

図４は、本技術の実施の形態２に係る電池パックの構成を示す断面図である。図４に示すように、電池パック１Ａは、蓄電モジュール１０と、筐体４００Ａと、ブラケット４１０と、回路基板５００と、冷却機構６００Ａとを備える。

【0037】

筐体４００Ａは、蓄電モジュール１０を収容している。蓄電モジュール１０は、ブラケット４１０を介して筐体４００Ａに固定されている。

【0038】

回路基板５００は、筐体４００Ａと接している。具体的には、回路基板５００は、筐体４００Ａの内側に配置されて側面部４０２と接している。

【0039】

冷却機構６００Ａは、筐体４００Ａの一部を間に挟んで蓄電モジュール１０と接している。本実施の形態における冷却機構６００Ａは、筐体４００Ａの底面部４０１Ａの内部に形成されている。冷却機構６００Ａは、底面部４０１Ａの内部をＹ軸方向に貫通した冷却配管６１０を含む。

【0040】

冷却機構６００Ａの内部を冷却水２０が通流可能である。冷却機構６００Ａは、冷却配管６１０の内部を冷却水２０が通流することによる冷却機能を有している。冷却配管６１０が筐体４００Ａに接していることにより筐体４００Ａが冷却される。筐体４００Ａは、筐体４００Ａに接している他の構成部材を冷却するための伝熱経路となる。これにより、冷却機構６００Ａは、筐体４００Ａを通じて蓄電モジュール１０および回路基板５００を冷却することができる。なお、本実施の形態における冷却機構６００Ａは、冷却配管６１０の内部を冷却水２０が流れる構成であるが、筐体４００Ａに形成された貫通孔を冷却水２０が流れる構成であってもよい。

【0041】

本実施の形態に係る電池パック１Ａにおいては、冷却水２０が流れる冷却配管６１０を筐体４００Ａの底面部４０１Ａの内部に設けることによって、冷却機構６００からの筐体４００Ａを通じた伝熱経路を短くして、冷却機構６００Ａによる蓄電モジュール１０および回路基板５００の冷却効率を高めることができる。

【0042】

(実施の形態３)
以下、本技術の実施の形態３に係る電池パックについて説明する。本技術の実施の形態３に係る電池パック１Ｂは、回路基板の構成が本技術の実施の形態１に係る電池パック１と異なるため、本技術の実施の形態１に係る電池パック１と同様である構成については説明を繰り返さない。

【0043】

図５は、本技術の実施の形態３に係る電池パックの構成を示す断面図である。図５に示すように、電池パック１Ｂは、蓄電モジュール１０と、筐体４００Ｂと、ブラケット４１０と、回路基板５００Ｂと、ケース５１０Ｂと、配線５２０Ｂと、冷却機構６００とを備える。

【0044】

筐体４００Ｂは、蓄電モジュール１０を収容している。蓄電モジュール１０は、ブラケット４１０を介して筐体４００Ｂに固定されている。

【0045】

回路基板５００Ｂは、蓄電モジュール１０に離間しつつ電気的に接続されている。本実施の形態における回路基板５００Ｂは、配線５２０Ｂによって蓄電モジュール１０と電気的に接続されている。回路基板５００Ｂは、外部機器と電気的に接続可能である。

【0046】

回路基板５００Ｂは、筐体４００Ｂと接している。本実施の形態における回路基板５００Ｂは、筐体４００Ｂの外側に配置されて側面部４０２Ｂと接している。回路基板５００Ｂは、ケース５１０Ｂに収容されている。ケース５１０Ｂは、ボルト締結などの公知の締結方法によって側面部４０２Ｂの外側に締結されている。筐体４００Ｂの内側に位置する蓄電モジュール１０と、筐体４００Ｂの外側に位置する回路基板５００Ｂとは、側面部４０２Ｂを貫通した配線５２０Ｂによって互いに電気的に接続されている。

【0047】

冷却機構６００は、筐体４００Ｂの一部を間に挟んで蓄電モジュール１０と接している。本実施の形態における冷却機構６００は、底面部４０１の蓄電モジュール１０側とは反対側の面上に設けられている。

【0048】

本実施の形態に係る電池パック１Ｂにおいては、回路基板５００Ｂを筐体４００Ｂの外側に配置することによって、外部への放熱によっても回路基板５００Ｂを冷却することができるため、回路基板５００Ｂを筐体４００Ｂの内側に配置する場合と比較して、回路基板５００Ｂを効率的に冷却することができる。

【0049】

(実施の形態４)
以下、本技術の実施の形態４に係る電池パックについて説明する。本技術の実施の形態４に係る電池パック１Ｃは、回路基板の構成が本技術の実施の形態１に係る電池パック１と異なるため、本技術の実施の形態１に係る電池パック１と同様である構成については説明を繰り返さない。

【0050】

図６は、本技術の実施の形態４に係る電池パックの構成を示す断面図である。図６に示すように、電池パック１Ｃは、蓄電モジュール１０と、筐体４００と、回路基板５００Ｃと、ケース５１０Ｃと、配線５２０Ｃと、冷却機構６００とを備える。

【0051】

回路基板５００Ｃは、蓄電モジュール１０に離間しつつ電気的に接続されている。本実施の形態における回路基板５００Ｃは、配線５２０Ｃによって蓄電モジュール１０と電気的に接続されている。回路基板５００Ｃは、図示しないコネクタを介して外部機器と電気的に接続可能である。

【0052】

回路基板５００Ｃは、筐体４００と接している。具体的には、回路基板５００Ｃは、筐体４００の内側に配置されて上面部４０３と接している。回路基板５００Ｃは、Ｚ軸方向において、蓄電モジュール１０と対向している。

【0053】

回路基板５００Ｃは、ケース５１０Ｃに収容されている。ケース５１０Ｃは、ボルト締結などの公知の締結方法によって上面部４０３の下側に締結されている。

【0054】

冷却機構６００が筐体４００に接していることにより、筐体４００が冷却される。筐体４００は、筐体４００に接している他の構成部材を冷却するための伝熱経路となる。これにより、冷却機構６００は、筐体４００を通じて蓄電モジュール１０および回路基板５００Ｃを冷却することができる。

【0055】

本実施の形態に係る電池パック１Ｃにおいては、回路基板５００Ｃが筐体４００の内側に配置され、かつ、Ｚ軸方向において蓄電モジュール１０と対向していることによって、Ｚ軸方向から見た回路基板５００Ｃの占有面積を削減することができる。ひいては、電池パック１Ｃを小型化することができる。

【0056】

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0057】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 電池パック、１０ 蓄電モジュール、２０ 冷却水、１００ 蓄電セル、１１０ 電極端子、１１１ 正極端子、１１２ 負極端子、１２０ 外装体、１３０ ガス排出弁、２００ エンドプレート、３００ 拘束部材、４００，４００Ａ，４００Ｂ 筐体、４０１，４０１Ａ 底面部、４０２，４０２Ｂ 側面部、４０３ 上面部、４１０，４１０ａ，４１０ｂ ブラケット、５００，５００Ｂ，５００Ｃ 回路基板、５１０，５１０Ｂ，５１０Ｃ ケース、５２０，５２０Ｂ，５２０Ｃ 配線、６００，６００Ａ 冷却機構、６１０ 冷却配管。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】