JP-2026077355-A - バッテリモジュール

Abstract

【課題】より良好にセル積層体を保持し得るバッテリモジュールを提供する。 【解決手段】バッテリモジュール１０は、バッテリセル１８と、バッテリセルに積層された熱交換器２０とを有するセル積層体１２と、セル積層体の積層方向におけるセル積層体の両端部を積層方向の内方に押圧することによりセル積層体を保持する一対の保持部３５と、一対の保持部を互いに連結する連結部材３８とを有する保持機構１７と、熱交換器に設けられ、連結部材に当接することにより熱交換器がセル積層体から脱離することを防止する脱離防止機構６０と、を備える。 【選択図】図１

Inventors

• 大平 亘
• 武田 茂

Assignees

• 本田技研工業株式会社

Dates

Publication Date

20260513

Application Date

20241025

Claims (12)

1. バッテリセルと、前記バッテリセルに積層された熱交換器とを有するセル積層体と、 前記セル積層体の積層方向における前記セル積層体の両端部を前記積層方向の内方に押圧することにより前記セル積層体を保持する一対の保持部と、一対の前記保持部を互いに連結する連結部材とを有する保持機構と、 前記熱交換器に設けられ、前記連結部材に当接することにより前記熱交換器が前記セル積層体から脱離することを防止する脱離防止機構と、 を備える、バッテリモジュール。
2. 請求項１に記載のバッテリモジュールにおいて、 前記脱離防止機構は、前記積層方向に直交する方向に沿う方向に前記熱交換器の周縁部から突出している、バッテリモジュール。
3. 請求項２に記載のバッテリモジュールにおいて、 前記脱離防止機構は、前記連結部材に係合可能な係合爪を備える、バッテリモジュール。
4. 請求項２に記載のバッテリモジュールにおいて、 前記脱離防止機構には、前記連結部材が挿通する挿通孔が備えられている、バッテリモジュール。
5. 請求項２～４のいずれか１項に記載のバッテリモジュールにおいて、 前記熱交換器は、矩形状の熱交換プレートを有し、 前記脱離防止機構は、前記熱交換プレートの四隅に対応する部位にそれぞれ設けられる、バッテリモジュール。
6. 請求項５に記載のバッテリモジュールにおいて、 前記脱離防止機構は、前記熱交換プレートの両端に設けられた一対のヘッダにそれぞれ備えられる、バッテリモジュール。
7. 請求項１～４のいずれか１項に記載のバッテリモジュールにおいて、 前記脱離防止機構のうちの前記連結部材と当接する部位には、摩擦係数を低減させるための表面処理が施されている、バッテリモジュール。
8. 請求項１～４のいずれか１項に記載のバッテリモジュールにおいて、 前記積層方向と交差する方向への前記熱交換器の変位が発生していないときには、前記連結部材と前記脱離防止機構との間に間隙が存在し、 前記積層方向と交差する方向に前記熱交換器が変位することにより、前記脱離防止機構が前記連結部材に当接する、バッテリモジュール。
9. 請求項１～４のいずれか１項に記載のバッテリモジュールにおいて、 一対の前記保持部の各々は、前記セル積層体を前記積層方向に押圧するダンパ部材と、前記ダンパ部材を支持する支持部材とを有する、バッテリモジュール。
10. 請求項９に記載のバッテリモジュールにおいて、 一対の前記保持部の各々は、弾性変形可能な保持プレートをさらに有し、 前記保持プレートは、前記セル積層体と前記ダンパ部材との間に配置され、 前記ダンパ部材は、前記保持プレートを前記セル積層体に向かって押圧する、バッテリモジュール。
11. 請求項１０に記載のバッテリモジュールにおいて、 前記保持プレートは、押圧部と、前記押圧部から前記積層方向に直交する方向に放射状に延出した複数のアーム部とを有し、 前記ダンパ部材は、前記押圧部を前記セル積層体に向かって押圧する、バッテリモジュール。
12. 請求項１１に記載のバッテリモジュールにおいて、 一対の前記支持部材は、前記連結部材によって互いに連結される、バッテリモジュール。

Description

本開示は、バッテリモジュールに関する。 特開２０２３－１０１１３０号公報には、バッテリモジュールが開示されている。バッテリモジュールは、セル積層体と保持機構とを備える。セル積層体は、バッテリセルと熱交換器とを積層して構成される。保持機構は、セル積層体の積層方向の両側から締付荷重を付与することによりセル積層体を保持する。保持機構により、バッテリセル及び熱交換器の移動が阻止される。 特開２０２３－１０１１３０号公報 図１は、実施形態に係るバッテリモジュールの斜視図である。図２は、セル積層体の分解斜視図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４Ａは、第１熱交換器に備わる脱離防止機構を示す図であり、図４Ｂは、第２熱交換器に備わる脱離防止機構を示す図である。図５Ａは、第１熱交換器に備わる脱離防止機構の他の構成例を示す図であり、図５Ｂは、第２熱交換器に備わる脱離防止機構の他の構成例を示す図である。図６は、第１変形例に係るバッテリモジュールの斜視図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。図８は、第２変形例に係るバッテリモジュールの断面図である。図９は、バッテリモジュールが搭載される航空機の模式図である。 保持機構から付与される押圧力による摩擦力のみでセル積層体が保持される場合に、摩擦力による保持力を超える力がセル積層体に作用すると、セル積層体の積層方向と交差する方向に熱交換器が位置ずれ（変位）する。位置ずれを防止すべく、保持機構による押圧力（締付力）を向上させることが考えられるが、バッテリセル及び熱交換器の剛性を向上させる必要がある。しかしながら、バッテリセル及び熱交換器の剛性を向上させると、バッテリセルの膨張が生じたときに、バッテリセルに作用する締付力が過大になることが懸念される。以下に示す実施形態によれば、セル積層体を良好に保持することが可能となる。 図９に示すように、実施形態に係るバッテリモジュール１０は、例えば、移動体１００としての航空機１０２に搭載される。航空機１０２は、例えば、電動垂直離着陸機（eVTOL：Electric Vertical Take-Off and Landing aircraft）である。航空機１０２は、機体１０４と、複数（例えば、４つ）のＶＴＯＬロータ１０６と、複数（例えば、２つ）のクルーズロータ１０８とを含む。 ＶＴＯＬロータ１０６は、航空機１０２に対して上方向の推力を発生させる。クルーズロータ１０８は、航空機１０２に対して水平方向の推力を発生させる。バッテリモジュール１０は、機体１０４の内部に配置される。バッテリモジュール１０は、ＶＴＯＬロータ１０６及びクルーズロータ１０８の各々を駆動させる図示しない電動モータに電力を供給する。移動体１００としては、例えば、車両、船舶等であってもよい。なお、バッテリモジュール１０は、移動体１００に搭載される例に限定されない。 図１に示すように、バッテリモジュール１０は、セル積層体１２と、複数のバッテリフレーム１６とを備える。本実施形態では、複数のバッテリフレーム１６は、セル積層体１２を保持する保持機構１７を構成する。 図２に示すように、セル積層体１２は、複数のバッテリセル１８と、複数の熱交換器２０とを有する。矢印Ｘ方向に配列された複数のバッテリセル１８により、１つのセル列１９が構成されている。本実施形態では、４つのセル列１９が矢印Ｙ方向に配列されている。セル列１９の数は、３以下、又は４以上でもよい。バッテリモジュール１０においてセル列１９は、１つのみ設けられてもよい。 複数のバッテリセル１８及び複数の熱交換器２０は、矢印Ｘ方向に配列（積層）されている。以下、Ｘ方向を「積層方向」ともいう。また、Ｘ方向のうち、バッテリモジュール１０の中心に向かう方向を「積層方向の内方」と表現する。Ｘ方向のうち、バッテリモジュール１０の中心から離れる方向を「積層方向の外方」と表現する。 バッテリセル１８は、ラミネート型のバッテリである。バッテリセル１８は、矩形の板状に形成される。バッテリセル１８の矢印Ｚ方向の一辺には、複数の端子部２２が突出している。複数のバッテリセル１８は、端子部２２を介して互いに直列に接続されている。なお、端子部２２は、概念的に図示されている。複数の端子部２２には、図示しない電気接続部材が接合される。 複数の熱交換器２０は、複数の第１熱交換器２０ａと、複数の第２熱交換器２０ｂとを含む。 複数の第１熱交換器２０ａの各々は、熱交換プレート２４と、一対のヘッダ２５とを有する。 熱交換プレート２４は、板状のウォータジャケットである。熱交換プレート２４は、例えば、アルミニウム又は銅等の金属材料によって構成される。熱交換プレート２４は、矢印Ｙ方向に延在している。一対のヘッダ２５は、熱交換プレート２４の両端に設けられる。一対のヘッダ２５は、例えば、プラスチックによって構成される。一対のヘッダ２５は、給排水ヘッダ２６とターンヘッダ２８とである。 熱交換プレート２４の内部には、冷却水が流通する流路が形成されている。詳細は図示しないが、この流路は、給排水ヘッダ２６からターンヘッダ２８に向かって冷却水を流す往き流路と、ターンヘッダ２８から給排水ヘッダ２６に向かって冷却水を流す戻り流路とを有する。 給排水ヘッダ２６は、第１熱交換器２０ａに設けられる一対のヘッダ２５の一方である。給排水ヘッダ２６は、熱交換プレート２４の長手方向（矢印Ｙ方向）の一端部（Ｙ１方向側）に設けられている。給排水ヘッダ２６は、熱交換プレート２４に対する冷却水の供給及び排出を行う。給排水ヘッダ２６は、給水ポート３０と、排水ポート３２とを有する。 給水ポート３０は、給排水ヘッダ２６の上部に設けられている。給水ポート３０は、熱交換プレート２４の往き流路に冷却水を供給する。互いに隣接する第１熱交換器２０ａの給水ポート３０は、互いに液密に接続されている。 排水ポート３２は、熱交換プレート２４の戻り流路から冷却水を排出する。排水ポート３２は、給排水ヘッダ２６の下部に設けられている。互いに隣接する第１熱交換器２０ａの排水ポート３２は、互いに液密に接続されている。なお、上述した構成とは逆に、給水ポート３０が給排水ヘッダ２６の下部に設けられ、排水ポート３２が給排水ヘッダ２６の上部に設けられてもよい。 詳細は図示しないが、バッテリセル１８の発熱又は劣化に伴うＸ方向の膨張が生じたときに当該バッテリセル１８の膨張を吸収できるように、互いに隣接する第１熱交換器２０ａの給水ポート３０同士は、Ｘ方向に相対移動可能に連結されている。同様に、互いに隣接する第１熱交換器２０ａの排水ポート３２同士は、Ｘ方向に相対移動可能に連結されている。 ターンヘッダ２８は、第１熱交換器２０ａに設けられる一対のヘッダ２５の他方である。ターンヘッダ２８は、熱交換プレート２４の長手方向の他端部（Ｙ２方向側）に設けられている。このため、給排水ヘッダ２６とターンヘッダ２８との間に熱交換プレート２４が配置されている。ターンヘッダ２８は、熱交換プレート２４の往き流路から冷却水を受け入れると共に、冷却水を熱交換プレート２４の戻り流路に流す。 第２熱交換器２０ｂは、第１熱交換器２０ａと同様に、熱交換プレート２４と、一対のヘッダ２５（給排水ヘッダ２６、ターンヘッダ２８）とを有する。但し、第２熱交換器２０ｂは、Ｙ方向において第１熱交換器２０ａとは配置される向きが異なる。このため、第２熱交換器２０ｂでは、熱交換プレート２４のＹ２方向側に給排水ヘッダ２６が配置され、熱交換プレート２４のＹ１方向側にターンヘッダ２８が配置される。 第１熱交換器２０ａと第２熱交換器２０ｂとは、矢印Ｘ方向に交互に配置される。このため、第１熱交換器２０ａ及び第２熱交換器２０ｂの一方の給排水ヘッダ２６と、第１熱交換器２０ａ及び第２熱交換器２０ｂの他方のターンヘッダ２８とは、積層方向（Ｘ方向）において互いに隣接する。 図３に示すように、互いに隣り合う第１熱交換器２０ａと第２熱交換器２０ｂとの間には、矢印Ｘ方向に２つのバッテリセル１８が積層されている。 図１に示すように、本実施形態では、４つのセル列１９に対応して、４つのバッテリフレーム１６が設けられている。なお、バッテリフレーム１６の数は、セル列１９の数に応じて、３以下又は５以上でもよい。 図３に示すように、保持機構１７を構成する複数のバッテリフレーム１６の各々は、一対の保持プレート３４と、一対の受圧プレート３６と、４つの連結部材３８（図１参照）とを備える。一対の保持プレート３４は、バッテリモジュール１０の矢印Ｘ方向の端部に位置する。 本実施形態では、一対の保持プレート３４は、セル積層体１２を保持する一対の保持部３５である。一対の保持プレート３４は、積層方向におけるセル積層体１２の外方に位置する。一対の保持プレート３４は、積層方向におけるセル積層体１２の両端部を積層方向の内方に押圧することによりセル積層体１２を保持する。 詳しくは、保持プレート３４は、受圧プレート３６を介してセル積層体１２を積層方向に押圧する。受圧プレート３６は、保持プレート３４とセル積層体１２との間に配置される。 連結部材３８は、一対の保持プレート３４からセル積層体１２に締付荷重（圧縮荷重）が付与されるように一対の保持プレート３４を互いに連結する。これにより、バッテリセル１８の膨張が抑制される。 保持プレート３４は、例えば、チタン合金によって構成されている。なお、保持プレート３４は、チタン合金以外の金属材料によって構成されてもよい。 図１に示すように、保持プレート３４は、保持プレート３４の厚さ方向（矢印Ｘ方向）から見て、Ｘ字状に形成されている。保持プレート３４は、矢印Ｘ方向から見て、点対称の形状を有する。保持プレート３４は、プレート中央部４０と、４つのアーム部４２とを含む。 プレート中央部４０は、受圧プレート３６を介してセル積層体１２を積層方向に押圧する押圧部４１である。プレート中央部４０は、保持プレート３４の中央部に位置する。 ４つのアーム部４２は、プレート中央部４０から放射状に延出している。４つのアーム部４２は、プレート中央部４０の周方向に等間隔に設けられている。アーム部４２は、セル積層体１２に締付荷重が付与されることにより弾性変形する板ばね部である。なお、アーム部４２の数は、４つに限定されず、３つ又は５つ以上であってもよい。 アーム部４２の延出方向の端部には、取付部４４が設けられている。取付部４４には、連結部材３８が接続される。図３に示すように、取付部４４には、連結部材３８のボルト部４８が挿通する挿通孔４５が形成されている。 図１に示すように、取付部４４は、バッテリセル１８の積層方向（矢印Ｘ方向）から見て、セル積層体１２よりも外方に位置する。取付部４４は、矢印Ｘ方向から見て端子部２２とは重なり合っていない。 受圧プレート３６は、保持プレート３４から作用する締付荷重をセル積層体１２に均等に付与させるための押さえプレートである。受圧プレート３６は、四角形状に形成されている。図３に示すように、受圧プレート３６のうちのセル積層体１２を向く第１面３６ａは、セル積層体１２の端面に面接触する。また、受圧プレート３６のうちのセル積層体１２とは反対方向を向く第２面３６ｂは、保持プレート３４のプレート中央部４０に面接触する。なお、バッテリフレーム１６は、受圧プレート３６を有しなくてもよい。 図１に示すように、保持プレート３４を受圧プレート３６に取り付けた状態で、矢印Ｘ方向から見て４つのアーム部４２は、受圧プレート３６の４つの角部にそれぞれ重なり合うように延在する。図３に示すように、保持プレート３４を受圧プレート３６に取り付けた状態で、アーム部４２と受圧プレート３６の角部との間には隙間が設けられる。図１に示すように、保持プレート３４を受圧プレート３６に取り付けた状態で、