JP2003045504A

JP2003045504A - 電池モジュール

Info

Publication number: JP2003045504A
Application number: JP2001230752A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Goto; 健介後藤; Tsunemi Aiba; 恒美相羽; Toshiaki Konuki; 利明小貫; Kotaro Ikeda; 幸太郎池田
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-14
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP4492002B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却性に優れ、組立作業性を向上させること
ができる電池モジュールを提供する。【解決手段】電池モジュール１００には、下蓋３７の
電池室４１内に、４個の円柱状単電池を直列接続した組
電池１が１０個、２列に配列収容されている。組電池１
を冷却するための冷却空気は組電池１の配列方向に対し
て垂直方向に導入、排出される。導入側近傍に配置され
た不等辺三角形状の整流リブ３３より２列に配列された
組電池１に均等に冷却空気が流通し、略水平方向に冷却
空気が送風される。冷却空気の導入側の対角位置に冷却
空気の排出側が位置している。電池室４１と制御室４６
とは隔壁６１により区画されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池モジュールに係
り、特に、複数個の円柱状単電池が直列接続された組電
池を複数個並置した電池モジュールであって、組電池を
冷却するための冷却空気を略水平方向に送風可能な電池
モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車用電池モジュールには、リチ
ウム酸化物等を主要構成材料とした高性能、高容量のバ
ッテリセルが複数個用いられている。このようなバッテ
リセルは、一般に、電極が正極、負極共に活物質が金属
箔に塗着された帯状であり、正極、負極が直接接触しな
いようにセパレータを挟んで断面が渦巻状に捲回された
捲回式の柱状構造が採られている。電気自動車用のバッ
テリセルは、充放電時の発熱量が比較的大きく、かつ、
バッテリ性能の温度依存性もあるため、バッテリセルの
所定性能を確保するために冷却性能を高める必要があ
る。

【０００３】バッテリセルの冷却性能を高めるために、
例えば特開平第７−４７８９２号公報には、バッテリセ
ルを円柱状に形成し、このバッテリセルを熱伝導率の高
い材料からなる２枚のプレートで上下方向から挟み込
み、該プレートを介して車体に固定することによって上
下プレート間に通風路を形成した技術が開示されてい
る。この技術によれば、バッテリの中空部とプレートと
の間の通風路に空気が流通し得るので、バッテリセルの
冷却を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の技術では、上下２枚のプレート間に通風路を形成し
ているので、通風路が狭いことから熱がこもり易く、ま
た、前後にバッテリセルを配置した場合にはそれぞれの
バッテリセルに冷却ムラを生じてしまう、という問題が
ある。

【０００５】また、バッテリセルが上下２枚のプレート
間で軸方向にずれ易く、これを防止するために緩衝材
（防振材）を介して挟んでいるので、通風路が更に狭く
なり、冷却性が悪化してしまう、という問題がある。更
に、緩衝材を挟み込み固定しているので、組立作業性が
悪く、取り扱いが困難であった。

【０００６】本発明は上記問題に鑑み、冷却性に優れ、
組立作業性を向上させることができる電池モジュールを
提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数個の円柱状単電池が直列接続された
組電池を複数個並置した電池モジュールであって、前記
組電池を冷却するための冷却空気を略水平方向に送風可
能な電池モジュールにおいて、前記組電池を横置き状態
で収容する下蓋と、前記下蓋を覆う上蓋とを有する外装
ケースを備え、該外装ケースは、前記上蓋と下蓋とが密
閉されていると共に、側面部の対角位置に前記冷却空気
を導入、排出する導入ダクト及び排出ダクトを有する。

【０００８】本発明では、下蓋に複数個の円柱状単電池
が直列接続された組電池を複数個横置き状態で収容し電
気的接続作業を行った後その上方から上蓋を配置して密
閉するため、上方からの作業だけで電池モジュールの組
立を行うことができるので、組立作業性を向上させるこ
とができると共に、外装ケースを構成する上蓋と下蓋と
が密閉されており、導入ダクト及び排出ダクトが外装ケ
ースの側面部の対角位置に配されているので、組電池を
冷却するための冷却空気を略水平方向に送風可能な電池
モジュールにおいて下蓋に収容された組電池を効率よく
冷却することができる。

【０００９】この場合において、導入ダクト及び排出ダ
クトの少なくとも一方を外装ケースの長側面端部に有す
るようにすれば、長側面端部に冷却空気の通路を形成す
ることができ、組電池を長側面端部近傍にも配置するこ
とができるので、電池モジュールのコンパクト化を図る
ことができる。また、下蓋に組電池を複数列に配置し、
導入ダクト及び排出ダクトを組電池の列に対して垂直方
向に形成し、導入ダクトの近傍に冷却空気を組電池の列
の夫々に分配する冷却空気分配部材を配設すれば、導入
ダクトから組電池の列に対して垂直方向に導入された冷
却空気は、導入ダクトの近傍に配設された冷却空気分配
部材により組電池の列の夫々に分配された後、組電池の
列に並置された複数個の組電池を冷却しつつ略水平方向
に送風されるので、導入ダクト近傍の組電池の列のみへ
の急激な冷却空気の流れ込みを防止することができ、組
電池の複数列間の温度バラツキを抑えることができる。
更に、組電池の列の最後端部近傍に冷却空気分配部材で
分配された冷却空気を集約し排出ダクトに案内する冷却
空気集約部材を配設すれば、冷却空気分配部材で分配さ
れ略水平方向に送風されて組電池の列に並置された複数
個の組電池を冷却した冷却空気を、組電池の列の最後端
部近傍に配設された冷却空気集約部材により集約し排出
ダクトに案内して外装ケース外に排出することができ
る。

【００１０】また、上蓋及び下蓋の少なくとも一方に、
組電池の列の後方部に収容された組電池に向けて突出し
冷却空気の流速を増加する流速増加リブを形成するよう
にすれば、水平方向に送風される冷却空気の温度は熱交
換により組電池の列の後方部に行くほど上昇するため、
冷却空気の流速を増大させるとその平方根に比例して冷
却効果が増大するという原理を利用して、流速増加リブ
により冷却空気の流速を増加させることで組電池の列の
後方部に配置された組電池の熱交換効率を高めることが
できるので、組電池間の温度のバラツキ、換言すれば、
単電池間の温度のバラツキ、をほぼ一定とすることがで
きると共に、流速増加リブは上蓋及び下蓋の少なくとも
一方と一体に形成されているので、作業工数と部品数と
を削減することができ、更に、上蓋及び下蓋の少なくと
も一方を強度的に補強することができる。更に、外装ケ
ースを、冷却空気集約部材により、組電池が収容される
電池室と制御用部品が収容される制御室とに区画すれ
ば、冷却空気の流通が必要な電池室と埃等の帯電物質の
混入の可能性から冷却空気の流通が不必要な制御室とを
区画することができると共に、冷却空気集約部材を共通
して区画用に使用するので、電池室と制御室とを区画す
る別部品が不要となり電池モジュールの省スペース化及
び軽量化を図ることができる。

【００１１】更に、上記電池モジュールに用いられる組
電池が単電池の上面と下面の夫々に嵌合される電気絶縁
樹脂製のホルダケースを備え、該ホルダケースが、単電
池間を電気的に接続する金属部材が固定された第１のホ
ルダケースと、金属部材に加えて外部出力端子と単電池
の電圧を検出するための電圧検出用金属部材とが固定さ
れた第２のホルダケースとを有するようにすれば、複数
個の単電池の上面と下面とはホルダケースに嵌合されて
配設され、第１及び第２のホルダケース間で固持される
ので、単電池をホルダケース内に整然と、しかも遊動す
ることなく配設することができ、単電池の支持安定性を
良好に維持することができると共に、第１のホルダケー
スには単電池を電気的に接続する金属部材が固定されて
おり、第２のホルダケースには金属部材に加えて外部出
力端子と単電池の電圧を検出用の電圧検出用金属部材と
が固定されているので、単電池同士は金属部材で電気的
に直列に接続され、各単電池の電池電圧は電圧検出用金
属部材によって検出可能に引き出され、かつ、外部出力
端子によって組電池の出力をホルダーケース外部へ引き
出すことができる。このとき、金属部材、外部出力端
子、電圧検出用金属部材の少なくとも１つをホルダケー
スにインサート成形により埋設すれば、後工程による取
り付け作業が少なくなり組立作業性を向上させることが
できる。更に、組電池の上面と下面で、単電池の極性を
対角上で同種とすれば、外部出力端子を第２のホルダケ
ースの同一面に配置することが可能となるので、下蓋へ
の組み付け時の作業が容易になると共に、ホルダケース
内の単電池は規則的配置を呈し、目視による確認が可能
で誤挿入を防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
ハイブリッド電気自動車搭載用の電池モジュールに適用
した実施の形態について説明する。

【００１３】＜構成＞図１に示すように、本実施形態の
電池モジュール１００は、箱状に成形され外装ケースの
一部を構成する電気絶縁樹脂製の下蓋３７と、外装ケー
スの一部を構成し下蓋３７のうち後述する組電池を収容
する電池室を覆う電気絶縁樹脂製の電池室上蓋５５と、
外装ケースの一部を構成し下蓋３７のうち制御回路等を
収容する制御室を覆う電気絶縁樹脂製の制御室上蓋５６
と、を備えている。

【００１４】外装ケースの長手方向一側端部には、冷却
空気を電池モジュール１００内に導入するための導入口
３１が形成されており、導入口３１と対向する長手方向
他側端部近傍には、冷却空気を電池モジュール１００内
から排出するための排出口３２が形成されている。排出
口３２の開口は、後述するように排出側の冷却空気の流
速が大きくなることから、導入口３１の開口より大きい
形状とされている。電池モジュール１００の長手方向で
導入口３１と反対側の端部近傍には、制御室上蓋５６か
ら上方に突出する外部出力端子４８が立設されている。
また、制御室上蓋５６の電池室上蓋５５寄り略中央部か
らは、複数個の電池モジュール１００を制御する図示し
ない上位制御システムとの通信を行うための外部接続コ
ネクタ８０が導出されている。下蓋３７内の電池室上蓋
５５に対応する位置（電池室）には、複数個の組電池１
が直列に接続され横置き状態で収容されている（図８も
参照）。

【００１５】図２及び図３に示すように、組電池１は、
熱伝導性の高いケーシングで被覆された高性能の４個の
単電池２と、単電池２の下側に配置され単電池当接部が
円形窪み状に成形された電気絶縁樹脂製の下部ホルダ３
と、単電池２の上側に配置され単電池当接部が円形窪み
状に成形された電気絶縁樹脂製の上部ホルダ４と、を有
している。これらの下部ホルダ３及び上部ホルダ４は、
単電池２を挟み込む中間部が内側に大きく湾曲した曲面
部２６を有している。組電池１は、下部ホルダ３と上部
ホルダ４とで４個の単電池２を隣接する単電池２間で上
下逆方向に挟み込むことで縦２列横２列の正方直交状に
構成されており、これら４個の単電池２は組電池１内で
電気的に直列に接続されている。

【００１６】図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、単電池２
は、円筒状で負極側となる有底電池缶１０内にマンガン
酸リチウム等を主要構成材料とした正極と炭素材を主要
構成材料とした負極とをセパレータを介して捲回した捲
回群を内蔵しており、円柱状の外形形状を有している。
また、電池缶１０の上部開口端と、安全弁等が配設され
中央に正極端子１１が突設された封口電池蓋とは、絶縁
部材を介してカシメ部１２の位置でカシメられており、
このカシメによって電池缶１０の上部開口端は正極端子
１１側に折り曲げられ平面部１６が形成されている。ま
た、絶縁部材の介在により、平面部１６と封口電池蓋と
の間には段差が形成され、単電池２の正極側には、この
段差、平面部１６及び正極端子１１で画定される円環状
溝が形成されている。

【００１７】図３に示すように、上部ホルダ４には、単
電池２間を直列に接続するための単電池間接続ブスバ
６、正負外部出力端子となる出力ブスバ７、及び、各単
電池２の端子間電圧を検出するための電圧検出ブスバ９
及び電圧検出金属片１５がインサート成形によって埋設
固定されている。また、上部ホルダ４には、単電池２が
挿入される中心部にスポット溶接用の開口部として溶接
用貫通穴１４が形成されている。この溶接用貫通穴１４
が形成された位置には、単電池間接続ブスバ６の溶接用
端部が露出している。また、上部ホルダ４には、単電池
２の平面部１６に相当する位置にのみ電圧検出ブスバ９
が埋設されており、電圧検出ブスバ９の端部は上部ホル
ダ４の表面に露出している。更に、単電池間接続ブスバ
６の中央部には、上部方向へ導出され単電池２の電圧を
検出するための電圧検出金属片１５が上部ホルダ４の表
面に露出している。

【００１８】上部ホルダ４に形成された残りの溶接用貫
通穴１４には、出力端子を構成する断面略Ｌ字状の出力
ブスバ７の他端部が露出している。出力ブスバ７は上部
ホルダ４の上面から単電池２の長手方向と同一方向に２
本平行に突出しており、出力ブスバ７の中央にはボル
ト、ナット締結を可能とするためのボルト締結穴１７が
形成されている。

【００１９】図２及び図３に示すように、上部ホルダ４
の上には、各単電池２の端子間検出電圧を集結するため
の配線シート５が配置されている。この配線シート５
は、上部ホルダ４の中央部に形成された穴状のネジ止め
部１８を避けるように形成されたパターン状の金属シー
トであり、配線シート５の露出端部であるシート端部２
５を除き樹脂シートで被覆・絶縁化されている。シート
端部２５は、上部ホルダ４の表面に露出した電圧検出ブ
スバ９及び電圧検出金属片１５にスポット溶接で固定さ
れており、配線シート５の他端部には電圧検出コネクタ
１９が接続されている。

【００２０】一方、図３に示すように、下部ホルダ３に
は、上部ホルダ４と同様に、単電池２が挿入される中心
部にスポット溶接用の開口部として溶接用貫通穴１４が
形成されており、溶接用貫通穴１４が形成された位置に
単電池間接続ブスバ６の溶接部である端部が露出するよ
うにインサート成形によって２本平行にケース内に埋設
固定されている。

【００２１】下部ホルダ３の基本形状は、上述した上部
ホルダ４と大差はないが、大きな違いは下部ホルダ３と
上部ホルダ４とを固定するための支柱２０が下部ホルダ
３の中央部から上部ホルダ４の中央部に向けて垂直方向
に立設されていることである。この支柱２０の頂部には
タッピングネジ穴２１が形成されており、支柱２０の左
右には回り止め防止及び誤挿入防止用のキー形状をした
キーリブ２２が形成されている。キーリブ２２には、キ
ーリブ２２を補強すると共に、冷却空気を整流するため
の補強リブ２３が形成されている。また、支柱２０には
補強リブ２３と直交する方向に、支柱２０を補強すると
共に、補強リブ２３より導出長さが長く冷却空気を整流
するための水平リブが形成されている。この水平リブ
は、組電池１を横置き状態としたときに水平方向に位置
するリブである。なお、上部ホルダ４には、支柱２０及
びキーリブ２２に嵌合する図示しないキー溝が形成され
ている。

【００２２】４個の単電池２はそれらの極性が上下方向
で交互になるように下部ホルダ３、上部ホルダ４内に正
方直交状に配設され、対角線上の単電池２同士が同一極
性になるように固定される。また、下部ホルダ３の単電
池２の正極端子１１側が挿入される箇所には、溶接用貫
通穴１４の周りに円形リブ１３が単電池２側に突設され
ている。この円形リブ１３の先端が、上述した単電池２
正極側の円環状溝内に挿入されている。

【００２３】組電池１を製造するには、上部ホルダ４
を、４個の単電池２を上下方向交互に挿入した下部ホル
ダ３の上に配置し、上部ホルダ４のネジ止め部１８にタ
ッピングネジを挿入して下部ホルダ３の支柱２０の頂部
に形成されたタッピングネジ穴２１に螺着した後、単電
池間接続ブスバ６及び出力ブスバ７の他端部と単電池２
とをスポット溶接で機械的、電気的に接続する。次に、
配線シート５を上部ホルダ４の上面に載置し、電圧検出
ブスバ９、電圧検出金属片１５とシート端部２５とをス
ポット溶接し、機械的、電気的に接続する。これによ
り、各単電池２の端子間検出電圧は電圧検出コネクタ１
９の一箇所に集結される。

【００２４】図５に示すように、スポット溶接により電
気的、機械的に接続された組電池１内の４個の単電池２
は、３本の単電池間接続ブスバ６によって直列に接続さ
れており、最高電位側及び最低電位側がそれぞれ出力ブ
スバ７に接続されている。また、各単電池２の端子間電
圧は電圧検出ブスバ９、電圧検出金属片１５等により配
線シート５を介して電圧検出コネクタ１９に集結されて
いる。なお、組電池１の配線用部材は、下部ホルダ３に
埋設された２本の単電池間接続ブスバ６を除き、全て上
部ホルダ４側に埋設されている。

【００２５】図６及び図８に示すように、下蓋３７に
は、組電池１を横置き状態で収容する電池室４１と上述
したように制御回路等を収容する制御室４６とを区画す
る隔壁６１が一体成形されている。隔壁６１の断面は直
線及び略Ｊ字が連接された形状を有しており、隔壁６１
にはインサートナットが挿入されたボス固定部７０が形
成されている。図６〜図８に示すように、電池室４１
は、組電池１の出力ブスバ７同士を直列接続するための
支持部となり上部方向へ断面略コ字状に突出した台状部
分４２により長手方向に２分割され、断面形状が略Ｗ字
状とされている。電池室４１の底面には、下蓋３７と一
体に、組電池１の下部ホルダ３及び上部ホルダ４の側面
を支持する４本のレール状突起２９が形成されている。
各レール状突起２９には、組電池１の曲面部２６に嵌合
し組電池１の位置決めを容易にする５個の曲面突起２７
が上方に突出形成されている。

【００２６】図８に示すように、電池室４１には、組電
池１の出力ブスバ７が台状部分４２を挟んで台状部分４
２に向き合うように、２並列、各５個ずつ合計１０個の
組電池１（単電池２としては４０個）が横置きに収容さ
れている。図７に示すように、下蓋３７（電池室４１）
の底面と組電池１（単電池２）との間には隙間２８が形
成されている。また、電池室上蓋５５にも、下蓋３７と
同様に、５個の曲面状突起が下方に突出形成された図示
しないレール状突起が形成されており、電池室上蓋５５
の背面と組電池１（単電池２）との間にも隙間２８が形
成されている。これら下蓋３７と組電池１との間、電池
室上蓋５５と組電池１との間に形成された隙間２８によ
り、各単電池２を冷却する冷却空気を電池室４１内を長
手方向に沿って略水平方向に流通させるバイパス経路が
形成されている。更に、図７に示すように、組電池１を
構成する単電池２の間（隙間２８の間）にも中央通風路
３０が形成されており、この中央通風路３０を介しても
単電池２を冷却し電池室４１内を長手方向に流通させる
冷却空気のバイパス経路が形成されている。

【００２７】図６に示すように、台状部分４２の上面に
は、出力ブスバ７の位置に対応する夫々の位置に、四角
形のナットを収容・保持するナット状窪み４３が形成さ
れている。また、図６及び図８に示すように、組電池１
間を直列に接続する組電池間接続ブスバ８を収容・保持
するブスバ溝４４がナット状窪み４３間を連通するよう
に形成されている。台状部分４２の上面のナット状窪み
４３間には、組電池１の電圧検出コネクタ１９のピン側
を上向きに支持固定するための長方形台座４５が形成さ
れている。このため、組電池１の接続作業手順として
は、台状部分４２に形成されたナット状窪み４３にナッ
トを配置し、ブスバ溝４４に組電池間接続ブスバ８を配
置した後、組電池１を曲面突起２７に対応するように配
置することで出力ブスバ７をナット状窪み４３の位置に
配設し、その上方からボルトで締結すればよい。組電池
１の直列接続により、組電池間接続ブスバ８は向かい合
うように配置され、台状部分４２の上面には組電池間接
続ブスバ８で構成される２列の強電端子が直線状にまと
まった構造とされている。なお、対向する長方形台座４
５の間には、台状部分４２と電池室上蓋５５とタッピン
グネジで固定するためのネジ孔７５が形成されている。

【００２８】図６及び図８に示すように、下蓋３７の導
入口３１近傍には、配置された２列の組電池１の１列目
（導入口３１側の列）への急激な冷却空気の流れ込みを
防止する整流リブ３３が配置されている。整流リブ３３
は、下蓋３７の長手方向での冷却空気導入経路断面の半
分近くを占有しており、かつ、導入側の勾配が緩やかな
不等辺三角柱状の形状を有している。また、図６に示す
ように、下蓋３７の底面には、組電池１の列の後方部
（隔壁６１側）の組電池１間に、図７に示した隙間２８
の間隔を狭め下蓋３７（電池室４１）の長手方向に流通
する冷却空気の流速を増加させる整流ルーバーＡ３６、
Ｂ３５、Ｃ３４が、下蓋３７の長手方向と直交する方向
に下蓋３７と一体平行に形成されている。導入口３１に
近い位置にある整流ルーバーＡ３６は、組電池１の曲面
部２６に沿った断面形状を有している。導入口３１から
離れた整流ルーバーＢ３５は、台形状の中央にリブを突
出させ整流ルーバーＡ３６より高い形状を有している
（隙間２８が狭められている）。隔壁６１側に最も近い
整流ルーバーＣ３６は、リブ高さが更に高く台形という
よりも山形状に近い断面形状を呈している（隙間２８が
更に狭められている）。更に、図８に示すように、導入
口３１に配される２個の（１列目の）組電池１は、２個
目の単電池２の中央部（頂部）まで電気絶縁性薄膜から
なる整流膜３９により被覆されている。整流膜３９に
は、縦方向２個の単電池２間に直方形の貫通穴３８が形
成されている。

【００２９】図８及び図９に示すように、台状部分４２
の上面に組電池間接続ブスバ８により接続された直線状
２列の強電端子のうち導入口３１側一端部は、ヒューズ
５２、強電ケーブル、強電スイッチ４０を介して、導入
口３１側他端部に接続されている。従って、導入口３１
側の強電端子は、強電スイッチ４０により、例えば、メ
ンテナンス等の作業時に安全性を確保するために電池モ
ジュール１００全体の電気接続を切断できる構造とされ
ている。強電スイッチ４０の端子部は制御室４６から最
も離れた電池室４１の外壁部に形成されたスイッチボッ
クス５１内に挿入されており、強電スイッチ４０はスイ
ッチボックス５１の側壁にネジ固定されている（図６も
参照）。なお、上述した強電ケーブルは、電池室上蓋５
５に形成された切り欠き部５７を介して強電スイッチ４
０の端子部に接続されている。

【００３０】図６に示すように、外部出力端子４８は、
外部出力端子４８を支持する端子台４９と一体に成形さ
れており、端子台４９は制御室４６内の隅部に下蓋３７
と一体成形されている。また、制御室４６内には組電池
１の配設前の状態で予め電源制御のためのリレー４７が
固定されている。図８に示すように、リレー４７と外部
出力端子４８とは強電ブスバ５０により接続されてお
り、リレー４７は台状部分４２の上面の２列の直線状の
強電端子のうち一方の端部（高電位側）に接続されてい
る。なお、他方の端部（低電位側）も図示しない強電ブ
スバにより外部出力端子４８に直接接続されている。

【００３１】また、図７に示すように、電池モジュール
１００は、電池室４１内をパッキン５３で気密状態に保
つ気密構造が採用されている。このため、図６に示すよ
うに、下蓋３７のうち電池室４１の外囲（フランジ部）
及び隔壁６１の上端中央部には、パッキン５３を収容固
定するためのパッキン固定溝６７が形成されており、更
に、下蓋３７の外周側面には、電池室上蓋５５及び制御
室上蓋５６との固定用にインサートナットが挿入された
ネジ固定部６４が形成されている。また、電池室４１の
外周側面には、各単電池２の長手中心方向に対応する位
置に（図８も参照）、電池室４１に加わる組電池１の重
量や外力を全周囲に分散させると共に、下蓋３７自体の
剛性を向上させ、電池室４１の変形を防止する下蓋変形
防止リブ６５が一体形成されている。

【００３２】一方、図１０及び図１１に示すように、電
池室上蓋５５には、パッキン５３を上側から加圧するた
めのフランジ部５４が形成されている。フランジ部５４
には、下蓋３７のネジ固定部６４に対応する位置にネジ
穴７１が形成されており、下蓋変形防止リブ６５に対応
する位置に、電池モジュール１００に加わる外力を全周
囲に分散させると共に、電池室上蓋５５自体の剛性を向
上させ、電池室上蓋５５の変形を防止する上蓋変形防止
リブ７３が一体形成されている。また、電池室上蓋５５
には、下蓋３７に形成された導入口３１と対応して形成
された導入口３１の上蓋部、切り欠き部５７を有しスイ
ッチボックス５１の上部開口を覆うスイッチボックス蓋
５８が形成されている。更に、電池室上蓋５５のスイッ
チボックス蓋５８が形成された側の長手方向反対側に
は、下蓋３７に形成された隔壁６１に接続可能なように
スカート状に延出された冷却空気集約経路カバー部６６
が形成されている。従って、下蓋３７の電池室４１を電
池室上蓋５５で覆うと、冷却空気集約経路の一部（隔壁
６１の断面Ｊ字部）を残して冷却空気の流通経路の気密
化が可能となる（図９も参照）。

【００３３】図８及び図１２に示すように、制御室４６
の上側には隔壁６１の断面Ｊ字部の上端面に支持され、
上述した冷却空気集約経路の一部覆い熱伝導性の高い回
路保護ケース６３が固定されている。この回路保護ケー
ス６３内に制御部品が実装された回路基板６２が固定さ
れている。従って、排出口３２近傍では、回路基板６２
が回路保護ケース６３に収容された状態で制御室４６と
制御室上蓋５６との間で固定されており、冷却空気集約
経路は回路保護ケース６３に天井を覆われて冷却空気が
排出口３２まで案内される。このため、冷却空気の流通
経路は、電池室４１と制御室４６とに完全に区画されて
いる。

【００３４】図１１に示すように、電池室上蓋５５の略
中央部には、長方形台座４５に上向きに固定された電圧
検出コネクタ１９の位置に対応して矩形状の貫通穴５９
が形成されている。図１０に示すように、電池室上蓋５
５の略中央部には、電池室４１内の全単電池２の電池電
圧を集約するための電圧検出ケーブル６０が電池室上蓋
５５の上面を這うように固定されている。電圧検出ケー
ブル６０の各端部には、電圧検出コネクタ１９に嵌合可
能な図示しない雌電圧検出コネクタが接続されており、
図示しない雌電圧検出コネクタは貫通穴５９を介して上
側方向から各電圧検出コネクタ１９に接続されている。
電圧検出ケーブル６０の他端部は２個のピンコネクタ７
４に接続されている。また、電池室上蓋５５には、下蓋
３７のボス固定部７０に対応する位置、台状部分４２に
形成されたネジ孔７５に対応する位置、及び、ネジ固定
部６４に対応する位置に、それぞれ、固定ボス６８、タ
ッピングネジ穴７２及びネジ穴７１が形成されている。

【００３５】従って、電池モジュール１００を組み立て
るには、図７〜図９に示すように、組電池１の接続作業
が終了した後、パッキン固定溝６７にパッキン５３を収
容して電池室上蓋５５を上方から加圧して下蓋３７上に
載置し、固定ボス６８をボス固定部７０に、タッピング
ネジ２４をネジ穴７１を介してネジ固定部６４に、タッ
ピングネジ２４をタッピングネジ穴７２を介して台状部
分４２のネジ孔７５にそれぞれ固定して電池室上蓋５５
を下蓋３７に取り付ける（図９の状態）。次に、回路基
板６２及び回路保護ケース６３を制御室４６に取り付け
た後（図１２の状態）、電圧検出ケーブル６０、単電池
２の温度を検出する図示しない温度検出ケーブル、外部
接続コネクタ８０を回路基板６２上のコネクタと接続
し、下蓋３７と制御室上蓋５６とをタッピングネジ２４
で固定して、電池モジュール１００の組み立てが終了す
る（図１の状態）。

【００３６】＜作用＞次に、本実施形態の電池モジュー
ル１００及び組電池１の作用について説明する。

【００３７】一般に、単電池を冷却する冷却空気を略水
平方向に送風可能な電池モジュールでは、冷却空気の導
入側と排出側とでは熱交換によって冷却空気の温度自体
が異なってくるため、単電池間の温度バラツキが大きく
なってしまう。本実施形態の電池モジュール１００で
は、図７に示したように、下蓋３７の底面と組電池１と
の間及び電池室上蓋５５の背面と組電池１との間に隙間
２８を形成し、各単電池２を冷却するための冷却空気が
流れ込むバイパス経路としたので、冷却空気の導入口３
１側、排出口３２（隔壁６１）側に拘わらず各単電池２
を略同一温度の冷却空気で冷却でき、単電池２の温度バ
ラツキを抑えることができる。また、排出口３２側に近
づくにつれて空気温度が上昇するので、組電池１間に夫
々高さの異なる３種類の整流ルーバーＡ３６、Ｂ３５、
Ｃ３４を電池室上蓋５５及び下蓋３７から隙間２８に向
けて突出させることにより、冷却空気の流路を絞り流速
を増大させて冷却効果を高め、各単電池２への冷却空気
の回り込みを可能とし夫々の熱バランスを一定化させ
た。これは、空気流の流速を増大させると、その平方根
に比例して単電池２の冷却効果が増大することによる。

【００３８】更に、電池モジュール１００では、モジュ
ールの長さが長いため車両積載時の長手方向に対して、
導入口３１、排出口３２を形成すればより長くなり車載
体積が大きくなって空間効率が悪くなる。そこで、導入
口３１及び排出口３２をモジュールの側面の対角位置に
設定することで、車載位置の自由度を向上させると共
に、導入口３１をモジュールの長手側面端部に配置する
ことで、電池モジュール１００のコンパクト化を図っ
た。また、電池モジュール１００では、導入口３１及び
排出口３２を外装ケースと一体に形成したので、組立て
時における部品数を減らすことができ、後付けための工
数をなくすことができる。

【００３９】しかしながら、冷却空気の流れからすれ
ば、流れ方向に対して組電池１の配列は２並列で直交し
ているので、導入口３１に近い組電池１の１列目の配列
に偏って冷却空気が流入してしまう。電池モジュール１
００では、下蓋３７の冷却空気経路の導入口３１近傍に
整流リブ３３を配置することによって、組電池１の１列
目への急激な冷却空気の流れ込みを防止し、夫々の列に
冷却空気を均等に分配することとした。しかし、２列平
行に配列された組電池１に冷却空気を均等に分配させた
としても、最初に接触する単電池２の急激な温度低下、
換言すれば、単電池２間の温度のバラツキは避けられな
い。そこで、図８に示したように、整流膜３９で組電池
１の２個目の単電池中央部までを被覆することで冷却空
気に最初に接触する単電池２の温度低下を抑えると共
に、縦方向の単電池２間の中央に貫通穴３８を形成する
ことで中央通風路３０にも冷却空気が流通する流通経路
が形成されるので、全単電池２を効率よく冷却すると共
に単電池２間の温度バラツキをなくした。

【００４０】また、本実施形態の電池モジュール１００
は、組電池１を曲面突起２７に嵌合させて配置するだけ
で台状部分４２の上面に出力ブスバ７の位置決めがなさ
れ、組電池間接続ブスバ８等を用いて電気的に直列に接
続することにより強電部分の接続を行うことができるの
で、組立時における電気的接続作業の工数を著しく削減
することができる。更に、台状部分４２は、組電池１の
出力ブスバ７がその端面よりも内側に設定されているの
で、出力ブスバ７と同じ高さに設定され、ネジ締結後も
組電池１の端面以上の高さとはならず、電池モジュール
１００の高さを抑えコンパクト化することができる。ま
た、電圧検出ケーブル６０等の配線作業はネジ類を使用
せずにコネクタ接続のみで行うことができる。しかも、
電池モジュール１００は、組立手順で説明したように、
上方からの作業だけで行うことができるので、組立作業
の工数の低減ばかりでなく作業性の改善が図られてい
る。

【００４１】更に、本実施形態の電池モジュール１００
は、隔壁６１により電池室４１と制御室４６とが区画さ
れている。このため、電池室４１には冷却空気を流通さ
せることができる一方、制御室４６には余分な埃等の帯
電物質や水分が混入する可能性を避けることができる。
しかも、隔壁６１に冷却空気を排出口３２に案内する機
能と電池室４１及び制御室４６を区画する機能の双方を
持たせたので、部品数を削減することができると共に、
電池モジュール１００の省スペース化を図ることができ
る。また、電池モジュール１００では、電池室４１から
の電圧検出ケーブル６０、出力用の強電ケーブル、温度
検出ケーブルを制御室４６側に接続する必要があるの
で、電池室４１に隣接させて接続ケーブル長さが最短と
なる配置としたので、部品重量を抑えることができると
共に体積効率を向上させることができる。更に、電池モ
ジュール１００では、熱伝導性の高い回路保護ケース６
３を用いたので、回路保護ケース６３内に配置された回
路基板６２の冷却がなされ、安定な動作を確保すること
ができる。

【００４２】一方、本実施形態の組電池１では、単電池
２の外径よりも若干大き目に設定された円柱状の窪み部
を有した下部ホルダ３に単電池２を配設し、単電池２に
対して上部ホルダ４で上下方向から固持するため、所要
個数の単電池２をケース内に整然と、しかも遊動するこ
となく配設することができ、単電池２の支持安定性を良
好にすることができる。また、図５に示したように、上
部ホルダ４には、単電池間接続ブスバ６、出力ブスバ
７、電圧検出ブスバ９、電圧検出金属片１５が埋設さ
れ、下部ホルダ３には単電池間接続ブスバ６が埋設され
ているので、スポット溶接により組電池１間の直列接続
作業を行うことができると共に、出力ブスバ７、電圧検
出ブスバ９及び電圧検出金属片１５にシート端部２５を
溶接することで単電池２の電圧を電圧検出コネクタ１９
に集結することができる。従って、ネジ類を使用せずに
接続作業が可能なので、作業性を著しく向上させること
ができる。また、本実施形態の組電池１では、下部ホル
ダ３には２本の単電池間接続ブスバ６を埋設しただけ
で、上部ホルダ４に単電池間接続ブスバ６、出力ブスバ
７、電圧検出ブスバ９、電圧検出金属片１５等を集約し
て埋設する構造としたので、後工程による取り付け作業
がなくなると共に、殆どの接続作業が上部ホルダ４側で
行われるので作業性が向上する。

【００４３】また、本実施形態の組電池１では、上部ホ
ルダ４、下部ホルダ３には曲面部２６を形成したので、
組電池１の重量が軽くなるばかりでなく、組電池１を横
置き状態としたときに、上述した曲面突起２７との嵌合
で位置決めが容易となり、電池モジュール１００に使用
するときに作業性の向上を図ることができる。また、単
電池２の極性を対角上で同種となるようにしたので、単
電池２は規則的配置から誤挿入を目視確認することがで
きると共に、出力ブスバ７を同一面の同一方向に導出す
ることができ電池モジュール１００の省スペース化や組
立作業の工数低下を図ることができる。また、下部ホル
ダ３には円形リブ１３が一体形成されているので、作業
工程で仮に誤挿入があったとしても、下部ホルダ３に埋
設された単電池間接続ブスバ６と単電池２の電池缶１０
とが接触することはないので、誤挿入によるショートの
危険はなく、円形リブ１３により単電池２が誤挿入され
ると上部ホルダ４側で単電池２が不揃いとなるので、作
業ミスを防止することができる。

【００４４】なお、本実施形態の電池モジュール１００
では、ナット状窪み４３に収容保持するナットを四角形
状のナットとした例を示したが、通常の六角形のナット
を使用するようにしてもよい。この場合には、ナットの
形状に合わせてナット状窪みの形状等を変更すればよ
い。

【００４５】また、本実施形態の電池モジュール１００
では、導入口３１に近い組電池１の１列目に偏って冷却
空気が流入することを防止するために、不等辺三角形の
形状を有する整流リブ３３を冷却空気経路の導入口３１
近傍に配置した例を示したが、整流リブ３３は不等辺三
角形の形状や個数に限らず、組電池１の列に均等に冷却
空気を分配するために、種々の態様を採ることが可能で
ある。

【００４６】更に、本実施形態の電池モジュール１００
では、直線及び略Ｊ字が連接された断面形状の隔壁６１
を例示したが、隔壁６１は冷却空気を集約することがで
きればよく、更に好ましくは電池室４１と制御室４６と
を区画することができればよいので、隔壁６１の断面形
状は例示した形状に限定されるものではない。

【００４７】そして、本実施形態の組電池１では、図５
に示したように、単電池間接続ブスバ６、出力ブスバ
７、電圧検出ブスバ９及び電圧検出金属片１５等のすべ
ての導電性部材を下部ホルダ４、上部ホルダ３にインサ
ート成形で埋設した例を示したが、これらの導電性部材
のうち少なくとも１つをインサート成形で埋設すれば、
その分だけ後付けが不要になるので、作業性を高めるこ
とができることは論を待たない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下蓋に複数個の円柱状単電池が直列接続された組電池を
複数個横置き状態で収容し電気的接続作業を行った後そ
の上方から上蓋を配置して密閉するため、上方からの作
業だけで電池モジュールの組立を行うことができるの
で、組立作業性を向上させることができると共に、外装
ケースを構成する上蓋と下蓋とが密閉されており、導入
ダクト及び排出ダクトが外装ケースの側面部の対角位置
に配されているので、組電池を冷却するための冷却空気
を略水平方向に送風可能な電池モジュールにおいて下蓋
に収容された組電池を効率よく冷却することができる、
という効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能な実施形態の電池モジュール
の外観斜視図である。

【図２】実施形態の電池モジュールに使用される組電池
の外観斜視図である。

【図３】実施形態の電池モジュールに使用される組電池
の分解斜視図である。

【図４】実施形態の電池モジュールに使用される組電池
を構成する単電池を示し、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）
は正極端子近傍の部分拡大側面図である。

【図５】実施形態の電池モジュールに使用される組電池
の配線を模式的に示す配線図である。

【図６】実施形態の電池モジュールの下蓋の外観斜視図
である。

【図７】実施形態の電池モジュールの電池室の断面図で
ある。

【図８】実施形態の電池モジュールの電池室に組電池を
収容して直列接続したときの下蓋の外観斜視図である。

【図９】実施形態の電池モジュールの下蓋に電池室上蓋
を取り付けたときの外観斜視図である。

【図１０】実施形態の電池モジュールの電池室上蓋に電
圧検出ケーブルを配線したときの平面図である。

【図１１】実施形態の電池モジュールの電池室上蓋を後
方からみたときの外観斜視図である。

【図１２】実施形態の電池モジュールの制御室に回路基
板及び回路保護ケースを取り付けたときの外観斜視図で
ある。

【符号の説明】

１組電池２単電池３下部ホルダ（第１のホルダケース）４上部ホルダ（第２のホルダケース）６単電池間接続ブスバ（金属部材）７出力ブスバ（外部出力端子）９電圧検出ブスバ（電圧検出用金属部材の一部）１５電圧検出金属片（電圧検出用金属部材の一部）３１導入口（導入ダクト）３２排出口（排出ダクト）３３整流リブ（冷却空気分配部材）３４整流ルーバーＣ（流速増加リブ）３５整流ルーバーＢ（流速増加リブ）３６整流ルーバーＡ（流速増加リブ）３７下蓋（外装ケースの一部）４１電池室４６制御室５５電池室上蓋（上蓋の一部、外装ケースの一部）５６制御室上蓋（上蓋の一部、外装ケースの一部）６１隔壁（冷却空気集約部材）１００電池モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小貫利明東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号新神戸電機株式会社内 (72)発明者池田幸太郎東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号新神戸電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H011 AA02 AA09 BB03 CC02 CC06 CC08 DD01 DD11 DD12 EE04 5H031 AA09 CC05 CC09 HH06 KK08 5H040 AA03 AA28 AS07 AT01 AY05 AY10 DD02 DD05 DD13 DD15 DD16 DD24 DD26 NN03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の円柱状単電池が直列接続された
組電池を複数個並置した電池モジュールであって、前記
組電池を冷却するための冷却空気を略水平方向に送風可
能な電池モジュールにおいて、前記組電池を横置き状態
で収容する下蓋と、前記下蓋を覆う上蓋とを有する外装
ケースを備え、該外装ケースは、前記上蓋と下蓋とが密
閉されていると共に、側面部の対角位置に前記冷却空気
を導入、排出する導入ダクト及び排出ダクトを有するこ
とを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】前記外装ケースは、前記導入ダクト及び
排出ダクトの少なくとも一方を長側面端部に有すること
を特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】前記下蓋には前記組電池が複数列に配置
され、前記ダクトは前記組電池の列に対して垂直方向に
形成されており、前記導入ダクトの近傍に前記冷却空気
を前記組電池の列の夫々に分配する冷却空気分配部材が
配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の電池モジュール。
【請求項４】前記組電池の列の最後端部近傍に前記冷
却空気分配部材で分配された冷却空気を集約し前記排出
ダクトに案内する冷却空気集約部材が配設されているこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の電池モジュール。
【請求項５】前記上蓋及び下蓋の少なくとも一方に
は、前記組電池の列の後方部に収容された組電池に向け
て突出し前記冷却空気の流速を増加する流速増加リブが
形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４
のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項６】前記外装ケースは、前記冷却空気集約部
材により、前記組電池が収容される電池室と制御用部品
が収容される制御室とに区画されていることを特徴とす
る請求項４又は請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】前記組電池は、前記単電池の上面と下面
の夫々に嵌合される電気絶縁樹脂製のホルダケースを備
え、該ホルダケースは前記単電池間を電気的に接続する
金属部材が固定された第１のホルダケースと、前記金属
部材に加えて外部出力端子と前記単電池の電圧検出する
ための電圧検出用金属部材とが固定された第２のホルダ
ケースとを有することを特徴とする請求項１乃至請求項
６のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項８】前記金属部材、外部出力端子、電圧検出
用金属部材の少なくとも１つは前記ホルダケースにイン
サート成形により埋設されていることを特徴とする請求
項７に記載の電池モジュール。
【請求項９】前記組電池の上面と下面では、前記単電
池の極性が対角上で同種であることを特徴とする請求項
７又は請求項８に記載の電池モジュール。