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1. (WO2019026676) BATTERY MODULE, BATTERY PACK, AND INTEGRATED BATTERY PACK
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明 細 書

発明の名称 電池モジュール、電池パック、及び統合電池パック

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

0006   0007   0008   0009   0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051  

符号の説明

0052  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4   5   6   7  

明 細 書

発明の名称 : 電池モジュール、電池パック、及び統合電池パック

技術分野

[0001]
 本開示は、電池モジュール、それを含む電池パック、及び複数の電池パックが接合された統合電池パックに関する。

背景技術

[0002]
 従来、電池モジュールとしては、特許文献1に記載されているように、複数の略直方体状の角形電池、一方側エンドプレート、他方側エンドプレート、一方側バインドバー、及び他方側バインドバーを備えるものがある。
[0003]
 複数の角形電池は、同じ姿勢で厚さ方向に一列に重なるように積層されて電池積層体を構成している。また、一方側エンドプレートは、電池積層体の積層方向の一方側に配置されて積層方向に直交する直交方向に延在し、電池積層体の積層方向の一方側を拘束する。また、他方側エンドプレートは、電池積層体の積層方向の他方側に配置されて直交方向に延在し、電池積層体の積層方向の他方側を拘束する。また、一方側バインドバーは、電池積層体の直交方向の一方側に配置されて積層方向に延在し、電池積層体の直交方向の一方側を拘束する。また、他方側バインドバーは、電池積層体の直交方向の他方側に配置されて積層方向に延在し、電池積層体の直交方向の他方側を拘束する。
[0004]
 各バインドバーは、両側のエンドプレートに連結され、2つのバインドバー及び2つのエンドプレートは、電池積層体を囲んだ状態で一体化される。各角形電池は、充放電や電池の劣化によって膨張する。この電池モジュールは、2つのバインドバー及び2つのエンドプレートで、電池積層体に積層方向に所定の締め付け圧を付与し、各角形電池の膨張に起因する電池積層体の変形や膨張を防止している。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 国際公開第2014/024425号

発明の概要

[0006]
 上記電池モジュールに既存の冷却装置を設置する場合、バインドバーの外側から冷却装置を設置することになり、電池モジュールが大型化し易い。また、各角形電池がバインドバーを介して冷却されることになるので、各角形電池が冷却されにくい。
[0007]
 そこで、本開示の目的は、変形や膨張を抑制できると共に、冷却性能を向上でき、コンパクト化も実現し易い電池モジュール、電池パック、及び統合電池パックを提供することにある。
[0008]
 本開示に係る電池モジュールは、厚さ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池を含む電池積層体と、各角形電池における積層方向と直交する直交方向の一方側側面が略同一平面上に位置するように電池積層体の直交方向の一方側を拘束し、冷却剤を流動させる一方側冷却剤通路が内部に設けられる一方側拘束部材と、各角形電池の直交方向の他方側側面が略同一平面上に位置するように電池積層体の直交方向の他方側を拘束し、冷却剤を流動させる他方側冷却剤通路が内部に設けられる他方側拘束部材と、電池積層体における積層方向の一方側の端面に当接することで電池積層体の積層方向の一方側を拘束する一方側エンドプレートと、電池積層体における積層方向の他方側の端面に当接することで電池積層体の積層方向の他方側を拘束する他方側エンドプレートと、を備え、一方側エンドプレートと他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路が設けられ、そのエンド側冷却剤通路が、一方側冷却剤通路と他方側冷却剤通路とに連通する。
[0009]
 また、本開示に係る電池パックは、複列に配置された複数の電池積層体であって、各電池積層体が厚さ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池を含む複数の電池積層体と、積層方向に直交する直交方向に隣り合う各2つの電池積層体の間に設けられて、2つの電池積層体のうちの一方の電池積層体における他方の電池積層体側の側面と、他方の電池積層体における一方の電池積層体側の側面とを拘束し、2つの電池積層体の両方を同時に冷却する冷却剤を流動させる共有冷却剤通路が内部に設けられる共有拘束部材と、複数の電池積層体のうちで直交方向の両端に位置する電池積層体の直交方向の外側を拘束し、冷却剤を流動させる外側冷却剤通路が内部に設けられる外側拘束部材と、複数の電池積層体における積層方向の一方側を拘束する一体の一方側エンドプレートと、複数の電池積層体における積層方向の他方側を拘束する一体の他方側エンドプレートと、を備え、一方側エンドプレートと他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路が設けられ、そのエンド側冷却剤通路は、全ての共有冷却剤通路と2つのエンド側冷却剤通路とに連通する。
[0010]
 本開示に係る、電池モジュール、電池パック、及び統合電池パックによれば、変形や膨張を抑制できると共に、冷却性能を向上でき、コンパクト化も実現し易い。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 本開示の一実施形態に係る統合電池パックの内部構造の斜視図である。
[図2] 図1における直交方向の端以外に位置する電池積層体の周辺の拡大斜視図であり、電池モジュールの斜視図である。
[図3] 図1のA‐A線断面図である。
[図4] 第1電池パック内における冷却剤の流れを表す模式図である。
[図5] 変形例の電池モジュールの一部分の斜視図である。
[図6] 更なる変形例の統合電池パックの一部分の断面図である。
[図7] 図6に示す統合電池パックの一部の平面図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例の説明及び図面において、X方向は、角形電池の積層方向を表し、X方向は、角形電池の厚さ方向に一致する。また、Y方向は、積層方向に直交する直交方向を表す。また、Z方向は、角形電池の高さ方向を表し、Z方向は、電池モジュールの高さ方向に一致し、電池パックの高さ方向にも一致する。X方向、Y方向、及びZ方向は、互いに直交する。
[0013]
 図1は、本開示の一実施形態に係る統合電池パック1の斜視図である。図1に示すように、この統合電池パック1は、2つの第1及び第2電池パック20,40を備える。第1電池パック20のX方向一方側の端部と、第2電池パック40のX方向他方側の端部は、互いに接合され、統合電池パック1を構成する。後で説明するが、第1電池パック20と、第2電池パック40は、エンドプレートに設けられるエンド側冷却剤通路のY方向の開口側が互いに異なる点のみが相違する。以下、電池パック40の説明は、それに類似する第1電池パック20の説明をもって省略する。
[0014]
 なお、統合電池パックは、ケースを備えてもよい。その場合、図1に示す構造が、ケースに収容される統合電池パック本体となる。ケースは、例えば、底板と蓋部材を含み、底板は、平面視において略矩形の形状を有し、蓋部材は、Z方向の一方側のみが開口し、略直方体状の凹部を画定する。統合電池パック本体は、底板の上面に載置され、蓋部材は、その凹部に統合電池パック本体を収容するように統合電池パック本体に被せられる。その状態で、蓋部材を底板に締結部材や接着剤等の固定手段で固定する。このようにして、統合電池パック本体をケース内に配置する。統合電池パック本体は、底板に固定されなくてもよいが、統合電池パック本体の4つの角部を、底板に締結すると、統合電池パックの剛性を高くできると共に統合電池パック本体の位置決めを正確に実行できて好ましい。
[0015]
 第1電池パック20は、複数の電池積層体22、複数の共有拘束部材23、2つの外側拘束部材24、一方側エンドプレート25、及び他方側エンドプレート26を有する。複数の電池積層体22は、複列に配置され、各電池積層体22は、同じ姿勢で隙間なくX方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池18を含む。各角形電池18は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル-水素電池、ニッケル-カドミウム電池等の充電可能な二次電池であり、シュリンクチューブ等の絶縁シートで主表面が被覆されている。なお、図1においては、第1電池パック20が、3列に配置された電池積層体22を有するが、電池パックは、2列に配置された電池積層体を有してもよく、4列以上に配置された電池積層体を有してもよい。また、電池積層体22は、複数の角形電池18と交互に積層される樹脂製の複数のセパレータ(図示せず)を含んでもよく、セパレータにより隣接する角形電池18間を絶縁してもよい。
[0016]
 各共有拘束部材23は、Y方向に隣り合う各2つの電池積層体22の間に設けられる。共有拘束部材23は、長尺の平板状の板部材であり、X方向に延在する。共有拘束部材23の長手方向は、X方向に一致し、共有拘束部材23の幅方向は、Z方向に一致する。各共有拘束部材23は、Y方向に隣り合う2つの電池積層体22のうちの一方の電池積層体22における他方の電池積層体22側の側面と、他方の電池積層体22における一方の電池積層体22側の側面とを拘束する。
[0017]
 各外側拘束部材24は、複列の電池積層体22のうちでY方向の両端に位置する電池積層体22のY方向の外側を拘束する。外側拘束部材24は、長尺の平板状の板部材であり、X方向に延在する。外側拘束部材24の長手方向は、X方向に一致し、外側拘束部材24の幅方向は、Z方向に一致する。
[0018]
 一方側エンドプレート25は、複列の電池積層体22におけるX方向の一方側を拘束する。一方側エンドプレート25は、平面視において略矩形の平板状の板部材であり、Y方向に延在する。一方側エンドプレート25の長手方向は、Y方向に一致し、一方側エンドプレート25の幅方向は、Z方向に一致する。一方側エンドプレート25は、Z方向に間隔をおいて配置される複数のボルト30で外側拘束部材24のX方向一方側の端面に固定され、Z方向に間隔をおいて配置される複数のボルト31で各共有拘束部材23のX方向一方側の端面に固定される。
[0019]
 他方側エンドプレート26は、複列の電池積層体22におけるX方向の他方側を拘束する。他方側エンドプレート26は、平面視において略矩形の平板状の板部材であり、Y方向に延在する。他方側エンドプレート26の長手方向は、Y方向に一致し、他方側エンドプレート26の幅方向は、Z方向に一致する。他方側エンドプレート26は、Z方向に間隔をおいて配置される複数のボルト33で外側拘束部材24のX方向他方側の端面に固定され、Z方向に間隔をおいて配置される複数のボルト34で各共有拘束部材23のX方向他方側の端面に固定される。
[0020]
 一方側及び他方側エンドプレート25,26に対する全ての共有拘束部材23と2つの外側拘束部材24の固定により、複列に配置された複数の電池積層体22、全ての共有拘束部材23、2つの外側拘束部材24、一方側エンドプレート25、及び他方側エンドプレート26が、一体に接合されて統合される。Y方向の端に位置する電池積層体22は、共有拘束部材23、外側拘束部材24、一方側エンドプレート25、及び他方側エンドプレート26で周囲を隙間なく囲まれ、X方向の所定の締め付け圧が、電池積層体22に付与される。よって、電池積層体22の変形や膨張が、その締め付け圧により抑制される。また、Y方向の端以外に位置する電池積層体22は、2つの共有拘束部材23、一方側エンドプレート25、及び他方側エンドプレート26で周囲を隙間なく囲まれ、X方向の所定の締め付け圧が、電池積層体22に付与される。よって、この場合も、電池積層体22の変形や膨張が、その締め付け圧により抑制される。
[0021]
 ところで、電池積層体22は、X方向の一端の角形電池18と一方側エンドプレート25との間に配置されて一端の角形電池18と一方側エンドプレート25との隙間を埋めるスペーサ(図示せず)を含んでもよい。また、電池積層体22は、X方向の他端の角形電池18と他方側エンドプレート26との間に配置されて他端の角形電池18と他方側エンドプレート26との隙間を埋めるスペーサ(図示せず)を含んでもよい。これにより、積層方向において電池積層体22を確実に固定することができると共に、全ての共有拘束部材23と2つの外側拘束部材24の各端面に一方側及び他方側エンドプレート25,26を密着させて固定することができる。好ましくは、スペーサは弾性を有する。この場合、X方向の端の角形電池18と、一方及び他方側エンドプレート25,26のうちの少なくとも一方との隙間の寸法変化があった場合であっても、スペーサによって容易に、X方向の端の角形電池18と、一方及び他方側エンドプレート25,26のうちの少なくとも一方との隙間を埋めて各電池積層体22を確実に固定することができると共に、全ての共有拘束部材23と2つの外側拘束部材24の端面に一方側及び他方側エンドプレート25,26を密着させて固定することができる。
[0022]
 図2は、図1におけるY方向の端以外に位置する電池積層体22の周辺の拡大斜視図であり、電池モジュール50の斜視図である。図2に示すように、電池モジュール50は、一方側拘束部材23a、他方側拘束部材23b、一方側エンドプレート25、及び他方側エンドプレート26を備える。
[0023]
 一方側拘束部材23aは、各角形電池18におけるY方向の一方側側面が略同一平面上に位置するように電池積層体22のY方向の一方側を拘束する。一方側拘束部材23aには、冷却剤を流動させる一方側冷却剤通路60aが内部に設けられる。また、他方側拘束部材23bは、各角形電池18におけるY方向の他方側側面が略同一平面上に位置するように電池積層体22のY方向の他方側を拘束する。他方側拘束部材23bには、冷却剤を流動させる他方側冷却剤通路(図示せず)が内部に設けられる。
[0024]
 一方側エンドプレート25は、電池積層体22におけるX方向の一方側の端面に当接することで電池積層体22のX方向一方側を拘束し、他方側エンドプレート26は、電池積層体22におけるX方向の他方側の端面に当接することで電池積層体22のX方向他方側を拘束する。一方側エンドプレート25には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路62が設けられ、エンド側冷却剤通路62は、一方側冷却剤通路60aと図示しない上記他方側冷却剤通路とに連通する。
[0025]
 エンド側冷却剤通路62は、冷却剤供給通路62aと、冷却剤排出通路62bを含む。図2に示すように、冷却剤供給通路62aは、一方側エンドプレート25のY方向一方側の端面25aに冷却剤供給用開口25bを有し、冷却剤排出通路62bも、上記一方側の端面25aに冷却剤排出用開口25cを有する。図2に示すように、冷却剤供給通路62aは、冷却剤供給用開口25bからY方向他方側に延在し、冷却剤排出通路62bは、冷却剤排出用開口25cから冷却剤供給通路62aに対して間隔をおいた状態でY方向他方側に延在する。冷却剤排出通路62bは、冷却剤供給通路62aに略平行に延在し、図2に示す例では冷却剤供給通路62aのZ方向上側に配置される。
[0026]
 一方側冷却剤通路60aと図示しない他方側冷却剤通路の夫々は、U字状の形状を有し、X方向に延在する冷却剤流入用通路70と、冷却剤流入用通路70に平行に延在する冷却剤流出用通路71と、連結通路73を含む。冷却剤流入用通路70及び冷却剤流出用通路71の夫々は、一方側又は他方側拘束部材23a,23bのX方向の一端からX方向の他端部まで、一方側又は他方側拘束部材23a,23bのY方向の略全域に設けられる。連結通路73は、Z方向に延在する。連結通路73は、冷却剤流入用通路70のX方向の他端と冷却剤流出用通路71のX方向の他端を連結して連通させる。詳しくは、一方側冷却剤通路60a、他方側冷却剤通路、冷却剤流入用通路70、冷却剤流出用通路71、および連結通路73の夫々は、全ての共有拘束部材23と2つの外側拘束部材24に一方側及び他方側エンドプレート25,26を固定することにより連通される。
[0027]
 図2に示す電池モジュールでは、一方側及び他方側拘束部材23a,23bの夫々が、共有拘束部材23に一致し、一方側冷却剤通路60a及び他方側冷却剤通路の夫々が、共有冷却剤通路60に一致する。共有拘束部材23は、Y方向に隣り合う各2つの電池積層体22の間に設けられるため、共有拘束部材23に設けられる共有冷却剤通路60に流れる冷却剤は、そのY方向の両側にある2つの電池積層体22の両方を同時に冷却する。冷却剤は、例えば、水、絶縁油、不凍液、各冷却剤通路の内部で気化して気化熱で通路を冷却する冷媒、又は空気等で構成される。なお、電池パックを車両に搭載する場合、冷却剤として、モータジェネレータやインバータを冷却する冷却水を使用してもよい。
[0028]
 Y方向に重なるように配設される全ての電池モジュール50は、同一の一方側エンドプレート25と、同一の他方側エンドプレート26を共有する。Y方向の端にある電池モジュール50では、一方側拘束部材と他方側拘束部材とのいずれか一方が、外側拘束部材24と一致し、一方側冷却剤通路60aと他方側冷却剤通路とのいずれか一方が、外側冷却剤通路65(図3参照)に一致する。外側拘束部材24は、Y方向外側の端部に設けられるため、外側拘束部材24に設けられる外側冷却剤通路65に流れる冷却剤は、そのY方向内側に位置する1つの電池積層体22のみを冷却する。
[0029]
 Y方向に重なるように配設される全ての電池モジュール50において、各電池モジュール50のU字状の一方側冷却剤通路60a及び他方側冷却剤通路の一端部は、エンド側冷却剤通路62の冷却剤供給通路62aに連通する。また、Y方向に重なるように配設される全ての電池モジュール50において、一方側冷却剤通路60a及び他方側冷却剤通路の他端部は、エンド側冷却剤通路62の冷却剤排出通路62bに連通する。
[0030]
 図3は、図1のA‐A線断面図である。図3を参照して、Y方向の両側かつZ方向の下側の通路は、外側冷却剤通路65の冷却剤流入用通路80を表し、Y方向の両側かつZ方向の上側の通路は、外側冷却剤通路65の冷却剤流出用通路81を表す。また、Y方向で両端以外に配置され、かつZ方向下側に配置される通路は、共有冷却剤通路60の冷却剤流入用通路70を表し、Y方向で両端以外に配置され、かつZ方向上側に配置される通路は、共有冷却剤通路60の冷却剤流出用通路71を表す。各共有冷却剤通路60の冷却剤流入用通路70と、各外側冷却剤通路65の冷却剤流入用通路80は、エンド側冷却剤通路62の冷却剤供給通路62aに連通する。また、各共有冷却剤通路60の冷却剤流出用通路71と、各外側冷却剤通路65の冷却剤流出用通路81は、エンド側冷却剤通路62の冷却剤排出通路62bに連通する。電池積層体22は、一方側拘束部材23a、他方側拘束部材23b、及び共有拘束部材23のいずれかに熱的に接続されて設置されており、一方側拘束部材23a、他方側拘束部材23b、あるいは共有拘束部材23に直接接触されてもよいし、任意の伝熱部材を介して熱的に接続されてもよい。
[0031]
 図4は、第1電池パック20内における冷却剤の流れを表す模式図である。なお、図4において、線の太さは、各冷却剤通路における断面積の大きさを表し、冷却剤通路の断面積は、線が太い程大きい。したがって、第1電池パック20においては、エンド側冷却剤通路62の冷却剤供給通路62aと冷却剤排出通路62bの断面が最も大きい。冷却剤供給通路62aの形状及び大きさは、冷却剤排出通路62bの形状及び大きさと一致する。また、全ての共有冷却剤通路60と2つの外側冷却剤通路65は、一方側エンドプレート25(図1参照)のY方向一方側(図4の紙面における手前側)からY方向に離れるにしたがって断面積が次第に大きくなる。換言すると、全ての共有冷却剤通路60と2つの外側冷却剤通路65は、一方側エンドプレート25のY方向一方側の端面25aに設けられた冷却剤供給用開口25bからY方向他方側にいくに従って断面積が次第に大きくなる。冷却剤供給用開口25bからY方向に最も離れた外側冷却剤通路65aの断面積は、エンド側冷却剤通路62の断面積と同一の大きさになっており、外側冷却剤通路65aの形状及び大きさは、エンド側冷却剤通路62の形状及び大きさと一致する。
[0032]
 再度、図1を参照して、第2電池パック40は、冷却剤供給用開口95b及び冷却剤排出用開口95cが一方側エンドプレート95のY方向の逆側に設けられる点のみが第1電池パック20と異なる。図1に示すように、第1電池パック20と、第2電池パック40は、互いの一方側エンドプレート25,95が対向するように配設される。各一方側エンドプレート25,95は、Y方向外側に突出すると共にY方向に延在する2つの板状の突出部25d,95dを有し、2つの板状の突出部25d,95dは、Z方向に間隔をおいて配置される。
[0033]
 一方側エンドプレート25の一方の突出部25dは、一方側エンドプレート95の一方の突出部95dと同じ高さに配置され、一方側エンドプレート25の他方の突出部25dは、一方側エンドプレート95の他方の突出部95dと同じ高さに配置される。一方側エンドプレート25の一方の突出部25dの先端面は、一方側エンドプレート95の一方の突出部95dの先端面に突き合わされ、一方側エンドプレート25の他方の突出部25dの先端面は、一方側エンドプレート95の他方の突出部95dの先端面に突き合わされる。突き合わされた各2つの突出部25d,95dのZ方向外側に2つの突出部25d,95dに跨るように板状部材83が配置される。板状部材83は、ボルト84で突出部25dに固定され、ボルト85で突出部95dに固定される。その結果、第1電池パック20の一方側エンドプレート25と、第2電池パック40の一方側エンドプレート95とが接合され、第1電池パック20と、第2電池パック40が、一体に統合される。この統合により、第1電池パック20と、第2電池パック40の接合部には、2対のつき合わされた2つの突出部25d,95dのZ方向の間に、略矩形の断面を有する室98が構成される。
[0034]
 図1に示す例では、各角形電池18は、正極及び負極の両方がZ方向上側の端部に設けられる。電池積層体22に含まれる複数の角形電池18は、例えば、図示しないバスバーを介して直列に電気接続され、統合電池パック1に含まれる複数の電池積層体22は、図示しないバスバーを介して並列に電気接続される。上記室98内には、例えば、統合電池パック1からモータジェネレータ等に電力を供給するための高圧ケーブルが収容される。この収容により、高圧ケーブルを保護でき、高圧ケーブルの断線を確実に防止できる。なお、電池積層体に含まれる複数の角形電池は、並列に電気接続されてもよく、統合電池パックに含まれる複数の電池積層体は、直列に電気接続されてもよい。また、第1電池パックと、第2電池パックは、直列に電気接続されてもよく、並列に電気接続されてもよい。
[0035]
 エンド側冷却剤通路62の冷却剤供給通路62a及び冷却剤排出通路62bには、冷却剤通路を介して冷却剤循環装置が接続される。詳しくは、冷却剤が、液体の場合には、例えば、ポンプの吐出口がエンド側冷却剤通路62の冷却剤供給通路62aに冷却剤通路を介して接続され、ポンプの吸込口がエンド側冷却剤通路62の冷却剤排出通路62bに冷却剤通路を介して接続される。また、冷却剤が、冷媒の場合には、例えば、圧縮機の吐出口がエンド側冷却剤通路62の冷却剤供給通路62aに冷却剤通路を介して接続され、圧縮機の吸込口がエンド側冷却剤通路62の冷却剤排出通路62bに冷却剤通路を介して接続される。また、冷却剤が気体の場合には、例えば、ファン(ブロワ)の吐出口がエンド側冷却剤通路62の冷却剤供給通路62aに冷却剤通路を介して接続され、ファン(ブロワ)の吸込口がエンド側冷却剤通路62の冷却剤排出通路62bに冷却剤通路を介して接続される。詳述しないが、統合電池パックがケースを有する場合、ケースには2つの貫通孔が設けられる。一方の貫通孔は、統合電池パックの外側に設けられた冷却剤循環装置の吐出口と、冷却剤供給通路62aを接続するのに用いられ、他方の貫通孔は、冷却剤循環装置の吸込口と、冷却剤排出通路62bを接続するのに用いられる。
[0036]
 上記構成において、第1電池パック20内の電池積層体22は次のように冷却される。詳しくは、冷却剤循環装置から吐出された冷却剤は、一方側エンドプレート25の冷却剤供給通路62a内を、図4に矢印aで示す方向にY方向の一方側から他方側に流動する。このとき、冷却剤は、冷却剤供給通路62aが冷却剤流入用通路70,80に接続する箇所に到達すると、一部が冷却剤流入用通路70,80側に流動する。このようにして、図4における紙面の手前側から奥側に向けて、矢印bで示すU字状の冷却剤の流れ、矢印cで示すU字状の冷却剤の流れ、矢印dで示すU字状の冷却剤の流れ、及び矢印eで示すU字状の冷却剤の流れが、生成される。冷却剤供給通路62a内を流れる冷却剤の流量は、Y方向他方側に行くに従って減少する。
[0037]
 各冷却剤流入用通路70,80を流れる冷却剤は、冷却剤流出用通路71,81を介して冷却剤排出通路62bに合流し、冷却剤排出通路62b内を、矢印fで示す方向にY方向一方側に流れる。冷却剤排出通路62b内を流れる冷却剤の流量は、Y方向一方側に行くに従って増大する。
[0038]
 図3に示すように、各電池積層体22(図1参照)のY方向両側には、U字状の冷却剤通路60,65が配置される。このことから、各電池積層体22は、Y方向の両側の側面が冷却剤通路60,65を流れる冷却剤で冷却される。また、各電池積層体22は、X方向の一方側の端面が冷却剤供給通路62a及び冷却剤排出通路62b内を流れる冷却剤で冷却される。
[0039]
 上記実施形態によれば、各電池積層体22が、一方側及び他方側エンドプレート25,26、及び一方側及び他方側拘束部材23a,23bで構成される一体構造で囲まれ、一方側及び他方側エンドプレート25,26でX方向に挟持される。したがって、X方向の所定の締め付け圧を電池積層体22に付与でき、この締め付け圧で電池積層体22の変形や膨張を抑制できる。
[0040]
 また、冷却剤通路60,65が電池積層体22のY方向の側方を拘束する拘束部材23,24内に直接設けられる。よって、電池積層体のY方向側方を拘束するバインドバーの外側から既存の冷却装置で電池積層体を冷却する場合と比較して、電池積層体22をバインドバーを介さずに直に冷却でき、電池積層体22の冷却性能を向上できる。
[0041]
 また、Y方向に隣り合う2つの電池積層体22は、共有冷却剤通路60が設けられた同一の共有拘束部材23で仕切られ、少なくともY方向片側の側方部が共有拘束部材23で拘束される。したがって、各電池積層体の両側側方を、電池積層体毎に専用の2つのバインドバーで拘束する場合と比較して、統合電池パック1のY方向寸法を低減でき、統合電池パック1をコンパクトに構成できる。
[0042]
 更には、拘束部材23,24の冷却剤通路60,65の断面積が、冷却剤循環装置の吐出側からY方向に遠ざかるにしたがって大きくなる。したがって、冷却剤通路60,65の断面積が、流動する冷却剤の流体圧が小さくなるにしたがって大きくなるので、冷却剤通路60,65を流れる冷却剤の流量を、冷却剤循環装置からの距離によらず均等な流量に近づけることができる。よって、電池積層体22の冷却性能を、冷却剤循環装置からの距離によらず同一の冷却性能に近づけることができ、電池積層体22のレイアウトに依存する冷却性能のばらつきを抑制できる。
[0043]
 尚、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
[0044]
 例えば、上記実施形態では、冷却剤通路が、統合電池パック1における各電池パック20,40のX方向内側の一方側エンドプレート25,95に設けられ、X方向外側の他方側エンドプレート26に設けられなかった。しかし、冷却剤通路は、統合電池パックにおける各電池パック20,40のX方向外側の他方側エンドプレートに設けられ、各電池パックのX方向内側の一方側エンドプレートに設けられなくてもよい。だだし、統合電池パックにおいて、冷却剤通路を片側のエンドプレートのみに設ける場合、冷却剤通路をX方向内側のエンドプレートに設ける方が、一方側の電池パックの冷却剤の流れと他方側の電池パックの流れを統合し易くて好ましい。
[0045]
 また、冷却剤通路が、片側の一方側エンドプレート25,95のみに設けられた。しかし、冷却剤通路は、電池パックにおけるX方向両側のエンドプレートの両方に設けられてもよい。詳しくは、上記実施形態では、各拘束部材23,24にU字状の冷却剤通路60,65を設けた。しかし、上記実施形態のように、一方側エンドプレートに、冷却剤供給通路と、冷却剤排出通路を設け、更に、電池積層体毎に、各電池積層体の3方を取り囲むように、一方側拘束部材内、他方側エンドプレート内、及び他方側拘束部材内をその順に通過する一体かつ1つの冷却剤通路を設けてもよい。そして、この一体かつ1つの冷却剤通路の一端部を、冷却剤供給通路に連通させ、一体かつ1つの冷却剤通路の他端部を、冷却剤排出通路に連通させてもよい。このようにして、各電池積層体のX方向の両側端部と、Y方向の両側側方部を冷却してもよく、各電池積層体をX方向の両側かつY方向の両側から冷却してもよい。
[0046]
 また、複数の冷却剤通路のうちで、X方向に延在する冷却剤通路の断面積が、冷却剤循環装置から離れるにしたがって大きくなる場合について説明した。しかし、全ての冷却剤通路の断面積が同一でもよい。
[0047]
 また、2つの電池パック、すなわち、第1電池パック20と第2電池パック40とを統合して統合電池パック1を構成した。しかし、第1電池パック20のみを単独で使用してもよい。又は、第1電池パック20のみを、それに見合うサイズのケースで覆って製品を構成してもよい。このように、電池パックは、Y方向に重なる複数の電池積層体のみを有してもよい。また、統合電池パックを、3以上の電池パックであって、各電池パックがY方向に重なる複数の電池積層体のみを有する3以上の電池パックを統合することで構成してもよい。
[0048]
 また、図5、すなわち、変形例の電池モジュール150の一部分の斜視図に示すように、一方側及び他方側拘束部材123a,123bの夫々が、Z方向から見たとき角形電池188の長手方向の端部に重なる長尺の板状のZ方向移動規制部125a,125bを含んでもよい。このようにして、各角形電池188が、電池モジュール150からZ方向に離脱することを確実に防止してもよい。
[0049]
 また、図6、すなわち、更なる変形例の統合電池パック201の一部分の断面図に示すように、統合電池パック201においてX方向の外側に配設される他方側エンドプレート226にX方向外側に突出する1以上のリブ228も設けてもよい。このようにして、統合電池パック201の剛性を高くしてもよい。なお、図6に示すように、変形例の統合電池パック201でも、第1電池パック220の一方側エンドプレート230の1対の突出部245と、第2電池パック240の一方側エンドプレート231の1対の突出部285が突き合わされている。そして、4つの突出部245,245,285,285と、YZ平面と略平行に広がる両側面とが、XZ切断面での断面形状が矩形の室289を画定している。統合電池パック201は、その電力を外部機器に供給する高圧ケーブル288を含み、高圧ケーブル288は、室289に収容されている。
[0050]
 また、図6に示す更なる変形例では、第1電池パック220における2つの外側拘束部材及び全ての共有拘束部材に、同じ形状及び大きさのU字状の冷却剤通路211を設け、一方側エンドプレート230に、Y方向に延在する冷却剤供給通路本体212と、Z方向に冷却剤供給通路本体212に対して間隔をおいた状態でY方向に延在する冷却剤排出通路本体213とを設けている。また、一方側エンドプレート230に、更に、冷却剤供給通路本体212とU字状の冷却剤通路211の一端部とを連通させる冷却剤供給孔214と、冷却剤排出通路本体213とU字状の冷却剤通路211の他端部とを連通させる冷却剤排出孔215とを設けている。冷却剤供給通路本体212と、冷却剤供給孔214とは、冷却剤供給通路を構成し、冷却剤排出通路本体213と、冷却剤排出孔215とは、冷却剤排出通路を構成する。同じ冷却剤通路211に連通する冷却剤供給孔214及び冷却剤排出孔215は、YZ平面による切断面である冷却剤の流路面積が同一になっている。また、統合電池パック201は、複数の冷却剤供給孔214と複数の冷却剤排出孔215とを備え、冷却剤供給孔214と冷却剤排出孔215の夫々は、YZ平面による切断面である冷却剤の流路面積が、冷却剤循環装置からY方向に離れるにしたがって徐々に大きくなっている。このようにして、冷却剤通路211を通過する冷却剤の流量が、冷却剤循環装置からの距離によらずに、同一になるか、又はより均等に近づくようにしている。冷却剤の流量の違いを冷却剤供給孔214と冷却剤排出孔215の夫々の冷却剤の流路面積により設定するようにすることで、共有拘束部材23を同一構造体により構成することができ、一方側及び他方側拘束部材23a,23bも共有拘束部材23と共に同一構造体により構成することができる。そして、冷却剤供給孔214と冷却剤排出孔215の夫々の冷却剤の流路面積は、冷却剤供給孔214を形成する孔の大きさ、および冷却剤排出孔215を形成する孔の大きさにより設定されるので、冷却剤供給孔214と冷却剤排出孔215の夫々の冷却剤の流路面積を相違させて設定することが容易である。なお、説明を省略するが、第2電池パック240にも、第1電池パック220と同様な冷却剤通路構造が設けられている。
[0051]
 また、図7、すなわち、図6に示す統合電池パック201の一部の平面図に示すように、Y方向に延在する板材280で、第1電池パック220の一方側エンドプレート230の突出部245と、第2電池パック240の一方側エンドプレート231の突出部285とを接合してもよい。そして、図7に示すように、一方側エンドプレート230,231を拘束部材290,291に固定するボルト281,282が存在するY方向位置において、板材280の幅を、それ以外の箇所の幅よりも狭くしてもよく、Z方向上側から見たとき、板材280がボルト281,282と重ならないようにしてもよい。このようにすれば、ボルト281,282で拘束部材290,291を一方側エンドプレート230,231に固定した後に、板材280で2つの突出部245及び突出部285を固定でき、統合電池パック201の形成が容易になって好ましい。

符号の説明

[0052]
 1,201 統合電池パック
 18 角形電池
 20,220 第1電池パック
 22 電池積層体
 23 共有拘束部材
 23a,123a 一方側拘束部材
 23b,123b 他方側拘束部材
 24 外側拘束部材
 25,95,230,231 一方側エンドプレート
 25a 一方側エンドプレートのY方向一方側の端面
 25b 冷却剤供給用開口
 25c 冷却剤排出用開口
 26,226 他方側エンドプレート
 40,240 第2電池パック
 50,150 電池モジュール
 60 共有冷却剤通路
 60a 一方側冷却剤通路
 62 エンド側冷却剤通路
 62a 冷却剤供給通路
 62b 冷却剤排出通路
 65 外側冷却剤通路
 211 冷却剤通路
 212 冷却剤供給通路本体
 213 冷却剤排出通路本体
 214 冷却剤供給孔
 215 冷却剤排出孔
 X方向 積層方向(厚さ方向)
 Y方向 直交方向
 Z方向 高さ方向

請求の範囲

[請求項1]
 厚さ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池を含む電池積層体と、
 前記各角形電池における積層方向と直交する直交方向の一方側側面が略同一平面上に位置するように前記電池積層体の前記直交方向の一方側を拘束し、冷却剤を流動させる一方側冷却剤通路が内部に設けられる一方側拘束部材と、
 前記各角形電池の前記直交方向の他方側側面が略同一平面上に位置するように前記電池積層体の前記直交方向の他方側を拘束し、冷却剤を流動させる他方側冷却剤通路が内部に設けられる他方側拘束部材と、
 前記電池積層体における前記積層方向の一方側の端面に当接することで前記電池積層体の前記積層方向の一方側を拘束する一方側エンドプレートと、
 前記電池積層体における前記積層方向の他方側の端面に当接することで前記電池積層体の前記積層方向の他方側を拘束する他方側エンドプレートと、を備え、
 前記一方側エンドプレートと前記他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路が設けられ、そのエンド側冷却剤通路が、前記一方側冷却剤通路と前記他方側冷却剤通路とに連通する、電池モジュール。
[請求項2]
 複列に配置された複数の電池積層体であって、前記各電池積層体が厚さ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池を含む前記複数の電池積層体と、
 積層方向に直交する直交方向に隣り合う各2つの前記電池積層体の間に設けられて、2つの前記電池積層体のうちの一方の前記電池積層体における他方の前記電池積層体側の側面と、前記他方の電池積層体における前記一方の電池積層体側の側面とを拘束し、前記2つの電池積層体の両方を同時に冷却する冷却剤を流動させる共有冷却剤通路が内部に設けられる共有拘束部材と、
 前記複数の電池積層体のうちで前記直交方向の両端に位置する前記電池積層体の前記直交方向の外側を拘束し、冷却剤を流動させる外側冷却剤通路が内部に設けられる外側拘束部材と、
 前記複数の電池積層体における前記積層方向の一方側を拘束する一体の一方側エンドプレートと、
 前記複数の電池積層体における前記積層方向の他方側を拘束する一体の他方側エンドプレートと、を備え、
 前記一方側エンドプレートと前記他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路が設けられ、そのエンド側冷却剤通路は、全ての前記共有冷却剤通路と2つの前記外側冷却剤通路とに連通する、電池パック。
[請求項3]
 前記エンド側冷却剤通路は、前記一方側エンドプレートのみに設けられ、
 前記エンド側冷却剤通路は、
 前記一方側エンドプレートの前記直交方向の一方側の端面に冷却剤供給用開口を有し、前記冷却剤供給用開口から前記直交方向の他方側に延在する冷却剤供給通路と、
 前記一方側エンドプレートの前記直交方向の一方側の端面に冷却剤排出用開口を有し、前記冷却剤排出用開口から前記冷却剤供給通路に対して間隔をおいた状態で前記直交方向の他方側に延在する冷却剤排出通路と、を有し、
 前記共有冷却剤通路及び前記外側冷却剤通路の夫々は、U字状の形状を有し、
 前記共有冷却剤通路及び前記外側冷却剤通路の夫々は、一方側端部が前記冷却剤供給通路に連通し、他方側端部が前記冷却剤排出通路に連通する、請求項2に記載の電池パック。
[請求項4]
 全ての前記共有冷却剤通路と2つの前記外側冷却剤通路は、前記一方側エンドプレートの前記直交方向の一方側から前記直交方向に離れるにしたがって冷却剤が通過する断面積が次第に大きくなる、請求項3に記載の電池パック。
[請求項5]
 請求項2乃至4のいずれか1つに記載の2つの電池パックを備え、
 前記2つの電池パックのうちの一方の前記電池パックにおける前記一方側エンドプレートと、前記2つの電池パックのうちの他方の前記電池パックにおける前記一方側エンドプレートが、接合されている、統合電池パック。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]