特開 2022-173733 電池装置

(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】P2022173733

(43)【公開日】2022-11-22

(54)【発明の名称】電池装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/249 20210101AFI20221115BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20221115BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20221115BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20221115BHJP

   H01M 50/262 20210101ALI20221115BHJP

【ＦＩ】

H01M50/249

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/6556

H01M50/262 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021079619

(22)【出願日】2021-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 裕介

【テーマコード（参考）】

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031KK08

5H040AA14

5H040AA28

5H040AS04

5H040AT02

5H040AT06

5H040AY05

5H040CC02

5H040JJ03

(57)【要約】

【課題】簡素な構成で筐体強度の向上が図られる電池装置を提供する。
【解決手段】電池装置１は、電池１０、筐体２０、サイドプレート３０を備える。電池１０は複数備えられている。筐体２０は、筒状をなすとともに筐体２０の延在方向Ｙの両端に開口部２１を有し、内側の空間部２２に電池１０を収容する。サイドプレート３０は、開口部２１を閉塞して空間部２２を密閉する。そして、筐体２０の空間部２２には、電池１０を冷却する冷媒が流通されるように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池と、
筒状をなすとともに延在方向の両端に開口部を有し、内側の空間部に上記電池を収容する筐体と、
上記開口部を閉塞して上記空間部を密閉するサイドプレートと、
を備え、
上記筐体の上記空間部には、上記電池を冷却する冷媒が流通されるように構成されている、電池装置。

【請求項2】

上記筐体における上記延在方向に直交する断面の形状がオーバル形状である、請求項１に記載の電池装置。

【請求項3】

上記電池装置は車両用であって、上記筐体の上記延在方向が上記車両の車幅方向に平行な状態で上記車両に搭載されるように構成されている、請求項１又は２に記載の電池装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の電池と、電池を冷却するための冷媒を循環させる冷却機構とが筐体内に収納されてなる電池装置が用いられている。例えば、特許文献１には、筐体内部に蒸発式の冷却部材と冷却部材に冷媒を圧送するためのコンプレッサとを設けて、当該冷却部材の上に複数の電池を配列させた構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６０１９２１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方、電源システムは外部から衝撃を受けると内部の電池や冷却部材がダメージを受けるおそれがある。特に、車両などの移動媒体においては、外部からの衝撃を受けやすくなる。そこで、電池等がダメージを受けることを防止するために、筐体の強度を高めることが求められている。しかしながら、特許文献１に開示の構成において、筐体の強度を高めるために筐体を構成する素材の厚みを増やすと、筐体の重量が増加するとともに製造コストも増加するため、好ましくない。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で筐体強度の向上が図られる電池装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、電池と、
筒状をなすとともに延在方向の両端に開口部を有し、内側の空間部に上記電池を収容する筐体と、
上記開口部を閉塞して上記空間部を密閉するサイドプレートと、
を備え、
上記筐体の上記空間部には、上記電池を冷却する冷媒が流通されるように構成されている、電池装置にある。

【発明の効果】

【0007】

上記電池装置において、電池は筒状に延在する筐体内の空間部に収納されているため、当該筐体が延在方向の衝撃に対する補強部材として機能する。これにより、当該延在方向に対する強度を向上することができ、外部からの衝撃によって内部の電池等がダメージを受けることを防止することができる。さらに、筐体の開口部はサイドプレートにより閉塞されて筐体内の空間部に電池を冷却する冷媒が流通されるように構成されている。これにより、筐体内の空間部の圧力を調整して、冷媒が空間部に収納された電池に接触しやすくできるため高い冷却効果が奏される。そして、空間部のシール部分は筐体の両端の開口部とサイドプレートとの間に形成されるため、シール部分を比較的少なくすることができるとともにシール構造の簡素化を図ることができる。

【0008】

以上のごとく、上記態様によれば、簡素な構成で筐体強度の向上が図られた電池装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１における、電池装置を分解した状態を示す斜視概念図。

【図2】実施形態１における、電池装置を組付けた状態を示す斜視概念図

【図3】実施形態１の電池装置を含む電源システムの構成を示す上面概念図。

【図4】図３における、IV-IV線位置断面図。

【図5】（ａ）変形形態１における筐体の延在方向に直交する位置での電源システムの断面概念図、（ｂ）変形形態２における筐体の延在方向に直交する位置での電源システムの断面概念図。

【図6】（ａ）変形形態３における筐体の延在方向に直交する位置での電池装置の断面概念図、（ｂ）変形形態４における筐体の延在方向に直交する位置での電池装置の断面概念図、（ｃ）変形形態５における筐体の延在方向に直交する位置での電池装置の断面概念図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

上記筐体における上記延在方向に直交する断面の形状がオーバル形状であることが好ましい。この場合には、筐体の内外の圧力差が大きい場合でも、筐体の変形を抑制することができる。

【0011】

上記電池装置は車両用であって、上記筐体の上記延在方向が上記車両の車幅方向に平行な状態で上記車両に搭載されるように構成することができる。この場合には、上記電池装置が車両に搭載された際に、当該電池装置は車幅方向からの衝撃である側突に対する強度が向上されることとなる。その結果、側突によって内部の電池がダメージを受けることを防止することができる。

【0012】

（実施形態１）
上記電池装置の実施形態について、図１～図４を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態の電池装置１は、電池１０、筐体２０、サイドプレート３０を備える。
筐体２０は、筒状をなすとともに筐体２０の延在方向Ｙの両端に開口部２１を有し、内側の空間部２２に電池１０を収容する。
サイドプレート３０は、図２に示すように、開口部２１を閉塞して空間部２２を密閉する。
筐体２０の空間部２２には、電池１０を冷却する冷媒が流通されるように構成されている。

【0013】

以下、本実施形態の電池装置１について、詳述する。
図１及び図２に示すように、電池装置１には電池１０が備えられる。電池１０は、複数のセルを備えた電池モジュールであってもよいし、単一のセルを有する電池であってもよい。本実施形態では、電池１０として２個の電池モジュール１０ａを備える。電池１０の数（電池モジュール１０ａの数）は限定されず、１個でもよいし、３個以上でもよい。図１に示すように、本実施形態では、電池モジュール１０ａは、複数の電池セル１１を積層して積層方向両端に位置する一対のエンドプレート１２と、一対のエンドプレート１２を電池セル１１が挟持されるように拘束する拘束プレート１３とからなる。そして、電池セル１１は充放電可能であって、電池モジュール１０ａは二次電池を構成している。本実施形態では、電池セル１１の積層方向は、後述の筐体の延在方向Ｙと一致しており、電池モジュール１０ａの外形は、電池セル１１の積層方向（すなわち、延在方向Ｙ）に延びる四角柱状をなしている。そして、２つの電池モジュール１０ａは、後述の筐体２０内に配置されている。

【0014】

図１に示すように、筐体２０は筒状をなしており、筒形状の延在方向Ｙの両端に開口部２１を有している。本実施形態では、筐体２０における延在方向Ｙに直交する断面形状は、特に限定されないが、オーバル形状、四角形状、円形状やこれらを組み合わせた形状とすることができ、本実施形態では、オーバル形状となっている。なお、本明細書では、オーバル形状は、楕円形状、卵型形状の他に、長方形における対向する短辺及び又は長辺を外方に向けて滑らかに湾出させた形状も含むものとする。そして、本実施形態では、筐体２０における当該断面形状は、筐体２０における延在方向Ｙの一方の端部から他方の端部に亘って一定となっており、開口部２１もそれぞれオーバル形状となっている。筐体２０の延在方向Ｙの長さは、後述する空間部２２に収容する電池１０の長さに応じて適宜設定することができる。

【0015】

図１に示すように、筐体２０の内側には空間部２２が形成されている。空間部２２には、電池１０が収容される。本実施形態では、電池１０としての２つの電池モジュール１０ａが、それぞれの電池セル１１の積層方向Ｙが平行となるように短辺をそろえた状態で空間部２２に配される。

【0016】

筐体２０の材質は限定されないが、強度や成形性を考慮して金属製とすることができ、本実施形態では、筐体２０の材質としてアルミニウム合金を採用している。筐体２０の成型方法も限定されず、押し出し成型、鋳造、鍛造、プレス加工、切削加工などを採用することができる。本実施形態では、筐体２０が筒状であるため、押し出し成型により容易に高精度で成形することができる。

【0017】

図１及び図２に示すように、筐体２０の延在方向Ｙの両端には、サイドプレート３０が取り付けられる。サイドプレート３０は板状をなしている。サイドプレート３０の外形は、開口部２１が設けられた筐体２０の延在方向Ｙの両端の形状と同様となっており、本実施形態ではオーバル形状となっている。サイドプレート３０は冷媒流通孔３１と、電池１０に接続されるハーネス（図示せず）が挿通されるハーネス孔３２とを有する。冷媒流通孔３１及びハーネス孔３２はいずれもサイドプレート３０の厚さ方向に貫通する貫通孔である。

【0018】

図２に示すように、サイドプレート３０は、空間部２２に電池１０が配された状態で、筐体２０の延在方向Ｙの両端に接合されて、開口部２１を閉塞している。サイドプレート３０と筐体２０との接合部は周方向の全域にわたって形成されている。本実施形態では、サイドプレート３０と筐体２０とは溶接により接合されている。図示しないが、冷媒流通孔３１に冷却配管４０が接続されるとともにハーネス孔３２にハーネスが挿通された状態で、図示しないシール部材により冷媒流通孔３１及びハーネス孔３２がシールされている。これらにより、電池１０が配置された状態で空間部２２のシール性が保たれている。なお、サイドプレート３０の材質は限定されないが、筐体２０と同様のものを採用することができる。

【0019】

本実施形態では、図３に示すように、複数の電池装置１が冷却配管４０及び図示しないハーネスにより接続されて、電源システム１００を構成している。電源システム１００では、４個の電池装置１がそれぞれの筐体２０の延在方向Ｙが平行となるように短辺をそろえた状態で、図４に示すように同一平面上に並ぶように配置されている。なお、複数の電池装置１の並び方向をＸとし、延在方向Ｙ及び並び方向Ｘに直交する方向を厚さ方向Ｚとする。そして、電池装置１の冷媒流通孔３１にはそれぞれ冷却配管４０が接続されている。冷却配管４０は管状をなしており、内部に冷媒が流通可能となっている。なお、図示しないが、冷却配管４０には、図３の紙面左側において、冷却配管４０に冷媒を圧送するコンプレッサ、電池１０の熱を外部に放出するためのラジエータ、冷媒温度を検出するセンサ、電池１０の動作を制御するバッテリマネジメントユニットを備える。そして、コンプレッサにより空間部２２内の圧力を調整することができる。なお、冷媒の圧力を蓄積するためのアキュムレータなどを備えていてもよい。

【0020】

本実施形態では、図３に示す電源システム１００は図示しない車両に搭載される。そして、電源システム１００において、電池装置１は延在方向Ｙが図示しない車両の車幅方向と平行となるように設置される。なお、これに替えて、電池装置１は延在方向Ｙが図示しない車両の車幅方向と直交するように設置されていてもよい。

【0021】

次に、本実施形態の電池装置１における作用効果について、詳述する。
本実施形態の電池装置１において、電池１０は延在方向Ｙに延在する筐体２０内の空間部２２に収納されているため、当該筐体２０が延在方向Ｙの衝撃に対する補強部材として機能する。これにより、当該延在方向Ｙに対する強度を向上することができ、外部からの衝撃によって内部の電池１０等がダメージを受けることを防止することができる。さらに、筐体２０の開口部２１はサイドプレート３０により閉塞されて筐体２０内の空間部２２に電池１０を冷却する冷媒が流通されるように構成されている。これにより、筐体２０内の空間部２２の圧力を調整して、冷媒が空間部２２に収納された電池に接触しやすくできるため高い冷却効果が奏される。そして、空間部２２のシール部分は筐体２０の両端の開口部２１とサイドプレート３０との間に形成されるため、シール部分を比較的少なくすることができるとともにシール構造の簡素化を図ることができる。

【0022】

また、本実施形態では、筐体２０における延在方向Ｙに直交する断面の形状がオーバル形状となっている。これにより、筐体２０の内外の圧力差が大きい場合でも、筐体２０の変形が抑制することができる。

【0023】

また、本実施形態では、電池装置１は車両用であって、筐体２０の延在方向Ｙが車両の車幅方向に平行な状態で車両に搭載される。これにより、電池装置１が車両に搭載された際に、電池装置１は車幅方向からの衝撃である側突に対する強度が向上されることとなる。その結果、側突によって内部の電池１０がダメージを受けることを防止することができる。

【0024】

以上のごとく、上記態様によれば、簡素な構成で筐体強度の向上が図られる電池装置を提供することができる。

【0025】

本実施形態では、図４に示すように、電池装置１の延在方向Ｙから見て、４つの電池装置１は同一平面上に並び方向Ｘに沿って並ぶように配置されているものとした。これに替えて、図５（ａ）に示す変形形態１のように、３つの電池装置１は同一平面上にＸ方向に並ぶように配置されていてもよい。

【0026】

また、図５（ｂ）に示す変形形態２のように、４つの電池装置１は同一平面上に並び方向Ｘに沿って並ぶとともに、並び方向Ｘの一方の端に位置する電池装置１の厚さ方向Ｚ上に、さらに電池装置１が配置されていてもよい。なお、電池装置１の配置及び使用数は実施形態１及び変形形態１、２のものに限定されず、当該電池装置１を含む電源システム１００が搭載される車両のタイプや装置における設置場所の大きさや設置場所の形状に応じて適宜変更することができる。

【0027】

また、本実施形態１では、図１及び図２に示すように、電池装置１において、電池１０は、電池セル１１が積層されてなる電池モジュール１０ａとし、２個の電池モジュール１０ａを並び方向Ｘに並べて、筐体２０内に収容されているものとした。これに替えて、図６（ａ）に示す変形形態３のように、電池装置１において、電池モジュール１０ａが単体で筐体２０内に収容されていてもよい。

【0028】

また、図６（ｂ）に示す変形形態４のように、Ｘ方向に電池セル１１が積層された電池モジュール１０ａが筐体２０内に収容されていてもよい。また、図６（ｃ）に示す変形形態５のように、円柱状の乾電池型の電池モジュール１０ａが筐体２０内に収容されていてもよい。なお、筐体２０内に収容する電池１０の形状に合わせて、筐体２０の形状や大きさは適宜変更することができる。

【0029】

本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0030】

１ 電池装置
１００ 電源システム
１０ 電池
２０ 筐体
２２ 空間部
３０ サイドプレート
４０ 冷却配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】