JP2003249205A - 集合電池および電池システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の自然放熱時における温度のばらつきを
低減することが可能な集合電池および電池システムを提
供する。 【解決手段】 集合電池は、複数の電池セルまたは電池
モジュール１７を積層した電池集合体１１と、電池集合
体１１を自然放熱させる場合に、電池集合体１１の内部
温度の局所的なばらつきを低減するように、電池集合体
１１から外部に放出される熱量を局所的に変更する放熱
均一化手段２１とを備える。このようにすれば、集合電
池を自然放熱させる際、放熱均一化手段２１により電池
集合体１１の温度の局所的なばらつきを小さくすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、集合電池および
電池システムに関し、より特定的には、電気自動車など
の電動機を駆動源として用いる車両に搭載される集合電
池および電池システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電動機を駆動源とした電気自動車
や、電動機とガソリンエンジンなど複数種類の駆動源を
有する、いわゆるハイブリッドカーが実用化されてきて
いる。このような電気自動車などには、電動機などにエ
ネルギーである電気を供給するための電池が搭載されて
いる。この電池としては、繰返し充放電が可能なニッカ
ド電池（Ｎｉ−Ｃｄ電池）やニッケル−水素電池などの
二次電池が用いられる。このような電池は、たとえば特
開平７−３２０７９４号公報に開示されている。従来例
としての特開平７−３２０７９４号公報に開示された電
池は、複数の略直方体状の電池セルを有する電池モジュ
ールを複数個集積して（たとえば２行４列に整列配置し
て）モジュール集合体を構成している。

【０００３】上記のような二次電池では、電池において
充放電が行われる際に電池セルから熱が発生する。電池
セルの性能劣化を防止するため、この熱を適切に除去す
る必要がある。また、モジュール集合体において電池セ
ルの温度が局所的にばらついていると、結果的に電池セ
ルの性能にばらつきが発生するので、電池の充放電制御
上問題となる。

【０００４】そのため、電池モジュールを構成する複数
の電池セルの間および電池モジュールの間には、冷却風
を流通させる空気導入通路が形成されている。上記特開
平７−３２０７９４号公報では、上記空気導入通路へ冷
却風を送る空気流入通路がモジュール集合体の下側に配
置され、この空気流入通路の形状を調整することにより
モジュール集合体の全体について空気導入通路に供給さ
れる冷却風の流量をほぼ均一化できるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平７
−３２０７９４号公報に開示された技術には、以下のよ
うな問題があった。

【０００６】上記特開平７−３２０７９４号公報に開示
された技術では、冷却風の流量をモジュール集合体の全
体においてほぼ均一化することにより、モジュール集合
体を構成する電池セルの温度のばらつきを防止している
が、モジュール集合体に冷却風が供給されない状態、た
とえば電気自動車が停車してメインの電源が切られたよ
うな場合については何ら考慮されていない。

【０００７】ここで、電気自動車の利用形態の一つとし
て、電気自動車をある程度運転した後、一旦停車してメ
インの電源を切り、しばらくしてから（たとえば車外に
出て運転者が用事を済ませてから）、再び電気自動車を
発車・運転するといった状況が想定される。このような
場合、メインの電源が切られた状態ではモジュール集合
体に冷却風は送風されない。したがって、この場合には
モジュール集合体は自然放熱することになる。たとえば
図１５に示すような複数の電池モジュール１１７を積層
して構成されたモジュール集合体１１１の場合、自然放
熱を行なっている際には中央部１５０の温度より端部１
５１の温度の方が先に低下する。この結果、モジュール
集合体１１１では中央部１５０が最も高温であって、端
部１５１に向かうほど温度が低下するというような温度
分布になる。なお、図１５は、従来の問題点を説明する
ためのモジュール集合体の斜視模式図である。

【０００８】このように中央部１５０と端部１５１とで
温度差があるような状態で、電気自動車を上述のように
再度運転すると、モジュール集合体の初期温度が局所的
にばらついている（中央部１５０と端部１５１とで温度
差がある）ため、モジュール集合体１１１の全体の温度
がしばらくはばらついたままの状態になる。ここで、た
とえばモジュール集合体１１１に冷却風を送る送風ファ
ンなどは、安全性を確保する観点からモジュール集合体
１１１の最も高い温度領域（中央部１５０）の温度に基
づいて制御される場合がある。このように中央部１５０
の温度に基づいて冷却風が送風されると、モジュール集
合体１１１の端部１５１ではその温度が必要以上に低下
することになる。この結果、端部１５１に位置する電池
セルの実際の温度が、電池セルの性能を十分発揮できる
温度域から外れる可能性がある。この場合、モジュール
集合体１１１全体としての性能が劣化することになる。

【０００９】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、この発明の目的は、電池の自
然放熱時における温度のばらつきを低減することが可能
な集合電池および電池システムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に従った集合電
池は、複数の電池セルまたは電池モジュールを積層した
電池集合体と、電池集合体を自然放熱させる場合に、電
池集合体の内部温度の局所的なばらつきを低減するよう
に、電池集合体から外部に放出される熱量を局所的に変
更する放熱均一化手段とを備える。

【００１１】このようにすれば、集合電池を自然放熱さ
せる際、放熱均一化手段により電池集合体の温度の局所
的なばらつきを小さくすることができる。たとえば、特
に対策を取らない場合、集合電池の電池集合体を自然放
熱させると電池集合体の中央部の温度が電池集合体の端
部の温度より高くなる。しかし、本発明による放熱均一
化手段を用いて、電池集合体の上記中央部から外部へ放
出される熱量を、他の領域（たとえば電池集合体の端
部）から外部へ放出される熱量より多くすれば、結果的
に電池集合体の中央部の温度を下げることができる。こ
のため、電池集合体の中央部と端部との温度差を小さく
できるので、電池集合体における温度の局所的なばらつ
きを小さくできる。したがって、集合電池の温度の局所
的なばらつきに起因する集合電池の性能劣化を防止する
とともに、温度のばらつきに起因して集合電池の使用出
力が制限されることを防止できる。

【００１２】上記集合電池において、放熱均一化手段
は、電池集合体を構成する電池セルまたは電池モジュー
ルの少なくとも１つに接続された接続部と、接続部に連
なる放熱部とを有する熱伝導性部材を含んでいてもよ
い。

【００１３】この場合、電池集合体の一部分である電池
セルまたは電池モジュールから、熱伝導性部材を介して
集合電池の外部へと効率的に熱を放散させることができ
る。このため、熱伝導性部材が接触する電池セルまたは
電池モジュールについて、他の電池セルまたは電池モジ
ュールより集合電池の外部へ放出される熱量を大きくす
ることができる。この結果、電池集合体において自然放
熱時に相対的に高温になる領域（高温領域）に位置する
電池セルまたは電池モジュールに上記熱伝導性部材を接
続することで、自然放熱時における上記高温領域の温度
を下げることができる。したがって、自然放熱時におけ
る電池集合体の局所的な温度のばらつきを小さくするこ
とができる。

【００１４】上記集合電池において、熱伝導性部材は電
池集合体のほぼ中央部に配置されていることが好まし
い。

【００１５】ここで、集合電池を自然放熱させる際、電
池集合体の中央部が端部より高温になりやすい。そのた
め、電池集合体のほぼ中央部に上記熱伝導性部材を配置
すれば、電池集合体の中央部の温度を下げることができ
るので、電池集合体の局所的な温度のばらつきを効果的
に小さくすることができる。

【００１６】上記集合電池は、熱伝導性部材が接続され
た電池セルまたは電池モジュールとは別の電池セルまた
は電池モジュールに接続された他の接続部と、他の接続
部に連なる他の放熱部とを有する他の熱伝導性部材を備
えていてもよい。

【００１７】この場合、複数の熱伝導性部材を電池集合
体に設置することになる。このため、電池集合体におけ
る自然放熱時の高温部が比較的広い領域である場合や、
自然放熱時の高温部が複数個所あるような場合に、上記
複数の熱伝導性部材を用いることにより、電池集合体の
局所的な温度のばらつきを有効に小さくすることができ
る。

【００１８】上記集合電池において、上記熱伝導性部材
と他の熱伝導性部材とは、それぞれ異なる材料により構
成されていてもよい。

【００１９】この場合、熱伝導性部材と他の熱伝導性部
材とを、それぞれ熱伝導係数の異なる材料により構成す
ることができる。このため、複数の熱伝導性部材を電池
集合体に適用する場合、熱伝導性部材が配置されたそれ
ぞれの領域ごとに、電池集合体の外部へ放出される熱量
を変えることが可能になる。したがって、電池集合体の
自然放熱時における温度分布をより詳細に制御すること
が可能になる。

【００２０】上記集合電池において、熱伝導性部材の放
熱部の面積は、他の熱伝導性部材の他の放熱部の面積と
異なっていてもよい。

【００２１】この場合、放熱部の面積を変えることによ
り、熱伝導性部材および他の熱伝導性部材からそれぞれ
放熱部および他の放熱部を介して放出される熱量を変化
させることができる。このため、複数の熱伝導性部材を
電池集合体に適用する場合、熱伝導性部材が配置された
それぞれの領域ごとに、電池集合体の外部へ放出される
熱量を変えることが可能になる。したがって、電池集合
体の自然放熱時における温度分布をより詳細に制御する
ことが可能になる。

【００２２】上記集合電池において、電池セルまたは電
池モジュールは、電池セル部と、電池セル部を保持する
ための外装部材とを含んでいてもよく、放熱均一化手段
は、電池集合体を構成する複数の電池セルまたは電池モ
ジュールのうちの一部の電池セルまたは電池モジュール
の外装部材を、一部の電池セルまたは電池モジュール以
外の電池セルまたは電池モジュールの外装部材より相対
的に熱伝導率の高い材料により構成することを含んでい
てもよい。

【００２３】この場合、一部の電池セルまたは電池モジ
ュールについて、熱伝導率の高い外装部材を適用するこ
とにより、当該電池セルまたは電池モジュールから外部
へ放出される熱量を、他の電池セルまたは電池モジュー
ルから外部へ放出される熱量より大きくすることが可能
になる。このため、電池集合体において自然放熱時に相
対的に高温になる領域に位置する電池セルまたは電池モ
ジュールについて、上記のように外装部材の材質を熱伝
導率の高い材料とすることにより、電池集合体の上記領
域の温度を効果的に下げることができる。したがって、
電池集合体の局所的な温度のばらつきを小さくすること
ができる。

【００２４】上記集合電池は、電池集合体の一の領域お
よび他の領域において電池集合体と接触する構造体を備
えていてもよく、放熱均一化手段は、電池集合体の一の
領域における電池集合体と構造体との接触面積を、電池
集合体の他の領域における電池集合体と構造体との接触
面積よりも小さくすることを含んでいてもよい。

【００２５】この場合、一の領域および他の領域での電
池集合体と構造体との接触面積を変えているので、上記
一の領域および他の領域のそれぞれにおける電池集合体
から構造体へ単位時間当りに伝えられる熱量を変えるこ
とができる。たとえば、電池集合体の自然放熱時に比較
的高温になる電池集合体の中央部において、電池集合体
と構造体との接触面積を大きくする一方、比較的低温に
なる電池集合体の端部において電池集合体と構造体との
接触面積を小さくする。このようにすれば、電池集合体
の中央部では電池集合体から構造体へ効率的に熱を伝え
ることができる一方、電池集合体の端部においては電池
集合体から構造体へ伝わる熱量を上記中央部において構
造体へ伝わる熱量より小さくすることができる。したが
って、自然放熱時の電池集合体における局所的な温度の
ばらつきを小さくすることができる。

【００２６】上記集合電池は、電池集合体に接続された
構造体を備えていてもよく、放熱均一化手段は、電池集
合体と構造体との間に配置され、電池集合体および構造
体とそれぞれ接触し、構造体を構成する材料の熱伝導率
の値とは異なる熱伝導率の値を示す材料からなる中間部
材を含んでいてもよい。

【００２７】この場合、中間部材を配置することにより
電池集合体の一部分から構造体へ伝えられる単位時間当
りの熱量を、電池集合体と構造体とが直接接触している
場合とは異なる値にすることができる。したがって、中
間部材を適宜配置することにより、自然放熱時における
電池集合体の局所的な温度ばらつきを小さくすることが
できる。

【００２８】また、この発明に従った電池システムは上
記集合電池を備える。この場合、自然放熱時の温度ばら
つきに起因する電池の性能劣化などを防止することが可
能な電池システムを得ることができる。

【００２９】上記電池システムは自動車に搭載されるも
のであってもよい。ここで、自動車については停車、走
行を繰返すような使用形態が想定されるが、このような
場合、電池システムを構成する集合電池がある程度自然
放熱（自然冷却）された状態と電池システムにおいて充
放電が行われる状態とが繰返されることになる。このと
き、本発明による電池システムを適用すれば、電池シス
テムを構成する電池集合体の自然放熱時の温度ばらつき
を低減できるので、この温度ばらつきに起因する電池シ
ステムの性能劣化などを防止することができる。つま
り、本発明による電池システムは自動車に搭載された場
合特にその効果を発揮する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一ま
たは相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は
繰返さない。

【００３１】（実施の形態１）図１は、本発明による電
池システムの実施の形態１を構成するバッテリパックの
斜視模式図である。図２は、図１に示した電池システム
を用いた自動車の構成を示すブロック図である。図３は
図１に示したバッテリパックの展開模式図である。図４
は図１に示したバッテリパックを構成するモジュール集
合体の斜視模式図である。図５は図４に示したモジュー
ル集合体の構造を説明するための模式図である。図６は
図４に示した矢印２４の方向から見たモジュール集合体
の部分拡大側面模式図である。図１〜図６を参照して、
本発明による電池システムの実施の形態１を説明する。

【００３２】本発明による電池システムは、自動車の車
両に搭載される電池システムであって、図１に示すよう
なバッテリパック５と、このバッテリパック５に冷却風
を供給するためのファンおよび冷却風を自動車の外部へ
と排出する排気ダクト、電池システムのメンテナンスな
どのために用いられる安全装置、さらには電池システム
を制御するためのバッテリコンピュータなどを備える。

【００３３】図２に示すように、本発明による電池シス
テムを適用した自動車１は、制御部２と、本発明による
電池システムを含む電池部３と、駆動部４とを備える。
制御部２は電池部３および駆動部４を制御する。駆動部
４は、電池部３から供給される電流によって駆動するモ
ータなどの電動機以外に、ガソリンエンジンやディーゼ
ルエンジンなどの内燃機関を備えていてもよい。すなわ
ち、自動車１としては電池部３から供給される電流によ
って駆動するモータなどの電動機のみを駆動源とする電
気自動車のみではなく、駆動源としてガソリンエンジン
など電動機以外の駆動手段を備えたいわゆるハイブリッ
ドカーも含まれる。

【００３４】図１に示したバッテリパック５は、図３に
示すように、バッテリカバー６およびロワーケース１２
からなる外装部材の内部にモジュール集合体１１が収容
された構造となっている。モジュール集合体１１は複数
の電池モジュール１７を積層して形成されている。な
お、積層された電池モジュール１７の間には、冷却風を
流通させることができるように、冷却風流路としての間
隙が形成されている。電池モジュール１７としては、た
とえばニッケル―水素電池などの二次電池を用いること
ができる。モジュール集合体１１の両端部には拘束プレ
ート１０ａ、１０ｂが配置されている。拘束プレート１
０ａ、１０ｂは、拘束パイプ８ａ、８ｂにより互いに接
続・固定されている。なお、拘束プレート１０ａ、１０
ｂはロワーケース１２に固定されている。また、個々の
電池モジュール１７もロワーケース１２に固定されてい
る。

【００３５】モジュール集合体１１を構成する電池モジ
ュール１７のそれぞれの側面には電池モジュール１７へ
と電流の入出力を行なうための端子１６が形成されてい
る。この電池モジュール１７の端子１６を互いに接続す
るため、モジュール集合体１１の側面上にはバスバーモ
ジュール９ａ、９ｂが配置されている。バスバーモジュ
ール９ａ、９ｂが電池モジュール１７のそれぞれの端子
１６に接続されることにより、モジュール集合体１１で
は電池モジュール１７が電気的に直列接続されている。

【００３６】モジュール集合体１１の上部表面では、電
池モジュール１７内部から放出される水素ガスなどの気
体を放出するための排気端子１５がそれぞれの電池モジ
ュール１７に形成されている。排気端子１５上には、そ
れぞれの排気端子１５に接続され、上記排気端子１５か
ら排出されるガスをバッテリパック５の外部へ排出する
ための排気ホース７が設置されている。また、モジュー
ル集合体１１の温度を検出するための温度センサ１３が
モジュール集合体１１の上部表面上に配置されている。
なお、図３に示した排気端子１５および端子１６は、図
４〜図１４においては説明を簡単にするために、その図
示を省略している。

【００３７】上述した温度センサ１３の出力に応じて、
モジュール集合体１１の温度を所定の範囲に保持するた
め、バッテリパック５へブロアファンなどを用いて冷却
風が供給される。冷却風の供給方向としては、図１に示
すようにモジュール集合体１１（図３参照）の上部表面
から下部表面側へと流す方向、あるいはモジュール集合
体１１の下部表面から上部表面側へと冷却風を流すとい
うように矢印１４で示したいずれの方向に冷却風を流し
てもよい。なお、上述のようにモジュール集合体１１に
おいては、図示していないが電池モジュール１７の間に
冷却風流路としての間隙が形成されている。そのため、
冷却風はモジュール集合体１１における電池モジュール
１７の間の間隙を介してモジュール集合体１１の上部表
面と下部表面との間を流通することができる。

【００３８】電池集合体としてのモジュール集合体１１
では、そのほぼ中央部において電池モジュール１７の間
に鉄からなる冷却部材２１が挟み込まれた状態で配置さ
れている。放熱均一化手段を構成する熱伝導性部材とし
ての冷却部材２１における電池モジュール１７との接続
部の平面形状は、電池モジュール１７の平面形状とほぼ
等しくなっている。また、冷却部材２１は、電池モジュ
ール１７と接触した接続部に連なり、電池モジュール１
７の下部表面側に回り込むように延在する放熱部として
の台座部２２を備える。台座部２２は、モジュール集合
体１１の下に配置されるロワーケース１２におけるケー
ス凸部２３の上部表面と接触している。ロワ−ケース１
２において冷却部材２１の台座部２２が接触する部分に
は、台座部２２が嵌り込むような凹部が形成されてい
る。モジュール集合体１１の熱は、冷却部材２１の台座
部２２を介してロワーケース１２に伝えられる。

【００３９】このようにすれば、モジュール集合体１１
を自然放熱させる際、放熱均一化手段としての冷却部材
２１によりモジュール集合体１１の温度の局所的なばら
つきを小さくすることができる。たとえば、特に対策を
取らない場合、モジュール集合体１１を自然放熱させる
とモジュール集合体１１の中央部の温度が端部の温度よ
り高くなる。しかし、図１〜図６に示すように、モジュ
ール集合体１１の中央部に冷却部材２１を配置すること
で、モジュール集合体１１の中央部に位置する電池モジ
ュール１７からロワーケース１２へ放出される熱量を、
他の領域（たとえばモジュール集合体１１の端部）から
ロワーケース１２などの外部へ放出される熱量より多く
すれば、結果的にモジュール集合体１１の中央部の温度
を下げることができる。このため、モジュール集合体１
１の中央部と端部との温度差を小さくできるので、モジ
ュール集合体１１における温度の局所的なばらつきを小
さくできる。したがって、モジュール集合体１１の温度
の局所的なばらつきに起因する電池システムの性能劣化
を防止するとともに、温度のばらつきに起因して電池シ
ステムの使用出力が制限されることを防止できる。

【００４０】また、本発明による電池システムを搭載す
る自動車１については停車、走行を繰返すような使用形
態が想定されるが、このような場合、電池システムの集
合電池がある程度自然放熱された状態と充放電が行われ
る状態とが繰返されることになる。このとき、本発明に
よる電池システムでは、上述のようにモジュール集合体
１１の自然放熱時の温度ばらつきを低減できるので、こ
の温度ばらつきに起因する電池システムの性能劣化など
を防止することができる。つまり、本発明による電池シ
ステムは自動車に搭載された場合特にその効果を発揮す
る。

【００４１】図７は、図１〜図６に示した電池システム
の実施の形態１の第１の変形例を説明するための斜視模
式図である。図７は図４に対応する。図７を参照して、
本発明による電池システムの実施の形態１の第１の変形
例を説明する。

【００４２】図７に示すように、本発明による電池シス
テムの実施の形態１の第１の変形例は、基本的には図１
〜図６に示した電池システムと同様の構造を備えるが、
モジュール集合体１１における冷却部材２５ａ、２５ｂ
の配置および数が異なる。すなわち、図７に示したモジ
ュール集合体１１においては、電池モジュール１７の積
層方向においてモジュール集合体１１をほぼ３等分する
位置に冷却部材２５ａ、２５ｂが配置されている。な
お、冷却部材２５ａ、２５ｂの形状は基本的に図４およ
び５に示した冷却部材２１の形状と同様である。

【００４３】ここで、たとえばモジュール集合体１１に
おいて自然放熱時に相対的に高温になる領域がモジュー
ル集合体１１の中央部の広い領域に及ぶ場合、複数の冷
却部材２５ａ、２５ｂを配置することにより、そのよう
な領域の熱を迅速にロワーケース１２へと冷却部材２５
ａ、２５ｂを介して伝達することができる。また、モジ
ュール集合体１１において高温になる領域が複数あるよ
うな場合に、それぞれの領域に冷却部材２５ａ、２５ｂ
を配置していもよい。その結果、図１〜図６に示した電
池システムと同様に、モジュール集合体１１における自
然放熱時の温度のばらつきを低減することができる。

【００４４】図８は、図１〜図６に示した本発明による
電池システムの実施の形態１の第２の変形例を示す斜視
模式図である。図８は図４に対応する。図８を参照し
て、本発明による電池システムの実施の形態１の第２の
変形例を説明する。

【００４５】図８に示すように、電池システムを構成す
るモジュール集合体１１は、基本的には図４に示したモ
ジュール集合体１１と同様の構造を備えるが、冷却部材
２５ａ〜２５ｃの配置および数が異なる。すなわち、図
８に示したモジュール集合体１１においては、その中央
部に冷却部材２５ｃが配置されている。さらに、モジュ
ール集合体１１の端部と冷却部材２５ｃとの間に位置す
る部分には、冷却部材２５ｃを挟むようにそれぞれ別の
冷却部材２５ａ、２５ｂが配置されている。冷却部材２
５ａ〜２５ｃの形状は基本的には図１〜図６に示した電
池システムにおける冷却部材２１の形状と同様である。

【００４６】このように、モジュール集合体１１の３箇
所に冷却部材２５ａ〜２５ｃを配置することにより、モ
ジュール集合体１１を自然放熱させた際に局所的に温度
が高くなるような領域から冷却部材２５ａ〜２５ｃを用
いて効果的に熱を除去することができる。したがって、
図１〜図６に示したモジュール集合体１１と同様の効果
を得ることができる。

【００４７】また、自然放熱時のモジュール集合体１１
の温度分布に適合するように、冷却部材２５ａ〜２５ｃ
の材料としてそれぞれ異なる材料を用いてもよい。

【００４８】この場合、図８に示すように複数の熱伝導
性部材としての冷却部材２５ａ〜２５ｃをモジュール集
合体１１に適用する際、冷却部材２５ａ〜２５ｃが配置
されたそれぞれの領域ごとに、モジュール集合体１１か
らロワーケース１２を介して外部へ放出される熱量を変
えることが可能になる。したがって、モジュール集合体
１１の自然放熱時における温度分布をより詳細に制御す
ることが可能になる。

【００４９】また、図８に示したモジュール集合体で
は、冷却部材２５ｃの台座部２２ｃの面積が、他の熱伝
導性部材としての冷却部材２５ａ、２５ｂの台座部２２
ａ、２２ｂの面積より大きくなっている。このように、
台座部２２ａ〜２２ｃの面積を変えることにより、冷却
部材２５ａ〜２５ｃの配置されたそれぞれの領域から、
台座部２２ａ〜２２ｃ、ロワーケース１２を介して外部
へ放出される熱量を変化させることができる。したがっ
て、モジュール集合体１１の自然放熱時における温度分
布をより詳細に制御することが可能になる。

【００５０】また、冷却部材２５ａ〜２５ｃの数は４つ
以上でもよく、モジュール集合体１１の装置構成などに
適合するように適宜変更することができる。

【００５１】（実施の形態２）図９は、本発明による電
池システムの実施の形態２を説明するための断面模式図
である。図９を参照して、本発明による電池システムの
実施の形態２を説明する。

【００５２】図９に示すように、本発明による電池シス
テムの実施の形態２はモジュール集合体１１と、このモ
ジュール集合体１１に隣接して配置された冷却材流路２
７とを備える。冷却材流路２７の内部には、矢印２９に
示した方向に水などの冷却材２８が流通している。そし
て、図９に示したモジュール集合体１１は、図１〜図６
に示した電池システムにおけるモジュール集合体と同様
に、複数の電池モジュール１７を積層することにより構
成されている。また、モジュール集合体１１は、電池モ
ジュール１７の積層方向において、モジュール集合体１
１のほぼ中央部に位置し、電池モジュール１７の間に配
置された冷却部材２６ｂと、冷却部材２６ｂの両側に間
隔を隔てて配置され、電池モジュール１７の間に配置さ
れた冷却部材２６ａ、２６ｃとを含む。冷却部材２６ａ
〜２６ｃは冷却材流路２７の内部へと延在する端部３０
を含む。そして、冷却材流路２７の内部を流れる冷却材
２８により、冷却部材２６ａ〜２６ｃの端部３０が冷却
されている。冷却部材２６ａ〜２６ｃを鉄などの熱伝導
性に優れた材料により構成すれば、この冷却部材２６ａ
〜２６ｃを介してモジュール集合体１１の熱を冷却材２
８へと効果的に伝えることができる。この結果、本発明
の実施の形態１による電池システムと同様の効果を得る
ことができる。

【００５３】なお、冷却部材２６ａ〜２６ｃを構成する
材料は、ある程度の熱伝導性を有するものであればどの
ような材料を用いてもよい。

【００５４】また、図９に示した電池システムでは、冷
却部材２６ｂの冷却材２８に接触する端部３０の面積
が、冷却部材２６ａ、２６ｃの端部３０の面積より大き
くなっている。これは、モジュール集合体１１の中央部
が相対的に最も高温となると考えられたため、より高い
冷却効率を実現するように冷却部材２６ｂの端部３０の
面積を大きくしたものである。このように、冷却部材２
６ａ〜２６ｃの冷却材２８に接触する部分である端部３
０の面積を適宜変更することにより、冷却部材２６ａ〜
２６ｃの冷却能力を変更することができる。

【００５５】また、図９に示した電池システムでは、３
つの冷却部材２６ａ〜２６ｃを用いているが、冷却部材
の数は１つ、２つ、あるいは４つ以上でもよく、モジュ
ール集合体１１の装置構成などに適合するように適宜変
更可能である。

【００５６】（実施の形態３）図１０は、本発明による
電池システムの実施の形態３を説明するための斜視模式
図である。図１０は図４に対応し、電池システムを構成
するモジュール集合体１１およびロワーケース１２を示
している。図１０を参照して、本発明による電池システ
ムの実施の形態３を説明する。

【００５７】図１０に示すように、電池システムを構成
するモジュール集合体１１は、基本的には図４に示した
モジュール集合体と同様の構造を備えるが、図１０に示
したモジュール集合体１１には冷却部材２１（図４参
照）が配置されていない。図１０に示したモジュール集
合体１１においては、モジュール集合体１１を自然放熱
させた場合に最も温度が高くなる領域である中央部に位
置する電池モジュール３１を構成する外装部材の材質
が、他の領域に位置する電池モジュール１７の外装部材
の材質とは異なっている。すなわち、電池モジュール３
１の外装部材は、他の領域に位置する電池モジュール１
７の外装部材の材質よりも熱伝導性に優れた材料により
構成されている。このため、電池モジュール３１におい
て発生した熱は、電池モジュール３１の外装部材を介し
て他の領域に位置する電池モジュール１７よりも迅速
に、ロワーケース１２のケース凸部２３を介してロワー
ケース１２へと伝えられる。そのため、電池モジュール
３１からロワーケース１２へと伝えられる熱の伝達速度
を、他の領域における電池モジュール１７からロワーケ
ース１２へと伝えられる熱の伝達速度よりも大きくする
ことができる。この結果、モジュール集合体１１の中央
部の自然放熱時の温度を低下させることができる。した
がって、本発明の実施の形態１による電池システムと同
様の効果を得ることができる。

【００５８】なお、熱伝導性に優れた外装部材を有する
電池モジュール３１を、モジュール集合体１１の複数個
所に配置してもよい。また、電池モジュール３１の外装
部材の材質は、必要な放熱特性に適合するように適宜選
択することができる。

【００５９】（実施の形態４）図１１は、本発明による
電池システムの実施の形態４を説明するための斜視模式
図である。図１１は図４に対応し、モジュール集合体お
よびロワーケースを示している。図１２は図１１の線分
ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面模式図である。図１３は図
１１の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面模式図であ
る。図１１〜１３を参照して、本発明による電池システ
ムの実施の形態４を説明する。

【００６０】図１１〜図１３に示すように、電池システ
ムを構成するモジュール集合体１１は、基本的には図４
に示したモジュール集合体１１と同様の構造を備える
が、図４に示したような冷却部材２１を備えてはいな
い。図１１〜図１３に示した電池システムでは、モジュ
ール集合体１１において電池モジュール１７を積層した
方向におけるモジュール集合体１１の中央部と端部とに
おいて、構造体としてのロワーケース１２とモジュール
集合体１１との接触部の面積を変化させている。

【００６１】モジュール集合体１１の中央部に位置する
部分では、図１２に示すようにロワーケース１２のケー
ス凸部２３の上部表面はそのほぼ全面がモジュール集合
体１１と接触した接触部３２となっている。一方、モジ
ュール集合体１１の端部においては、図１３に示すよう
にロワーケース１２のケース凸部２３の上部表面に凹部
３３が形成されている。このため、図１３に示したモジ
ュール集合体１１の端部における接触部３２の面積は、
図１２に示したモジュール集合体１１の中央部における
接触部３２の面積よりも小さくなっている。この結果、
モジュール集合体１１の端部よりも中央部において、モ
ジュール集合体１１からロワーケース１２へとより効率
的に熱が伝達されることになる。したがって、モジュー
ル集合体１１を自然放熱させたときにモジュール集合体
１１の中央部の熱が高いままの状態になることを抑制で
きる。一方、モジュール集合体１１の端部では、モジュ
ール集合体１１からロワーケース１２へ伝えられる熱量
をモジュール集合体１１の中央部より小さくできる。こ
の結果、本発明の実施の形態１による電池システムと同
様の効果を得ることができる。

【００６２】図１４は、図１１〜図１３に示した電池シ
ステムの実施の形態４の変形例を示す断面模式図であ
る。図１４は図１３に対応し、モジュール集合体１１の
端部における断面を示している。図１４を参照して、本
発明による電池システムの実施の形態４の変形例を説明
する。

【００６３】図１１〜図１３に示した電池システムにお
いては、モジュール集合体１１の端部においてモジュー
ル集合体１１からロワーケース１２へと伝えられる熱の
伝達効率を低下させるため、モジュール集合体１１の端
部におけるモジュール集合体１１とロワーケース１２と
の接触部３２（図１３参照）の面積をモジュール集合体
１１の中央部における接触部３２（図１２参照）の面積
よりも小さくした。このような方法に代えて、図１４に
示すように、モジュール集合体１１の端部において、モ
ジュール集合体１１とロワーケース１２のケース凸部２
３の上部表面との間に、ロワーケース１２の材料より伝
熱抵抗の高い（すなわち熱伝導率の低い）中間部材３４
を挟むようにして配置する。このようにしても、モジュ
ール集合体１１の端部からロワーケース１２へと熱が伝
達される際の伝達速度を低下させることができる。この
結果、モジュール集合体１１を自然放熱させた際に、そ
の端部と中央部とにおいて温度差が大きくなることを抑
制できる。したがって、本発明の実施の形態１による電
池システムと同様の効果を得ることができる。

【００６４】なお、モジュール集合体１１の中央部にお
いて、モジュール集合体１１とロワーケース１２のケー
ス凸部２３の上部表面との間に、伝熱抵抗の低い（熱伝
導率の高い）部材を配置することにより、モジュール集
合体１１の中央部においてその他の部分よりも効率的に
ロワーケース１２へと熱が伝わるようにしてもよい。こ
の場合にも、モジュール集合体１１の中央部の熱をロワ
ーケース１２へと他の領域よりも効率的に伝えることに
より、モジュール集合体１１を自然放熱させた際にモジ
ュール集合体１１の中央部の温度が高いままになること
を抑制できる。この結果、モジュール集合体１１全体の
温度のばらつきを所定の範囲内に抑制することが可能に
なる。

【００６５】また、上述した本発明の実施の形態では、
電池モジュール１７、３１（図１０参照）の積層体であ
るモジュール集合体１１（図１０参照）を用いて説明し
たが、上記電池モジュール１７、３１ではなく電池セル
を積層した積層体を用いた電池システムであっても、本
発明は適用可能である。つまり、電池セルを積層した積
層体に対して本発明を適用することで、当該積層体全体
の温度のばらつきを所定の範囲内に抑制することができ
る。

【００６６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００６７】

【発明の効果】このように、本発明によれば、電池シス
テムを構成する集合電池の自然放熱時の局所的な温度の
ばらつきを小さくすることができる。この結果、集合電
池の性能劣化などを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による電池システムの実施の形態１を
構成するバッテリパックの斜視模式図である。

【図２】 図１に示した電池システムを用いた自動車の
構成を示すブロック図である。

【図３】 図１に示したバッテリパックの展開模式図で
ある。

【図４】 図１に示したバッテリパックを構成するモジ
ュール集合体の斜視模式図である。

【図５】 図４に示したモジュール集合体の構造を説明
するための模式図である。

【図６】 図４に示した矢印２４の方向から見たモジュ
ール集合体の部分拡大側面模式図である。

【図７】 図１〜図６に示した電池システムの実施の形
態１の第１の変形例を説明するための斜視模式図であ
る。

【図８】 図１〜図６に示した本発明による電池システ
ムの実施の形態１の第２の変形例を示す斜視模式図であ
る。

【図９】 本発明による電池システムの実施の形態２を
説明するための断面模式図である。

【図１０】 本発明による電池システムの実施の形態３
を説明するための斜視模式図である。

【図１１】 本発明による電池システムの実施の形態４
を説明するための斜視模式図である。

【図１２】 図１１の線分ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面
模式図である。

【図１３】 図１２の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける
断面模式図である。

【図１４】 図１１〜図１３に示した電池システムの実
施の形態４の変形例を示す断面模式図である。

【図１５】 従来の問題点を説明するためのモジュール
集合体の斜視模式図である。

【符号の説明】

１ 自動車、２ 制御部、３ 電池部、４ 駆動部、５
バッテリパック、６バッテリカバー、７ 排気ホー
ス、８ａ，８ｂ 拘束パイプ、９ａ，９ｂ バスバーモ
ジュール、１０ａ，１０ｂ 拘束プレート、１１ モジ
ュール集合体、１２ ロワーケース、１３ 温度セン
サ、１４，２４，２９ 矢印、１５ 排気端子、１６
端子、１７，３１ 電池モジュール、２１，２５ａ〜２
５ｃ，２６ａ〜２６ｃ 冷却部材、２２，２２ａ〜２２
ｃ 台座部、２３ ケース凸部、２７ 冷却材流路、２
８ 冷却材、３０ 端部、３２ 接触部、３３ 凹部、
３４中間部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森岡 貴樹 愛知県豊田市四郷町宮下河原１番地 内浜 化成株式会社内 Ｆターム(参考） 5H031 AA09 EE01 KK01 5H040 AA28 AS07 AT06 AY02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電池セルまたは電池モジュールを
   積層した電池集合体と、 前記電池集合体を自然放熱させる場合に、前記電池集合
   体の内部温度の局所的なばらつきを低減するように、前
   記電池集合体から外部に放出される熱量を局所的に変更
   する放熱均一化手段とを備える集合電池。
2. 【請求項２】 前記放熱均一化手段は、前記電池集合体
   を構成する前記電池セルまたは前記電池モジュールの少
   なくとも１つに接続された接続部と、前記接続部に連な
   る放熱部とを有する熱伝導性部材を含む、請求項１に記
   載の集合電池。
3. 【請求項３】 前記熱伝導性部材は、前記電池集合体の
   ほぼ中央部に配置されている、請求項２に記載の集合電
   池。
4. 【請求項４】 前記熱伝導性部材が接続された前記電池
   セルまたは前記電池モジュールとは別の電池セルまたは
   電池モジュールに接続された他の接続部と、前記他の接
   続部に連なる他の放熱部とを有する他の熱伝導性部材を
   備える、請求項２または３に記載の集合電池。
5. 【請求項５】 前記熱伝導性部材の放熱部の面積は、前
   記他の熱伝導性部材の他の放熱部の面積と異なる、請求
   項４に記載の集合電池。
6. 【請求項６】 前記電池セルまたは電池モジュールは、
   電池セル部と、前記電池セル部を保持するための外装部
   材とを含み、 前記放熱均一化手段は、前記電池集合体を構成する複数
   の前記電池セルまたは電池モジュールのうちの一部の電
   池セルまたは電池モジュールの外装部材を、前記一部の
   電池セルまたは電池モジュール以外の電池セルまたは電
   池モジュールの外装部材より相対的に熱伝導率の高い材
   料により構成することを含む、請求項１に記載の集合電
   池。
7. 【請求項７】 前記電池集合体の一の領域および他の領
   域において前記電池集合体と接触する構造体を備え、 前記放熱均一化手段は、前記電池集合体の前記一の領域
   における前記電池集合体と前記構造体との接触面積を、
   前記電池集合体の前記他の領域における前記電池集合体
   と前記構造体との接触面積よりも小さくすることを含
   む、請求項１に記載の集合電池。
8. 【請求項８】 前記電池集合体に接続された構造体を備
   え、 前記放熱均一化手段は、前記電池集合体と前記構造体と
   の間に配置され、前記電池集合体および前記構造体とそ
   れぞれ接触し、前記構造体を構成する材料の熱伝導率の
   値とは異なる熱伝導率の値を示す材料からなる中間部材
   を含む、請求項１に記載の集合電池。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載の集
   合電池を備える電池システム。
10. 【請求項１０】 前記電池システムは自動車に搭載され
    るものである、請求項９に記載の電池システム。