JP7086468B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池パックに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、駆動源であるモータに電力を供給するための電源として、電池パックが搭載されている。電池パックには、複数の電池セルが収容されている。例えば、特許文献１には、複数個の電池と、少なくとも各電池の外側面と接触する接触部を介して各電池と熱的に接続される熱伝導部材と、熱伝導部材と熱的に接続される蓄熱部材とを備え、熱伝導部材は、蓄熱部材に複数の面で接触する伝熱部を有する、車両用電池パックに関する技術が開示されている。特許文献１によれば、熱伝導部材を介して各電池と蓄熱部材とを熱的に接続することにより、電池パックの容積に対するエネルギー密度を低下させることなく小型化することが可能である、とされている。

特開２０１８－１４２０５号公報

ところで、電池パックにおいて、電池パックに収容された複数の電池セルにおける温度分布の偏りを抑制することが望まれている。

本発明の目的は、複数の電池セルにおける温度分布の偏りを抑制することができる電池パックを提供することである。

本発明の電池パックは、筐体と、前記筐体の内部空間に設けられ、大きさおよび外形が実質的に同じである複数の電池セルと、前記筐体の内部空間に設けられ、前記複数の電池セルと共に配列され、前記複数の電池セルに囲まれる位置に配置された蓄熱セルと、前記複数の電池セルと前記蓄熱セルとを熱的に接続し、大気よりも高い熱伝導率を有する熱伝導体と、を含み、前記蓄熱セルの大きさおよび外形は、前記電池セルの大きさおよび外形と実質的に同じであることを特徴とする。

本発明に係る電池パックは、複数の電池セルと共に配列され、複数の電池セルに囲まれる位置に配置された蓄熱セルと、複数の電池セルと蓄熱セルとを熱的に接続し、大気よりも高い熱伝導率を有する熱伝導体と、を含む。本発明に係る電池パックによれば、複数の電池セルにおける温度分布の偏りを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電池パックを示す平面図である。 図２は、実施形態における電池セルおよび蓄熱セルを示す斜視図である。 図３は、実施形態の蓄熱セルを示す断面図である。 図４は、実施形態に係る電池パックを示す断面図である。 図５は、実施形態に係る電池パックを示す断面図である。 図６は、実施形態の第一変形例に係る電池パックを示す断面図である。 図７は、実施形態の第二変形例に係る電池パックを示す断面図である。 図８は、実施形態の第三変形例に係る電池パックを示す平面図である。 図９は、実施形態の第四変形例における電池セルおよび蓄熱セルを示す斜視図である。 図１０は、実施形態の第四変形例に係る電池パックを示す平面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る電池パックにつき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図５を参照して、実施形態について説明する。実施形態は、電池パックに関する。図１は、実施形態に係る電池パックを示す平面図である。図２は、実施形態における電池セルおよび蓄熱セルを示す斜視図である。図３は、実施形態の蓄熱セルを示す断面図である。図４は、実施形態に係る電池パックを示す断面図である。図５は、実施形態に係る電池パックを示す断面図である。図４は、図１に示すIV-IV断面の断面図である。図５は、図１に示すV-V断面の断面図である。

なお、以下の説明では、互いに直交する第一方向、第二方向、および第三方向のうち、第一方向を「幅方向Ｘ」と称し、第二方向を「奥行き方向Ｙ」と称し、第三方向を「高さ方向Ｚ」と称する。また、典型的には、電池パック１が車両に搭載された状態において、幅方向Ｘ、および奥行き方向Ｙは、水平方向に沿った方向であり、高さ方向Ｚは、鉛直方向に沿った方向に対応する。さらに、高さ方向Ｚにおいて鉛直方向上側を「上」と称し、鉛直方向下側を「下」と称する。また、以下の説明で用いる各方向は、特に断りのない限り、電池パック１が車両に搭載された状態での方向として説明する。

実施形態に係る電池パック１は、例えば、モータを駆動源として含む車両（例えば、電気自動車やハイブリッド自動車）に搭載される車両用電池パックである。電池パック１は、モータに対する電力の供給などに供されるものである。

図１に示すように、実施形態に係る電池パック１は、筐体２と、複数の電池セル３と、蓄熱セル４と、熱伝導体ＴＣと、を含む。筐体２は、箱状の部材であり、内部空間２ｓｐを有する。筐体２は、熱伝導性を有する。筐体２は、例えば、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などによって形成されている。実施形態において、筐体２の底部２ｔは、幅方向Ｘおよび奥行き方向Ｙに対して平行な略矩形板状であり、高さ方向Ｚと直交している。筐体２は、底部２ｔの四方に高さ方向Ｚに沿って立設された側壁２ｓを有している（図１および図４参照）。すなわち、実施形態における筐体２の形状は、略直方体状である。

複数の電池セル３および蓄熱セル４は、筐体２の内部空間２ｓｐに収容されている。ここで、内部空間２ｓｐは、底部２ｔおよび側壁２ｓで囲まれた空間である。複数の電池セル３および蓄熱セル４は、筐体２の内部空間２ｓｐに配列されている。例えば、複数の電池セル３および蓄熱セル４は、千鳥状またはマトリクス状に配列されている。実施形態の電池パック１は、電池セル３が幅方向Ｘに沿って一列に並ぶセル配列群ＣＧを三つ有している。三つのセル配列群ＣＧのうちの一つは、電池セル３と共に幅方向Ｘに沿って並ぶ蓄熱セル４を含んでいる。三つのセル配列群ＣＧは、奥行き方向Ｙに沿って並んでいる。実施形態においては、複数の電池セル３および蓄熱セル４は、幅方向Ｘに沿って千鳥状に三列で配列されている。高さ方向Ｚから見て、蓄熱セル４は、複数の電池セル３に囲まれる位置に配置されている。

ここで、奥行き方向Ｙに沿って並ぶ三つのセル配列群ＣＧのうち、奥行き方向Ｙにおいて真ん中に位置するセル配列群ＣＧを第一セル配列群ＣＧ１と称する。また、奥行き方向Ｙにおいて第一セル配列群ＣＧ１と隣り合う一方のセル配列群ＣＧを第二セル配列群ＣＧ２と称し、奥行き方向Ｙにおいて第一セル配列群ＣＧ１と隣り合う他方のセル配列群ＣＧを第三セル配列群ＣＧ３と称する。

実施形態においては、第一セル配列群ＣＧ１は、幅方向Ｘに沿って並ぶ三つの電池セル３と一つの蓄熱セル４とで構成されている。蓄熱セル４は、幅方向Ｘにおいて電池セル３に挟まれる位置に配置されている。また、第二セル配列群ＣＧ２は、三つの電池セル３で構成されている。第二セル配列群ＣＧ２の電池セル３と、第一セル配列群ＣＧ１における電池セル３および蓄熱セル４とは、幅方向Ｘにおいて互い違いに配置されている。また、第三セル配列群ＣＧ３は、三つの電池セル３で構成されている。第三セル配列群ＣＧ３の電池セル３と、第一セル配列群ＣＧ１における電池セル３および蓄熱セル４とは、幅方向Ｘにおいて互い違いに配置されている。

複数の電池セル３は、それぞれが充放電可能な二次電池であり、大きさおよび外形が、例えば同一である。電池セル３は、例えば、リチウムイオン電池である。図２に示すように、実施形態の電池セル３は、本体部３０、正極端子３１、および負極端子３２を有する。本体部３０は、軸方向に延在する円筒形状の外形を有している。また、本体部３０の軸方向における両端のうち、一方の端には、正極端子３１が形成されており、他方の端には負極端子３２が形成されている。正極端子３１は、軸方向と直交する方向を径方向とする円盤形状の部分である。正極端子３１の直径は、本体部３０の直径よりも小さい。負極端子３２は、本体部３０の他方の端に形成された平坦な部分である。

蓄熱セル４の大きさおよび外形は、電池セル３の大きさおよび外形と、実質的に同じであり、例えば、同一である。実施形態の蓄熱セル４は、本体部４０、疑似正極端子４１、および疑似負極端子４２を有している。蓄熱セル４における本体部４０の大きさおよび外形は、電池セル３における本体部３０の大きさおよび外形と実質的に同じである。つまり、蓄熱セル４は、円筒形状を有している。疑似正極端子４１は、正極端子３１を模して形成された部分である。疑似正極端子４１の大きさおよび外形は、正極端子３１の大きさおよび外形と実質的に同じである。また、疑似負極端子４２は、負極端子３２を模して形成された部分である。疑似負極端子４２の大きさおよび外形は、負極端子３２と実質的に同じである。

なお、複数の電池セル３は、大きさおよび外形が実質的に同じであればよく、蓄熱セル４の大きさおよび外形は、電池セル３の大きさおよび外形と実質的に同じであればよい。

本明細書中において、「大きさが実質的に同じ」とは、必ずしも厳密に同一の大きさであることに限られない。例えば、製造工程で発生する程度の大きさのバラつきは許容される。また、本明細書中において、「外形が実質的に同じ」とは、必ずしも厳密に同一の形状であることに限られない。例えば、材料の違いに起因した表面の質感の違いや表面の凹凸、製造過程で発生する程度の形状のバラつきは許容される。

また、本明細書中において、「大きさおよび外形が実質的に同じ」とは、セル（電池セル３、蓄熱セル４）の上面および下面の形状および大きさが異なっていたとしても、本体部（本体部３０、４０）における高さ方向Ｚと直交する断面の断面積および断面形状が実質的に等しい場合も含まれる。ここで、「断面積および断面形状が実質的に等しい」とは、必ずしも厳密に同一の断面積および断面形状であることに限られない。例えば、製造過程で発生する程度の断面積および断面形状のバラつきは許容される。例えば、蓄熱セル４において、疑似正極端子４１および疑似負極端子４２が形成されておらず、円筒形状の本体部４０のみで構成されている場合であっても、電池セル３と蓄熱セル４とは、大きさおよび外形が実質的に同じである。

蓄熱セル４は、電池セル３よりも高い熱容量を有する。蓄熱セル４は、顕熱または潜熱によって蓄熱する蓄熱材料で構成されている。実施形態において、蓄熱セル４は、金属ケース４３ａと蓄熱材４３ｂとを含んで構成されている。金属ケース４３ａは、例えば、アルミニウムなどの金属材料によって形成されている。蓄熱材４３ｂとしては、油、鉄、アルミニウムなどの金属、セラミック、セメント、レンガ、パラフィン、脂肪酸、糖アルコール、無機塩水和物、二酸化バナジウム、および水などを用いることができる。ここで、油、鉄、アルミニウムなどの金属、セラミック、セメント、およびレンガは、顕熱によって蓄熱する。また、パラフィン、脂肪酸、糖アルコール、無機塩水和物、および二酸化バナジウムは、潜熱によって蓄熱する。また、水は、顕熱および潜熱によって蓄熱する。

なお、蓄熱セル４は、金属ケース４３ａを含んでいなくてもよい。蓄熱セル４は、例えば、全体を蓄熱材料によって形成されていてもよい。この場合、蓄熱セル４を形成する蓄熱材料としては、固体のまま顕熱を行う蓄熱材料が用いられる。例えば、蓄熱セル４を形成する蓄熱材料としては、鉄、アルミニウムなどの金属、セラミック、セメント、レンガなどを用いることができる。

熱伝導体ＴＣは、大気よりも高い熱伝導性を有する。図１に示すように、実施形態に係る電池パック１には、熱伝導体ＴＣとして、熱伝導シート５１、およびバスバー５２が設けられている。

熱伝導シート５１は、熱伝導材料を含むシート状の部材である。熱伝導シート５１は、奥行き方向Ｙにおいて各セル配列群ＣＧを挟んで配置されている。熱伝導シート５１は、筐体２の内部空間２ｓｐに配列された複数の電池セル３と蓄熱セル４とを熱的に接続し、電池セル３と蓄熱セル４との間で熱の授受を可能としている。隣り合うセル配列群ＣＧの間においては、１枚の熱伝導シート５１が隣り合う二つのセル配列群ＣＧに挟まれて配置されている。このとき、高さ方向Ｚから見て、各熱伝導シート５１は、幅方向Ｘに沿って配列されている各電池セル３の外周面の曲面形状に沿って波状に形成されている。

実施形態において、熱伝導シート５１は、第一セル配列群ＣＧ１と第二セル配列群ＣＧ２との隙間、第一セル配列群ＣＧ１と第三セル配列群ＣＧ３との隙間、および三つのセル配列群ＣＧを挟む位置にそれぞれ配置されている。第一セル配列群ＣＧ１と第二セル配列群ＣＧ２との隙間に配置された熱伝導シート５１は、第一セル配列群ＣＧ１に含まれる各電池セル３の外周面、第一セル配列群ＣＧ１に含まれる蓄熱セル４の外周面、および第二セル配列群ＣＧ２に含まれる各電池セル３の外周面に接するように波状に形成されている。また、第一セル配列群ＣＧ１と第三セル配列群ＣＧ３との隙間に配置された熱伝導シート５１は、第一セル配列群ＣＧ１に含まれる各電池セル３の外周面、第一セル配列群ＣＧ１に含まれる蓄熱セル４の外周面、および第三セル配列群ＣＧ３に含まれる各電池セル３の外周面に接するように波状に形成されている。三つのセル配列群ＣＧを挟む位置に配置された熱伝導シート５１のうちの一方は、第二セル配列群ＣＧ２に含まれる各電池セル３の外周面に接するように波状に形成されている。また、三つのセル配列群ＣＧを挟む位置に配置された熱伝導シート５１のうちの他方は、第三セル配列群ＣＧ３に含まれる各電池セル３の外周面に接するように波状に形成されている。

なお、熱伝導シート５１は、蓄熱セル４と複数の電池セル３のうちの少なくとも一つとの隙間に設けられ、蓄熱セル４と複数の電池セル３のうちの少なくとも一つとに接していればよい。熱伝導シート５１の熱伝導材料としては、例えば、グラファイト、熱伝導性フィラーを含有する樹脂、銅やアルミニウムなどの金属を用いることができる。実施形態の熱伝導シート５１は、シート状のグラファイトで構成されている。

図４に示すように、筐体２における側壁２ｓの内壁面２ｂには、板状の蓄熱部材５０が設けられている。蓄熱部材５０は、内壁面２ｂに沿って、筐体２の内部空間２ｓｐを囲むように配置されている。蓄熱部材５０は、蓄熱材料によって形成される。例えば、蓄熱部材５０を形成する蓄熱材料としては、鉄、アルミニウムなどの金属、セラミック、セメント、レンガなどを用いることができる。

図１に示すように、筐体２の側壁２ｓは、複数の電池セル３および蓄熱セル４を挟んで対向する一対の側壁部２ｓａを有している。一対の側壁部２ｓａは、それぞれ熱伝導シート５１と熱的に接続されている。なお、熱伝導シート５１と一対の側壁部２ｓａとが熱的に接続された状態とは、熱伝導シート５１と側壁部２ｓａとが直接的に接触する場合だけでなく、熱伝導性を有する部材を介して熱伝導シート５１と側壁部２ｓａとの間で間接的に熱の授受が可能な場合も含む。実施形態においては、熱伝導シート５１と一対の側壁部２ｓａとは、蓄熱部材５０を介して熱的に接続されている。幅方向Ｘにおける熱伝導シート５１の両端部５１ａ，５１ｂは、蓄熱部材５０の内部に埋め込まれている。複数の電池セル３および蓄熱セル４は、熱伝導シート５１および蓄熱部材５０を介して筐体２と熱的に接続されている。

図５に示すように、実施形態において、第一セル配列群ＣＧ１に含まれる電池セル３および蓄熱セル４は、正極端子３１および疑似正極端子４１を上に向け、負極端子３２および疑似負極端子４２を下に向けて配列されている。また、図４に示すように、第二セル配列群ＣＧ２に含まれる電池セル３は、負極端子３２を上に向け、正極端子３１を下に向けて配列されている。第三セル配列群ＣＧ３に含まれる電池セル３は、負極端子３２を上に向け、正極端子３１を下に向けて配列されている。

バスバー５２は、複数の電池セル３を電気的に接続する。図４および図５に示すように、実施形態のバスバー５２は、各電池セル３および蓄熱セル４の上に配置された第一バスバー５２ａと、各電池セル３および蓄熱セル４の下に配置された第二バスバー５２ｂと、を含む。つまり、複数の電池セル３および蓄熱セル４は、高さ方向Ｚにおいて、二つのバスバー（第一バスバー５２ａ、第二バスバー５２ｂ）によって挟まれている。

図１に示すように、実施形態においては、第一バスバー５２ａおよび第二バスバー５２ｂは、それぞれ二組のバスバーで構成されている。第一バスバー５２ａを構成する二組のバスバーのうちの一方は、第一セル配列群ＣＧ１における各電池セル３の正極端子３１と、第三セル配列群ＣＧ３における各電池セル３の負極端子３２と、に電気的かつ熱的に接続されている。また、第一バスバー５２ａを構成する二組のバスバーのうちの一方は、蓄熱セル４の疑似正極端子４１にも熱的に接続されている。また、第一バスバー５２ａを構成する２組のバスバーのうちの他方は、第二セル配列群ＣＧ２における各電池セル３の負極端子３２に電気的かつ熱的に接続されている。

第二バスバー５２ｂを構成する二組のバスバーのうちの一方は、第一セル配列群ＣＧ１における各電池セル３の負極端子３２と、第二セル配列群ＣＧ２における各電池セル３の正極端子３１と、に電気的かつ熱的に接続されている。また、第二バスバー５２ｂを構成する二組のバスバーのうちの一方は、蓄熱セル４の疑似負極端子４２にも熱的に接続されている。また、第二バスバー５２ｂを構成する二組のバスバーのうちの他方は、第三セル配列群ＣＧ３の各電池セル３の正極端子３１に電気的かつ熱的に接続されている。

図４に示すように、実施形態において、バスバー５２は、各電池セル３の正極端子３１および負極端子３２と、蓄熱セル４の疑似正極端子４１および疑似負極端子４２とに接続されている。バスバー５２は、一つのセル配列群ＣＧに含まれる各電池セル３を電気的に並列に接続し、各セル配列群ＣＧ間を電気的に直列に接続している。この接続により、蓄熱セル４は、バスバー５２（第一バスバー５２ａおよび第二バスバー５２ｂ）を介して、各電池セル３と熱の授受を行うことができる。実施形態のバスバー５２は、平板板状の金属部材である。バスバー５２は、例えば、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、金、ステンレス鋼によって形成される。

なお、バスバー５２は、複数の電池セル３を直列接続および並列接続のうちの少なくとも一方で電気的に接続していればよく、上述の接続態様に限られるものではない。また、
電池パック１にバスバー５２以外の熱伝導体ＴＣが設けられている場合は、バスバー５２は、蓄熱セル４と熱的に接続されていなくてもよい。

以上説明したように、実施形態に係る電池パック１は、筐体２と、筐体２の内部空間２ｓｐに設けられ、大きさおよび外形が実質的に同じである複数の電池セル３と、筐体２の内部空間２ｓｐに設けられ、複数の電池セル３と共に配列され、複数の電池セル３に囲まれる位置に配置された蓄熱セル４と、複数の電池セル３と蓄熱セル４とを熱的に接続し、大気よりも高い熱伝導率を有する熱伝導体ＴＣと、を含み、蓄熱セル４の大きさおよび外形は、電池セル３の大きさおよび外形と実質的に同じである。

実施形態に係る電池パック１においては、蓄熱セル４が、複数の電池セル３に囲まれる位置に配置されており、熱伝導体ＴＣによって複数の電池セル３と蓄熱セル４とは熱的に接続されている。この構成によって、内部空間２ｓｐに配列された複数の電池セル３から発生する熱を蓄熱セル４によって蓄熱することができる。また、蓄熱セル４の大きさおよび外形は、電池セル３の大きさおよび外形と実質的に同じであるため、電池セル３と共に蓄熱セル４を配列することができる。したがって、蓄熱性を有し、電池セル３と大きさおよび外形が異なる部材を設ける場合と比較して、組み付け作業性が向上する。

蓄熱セル４が設けられていない電池パックにおいては、筐体の内部空間に配列された複数の電池セルの中心領域に特に熱が集まりやすく、周辺の領域と比較して温度が高くなる傾向がある。実施形態に係る電池パック１においては、複数の電池セル３で囲まれる位置に蓄熱セル４を配置することで、電池セル３で発生した熱を蓄熱セル４に蓄熱することで、複数の電池セル３における温度分布の偏りを抑制することができる。

また、実施形態に係る電池パック１において、蓄熱セル４の熱容量は、電池セル３の熱容量よりも大きい。蓄熱セル４は、電池セル３よりも多くの熱を蓄熱することができるため、複数の電池セル３における温度分布の偏りを効果的に抑制することができる。

また、実施形態に係る電池パック１において、蓄熱セル４は、電池セル３と大きさおよび外形が実質的に同じである金属ケース４３ａと、金属ケース４３ａの内部に設けられた蓄熱材４３ｂと、を含む。この構成により、蓄熱材料自体を電池セル３の外形に模して加工しなくてもよいため、蓄熱セル４の製造が容易となる。また、液体状の蓄熱材料も蓄熱材４３ｂとして用いることができる。

また、実施形態に係る電池パック１において、熱伝導体ＴＣは、バスバー５２を含み、複数の電池セル３は、バスバー５２によって互いに電気的に接続され、バスバー５２は、複数の電池セル３と蓄熱セル４とを熱的に接続する。実施形態において、バスバー５２は、各電池セル３を電気的に接続する部材としてだけではなく、各電池セル３と蓄熱セル４との間で熱の授受を可能とする部材としても利用される。例えば、蓄熱セル４と電池セル３との間における熱の授受を可能とする専用部品を省略することができる。したがって、部品点数を削減することができ、電池パック１を小型化することができる。

また、実施形態に係る電池パック１において、熱伝導体ＴＣは、熱伝導シート５１を含み、熱伝導シート５１は、蓄熱セル４と複数の電池セル３のうちの少なくとも一つとの隙間に設けられ、蓄熱セル４と複数の電池セル３のうちの少なくとも一つとに接する。実施形態においては、蓄熱セル４と複数の電池セル３のうちの少なくとも一つとの隙間が大気である場合と比較して、電池セル３から蓄熱セル４に効率的に熱を伝えることができる。

また、実施形態に係る電池パック１において、筐体２は、複数の電池セル３および蓄熱セル４を挟んで対向する一対の側壁部２ｓａを有しており、一対の側壁部２ｓａは、それぞれ熱伝導シート５１と熱的に接続されている。一対の側壁部２ｓａの一方から他方に向かう方向に沿って、電池セル３と側壁部２ｓａとの間で熱の交換が行われる場合、内部空間２ｓｐに配列された電池セル３の中心領域においては、熱が逃げにくいため、中心領域の温度が周辺の領域よりも高くなることがある。このような構成においても、実施形態では、複数の電池セル３に囲まれる位置に蓄熱セル４が配置されているため、複数の電池セル３における温度分布の偏りを効果的に抑制することができる。

［実施形態の第一変形例］
次に、図６を参照して、実施形態の第一変形例に係る電池パック１について説明する。図６は、実施形態の第一変形例に係る電池パックを示す断面図である。図６は、上述の実施形態の図４に対応する図である。

本変形例における電池パック１おいて、上述の実施形態に係る電池パック１と異なる点は、熱伝導シート５１と筐体２の底部２ｔとが接している点である。その他の構成は、上述の実施形態と同様である。

図６に示すように、本変形例の熱伝導シート５１は、電池セル３および蓄熱セル４よりも下に延出しており、筐体２の底部２ｔと接している。熱伝導シート５１の下端部は、筐体２の底部２ｔに沿って折れ曲がっている。熱伝導シート５１は、筐体２の底部２ｔに沿って折れ曲がることで、熱伝導シート５１の片側の主面を筐体２の底部２ｔに接触させている。この構成によって、熱伝導シート５１の端部を接触させるよりも広い接触面積を確保している。

変形例においては、熱伝導シート５１を介して電池セル３で発生した熱を筐体２の底部２ｔに逃がす構成となっている。この構成においては、熱伝導シート５１を介して電池セル３からの熱を側壁部２ｓａに逃がす構成と比較して、複数の電池セルの中心領域の熱を効率的に逃がすことができる。

［実施形態の第二変形例］
次に、図７を参照して、実施形態の第二変形例に係る電池パック１について説明する。図７は、実施形態の第二変形例に係る電池パックを示す断面図である。図７は、上述の実施形態の図４に対応する図である。

本変形例における電池パック１において、上述の実施形態に係る電池パック１と異なる点は、筐体２の内部空間２ｓｐに液体５３が貯留されている点である。その他の構成は、上述の実施形態と同様である。

図４に示すように、本変形例に係る電池パック１は、熱伝導体ＴＣとして液体５３を含む。液体５３は、筐体２の内部空間２ｓｐに貯留されている。電池セル３および蓄熱セル４は、液体５３に浸されている。本変形例における電池セル３および蓄熱セル４は、高さ方向Ｚにおける中央部付近まで、液体５３に浸されている。液体５３としては、例えば、シリコンオイル、パラフィン、フッ素系不活性液体などの絶縁性の液体を用いることができる。電池セル３と蓄熱セル４とは、液体５３を介しても熱的に接続されている。また、熱伝導シート５１の一部分も液体５３に浸されている。本変形例の熱伝導シート５１は、電池セル３や蓄熱セル４よりもやや下方まで延在しており、筐体２の底部２ｔとは離間している。

なお、熱伝導体ＴＣとして液体５３の代わりにゲル状体５３ｇが設けられていてもよい。この場合、ゲル状体５３ｇは、電池セル３の少なくとも一部分および蓄熱セル４の少なくとも一部分に接して設けられる。

本変形例に係る電池パック１において、熱伝導体ＴＣは、筐体２の内部空間２ｓｐに貯留された液体５３を含み、複数の電池セル３の少なくとも一部分、および蓄熱セル４の少なくとも一部分は、液体５３に浸されている。電池セル３から蓄熱セル４に液体５３を介して熱を伝達させることができるため、大気を介して電池セル３から蓄熱セル４に熱を伝達させた場合と比較して、効率的な熱の授受が可能となる。

また、本変形例に係る電池パック１において、熱伝導体ＴＣは、複数の電池セル３の少なくとも一部分、および蓄熱セル４の少なくとも一部分に接するゲル状体５３ｇであってもよい。電池セル３から蓄熱セル４にゲル状体５３ｇを介して熱を伝達させることができるため、大気を介して電池セル３から蓄熱セル４に熱を伝達させた場合と比較して、効率的な熱の授受が可能となる。

［実施形態の第三変形例］
次に、図８を参照して、実施形態の第三変形例に係る電池パック１について説明する。図８は、実施形態の第三変形例に係る電池パックを示す平面図である。

本変形例における電池パック１おいて、上述の実施形態に係る電池パック１と異なる点は、第一セル配列群ＣＧ１が、幅方向Ｘに沿って並ぶ三つの電池セル３と二つの蓄熱セル４とで構成されている点である。また、第二セル配列群ＣＧ２および第三セル配列群ＣＧ３がそれぞれ、４つの電池セル３で構成されている点も上述の実施形態と異なる点である。

図８に示すように、第一セル配列群ＣＧ１における電池セル３および蓄熱セル４は、幅方向Ｘにおいて交互に配置されている。このとき、蓄熱セル４は、幅方向Ｘにおいて、電池セル３に挟まれる位置にそれぞれ配置されている。

セル配列群ＣＧに含まれる複数の電池セル３および蓄熱セル４は、上述の実施形態と同様に千鳥状に配置されている。すなわち、第二セル配列群ＣＧ２の電池セル３と、第一セル配列群ＣＧ１における電池セル３および蓄熱セル４とは、幅方向Ｘにおいて互い違いに配置されている。また、第三セル配列群ＣＧ３の電池セル３と、第一セル配列群ＣＧ１における電池セル３および蓄熱セル４とは、幅方向Ｘにおいて電池セル３が互い違いに配置されている。

本変形例のように、蓄熱セル４を複数の電池セル３で囲んで配置できる場所が複数ある場合は、その場所ごとに蓄熱セル４を配置してもよい。蓄熱セル４の数は、例えば、電池パック１における充電電力のエネルギー密度や電池セル３で発生する熱などを加味した上で決定される。

［実施形態の第四変形例］
次に、図９および図１０を参照して、実施形態の第四変形例に係る電池パック１について説明する。図９は、実施形態の第四変形例における電池セルおよび蓄熱セルを示す斜視図である。図１０は、実施形態の第四変形例に係る電池パックを示す平面図である。

本変形例における電池パック１おいて、上述の実施形態に係る電池パック１と異なる点は、電池セル３ａが角型の電池セルである点である。また、蓄熱セル４ａの大きさおよび外形が角型の電池セル３ａと実質的に同じである点も上述の実施形態と異なる点である。

図９に示すように、電池セル３ａは、本体部３０ａ、正極端子３１ａおよび負極端子３２ａを含む。本体部３０ａは、扁平な略直方体形状を有している。正極端子３１ａおよび負極端子３２ａは、本体部３０ａにおける６つの外壁面の内の一つに配置されている。本変形例においては、正極端子３１ａと負極端子３２ａとは、本体部３０ａの上面に、一方向（幅方向Ｘ）に並んで配置されている。正極端子３１ａおよび負極端子３２ａは、それぞれ本体部３０ａの外壁面に設けられた四角板状の端子である。

蓄熱セル４ａは、本体部４０ａ、疑似正極端子４１ａおよび疑似負極端子４２ａを含む。蓄熱セル４ａにおいて、疑似正極端子４１ａと疑似負極端子４２ａとは、電気的に導通している。本体部４０ａの大きさおよび外形は、本体部３０ａの大きさおよび外形と実質的に同じである。また、疑似正極端子４１ａは、正極端子３１ａを模して形成されており、疑似負極端子４２ａは、負極端子３２ａを模して形成されている。つまり、蓄熱セル４ａの大きさおよび外形は、電池セル３ａの大きさおよび外形と実質的に同じである。

図１０に示すように、本変形例に係る電池パック１においては、複数の電池セル３ａおよび複数の蓄熱セル４ａが、マトリクス状に配列されている。ここで、複数の電池セル３ａにおいて、それぞれの大きさおよび外形は、実質的に同じである。また、複数の蓄熱セル４ａにおいて、それぞれの大きさおよび外形は、実質的に同じである。本変形例に係る電池パック１は、電池セル３ａが奥行き方向Ｙに沿って一列に並ぶセル配列群ＣＧを三つ有している。三つのセル配列群ＣＧは、幅方向Ｘに沿って並んでいる。高さ方向Ｚから見て、蓄熱セル４ａは、複数の電池セル３ａに囲まれる位置に配置されている。

電池セル３ａは、正極端子３１ａと負極端子３２ａとが幅方向Ｘに沿って並ぶように配列されている。また、蓄熱セル４ａも同様に、疑似正極端子４１ａと疑似負極端子４２ａとが幅方向Ｘに沿って並ぶように配列されている。

各セル配列群ＣＧにおいて、正極端子３１ａ（または疑似正極端子４１ａ）と負極端子３２（または疑似負極端子４２ａ）とは、奥行き方向Ｙに沿って交互に並べて配置されている。つまり、一つのセル配列群ＣＧには、電池セル３ａの端子（正極端子３１ａおよび負極端子３２ａ）と、蓄熱セル４ａの端子（疑似正極端子４１ａおよび疑似負極端子４２ａ）とが奥行き方向Ｙに沿って一列に並ぶ端子群が２か所配置されている。一つの端子群において、正極端子３１ａ（または、疑似正極端子４１ａ）と負極端子３２ａ（疑似負極端子４２ａ）とは、奥行き方向Ｙに沿って交互に配置されている。

本変形例においては、幅方向Ｘに沿って並ぶ三つのセル配列群ＣＧのうち、幅方向Ｘにおいて真ん中に位置するセル配列群ＣＧを第一セル配列群ＣＧ１と称する。また、幅方向Ｘにおいて第一セル配列群ＣＧ１と隣り合う一方のセル配列群ＣＧを第二セル配列群ＣＧ２と称し、幅方向Ｘにおいて第一セル配列群ＣＧ１と隣り合う他方のセル配列群ＣＧを第三セル配列群ＣＧ３と称する。

第一セル配列群ＣＧ１は、幅方向Ｘに沿って並ぶ４つの電池セル３ａと三つの蓄熱セル４ａとで構成されている。蓄熱セル４ａは、それぞれ奥行き方向Ｙにおいて電池セル３ａに挟まれる位置に配置されている。つまり、第一セル配列群ＣＧ１において、複数の電池セル３ａと蓄熱セル４ａとは、奥行き方向Ｙに沿って交互に配置されている。

各セル配列群ＣＧの電池セル３ａは、複数のバスバー５２によって電気的に直列に接続されている。このとき、蓄熱セル４ａの疑似正極端子４１ａは、バスバー５２によって、奥行き方向Ｙにおいて隣り合う電池セル３ａの負極端子３２ａと接続されており、蓄熱セル４ａの疑似負極端子４２ａは、別のバスバー５２によって、奥行き方向Ｙにおいて隣り合う別の電池セル３ａの正極端子３１ａと接続されている。各電池セル３ａと各蓄熱セル４ａとは、バスバー５２によって電気的かつ熱的に接続されている。

熱伝導シート５１は、奥行き方向Ｙにおいて各電池セル３ａおよび各蓄熱セル４ａを挟んで配置されている。熱伝導シート５１は、筐体２の内部空間２ｓｐに配列された電池セル３ａと蓄熱セル４ａとを熱的に接続し、電池セル３ａと蓄熱セル４ａとの間で熱の授受を可能としている。熱伝導シート５１は、蓄熱セル４ａと複数の電池セル３ａのうちの少なくとも一つとの隙間に設けられており、蓄熱セル４ａと複数の電池セル３ａのうちの少なくとも一つとに接する。

本変形例において筐体２の一対の側壁部２ｓａは、それぞれ熱伝導シート５１と熱的に接続されている。なお、熱伝導シート５１と一対の側壁部２ｓａとが熱的に接続された状態とは、熱伝導シート５１と側壁部２ｓａとが直接的に接触する場合だけでなく、熱伝導性を有する部材を介して熱伝導シート５１と側壁部２ｓａとの間で間接的に熱の授受が可能な場合も含む。本変形例においては、熱伝導シート５１と一対の側壁部２ｓａとは、筐体２の内壁面２ｂに設けられた蓄熱部材５０を介して熱的に接続されている。幅方向Ｘにおいて、熱伝導シート５１の両端部５１ａ，５１ｂは、蓄熱部材５０の内部に埋め込まれている。複数の電池セル３および蓄熱セル４ａは、熱伝導シート５１および蓄熱部材５０を介して筐体２と熱的に接続されている。

本変形例のように角型の電池セル３ａが配列された電池パック１においても、複数の電池セル３ａに囲まれる位置に蓄熱セル４ａを配置することで、複数の電池セル３ａにおける温度分布の偏りを抑制することができる。

上記の実施形態および各変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 電池パック
２ 筐体
２ｂ 内壁面
２ｓ 側壁
２ｓａ 側壁部
２ｓｐ 内部空間
３、３ａ 電池セル
４、４ａ 蓄熱セル
３０、３０ａ、４０、４０ａ 本体部
３１、３１ａ 正極端子
３２、３２ａ 負極端子
４１、４１ａ 疑似正極端子
４２、４２ａ 疑似負極端子
４３ａ 金属ケース
４３ｂ 蓄熱材
５０ 蓄熱部材
５１ 熱伝導シート
５２ バスバー
５３ 液体
５３ｇ ゲル状体
ＣＧ セル配列群
ＣＧ１ 第一セル配列群
ＣＧ２ 第二セル配列群
ＣＧ３ 第三セル配列群
ＴＣ 熱伝導体

Claims (7)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部空間に設けられ、大きさおよび外形が実質的に同じである複数の電池セルと、
   前記筐体の内部空間に設けられ、前記複数の電池セルと共に配列され、前記複数の電池セルに囲まれる位置に配置された蓄熱セルと、
   前記複数の電池セルと前記蓄熱セルとを熱的に接続し、大気よりも高い熱伝導率を有する熱伝導体と、
   を備え、
   前記蓄熱セルの大きさおよび外形は、前記電池セルの大きさおよび外形と実質的に同じであり、
   前記熱伝導体は、熱伝導シートを含み、
   前記熱伝導シートは、前記蓄熱セルと前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つとの隙間に設けられ、前記蓄熱セルと前記複数の電池セルのうちの少なくとも一つとに接する
   ことを特徴とする電池パック。
2. 前記蓄熱セルの熱容量は、前記電池セルの熱容量よりも大きい
   請求項１に記載の電池パック。
3. 前記蓄熱セルは、前記電池セルと大きさおよび外形が実質的に同じである金属ケースと、前記金属ケースの内部に設けられた蓄熱材と、を含む
   請求項１または２に記載の電池パック。
4. 前記熱伝導体は、バスバーを含み、
   前記複数の電池セルは、前記バスバーによって互いに電気的に接続され、
   前記バスバーは、前記複数の電池セルと前記蓄熱セルとを熱的に接続する
   請求項１から３の何れか１つに記載の電池パック。
5. 前記筐体は、前記複数の電池セルおよび前記蓄熱セルを挟んで対向する一対の側壁部を有しており、
   前記一対の側壁部は、それぞれ前記熱伝導シートと熱的に接続されている
   請求項１から４の何れか１つに記載の電池パック。
6. 前記熱伝導体は、前記筐体の内部空間に貯留された液体を含み、
   前記複数の電池セルの少なくとも一部分、および前記蓄熱セルの少なくとも一部分は、前記液体に浸されている
   請求項１から５の何れか１つに記載の電池パック。
7. 前記熱伝導体は、前記複数の電池セルの少なくとも一部分、および前記蓄熱セルの少なくとも一部分に接するゲル状体を含む
   請求項１から５の何れか１つに記載の電池パック。

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