JP2010250984A - 車両用のバッテリシステム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のバッテリユニットを複数列にケースに収納しながら耐振動特性を向上して軽量化する。バッテリユニットの温度差を少なくして寿命を長くする。
【解決手段】車両用のバッテリシステムは、複数の充電できる電池セル１を内蔵する複数のバッテリユニット３と、複数のバッテリユニット３を収納して固定してなる外装ケース３０とを備えている。車両用のバッテリシステムは、複数のバッテリユニット３を直線状に並べてなるバッテリブロック９を複数列に並べて外装ケース３０に固定している。さらに、車両用のバッテリシステムは、隣接するバッテリブロック９の間に補強パイプ７を配設して、この補強パイプ７を両側に配設されるバッテリブロック９を構成する各々のバッテリユニット３の上部に固定している。
【選択図】図２

Description

本発明は、主として、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車などの電動車両に搭載されて、車両を走行させるモータに電力を供給する電源として使用される車両用のバッテリシステムに関する。

多数の電池セルを備えるバッテリシステムは、多数の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車両用のバッテリシステム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、車両を加速するために、大出力の特性が要求され、また、車両を回生制動するときには、大きな電力で充電される。大電力で充放電されるバッテリシステムは、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くでき、また、多数の電池セルを並列に接続して充放電する電流を大きくできる。したがって、大出力の用途に使用される車両用のバッテリシステムは、多数の電池セルをケースに収納している。大出力の用途に使用できるバッテリシステムとして、多数の電池セルを複数のバッテリユニットに分割してケースに収納する構造が開発されている。（特許文献１参照）

特開平５−３４３１０５号公報

特許文献１に記載される車両用のバッテリシステムは、バッテリユニットを複数列に配列してケースに収納しているので、ケースに収納するバッテリユニットの個数を調整して、車両用のバッテリシステムの出力を用途に最適な容量に設定できる特徴がある。しかしながら、バッテリユニットを複数列に並べてケースに収納する構造のバッテリシステムは、車両に搭載されて十分な耐振動特性を実現することが難しい。とくに、複数列に配置している各々の列に複数のバッテリユニットを直線状に並べてなるバッテリシステムは、１列に並べるバッテリユニットが複数組になって長くなり、車両に搭載されて十分な耐振動特性を実現するのが難しい。それは、振動や衝撃を受けると、複数のバッテリユニットを直線状に配置している細長いバッテリブロックを固定しているケースの曲げ強度が低下するからである。この弊害はケースを補強して防止できる。ただ、ケースを補強する構造は、全体を重くする欠点がある。車両に搭載されるバッテリシステムは、できる限り軽量化しながら、優れた耐振動特性が要求される。それは、車両の重くなると、燃料や電池を無駄に消費して効率よく走行できなくなるからである。

さらに、複数のバッテリユニットをケースに収納しているバッテリシステムは、電池の温度差を少なくすることも大切である。電池の温度差が電気特性をアンバランスにして寿命を短くする原因となるからである。電池の電気特性がアンバランスになってバッテリシステムの寿命が短くなるのは、電気特性のアンバランスによって特定の電池が過充電、あるいは過放電されやすくなり、過充電や過放電によって特定の電池の劣化が促進されるからである。

本発明は、従来のバッテリシステムが有する以上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、複数のバッテリユニットを複数列にケースに収納しながら耐振動特性を向上して軽量化でき、さらに、バッテリユニットの温度差を少なくして寿命を長くできる車両用のバッテリシステムを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の車両用のバッテリシステムは、複数の充電できる電池セル１を内蔵する複数のバッテリユニット３と、複数のバッテリユニット３を収納して固定してなる外装ケース３０とを備えている。車両用のバッテリシステムは、複数のバッテリユニット３を直線状に並べてなるバッテリブロック９を複数列に並べて外装ケース３０に固定している。さらに、車両用のバッテリシステムは、隣接するバッテリブロック９の間に補強パイプ７を配設して、この補強パイプ７を両側に配設されるバッテリブロック９を構成する各々のバッテリユニット３の上部に固定している。

以上の車両用のバッテリシステムは、複数のバッテリユニットを直線状に並べてバッテリブロックとし、さらにバッテリブロックを複数列に並べてケースに固定して多数の電池セルを装備する構造としながら、ケースを軽量化して耐振動特性を向上できる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、複数のバッテリユニットを直線状に配置しているバッテリブロックの間に補強パイプを配設し、この補強パイプの両側を、隣接するバッテリブロックを構成する各々のバッテリユニットに固定しているからである。この構造は、複数のバッテリユニットを直線状に配置している細長いバッテリブロックを補強して耐振動特性を向上するので、ケースを補強することなくバッテリシステムとしての耐振動特性を向上できる。とくに、各々のバッテリユニットの上部を補強パイプに固定して、ケースの内部で細長くなるバッテリブロックを補強して、ケースの曲げ強度を向上することから、ケースを軽量化しながら、バッテリシステムとして耐振動特性を向上できることに加えて、ケースの内部に収納している各々のバッテリシステムの相対運動を確実に阻止して、震動や衝撃に対する総合的な強度を向上できる特徴がある。

さらに、各々のバッテリユニットを補強パイプに固定して、各々のバッテリユニットの熱を補強パイプに伝導することから、補強パイプが各々のバッテリユニットを熱結合する状態となって、バッテリユニットの温度差を少なくして寿命を長くできる特徴も実現する。

本発明の車両用のバッテリシステムは、外装ケース３０が、底板３１Ｘを有する下ケース３１と、天板３２Ｘを有する上ケース３２とを備えることができる。下ケース３１と上ケース３２は、複数のバッテリユニット３を直線状に配置してなる方向に伸びる両側の側壁３１Ａ、３２Ａを連結して内部に複数列にバッテリユニット３を収納して、バッテリユニット３を下ケース３１の底板３１Ｘに固定し、上ケース３２は、天板３２Ｘとバッテリユニット３との間に収納隙間を設けて、補強パイプ７をこの収納隙間に配設して、隣接するバッテリユニット３の上縁に固定することができる。
以上のバッテリシステムは、バッテリユニットを下ケースの底板に固定して、バッテリユニットの上縁に補強パイプを固定しているので、各々のバッテリユニットが、上下で強固に連結されて、とくに優れた耐振動特性を実現する。さらに、上ケースと下ケースを、バッテリユニットを直列配置する方向に伸びる側壁で連結しているので、側壁がケースの曲げ強度、とくに細長くなるバッテリブロックが曲がる方向に作用する曲げ強度を向上する特徴も実現する。

本発明の車両用のバッテリシステムは、補強パイプ７を角パイプとすることができる。 このバッテリシステムは、補強パイプを角パイプとすることで、各々のバッテリユニットに簡単かつ確実に、しかも強固に固定できる特徴がある。

本発明の車両用のバッテリシステムは、バッテリユニット３が複数の角形電池セルを備えて、複数の角形電池セルを、送風隙間１６を設けて積層状態に固定することができる。
このバッテリシステムは、送風隙間に強制送風して、バッテリユニットを構成する角形電池セルを効率よく冷却できる。

本発明の車両用のバッテリシステムは、バッテリブロック９が、複数のバッテリユニット３を直線状に並べて直列配置してなる直列配置方向の長さを、バッテリユニット３の横幅より長くすることができる。
以上のバッテリシステムは、バッテリブロックを細長い形状としながら、長手方向に曲がる衝撃に対して耐振動特性を向上できる。

本発明の車両用のバッテリシステムは、外装ケース３０に複数列に配列して固定してなるバッテリユニット３の間に、バッテリユニット３の送風隙間１６に連結してなる送風ダクト３３を設けて、この送風隙間１６の上面を補強パイプ７で閉塞することができる。
以上のバッテリシステムは、補強パイプを送風ダクトの開口部を閉塞するパーツに併用できるので、バッテリシステムの冷却構造を簡単にしながら、耐振動特性を向上できる。

本発明の車両用のバッテリシステムは、上ケース３２と下ケース３１を、両側に側壁３２Ａ、３１Ａを有する形状に加工してなる金属板として、上ケース３２の側壁３２Ａと下ケース３１の側壁３１Ａを互いに連結して下ケース３１と上ケース３２とを固定することができる。
以上のバッテリシステムは、ケースを金属板として強固にしながら、簡単に能率よく多量生産できる。

本発明の車両用のバッテリシステムは、バッテリユニット３が、複数の電池セル１を積層してなる電池ブロック２と、この電池ブロック２の両端面に配置している一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４を連結してエンドプレート４の間に電池ブロック２を固定してなる連結具５Ｂ、５Ｃとを備えて、連結具５Ｂ、５Ｃをパイプ状としてバッテリユニット３の送風隙間１６に強制送風する冷却気体のバイパスダクト２０に併用することができる。
以上のバッテリシステムは、連結具をバイパスダクトに併用することで、各々のバッテリユニットに理想的な状態で冷却気体を送風して、バッテリユニットの温度差をより少なくできる特徴がある。

本発明の一実施例にかかる車両用のバッテリシステムの斜視図である。 図１に示す車両用のバッテリシステムの内部構造を示す概略斜視図である。 図１に示す車両用のバッテリシステムの概略水平断面図である。 図１に示す車両用のバッテリシステムの垂直横断面図であって、図３のＩＶ−ＩＶ線断面に相当する図である。 図１に示す車両用のバッテリシステムの垂直横断面図であって、図３のＶ−Ｖ線断面に相当する図である。 図１に示す車両用のバッテリシステムの垂直縦断面図であって、図３のＶＩ−ＶＩ線断面に相当する図である。 図１に示す車両用のバッテリシステムの垂直縦断面図であって、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面に相当する図である。 冷却気体の上流側に配置されるバッテリユニットの分解斜視図である。 冷却気体の下流側に配置されるバッテリユニットの分解斜視図である。 電池セルと絶縁スペーサの積層構造を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用のバッテリシステムの供給ダクト部分の垂直縦断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用のバッテリシステムの排出ダクト部分の垂直縦断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用のバッテリシステムの垂直横断面図である。

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車両用のバッテリシステムを例示するものであって、本発明は車両用の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、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、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。

以下の実施例に示すバッテリシステムは、主として、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー等のエンジンとモータの両方で走行する車両や、モータのみで走行する電気自動車などの車両を走行させる電源に使用される。ただし、本発明のバッテリシステムは、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車以外の車両、たとえばゴルフカートや電動フォークリフト等の車両など、全ての車両を駆動させるモータに電力を供給する電源として使用できる。

図１ないし図７の車両用のバッテリシステムは、複数の充電できる電池セル１を内蔵する複数のバッテリユニット３と、複数のバッテリユニット３を収納して固定してなる外装ケース３０とを備える。図のバッテリシステムは、４組のバッテリユニット３を外装ケース３０に収納して固定している。バッテリユニット３は、図８ないし図１０に示すように、複数の電池セル１を積層してなる電池ブロック２と、この電池ブロック２の対向面にあって、積層された電池セル１を積層方向に挟着して固定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を連結してなる連結具５とを備える。

電池セル１は角形電池セルで、正負の電極端子１３を設けている電極面１０を、図８ないし図１０にあっては上面とし、互いに平行な姿勢で積層している。隣接する電池セル１の金属製の外装缶を絶縁するために、電池セル１の間に絶縁スペーサ１５を挟着している。図の電池セル１は、電極面１０の両端部に正負の電極端子１３を設けて、中央部には、ガス排出弁１１のガス排出口１２を設けている。ガス排出口１２から排出されるガスを外部に排気する中空状のガス排出ダクト６は、図２に示すように、電池ブロック２の電極面１０の中央に積層方向に伸びるように配置されて、電池セル１のガス排出弁１１から排出されるガスを外部に排出する。

電池セル１は、図１０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セルで、厚さ方向に積層されて電池ブロック２としている。この電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、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。図の電池セル１は、幅の広い両表面を四角形とする角形の電池セルで、両表面を対向するように積層して電池ブロック２としている。

ガス排出弁１１は、電池セル１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。このガス排出弁１１は、ガス排出口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。ガス排出弁１１が開弁されると、ガス排出口１２を介して電池セル１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。

隣接する電池セル１は、正負の電極端子１３を接続して互いに直列に接続される。図８と図９のバッテリシステムは、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３をバスバー１４を介して互いに直列に接続している。バスバー１４に連結される電極端子１３は、止ネジ１７とナット１８を介して接続している。図のバッテリシステムは、電池セル１の電極端子１３を電極面１０に対して傾斜する姿勢としている。図の電極端子１３は、電極面１０に対して約４５度傾斜する姿勢としている。この電池セル１は、下から止ネジ１７を挿入しやすく、また、上からナット１８をねじ込んで固定できる。隣接する電池セル１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、隣接する電池セルを並列に接続することもできる。

図８ないし図１０に示す電池ブロック２は、積層している電池セル１の間に絶縁スペーサ１５を挟着している。絶縁スペーサ１５は、隣接する電池セル１を絶縁する。さらに、図１０の絶縁スペーサ１５は、隣接する電極端子１３の間に突出する絶縁壁１５Ｂを設けている。絶縁スペーサ１５は、図５に示すように、両面に電池セル１を嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する電池セル１を位置ずれしないように積層できる。絶縁スペーサ１５で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。電池セル１の間に絶縁スペーサ１５を挟着する構造は、絶縁スペーサ１５をプラスチック等の熱伝導率の小さい材質で製作して、隣接する電池セル１の熱暴走を効果的に防止できる効果もある。ただ、電池ブロックは、電池セルの外装缶の表面を絶縁被膜で覆って絶縁することにより、絶縁スペーサを挟着することなく複数の電池セルを積層することもできる。この絶縁被膜には、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。この電池ブロックは、電池セルの底面や上面を冷却パイプで冷却する構造として、電池セルを底面や上面から効率よく冷却できる。

電池セル１に積層される絶縁スペーサ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送風隙間１６を設けている。図１０の絶縁スペーサ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との間に送風隙間１６を設けている。図の絶縁スペーサ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。図の絶縁スペーサ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と絶縁スペーサ１５との間に送風隙間１６を設けている。この構造は、絶縁スペーサ１５の両側に形成される送風隙間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、絶縁スペーサは、片面にのみ溝を設けて、電池セルと絶縁スペーサとの間に送風隙間を設けることもできる。図の送風隙間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。送風隙間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。

バッテリユニット３は、電池セル１を積層してなる電池ブロック２の両端面を一対のエンドプレート４で挟着している。電池ブロック２の両端に配設している一対のエンドプレート４は互いに連結具５に連結されて、その間に電池ブロック２を挟着して固定している。

エンドプレート４は、積層している角形の電池セル１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、プラスチック製で、外側面には、縦横に伸びる補強リブを一体的に成形して設けて曲げ強度を向上できる。図８と図９のエンドプレート４は、プラスチックからなるエンドプレート４の本体部の外側面に補強金属８を積層して補強し、この補強金属８に連結具５を固定している。この構造は、エンドプレート４を補強金属８で補強して強固な構造にでき、また、連結具５を強固に連結できる特徴がある。ただ、エンドプレートは、必ずしも補強金属で補強する必要はない。

連結具５は、鉄や鉄合金などの金属製で、その両端部を止ネジ１９でエンドプレート４に固定している。図８と図９のバッテリユニット３は、各々のエンドプレート４の四隅部に連結具５の端部を固定して、４本の連結具５で一対のエンドプレート４を連結している。連結具５は、電池セル１の積層方向に伸びるバインド部５Ｘの両端部に、Ｌ字状に折曲してなる固定部５Ｙを設けている。固定部５Ｙは、エンドプレート４の外側表面に沿うように折曲されて、止ネジ１９を挿入する貫通孔を設けている。連結具５は、固定部５Ｙの貫通孔に止ネジ１９を挿入し、この止ネジ１９をエンドプレート４の補強金属８にねじ込んで一対のエンドプレート４を固定している。補強金属を設けないエンドプレートは、止ネジをエンドプレートにねじ込んで、連結具をエンドプレートに固定する。

図８と図９に示すバッテリユニット３は、連結具５Ｂ、５Ｃをパイプ状として、冷却気体を送風隙間１６に強制送風するためのバイパスダクト２０に併用している。バイパスダクト２０に併用される連結具５Ｂ、５Ｃは、金属パイプの角パイプ５０としている。この連結具５Ｂ、５Ｃは、電池セル１を冷却する気体や空気をバイパスして、全ての電池セル１を均一に冷却する。図２と図３に示すバッテリシステムは、２列に並べて配置しているバッテリブロック９の間と外側とに３列の送風ダクト３３を設けて、バッテリユニット３の両側に送風ダクト３３を設けている。バッテリユニット３の両側に設けられる送風ダクト３３は、電池セル１の間に設けている送風隙間１６に連結している。バッテリユニット３の両側に設けている送風ダクト３３は、一方を供給ダクト３３Ａ、他方を排出ダクト３３Ｂとしている。図３のバッテリシステムは、２列に配置しているバッテリブロック９の間に設けている送風ダクト３３を供給ダクト３３Ａとして、バッテリブロック９の外側に設けている送風ダクト３３を排出ダクト３３Ｂとしている。このバッテリシステムは、供給ダクト３３Ａから送風隙間１６に冷却気体を強制送風し、送風隙間１６を通過した冷却気体を排出ダクト３３Ｂから外部に排出して各々の電池セル１を冷却する。

図２と図３のバッテリシステムは、全てのバッテリユニット３を均一に冷却するために、連結具５Ｂ、５Ｃを角パイプ５０の金属パイプとしてバイパスダクト２０に併用している。図のバッテリシステムは、２組のバッテリユニット３を直線状に配置してバッテリブロック９としているので、一方のバッテリユニット３は冷却気体の上流側にあって、他方のバッテリユニット３は下流側に配置される。この図のバッテリシステムは、冷却気体の上流側に配置している２列のバッテリユニット３（図２と図３において左側のバッテリユニット３）の間に配設している連結具５Ｂを金属パイプの角パイプ５０として、下流側のバッテリユニット３にバイパスして送風する。さらに、下流側のバッテリユニット３の両側に配設している連結具５Ｃを金属パイプの角パイプ５０として、上流側のバッテリユニット３から排出される冷却気体をバイパスして外部に排気する。

以上のバッテリシステムは、上流側に配置している２列のバッテリユニット３の送風隙間１６を通過した冷却気体の一部を、下流側のバッテリユニット３の外側の上下に固定している連結具５Ｃでバイパスして外部に排気する。上流側にあるバッテリユニット３の送風隙間１６を通過して外部に排気される冷却気体は、下流側の排出ダクト３３Ｂである送風ダクト３３とバイパスダクト２０である連結具５Ｃに分流して外部に排気されるので、下流側のバッテリユニット３の送風隙間１６を通過した冷却気体の排気への影響を極減してスムーズに排出される。このバッテリシステムは、上流側のバッテリユニット３の送風隙間１６を通過した冷却気体を下流側の排出ダクト３３Ｂとバイパスダクト２０である連結具５Ｃから排気して、下流側のバッテリユニット３の送風隙間１６を通過した冷却気体を下流側の排出ダクト３３Ｂから排気する。したがって、このバッテリシステムは、下流側のバッテリユニット３の外側に設けられて、バイパスダクト２０に併用される連結具５Ｂの開口面積と、下流側のバッテリユニット３の外側において、上下の連結具５Ｂの間に設けている排出ダクト３３Ｂとなる送風ダクト３３の開口面積との比率を最適なように調整して、上流側と下流側のバッテリユニット３の排気を理想的なバランスにコントロールできる。

さらに、下流側のバッテリユニット３は、上流側のバッテリユニット３の間に設けているバイパスダクト２０に併用される連結具５Ｂを介して直接に冷却気体が供給される。したがって、下流側のバッテリユニット３は、上流側のバッテリユニット３の間の送風ダクト３３である供給ダクト３３Ａを通過した冷却気体と、バイパスダクト２０である連結具５Ｂでバイパスされた冷却気体が送風される。このバッテリシステムは、上流側のバッテリユニット３の間に設けられて、バイパスダクト２０に併用される連結具５Ｂの開口面積と、上流側のバッテリユニット３の間において、上下の連結具５Ｂの間に設けている供給ダクト３３Ａとなる送風ダクト３３の開口面積との比率を最適なように調整して、上流側と下流側のバッテリユニット３に強制送風する冷却気体の送風量をコントロールできる。したがって、上流側と下流側のバッテリユニット３を均一に冷却できるように、バイパスダクト２０となる連結具５Ｂ、５Ｃの開口面積を調整することで、上流側と下流側のバッテリユニット３を均一に冷却できる。

以上のバッテリシステムは、上流側にあるバッテリユニット３の送風隙間１６を通過した冷却気体を、下流側の排出ダクト３３Ｂとバイパスダクト２０である連結具５Ｃに分流して外部に排気するが、バッテリシステムは、図１１に示すように、上流側にあるバッテリユニット３の送風隙間１６を通過した冷却気体を、下流側の排出ダクト３３Ｂに通過させることなく、下流側の連結具５Ｃをバイパスさせて外部に排気することもできる。このバッテリシステムは、図１１の一部拡大図に示すように、下流側のバッテリユニット３の外側に設けられる排出ダクト３３Ｂの上流側を閉塞プレート２９で閉塞して実現できる。このバッテリシステムは、上流側にあるバッテリユニット３の送風隙間１６を通過した冷却気体が、下流側の排出ダクト３３Ｂに流入することなく連結具５Ｃを通過して外部に排気されるので、下流側のバッテリユニット３の送風隙間１６を通過した冷却気体の排気に影響されずにスムーズに排出される。

さらに、以上のバッテリシステムは、上流側のバッテリユニット３の間に設けた供給ダクト３３Ａを通過した冷却気体と、バイパスダクト２０である連結具５Ｂでバイパスされた冷却気体の両方を、下流側にあるバッテリユニット３の間の供給ダクト３３Ａに送風しているが、バッテリシステムは、図１２に示すように、上流側にあるバッテリユニット３の間の供給ダクト３３Ａを通過した冷却気体を下流側の供給ダクト３３Ａに流入させることなく、すなわち、上流側の上下の連結具５Ｂを通過した冷却気体のみを下流側の供給ダクト３３Ａに送風することもできる。このバッテリシステムは、図１２の一部拡大図に示すように、上流側のバッテリユニット３の間に設けられる供給ダクト３３Ａの下流側を閉塞プレート２８で閉塞して実現できる。このバッテリシステムは、上流側にあるバッテリユニット３と下流側にあるバッテリユニット３とに別々に冷却気体を送風するので、上流側と下流側のバッテリユニット３に強制送風する冷却気体の送風量を理想的にコントロールできる。

バイパスダクト２０に併用される連結具５Ｂ、５Ｃは、バインド部５Ｘを金属パイプの角パイプ５０として、その両端に固定部５Ｙを設けている。２列のバッテリユニット３の間に配設されるバイパスダクト２０に併用される連結具５Ｂは、図８に示すように、その両端を開口して、角パイプ５０の両側の側壁を両側に折曲して固定部５Ｙを設けている。この連結具５Ｂは、両側の固定部５Ｙを２列に配置される両側のバッテリユニット３のエンドプレート４に固定する。この連結具５Ｂは、ひとつで、２列に隣接して配列する２組のバッテリユニット３のエンドプレート４に固定できる。さらに、この連結具５Ｂは、２列に隣接しているバッテリユニット３の間に挟まれるように配置することで、２列のバッテリユニット３の間隔を正確に特定できる。また、バッテリユニット３の外側に配設されるバイパスダクト２０に併用される連結具５Ｃは、図９に示すように、その両端を開口して角パイプ５０の一方の側壁を折曲して固定部５Ｙとして、この固定部５Ｙをバッテリユニット３のエンドプレート４に固定している。以上の構造の連結具５Ｂ、５Ｃは、バインド部５Ｘを金属パイプとすることで、バインド部５Ｘの曲げ強度を向上できる特徴がある。

以上のバッテリシステムは、連結具５Ｂ、５Ｃをバイパスダクト２０に併用するが、本発明のバッテリシステムは、連結具を必ずしもバイパスダクトに併用する必要はない。図１３のバッテリシステムは、２列に並べて配設してなるバッテリユニット３の間に配設している内側の連結具５Ｄのバインド部５Ｘを、底プレート５３の両側に平行な側壁５４のある溝型としている。両側の側壁５４は、その両端部をエンドプレート４の外側面に沿うようにＬ字状に折曲して固定部５Ｙとしている。この連結具５Ｄは、両側の側壁５４を外側であって反対側に折曲加工して、ふたつの固定部５Ｙを設けている。この構造の内側の連結具５Ｄも、前述した角パイプ５０の連結具５Ｂと同じように、２列に隣接して配列する２組のバッテリユニット３のエンドプレート４に固定できる。さらに、内側の連結具５Ｄは、そのバインド部５Ｘに設けている２列の側壁５４を、２列に隣接している各々のバッテリユニット３の電池ブロック２の対向表面に沿うように固定しているので、前述した角パイプ５０の連結具５Ｂと同じように、２列のバッテリユニット３の間隔を正確に特定できる。また、この構造の連結具５Ｄは、金属板を溝型に加工してバインド部５Ｘとして、バインド部５Ｘの曲げ強度を向上できる。さらに、１本の連結具５Ｄを２列に隣接して配置している２組のバッテリユニット３に連結するので、１本の連結具５Ｄで２列に隣接する２組のバッテリユニット３を連結して固定できる。

溝型の連結具５Ｄは、溝の開口部を対向する姿勢として、エンドプレート４の上下に固定される。エンドプレート４の上部に固定される連結具５Ｄは、溝の開口部を下向きとして固定され、下部に固定される連結具５Ｄは、溝の開口部を上向きとして固定される。エンドプレート４の上部に固定している連結具５Ｄは、溝型の底プレート５３を水平姿勢として電池セル１の上面とほぼ同一面に配置して、上面に補強パイプ７を固定している。エンドプレート４の下部に固定している連結具５Ｄは、底プレート５３を水平姿勢として電池セル１の下面とほぼ同一面に配置して、外装ケース３０の底板３１Ｘに固定している。

さらに、図２において、冷却気体の上流側に配置している２列のバッテリユニット３の外側に配設している連結具５Ａと、下流側のバッテリユニット３の間に配設している連結具５Ａは、バインド部５Ｘの横断面形状をＬ字状として、バッテリユニット３の外側面に沿う垂直プレート部５１と水平プレート部５２とを設けている。この構造の連結具５Ａは、水平プレート部５２に上カバー３８を固定し、また、外装ケース３０の底板に固定している。エンドプレート４の上部に固定している連結具５は、水平プレート部５２を電池セル１の上面とほぼ同一面に配置してその上に上カバー３８を固定している。エンドプレート４の下部に固定している連結具５Ａは、水平プレート部５２を電池セル１の底面とほぼ同一面として、外装ケース３０の底板３１Ｘに固定している。

バッテリユニット３は、その両側に設けている下側の連結具５を外装ケース３０の底板３１Ｘに固定し、さらに、エンドプレート４を外装ケース３０の底板３１Ｘに固定して、強固に外装ケース３０に固定している。ただし、バッテリユニットは、エンドプレートのみを外装ケースに固定し、あるいは連結具のみを外装ケースに固定することもできる。とくに、断面形状をＬ字状または溝型とし、あるいは角パイプからなる金属製の連結具５は、優れた曲げ強度を有するので、これを外装ケース３０に固定して、バッテリユニット３を強固に外装ケース３０に固定できる。連結具５は、ボルト２１とナット２２を介して、補強パイプ７と上カバー３８と底板３１Ｘに固定される。ただし、連結具は、止ネジを介して補強パイプや上カバーや底板に固定することもできる。さらに、エンドプレート４は、ボルト３６とナット３７を介して下ケース３１の底板３１Ｘに固定している。ボルト３６は、エンドプレート４を上下に貫通して、下ケース３１の底板３１Ｘの下面に設けたナット３７にねじ込まれて、バッテリユニット３を外装ケース３０に固定している。

２列に配置しているバッテリブロック９は、その間に補強パイプ７を固定している。補強パイプ７は金属パイプの角パイプである。図４と図５の断面図に示す補強パイプ７は、エンドプレート４の上側に固定している連結具５の横幅よりも、例えば１ｍｍないし２ｃｍ幅広の角パイプである。図２、図４、及び図５の断面図に示すバッテリユニット３は、電池セル１の電極端子を電極カバー２３でカバーしている。補強パイプ７は、この電極カバー２３に当たらない幅としている。補強パイプ７は、複数組の、図２にあっては２組のバッテリユニット３を直線状に配置して、その耐振動特性、とくに曲げ強度を向上するものであるから、１本の金属パイプを互いに隣接して配置している２列のバッテリブロック９を構成する全てのバッテリユニット３に固定している。図４ないし図６のバッテリシステムは、補強パイプ７をバッテリユニット３の連結具５に固定している。角パイプの補強パイプ７は、上側の連結具５の上面に密着するように固定して、曲げ強度や耐振動特性を向上できる。補強パイプ７は、Ｌ字状の連結具５Ａの水平プレート部５２に固定し、あるいは、角パイプ５０である連結具５Ｂの上面に固定し、あるいはまた、溝型の連結具５Ｄの底プレート５３に固定される。ただ、補強パイプは、必ずしも角パイプとする必要はなく、たとえば、横断面形状を楕円形や四角形でない多角形とすることもできる。

補強パイプ７は、上側の連結具５にボルト２１とナット２２を介して固定している。すなわち、ボルト２１が補強パイプ７と上側の連結具５を貫通し、その先端をナット２２にねじ込んで固定している。ボルト２１を挿入するために、補強パイプ７はボルト２１をねじ込むボルト孔の上方に、ボルト２１を通過させる貫通孔７Ａを設けている。この構造は、補強パイプ７に上からボルト２１を挿入し、このボルト２１を補強パイプ７の底面と連結具５に貫通し、その先端にナット２２をねじ込んで連結具５に固定される。ナット２２は、連結具５の内面に溶接などの方法で固定している。この構造は、ボルト２１をナット２２にねじ込んで、補強パイプ７を連結具５に確実に固定できる。

図２ないし図７のバッテリシステムは、４組のバッテリユニット３を外装ケース３０に固定している。図のバッテリシステムは、２組のバッテリユニット３を直線状に配置してバッテリブロック９としている。図２のバッテリブロック９は、２組のバッテリユニット３を直線状に並べて直列配置してなる直列配置方向の長さを、バッテリユニット３の横幅より長くしている。さらに、バッテリシステムは、２組のバッテリブロック９を２列に配置して外装ケース３０に固定している。このバッテリシステムは、２組のバッテリユニット３を直列に配置して１列のバッテリブロック９とし、さらに、２組のバッテリユニット３を備えるバッテリブロック９を２列に配置して、４組のバッテリユニット３を外装ケース３０に収納して固定している。

図の外装ケース３０は、下ケース３１と上ケース３２とで構成している。下ケース３１と上ケース３２は、溝型に加工された金属プレートである。下ケース３１と上ケース３２は、同じ厚さの金属プレートで製作され、あるいは下ケースを上ケースよりも厚い金属プレートで製作する。下ケース３１は、底板３１Ｘの両側に上方に伸びる側壁３１Ａを設けて溝型としている。上ケース３２は、天板３２Ｘの両側に下方に伸びる側壁３２Ａを設けて溝型としている。上ケース３２の側壁３２Ａは、下ケース３１の側壁３１Ａよりも高く成形している。図３のバッテリシステムは、下ケース３１と上ケース３２の横幅を等しくして、下ケース３１の側壁３２Ａと上ケース３２の側壁３１Ａとを互いに連結している。下ケース３１と上ケース３２は、複数のバッテリユニット３を直線状に配置してなる方向に伸びる両側の側壁３１Ａ、３２Ａを連結して、内部に複数列にバッテリユニット３を収納している。下ケース３１と上ケース３２は、互いに固定する先端縁に、外側に折曲された折曲片３１ａ、３２ａを設けている。外装ケース３０は、折曲片３１ａ、３２ａを貫通する止ネジ３４とナット３５で折曲片３１ａと折曲片３２ａを固定し、あるいは折曲片を貫通するリベットなどで固定して、下ケース３１と上ケース３２とを連結している。下ケース３１に固定される上ケース３２は、天板３２Ｘとバッテリユニット３との間に収納隙間を設けて、補強パイプ７をこの収納隙間に配設して、隣接するバッテリユニット３の上縁に固定している。

さらに、下ケース３１と上ケース３２からなる外装ケース３０は、２列のバッテリブロック９の外側に送風ダクト３３ができるように幅を広くしている。図３ないし図４のバッテリシステムは、２列に配置しているバッテリブロック９の中間に送風ダクト３３を設け、さらにバッテリブロック９の外側であって側壁３１Ａ、３２Ａとの間にも送風ダクト３３を設けている。２列のバッテリブロック９の間に設けている送風ダクト３３は、上方を補強パイプ７で閉塞して、下方の開口部を下ケース３１で閉塞している。２列のバッテリブロック９の外側に設けている送風ダクト３３は、上方を上カバー３８で閉塞して、下方を下ケース３１で閉塞している。

１…電池セル
２…電池ブロック
３…バッテリユニット
４…エンドプレート
５…連結具 ５Ａ…連結具
５Ｂ…連結具
５Ｃ…連結具
５Ｄ…連結具
５Ｘ…バインド部
５Ｙ…固定部
６…ガス排出ダクト
７…補強パイプ ７Ａ…貫通孔
８…補強金属
９…バッテリブロック
１０…電極面
１１…ガス排出弁
１２…ガス排出口
１３…電極端子
１４…バスバー
１５…絶縁スペーサ １５Ａ…溝
１５Ｂ…絶縁壁
１６…送風隙間
１７…止ネジ
１８…ナット
１９…止ネジ
２０…バイパスダクト
２１…ボルト
２２…ナット
２３…電極カバー
２８…閉塞プレート
２９…閉塞プレート
３０…外装ケース
３１…下ケース ３１Ａ…側壁
３１ａ…折曲片
３１Ｘ…底板
３２…上ケース ３２Ａ…側壁
３２ａ…折曲片
３２Ｘ…天板
３３…送風ダクト ３３Ａ…供給ダクト
３３Ｂ…排出ダクト
３４…止ネジ
３５…ナット
３６…止ネジ
３７…ナット
３８…上カバー
５０…角パイプ
５１…垂直プレート部
５２…水平プレート部
５３…底プレート
５４…側壁

Claims (8)

1. 複数の充電できる電池セル(1)を内蔵する複数のバッテリユニット(3)と、複数のバッテリユニット(3)を収納して固定してなる外装ケース(30)とを備える車両用のバッテリシステムであって、
   前記複数のバッテリユニット(3)を直線状に並べてなるバッテリブロック(9)を複数列に並べて外装ケース(30)に固定しており、さらに、隣接するバッテリブロック(9)の間には補強パイプ(7)を配設して、この補強パイプ(7)を両側に配設されるバッテリブロック(9)を構成する各々のバッテリユニット(3)の上部に固定してなる車両用のバッテリシステム。
2. 前記外装ケース(30)が、底板(31X)を有する下ケース(31)と、天板(32X)を有する上ケース(32)とを備えており、下ケース(31)と上ケース(32)は複数のバッテリユニット(3)を直線状に配置してなる方向に伸びる両側の側壁(31A)、(32A)を連結して内部に複数列にバッテリユニット(3)を収納しており、前記バッテリユニット(3)が前記下ケース(31)に固定され、前記上ケース(32)は、天板(32X)とバッテリユニット(3)との間に収納隙間を設けており、前記補強パイプ(7)が前記収納隙間に配設されて、隣接するバッテリユニット(3)の上縁に固定されてなる請求項１に記載される車両用のバッテリシステム。
3. 前記補強パイプ(7)が角パイプである請求項１に記載される車両用のバッテリシステム。
4. 前記バッテリユニット(3)が複数の角形電池セルを備え、複数の角形電池セルが送風隙間(16)を設けて積層状態に固定されてなる請求項１に記載される車両用のバッテリシステム。
5. 前記バッテリブロック(9)が、複数のバッテリユニット(3)を直線状に並べて直列配置してなる直列配置方向の長さを、バッテリユニット(3)の横幅より長くしている請求項１に記載される車両用のバッテリシステム。
6. 前記外装ケース(30)に複数列に配列して固定されてなる前記バッテリユニット(3)の間に、前記バッテリユニット(3)の送風隙間(16)に連結してなる送風ダクト(33)を設けており、この送風隙間(16)の上面を補強パイプ(7)で閉塞してなる請求項５に記載される車両用のバッテリシステム。
7. 前記上ケース(32)と下ケース(31)が両側に側壁(32A)、(31A)を有する形状に加工してなる金属板で、上ケース(32)の側壁(32A)と下ケース(31)の側壁(31A)を互いに連結して下ケース(31)と上ケース(32)とを固定してなる請求項２に記載される車両用のバッテリシステム。
8. 前記バッテリユニット(3)が、複数の電池セル(1)を積層してなる電池ブロック(2)と、この電池ブロック(2)の両端面に配置している一対のエンドプレート(4)と、一対のエンドプレート(4)を連結してエンドプレート(4)の間に電池ブロック(2)を固定してなる連結具(5B)、(5C)とを備え、前記連結具(5B)、(5C)をパイプ状としてバッテリユニット(3)の送風隙間(16)に強制送風する冷却気体のバイパスダクト(20)に併用してなる請求項１に記載される車両用の電源装置。

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