JP7764886B2

JP7764886B2 - 電池パックの製造方法

Info

Publication number: JP7764886B2
Application number: JP2023150725A
Authority: JP
Inventors: 信之山崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2023-09-19
Filing date: 2023-09-19
Publication date: 2025-11-06
Anticipated expiration: 2043-09-19
Also published as: JP2025043449A

Description

本開示は、電池パックの製造方法に関する。

特許文献１は、電池パックを開示している。電池パックは、電池と、冷却器と、粘弾性層（熱伝導層）と、を備える。粘弾性層は、電池の放熱面と冷却器の冷却面との間に介在して電池の熱を冷却器に伝える。そして、電池パックは、粘弾性層が拡がることにより粘弾性層の層厚みが薄くなるのを規制する拡がり規制部を有する。

特開２０２０－００９６７２号公報

第１部材及び第２部材と、第１部材と第２部材との間に設けられる熱伝導層と、を含む電池パックには、次の課題がある。すなわち、第１部材（一方の部材）に熱伝導剤を塗布し、第２部材（他方の部材）によって熱伝導剤に荷重を加えることにより熱伝導層を形成する際、第１部材の剛性が低いと、第１部材自体が変形してしまう。その結果、適切な厚さ及び面積を有するように熱伝導層を形成することが困難となり得る。

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、第１部材と第２部材との間に介在する熱伝導層を適切な厚さ及び面積を有するように形成できるようにした電池パックの製造方法を提供することを目的とする。

本開示に係る電池パックの製造方法は、第１部材と、第１部材より高い剛性を有する第２部材と、第１部材と第２部材との間に設けられる熱伝導層と、を含む電池パックを製造する方法である。この製造方法は、第１の塗布工程と、第２の塗布工程と、組立工程と、を備える。第１の塗布工程は、第１部材に第１熱伝導剤を塗布する工程である。第２の塗布工程は、第１の塗布工程により塗布された第１熱伝導剤の上に、第１熱伝導剤より高い弾性率を有する第２熱伝導剤を塗布する工程である。組立工程は、第２の塗布工程により塗布された第２熱伝導剤の上から第２部材によって荷重を加えることにより、第１部材と第２部材との間に熱伝導層を形成する工程である。

本開示に係る電池パックの製造方法によれば、適切な厚さ及び面積を有するように熱伝導層を形成できるようになる。

実施の形態に係る製造方法によって製造される電池パックの要部構成の一例を概略的に示す斜視図である。電池パックの第１部材と第２部材との間に熱伝導層を形成する際の課題を説明するための図である。実施の形態に係る電池パックの製造方法を説明するための図である。

１．電池パックの構成
図１は、実施の形態に係る製造方法によって製造される電池パック１０の要部構成の一例を概略的に示す斜視図である。電池パック１０は、例えば、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）等の電動車両に搭載される。図１に示すように、電池パック１０は、電池モジュール１２と、ロアケース１４を含むケース（筐体）と、冷却器１６と、熱伝導層１８と、を備える。

図１に示す一例では、電池パック１０は、複数本の電池モジュール１２を備えている。各電池モジュール１２は、積層された複数の電池セルを含んでいる。ロアケース１４は、電池モジュール１２を収容するように形成されている。冷却器１６は、例えば水冷式である。

熱伝導層１８は、図１に示すようにロアケース１４の底壁の内表面１４ｉ（図３参照）に塗布され、内表面１４ｉと各電池モジュール１２の底面１２ｂとの間に介在するように形成されている。また、熱伝導層１８は、ロアケース１４の底壁の外表面１４ｏ（図３参照）にも塗布され、外表面１４ｏと冷却器１６の上面１６ｕとの間に介在するように形成されている。

図１に示す電池パック１０では、ロアケース１４は、本開示に係る「第１部材」の一例に相当している。そして、電池モジュール１２及び冷却器１６のそれぞれは、本開示に係る「第２部材」の一例に相当している。電池モジュール１２（第２部材）は、ロアケース１４（第１部材）と比べて高い剛性を有するように形成されている。また、冷却器１６（第２部材）も、ロアケース１４（第１部材）と比べて高い剛性を有するように形成されている。

２．電池パックの製造方法
図２は、電池パックの第１部材と第２部材との間に熱伝導層を形成する際の課題を説明するための図（断面図）である。一般的な熱伝導層の形成手法によれば、図２に示すように、まず、図示しない台の上に置かれた第１部材の上に、熱伝導剤が塗布される。次に、第２部材を第１部材の側に押し付けることにより、熱伝導剤に荷重が加えられる。より詳細には、当該荷重は、第２部材の自重と外部から第２部材に印加される力とに基づくものである。

熱伝導層の形成に関しては、第２部材からの荷重を利用して熱伝導剤を適切に押し潰すことにより、適切な厚さ及び面積を有するように熱伝導層を形成することが求められる。しかしながら、荷重を受ける側の第１部材の剛性が低いと、熱伝導剤の押し付け反力に起因する変形（曲がり）が第１部材自体に発生する。その結果、荷重が熱伝導剤に適切に伝わりにくくなる。また、第１部材及び第２部材の形状のばらつきに起因して、熱伝導剤を押し潰すための空間Ｓ（図２参照）にばらつきが発生する。この空間Ｓのばらつきも、熱伝導剤を適切に押し潰すうえで妨げとなり得る。

図３は、実施の形態に係る電池パック１０の製造方法を説明するための図（断面図）である。上述の課題に鑑み、本実施形態に係る製造方法は、図３に示すように、「第１の塗布工程」と、「第２の塗布工程」と、「組立工程」と、を含む。なお、図３では、「第２部材」の一例として電池モジュール１２が示されているが、図３に示す製造方法は、冷却器１６が第２部材に相当する例についても同様に適用可能である。

本実施形態では、熱伝導層１８の形成のために、第１及び第２熱伝導剤２０及び２２という弾性率（Ｎ／ｍｍ）の異なる２種類の熱伝導剤が用いられる。第２熱伝導剤２２の弾性率は、第１熱伝導剤２０の弾性率より高い。つまり、第１熱伝導剤２０は、第２熱伝導剤２２と比べて潰れ易い液である。換言すると、第２熱伝導剤２２は、第１熱伝導剤２０と比べて潰れにくい液である。ここでいう弾性率の差は、例えば、第１熱伝導剤２０の材料として第２熱伝導剤２２と比べて反応剤の含有率の低い材料を選定することにより実現できる。あるいは、当該差は、例えば、第１熱伝導剤２０の材料として熱伝導剤の反力を少なくした材料（例えば、可塑剤を含む材料、又は可塑剤の含有率を高めた材料）を選定することにより実現できる。

まず、第１の塗布工程では、図３に示すように、弾性率の低い第１熱伝導剤２０が、剛性の低いロアケース１４（第１部材）の底壁の内表面１４ｉに塗布される。なお、冷却器１６が第２部材に相当する例では、第１熱伝導剤２０は、底壁の外表面１４ｏに塗布される。

第２の塗布工程は、第１の塗布工程の後に実行される。第２の塗布工程では、第１の塗布工程によりロアケース１４に塗布された第１熱伝導剤２０の上から、弾性率の高い第２熱伝導剤２２が塗布される。

組立工程は、第２の塗布工程の後に実行される。組立工程では、第２の塗布工程により塗布された第２熱伝導剤２２の上から、電池モジュール１２（第２部材）によって荷重が第２熱伝導剤２２及び第１熱伝導剤２０に加えられる。これにより、ロアケース１４と電池モジュール１２との間に熱伝導層１８が形成される。付け加えると、このように形成された熱伝導層１８は、図３に示すように第１熱伝導剤２０による層と第２熱伝導剤２２による層との２層構造となる。そして、この２つの層間の熱抵抗は互いに異なるものとなる。

以上説明したように、本実施形態に係る電池パック１０の製造方法によれば、弾性率の低い（すなわち、潰れ易い）第１熱伝導剤２０が剛性の低い側の第１部材（ロアケース１４）の上に塗布される。これにより、弾性率の高い第２熱伝導剤２２のみが用いられる比較例との比較において、熱伝導剤（第１熱伝導剤２０及び第２熱伝導剤２２）の押し付け反力に起因するロアケース１４の変形及び空間Ｓ（図２参照）のばらつきに対し、図３に示すように第１熱伝導剤２０が良好に追従して潰れるようになる。そして、弾性率の高い第２熱伝導剤２２が含まれていることによって、熱伝導層１８の全体としての弾性率を適切に確保できるようになる。このため、本製造方法によれば、適切な厚さ及び面積を有するように熱伝導層１８を形成できるようになる。

付け加えると、本製造方法によれば、上述のように熱伝導層１８を適切な厚さ及び面積を有するように形成できるようになるので、熱伝導層１８としての熱伝導率の低下も抑制できる。また、弾性率の高い第２熱伝導剤２２のみが用いられる比較例との比較において、ロアケース１４（第１部材）の変形自体も抑制できる。

１０電池パック、１２電池モジュール、１４ロアケース、１６冷却器、１８熱伝導層、２０第１熱伝導剤、２２第２熱伝導剤

Claims

第１部材と、前記第１部材より高い剛性を有する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる熱伝導層と、を含む電池パックを製造する方法であって、
前記第１部材に第１熱伝導剤を塗布する第１の塗布工程と、
前記第１の塗布工程により塗布された前記第１熱伝導剤の上に、前記第１熱伝導剤より高い弾性率を有する第２熱伝導剤を塗布する第２の塗布工程と、
前記第２の塗布工程により塗布された前記第２熱伝導剤の上から前記第２部材によって荷重を加えることにより、前記第１部材と前記第２部材との間に前記熱伝導層を形成する組立工程と、
を備えることを特徴とする電池パックの製造方法。
前記第１部材は、前記電池パックのケースである
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パックの製造方法。
前記第２部材は、前記電池パックに収容される電池モジュールである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パックの製造方法。
前記第２部材は、前記電池パックに収容される電池モジュールを冷却する冷却器である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パックの製造方法。