JP2011253747A - 蓄電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池モジュールを構成する各蓄電池セルの過度の温度上昇を抑制することが可能な冷却機構を備えた蓄電池モジュールを提供する。
【解決手段】蓄電池モジュール３０を構成するために複数列複数段に配列した複数の蓄電池セル１０の外装部に密着した状態で蓄電池把持部２０にて囲い込むことにより各蓄電池セル１０を把持固定し、蓄電池把持部２０内の空洞部２１に、各蓄電池セル１０を潜熱により冷却することが可能な冷却用流動体４０を充填したヒートシンク構造とする。冷却用流動体４０としてはナフタレンまたは低融点金属のＵアロイ７０を用いる。また、蓄電池把持部２０の空洞部２１に圧力弁を介して連通した圧力調整タンクを備え、空洞部２１内の冷却用流動体４０の封入圧力を調整する構造としても良い。なお、蓄電池把持部２０を、複数列複数段に配列した各蓄電池セル１０のうち外部に露出した蓄電池セル１０の電極部を把持する形状としても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池モジュールに関し、特に、過度の温度上昇を抑制し、各蓄電池セルを冷却することが可能な蓄電池モジュールに関する。

従来の技術においては、非特許文献１の宮坂明宏らによる“大型ニッケル水素蓄電池を用いた高信頼性電源システム”（電気化学学会技術委員会新電池構想部会、第６１回新電池構想部会講演会、ｐｐ１−４）の「Ｆｉｇ３．３ Battery module」にも示されているように、蓄電池モジュールの冷却機構としては、冷却ファンを用いて、蓄電池モジュールの前面から取り入れた空気を背面へと排出する構造であった。

つまり、前記非特許文献１に記載の従来の蓄電池モジュールの冷却機構においては、図３に示すように、円筒型電池として円筒型９５ＡｈＮｉＭＨ蓄電池セル（直径φ６０ｍｍ×長さＬ１７０ｍｍ）を１０本直列に接続して、一つの蓄電池モジュールを構成し、該蓄電池モジュール全体を冷却ファンにより強制空冷するようにしていた。図３は、従来の蓄電池モジュールの実装構造を示す模式図であり、図３（Ａ）は、円筒型電池１を１０本直列接続して構成した蓄電池モジュールの様子を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、蓄電池モジュールを実装する電池箱の構造を示す斜視図である。

図３（Ａ）に示すように、蓄電池モジュールの内部においては、各円筒型電池１（各蓄電池セル）の互いの間隔幅を、５ｍｍずつ離して５列２段に配置し、かつ、各円筒型電池１同士を直列接続し易くするために、隣接する円筒型電池１同士は正極２と負極３との位置を互い違いに入れ替えて、隣接する正極２と負極３とが同じ面に向くように配置し、隣接する各円筒型電池１の正極２と負極３との電極間をバスバー（電池接続具）または電力線によって接続するとともに、絶縁性を有する電池把持板５すなわち電池固定板にて把持して固定する構造としている。なお、電池把持板５の各円筒型電池１を把持している部位には、各円筒型電池１を交換する際に、各円筒型電池１の着脱を容易にするために、電池把持板５の一部（上側および下側の板）を取り外すための分割面６が形成されている。

さらに、各円筒型電池１を把持する電池把持板５は、図３（Ｂ）に示すように、電池箱台座１１上に載置されて、その上から電池箱の外箱１２を被せることによって、蓄電池モジュールは電池箱内に収納される。

ここで、電池箱の外箱１２は、収納した１０本直列接続の各円筒型電池１の中心線と平行な位置関係になる２つの側板が、それぞれ、通気穴が穿設された対向平面板として形成されており、他方の対向平面板（図３（Ｂ）においては、外箱１２の奥側の側板）に穿設された通気穴が空気を吸い込む吸い込み口１５であり、一方の対向平面板（図３（Ｂ）においては、外箱１２の手前側の側板）に穿設された通気穴が各円筒型電池１との熱交換を行った空気を排気する排気口を形成している。

収納した１０本直列接続の各円筒型電池１のうち、最初の円筒型電池１の正極２または負極３と最後の円筒型電池１の負極３または正極２とは、図３（Ｂ）に示すように、電池箱の外箱１２の他方の対向平面板（図３（Ｂ）においては、外箱１２の手前側の側板）に取り付けられた電気コネクタ１４の出力端子にバスバーまたは電力線によって電気的に接続される。

さらに、蓄電池セルの充放電時に温度バラツキが無く、かつ、上限温度を超えないことを目的として、図３（Ｂ）に示すように、電池箱の外箱１２の一方の対向平面板（図３（Ｂ）においては、外箱１２の手前側の側板）に箱付冷却ファン１３が取り付けられていて、電池箱の外箱１２の他方の対向平面板（図３（Ｂ）においては、外箱１２の奥側の側板）に穿設している吸い込み口１５から冷却用の空気を吸い込むことによって、電池箱に収納されている１０本の円筒型電池１からなる蓄電池モジュール全体を強制的に冷却している。

さらに説明すれば、次の通りである。従来の蓄電池モジュールにおいては、電池箱内の複数の円筒型電池１は、電池箱台座１１上に電池把持板５を介して載置されて、側板として互いに対向する位置に通気穴が穿設された２枚の対向平面板を有し、かつ、一方の対向平面板には箱付冷却ファン１３や電気コネクタ１４が取り付けられている外箱１２に覆われた電池箱内に収納されている。電池箱台座１１上に載置された各円筒型電池１は、多段構成とされ、それぞれの中心軸は水平（電池箱台座１１の底面と平行な位置関係）であり、かつ、各円筒型電池１の中心軸は外箱１２の対向平面板に対しても平行になるように配置されている。

さらに、箱付冷却ファン１３は、対向平面板に穿設された通気穴の吸い込み口１５から取り込んだ外気（空気）によって複数の円筒型電池１からの発熱を排熱するために駆動されるように構成されている。

つまり、蓄電池モジュール内の複数の円筒型電池１が、前述のごとく配置されているので、一方の対向平面板に取り付けられた箱付冷却ファン１３の駆動により、対向する他方の対向平面板に吸い込み口１５として穿設された通気穴から取り込まれた外気は、該通気穴に最も近い円筒型電池１の側面に当たってその背面に回り込み、次に、隣接する円筒型電池１の側面に当たってその背面に回り込むということを繰り返すことによって、発熱体である複数の各円筒型電池１と熱交換して、一方の対向平面板に排気口として穿設された通気穴から排気されることによって排熱される。

この時、電池箱内の蓄電池モジュールを構成する各円筒型電池１（蓄電池セル）の電池形状は円筒形状であるため、導入した外気の不要な乱流は抑制され、さらには、各円筒型電池１の中心軸を水平、かつ、対向平面板に平行になるように電池箱内に配置されているので、通風抵抗を小さくすることができる。その結果、電池箱からの排熱は、対向平面板が互いに向き合う方向に効率的に行われる。

宮坂 明宏、正代 尊久；"大型ニッケル水素蓄電池を用いた高信頼性電源システム"，電気化学学会技術委員会新電池構想部会、第６１回新電池構想部会講演会、ｐｐ１−４。

しかしながら、前記非特許文献１に記載のような従来の蓄電池モジュールの冷却機構においては、放電電流が２．５Ｃ〜３Ｃ（Ｃ：蓄電池モジュールの定格容量（Capacity））程度にも及ぶ高率の放電となるような場合が発生すると、従来の電池メーカが一般的に使用している放電レート（放電電流）０．２〜０．３Ｃの場合における充放電動作と比較して、１００倍もの熱量が発生する事態が発生し、かかる高温の発熱には対応することができないという課題があった。

特に、図４の円筒型電池１の発熱個所４に示すように、各円筒型電池１（各蓄電池セル）の正極２および負極３の電極部においては、バスバーや電力線とともに、接触抵抗による大量の熱が発生するため、各円筒型電池１（各蓄電池セル）の電極部の冷却または発熱防止対策が必要不可欠となっている。ここで、図４は、図３（Ａ）に示す蓄電池モジュールの発熱個所を説明するための説明図である。

しかし、従来の技術においては、各円筒型電池１（各蓄電池セル）の正極２および負極３の電極部には大電流が流れるので、危険防止のために、断熱性と絶縁性とを有する電池把持板５によって、該電極部への人間の不用意な接触を防ぐように保護がなされていて、図３（Ｂ）のような箱付冷却ファン１３を用いていても、冷却用の空気すなわち冷却風を電極部へ通すことができず、正極２および負極３の電極部からの排熱が殆ど不可能になっているという問題があった。

さらには、従来の技術においては、円筒型電池１（蓄電池セル）の正極のタブ部には、円筒型電池１（蓄電池セル）の内圧上昇に伴う応力による円筒型電池１（蓄電池セル）の亀裂や破壊を回避するために、内部ガスを排気するゴム弁が装着されているが、放電時における高温の発熱により、該ゴム弁が劣化して、該ゴム弁による内部ガスの排気が不能になるという事態が発生する恐れもある。

例えば、蓄電池モジュールを構成する円筒型電池１（蓄電池セル）としてニッケル水素蓄電池を用いる場合、通常、該円筒型電池１（蓄電池セル）には復帰式の安全弁が内蔵されており、円筒型電池１（蓄電池セル）の内圧が上昇しても、正極端子の安全弁からガスを放出して、円筒型電池１（蓄電池セル）の破損を防ぐような設計がなされており、該安全弁としてゴム弁が使用されている。

しかしながら、１００℃を超える高温となると、正極端子におけるゴム製の安全弁の劣化が進み、該ゴム弁における排気が不能になる事態が発生して、円筒型電池１（蓄電池セル）としての機能が損なわれてしまう結果を招く。

したがって、非特許文献の“最新実用二次電池第２版その選び方と使い方”（日本電池株式会社編、日刊工業新聞社、１９９９年１１月２５日、ｐｐ．９５〜）にも記載されているように、従来の蓄電池モジュールについては、何らかの冷却機構を用いて、各円筒型電池１（各蓄電池セル）の温度が１００℃を超えないような熱設計を行うことが要求されている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、放電電流が２．５Ｃ〜３Ｃにも及ぶ場合であるか否かに関わらず、過度の温度上昇を抑制し、蓄電池モジュールを構成する各蓄電池セルの放熱を確実に行うことが可能な冷却機構を備えた蓄電池モジュールを提供することを、その目的としている。

本発明は、前述の課題を解決するために、以下のごとき各技術手段から構成されている。

第１の技術手段は、複数列複数段に配列した複数の蓄電池セルを蓄電池把持部によって把持固定することにより一体化した状態で電池箱に収納した構造からなる蓄電池モジュールであって、前記蓄電池把持部は、内部に空洞部を有し、該空洞部に各前記蓄電池セルを潜熱により冷却する冷却用流動体を充填したヒートシンク構造を形成していることを特徴とする。

第２の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部の空洞部内に充填する前記冷却用流動体が、低融点のナフタレンまたは低融点金属のＵアロイ７０であることを特徴とする。

第３の技術手段は、前記第１または第２の技術手段に記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部の空洞部に圧力弁を介して連通し、該空洞部内の前記冷却用流動体の封入圧力を調整するための圧力調整タンクを備えていることを特徴とする。

第４の技術手段は、前記第１ないし第３の技術手段のいずれかに記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部は、各前記蓄電池セルの側面を形成する外装部に密着した状態で囲い込むことによって各前記蓄電池セルを把持固定することを特徴とする。

第５の技術手段は、前記第４の技術手段に記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部の形状が、各前記蓄電池セルを複数列複数段にあらかじめ定めた間隔ずつ離して配列した際の各前記蓄電池セル間の空隙部分の形状に該当する形状であることを特徴とする。

第６の技術手段は、前記第１ないし第３の技術手段のいずれかに記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部は、複数列複数段に配列した各前記蓄電池セルのうち外部に露出した両端の各前記蓄電池セルの電極部を把持固定することを特徴とする。

第７の技術手段は、前記第１ないし第６の技術手段のいずれかに記載の蓄電池モジュールにおいて、各前記蓄電池セルは円筒型の形状からなる円筒型電池であることを特徴とする。

第８の技術手段は、前記第１ないし第７の技術手段のいずれかに記載の蓄電池モジュールにおいて、隣接する各前記蓄電池セルの電極間を直列接続していることを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。

すなわち、蓄電池モジュールを構成する各蓄電池セルの外装部（側面部）や両端の蓄電池セルの電極部を把持する蓄電池把持部内に低融点の冷却用流動体を封入して、高温の発熱部を冷却する構造を採用しているので、高温の発熱部となる蓄電池モジュールの各部位（電極部や電池接続部等）を直接冷却して、過度の温度上昇を抑制し、冷却ファンによる強制空冷だけでは、蓄電池モジュール内の各蓄電池セルからの排熱が追いつかない状況であっても、十分な冷却を行い、各蓄電池セルからの排熱を確実に行うことができる。而して、２Ｃ、３Ｃ（定格電流容量の２倍、３倍）といった高率放電を行うことも可能となる。

さらには、蓄電池モジュールを構成する各蓄電池セルの電極部が高温になることを効果的に抑制することができるので、各蓄電池セルの正極端子に装着されているゴム弁の劣化を防ぎ、さらには、各電極に配合されている導電剤の蒸発も防ぐことができ、蓄電池モジュールの機能や特性の劣化をより確実に防止することができる。

本発明に係る蓄電池モジュールの構成の第１の実施形態を示す概略図である。 本発明に係る蓄電池モジュールの構成の第２の実施形態を示す概略図である。 従来の蓄電池モジュールの実装構造を示す模式図である。 図３（Ａ）に示す蓄電池モジュールの発熱個所を説明するための説明図である。

以下に、本発明に係る蓄電池モジュールの好適な実施形態について、その一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴について、その概要をまず説明する。本発明は、蓄電池モジュール（複数の例えば１０本の各蓄電池セルを収納してパッケージ化したもの）を構成する各蓄電池セルを把持固定する構造物として、従来のような蓄電池セルの電極部を絶縁性を有する板で把持する蓄電池把持部、あるいは、各蓄電池セルの側面を形成する外装部（例えば、円筒型電池の場合は円筒状の側面部）に密着する形で外装部全体を囲い込むようにして各蓄電池セルを把持する蓄電池把持部を採用するとともに、各蓄電池セルの排熱を効果的に行うために、各蓄電池セルを把持する蓄電池把持部の内部構造を、蓄電池モジュールの発熱部からの熱を融解（または気化）時の潜熱を利用して排熱することができる冷媒（ナフタレン等）を封入したヒートシンク構造としていることを特徴としている。

つまり、蓄電池モジュールの設計許容温度よりも低い温度で融解（または気化）する流動体を冷却用流動体として蓄電池把持部内の空洞部に充填することにより、該冷却用流動体の融解（または気化）時の潜熱を利用して、蓄電池モジュールの急激な温度上昇を防ぐことを特徴としている。

（実施形態の構成例）
（第１の実施形態）
次に、本発明に係る蓄電池モジュールの構成例について、その一例を、図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る蓄電池モジュールの構成の第１の実施形態を示す概略図である。

なお、本実施形態において蓄電池モジュール３１を構成する各蓄電池セル１０は、図１に示すように、図３に示す従来の蓄電池モジュールの場合と同様に、円筒型形状からなる円筒型電池を用いている場合について説明するが、本発明は、かかる形状のみに限るものではなく、蓄電池モジュールを構成する各蓄電池セルを把持固定するために蓄電池把持部を各蓄電池セルの側面を形成する外装部に密着させることができる構造のものであれば、如何なる形状の蓄電池セルであっても構わない。また、蓄電池モジュールを構成する蓄電池セルは、図３に示す従来の蓄電池モジュールの場合と同様、１０個の蓄電池セルを５列２段に配列して構成する場合について説明するが、本発明は、かかる場合に限るものではなく、１０個に限らず任意の個数（複数）の蓄電池セルを複数列複数段にあらかじめ定めた間隔ずつ離して配列して構成する場合であっても良い。

次に、図１（Ａ）、図１（Ｂ）の実装構造について説明する。図１に示すように、本第１の実施形態における蓄電池モジュール３０においては、蓄電池モジュール３０を構成する各蓄電池セル１０を把持・固定するための構造物が、図３の従来の蓄電池モジュールの場合とは異なるものの、それ以外は、図３の従来の蓄電池モジュールの場合と同様である。なお、蓄電池モジュール３０を構成する各蓄電池セル１０を把持する構造物として、図３の従来の蓄電池モジュールの場合における電池把持板５とは異なる本発明に特有の構造を有する蓄電池把持部２０（各蓄電池セル１０を把持固定するための絶縁性を有する構造物）の詳細については後述する。

図１（Ａ）に示すように、本発明に係る蓄電池モジュール３０の内部においては、図３（Ａ）の場合と同様、円筒型形状からなる各蓄電池セル１０の互いの間隔幅を、あらかじめ定めた適当な間隔（例えば５ｍｍ）ずつ離して５列２段に配置し、かつ、各蓄電池セル１０同士を直列接続し易くするために、隣接する各蓄電池セル１０同士は正極２と負極３との位置を互い違いに入れ替えて、隣接する正極２と負極３とが同じ面に向くように配置し、隣接する各蓄電池セル１０の正極２と負極３との電極間をバスバー（電池接続具）または電力線によってまたは直に接続するが、各蓄電池セル１０を把持固定する構造については、図３（Ａ）の場合とは異なり、各蓄電池セル１０の外装部（側面部）に密着する形状を有する蓄電池把持部２０にて各蓄電池セル１０の外装部（側面部）を囲い込むようにして、各蓄電池セル１０を把持して固定する構造としている。

さらに、各蓄電池セル１０を把持する蓄電池把持部２０は、図１（Ｂ）に示すように、図３（Ｂ）の場合と同様、電池箱台座１１上に載置されて、その上から電池箱の外箱１２を被せることによって、蓄電池モジュール３０は電池箱内に収納される。

ここで、電池箱の外箱１２は、図３（Ｂ）の場合と同様、収納した１０本直列接続の各蓄電池セル１０の中心線と平行な位置関係になる２つの側板が、それぞれ、通気穴が穿設された対向平面板として形成されており、他方の対向平面板（図１（Ｂ）においては、外箱１２の奥側の側板）に穿設された通気穴が空気を吸い込む吸い込み口１５であり、一方の対向平面板（図１（Ｂ）においては、外箱１２の手前側の側板）に穿設された通気穴が各蓄電池セル１０との熱交換を行った空気を排気する排気口を形成している。

収納した１０本直列接続の各蓄電池セル１０のうち、最初の蓄電池セル１０の正極２または負極３と最後の蓄電池セル１０の負極３または正極２とは、図１（Ｂ）に示すように、電池箱の外箱１２の他方の対向平面板（図１（Ｂ）においては、外箱４２の手前側の側板）に取り付けられた電気コネクタ１４の出力端子にバスバーまたは電力線によって電気的に接続される。

また、各蓄電池セル１０の充放電時に温度バラツキが無く、かつ、上限温度を超えないことを目的として、図３（Ｂ）の場合と同様、図１（Ｂ）に示すように、電池箱の外箱１２の一方の対向平面板（図１（Ｂ）においては、外箱１２の手前側の側板）に箱付冷却ファン１３が取り付けられていて、電池箱の外箱１２の他方の対向平面板（図１（Ｂ）においては、外箱１２の奥側の側板）に穿設している吸い込み口１５から冷却用の空気を吸い込むことによって、電池箱に収納されている１０本の蓄電池セル１０からなる蓄電池モジュール全体を強制的に冷却するように構成されている。

ここで、図１に示す蓄電池モジュール３０においては、各蓄電池セル１０を把持固定する構造物である蓄電池把持部２０は、前述したように、図３の従来の蓄電池モジュールの場合における電池把持板５とは異なり、従来のように、複数列複数段に配列した各蓄電池セル１０のうち、外部に露出した両端の各蓄電池セル１０の電極部を把持するものではなく、各蓄電池セル１０の側面を形成する外装部（例えば、蓄電池セル１０が円筒型形状の場合は円筒状の側面部）全体に密着する形で囲い込むようにして各蓄電池セル１０を把持固定する構造を有している。

つまり、蓄電池把持部２０は、複数列複数段にあらかじめ定めた間隔ずつ離して配列された各蓄電池セル１０(例えば図３（Ａ）の従来の蓄電池モジュールにおいては５列２段に５ｍｍずつ離して配列された各円筒型電池１)の間に形成されている空隙部分の形状に該当するような形状を有しており、図１（Ａ）に示すように、図３（Ａ）の従来の蓄電池モジュールの場合と同様の配列状態にある蓄電池セル１０を、そのまま維持して、各蓄電池セル１０の外装部（側面部）全体を密着させた状態で囲い込むようにして固定することができる。

さらに、各蓄電池セル１０を把持するための蓄電池把持部２０には、図１（Ａ）に示すように、従来の蓄電池モジュールの課題となっていた各蓄電池セル１０の高温の発熱を効果的に排熱し、冷却するための蓄電池モジュール３０の冷却機構が、本発明に特有の構造として、合わせて備えられている。

次に、図１（Ａ）を用いて、本発明に特有の蓄電池把持部２０の冷却機構について説明する。

蓄電池把持部２０は、中身が刳り抜かれた空洞部２１を形成した中空構造であり、いわゆる、ヒートシンク構造とされていて、内部には熱容量の大きい冷却用流動体４０が充填されている。熱容量の大きい冷却用流動体４０としては、例えば、ナフタレン等の冷媒を用いる。

ナフタレンは、常温では固体であり、融解温度が蓄電池モジュール３０の設計許容温度よりも低い８０℃程度の低融点の物質であるので、蓄電池把持部２０が把持している蓄電池モジュール３０の各蓄電池セル１０の温度が８０℃付近まで上昇すると、温度が上昇した部位に近接した位置に存在している冷却用流動体４０のナフタレンが液体状態に融解することになり、ナフタレンの融解による吸熱反応（潜熱反応）によって、蓄電池セル１０の当該部位を冷却することになる。その結果として、蓄電池セル１０の温度が８０℃を大幅に超えて上昇することを防ぐことができるので、冷却用流動体４０のナフタレンが近接して位置している発熱体の電極や電池接続部についても、同様に、温度上昇を抑えることができ、正極端子に備えているゴム製の安全弁の劣化を防止し、さらには、正極と負極との各電極に配合される導電剤の蒸発も防ぐことができ、蓄電池モジュール３０の機能や特性の劣化を防止することができる。

また、ナフタレン等の熱容量の大きい冷却用流動体を、ヒートシンク構造として、蓄電池把持部２０の全域に亘って形成された空洞部２１内に封入することによって、蓄電池モジュール３０のいずれの部位についても冷却用流動体の潜熱反応によって効率良く排熱することができるので、蓄電池モジュール３０全体を一体的に冷却することができ、２Ｃ、３Ｃ（定格電流容量の２倍、３倍）といった高率の放電時の温度上昇を抑制することができる。

なお、冷却用流動体としては、ナフタレンの他に、７０℃で融解する低融点金属のＵアロイ７０（Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄの合金）やその他の低融点で融解する金属を用いても良く、かかる冷却用流動体を、蓄電池モジュール３０を把持する蓄電池把持部２０内に封入するようにすれば、ナフタレンの場合と同様に、該冷却用流動体による融解熱を利用して、蓄電池モジュール３０を冷却することができる。

また、蓄電池モジュール３０の冷却用の流動体として気化剤を蓄電池把持部２０内の空洞部２１に封入する場合、気化剤の封入口およびその周囲に、熱容量の大きな冷却用流動体を組み込むようにすれば、高率の放電時の極度の温度上昇を防ぐことができ、かつ、過剰な気化反応による過冷却を防ぐことができる。

なお、蓄電池把持部２０におけるヒートシンクの冷却性能を調整するために、第２の実施形態として図２に後述するように、本第１の実施形態においても、蓄電池把持部２０の空洞部２１内の冷却用流動体４０の封入圧力を調整することを可能とする圧力調整タンクを圧力弁を介して空洞部２１と連通するようにしても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る蓄電池モジュールの構成例について、図１とは異なる例を、図２を用いて説明する。図２は、本発明に係る蓄電池モジュールの構成の第２の実施形態を示す概略図である。

図２に示す構成例においては、蓄電池モジュール３１を把持する構造物の形状が、図１に示した蓄電池把持部２０とは異なり、図３に従来技術として示した電池把持板５と同様、蓄電池モジュールの電極部を把持するように、絶縁性を有する２枚の把持板からなる蓄電池把持部２２によって、蓄電池モジュール３１の電極部に密着させて挟み込む構造となっている。

ただし、蓄電池把持部２２の内部は、従来技術の電池把持板５とは異なり、図１に示した蓄電池把持部２０の場合と同様、中身が刳り抜かれた空洞部２３を形成した中空構造であり、いわゆる、ヒートシンク構造として、蓄電池把持部２２の内部には、第１の実施形態における蓄電池把持部２０と同様、熱容量の大きい冷却用流動体４０が充填され、各蓄電池セル１０の発熱特に蓄電池セル１０の電極部の発熱を効果的に排熱し、冷却するための蓄電池モジュール３１の冷却機構が、本発明に特有の構造として、合わせて備えられている。

なお、本第２の実施形態においても、蓄電池モジュールを構成する各蓄電池セルは、図２（Ａ）に示すように、図３に示す従来の蓄電池モジュールの場合と同様に、円筒形状からなる円筒型電池を用いている場合を示しているが、本発明は、かかる形状のみに限るものではなく、蓄電池モジュールを構成する各蓄電池セルを固定するために蓄電池セルの電極部を電池把持板に密着させる構造のものであれば、如何なる形状の蓄電池セルであっても構わない。また、図３に示す従来の蓄電池モジュールの場合と同様、１０個の蓄電池セル例えば円筒型電池を５列２段に配列して構成する場合について説明するが、本発明は、かかる場合に限るものではなく、１０個に限らず任意の個数（複数）の蓄電池セル例えば円筒型電池を複数列複数段に配列して構成しても良い。

次に、図２（Ａ）、図２（Ｂ）の実装構造についてまず説明する。

図２（Ａ）に示すように、本発明に係る蓄電池モジュールにおいては、図３（Ａ）の場合と同様、各蓄電池セル１０の互いの間隔幅を、５ｍｍずつ離して５列２段に配置し、かつ、各蓄電池セル１０同士を直列接続し易くするために、隣接する蓄電池セル１０同士は正極２と負極３との位置を互い違いに入れ替えて、隣接する正極２と負極３とが同じ面に向くように配置し、隣接する各蓄電池セル１０の正極２と負極３との電極間をバスバー（電池接続具）または電力線によってまたは直に接続するとともに、５列２段に配列した１０個の各蓄電池セル１０のうち、外部に露出する両端の各蓄電池セル１０（１段当たりに２個ずつ合計４個の蓄電池セル１０）の電極部を、絶縁性を有する蓄電池把持部２２すなわち電池固定板にて把持して固定する構造としている。

さらに、各蓄電池セル１０を把持する蓄電池把持部２２は、図２（Ｂ）に示すように、図３（Ｂ）の場合と同様、電池箱台座１１上に載置されて、その上から電池箱の外箱１２を被せることによって、蓄電池モジュール３１は電池箱内に収納される。

ここで、電池箱の外箱１２は、図３（Ｂ）の場合と同様、収納した１０本直列接続の各蓄電池セル１０の中心線と平行な位置関係になる２つの側板が、それぞれ、通気穴が穿設された対向平面板として形成されており、他方の対向平面板（図２（Ｂ）においては、外箱１２の奥側の側板）に穿設された通気穴が空気を吸い込む吸い込み口１５であり、一方の対向平面板（図２（Ｂ）においては、外箱１２の手前側の側板）に穿設された通気穴が各蓄電池セル１０との熱交換を行った空気を排気する排気口を形成している。

収納した１０本直列接続の各蓄電池セル１０のうち、最初の蓄電池セル１０の正極２または負極３と最後の蓄電池セル１０の負極３または正極２とは、図２（Ｂ）に示すように、電池箱の外箱１２の他方の対向平面板（図２（Ｂ）においては、外箱１２の手前側の側板）に取り付けられた電気コネクタ１４の出力端子にバスバーまたは電力線によって電気的に接続される。

また、電池セルの充放電時に温度バラツキが無く、かつ、上限温度を超えないことを目的として、図３（Ｂ）の場合と同様、図２（Ｂ）に示すように、電池箱の外箱１２の一方の対向平面板（図２（Ｂ）においては、外箱１２の手前側の側板）に箱付冷却ファン１３が取り付けられていて、電池箱の外箱１２の他方の対向平面板（図２（Ｂ）においては、外箱１２の奥側の側板）に穿設している吸い込み口１５から冷却用の空気を吸い込むことによって、電池箱に収納されている１０本の蓄電池セル１０からなる蓄電池モジュール全体を強制的に冷却するように構成されている。

さらに、図２に示す蓄電池モジュール３１においては、図３の従来の蓄電池モジュールの場合における電池把持板５とは異なり、各蓄電池セル１０の電極部を把持するための蓄電池把持部２２には、図２（Ａ）に示すように、従来の蓄電池モジュールの課題となっていた各蓄電池セル例えば各蓄電池セル１０の電極部の局所的な発熱を効果的に排熱し、冷却するための冷却機構が、本発明に特有の構造として、合わせて備えられている。

つまり、蓄電池把持部２２の内部は、前述したように、従来技術の電池把持板５とは異なり、図１に示した蓄電池把持部２０の場合と同様、中身が刳り抜かれた空洞部２３を形成した中空構造のヒートシンク構造とされていて、内部には熱容量の大きい冷却用流動体４０が充填されている。

かくのごときヒートシンク構造を採用することにより、空洞部２３内に封入した冷却用流動体４０の吸熱反応（潜熱反応）を利用して、冷却用流動体４０の近接に位置する各蓄電池セル１０の発熱を効率良く排熱し、特に、放電動作時に高温になる蓄電池セル１０の電極部を局所的に冷却することを可能としている。

なお、蓄電池把持部２２の空洞部２３に充填する冷却用流動体４０は、第１の実施形態の場合と同様、蓄電池モジュール３１の設計許容温度よりも低い融点温度となる低融点のナフタレンや低融点金属のＵアロイ７０等を用いる。

また、図２（Ａ）に示すように、蓄電池把持部２２の空洞部２３は、蓄電池把持部２２の側部に配設され、冷却用流動体４０を蓄えている圧力調整タンク２４と、蓄電池把持部２２の側部に取り付けられた圧力弁２５を介して連通しており、該空洞部２３に充填される冷却用流動体４０の封入圧力を、圧力弁２５を介して調整することができるようにして、蓄電池把持部２２におけるヒートシンクの冷却性能を調整するようにしている。

１…円筒型電池、２…正極、３…負極、４…発熱個所、５…電池把持板、６…分割面、１０…蓄電池セル、１１…電池箱台座、１２…外箱、１３…箱付冷却ファン、１４…電気コネクタ、１５…吸い込み口、２０…蓄電池把持部、２１…空洞部、２２…蓄電池把持部、２３…空洞部、３０…蓄電池モジュール、３１…蓄電池モジュール、４０…冷却用流動体。

Claims (8)

1. 複数列複数段に配列した複数の蓄電池セルを蓄電池把持部によって把持固定することにより一体化した状態で電池箱に収納した構造からなる蓄電池モジュールであって、前記蓄電池把持部は、内部に空洞部を有し、該空洞部に各前記蓄電池セルを潜熱により冷却する冷却用流動体を充填したヒートシンク構造を形成していることを特徴とする蓄電池モジュール。
2. 請求項１に記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部の空洞部内に充填する前記冷却用流動体が、低融点のナフタレンまたは低融点金属のＵアロイ７０であることを特徴とする蓄電池モジュール。
3. 請求項１または２に記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部の空洞部に圧力弁を介して連通し、該空洞部内の前記冷却用流動体の封入圧力を調整するための圧力調整タンクを備えていることを特徴とする蓄電池モジュール。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部は、各前記蓄電池セルの側面を形成する外装部に密着した状態で囲い込むことによって各前記蓄電池セルを把持固定することを特徴とする蓄電池モジュール。
5. 請求項４に記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部の形状が、各前記蓄電池セルを複数列複数段にあらかじめ定めた間隔ずつ離して配列した際の各前記蓄電池セル間の空隙部分の形状に該当する形状であることを特徴とする蓄電池モジュール。
6. 請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池把持部は、複数列複数段に配列した各前記蓄電池セルのうち外部に露出した両端の各前記蓄電池セルの電極部を把持固定することを特徴とする蓄電池モジュール。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の蓄電池モジュールにおいて、各前記蓄電池セルは円筒型の形状からなる円筒型電池であることを特徴とする蓄電池モジュール。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の蓄電池モジュールにおいて、隣接する各前記蓄電池セルの電極間を直列接続していることを特徴とする蓄電池モジュール。

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