JP7078757B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本開示は、電池パックに関する。

従来から車両用の電池モジュールに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された発明は、電池パックを収容するシールドケース内にジャンクションボックスを収容する場合に、シールドケース内の全体およびジャンクションボックス内の放熱を図ることを課題としている。この課題を解決するために、特許文献１は、以下の構成を備えた電池モジュールを開示している（同文献、請求項１、第０００９段落等を参照）。

上記従来の電池モジュールは、電池パックを収容する金属製のシールドケースの内部にジャンクションボックスを収容し、そのジャンクションボックスの樹脂製のケースを前記シールドケースの底壁上に搭載している。さらに、前記シールドケースの壁にファンを取り付けるとともに、そのシールドケース内部を流通した空気を排出する排気口を設けている。また、ジャンクションボックスのケースに通気口を設け、シールドケース内に流入した空気の一部をジャンクションボックスのケース内に流通させる構成としている。

さらに、上記従来の電池モジュールは、ジャンクションボックスのケースの上面にリレーを露出させて配置している（同文献、請求項２、第００１０段落等を参照）。このような構成により、シールドケース内を冷却する空気でそのシールドケース内に収容するジャンクションボックス内の冷却を同時に図ることができ、ジャンクションボックスのケースの熱を金属製のシールドケースへと伝導して放熱を図ることができる（同文献、第００１１段落等を参照）。

上記従来の電池モジュールにおいて、ジャンクションボックスは、樹脂成形品からなるケースの表面にリレーを露出させて搭載している。より詳細には、ケースは、下面開口で前後左右の側壁からなるロアケースと、そのロアケースの上部にロック結合するアッパーケースとからなるリレーは、アッパーケースの上面に搭載されている（同文献、第００１５段落、図１および図２等を参照）。

あるいは、上記従来の電池モジュールにおいて、高圧リレーは、電池モジュールのシールドケースの底壁に敷設する金属板上に直接固定されている。この構成により、高圧リレーに発生した熱を、金属板を介してシールドケースの底壁に直接伝導して放熱できる（同文献、第００２１段落および第００２２段落、図３等を参照）。

特開２０１３‐０９０４８４号公報

上記従来の電池モジュールは、前述のようにリレーが樹脂成形品からなるアッパーケースの上面に配置されている場合、アッパーケースとロアケースを介してシールドケースの底壁に伝導して放熱される熱量は極めて少ない。そのため、シールドケースの壁にファンと排気口を設け、ジャンクションボックスのケースに通気口を設け、リレーを空冷する必要がある。このような電池モジュールは、構成が複雑で小型化が困難である。

一方、電池モジュールのシールドケースの底壁に敷設する金属板上に高圧リレーを直接固定する構成では、金属板は、高圧リレーに発生した熱をシールドケースの底壁に伝導して放熱する。しかし、この金属板の熱伝導経路は、高圧リレーとシールドケースの底壁との間を最短距離で接続しているため、高圧リレーに発生した熱によってシールドケースの底壁が局所的に高温になるおそれがある。

本開示は、リレーに発生した熱を、熱伝導によって筐体へ放熱することができ、筐体が局所的に高温になるのを抑制することが可能な電池パックを提供する。

本開示の一態様は、筐体と、該筐体に収容された複数の電池セルと、該複数の電池セルに接続されたリレーと、を備えた電池パックであって、前記リレーに発生した熱を伝導させて放熱する放熱部材を備え、前記放熱部材は、前記リレーと前記筐体との間の最短距離よりも長い熱伝導経路を形成していることを特徴とする電池パックである。

本開示の上記一態様によれば、放熱部材によって、リレーと筐体との間に、リレーと筐体との間の最短距離よりも長い熱伝導経路を形成することができる。したがって、リレーに発生した熱を、その熱伝導経路を介して熱伝導によって筐体へ放熱することができ、筐体が局所的に高温になるのを抑制することが可能な電池パックを提供することができる。

本開示の実施形態に係る電池パックの斜視図。 図１に示す電池パックの筐体のカバーを取り外した状態の斜視図。 図１に示す電池パックの筐体に収容された電池モジュールの分解斜視図。 図１に示す電池パックの筐体に収容された電装品ホルダの斜視図。 図２に示す電池パックの放熱部材とリレーとの位置関係を示す斜視図。 図５に示すVI-VI線に沿う拡大断面図。 図５に示す電池パックの変形例１に係る斜視図。 図５に示す電池パックの変形例２に係る斜視図。 図８のIX‐IX線に沿う拡大断面図。 図５に示す電池パックの変形例３に係る斜視図。 図５に示す電池パックの変形例４に係る斜視図。

以下、図面を参照して本開示に係る電池パックの実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係る電池パック１００の斜視図である。図２は、図１に示す電池パック１００の筐体１０のカバー１２を取り外した状態の斜視図である。図３は、図１に示す電池パック１００の筐体１０に収容された電池モジュール２０の分解斜視図である。図４は、図１に示す電池パック１００の筐体１０に収容された電装品ホルダ３０の斜視図である。なお、図２に示す電池パック１００は、カバー１２だけでなく、図４に示す電装品ホルダ３０を含む補機類を取り外した状態である。

詳細については後述するが、本実施形態の電池パック１００は、以下の構成を主な特徴としている。電池パック１００は、筐体１０と、その筐体１０に収容された複数の電池セル１と、その複数の電池セル１に接続されたリレー３２と、を備えている。さらに、電池パック１００は、リレー３２に発生した熱を伝導させて放熱する放熱部材４０を備えている。この放熱部材４０は、リレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓよりも長い熱伝導経路Ｐｔを形成している（図６参照）。

以下、本実施形態の電池パック１００の各部の構成について詳細に説明する。本実施形態の電池パック１００は、たとえば、筐体１０と、電池モジュール２０と、電装品ホルダ３０と、放熱部材４０と、を備えている。

筐体１０は、たとえば、おおむね直方体の形状を有し、縦方向の寸法が横方向および高さ方向の寸法よりも大きい箱形である。なお、以下では、筐体１０の横方向に平行なＸ軸、筐体１０の縦方向に平行なＹ軸、筐体１０の高さ方向に平行なＺ軸からなる直交座標系を用いて電池パック１００の各部を説明する場合がある。

筐体１０は、たとえば、上部が開放された矩形箱形の本体部１１と、その本体部１１の上部の開口を閉鎖する蓋状のカバー１２とを有している。本体部１１の素材は、たとえば、電気亜鉛めっき鋼鈑などの金属材料であり、カバー１２の素材は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂材料である。

図２に示す本体部１１は、横方向一方側（－Ｘ方向側）に電池モジュール２０を収容し、横方向他方側（＋Ｘ方向側）のスペースに、図４に示す電装品ホルダ３０を収容し、電池モジュール２０と電装品ホルダ３０との間に放熱部材４０を収容する。

図１に示すカバー１２は、たとえば、横方向一方側（＋Ｘ方向側）の端部で縦方向（Ｙ方向）の両端の角部に凹部が形成され、その凹部に開口部が形成されている。電池パック１００は、カバー１２の開口部に、外部端子である一対の高電圧端子１０１を露出させている。電池パック１００は、高電圧端子１０１を介して外部の機器から電力が供給され、高電圧端子１０１を介して外部の機器へ電力を供給する。

また、カバー１２は、たとえば、高電圧端子１０１が配置された横方向一方側（＋Ｘ方向側）かつ縦方向一方側（＋Ｙ方向側）の角部の縦方向内側（－Ｙ方向側）に凹部を有し、この凹部に信号コネクタ１０２を露出させる開口部が形成されている。電池パック１００は、カバー１２の開口部に、信号コネクタ１０２を露出させている。電池パック１００は、信号コネクタ１０２を介して、たとえば、車両に搭載された電子制御ユニットに接続される。信号コネクタ１０２は、たとえば、電池パック１００の制御信号用のコネクタであり、情報の入出力や電力の受給を行う。

電池モジュール２０は、たとえば、図２に示すように、筐体１０の内部の横方向一方側（－Ｘ方向側）に収容され、ボルトなどの締結部材によって筐体１０に固定されている。電池モジュール２０は、たとえば、図３に示すように、扁平角形の複数の電池セル１と、各々の電池セル１を厚さ方向（Ｚ方向）の両側から保持して複数の電池セル１を厚さ方向（Ｚ方向）に積層させる複数のセルホルダ２２と、を備えている。

また、電池モジュール２０は、複数の電池セル１を接続するバスバー２１（図２参照）と、セルホルダ２２を介して複数の電池セル１の積層方向の両端に配置される一対のエンドプレート２３と、これら一対のエンドプレート２３を連結する複数の連結部２４と、を備えている。さらに、電池モジュール２０は、複数の電池セル１の厚さ方向（Ｚ方向）に沿う電池蓋１ｄに対向して配置されるバスバーケース２５（図２参照）と、を備えている。

複数の電池セル１は、おおむね直方体の扁平な角形の形状を有し、厚さ方向（Ｚ方向）に積層されて筐体１０に収容されている。電池セル１は、たとえば、角形リチウムイオン二次電池である。電池セル１は、扁平角形の電池缶１ｃと、その電池缶１ｃの開口部を閉塞する電池蓋１ｄと、電池缶１ｃに収容された図示を省略する電極群および電解液と、その電極群に接続されて電池蓋１ｄに取り付けられた一対の外部端子１ｇと、を備えている。

電池缶１ｃは、一端に開口を有する扁平な有底角筒状の容器であり、底部が絶縁フィルム１ｆによって覆われている。絶縁フィルム１ｆは、電気絶縁性を有する樹脂製のフィルムであり、たとえば、筐体１０と電池セル１との間を電気的に絶縁する。電池蓋１ｄは、たとえば、おおむね長方形の板状の部材であり、全周にわたって電池缶１ｃの開口部にレーザ溶接によって接合されることで、電池缶１ｃを密閉している。

電池缶１ｃと電池蓋１ｄは、電極群および電解液を収容して密閉する電池容器を構成している。電池蓋１ｄは、たとえば、電池セル１の内圧が規定の圧力を超えて上昇したときに開裂して電池セル１の内部のガスを放出する安全弁１ｖを有している。電極群は、たとえば、長尺帯状の正電極と、長尺帯状の負電極とを、長尺帯状の絶縁部材であるセパレータを介して対向させて捲回した捲回電極群である。

電極群を構成する正電極は、たとえば、正極の集電板を介して正極の外部端子１ｇに接続されている。電極群を構成する負電極は、たとえば、負極の集電板を介して負極の外部端子１ｇに接続されている。電解液は、たとえば、電池蓋１ｄに設けられた注液口から電池缶１ｃの内部に注入されることで電池缶１ｃに収容され、電極群に含浸されている。電池セル１は、電解液の注入後に、たとえば、レーザ溶接によって電池蓋１ｄの注液口に注液栓１ｋを接合することで、電池缶１ｃが電池蓋１ｄによって密閉される。

電池セル１の厚さ方向である積層方向（Ｚ方向）に隣り合う二つの電池セル１は、極性の異なる外部端子１ｇが積層方向に隣り合うように、交互に１８０［°］反転させて積層されている。そして、隣接する電池セル１の極性の異なる外部端子１ｇを、積層方向に、順次、バスバー２１（図２参照）によって接続していくことで、積層された複数の電池セル１を直列に接続することができる。

バスバー２１は、たとえば、アルミニウムや銅などの導電性を有する金属製の板状の部材であり、レーザ溶接や超音波接合によって電池セル１の外部端子１ｇに接合され、隣接する電池セル１の外部端子１ｇの間を電気的に接続している。電池モジュール２０は、たとえば、図３に示すように、電池パック１００の高さ方向（Ｚ方向）に積層された扁平角形の複数の電池セル１からなる二列の電池列を有している。電池セル１がそれぞれ厚さ方向（Ｚ方向）に積層された二列の電池列は、電池セル１の幅方向（Ｙ方向）に並んでいる。

セルホルダ２２は、電池セル１を厚さ方向（Ｚ方向）の両側から保持して複数の電池セル１を厚さ方向に積層させるように構成されている。セルホルダ２２は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの電気絶縁性を有するエンジニアリングプラスチックによって構成され、電池セル１と電池セル１との間に介在され、電池セル１と電池セル１との間を絶縁するセパレータ、または電池セル１と電池セル１との間に間隔をあけるスペーサとして機能する。

一対のエンドプレート２３は、複数の電池セル１の積層方向の両側に配置された板状の部材であり、セルホルダ２２を介して複数の電池セル１を積層方向の両側から挟持している。一対のエンドプレート２３は、たとえば、複数の電池セル１の積層方向に圧縮力を加えた状態で、ボルトなどの締結部材によって、複数の連結部２４に固定される。詳細は後述するが、これら複数の連結部２４は、たとえば、リレー３２に発生した熱を筐体１０に伝導させる熱伝導経路Ｐｔの一部である第２経路Ｐｔ２（図５参照）を形成する。

連結部２４は、たとえば、プレート状またはブロック状の金属製の部材であり、複数の電池セル１の幅方向（Ｙ方向）を向く両側面に対向して配置されている。より具体的には、電池モジュール２０は、二列の電池列を電池セル１の幅方向両側から挟み込むように配置されたサイドプレートとしての一対の連結部２４と、二列の電池列の間に配置されたセンタープレートとしての連結部２４を有している。

各々の連結部２４は、たとえば、電池セル１の高さ方向（＋Ｘ方向）に突出する凸部を有している。この凸部が図２に示す放熱部材４０にボルトなどの締結部材を介して固定される。これにより、放熱部材４０と連結部２４とが接し、これらの間で熱伝導可能に接続される。また、筐体１０の縦方向の両端の側壁１０ｃに対向する一対のサイドプレートである連結部２４は、ボルトなどの締結部材を介して筐体１０に固定される。これにより、連結部２４と筐体１０とが接し、これらの間で熱伝導可能に接続される。

バスバーケース２５は、たとえば、セルホルダ２２に設けられた突起状の係合部に係合し、複数の電池セル１の外部端子１ｇが設けられた端面を覆うように配置される。バスバーケース２５は、たとえば、セルホルダ２２と同様のＰＢＴなどのエンジニアリングプラスチックによって構成された矩形枠状の部材であり、電池セル１の外部端子１ｇを露出させる複数の開口部を有している。また、バスバーケース２５は、たとえば、互いに隣接するバスバー２１の間を隔壁によって絶縁している。

電装品ホルダ３０は、たとえば、図４に示すように、制御基板３１と、リレー３２と、ヒューズ３３と、シャント抵抗３４と、一対の接続端子３５と、を保持している。制御基板３１は、たとえば、電装品ホルダ３０の電池モジュール２０に対向する面に、ボルトによって固定されている。シャント抵抗３４は、たとえば、ねじによって制御基板３１に固定され、負極の接続端子３５と負極の高電圧端子１０１との間の電流経路に配置されている。

制御基板３１は、たとえば、積層方向に隣接する電池セル１を接続する各々のバスバー２１に電圧検出線を介して接続されている。制御基板３１は、たとえば、個々の電池セル１の電圧を測定および監視するとともに電池パック１００の全体の制御および監視を行う制御回路を備えている。リレー３２およびヒューズ３３は、電装品ホルダ３０に、たとえば、ねじによって固定され、正極の接続端子３５と正極の高電圧端子１０１との間の電流経路に配置されている。

リレー３２は、たとえば、高電圧端子１０１の一方と電池モジュール２０の端部バスバーとの間の電流経路を遮断および接続する。本実施形態において、リレー３２は、たとえば機械式のリレーであり、コイルとスイッチによって構成され、コイルに電流を流したり流すのを止めたりすることで、スイッチのオンとオフの切り替えが可能である。リレー３２のスイッチをオンにすることで、高電圧端子１０１と電池モジュール２０との間の電流経路が接続され、リレー３２のスイッチをオフにすることで、その電気経路が遮断される。

リレー３２は、コイルやスイッチを含む電子部品を収容するケース３２ａを有している。ケース３２ａは、たとえば、おおむね直方体の形状を有する矩形の箱形の容器である。ケース３２ａは、たとえば、ＰＢＴなどの電気絶縁性を有する樹脂材料によって製作することができる。なお、後述するリレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓ（図６参照）は、たとえば、リレー３２のケース３２ａと筐体１０との間の最短距離Ｄｓである。

図４に示す一対の接続端子３５のうち、左側（＋Ｙ方向）に配置された正極の接続端子３５は、直列に接続された複数の電池セル１の一端の電池セル１の正極の外部端子１ｇに、端部バスバーを介して接続される。一対の接続端子３５のうち、右側（－Ｙ方向）に配置された負極の接続端子３５は、直列に接続された複数の電池セル１の他端の電池セル１の負極の外部端子１ｇに、端部バスバーを介して接続される。

すなわち、図１に示す電池パック１００において、右側（＋Ｙ方向）の高電圧端子１０１は、たとえば、複数の電池セル１の正極側に接続された正極の外部端子である。また、左側（－Ｙ方向）の高電圧端子１０１は、たとえば、複数の電池セル１の負極側に接続された負極の外部端子である。

放熱部材４０は、リレー３２に発生した熱を伝導させて放熱するための部材である。放熱部材４０の素材は、たとえば、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、炭素鋼、もしくは合金鋼などの金属、または、高熱伝導セラミックスもしくは高熱伝導樹脂材料などの非金属を使用することができる。なお、放熱部材４０は、リレー３２に接する部分を除いて、表面に凹凸を有してもよい。

リレー３２に発生した熱を効率よく伝導させて放熱する観点から、放熱部材４０の素材の熱伝導率は、リレー３２のケース３２ａの素材の熱伝導率よりも高いことが好ましい。また、放熱部材４０の熱容量を増加させてリレー３２の放熱を促進させる観点から、放熱部材４０の体積は、リレー３２の体積よりも大きいことが好ましい。

放熱部材４０の形状は、リレー３２に発生した熱を効率よく伝導させて放熱することが可能な形状であれば特に限定されないが、たとえば、図２に示すように、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）に延びる柱状または細長い板状の形状にすることができる。放熱部材４０は、たとえば、リレー３２が配置され、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）に沿う伝熱面４０ａを有している。放熱部材４０は、たとえば、複数の電池セル１を備えた電池モジュール２０の一端から他端まで延び、伝熱面４０ａと反対の面が複数の電池セル１に対向している。

図５は、図４に示す電装品ホルダ３０に保持されたリレー３２と、そのリレー３２に発生する熱を伝熱させて放熱する放熱部材４０との位置関係を示す斜視図である。図６は、図５に示すVI-VI線に沿う拡大断面図である。なお、図５および図６では、筐体１０のカバー１２、電池モジュール２０の複数の電池セル１、バスバー２１、セルホルダ２２、およびバスバーケース２５、ならびに、電装品ホルダ３０、および電装品ホルダ３０に保持されたリレー３２以外の部品などの図示を省略している。

放熱部材４０は、リレー３２に発生した熱を伝導させて放熱する部材である。リレー３２は、たとえば筐体１０の縦方向（Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）におおむね平行な放熱部材４０の伝熱面４０ａに配置されている。伝熱面４０ａは、リレー３２のケース３２ａに直接的に接してもよいし、放熱用接着剤、放熱グリス、放熱シート、または熱伝導シートなどを介してリレー３２のケース３２ａに間接的に接してもよい。このように、リレー３２に伝熱面４０ａが直接的または間接的に接することにより、リレー３２から伝熱面４０ａへ熱伝導による放熱が可能になっている。

図６に示すように、放熱部材４０は、リレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓよりも長い熱伝導経路Ｐｔを形成している。より具体的には、図６に示す例において、リレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓは、放熱部材４０の伝熱面４０ａと反対側のリレー３２のケース３２ａの表面と、筐体１０の側壁１０ｃの内側の表面との間の距離である。

また、図６に示す例において、放熱部材４０の底面４０ｂは、筐体１０の底壁１０ｂに接している。この場合、熱伝導経路Ｐｔは、放熱部材４０の内部を通り、放熱部材４０の伝熱面４０ａに対向するリレー３２の表面３２ｂすなわちケース３２ａの表面３２ｂと、筐体１０の底壁１０ｂとを結ぶ無数の経路を含んでいる。

その無数の経路の中で最短の熱伝導経路Ｐｔは、リレー３２の表面３２ｂの下端から、放熱部材４０の伝熱面４０ａを通り、伝熱面４０ａに沿って筐体１０の底壁１０ｂへ向かい、放熱部材４０の底面４０ｂを通って筐体１０の底壁１０ｂに至る経路である。この最短の熱伝導経路Ｐｔが、リレー３２と筐体１０との最短距離Ｄｓよりも長くなっている。

また、図６に示す例において、筐体１０の底壁１０ｂに対向するリレー３２の底面３２ｃと、筐体１０の底壁１０ｂとの間の距離Ｄが、リレー３２と筐体１０との間の最短距離であると仮定する。この場合にも、最短の熱伝導経路Ｐｔは、リレー３２の底面３２ｃと、筐体１０の底壁１０ｂとの間の距離Ｄよりも長くなっている。これは、放熱部材４０の伝熱面４０ａが、筐体１０の高さ方向（Ｚ方向）におおむね平行であり、最短の熱伝導経路Ｐｔが、リレー３２の表面３２ｂから伝熱面４０ａへ向かう筐体１０の横方向（Ｘ方向）の経路を含むためである。

また、図５および図６に示す例において、放熱部材４０の底面４０ｂと筐体１０の底壁１０ｂは、少なくとも一部が直接的に接しているが、放熱用接着剤、放熱グリス、放熱シート、または熱伝導シートなどを介して間接的に接していてもよい。

また、筐体１０の高さ方向（Ｚ方向）において、放熱部材４０は、筐体１０の底壁１０ｂとの間に間隙Ｇ（図９参照）を有してもよい。この場合、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）において、筐体１０の両側の側壁１０ｃに放熱部材４０の両端部を固定することができる。これにより、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）に延びる放熱部材４０によって、リレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓよりも長い熱伝導経路Ｐｔが形成される。

また、図５および図６に示す例において、電池パック１００は、放熱部材４０を筐体１０に固定する固定部材として、放熱部材４０が突起部４１を有している。突起部４１は、たとえば、ボルトを挿通させるボルト孔を有し、ボルトとナットによって筐体１０の底壁１０ｂに締結されることで、放熱部材４０を筐体１０の底壁１０ｂに固定する。

放熱部材４０は、たとえば、突起部４１において筐体１０の底壁１０ｂに接し、その他の部分で筐体１０との間に間隙Ｇを有してもよい。この場合、熱伝導経路Ｐｔは、放熱部材４０によって形成されてリレー３２に発生した熱を固定部材である突起部４１に伝導させる第１経路Ｐｔ１と、固定部材である突起部４１によって形成されて放熱部材４０の熱を筐体１０に伝導させる第２経路Ｐｔ２と、を有する。

また、図５および図６に示す例において、電池パック１００は、放熱部材４０を筐体１０に固定する固定部材として、電池モジュール２０の連結部２４を備えている。図３に示すように、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）の両側の一対の連結部２４は、筐体１０の側壁１０ｃに対向する面にねじ穴を有し、ボルトによって筐体１０の側壁１０ｃに締結される。また、連結部２４は、放熱部材４０へ向けて突出する凸部の先端面にねじ穴を有している。

そのため、連結部２４は、筐体１０の側壁１０ｃに固定され、凸部の先端のねじ穴に放熱部材４０のボルト孔に挿通されたボルトを締結することで、放熱部材４０を筐体１０に固定する固定部材となる。この場合、熱伝導経路Ｐｔは、放熱部材４０によって形成されてリレー３２に発生した熱を固定部材である連結部２４に伝導させる第１経路Ｐｔ１と、固定部材である連結部２４によって形成されて放熱部材４０の熱を筐体１０に伝導させる第２経路Ｐｔ２と、を有する。

以下、本実施形態の電池パック１００の作用を説明する。

本実施形態の電池パック１００は、たとえば、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、信号コネクタ１０２が車両側コントローラに接続され、信号コネクタ１０２を介して情報のやり取りや電源の供給を受ける。電池パック１００は、高電圧端子１０１，１０１に供給された電力を電池セル１に蓄え、電池セル１に蓄えられた電力を、高電圧端子１０１，１０１を介して外部へ供給する。このとき、リレー３２は、スイッチがオンにされ、リレー３２に高電圧の電流が流れることで、リレー３２に熱が発生する。

ここで、本実施形態の電池パック１００は、前述のように、筐体１０と、その筐体１０に収容された複数の電池セル１と、その複数の電池セル１に接続されたリレー３２と、を備えている。さらに、電池パック１００は、リレー３２に発生した熱を伝導させて放熱する放熱部材４０を備えている。この放熱部材４０は、リレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓよりも長い熱伝導経路Ｐｔを形成している。

この構成により、リレー３２に発生した熱を、放熱部材４０を介した熱伝導によって筐体１０へ放熱することができる。また、放熱部材４０がリレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓよりも長い熱伝導経路Ｐｔを形成することで、従来のように熱伝導経路Ｐｔがリレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓに形成される場合と比較して、筐体１０が局所的に高温になるのを抑制することができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、筐体１０は、縦方向（Ｙ方向）の寸法が横方向（Ｘ方向）および高さ方向（Ｚ方向）の寸法よりも大きい箱形である。放熱部材４０は、リレー３２が配置され、縦方向（Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）に沿う伝熱面４０ａを有している。

この構成により、リレー３２から筐体１０への最短の熱伝導経路Ｐｔが、リレー３２の表面３２ｂから伝熱面４０ａへ向かう筐体１０の横方向（Ｘ方向）の経路を含むことになる。これにより、筐体１０の底壁１０ｂに対向するリレー３２の底面３２ｃと、筐体１０の底壁１０ｂとの間の距離Ｄが、リレー３２と筐体１０との間の最短距離である場合でも、その最短距離よりも熱伝導経路Ｐｔを長くすることができる。これにより、従来のように熱伝導経路Ｐｔがリレー３２と筐体１０との間の最短距離Ｄｓに形成される場合と比較して、筐体１０が局所的に高温になるのを抑制することができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、放熱部材４０は、複数の電池セル１の一端から他端まで延びている。この構成により、たとえば車両の衝突などの不測の事態によって、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）すなわち放熱部材４０の延在方向に強い力が作用した場合に、放熱部材４０によって複数の電池セル１を保護することができる。すなわち、複数の電池セル１の一端から他端まで延びる放熱部材４０によって筐体１０の変形を抑制し、複数の電池セル１の破損を抑制することができる。なお、リレー３２は、放熱部材４０の複数の電池セル１に対向する面に配置してもよい。これにより、放熱部材４０によって、リレー３２に外力が作用するのを防止して、リレー３２を保護することができる。

さらに、放熱部材４０が複数の電池セル１の一端から他端まで延びることで、放熱部材４０の体積を増加させることができ、放熱部材４０の熱容量を増加させることができる。また、放熱部材４０の底面４０ｂと筐体１０の底壁１０ｂとの間に間隙Ｇを有する場合には、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）における熱伝導経路Ｐｔの長さを増加させることができる。これにより、筐体１０が局所的に高温になるのを、より確実に抑制することができる。

また、本実施形態の電池パック１００は、前述のように、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）において筐体１０の両側の側壁１０ｃに放熱部材４０の両端部が固定されていてもよい。この場合、筐体１０の高さ方向（Ｚ方向）において、放熱部材４０と筐体１０の底壁１０ｂとの間に間隙Ｇを有してもよい。

この構成により、熱伝導経路Ｐｔの一部に筐体１０の縦方向（Ｙ軸方向）に延びる経路を形成することができる。これにより、たとえば、リレー３２と筐体１０との間の最短距離が筐体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）であった場合でも、熱伝導経路Ｐｔをリレー３２と筐体１０との間の最短距離よりも十分に長くすることができる。したがって、筐体１０が局所的に高温になるのを、より確実に抑制することができる。

また、本実施形態の電池パック１００は、たとえば、突起部４１や連結部２４など、放熱部材４０を筐体に固定する固定部材を備えている。そして、熱伝導経路Ｐｔは、放熱部材４０によって形成されてリレー３２に発生した熱を固定部材に伝導させる第１経路Ｐｔ１と、固定部材によって形成されて放熱部材４０の熱を筐体１０に伝導させる第２経路Ｐｔ２と、を有している。この構成により、熱伝導経路Ｐｔを形成する部材の熱容量の総和を増加させ、筐体１０が局所的に高温になるのを、より確実に抑制することができる。

また、本実施形態の電池パック１００は、各々の電池セル１を保持して複数の電池セル１を積層させるセルホルダ２２と、複数の電池セル１の積層方向（Ｚ軸方向）の両端にセルホルダ２２を介して配置された一対のエンドプレート２３と、その一対のエンドプレート２３を連結する複数の連結部２４と、を備えている。そして、放熱部材４０を筐体１０に固定する固定部材は、連結部２４である。

この構成により、電池パック１００の既存の構成である電池モジュール２０の連結部２４を用いて、放熱部材４０を筐体１０に固定することができる。また、放熱部材４０だけでなく、電池パック１００の既存の構成である電池モジュール２０の連結部２４を用いて、リレー３２に発生した熱を伝熱して筐体１０に放熱する熱伝導経路Ｐｔを形成することができる。これにより、余分な部品を増設することなく、筐体１０が局所的に高温になるのを、より確実に抑制することができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、放熱部材４０の体積は、リレー３２の体積よりも大きい。この構成により、放熱部材４０の熱容量を増加させることができ、放熱部材４０が高温になるのを抑制することができる。また、放熱部材４０の表面積を増加させ、放熱部材４０の放熱を促進することができる。したがって、筐体１０が局所的に高温になるのを、より確実に抑制することができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、放熱部材４０の材質は、たとえば、金属である。この構成により、たとえば、樹脂材料と比較して放熱部材４０の強度を向上させることができ、放熱部材４０によって筐体１０を補強することができる。また、金属は熱伝導性に優れるため、リレー３２に発生した熱を、金属製の放熱部材４０によって効率よく放熱することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、リレー３２に発生した熱を、熱伝導によって筐体１０へ放熱することができ、筐体１０が局所的に高温になるのを抑制することが可能な電池パック１００を提供することができる。

なお、本開示に係る電池パックは、前述の実施形態で説明した電池パック１００の構成に限定されない。以下、図７から図１１を参照して、前述の電池パック１００のいくつかの変形例を説明する。なお、各図では、前述の電池パック１００と同様の構成に、前述の電池パック１００と同一の符号を付して、説明を省略する。

図７は、図５に示す電池パック１００の変形例１に係る斜視図である。本変形例において、電池モジュール２０を構成する複数の電池セル１は、図３に示すように、外部端子１ｇが設けられた電池蓋１ｄが、筐体１０の高さ方向の上方（＋Ｚ方向）を向くように、９０度の角度で回転させて配置される。この場合、電池セル１の積層方向は、筐体１０の横方向（Ｘ方向）となる。このような構成によっても、前述の実施形態に係る電池パック１００と同様の効果を奏することができる。

図８は、図５に示す電池パック１００の変形例２に係る斜視図である。図９は、図８のIX‐IX線に沿う拡大断面図である。本変形例に係る電池パック１００は、リレー３２が半導体リレーである点で、前述の実施形態に係る電池パック１００と異なっている。本変形例において、リレー３２は、たとえば基板３２ｓに実装され、基板３２ｓを介して放熱部材４０に接している。なお、基板３２ｓは、放熱接着剤、放熱グリス、放熱シート等を介して放熱部材４０に間接的に接していてもよい。

本変形例において、電池パック１００は、複数のリレー３２を備えている。この場合、複数のリレー３２の体積の総和よりも、放熱部材４０の体積の方が大きいことが好ましい。また、本変形例において、リレー３２と筐体１０との最短距離Ｄｓは、筐体１０に最も近いリレー３２の端面と、筐体１０との間の距離である。さらに、本変形例の電池パック１００では、放熱部材４０の底面４０ｂと筐体１０の底壁１０ｂとの間に間隙Ｇが形成されている。本変形例においても、前述の実施形態に係る電池パック１００と同様の効果を奏することができる。

図１０および図１１は、それぞれ、図５に示す電池パックの変形例３および変形例４に係る斜視図である。図１０に示す変形例３に係る電池パック１００は、筐体１０の縦方向（Ｙ方向）における放熱部材４０の長さが、前述の実施形態に係る電池パック１００の４０の長さよりも短い。この構成により、前述の実施形態に係る電池パック１００と同様の効果を奏することができるだけでなく、電池パック１００の軽量化を図ることができ、電装品ホルダ３０および補機類を収容するスペースを拡大することができる。

また、図１１に示す変形例４に係る電池パック１００において、放熱部材４０は、電池モジュール２０の連結部２４に固定されず、固定部材としてのフランジ部４２を介して筐体１０の底壁１０ｂに固定されている。このような構成により、前述の実施形態に係る電池パック１００と同様の効果を奏することができるだけでなく、変形例３に係る電池パック１００と同様の効果を奏することができる。

以上、図面を用いて本開示に係る電池パックの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

１ 電池セル
１０ 筐体
１０ｂ 底壁
１０ｃ 側壁
２２ セルホルダ
２３ エンドプレート
２４ 連結部（固定部材）
３２ リレー
４０ 放熱部材
４０ａ 伝熱面
４１ 突起部（固定部材）
４２ フランジ部（固定部材）
１００ 電池パック
Ｄｓ 最短距離
Ｇ 間隙
Ｐｔ 熱伝導経路
Ｐｔ１ 第１経路
Ｐｔ２ 第２経路

Claims (6)

1. 筐体と、該筐体に収容された複数の電池セルと、該複数の電池セルに接続されたリレーと、を備えた電池パックであって、
   前記リレーに発生した熱を伝導させて放熱する放熱部材を備え、
   前記筐体は、縦方向の寸法が横方向および高さ方向の寸法よりも大きい箱形であり、前記縦方向において前記筐体の両側の側壁に前記放熱部材の両端部が固定され、前記高さ方向において、前記放熱部材と前記筐体の底壁との間に間隙を有し、
   前記放熱部材は、前記リレーと前記筐体との間の最短距離よりも長い熱伝導経路を形成しており、前記リレーが配置され前記縦方向および前記高さ方向に沿う伝熱面を有し、複数の前記電池セルの一端から他端まで延びていることを特徴とする電池パック。
2. 前記放熱部材を前記筐体に固定する固定部材を備え、
   前記熱伝導経路は、前記放熱部材によって形成されて前記リレーに発生した熱を前記固定部材に伝導させる第１経路と、前記固定部材によって形成されて前記放熱部材の熱を前記筐体に伝導させる第２経路と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 各々の前記電池セルを保持して複数の前記電池セルを積層させるセルホルダと、複数の前記電池セルの積層方向の両端に前記セルホルダを介して配置された一対のエンドプレートと、該一対のエンドプレートを連結する複数の連結部と、を備え、
   前記固定部材は、前記連結部であることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 前記放熱部材の体積は、前記リレーの体積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
5. 前記放熱部材の材質は、金属であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
6. 前記リレーは、半導体リレーであることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。

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