JP2009170258A - バッテリシステム - Google Patents

Abstract

【課題】積層している角形電池の安全弁の排出口から排出させるガスを速やかに外部に排出しながら、多数の角形電池をしっかりと固定する。
【解決手段】バッテリシステムは、複数の電池セル１が積層されてなる電池ブロック２と、積層された電池セル１を固定してなる電池ホルダー３とからなる。電池ブロック２は、各々の角形電池１０の第１ないし第４の外周面１１を同一面とする姿勢に積層している。電池ホルダー３は、電池ブロック２を両端面から挟着してなる一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４に両端部を連結してなる連結固定具５とを備える。連結固定具５は、角形電池１０の第１ないし第４の外周面１１に配設されて両端部をエンドプレート４に連結している第１ないし第４の連結固定具５を備える。さらに、第１の連結固定具５Ａは、角形電池１０の安全弁の排出口１２に連結してなるガス排出ダクト６に併用している。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の電池セルを積層状態で連結してなる電池ブロックを電池ホルダーで固定してなるバッテリシステムに関し、とくに、電池ブロックの電池セルの安全弁から排出されるガスを速やかに排気できる排気ダクトを設けているバッテリシステムに関する。

多数の電池セルを積層しているバッテリシステムは、電池セルを直列に接続して出力電圧を高くできることから、ハイブリッドカーの電源装置のように大電流で充放電される用途に使用される。このバッテリシステムは、車両を加速するときに極めて大きな電流で放電され、また、回生制動等の状態では、相当に大きな電流で充電される。このバッテリシステムは、大容量の電池セルを多数に使用する十分な強度が要求される。積層する電池セルを角形電池とするバッテリシステムは、上下面とその両側を固定してしっかりと強固に固定できるが、上面の固定が難しい。それは、角形電池の上面は、安全弁の排出口が開口され、また電極端子も設けられ、さらにまた、電極端子に接続されるリード線等が配線されることから十分なスペースを設けることが難しいからである。このため、角形電池を積層しているバッテリシステムは、電池セル全体の４面からなる外周面をしっかりと固定するのが難しい。

ところで、従来の角形電池を積層しているバッテリシステムは、電池の異常な状態での破壊を防止して安全性を確保するために安全弁を設けている。安全弁は、電池の内圧が異常に上昇すると開弁してガスを排気する。多数の電池セルを積層しているバッテリシステムは、電池セルから排出されるガスを速やかに外部に排気することが大切である。とくに、リチウムイオン電池のように非水系の電解液を使用する電池セルにあっては、排気ガスを速やか排気することが大切である。このことを実現するために、積層する電池セルの安全弁の排出口に排気チューブを連結するバッテリシステムが開発されている。（特許文献１参照）
特開２００７−１５７６３３号公報

引用文献１のバッテリシステムは、角形電池の安全弁の排出口に排気チューブを連結している。したがって、このバッテリシステムは、角形電池の排出ガスをスムーズに外部に排気できる。しかしながら、この構造によっても積層している多数の角形電池をしっかりと固定できない。また、高温・高圧の排出ガスに耐えるだけの強度を確保できない。

本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、積層している角形電池の安全弁の排出口から排出される高温・高圧のガスを速やかに外部に排出しながら、多数の角形電池をしっかりと固定できるバッテリシステムを提供することにある。

本発明のバッテリシステムは、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
バッテリシステムは、複数の電池セル１、３１が積層されてなる電池ブロック２、３２と、この電池ブロック２、３２の外側にあって、積層された電池セル１、３１を固定してなる電池ホルダー３、３３、５３、６３、７３、８３、９３とからなる。電池セル１、３１は、上下面と両側面とで形成される第１ないし第４の外周面１１からなる外形を四角形とし、かつ第１の外周面１１Ａに安全弁の排出口１２を開口している角形電池１０である。電池ブロック２、３２は、各々の角形電池１０の第１の外周面１１Ａを同一面とし、かつ第２の外周面１１Ｂも同一面とし、さらに第３の外周面１１Ｃも同一面とし、さらにまた第４の外周面１１Ｄも同一面とする姿勢に積層している。電池ホルダー３、３３、５３、６３、７３、８３、９３は、電池ブロック２、３２を両端面から挟着してなる一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４に両端部を連結してなる連結固定具５、３５、５５、６５、７５、８５、９５とを備える。連結固定具５、３５、５５、６５、７５、８５、９５は、角形電池１０の第１の外周面１１Ａに配設されて両端部をエンドプレート４に連結している第１の連結固定具５Ａ、３５Ａ、５５Ａ、６５Ａ、７５Ａ、８５Ａ、９５Ａと、角形電池１０の第２の外周面１１Ｂに配設されて両端部をエンドプレート４に連結している第２の連結固定具５Ｂ、３５Ｂ、５５Ｂ、６５Ｂ、７５Ｂ、８５Ｂ、９５Ｂと、角形電池１０の第３の外周面１１Ｃに配設されて両端部をエンドプレート４に連結している第３の連結固定具５Ｃ、３５Ｃ、５５Ｃ、６５Ｃ、７５Ｃ、８５Ｃ、９５Ｃと、角形電池１０の第４の外周面１１Ｄに配設されて両端部をエンドプレート４に連結している第４の連結固定具５Ｄ、３５Ｄ、５５Ｄ、６５Ｄ、７５Ｄ、８５Ｄ、９５Ｄとを備える。さらに、第１の連結固定具５Ａ、３５Ａ、５５Ａ、６５Ａ、７５Ａ、８５Ａ、９５Ａは、角形電池１０の安全弁の排出口１２に連結してなるガス排出ダクト６、３６、５６、６６、７６、８６、９６に併用している。

本発明の請求項２のバッテリシステムは、第１の連結固定具５Ａ、３５Ａ、６５Ａが溝形で、溝の両側縁を角形電池１０の第１の外周面１１Ａに密着して、角形電池１０の第１の外周面１１Ａと連結固定具５、３５、６５とでガス排出ダクト６、３６、６６を形成している。さらに、本発明の請求項３のバッテリシステムは、第１の連結固定具５Ａ、６５が溝形で、溝の両側縁に、角形電池１０の第１の外周面１１Ａに沿う所定の幅のフランジ部５ａ、６５ａを設けている。さらにまた、本発明の請求項４のバッテリシステムは、フランジ部５ａ、６５ａと角形電池１０の第１の外周面１１Ａとの間にパッキン１９を挟着している。

本発明の請求項５のバッテリシステムは、連結固定具５、３５、５５、６５、７５、８５、９５を金属製としている。さらに、本発明の請求項６のバッテリシステムは、連結固定具５、３５、５５、６５、７５、８５、９５が金属製で、角形電池１０との間に絶縁材を配設している。

さらに、本発明の請求項７のバッテリシステムは、第１の連結固定具３５Ａに冷媒で冷却される冷却パイプ４０を連結している。

さらに、本発明の請求項８のバッテリシステムは、第１の連結固定具５Ａ、３５Ａ、５５Ａ、６５Ａ、７５Ａ、８５Ａの横断面形状をコ字状、円弧状のいずれかとしている。

さらに、本発明の請求項９のバッテリシステムは、２列の電池ブロック２を、第１の外周面１１Ａを対向する姿勢で所定の間隔に配設して、対向する第１の外周面１１Ａの隙間に、横断面形状をＨ状とする第１の連結固定具９５Ａを配設して、この第１の連結固定具９５Ａでもって、２列の電池ブロック２の間にガス排出ダクト９６を設けている。

さらに、本発明の請求項１０のバッテリシステムは、角形電池１０の第１の連結固定具３５Ａに冷媒で冷却される冷却パイプ４０を連結すると共に、角形電池１０の第２ないし第４の外周面１１のいずいれかに冷却パイプ４０を配管して冷却している。

さらに、本発明の請求項１１のバッテリシステムは、積層される電池セル１の間に、冷却気体を通過させる冷却隙間１６を設けるスペーサ１５を配設しており、この冷却隙間１６に冷却空気を送風して電池セル１を冷却している。

本発明のバッテリシステムは、積層している角形電池の安全弁の排出口から排出される高温・高圧のガスを速やかに外部に排出しながら、多数の角形電池をしっかりと固定できる特徴がある。それは、本発明のバッテリシステムが、複数の電池セルの上下面と両側面とで形成される第１ないし第４の外周面を同一面とする姿勢に積層して電池ブロックとすると共に、積層される電池セルを固定する電池ホルダーを、一対のエンドプレートと、一対のエンドプレートを連結する連結固定具とで構成しており、さらに、この連結固定具は、角形電池の第１ないし第４の外周面に配設される第１ないし第４の連結固定具の両端部をエンドプレートに連結すると共に、第１の連結固定具を、角形電池の安全弁の排出口に連結されるガス排出ダクトに併用しているからである。この構造のバッテリシステムは、角形電池の第１ないし第４の外周面に配設される第１ないし第４の連結固定具の両端部をエンドプレートに連結するので、積層される複数の角形電池を四方から挟着する状態で保持して、しっかりと固定できる。さらに、このバッテリシステムは、角形電池の安全弁の排出口に連結される第１の連結固定具を、ガス排出ダクトに併用するので、多数の角形電池をしっかりと固定しながら、角形電池の安全弁の排出口から排出されるガスをガス排出ダクトから速やかに排出できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１ないし図４は第１の実施例を、図５ないし図８は第２の実施例を、図９ないし図１１は第３の実施例を、図１２と図１３は第４の実施例を、図１４ないし図１７は第５の実施例を、図１８ないし図２１は第６の実施例を、図２２と図２３は第７の実施例を示している。これらの図において、同じ構成要素については、同符号を付している。

これらの実施例に示すバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただし、ハイブリッドカーや電気自動車以外の車両に使用され、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。

以下の実施例に示すバッテリシステムは、複数の電池セル１、３１を積層してなる電池ブロック２、３２と、この電池ブロック２、３２の外側にあって積層された電池セル１、３１を固定してなる電池ホルダー３、３３、５３、６３、７３、８３、９３とを備える。電池セル１、３１は、上下面と両側面とで形成される第１ないし第４の外周面１１からなる外形を四角形とし、かつ第１の外周面１１Ａに安全弁の排出口１２を開口している角形電池１０である。

角形電池１０は、図に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形電池で、厚さ方向に積層されて電池ブロック２、３２としている。この角形電池１０は、リチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図の角形電池１０は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池ブロック２、３２としている。角形電池１０は、第１の外周面１１Ａである上面の両端部には正負の電極端子１３を突出して設けており、中央部には安全弁の排出口１２を設けている。

安全弁は、角形電池１０の内圧が設定圧力よりも高くなると開弁して、内圧の上昇を防止する。この安全弁は、排出口１２を閉塞する弁体（図示せず）を内蔵している。弁体は、設定圧力で破壊される薄膜、あるいは設定圧力で開弁するように弾性体で弁座に押圧されている弁である。安全弁が開弁されると、排出口１２を介して角形電池１０の内部が外部に開放され、内部のガスを放出して内圧の上昇が防止される。

さらに、角形電池１０は、正負の電極端子１３を互いに逆方向に折曲すると共に、隣接する角形電池同士では、正負の電極端子１３を互いに対向する方向に折曲している。図のバッテリシステムは、隣接する角形電池１０の正負の電極端子１３を積層状態で連結して、互いに直列に接続している。積層状態で連結される電極端子は、図示しないが、ボルトとナット等の連結具で連結される。ただ、角形電池は、正負の電極端子をバスバーで連結して互いに直列に接続することもできる。隣接する角形電池を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する角形電池を並列に接続することもできる。

図１ないし図４、及び図９ないし図２３に示す電池ブロック２は、積層している角形電池１０の間にスペーサ１５を挟着している。スペーサ１５は、隣接する角形電池１０を絶縁する。スペーサ１５は、図２４に示すように、両面に角形電池１０を嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する角形電池１０を位置ずれしないように積層できる。スペーサ１５で絶縁して積層される角形電池１０は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。さらに、図５ないし図８に示す電池ブロック３２は、スペーサを挟着することなく複数の電池セル３１を積層している。この電池セル３１は、角形電池１０の金属製の外装缶の表面を絶縁被膜１４で覆って絶縁している。この絶縁被膜１４には、プラスチック製の熱収縮チューブや絶縁塗料が使用できる。金属製の外装缶は、熱伝導に優れて、全体を効率よく均一な温度にできる。このため、角形電池の底面や上面を冷却パイプで冷却する構造として、角形電池を底面や上面から効率よく冷却できる。ただし、本発明のバッテリシステムは、角形電池の外装缶をプラスチックなどの絶縁材とすることができる。これらの角形電池は、スペーサを挟着することなく積層して電池ブロックにできる。ただ、角形電池の間にスペーサを挟着する構造は、スペーサをプラスチック等の熱伝導率の小さい材質で製作して、隣接する角形電池の熱暴走を効果的に防止できる効果もある。

電池セル１に積層されるスペーサ１５は、電池セル１を効果的に冷却するために、電池セル１との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間１６を設けている。図２４のスペーサ１５は、電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝１５Ａを設けて、電池セル１との間に冷却隙間１６を設けている。図のスペーサ１５は、複数の溝１５Ａを、互いに平行に所定の間隔で設けている。図のスペーサ１５は、両面に溝１５Ａを設けており、互いに隣接する電池セル１とスペーサ１５との間に冷却隙間１６を設けている。この構造は、スペーサ１５の両側に形成される冷却隙間１６で、両側の電池セル１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、スペーサは、片面にのみ溝を設けて、電池セルとスペーサとの間に冷却隙間を設けることもできる。図の冷却隙間１６は、電池ブロック２の左右に開口するように水平方向に設けている。冷却隙間１６に強制送風される空気は、電池セル１の外装缶を直接に効率よく冷却する。この構造は、電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。

図の電池ブロック２、３２は、角形電池１０の第１の外周面１１Ａを電池ブロック２、３２の上面としている。第２の外周面１１Ｂと第３の外周面１１Ｃを両側面とし、さらに第４の外周面１１Ｄを底面としている。これらの図において、電池ブロック２、３２は、各々の角形電池１０の上面である第１の外周面１１Ａを同一面とし、かつ第２の外周面１１Ｂと第３の外周面１１Ｃも同一面とし、さらに底面である第４の外周面１１Ｄも同一面とする姿勢に積層している。すなわち、電池セル１、３１である複数の角形電池１０は、上下面と両側面を同一面とする姿勢で積層されて電池ブロック２、３２としている。さらに、図１ないし図１１に示すバッテリシステムは、２個の電池ブロック２、３２を直線状に連結して、１列の電池ブロックとしている。

角形電池１０を積層状態に固定する電池ホルダー３、３３、５３、６３、７３、８３、９３は、電池ブロック２、３２を両端面から挟着してなる一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４に両端部または中間部を連結してなる連結固定具５、３５、５５、６５、７５、８５、９５とを備える。連結固定具５、３５、５５、６５、７５、８５、９５は、角形電池１０の第１の外周面１１Ａである上面に配設されて両端部または中間部をエンドプレート４に連結している第１の連結固定具５Ａ、３５Ａ、５５Ａ、６５Ａ、７５Ａ、８５Ａ、９５Ａと、角形電池１０の第２の外周面１１Ｂである側面に配設されて両端部をエンドプレート４に連結している第２の連結固定具５Ｂ、３５Ｂ、５５Ｂ、６５Ｂ、７５Ｂ、８５Ｂ、９５Ｂと、角形電池１０の第３の外周面１１Ｃである側面に配設されて両端部をエンドプレート４に連結している第３の連結固定具５Ｃ、３５Ｃ、５５Ｃ、６５Ｃ、７５Ｃ、８５Ｃ、９５Ｃと、角形電池１０の第４の外周面１１Ｄである底面に配設されて、両端部または中間部をエンドプレート４に連結している第４の連結固定具５Ｄ、３５Ｄ、５５Ｄ、６５Ｄ、７５Ｄ、８５Ｄ、９５Ｄとを備える。電池ホルダー３、３３、５３、６３、７３、８３、９３は、電池ブロック２、３２の両端面を一対のエンドプレート４で挟着し、さらに角形電池１０の４面全体の外周面１１に配設される第１ないし第４の連結固定具５、３５、５５、６５、７５、８５、９５の両端をエンドプレート４に連結する構造で、複数の角形電池１０を積層状態にしっかりと固定している。

エンドプレート４は、角形電池１０の外形と同じ形状と寸法の四角形として、積層している電池ブロック２、３２を両端面から挟着して固定している。エンドプレート４は、プラスチック製又は金属製で、外側面には、縦横に伸びる補強リブ４Ａを一体的に成形して設けている。さらに、図に示すエンドプレート４は、上縁に沿って補強金具１７を固定して、この補強金具１７に第１の連結固定具５Ａ、３５Ａ、５５Ａ、６５Ａ、７５Ａ、８５Ａ、９５Ａを連結している。この構造は、エンドプレート４の上縁を補強金具１７で補強して強固な構造にでき、また、第１の連結固定具５Ａ、３５Ａ、５５Ａ、６５Ａ、７５Ａ、８５Ａ、９５Ａを強固に連結できる特徴がある。とくに、この構造は、エンドプレート４をプラスチックで成形して、それ自体を強固にできる特徴がある。ただ、エンドプレートは、必ずしも補強金具で補強する必要はなく、たとえばエンドプレートを金属製として、補強金具を設けることなく、連結固定具を直接に固定することもできる。

第１ないし第４の連結固定具５、３５、５５、６５、７５、８５、９５は、鉄などの金属製で、その両端または中間を止ネジ１８でエンドプレート４に固定している。第１の連結固定具５Ａ、３５Ａ、５５Ａ、６５Ａ、７５Ａ、８５Ａ、９５Ａは、電池ブロック２、３２の上面に固定されて、角形電池１０の安全弁の排出口１２に連結しているガス排出ダクト６に併用される。

第２の連結固定具５Ｂ、３５Ｂ、５５Ｂ、６５Ｂ、７５Ｂ、８５Ｂ、９５Ｂと第３の連結固定具５Ｃ、３５Ｃ、５５Ｃ、６５Ｃ、７５Ｃ、８５Ｃ、９５Ｃは、電池ブロック２、３２の両側面に配置されて、電池ブロック２、３２の両端に配置された一対のエンドプレート４を両側から連結している。図に示す第２の連結固定具５Ｂ、３５Ｂ、５５Ｂ、６５Ｂ、７５Ｂ、８５Ｂ、９５Ｂと第３の連結固定具５Ｃ、３５Ｃ、５５Ｃ、６５Ｃ、７５Ｃ、８５Ｃ、９５Ｃは、帯状の連結バー２０である。帯状の連結バー２０は、両端を内側に折曲して設けた折曲片をエンドプレート４に固定している。図のエンドプレート４は、連結バー２０の折曲片を連結する連結孔（図示せず）を設けている。図のエンドプレート４は、両側の四隅部に４個の連結孔を設けている。連結孔は雌ネジ穴である。連結バー２０である第２の連結固定具５Ｂと第３の連結固定具５Ｃは、折曲片を貫通する止ネジ１８を雌ネジ穴にねじ込んでエンドプレート４に固定している。

第４の連結固定具５Ｄ、３５Ｄ、５５Ｄ、６５Ｄ、７５Ｄ、８５Ｄ、９５Ｄは、電池ブロック２、３２の底面に配置されて、電池ブロック２、３２の両端に配置された一対のエンドプレート４に止ネジ１８で固定している。図１ないし図４、及び図９ないし図２１に示す第４の連結固定具５Ｄ、５５Ｄ、６５Ｄ、７５Ｄ、８５Ｄは、底面プレートで、電池ブロック２を収納する外装ケース９、８９の下ケース９Ｂ、８９Ｂに併用している。ただ、第４の連結固定具は、図示しないが、外装ケースの下ケースとは別部材である底面プレートを設けてエンドプレートに固定することもできる。図５ないし図８に示す第４の連結固定具３５Ｄは、詳細には後述するが、冷却プレート４１としている。

図１ないし図４に示すバッテリシステムは、第１の連結固定具５Ａを溝形としている。溝形である第１の連結固定具５Ａは、両側縁を角形電池１０の第１の外周面１１Ａに密着して、角形電池１０の上面と第１の連結固定具５Ａとの間にガス排出ダクト６を設けている。さらに、第１の連結固定具５Ａは、横断面形状をコ字状とする溝形として、角形電池１０の上面にガス排出ダクト６を設けている。ただ、第１の連結固定具は、横断面形状を円弧状とする溝形とすることもできる。溝形である第１の連結固定具５Ａは、角形電池１０の上面をカバーして、その溝内に安全弁の排出口１２を配置するように固定されて、安全弁の排出口１２に連結するガス排出ダクト６を設けている。

さらに、第１の連結固定具５Ａは、図４の一部拡大図に示すように、溝の開口端縁である両側縁に沿って、角形電池１０の第１の外周面１１Ａに沿う所定の幅のフランジ部５ａを設けている。フランジ部５ａと、第１の外周面１１Ａとの間にはパッキン１９を挟着している。この構造は、第１の連結固定具５Ａを隙間なく角形電池１０の表面に密着して、密閉されたガス排出ダクト６を設けることができる。さらに、第１の連結固定具５Ａと角形電池１０との間にパッキン１９を挟着する構造は、パッキン１９を絶縁材として、金属製の第１の連結固定具５Ａと角形電池１０とを絶縁できる。

さらに、第１の連結固定具５Ａは、止ネジ１８でエンドプレート４に固定するために、エンドプレート４の上方に位置して、両側に突出する連結片５ｂを設けている。図に示すバッテリシステムは、２個の電池ブロック２を直線状に連結して、１列の電池ブロックとしているので、第１の連結固定具５Ａの両端部と中間部とに連結片５ｂを設けている。この第１の連結固定具５Ａは、これらの連結片５ｂを介して、２個の電池ブロック２の両端に固定しているエンドプレート４に連結している。この構造は、直線状に配置している２個の電池ブロック２を、第１の連結固定具５Ａでしっかりと連結できる。すなわち、第１の連結固定具５Ａを、２個の電池ブロック２を直線状に連結する部材に併用している。連結片５ｂは、止ネジ１８を挿通する貫通孔（図示せず）を設けている。第１の連結固定具５Ａは、連結片５ｂを貫通する止ネジ１８を、補強金具１７に設けた貫通孔に挿通すると共に、エンドプレート４の上面に設けた雌ネジ孔（図示せず）にねじこんで、エンドプレート４に固定している。

さらに、第１の連結固定具５Ａは、両端部を筒状に成形すると共に、この筒部をエンドプレート４から突出する突出筒部５ｃとしている。図示しないが、この突出筒部５ｃに排気用のダクト等を連結して、角形電池１０の安全弁の排出口１２から排出されるガスを速やかに外部に排出している。

さらに、図１ないし図４に示すバッテリシステムは、第１の連結固定具５Ａの上に外装ケース９の上ケース９Ａを固定している。図の外装ケース９は、下ケース９Ｂと上ケース９Ａとで構成している。上ケース９Ａと下ケース９Ｂは、外側に突出する鍔部２１を有し、この鍔部２１をボルト２２とナット２３で固定している。図の外装ケース９は、鍔部２１を電池ブロック２の側面に配置している。この外装ケース９は、下ケース９Ｂを止ネジ１８でエンドプレート４に固定して、電池ブロック２を固定している。止ネジ１８は、下ケース９Ｂを貫通してエンドプレート４ネジ孔（図示せず）にねじ込まれて、電池ブロック２を外装ケース９に固定している。この止ネジ１８は、頭部を下ケース９Ｂから突出させている。

上ケース９Ａは金属板で、第１の連結固定具５Ａの上面をカバーする上面プレート９ａの両側に側面プレート９ｂを連結する形状としている。この上ケース９Ａは、上面プレート９ａを、その内側に配設している第１の連結固定具５Ａに止ネジ２４で固定している。また、側面プレート９ｂの下端縁は、外側に突出する鍔部２１を有し、この鍔部２１を、第４の連結固定具５Ｄである下ケース９Ｂの鍔部２１に連結している。さらに、図の上ケース９Ａは、上面プレート９ａと側面プレート９ｂとの境界に沿って、角形電池１０の第１の外周面１１Ａの両側を下方に押圧して固定する段差部９ｃを設けている。この上ケース９Ａは、電池ブロック２の上面との間にスペース２５を設けている。このスペース２５には、電池セル１を連結するハーネス（図示せず）が収納される。

さらに、外装ケース９は、側面プレート９ｂと電池ブロック２との間に、排気ダクト２６と供給ダクト２７を設けている。このバッテリシステムは、供給ダクト２７に強制送風される空気を角形電池１０の間の冷却隙間１６に送風して角形電池１０を冷却して、排気ダクト２６から外部に排気する。さらに、下ケース９Ｂは、電池ブロック２の両側に沿って、下方に突出する凸条２８を設けている。これらの凸条２８は、排気ダクト２６と供給ダクト２７の幅を広くしてこれらのダクトの圧力損失を小さくする。さらに、これらの凸条２８は、下ケース９Ｂを補強して、下ケース９Ｂの曲げ強度を強くする。とくに、図に示す下ケース９Ｂは、両側に凸条２８を設けているので、両側の２列の凸条２８によって、曲げ強度を向上できる。さらにまた、下ケース９Ｂの両側に設けている凸条２８は、電池ブロック２を固定する止ネジ１８の頭部よりも下方に突出し、あるいは頭部と同じ高さとしている。この下ケース９Ｂは、車両などに搭載される状態では、凸条２８を固定プレートの上に載置して、広い面積でバッテリシステムの加重を支えることができる。

さらに、図５ないし図８に示すバッテリシステムは、第１の連結固定具３５Ａと第４の連結固定具３５Ｄに冷媒で冷却される冷却パイプ４０を連結している。この第１の連結固定具３５Ａと第４の連結固定具３５Ｄは、電池ブロック３２に熱結合するように配設されて、角形電池１０の発熱を効率よく冷却パイプ４０に伝導する。冷却パイプ４０は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の大きい金属で制作される。冷却パイプ４０は、第１の連結固定具３５Ａと第４の連結固定具３５Ｄに熱結合して配管される。

図に示す第１の連結固定具３５Ａは、全体の形状を溝形としており、この溝を構成する両側の側壁の内部に冷却パイプ４０を配管している。この第１の連結固定具３５Ａは、角形電池１０の発熱を効率よく冷却パイプ４０に伝導できるように、全体を熱伝導に優れた金属（例えば、アルミや銅）で成形している。冷却パイプ４０は、第１の連結固定具３５Ａの側壁３５ａに熱結合して配管される。第１の連結固定具３５Ａと冷却パイプ４０の両方を、熱伝導率の大きいアルミニウムや銅製とする構造は、冷媒で効率よく角形電池１０を冷却できる。この第１の連結固定具３５Ａは、電池ブロック３２の上面に熱結合するように配置されて、電池ブロック３２の角形電池１０を上から冷却する。さらに、第１の連結固定具３５Ａは、側壁３５ａの下端面を角形電池１０の第１の外周面１１Ａに密着して、角形電池１０の上面と第１の連結固定具３５Ａとの間にガス排出ダクト３６を設けている。溝形である第１の連結固定具３５Ａは、角形電池１０の上面をカバーして、その溝内に安全弁の排出口１２を配置するように固定されて、安全弁の排出口１２に連結するガス排出ダクト３６を設けている。第１の連結固定具３５Ａの側壁３５ａの下面と、第１の外周面１１Ａとの間にはパッキン１９を挟着している。この構造は、第１の連結固定具３５Ａを隙間なく角形電池１０の表面に密着して、密閉されたガス排出ダクト３６を設けると共に、パッキン１９を絶縁材として、金属製の第１の連結固定具３５Ａと角形電池１０とを絶縁している。

この第１の連結固定具３５Ａは、連結具４４を介してエンドプレート４に固定している。図の連結具４４は、第１の連結固定具３５Ａの外側面に沿って折曲してなる金属プレートで、両側の折曲片に止ネジ１８を挿通する貫通孔（図示せず）を設けている。この連結具４４は、折曲片を貫通する止ネジ１８を、補強金具１７に設けた貫通孔に挿通すると共に、エンドプレート４の上面に設けた雌ネジ孔（図示せず）にねじこんで、第１の連結固定具３５Ａをエンドプレート４に固定している。図に示すバッテリシステムは、２個の電池ブロック３２を直線状に連結して、１列の電池ブロックとしているので、第１の連結固定具３５Ａの両端部と中間部とを連結具４４でエンドプレート４に固定している。

さらに、図に示す第４の連結固定具３５Ｄは、冷却プレート４１で、電池ブロック３２の下面に熱結合するように配置されて、電池ブロック３２の角形電池１０を下から冷却する。冷却プレート４１は、内部に中空部４２を有する箱形で、電池ブロック３２の下面に熱結合される上面の表面プレート４１Ａを有する。この表面プレート４１Ａの下方には、底プレート４１Ｂを設けている。表面プレート４１Ａと底プレート４１Ｂは同じ外形として、その周囲を周壁４１Ｃで連結して内部に閉鎖された中空部４２を設けている。図の冷却プレート４１は、底プレート４１Ｂに周壁４１Ｃを一体的に連結して設けている。表面プレート４１Ａと底プレート４１Ｂと周壁４１Ｃは、金属板で制作される。表面プレート４１Ａは、アルミニウムや銅などの熱伝導率の大きい金属板で制作される。底プレート４１Ｂと周壁４１Ｃは、優れた熱伝導特性が要求されないので、必ずしも金属板とする必要はなく、プラスチック板などの熱伝導率の小さい板材で制作することもできる。この冷却プレート４１は、表面プレート４１Ａを貫通する止ネジ１８をエンドプレート４にねじこんで、電池ブロック３２に固定している。図に示すバッテリシステムは、２個の電池ブロック３２を直線状に連結して、１列の電池ブロックとしているので、表面プレート４１Ａの両端部と中間部とを止ネジ１８でエンドプレート４に固定している。

冷却プレート４１の中空部４２には、冷却パイプ４０を配管している。冷却パイプ４０は、表面プレート４１Ａの内面に接触して、すなわち表面プレート４１Ａに熱結合して配管される。表面プレート４１Ａと冷却パイプ４０の両方を、薄くて熱伝導率の大きいアルミニウムや銅製とする構造は、冷媒で効率よく角形電池１０を冷却できる。図８の断面図に示す冷却パイプ４０は、上面に扁平部４０ａを設ける断面形状として、扁平部４０ａを表面プレート４１Ａに広い面積で接触して固定している。冷却パイプ４０に扁平部４０ａを設けて、この扁平部４０ａを表面プレート４１Ａに接触させる冷却プレート４１は、冷却パイプ４０と表面プレート４１Ａとの熱結合面積を大きくして、冷却パイプ４０でもって効率よく表面プレート４１Ａを冷却できる。図８の冷却プレート４１は、冷却パイプ４０を表面プレート４１Ａに接触させて熱結合するが、底プレート４１Ｂからは離して配管している。この冷却プレート４１は、底プレート４１Ｂが直接には冷却パイプ４０で冷却されない。このため、冷却パイプ４０が効率よく表面プレート４１Ａを冷却する。底プレート４１Ｂは、複数列の縦溝と横溝とを設けている。この底プレート４１Ｂは、縦横に伸びる溝加工をして、折曲強度を向上している。

さらに、冷却プレート４１は、中空部４２にプラスチック発泡体４３を充填している。プラスチック発泡体４３は、冷却パイプ４０の内部を除く中空部４２に充填している。プラスチック発泡体４３は、冷却パイプ４０を断熱すると共に、冷却パイプ４０と表面プレート４１Ａとの熱結合を安定にする。このプラスチック発泡体４３には、たとえば、ウレタンフォームが使用される。ウレタンフォームは、独立気泡を有する状態で中空部４２に満たされて冷却パイプ４０を表面プレート４１Ａに押圧する。独立気泡のプラスチック発泡体４３は、気泡が独立して気体を流通させないことから優れた断熱特性を実現する。また、独立して気泡に含まれる気体の圧力で冷却パイプ４０が表面プレート４１Ａに押圧されて、冷却パイプ４０と表面プレート４１Ａをより確実に密着して熱結合状態をよくする。

さらに、図５と図６に示すバッテリシステムは、冷却プレート４１に配管される冷却パイプ４０の両端部を、冷却プレート４１の端面から引き出すと共に、この引き出し部分を上方に折曲し、さらに、電池ブロックの上面に固定している第１の連結固定具３５Ａに配管している。この冷却パイプ４０は、第１の連結固定具３５Ａと第４の連結固定具３５Ｄである冷却プレート４１を一緒に冷却する。さらに、冷却パイプ４０は、冷媒供給機（図示せず）に連結しており、この冷媒供給機から冷媒を供給している。この冷媒には、気化熱で冷却パイプ４０を冷却するものや、水や油のように冷却された液体で冷却パイプ４０を冷却するものが使用される。

このバッテリシステムは、電池ブロック３２の上面と下面とを冷却パイプ４０で冷却するので、積層して配置される複数の角形電池１０を効率よく冷却できる特徴がある。ただ、バッテリシステムは、電池ブロックの上面にのみ冷却パイプを配管して冷却することも、電池ブロックの上面と側面に冷却パイプを配管して冷却することもできる。さらに、このバッテリシステムは、複数の電池セル３１を冷却パイプ４０で冷却するので、積層される複数の電池セル３１の間に冷却空気を通過させる冷却隙間を設けることなく、複数の角形電池１０を冷却できる。このため、電池ブロック３２の全長を短く設計して、全体をコンパクトにできる。ただ、バッテリシステムは、電池ブロックの表面に冷却パイプを配管すると共に、積層される電池セルの間に冷却気体を送風する冷却隙間を設けて、この冷却隙間に送風される冷却空気と冷却パイプに供給される冷媒の両方で、電池セルをより効率よく冷却することもできる。

図９ないし図１１に示すバッテリシステムは、第１の連結固定具５５Ａを、外装ケース９の上ケース９Ａとしている。図の上ケース９Ａは、上面プレート９ａと側面プレート９ｂとの境界に沿って設けた段差部９ｃを、止ネジ１８を介して、エンドプレート４に固定している。この上ケース９Ａは、電池ブロック２の上面との間にできるスペースをガス排出ダクト５６としている。さらに、図９に示すバッテリシステムは、このガス排出ダクト５６に、エンドプレート４から突出する連結筒部５７を連結している。図示しないが、この連結筒部５７に排気用のダクト等を連結して、角形電池１０の安全弁の排出口１２から排出されるガスを速やかに外部に排出している。

さらに、図１２ないし図２０に示すバッテリシステムは、角形電池の安全弁の排出口から排出されるガスを、強制的にガス排出ダクトから外部に排出する構造としている。図１２ないし図１７に示すバッテリシステムは、ガス排出ダクト６６、７６のガスを強制排気するファン６８、７８をガス排出ダクト６６、７６に連結している。

図１２と図１３に示すバッテリシステムは、第１の連結固定具６５Ａに強制排気用のファン６８を固定している。図に示すファン６８は、スクリューフィンを備えるファンである。図１２と図１３に示すバッテリシステムは、第１の連結固定具６５Ａを図１ないし図４に示すバッテリシステムと同じ構造としている。すなわち、第１の連結固定具６５Ａを溝形として、溝形である第１の連結固定具６５Ａの両側縁を角形電池１０の第１の外周面１１Ａに密着して、角形電池１０の上面と第１の連結固定具６５Ａとの間にガス排出ダクト６６を設けている。第１の連結固定具６５Ａは、溝の開口端縁である両側縁に沿って設けたフランジ部６５ａを隙間なく角形電池１０の表面に密着してガス排出ダクト６６を設けている。この第１の連結固定具６５Ａも、両側に突出する連結片６５ｂに挿通する止ネジ１８でエンドプレート４に固定している。さらに、第１の連結固定具６５Ａの一端に強制排気用のファン６８を固定している。このバッテリシステムは、ファン６８を駆動して、ガス排出ダクト６６に強制送風し、角形電池１０の安全弁の排出口１２から排出されるガスを、反対側の突出筒部６５ｃに連結される排気用のダクト（図示せず）から速やかに外部に排出する。

図１４ないし図１７に示すバッテリシステムは、第１の連結固定具７５Ａを、電池ブロック２の上面全体を覆うカバーケース７０としている。カバーケース７０は金属製で、高温高圧のガスに耐えることができる強度を有する。このカバーケース７０は、横断面形状をコ字状とする溝形で、止ネジ１８を介して、両端をエンドプレート４に固定している。このカバーケース７０は、電池ブロック２の上面との間にできるスペースをガス排出ダクト７６としている。さらに、このカバーケース７０は、一方の端面に強制排気用のファン７８を固定している。図に示すファン７８は、シロッコファンである。さらに、カバーケース７０、ファンの両側から、電池セル１を連結するハーネス４８を引き出している。この取り出し部分は、防水・防気シール構造としている。さらに、カバーケース７０は、ファン７８の反対側の端面に排気用ダクト７７を連結している。この排気用ダクト７７とカバーケース７０との連結部分も、ガス漏れがないように、パッキン４９を介してシール構造としている。このバッテリシステムも、ファン７８を駆動して、ガス排出ダクト７６に強制送風し、角形電池１０の安全弁の排出口１２から排出されるガスを、反対側の排気用ダクト７７から速やかに外部に排出する。

さらに、図１８ないし図２１に示すバッテリシステムは、第１の連結固定具８５Ａを、電池ブロック２の上面全体を覆うカバーケース８０として、内部にガス排出ダクト８６を設けると共に、このガス排出ダクト８６に、角形電池１０の間の冷却隙間１６に送風される空気を供給して、角形電池１０から排出されるガスを、強制的に外部に排出する構造としている。図に示すバッテリシステムは、電池ブロック２の両側に、外装ケース８９でもって供給ダクト２７と排気ダクト２６とを設けている。さらに、排気ダクト２７の排出側とカバーケース８０の一方の端面に設けた開口部とを連結ダクト２９で連結している。このバッテリシステムは、角形電池１０を冷却する冷却風が、ガス排出ダクト８６に供給されて、角形電池１０から排出されるガスをこの冷却風でもって外部に強制送風する。すなわち、供給ダクト２７に供給される冷却風は、供給ダクト２７→冷却隙間１６→排気ダクト２６→連結ダクト２９→ガス排出ダクト８６→排出用ダクト８７の順に送風されて、角形電池１０を冷却しながら、角形電池１０から排出されるガスを外部に排出する。この構造は、ガス排出ダクト８６にファン等の機構を設けることなく、角形電池１０に強制冷却する機構を利用して、ガス排出ダクト８６に強制送風できる。

さらに、図２２と図２３に示すバッテリシステムは、２列の電池ブロック２を、横倒しにする姿勢であって、第１の外周面１１Ａを対向する姿勢として、互いに平行に所定の間隔に配設している。さらに、バッテリシステムは、対向する第１の外周面１１Ａの隙間に、横断面形状をＨ状とする第１の連結固定具９５Ａを配設して、この第１の連結固定具９５Ａでもって、２列の電池ブロック２の間にガス排出ダクト９６を設けている。さらに、２列の電池ブロック２は、図において両側に位置する第４の外周面１１Ｄに、第４の連結固定具９５Ｄである底面プレート９８を固定している。底面プレート９８は、止ネジ１８でエンドプレート４に固定している。さらに、２列の電池ブロック２は、図において上下に位置する第２の外周面１１Ｂと第３の外周面１１Ｃに、第２の連結固定具９５Ｂと第３の連結固定具９５Ｃである連結バー２０を配設して、この連結バー２０の両端を、エンドプレート４に固定している。さらに、図２２に示すバッテリシステムは、互いに平行に配設される２列の電池ブロック２のエンドプレート４を連結プレート９９で一体的に連結している。このバッテリシステムは、横断面形状をＨ状とする第１の連結固定具９５Ａでもって、両側にガス排出ダクト９６を設けて、各々の電池ブロック２の角形電池１０から排出されるガスをひとつの第１の連結固定具９５Ａで効率よく排気できる。

本発明の第１の実施例のバッテリシステムの斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの一部断面拡大斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。 本発明の第２の実施例のバッテリシステムの斜視図である。 図５に示すバッテリシステムの底面斜視図である。 図５に示すバッテリシステムの一部断面拡大斜視図である。 図５に示すバッテリシステムの垂直断面図である。 本発明の第３の実施例のバッテリシステムの斜視図である。 図９に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 図９に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。 本発明の第４の実施例のバッテリシステムの斜視図である。 図１２に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 本発明の第５の実施例のバッテリシステムの斜視図である。 図１４に示すバッテリシステムの背面斜視図である。 図１４に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 図１５に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 本発明の第６の実施例のバッテリシステムの斜視図である。 図１８に示すバッテリシステムの背面斜視図である。 図１８に示すバッテリシステムの外装ケースを外した斜視図である。 図１９に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 本発明の第７の実施例のバッテリシステムの斜視図である。 図２２に示すバッテリシステムの断面図である。 電池セルとスペーサの積層構造を示す分解斜視図である。

符号の説明

１…電池セル
２…電池ブロック
３…電池ホルダー
４…エンドプレート ４Ａ…補強リブ
５…連結固定具 ５Ａ…第１の連結固定具
５ａ…フランジ部
５ｂ…連結片
５ｃ…突出部
５Ｂ…第２の連結固定具
５Ｃ…第３の連結固定具
５Ｄ…第４の連結固定具
６…ガス排出ダクト
９…外装ケース ９Ａ…上ケース
９ａ…上面プレート
９ｂ…側面プレート
９ｃ…段差部
９Ｂ…下ケース
１０…角形電池
１１…外周面 １１Ａ…第１の外周面
１１Ｂ…第２の外周面
１１Ｃ…第３の外周面
１１Ｄ…第４の外周面
１２…排出口
１３…電極端子
１４…絶縁被膜
１５…スペーサ １５Ａ…溝
１６…冷却隙間
１７…補強金具
１８…止ネジ
１９…パッキン
２０…連結バー
２１…鍔
２２…ボルト
２３…ナット
２４…止ネジ
２５…スペース
２６…排気ダクト
２７…供給ダクト
２８…凸条
２９…連結ダクト
３１…電池セル
３２…電池ブロック
３３…電池ホルダー
３５…連結固定具 ３５Ａ…第１の連結固定具
３５ａ…側壁
３５Ｂ…第２の連結固定具
３５Ｃ…第３の連結固定具
３５Ｄ…第４の連結固定具
３６…ガス排出ダクト
４０…冷却パイプ ４０ａ…扁平部
４１…冷却プレート ４１Ａ…表面プレート
４１Ｂ…底プレート
４１Ｃ…周壁
４２…中空部
４３…プラスチック発泡体
４４…連結具
４８…ハーネス
４９…パッキン
５３…電池ホルダー
５５…連結固定具 ５５Ａ…第１の連結固定具
５５Ｂ…第２の連結固定具
５５Ｃ…第３の連結固定具
５５Ｄ…第４の連結固定具
５６…ガス排出ダクト
５７…連結筒部
６３…電池ホルダー
６５…連結固定具 ６５Ａ…第１の連結固定具
６５ａ…フランジ部
６５ｂ…連結片
６５ｃ…突出部
６５Ｂ…第２の連結固定具
６５Ｃ…第３の連結固定具
６５Ｄ…第４の連結固定具
６６…ガス排出ダクト
６８…ファン
７０…カバーケース
７３…電池ホルダー
７５…連結固定具 ７５Ａ…第１の連結固定具
７５Ｂ…第２の連結固定具
７５Ｃ…第３の連結固定具
７５Ｄ…第４の連結固定具
７６…ガス排出ダクト
７７…排気用ダクト
７８…ファン
８０…カバーケース
８３…電池ホルダー
８５…連結固定具 ８５Ａ…第１の連結固定具
８５Ｂ…第２の連結固定具
８５Ｃ…第３の連結固定具
８５Ｄ…第４の連結固定具
８６…ガス排出ダクト
８７…排気用ダクト
８９…外装ケース ８９Ｂ…下ケース
９３…電池ホルダー
９５…連結固定具 ９５Ａ…第１の連結固定具
９５Ｂ…第２の連結固定具
９５Ｃ…第３の連結固定具
９５Ｄ…第４の連結固定具
９６…ガス排出ダクト
９８…底面プレート
９９…連結プレート

Claims (11)

1. 複数の電池セルが積層されてなる電池ブロックと、この電池ブロックの外側にあって積層された電池セルを固定してなる電池ホルダーとからなるバッテリシステムであって、
   前記電池セルは、上下面と両側面とで形成される第１ないし第４の外周面からなる外形を四角形とし、かつ第１の外周面に安全弁の排出口を開口している角形電池で、
   前記電池ブロックは、各々の角形電池の第１の外周面を同一面とし、かつ第２の外周面も同一面とし、さらに第３の外周面も同一面とし、さらにまた第４の外周面も同一面とする姿勢に積層しており、
   さらに、前記電池ホルダーは、電池ブロックを両端面から挟着してなる一対のエンドプレートと、一対のエンドプレートに両端部を連結してなる連結固定具とを備え、連結固定具は角形電池の第１の外周面に配設されて両端部をエンドプレートに連結している第１の連結固定具と、角形電池の第２の外周面に配設されて両端部をエンドプレートに連結している第２の連結固定具と、角形電池の第３の外周面に配設されて両端部をエンドプレートに連結している第３の連結固定具と、角形電池の第４の外周面に配設されて両端部をエンドプレートに連結している第４の連結固定具とを備え、
   さらにまた、前記第１の連結固定具が角形電池の安全弁の排出口に連結してなるガス排出ダクトに併用されてなるバッテリシステム。
2. 前記第１の連結固定具が溝形であって、溝の両側縁を角形電池の第１の外周面に密着して、角形電池の第１の外周面と連結固定具とがガス排出ダクトを形成している請求項１に記載されるバッテリシステム。
3. 前記第１の連結固定具が溝形であって、溝の両側縁に、角形電池の第１の外周面に沿う所定の幅のフランジ部を有する請求項２に記載されるバッテリシステム。
4. 前記フランジ部と角形電池の第１の外周面との間にパッキンを挟着している請求項３に記載されるバッテリシステム。
5. 前記連結固定具が金属製である請求項１に記載されるバッテリシステム。
6. 前記連結固定具が金属製で、角形電池との間に絶縁材を配設している請求項５に記載されるバッテリシステム。
7. 前記第１の連結固定具に冷媒で冷却される冷却パイプを連結してなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
8. 前記第１の連結固定具の横断面形状がコ字状、円弧状のいずれかである請求項１に記載されるバッテリシステム。
9. ２列の電池ブロックが第１の外周面を対向する姿勢で所定の間隔に配設して、対向する第１の外周面の隙間に、横断面形状をＨ状とする第１の連結固定具を配設して、この第１の連結固定具でもって、２列の電池ブロックとの間にガス排出ダクトを設けている請求項１に記載されるバッテリシステム。
10. 前記角形電池の第１の連結固定具に冷媒で冷却される冷却パイプを連結すると共に、角形電池の第２ないし第４の外周面のいずれかに冷却パイプを配管して冷却するようにしてなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
11. 積層される電池セルの間に、冷却気体を通過させる冷却隙間を設けるスペーサを配設しており、この冷却隙間に冷却空気を送風して電池セルを冷却する請求項１ないし１０のいずれかに記載されるバッテリシステム。

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