JP5754497B2 - 電池パック及び電池パックの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電池モジュールを被固定部材に固定した電池パック及び電池パックの製造方法に関する。
電池モジュールの熱を被固定部材に放熱する構成としては、例えば、特許文献1に記載の冷却構造が知られている。
特許文献1に記載の冷却構造では、複数のバッテリセル(電池セル)を積層したバッテリモジュール(電池モジュール)の冷却面と冷却プレート(被固定部材)との間に変形可能な伝熱シートが設けられている。
特許文献1に記載の冷却構造では、複数のバッテリセル(電池セル)を積層したバッテリモジュール(電池モジュール)の冷却面と冷却プレート(被固定部材)との間に変形可能な伝熱シートが設けられている。
ところで、伝熱シートとして粘着性の伝熱シートが用いられている場合、電池モジュールを冷却プレートから取り外しにくい。電池モジュールに異常が生じた場合や、電池モジュールの点検を行う場合は、冷却プレートから電池モジュールを取り外して作業を行うため、電池モジュールを冷却プレートから容易に取り外すことが望まれている。
本発明の目的は、電池モジュールを被固定部材から容易に取り外すことができる電池パック及び電池パックを容易に製造することができる電池パックの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決する電池パックは、複数の電池セルを有する電池モジュールと、前記電池モジュールが固定される被固定部材と、を備えた電池パックであって、前記電池モジュールと前記被固定部材との間には、粘着性及び熱伝導性を有する介在物が設けられ、前記介在物は、前記電池モジュールに接する第1面と、前記被固定部材に接する第2面をと有し、前記電池モジュールと前記第1面との接着力は、前記被固定部材と前記第2面との接着力に比べて弱く、前記介在物は、粘着性を有する熱伝導部材と、前記熱伝導部材の一面に設けられるフィルムからなり、前記第1面は前記フィルムの一面であり、前記第2面は前記熱伝導部材における粘着性を有する一面であることを要旨とする。
これによれば、介在物は、第1面の接着力が弱く、電池モジュールを被固定部材から取り外すときに、介在物の第1面を電池モジュールから剥離しやすい。このため、電池モジュールの点検時などにおいて、電池モジュールを被固定部材から容易に取り外すことができる。
また、フィルムによって第1面の粘着力を第2面の粘着力より弱くできる。このため、熱伝導部材の両面の粘着力を異ならせることなく、第1面の接着力を第2面の接着力よりも弱くすることができる。
上記課題を解決する電池パックの製造方法は、複数の電池セルを有する電池モジュールを、粘着力を有する第1面及び前記第1面より粘着力の強い第2面を有するとともに熱伝導性を有する介在物を介して被固定部材に固定した電池パックの製造方法であって、前記被固定部材に前記介在物の前記第2面を取り付けた後に前記第1面と前記電池モジュールとが接した状態で前記電池モジュールを前記被固定部材に固定することを要旨とする。
これによれば、粘着力の強い第2面によって介在物が被固定部材に取り付けられた後に、電池モジュールが被固定部材に固定されるため、電池モジュールを取り付ける際に介在物が脱落しにくい。このため、電池パックの製造が容易となる。
本発明によれば、電池モジュールを被固定部材から容易に取り外すことができ、電池パックを容易に製造することができる。
以下、電池パックの一実施形態について説明する。
図1に示すように、電池パック10は、筐体11を有しており、筐体11には複数の電池モジュール21が収容されている。筐体11は、四角箱状をなしており、矩形平板状の底板12と、底板12の周縁から立設する矩形平板状の側壁13と、側壁13によって囲まれる開口部を閉塞する矩形平板状の天板14と、を有している。
図1に示すように、電池パック10は、筐体11を有しており、筐体11には複数の電池モジュール21が収容されている。筐体11は、四角箱状をなしており、矩形平板状の底板12と、底板12の周縁から立設する矩形平板状の側壁13と、側壁13によって囲まれる開口部を閉塞する矩形平板状の天板14と、を有している。
図2に示すように、電池モジュール21は、複数の電池セル23(例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池などの二次電池)を有している。電池セル23は、電池ホルダ22に保持された状態で並設されている。電池モジュール21における電池セル23の並設方向両端には、エンドプレート25が設けられている。両エンドプレート25には、ボルトBが挿通されている。ボルトBは、一方のエンドプレート25から、他方のエンドプレート25に向けて挿通されるとともに、他方のエンドプレート25を挿通した位置でナットNに螺合されている。エンドプレート25には、ブラケット24が設けられている。ブラケット24を側壁13に固定することで、電池モジュール21は側壁13に固定されている。
図3に示すように、電池ホルダ22は、矩形平板状の第1の被覆部31を有している。第1の被覆部31の長手方向両端(第1の被覆部31における長手方向と交わる方向に延びる端部)には、第1の被覆部31の厚み方向に延びる矩形平板状の第2の被覆部32及び第3の被覆部33が設けられている。第2の被覆部32の長手方向第1端部32a(第1の被覆部31が設けられる端部とは反対側の端部)と、第3の被覆部33の長手方向第1端部33a(第1の被覆部31が設けられる端部とは反対側の端部)には、各被覆部32,33の短手方向第1端部32b、33bの間で延びる矩形平板状の第4の被覆部34が設けられている。第4の被覆部34は、厚み方向が被覆部32,33の短手方向と一致し、長手方向が第2の被覆部32と第3の被覆部33の対向方向に一致する。そして、第4の被覆部34の厚み方向及び長手方向に直交する方向が、第4の被覆部34の短手方向となる。第1の被覆部31、第2の被覆部32、第3の被覆部33に囲まれる領域は、電池セル23が収容される収容部Sとなる。
第2の被覆部32及び第3の被覆部33の長手方向第1端部32a,33aには、各被覆部32,33と連設され、各被覆部32,33の長手方向に延びる矩形平板状の突出部35が設けられている。また、第2の被覆部32及び第3の被覆部33の長手方向第2端部32c、33cには、四角柱状の脚部36が設けられている。脚部36の軸は、被覆部32,33の短手方向に延びている。
伝熱プレート41は、金属製の板材をL字状に屈曲させることで形成されており、矩形平板状の本体42と、本体42の長手方向一端から直角に屈曲する矩形平板状の屈曲部43とを有している。本体42は、電池セル23の厚み方向に電池セル23と隣り合った状態で収容部Sに設けられており、屈曲部43は、第3の被覆部33の外面(第3の被覆部33の厚み方向の面において収容部Sとは反対側の面)を覆っている。
図4に示すように、電池モジュール21は、屈曲部43が被固定部材としての側壁13と対向するように固定されている。電池モジュール21(屈曲部43)と側壁13との間には、介在物51が設けられている。介在物51は、熱伝導部材52(TIM:Thermal Interface Material)とフィルム53とを有している。熱伝導部材52は、両面が粘着性を有する粘着シートである。フィルム53は、粘着性を有さず、熱伝導部材52の一面に設けられている。介在物51のフィルム53における熱伝導部材52とは反対側の第1面51aは、電池モジュール21(屈曲部43)に接している。介在物51において、第1面51aとは反対側の第2面51b(熱伝導部材52においてフィルム53が設けられていない面)は、側壁13に接している。フィルム53は、粘着性を有さないため、介在物51における第1面51aは粘着力がない。したがって、介在物51において、第1面51aの粘着力は、第2面51bの粘着力に比べて弱い。すなわち、「第1面51aの粘着力は、第2面51bの粘着力に比べて弱い」とは、第1面51aの粘着力がない(粘着力が0)場合も含む。
ここで、介在物51と、介在物51が接着される接合部材(電池モジュール21、側壁13)との接着力は、介在物51の粘着力、接合部材における介在物51が接着される面の面積、接合部材における介在物51が接着される面の表面粗さ、等のパラメータから求められる。
したがって、介在物51と、介在物51が接着される接合部材との接着力を決めるパラメータのうち、例えば、一つのパタメータ以外のパタメータが全て同じ値でも、一つのパラメータが異なれば、介在物51と接合部材との接着力は変わることとなる。
本実施形態では、介在物51の第1面51aの粘着力と、介在物51の第2面51bの粘着力とが異なるが、接着力を決めるそれ以外のパラメータ(例えば、接合部材における介在物51が接着される面の面積、接合部材における介在物51が接着される面の表面粗さ)は全て同じとなっている。
したがって、電池モジュール21(屈曲部43)と介在物51の第1面51aとの接着力は、側壁13と介在物51の第2面51bとの接着力に比べて弱くなる。なお、本発明における「接着力」は、接着力0のものも含むものとする。
次に、本実施形態の電池パック10の製造方法の一工程である電池モジュール21の側壁13への取付工程について説明する。
図5(a)に示すように、まず、介在物51を側壁13に取り付ける。取り付け前の介在物51は、熱伝導部材52の両面にフィルム53が設けられている。そして、熱伝導部材52の両面に設けられたフィルム53のうち、一方を熱伝導部材52から剥離し、熱伝導部材52におけるフィルム53が剥離された面(第2面51b)を側壁13に取り付ける。熱伝導部材52(第2面51b)は、粘着性を有しているため、粘着力によって熱伝導部材52は側壁13に取り付けられる。したがって、介在物51の両面の粘着力は、熱伝導部材52の両面に設けられた一方のフィルム53が剥離され、他方のフィルム53は剥離されないため、異なることとなる。そして、粘着力の強い第2面51bが側壁13に取り付けられている。
図5(a)に示すように、まず、介在物51を側壁13に取り付ける。取り付け前の介在物51は、熱伝導部材52の両面にフィルム53が設けられている。そして、熱伝導部材52の両面に設けられたフィルム53のうち、一方を熱伝導部材52から剥離し、熱伝導部材52におけるフィルム53が剥離された面(第2面51b)を側壁13に取り付ける。熱伝導部材52(第2面51b)は、粘着性を有しているため、粘着力によって熱伝導部材52は側壁13に取り付けられる。したがって、介在物51の両面の粘着力は、熱伝導部材52の両面に設けられた一方のフィルム53が剥離され、他方のフィルム53は剥離されないため、異なることとなる。そして、粘着力の強い第2面51bが側壁13に取り付けられている。
次に、図5(b)に示すように、側壁13における介在物51が取り付けられた位置にブラケット24と側壁13とを締結することで電池モジュール21を側壁13に固定する。これにより、側壁13と電池モジュール21の間に介在物51が設けられた電池パック10が製造される。電池モジュール21は、介在物51における粘着力の弱い第1面51aと当接するように側壁13に固定される。
次に、本実施形態の電池パック10の作用について説明する。
電池モジュール21(電池セル23)に異常が生じた場合や、電池モジュール21の点検を行う場合、電池モジュール21を側壁13から取り外して作業を行う。このとき、電池モジュール21は、介在物51と接着されていないため、ブラケット24を側壁13から取り外すだけで、容易に電池モジュール21を取り外すことができる。このとき、介在物51は、熱伝導部材52の粘着力によって側壁13に取り付けられた状態で維持されている。
電池モジュール21(電池セル23)に異常が生じた場合や、電池モジュール21の点検を行う場合、電池モジュール21を側壁13から取り外して作業を行う。このとき、電池モジュール21は、介在物51と接着されていないため、ブラケット24を側壁13から取り外すだけで、容易に電池モジュール21を取り外すことができる。このとき、介在物51は、熱伝導部材52の粘着力によって側壁13に取り付けられた状態で維持されている。
電池モジュール21の点検などが終わった後には、元の位置に電池モジュール21を再度固定する。
また、電池モジュール21と側壁13との間に介在物51を設けなければ、電池モジュール21の取り外しは容易であるが、この場合、電池セル23が発した熱を側壁13に伝導させにくくなり、電池セル23の放熱性が低下する。
また、電池モジュール21と側壁13との間に介在物51を設けなければ、電池モジュール21の取り外しは容易であるが、この場合、電池セル23が発した熱を側壁13に伝導させにくくなり、電池セル23の放熱性が低下する。
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)介在物51は、第1面51aの粘着力が、第2面51bの粘着力よりも弱いため、電池モジュール21と第1面51aとの接着力が、側壁13と第2面51bとの接着力よりも弱くなっている。したがって、電池モジュール21を側壁13から取り外すときに、電池モジュール21から介在物51が剥離しやすく、電池モジュール21を側壁13から容易に取り外すことができる。このため、電池モジュール21の点検などを行いやすい。
(1)介在物51は、第1面51aの粘着力が、第2面51bの粘着力よりも弱いため、電池モジュール21と第1面51aとの接着力が、側壁13と第2面51bとの接着力よりも弱くなっている。したがって、電池モジュール21を側壁13から取り外すときに、電池モジュール21から介在物51が剥離しやすく、電池モジュール21を側壁13から容易に取り外すことができる。このため、電池モジュール21の点検などを行いやすい。
(2)また、電池モジュール21と接する第1面51aの粘着力を弱くしているため、電池モジュール21を取り外したときに、電池モジュール21から介在物51が剥離されている。このため、電池モジュール21の点検時や、電池モジュール21の電池セル23同士を分離するときに介在物51を電池モジュール21から剥離する必要がない。
(3)介在物51は、両面に粘着力を有する熱伝導部材52と、熱伝導部材52の一面に設けられたた粘着力を有さないフィルム53とからなる。したがって、熱伝導部材52の両面の粘着力を異ならせることなく、介在物51の両面の粘着力を互いに異ならせることができる。
(4)第2面51bを側壁13に取り付けた後に、電池モジュール21を側壁13に固定している。すなわち、粘着力の強い面によって介在物51を側壁13に取り付けることで、電池モジュール21を取り付ける際に介在物51が脱落することを抑制することができる。このため、電池パック10を容易に製造することができる。
(5)介在物51は、熱伝導部材52を有しているため、電池セル23が発した熱を側壁13に伝導させやすい。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○介在物51の第1面51aと第2面51bの粘着力以外を異ならせることで、介在物51の接着力を異ならせてもよい。例えば、介在物51が接合される接合部材における介在物51が接着される面の面積や接合部材における介在物51が接着される面の表面粗さなどを異ならせることで、介在物51の接着力を異ならせてもよい。
○介在物51は、第1面51a及び第2面51bの両面の粘着力が互いに異なればよく、第1面51aも粘着力を有していてもよい。また、介在物51における側壁13に接する面がフィルム53の一面であってもよい。すなわち、フィルム53が、側壁13に接する第2面を有していてもよい。
○介在物51は、第2面51bの粘着力が、第1面51aの粘着力よりも弱くてもよい。つまり、介在物51は、両面の粘着力が互いに異なればよい。
○熱伝導部材52は、一面のみが粘着性を有していてもよい。この場合、他方の面にフィルムを設けなくてもよい。
○熱伝導部材52は、一面のみが粘着性を有していてもよい。この場合、他方の面にフィルムを設けなくてもよい。
○実施形態の介在物51は、熱伝導部材52とフィルム53とからなるが、これに限られない。例えば、液状の介在物を側壁13に塗布し、硬化させた後に電池モジュール21を側壁13に固定してもよい。硬化させた後に電池モジュール21を側壁13に固定するため、介在物51における電池モジュール21側の面は、側壁13側の面と比べて粘着力が低くなる。なお、電池モジュール21に液状の介在物を塗布して硬化させた後に電池モジュール21を側壁13に固定してもよい。
○電池モジュール21として、電池セル23のみからなる電池モジュール21を用いてもよい。
○被固定部材として、産業車両に搭載されるカウンタウェイトなどを用いてもよい。
○被固定部材として、産業車両に搭載されるカウンタウェイトなどを用いてもよい。
○複数の電池モジュール21の構成は異なっていてもよい。例えば、異なる種類の電池セル23を有する電池モジュール21を複数有する電池パックでもよい。
10…電池パック、11…筐体、13…側壁、21…電池モジュール、23…電池セル、41…伝熱プレート、51…介在物、52…熱伝導部材、53…フィルム。
Claims (2)
- 複数の電池セルを有する電池モジュールと、
前記電池モジュールが固定される被固定部材と、を備えた電池パックであって、
前記電池モジュールと前記被固定部材との間には、粘着性及び熱伝導性を有する介在物が設けられ、
前記介在物は、前記電池モジュールに接する第1面と、前記被固定部材に接する第2面をと有し、
前記電池モジュールと前記第1面との接着力は、前記被固定部材と前記第2面との接着力に比べて弱く、
前記介在物は、粘着性を有する熱伝導部材と、前記熱伝導部材の一面に設けられるフィルムからなり、
前記第1面は前記フィルムの一面であり、前記第2面は前記熱伝導部材における粘着性を有する一面であることを特徴とする電池パック。 - 複数の電池セルを有する電池モジュールを、粘着力を有する第1面及び前記第1面より粘着力の強い第2面を有するとともに熱伝導性を有する介在物を介して被固定部材に固定した電池パックの製造方法であって、
前記被固定部材に前記介在物の前記第2面を取り付けた後に前記第1面と前記電池モジュールとが接した状態で前記電池モジュールを前記被固定部材に固定することを特徴とする電池パックの製造方法。
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