WO2019065290A1 - バッテリパック - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a battery pack including a battery core pack having a plurality of battery cells held in a cell holder, and a case for housing the battery core pack.
- a battery core pack having a plurality of battery cells held by a cell holder, and a case for housing the battery core pack, as a battery pack detachably mounted on an electrically powered vehicle such as an electrically assisted bicycle or an electric motorcycle What is equipped is known.
- Japanese Patent Laid-Open No. 2009-176689 proposes that a heat dissipation sheet be interposed between the side surface of the battery core pack and the case.
- the heat dissipating sheet is preferably compressed in the thickness direction between the side surface of the battery core pack and the case, and maintained in an elastically deformed state.
- the heat dissipation sheet can be in close contact with both the side surface of the battery core pack and the inner surface of the case.
- the heat of the battery pack can be efficiently conducted to the case through the heat dissipation sheet, so that the heat dissipation of the battery pack can be enhanced.
- an impact load may be added by falling etc. at the time of attachment or detachment operation to an electric vehicle etc.
- it is difficult to further deform the heat dissipation sheet in a state where the heat dissipation sheet is compressed in the thickness direction and elastically deformed. That is, it is difficult to absorb the impact load by the heat dissipation sheet. Therefore, the impact load is easily transmitted to the battery cell through the case and the heat dissipation sheet, and there is a concern that the impact resistance of the battery pack may be reduced.
- the main object of the present invention is to provide a battery pack capable of improving both heat dissipation and impact resistance.
- a battery pack including a battery core pack having a plurality of battery cells held in a cell holder, and a case for housing the battery core pack, the side surface of the battery core pack A heat dissipating sheet for dissipating the heat of the battery cell is interposed between the case and the case, and the heat dissipating sheet is separated from each other by a first portion and a second portion, and the first portion and the first portion. And a third portion partially connecting the two portions.
- a gap portion in which the heat dissipation sheet is not present exists between the first portion between the side surface of the battery core pack and the case, the second portion, and the third portion.
- the heat dissipation sheet can be elastically deformed to spread toward the gap portion.
- the heat dissipation sheet is interposed between the side surface of the battery core pack and the case in a state of being compressed and elastically deformed in the thickness direction, the heat dissipation sheet is further elastically deformed to cause an impact load. It can be absorbed. That is, even if the heat dissipating sheet is in close contact with the side surface of the battery core pack and the case in order to efficiently conduct the heat of the battery cell to the case through the heat dissipating sheet, the battery cell via the heat dissipating sheet Transmission of a load exceeding the load capacity can be suppressed.
- the ratio of the area of the heat dissipation sheet to the area of the gap portion is adjusted according to the shape of the case or the battery core pack, the arrangement of the battery core pack in the case, etc. Heat dissipation and impact resistance can be easily improved for battery packs of various specifications.
- the third portion be in a plurality of strip shapes extending between the first portion and the second portion. In this case, it becomes easy to make both the area of the heat dissipation sheet necessary to promote the heat dissipation of the battery cell and the area of the gap portion necessary to satisfactorily deform the heat dissipation sheet to be appropriate sizes. It is possible to further improve the heat dissipation and impact resistance of the pack.
- the cell holder has an exposed portion for exposing the electrodes of the plurality of battery cells
- the heat dissipation sheet is interposed between the exposed portion and the case, and faces the first portion.
- the third portion is disposed at a position where the electrode disposed between the electrode and the electrode facing the second portion faces.
- the first portion, the second portion, and the third portion are respectively disposed between the electrodes of the plurality of battery cells exposed from the cell holder and the case.
- At least one of the first portion and the second portion is provided with a slit.
- the gap portion where the heat dissipation sheet does not intervene is also formed by the slits of at least one of the first portion and the second portion. Accordingly, when the impact load is transmitted to the heat dissipation sheet through the case, the heat dissipation sheet can be elastically deformed more favorably to absorb the impact load. As a result, both the heat dissipation and impact resistance of the battery pack can be more effectively improved.
- it is possible to make finer adjustments such as the ratio of the area of the heat dissipation sheet to the area of the gap portion, it is possible to more easily improve the heat dissipation and impact resistance for battery packs of various specifications. Become.
- At least one of the first portion and the second portion is provided with a slit at a position facing between the electrodes.
- a slit is provided in at least one of the first part and the second part in order to enhance the absorbability of impact load, the heat of the battery cell is efficiently transferred to the case through the first part and the second part. Be able to communicate As a result, it is possible to obtain a battery pack which is excellent in both heat dissipation and impact resistance.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention. It is a side view of a battery core pack provided with a heat dissipation sheet. It is an exploded perspective view of a battery core pack. It is a side view of a battery core pack provided with a heat dissipation sheet concerning a modification.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of a battery pack 10 according to the present embodiment.
- the outer shell case 12 is indicated by a two-dot chain line, and components disposed inside the outer shell case 12 are illustrated.
- the battery pack 10 can be suitably applied as, for example, a portable battery pack 10 that is removably mounted on an electrically powered vehicle (not shown) such as an electrically assisted bicycle or an electrically driven motorcycle. Therefore, although an example in which battery pack 10 is mounted on an electric vehicle will be described below, the present invention is not particularly limited to this, and battery pack 10 can be applied to various devices that require electric power. . Further, the vertical direction of the battery pack 10 is based on the vertical direction (arrows X1 and X2 in FIG. 1) when the battery pack 10 is mounted on the electric vehicle.
- the battery pack 10 includes a case 14, a connector 18 in which two battery core packs 16 a and 16 b are connected, a heat dissipation sheet 20, and a battery management unit (BMU) 24. And a connector unit (not shown).
- the case 14 can be formed of, for example, a metal such as aluminum, a resin (including a fiber reinforced resin), or the like.
- the case 14 is a bottom case 26 covering the bottom of the connector 18, an outer shell case 12 attached to the upper end of the bottom case 26 and covering the side of the connector 18, and an upper end of the outer shell 12.
- a top case 28 that covers the top surface of the connector 18.
- the bottom case 26 is a housing having an opening at its upper end, and a connector portion and the like are accommodated inside.
- the connector portion is exposed to the outside of the case 14 through a notch or the like formed on the bottom wall of the bottom case 26, and is used as a power supply port of the electric vehicle or a charging device for charging the connector 18. It is possible to connect to.
- said notch, an electric power supply port, and a charging device are all not shown.
- the outer shell case 12 is provided with openings at both end portions in the vertical direction. A part of the upper end side of the bottom case 26 is inserted into the opening on the lower end side of the outer shell case 12.
- a lower fixing groove 30 is formed along the circumferential direction of the outer shell case 12 on the inner wall of the outer shell case 12 above the upper end of the bottom case 26 inserted into the outer shell case 12.
- the lower battery core pack frame 32 supporting the connector 18 from the lower side is fixed to the lower fixing groove 30.
- the bottom of the bottom case 26 is provided with a protrusion projecting toward the lower battery core pack frame 32, and the protrusion and the lower battery core pack frame 32 are fixed by bolts or the like. ing.
- a part of the lower end side of the top case 28 is inserted into the opening on the upper end side of the outer shell case 12.
- An upper fixing groove 34 is formed in the inner wall of the outer shell case 12 below the lower end of the top case 28 inserted in the outer shell case 12, and the upper fixing groove 34 is in contact with the upper end surface of the connector 18.
- the upper battery core pack frame 36 in contact is fixed.
- a connecting body 18 is held between the upper battery core pack frame 36 and the lower battery core pack frame 32.
- the top case 28 is a housing having an opening at its lower end, and the upper end face is provided with a handle portion 38 that can be gripped when carrying the battery pack 10.
- the top case 28 and the upper battery core pack frame 36 are also fixed by bolts (not shown) or the like, similarly to the bottom case 26 and the lower battery core pack frame 32.
- the two battery core packs 16a, 16b constituting the coupling body 18 are configured substantially the same as each other. Therefore, components corresponding to each other of the two battery core packs 16a and 16b will be described in common by attaching the same reference numerals.
- the two battery core packs 16 a and 16 b are not distinguished from one another, they are also collectively referred to as a battery core pack 16.
- the battery core pack 16 has a plurality of battery cells 40 (see FIG. 3) and a cell holder 42. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the battery core pack 16 is configured to have a space 43 (see FIG. 1) for accommodating wiring (not shown) or the like between the battery core pack 16 and the connector portion. The lower end is partially cut away.
- the battery cell 40 has, for example, a cylindrical shape, and the positive electrode terminal 44 and the negative electrode terminal 46 are respectively provided at both ends in the axial direction.
- a lithium ion secondary battery can be mentioned as a suitable type of the battery cell 40, it is not particularly limited to this, and for example, a secondary battery such as a nickel hydrogen battery or a nickel cadmium battery may be used.
- the cell holder 42 is configured by combining the positive electrode side holder 42a and the negative electrode side holder 42b, and holds the holding portion 50 for holding the plurality of battery cells 40, the pressing plate portion 53 provided with the exposed portion 52, the holding portion 50 and the pressing portion And a peripheral wall 54 surrounding the plate 53.
- the positive electrode terminal 44 (electrode) is exposed from the exposed portion 52 of the positive electrode side holder 42a, and the negative electrode terminal 46 (electrode) is exposed from the exposed portion 52 of the negative electrode side holder 42b.
- the above-mentioned vertical direction hereinafter also referred to as X direction
- the axial direction of the battery cell 40 arrow Y1 and Y2 directions in FIG. 3, hereinafter also referred to as Y direction
- vertical direction A direction orthogonal to both the axial direction and the axial direction (directions of arrows Z1 and Z2 in FIG. 3, hereinafter also referred to as Z direction) will be described as a reference.
- the holding portion 50 has a plurality of insertion holes 56, and holds the battery cells 40 in a state of being respectively inserted into the insertion holes 56.
- the insertion holes 56 extend along the Y direction, and expose the positive electrode terminal 44 or the negative electrode terminal 46 of the battery cell 40 from the openings at both ends in the extending direction.
- the diameter of the insertion hole 56 is a size corresponding to the outer diameter of the battery cell 40.
- the respective positive electrode terminals 44 are disposed flush with one another, and the respective negative electrodes 46 are disposed flush with one another.
- a potting material (not shown) made of an insulating resin or the like may be filled between the circumferential surfaces of the plurality of battery cells 40 held by the holding unit 50.
- the holding plate portions 53 are respectively provided on both ends of the holding portion 50 in the Y direction, and through holes are formed as exposed portions 52 at positions corresponding to the openings of the insertion holes 56.
- the positive electrode terminal 44 and the negative electrode terminal 46 (hereinafter, also collectively referred to as electrodes) are exposed to the outside of the cell holder 42 through the opening of the insertion hole 56 and the exposed portion 52.
- a plurality of bus bar plates 60 are attached to the pressing plate 53 so as to cover the exposed portion 52 exposing the positive electrode terminal 44 and the exposed portion 52 exposing the negative electrode terminal 46.
- the holding plate portion 53 is provided with protruding portions 62 interposed between the bus bar plates 60 to insulate them from each other.
- the two battery core packs 16a and 16b are connected so that the negative electrode terminal 46 side of one battery core pack 16a and the positive electrode terminal 44 side of the other battery core pack 16b are opposed to each other to form a connected body 18 It is done.
- the side of the positive electrode terminal 44 of one battery core pack 16a and the side of the negative electrode terminal 46 of the other battery core pack 16b in other words, the side surfaces on both sides in the Y direction of the connector 18 (hereinafter, also simply referred to as side surfaces) Face the inner side of the case 12
- Each of the plurality of bus bar plates 60 connects the positive electrode terminals 44 one another or the negative electrode terminals 46 one another in parallel by a predetermined number, and the protruding parts 64 which enter into the exposed part 52 and come in contact with the electrodes are embossed, for example Etc. are provided.
- Connection end portions 68 to be inserted into grooves 66 provided on the end surfaces of the peripheral wall portion 54 are provided on the bus bar plate 60, respectively.
- a plurality of bus bar plates 60 are connected to the connector portion via the BMU 24 in a state of being connected in series with each other by connecting the connection end portion 68 and the above-described lead wires and the like.
- the upper end portion of one end side (the arrow Y2 side in FIG. 1) of the positive electrode side holder 42a of the battery core pack 16a and the other end side (the arrow Y1 side in FIG. 1) of the negative side holder 42b of the battery core pack 16b The projecting wall 70 which protrudes toward upper side is each provided in the upper end part of.
- the upper battery core pack frame 36 abuts on the upper end surface of the projecting wall 70.
- a space 72 is formed between the connector 18 and the upper battery core pack frame 36, and the BMU 24 is disposed in the space 72 (see FIG. 1).
- the heat dissipation sheet 20 is accommodated between the side surface (exposed portion 52) of the connector 18 and the inner surface of the outer shell case 12 in a compressed state in the thickness direction.
- the heat radiation sheet 20 provided in the one end side and the other end side of the Y direction of the connection body 18 can be mutually comprised similarly. For this reason, below, the thermal radiation sheet 20 provided in the other end side of the Y direction of the connection body 18 is demonstrated, and the description of the thermal radiation sheet 20 provided in the one end side is abbreviate
- the heat dissipation sheet 20 is made of, for example, an elastic material or the like capable of promoting the heat dissipation of the battery cell 40 such as silicon resin, and includes a first portion 80, a second portion 82, and a third portion 84. And.
- the first portion 80 projects from the bus bar plate 60 of FIG. 2 to the negative electrode terminal 46 exposed from the exposed portion 52 provided on one end side of the pressing plate portion 53 of FIG. 3 in the Z direction (arrow Z2 side of FIG. 2). Come through section 64.
- the second portion 82 is disposed separately from the first portion 80 in the Z direction, and is exposed from the exposed portion 52 provided on the other end side (the arrow Z1 side in FIG. 2) of the pressing plate portion 53 in FIG.
- the exposed negative electrode terminal 46 is exposed through the protrusion 64 of the bus bar plate 60 of FIG.
- the third portion 84 is a plurality of strip shapes partially connecting the first portion 80 and the second portion 82, and between the negative electrode terminal 46 facing the first portion 80 and the negative electrode terminal 46 facing the second portion 82.
- the negative electrode terminal 46 disposed at the bottom of the bus bar plate 60 is exposed via the protrusion 64 of the bus bar plate 60. Therefore, there is a gap portion 86 between the first portion 80, the second portion 82, and the third portion 84 between the side surface of the connector 18 and the outer shell case 12, and the heat dissipation sheet 20 does not intervene.
- the BMU 24 controls the charge and discharge of the battery core pack 16, the communication unit that communicates with the electric vehicle and the charging device, and the state of the battery core pack 16 detected from the temperature and voltage of the battery cells 40.
- a storage unit for storing (all not shown).
- the battery pack 10 according to the present embodiment is basically configured as described above.
- the battery cell 40 can be charged by holding the handle portion 38, carrying the battery pack 10 in the vicinity of the charging device, and connecting the connector portion and the charging device.
- the battery cell 10 can be discharged by mounting the battery pack 10 gripped and carried by the handle portion 38 on the electric vehicle and connecting the connector portion and the power supply port.
- the battery pack 10 When the battery pack 10 is attached to or detached from the charging device or the electric vehicle as described above, the battery pack 10 may fall and an impact load may be applied. Further, the battery cell 40 generates heat as the charge and discharge are performed as described above.
- a gap portion 86 in which the heat dissipation sheet 20 does not intervene between the first portion 80 between the side surface of the coupling body 18 and the outer shell case 12, the second portion 82 and the third portion 84. Is provided. Therefore, when the above-mentioned impact load is transmitted to the heat dissipation sheet 20 through the case 14, the heat dissipation sheet 20 can be elastically deformed so as to spread toward the gap portion 86 and can absorb the impact load.
- the heat dissipation sheet 20 is interposed between the side surface of the connecting member 18 and the outer shell case 12 in a state of being compressed in the thickness direction and elastically deformed.
- the heat dissipation sheet 20 can be brought into close contact with the side surface (bus bar plate 60) of the coupling body 18 and the outer shell case 12 so that the heat of the battery cell 40 can be efficiently transferred to the case 14 through the heat dissipation sheet 20. It can be conducted and dissipated.
- the heat dissipating sheet 20 expands toward the gap portion 86 It is possible to further elastically deform. That is, since the impact load applied to the battery pack 10 can be prevented from being transmitted to the battery cell 40 through the heat dissipation sheet 20, the application of a load that exceeds the load resistance to the battery cell 40 can be suppressed.
- this battery pack 10 it is possible to improve both heat dissipation and shock resistance. Further, in this battery pack 10, the ratio of the area of the heat dissipation sheet 20 to the area of the gap portion 86 according to, for example, the shapes of the case 14 and the battery core pack 16, the arrangement of the battery core pack 16 in the case 14, etc. By adjusting etc., the heat dissipation and impact resistance can be easily improved for the battery pack 10 of various specifications.
- the third portion 84 is in the form of a plurality of strips extending between the first portion 80 and the second portion 82.
- the first portion 80, the second portion 82, and the third portion 84 are respectively disposed so as to be interposed between the electrodes of the plurality of battery cells 40 and the outer shell case 12. Therefore, even if the heat dissipation sheet 20 is provided with the gap portion 86 in order to enhance the absorption of impact load, the heat dissipation sheet 20 can efficiently transfer the heat of the battery cell 40 to the case 14. That is, the battery pack 10 excellent in both heat dissipation and impact resistance can be obtained.
- the battery pack 10 may include a heat dissipation sheet 90 instead of the heat dissipation sheet 20 described above.
- FIG. 4 is a side view of a battery core pack 16b provided with a heat dissipation sheet 90 according to a modification.
- components having the same or similar functions and effects as the components shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
- the heat dissipating sheet 90 is configured in the same manner as the above-described heat dissipating sheet 20 except that a plurality of slits 80 a and 82 a are provided in each of the first portion 80 and the second portion 82.
- the first portion 80 is provided with a plurality of slits 80a extending along the X direction with respect to a position facing through the bus bar plate 60 between the negative electrode terminals 46 (electrodes).
- the second portion 82 is provided with a plurality of slits 82 a extending along the X direction with respect to a position facing through the bus bar plate 60 between the negative electrode terminals 46 (electrodes).
- the slits 80a and 82a of the first portion 80 and the second portion 82 also form a gap portion 92 in which the heat dissipation sheet 90 does not intervene. That is, when the above-mentioned impact load is transmitted to the heat dissipation sheet 90 through the case 14, the heat dissipation sheet 90 can be elastically deformed so as to spread toward the inside of the slits 80a and 82a, The impact load can be absorbed better. As a result, both the heat dissipation and impact resistance of the battery pack 10 can be more effectively improved.
- the ratio of the area of the heat dissipation sheet 90 to the area of the gap portion 92 can be further finely adjusted, the heat dissipation and impact resistance of the various specifications of the battery pack 10 can be more easily improved. It will be possible to
- the slits 80a and 82a are provided to face each other through the bus bar plate 60 at positions between the negative electrode terminals 46, the slits 80a and 82a may be provided to enhance absorption of impact load.
- the heat of the battery cell 40 can be efficiently transferred to the case 14 through the one portion 80 and the second portion 82. As a result, the battery pack 10 excellent in both heat dissipation and impact resistance can be obtained.
- a plurality of slits 80a and 82a are respectively provided for the above-described portions of both the first portion 80 and the second portion 82, but in the case of being particularly limited to this, Absent.
- the slits 80a and 82a may be provided in only one of the first portion 80 and the second portion 82.
- the locations where the slits 80a and 82a are provided, the extending direction, the shape, the number, and the like of the slits 80a and 82a are not particularly limited.
- the battery pack 10 which concerns on said embodiment, we decided to provide the connection body 18 which connected two battery core pack 16a, 16b.
- the battery pack 10 may include only one battery core pack, or may include a connector (not shown) in which three or more battery core packs are connected.
- the first portion 80 and the second portion 82 are disposed separately from each other on one end side and the other end side in the Z direction on the side surface of the connector 18, but in particular It is not limited to The first portion 80 and the second portion 82 may be disposed separately from each other on the side surface of the connector 18, and may be separately disposed, for example, on one end side and the other end side in the X direction. Furthermore, the shape and the number of the third portions 84 are not limited to the above embodiment, and can be set variously according to the arrangement of the electrodes of the battery cell 40 held by the cell holder 42 and the like.
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Abstract
バッテリパック(10)は、セルホルダ(42)に保持された複数の電池セル(40)を有するバッテリコアパック(16)と、バッテリコアパック(16)を収容するケース(14)とを備える。バッテリコアパック(16)の側面とケース(14)との間には、電池セル(40)の熱を放熱する放熱シート(20)が介在する。放熱シート(20)は、互いに分離して配置される第1部分(80)及び第2部分(82)と、第1部分(80)及び第2部分(82)を部分的に接続する第3部分(84)と、を有する。
Description
本発明は、セルホルダに保持された複数の電池セルを有するバッテリコアパックと、バッテリコアパックを収容するケースとを備えるバッテリパックに関する。
例えば、電動アシスト自転車や、電動バイク等の電動車両に着脱可能に搭載されるバッテリパックとして、セルホルダに保持された複数の電池セルを有するバッテリコアパックと、該バッテリコアパックを収容するケースとを備えるものが知られている。
この種のバッテリパックについて、電池セルの放熱を促すため、例えば、特開2009-176689号公報には、バッテリコアパックの側面とケースとの間に放熱シートを介在させることが提案されている。
放熱シートは、バッテリコアパックの側面とケースとの間で厚さ方向に圧縮され、弾性変形した状態に維持されることが好ましい。この場合、バッテリコアパックの側面とケースの内面との両方に放熱シートを密着させることができる。その結果、電池セルの熱を、放熱シートを介してケースへと効率的に伝導させることができることで、バッテリパックの放熱性を高めることが可能になる。
ところで、上記のバッテリパックでは、電動車両等に対する着脱作業の際に落下すること等によって、衝撃荷重が加えられる場合がある。上記のように、バッテリパックの放熱性を向上させるべく、放熱シートを厚さ方向に圧縮して、弾性変形させた状態では、放熱シートをそれ以上変形させることが困難になる。すなわち、放熱シートによって衝撃荷重を吸収することは難しい。従って、衝撃荷重がケースや放熱シートを介して電池セルに伝わり易くなるため、バッテリパックの耐衝撃性が低下する懸念がある。
本発明の主たる目的は、放熱性及び耐衝撃性の両方を向上させることが可能なバッテリパックを提供することにある。
本発明の一実施形態によれば、セルホルダに保持された複数の電池セルを有するバッテリコアパックと、前記バッテリコアパックを収容するケースとを備えるバッテリパックであって、前記バッテリコアパックの側面と前記ケースとの間には、前記電池セルの熱を放熱する放熱シートが介在し、前記放熱シートは、互いに分離して配置される第1部分及び第2部分と、前記第1部分及び前記第2部分を部分的に接続する第3部分と、を有するバッテリパックが提供される。
このバッテリパックでは、バッテリコアパックの側面とケースとの間の第1部分と、第2部分と、第3部分との間に、放熱シートが介在しない間隙部分が存在する。これによって、衝撃荷重がケースを介して放熱シートに伝えられた場合、該放熱シートは、間隙部分に向かって広がるように弾性変形することが可能である。
このため、バッテリコアパックの側面とケースとの間に放熱シートを厚さ方向に圧縮して弾性変形させた状態で介在させた場合であっても、放熱シートをさらに弾性変形させて衝撃荷重を吸収することができる。すなわち、電池セルの熱を、放熱シートを介してケースへと効率的に伝導させるべく、バッテリコアパックの側面とケースに放熱シートを密着させた場合であっても、放熱シートを介して電池セルに耐荷重を超えるような荷重が伝えられることを抑制できる。
以上から、このバッテリパックによれば、放熱性及び耐衝撃性の両方を向上させることが可能である。また、このバッテリパックでは、例えば、ケースやバッテリコアパックの形状、ケース内でのバッテリコアパックの配置等に応じて、放熱シートの面積と間隙部分の面積との割合等を調整することにより、種々の仕様のバッテリパックについて、容易に放熱性及び耐衝撃性を向上させることができる。
上記のバッテリパックにおいて、前記第3部分は、前記第1部分と前記第2部分との間を延在する複数の帯状であることが好ましい。この場合、電池セルの放熱を促すために必要な放熱シートの面積と、放熱シートを良好に変形させるために必要な間隙部分の面積との両方を適切な大きさとすることが容易になり、バッテリパックの放熱性及び耐衝撃性の更なる向上を図ることが可能になる。
上記のバッテリパックにおいて、前記セルホルダは、複数の前記電池セルの電極を露出させる露出部を有し、前記放熱シートは、前記露出部と前記ケースとの間に介在し、前記第1部分に臨む前記電極と、前記第2部分に臨む前記電極との間に配置された前記電極が臨む位置に前記第3部分が配置されていることが好ましい。この場合、セルホルダから露出する複数の電池セルの電極とケースとの間に、第1部分と、第2部分と、第3部分とがそれぞれ配置される。このため、衝撃荷重の吸収性を高めるべく放熱シートに間隙部分を設けても、該放熱シートによって電池セルの熱をケースへと効率的に伝えることが可能になる。その結果、放熱性及び耐衝撃性の両方に優れたバッテリパックを得ることができる。
上記のバッテリパックにおいて、前記第1部分及び前記第2部分の少なくとも何れか一方に、スリットが設けられることが好ましい。この場合、第1部分及び第2部分の少なくとも何れか一方のスリットによっても、放熱シートが介在しない間隙部分が形成される。これによって、衝撃荷重がケースを介して放熱シートに伝えられた場合に、該放熱シートを一層良好に弾性変形させて、該衝撃荷重を吸収することができる。その結果、バッテリパックの放熱性及び耐衝撃性の両方をより効果的に向上させることが可能になる。また、放熱シートの面積と間隙部分の面積との割合等のさらに微細な調整が可能になるため、種々の仕様のバッテリパックについて、一層容易に放熱性及び耐衝撃性を向上させることが可能になる。
上記のバッテリパックにおいて、前記第1部分及び前記第2部分の少なくとも何れか一方は、前記電極同士の間に臨む位置にスリットが設けられることが好ましい。この場合、衝撃荷重の吸収性を高めるべく第1部分及び第2部分の少なくとも何れか一方にスリットを設けても、該第1部分及び第2部分を介して電池セルの熱をケースへと効率的に伝えることが可能になる。その結果、放熱性及び耐衝撃性の両方に優れたバッテリパックを得ることができる。
本発明に係るバッテリパックについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係るバッテリパック10の概略斜視図である。なお、図1では、理解を容易にするべく、外殻ケース12を二点鎖線で示し、該外殻ケース12の内側に配置される構成要素を図示している。
バッテリパック10は、例えば、電動アシスト自転車や、電動バイク等の電動車両(不図示)に着脱可能に搭載される携帯式のバッテリパック10として好適に適用することができる。そこで、以下では、バッテリパック10が電動車両に搭載される例について説明するが、特にこれに限定されるものではなく、バッテリパック10は、電力を必要とする様々な機器に適用することができる。また、バッテリパック10の上下方向は、該バッテリパック10を電動車両に搭載した際の鉛直方向(図1の矢印X1、X2方向)を基準とする。
図1に示すように、バッテリパック10は、ケース14と、2個のバッテリコアパック16a、16bを連結した連結体18と、放熱シート20と、バッテリ管理装置(Battery Management Unit:BMU)24と、不図示のコネクタ部とを主に備える。ケース14は、例えば、アルミニウム等の金属や、樹脂(繊維強化樹脂を含む)等から形成することができる。また、ケース14は、連結体18の底面を覆うボトムケース26と、該ボトムケース26の上端部に取り付けられ、連結体18の側面を覆う外殻ケース12と、該外殻ケース12の上端部に取り付けられ、連結体18の上面を覆うトップケース28とを有する。
ボトムケース26は、上端部に開口が設けられた筐体であり、内部にコネクタ部等が収容される。コネクタ部は、例えば、該ボトムケース26の底壁に形成された切り欠き等を介してケース14の外部に露出し、電動車両の電力供給口、又は連結体18を充電するための充電装置に対して接続可能となっている。なお、上記の切り欠き、電力供給口、充電装置は何れも不図示である。コネクタ部を電力供給口又は充電装置に接続することで、不図示のリード線等によって、電力供給口又は充電装置と連結体18とを、BMU24を介して電気的に接続することができる。
外殻ケース12は、上下方向の両端部に開口が設けられている。外殻ケース12の下端側の開口にボトムケース26の上端側の一部が挿入される。外殻ケース12に挿入されたボトムケース26の上端よりも上側の外殻ケース12の内壁には、該外殻ケース12の周方向に沿って下側固定溝30が形成されている。この下側固定溝30に、連結体18をその下側から支持する下側バッテリコアパックフレーム32が固定されている。不図示ではあるが、ボトムケース26の底面には、下側バッテリコアパックフレーム32に向かって突出する凸部が設けられ、該凸部と下側バッテリコアパックフレーム32とがボルト等によって固定されている。
外殻ケース12の上端側の開口にトップケース28の下端側の一部が挿入される。外殻ケース12に挿入されたトップケース28の下端よりも下側の外殻ケース12の内壁には、上側固定溝34が形成され、該上側固定溝34に、連結体18の上端面に当接する上側バッテリコアパックフレーム36が固定されている。この上側バッテリコアパックフレーム36と下側バッテリコアパックフレーム32との間に連結体18が挟持される。
トップケース28は、下端部に開口が設けられた筐体であり、上端面には、バッテリパック10を持ち運ぶ際に把持することが可能なハンドル部38が設けられている。また、トップケース28と上側バッテリコアパックフレーム36も、ボトムケース26と下側バッテリコアパックフレーム32と同様にボルト(不図示)等によって固定されている。
連結体18を構成する2個のバッテリコアパック16a、16bは、互いに略同様に構成される。そこで、2個のバッテリコアパック16a、16bの互いに対応する構成要素には、同一の参照符号を付して共通に説明する。また、2個のバッテリコアパック16a、16bを互いに区別しないときには、総称してバッテリコアパック16ともいう。
図1~図3に示すように、バッテリコアパック16は、複数の電池セル40(図3参照)と、セルホルダ42とを有する。図1に示すように、本実施形態では、バッテリコアパック16とコネクタ部との間に不図示の配線等を収容する空間43(図1参照)を形成するべく、バッテリコアパック16は、その下端側の一部が切り欠かれた形状となっている。
図3に示すように、電池セル40は、例えば、円筒状であり、軸方向の両端部に正極端子44及び負極端子46がそれぞれ設けられている。電池セル40の好適な種類としては、リチウムイオン二次電池を挙げることができるが、特にこれに限定されず、例えば、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池を用いてもよい。
セルホルダ42は、正極側ホルダ42a及び負極側ホルダ42bを組み合わせて構成され、複数の電池セル40を保持する保持部50と、露出部52が設けられた押さえ板部53と、保持部50及び押さえ板部53を囲む周壁部54とを有する。正極側ホルダ42aの露出部52から正極端子44(電極)が露出し、負極側ホルダ42bの露出部52から負極端子46(電極)が露出する。
なお、以下では、セルホルダ42について、上記の上下方向(以下、X方向ともいう)と、電池セル40の軸方向(図3の矢印Y1、Y2方向、以下、Y方向ともいう)と、上下方向及び軸方向の両方に直交する方向(図3の矢印Z1、Z2方向、以下、Z方向ともいう)とを基準として説明する。
保持部50は、複数の挿通孔56を有し、電池セル40を該挿通孔56にそれぞれ挿通した状態で保持する。挿通孔56は、Y方向に沿って延在し、その延在方向の両端の開口から電池セル40の正極端子44又は負極端子46をそれぞれ露出させる。挿通孔56の径は、電池セル40の外径に応じた大きさである。保持部50に保持された複数の電池セル40は、それぞれの正極端子44同士が面一に配置され、且つそれぞれの負極端子46同士が面一に配置される。また、保持部50に保持された複数の電池セル40の周面同士の間には、絶縁樹脂等からなるポッティング材(不図示)が充填されてもよい。
押さえ板部53は、保持部50のY方向の両端側にそれぞれ設けられ、挿通孔56の開口に対応する位置に露出部52として貫通孔が形成されている。挿通孔56の開口及び露出部52を介して正極端子44及び負極端子46(以下、これらを総称して電極ともいう)がそれぞれセルホルダ42の外部に露出する。また、正極端子44を露出させる露出部52と、負極端子46を露出させる露出部52とのそれぞれを覆うように、複数のバスバープレート60(図1及び図2参照)が押さえ板部53に取り付けられる。押さえ板部53には、バスバープレート60同士の間に介在して互いを絶縁する突条部62が設けられている。
一方のバッテリコアパック16aの負極端子46側と、他方のバッテリコアパック16bの正極端子44側とが互いに対向するように、2個のバッテリコアパック16a、16bが連結されて連結体18が形成されている。
一方のバッテリコアパック16aの正極端子44側と、他方のバッテリコアパック16bの負極端子46側、換言すると、連結体18のY方向の両側の側面(以下、単に側面ともいう)は、外殻ケース12の内面側に臨む。
複数のバスバープレート60のそれぞれは、正極端子44同士又は負極端子46同士を所定の個数ずつ並列に接続するものであり、露出部52内に進入して電極と接触する突出部64が例えばエンボス加工等によって設けられている。バスバープレート60には、周壁部54の端面に設けられた溝66に挿入される接続端部68がそれぞれ設けられている。この接続端部68と上記のリード線等が接続されることにより、複数のバスバープレート60が、互いに直列に接続された状態でBMU24を介してコネクタ部に接続される。
バッテリコアパック16aの正極側ホルダ42aのY方向一端側(図1の矢印Y2側)の上端部と、バッテリコアパック16bの負極側ホルダ42bのY方向他端側(図1の矢印Y1側)の上端部には、上側に向かって突出する突出壁70がそれぞれ設けられる。突出壁70の上端面に上側バッテリコアパックフレーム36が当接する。これによって、連結体18と上側バッテリコアパックフレーム36との間に空間72が形成され、該空間72にBMU24が配設されている(図1参照)。
連結体18の側面(露出部52)と、外殻ケース12の内面との間には、放熱シート20が厚さ方向に圧縮された状態でそれぞれ収容される。連結体18のY方向の一端側と他端側にそれぞれ設けられる放熱シート20は互いに同様に構成することができる。このため、以下では、連結体18のY方向の他端側に設けられた放熱シート20について説明し、一端側に設けられた放熱シート20の説明は省略する。
図2に示すように、放熱シート20は、例えば、シリコン樹脂等の電池セル40の放熱を促すことができる弾性材料等からなり、第1部分80と、第2部分82と、第3部分84とを有する。
第1部分80は、図3の押さえ板部53のZ方向の一端側(図2の矢印Z2側)に設けられた露出部52から露出する負極端子46に、図2のバスバープレート60の突出部64を介して臨む。第2部分82は、第1部分80とZ方向に分離して配置され、図3の押さえ板部53のZ方向の他端側(図2の矢印Z1側)に設けられた露出部52から露出する負極端子46に、図2のバスバープレート60の突出部64を介して臨む。
第3部分84は、第1部分80と第2部分82を部分的に接続する複数の帯状であり、第1部分80に臨む負極端子46と、第2部分82に臨む負極端子46との間に配置された負極端子46にバスバープレート60の突出部64を介して臨む。従って、連結体18の側面と外殻ケース12との間の第1部分80と、第2部分82と、第3部分84との間に、放熱シート20が介在しない間隙部分86が存在する。
BMU24は、例えば、バッテリコアパック16の充放電の制御を行う制御部と、電動車両及び充電装置と通信を行う通信部と、電池セル40の温度や電圧等から検出したバッテリコアパック16の状態を記憶する記憶部とを有する(何れも不図示)。
本実施形態に係るバッテリパック10は、基本的には以上のように構成される。このバッテリパック10では、例えば、ハンドル部38を把持してバッテリパック10を充電装置の近傍に持ち運び、コネクタ部と充電装置とを接続することにより、電池セル40の充電を行うことができる。一方、例えば、ハンドル部38を把持して持ち運んだバッテリパック10を電動車両に搭載して、コネクタ部と電力供給口とを接続することにより、電池セル40の放電を行うことができる。
上記のようにして充電装置や電動車両にバッテリパック10を着脱する作業を行う際に、バッテリパック10が落下して衝撃荷重が加えられる場合がある。また、上記のようにして充放電を行うことに伴い、電池セル40が発熱する。
このバッテリパック10では、連結体18の側面と外殻ケース12との間の第1部分80と、第2部分82と、第3部分84との間に、放熱シート20が介在しない間隙部分86が設けられる。従って、上記の衝撃荷重がケース14を介して放熱シート20に伝えられた場合、該放熱シート20は、間隙部分86に向かって広がるように弾性変形して、衝撃荷重を吸収することができる。
また、このバッテリパック10では、連結体18の側面と外殻ケース12との間に、放熱シート20が厚さ方向に圧縮され弾性変形した状態で介在する。これによって、連結体18の側面(バスバープレート60)と外殻ケース12に放熱シート20を密着させることができるため、電池セル40の熱を、放熱シート20を介してケース14へと効率的に伝導させて、放熱することができる。
このように、放熱を促すべく、放熱シート20を弾性変形させた状態で連結体18の側面と外殻ケース12との間に配置しても、放熱シート20は間隙部分86に向かって広がるようにさらに弾性変形することが可能である。つまり、バッテリパック10に加えられた衝撃荷重が放熱シート20を介して電池セル40に伝わることを抑制できるため、電池セル40に耐荷重を超えるような荷重が加えられることを抑制できる。
以上から、このバッテリパック10によれば、放熱性及び耐衝撃性の両方を向上させることが可能である。また、このバッテリパック10では、例えば、ケース14やバッテリコアパック16の形状、ケース14内でのバッテリコアパック16の配置等に応じて、放熱シート20の面積と間隙部分86の面積との割合等を調整することにより、種々の仕様のバッテリパック10について、容易に放熱性及び耐衝撃性を向上させることができる。
上記の通り、バッテリパック10では、第3部分84が第1部分80と第2部分82との間を延在する複数の帯状である。これによって、電池セル40の放熱を促すために必要な放熱シート20の面積と、放熱シート20を良好に変形させるために必要な間隙部分86の面積との両方を適切な大きさとすることが容易になる。その結果、バッテリパック10の放熱性及び耐衝撃性の更なる向上を図ることができる。
また、バッテリパック10では、第1部分80、第2部分82、第3部分84が、複数の電池セル40の電極と外殻ケース12との間に介在するようにそれぞれ配置される。このため、衝撃荷重の吸収性を高めるべく放熱シート20に間隙部分86を設けても、該放熱シート20によって電池セル40の熱をケース14へと効率的に伝えることが可能になる。つまり、放熱性及び耐衝撃性の両方に優れたバッテリパック10を得ることができる。
本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、バッテリパック10は、上記の放熱シート20に代えて、放熱シート90を備えてもよい。図4は、変形例に係る放熱シート90が設けられたバッテリコアパック16bの側面図である。なお、図4に示す構成要素のうち、図1~図3に示す構成要素と同一又は同様の機能及び効果を奏するものに対しては同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
放熱シート90は、第1部分80及び第2部分82の各々に、複数のスリット80a、82aが設けられていることを除いて、上記の放熱シート20と同様に構成されている。例えば、第1部分80には、負極端子46(電極)同士の間にバスバープレート60を介して臨む位置に対して、X方向に沿って延在する複数個のスリット80aが設けられている。また、第2部分82には、負極端子46(電極)同士の間にバスバープレート60を介して臨む位置に対して、X方向に沿って延在する複数個のスリット82aが設けられている。
この放熱シート90では、間隙部分86に加え、第1部分80及び第2部分82のスリット80a、82aによっても、放熱シート90が介在しない間隙部分92が形成される。つまり、上記の衝撃荷重がケース14を介して放熱シート90に伝えられた場合に、該放熱シート90は、スリット80a、82a内に向かって広がるようにも弾性変形することが可能になるため、該衝撃荷重を一層良好に吸収することができる。その結果、バッテリパック10の放熱性及び耐衝撃性の両方をより効果的に向上させることが可能になる。また、放熱シート90の面積と間隙部分92の面積との割合等をさらに微細に調整することが可能になるため、種々の仕様のバッテリパック10について、一層容易に放熱性及び耐衝撃性を向上させることが可能になる。
さらに、スリット80a、82aは、負極端子46同士の間の位置にバスバープレート60を介して臨むように設けられているため、衝撃荷重の吸収性を高めるべくスリット80a、82aを設けても、第1部分80及び第2部分82を介して電池セル40の熱をケース14へと効率的に伝えることが可能になる。その結果、放熱性及び耐衝撃性の両方に優れたバッテリパック10を得ることができる。
なお、放熱シート90では、第1部分80及び第2部分82の両方の上記の箇所に対して、スリット80a、82aがそれぞれ複数個ずつ設けられることとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、第1部分80及び第2部分82の何れか一方にのみ、スリット80a、82aが設けられていてもよい。また、スリット80a、82aが設けられる箇所や、スリット80a、82aの延在方向、形状、個数等も特に限定されない。
上記の実施形態に係るバッテリパック10では、2個のバッテリコアパック16a、16bを連結した連結体18を備えることとした。しかしながら、バッテリパック10は、1個のバッテリコアパックのみを備えてもよいし、3個以上のバッテリコアパックを連結した連結体(不図示)を備えてもよい。
また、上記の実施形態では、連結体18の側面におけるZ方向の一端側と他端側に、第1部分80と第2部分82とが互いに分離して配置されることとしたが、特にこれには限定されない。第1部分80と第2部分82は、連結体18の側面上で互いに分離して配置されればよく、例えば、X方向の一端側と他端側に分離して配置されてもよい。さらに、第3部分84の形状や、数も上記の実施形態に限定されるものではなく、セルホルダ42によって保持される電池セル40の電極の配置等に応じて種々に設定することができる。
10…バッテリパック 12…外殻ケース
14…ケース
16、16a、16b…バッテリコアパック
18…連結体 20、90…放熱シート
40…電池セル 42…セルホルダ
44…正極端子 46…負極端子
52…露出部 80…第1部分
80a、82a…スリット 82…第2部分
84…第3部分 86、92…間隙部分
14…ケース
16、16a、16b…バッテリコアパック
18…連結体 20、90…放熱シート
40…電池セル 42…セルホルダ
44…正極端子 46…負極端子
52…露出部 80…第1部分
80a、82a…スリット 82…第2部分
84…第3部分 86、92…間隙部分
Claims (5)
- セルホルダ(42)に保持された複数の電池セル(40)を有するバッテリコアパック(16)と、前記バッテリコアパック(16)を収容するケース(14)とを備えるバッテリパック(10)であって、
前記バッテリコアパック(16)の側面と前記ケース(14)との間には、前記電池セル(40)の熱を放熱する放熱シート(20、90)が介在し、
前記放熱シート(20、90)は、互いに分離して配置される第1部分(80)及び第2部分(82)と、前記第1部分(80)及び前記第2部分(82)を部分的に接続する第3部分(84)と、を有することを特徴とするバッテリパック(10)。 - 請求項1記載のバッテリパック(10)において、
前記第3部分(84)は、前記第1部分(80)と前記第2部分(82)との間を延在する複数の帯状であることを特徴とするバッテリパック(10)。 - 請求項1又は2記載のバッテリパック(10)において、
前記セルホルダ(42)は、複数の前記電池セル(40)の電極(44、46)を露出させる露出部(52)を有し、
前記放熱シート(20、90)は、前記露出部(52)と前記ケース(14)との間に介在し、
前記第1部分(80)に臨む前記電極(44、46)と、前記第2部分(82)に臨む前記電極(44、46)との間に配置された前記電極(44、46)が臨む位置に前記第3部分(84)が配置されていることを特徴とするバッテリパック(10)。 - 請求項1~3の何れか1項に記載のバッテリパック(10)において、
前記第1部分(80)及び前記第2部分(82)の少なくとも何れか一方に、スリット(80a、82a)が設けられることを特徴とするバッテリパック(10)。 - 請求項3記載のバッテリパック(10)において、
前記第1部分(80)及び前記第2部分(82)の少なくとも何れか一方は、前記電極(44、46)同士の間に臨む位置にスリット(80a、82a)が設けられることを特徴とするバッテリパック(10)。
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