JP2012252958A

JP2012252958A - 組電池

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Publication number: JP2012252958A
Application number: JP2011126571A
Authority: JP
Inventors: Koichi Taniyama; 晃一谷山; Hiroshi Tanada; 浩棚田; Hajime Tsunekawa; 肇恒川; Yoshio Tagawa; 嘉夫田川; Takuya Miyashita; 拓也宮下; Keigo Atobe; 啓吾跡部; Masahiko Hibino; 真彦日比野; Kana Tamaru; 奏田丸; Kaori Nagata; 香織永田; Koji Kitada; 耕嗣北田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-06
Also published as: JP5472212B2

Abstract

【課題】複数の電池セルを収容する容器の冷却性を向上することができるようにした、組電池を提供する。
【解決手段】複数の電池セル３を容器２内に横並びに収容してなる組電池１であって、容器２内で電池セル３同士を区画する隔壁２４の内部に中空に形成された吸熱室１１と、電池セル３の外周を囲う壁体２３の内部に中空に形成され吸熱室１１と連通する放熱室１２と、吸熱室１１及び放熱室１２の内部に封入された冷媒と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池セルを容器内に収容した組電池に関する。

近年、携帯電話やノートパソコン、電気自動車等の駆動源としてリチウムイオン二次電池が使用されている。リチウムイオン二次電池の電池セルは、一般的に、陽極板と陰極板との間に電極同士が接触しないようにするセパレータが挟まれ、それに電解液をしみこませたものがステンレス等の金属製のケースに収納されて構成される。電池セルは、電解液への水分混入による劣化を抑制するために、金属製ケースにより完全密閉されている。

電池セルは、容器内に複数並べて収容され、モジュール化された組電池として用いられることがある。組電池の容器は、例えば金属板を組み合わせて互いに溶接することで高気密に形成され、この容器の内部に電池セルを収容することで容器内部への水の浸入をより効果的に防止する構造となっている。また、容器の内部では隣接する電池セル同士を密着させることにより、電池セルが水分を含む空気と接触する面積を減らし、防水性をさらに向上させている。なお、電気自動車やハイブリッド車等において用いられる組電池は、バッテリケース内に複数収容されて駆動用バッテリとして搭載される。

しかし、金属製のケースにより完全密閉して構成された電池セルを、さらに金属製の容器に収容すると、組電池全体の重量が大きくなり、コストも高くなる。そこで、軽量化やコスト低減を実現するため、金属の代わりに樹脂を用いた電池セルや組電池が種々提案されている。
例えば、特許文献１では、電池セルの電池容器を、最内層をポリエチレンとした多層構造を有する樹脂容器とすることにより、電池の高温保存特性を向上させることができるとされている。

また、特許文献２では、複数の収納空間を有する組電池用の電槽を樹脂で形成している。組電池用樹脂電槽の収容空間には、それぞれ積層電極体と電解液とが入れられ、積層電極体の正極と負極とが交互に接続されることにより組電池として構成されている。このような構成によって、部品点数を減らし、軽量化及びコスト低減を可能としている。

特開平１０−２４７４７９号公報特開２００８−３００１４４号公報

しかしながら、樹脂は金属に比べて熱伝導率が低く、放熱性も金属に比べて劣るため、熱分布が不均一になりやすいという特性がある。とりわけ、充放電に伴って熱を発生させる電池セルに挟まれた部位の樹脂は、他の部位と比較して熱を持ちやすく、その熱を失いにくい。そのため、上記の特許文献２のように、組電池用の電槽を樹脂製にした場合、隣接する収納空間の間の樹脂部分が特に高温になってしまい、電池セルの熱劣化を招いてしまうという課題がある。

また、特許文献２のような組電池ではなく、特許文献１のような樹脂製ケースの電池セルを樹脂製の容器に収容して組電池として構成した場合であっても、電池セル同士を区画する樹脂部分が特に高温となり、やはり電池セルが熱劣化してしまうという課題がある。つまり、樹脂製の容器に電池セルを収容して組電池とした場合は、電池セルの充放電時に発生する熱を効率よく放熱させることができず、電池セルの温度がより上昇し、電池セルの熱劣化を促進してしまうのである。

なお、このような課題は、電池セルのケースが金属製であっても生じ得るものである。また、このような課題は、樹脂製の容器の場合に特に顕著であるが、アルミやステンレス等の金属製の容器など、容器の材質に関わらず生じ得るものである。また、電池セルはリチウムイオン二次電池に限られず、水の浸入を嫌う他の電池の場合でも、上記と同様に容器内に複数の電池セルを収容して組電池とした場合に起こり得る課題である。

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、複数の電池セルを収容する容器の冷却性を向上することができるようにした、組電池を提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する組電池は、複数の電池セルを容器内に横並びに収容してなる組電池であって、前記容器内で前記電池セル同士を区画する隔壁の内部に中空に形成された吸熱室と、前記電池セルの外周を囲う壁体の内部に中空に形成され前記吸熱室と連通する放熱室と、前記吸熱室及び前記放熱室の内部に封入された冷媒と、を備える。
前記壁体には、前記容器の上面を形成する蓋部と、前記容器の周面を形成する周壁部と、前記容器の底面を形成する底部とが含まれ、前記放熱室は、少なくとも前記蓋部及び前記周壁部のいずれか一つに形成されていることが好ましい。

（２）前記吸熱室の内部に突設されるとともに鉛直方向に延設された仕切板を備えることが好ましい。
このとき、前記仕切板は、前記吸熱室の上面及び下面からそれぞれ離隔して延設されることが好ましい。
（３）前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面から突設された複数の前記仕切板を備えるとともに、前記隣接面において、中央部に配置される前記仕切板の容積が、外側部に配置される前記仕切板の容積よりも小さいことが好ましい。

（４）前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面から突設された複数の前記仕切板を備えるとともに、前記隣接面において、中央部に配置される前記仕切板の数が、外側部に配置される前記仕切板の数よりも少ないことが好ましい。
（５）前記放熱室が、前記電池セルと前記放熱室との間の壁部の厚さよりも、前記放熱室より外側の壁部の厚さのほうが小さくなるように前記壁体の内部に形成されていることが好ましい。

（６）前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面に対して垂直な方向への前記吸熱室の幅に関して、前記隣接面の中央部の前記幅が、前記隣接面の外側部の前記幅よりも大きいことが好ましい。
（７）前記吸熱室が、前記電池セルの熱膨張に応じて変形可能に設けられることが好ましい。

（８）前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面における中央部の前記隔壁の厚さが、前記隣接面における外側部の前記隔壁の厚さよりも小さいことが好ましい。
（９）前記放熱室が、前記吸熱室の変形に応じて膨張可能に設けられたことが好ましい。
（１０）前記冷媒が、前記吸熱室の変形に応じて収縮可能に設けられたことが好ましい。

（１１）前記冷媒が、不活性ガスを含む気泡を内包することが好ましい。

開示の組電池によれば、電池セルの充放電時に発生する熱が、隔壁を介して吸熱室内の冷媒に伝達され、熱を吸収した冷媒は吸熱室内を自然に対流し、吸熱室全体に熱を拡散させる。例えば、樹脂製の容器の場合、熱伝導率が低く熱分布が不均一になりやすいが、吸熱室内に封入された冷媒が自然対流して、吸熱室全体に熱を拡散させて熱分布を均一にすることができる。さらに、この冷媒は放熱室内へ対流し、放熱室において冷却されて再び吸熱室内へ対流するため、組電池の容器全体の冷却効率を向上させることができる。

一実施形態に係る組電池の容器構造を説明する模式的な水平断面図である。一実施形態に係る組電池の模式的な分解斜視図である。一実施形態に係る組電池の吸熱室及び放熱室の構成を示す模式的な部分斜視図である。他の実施形態に係る組電池の吸熱室及び放熱室の構造を示す模式的な部分斜視図である。他の実施形態にかかる組電池を説明する模式的な水平断面図であり、（ａ）は電池セルを収容する前の容器を示す図、（ｂ）は（ａ）の容器に収容された電池セルが熱膨張した状態を示す図である。

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
本実施形態に係る組電池の構成について、図１〜図３を用いて説明する。本組電池は、大きな駆動力を要する電気自動車やハイブリッド車等に用いて好適であり、ここでは電気自動車の駆動源として適用したものを例として説明する。以下、電気自動車に対する組電池の取り付け状態や配置を説明する上での方向の基準として、重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。

［１．構成］
［１−１．全体構成］
図２は本組電池の模式的な分解斜視図である。図２に示すように、組電池１は、容器２内に複数の電池セル３が横並びに収容され、電池モジュールとして構成される。以下、電池セル３が横並びになっている方向（容器２の長手方向）を幅方向と呼ぶ。この組電池１は、図示しないバッテリケース内に複数収容されて駆動用バッテリとして構成され、電気自動車のフロアパネルの下方に配置される。なお、ここでは、容器２内に四つの電池セル３が収容されている例を説明するが、電池セル３の個数はこれに限られない。

電池セル３は、例えばリチウムイオン二次電池であり、陽極板と陰極板との間に電極同士が接触しないようにするセパレータが挟まれ、それに電解液をしみこませたものが樹脂製のケース３ａに収納されて、外部からの水の浸入を防ぐため完全密閉されて構成されている。なお、ここでは、電池セル３のケース３ａを樹脂製としたが、これに限られず、ステンレス等の金属製のケースであってもよい。また、電池セル３の構成についてもこれに限られず、例えば、電極板に薄いセパレータが巻かれ、電極板が拘束されたようなものであってもよい。

容器２は、例えば樹脂製であり、容器２の上方の面（上面）を形成する蓋部２１と、容器２の下方の面（底面）を形成する底部２２と、周面を形成する周壁部２３とを有する中空の直方体であり、容器２内には、電池セル３同士を区画する樹脂製の隔壁２４が複数（ここでは三つ）形成されている。底部２２と周壁部２３と隔壁２４とは一体で形成されており、これら底部２２，周壁部２３及び隔壁２４と蓋部２１とは別体で形成されている。隔壁２４は、平面視で幅方向と直交する方向（以下、長さ方向という）に延設される周壁部２３の短壁部２３ａと平行に設けられている。言い換えると、隔壁２４は、容器２の蓋部２１，底部２２及び幅方向に延設される周壁部２３の長壁部２３ｂにそれぞれ直交するように設けられている。

容器２内には、蓋部２１，底部２２，周壁部２３及び隔壁２４によって空間４が形成されている。空間４は、電池セル３の外形状と略同一に形成されており、この空間４内には電池セル３が収容される。周壁部２３の上面には、図示しないシール材が配置される。このシール材の上から蓋部２１が図示しないボルト等により取り付けられることにより、容器２の水密性が確保され、容器２内部への水の浸入を防ぐように構成される。なお、容器２の蓋部２１，底部２２及び周壁部２３による水密性をさらに高め、水分透過防止力を向上させることにより、容器２内に収容される電池セル３のケース３ａの厚みを変更してもよい。すなわち、電池セル３のケース３ａの厚みを極端に薄くして放熱性を向上させる構成としてもよい。また、ケース３ａに相当する要素を持たない電池セル３であってもよい。

本実施形態に係る容器２は、図２中に破線で示すように、隔壁２４の内部及び周壁部２３の内部に中空に形成され、その内部に冷媒が封入された冷却室１０を有する。なお、ここでは、容器２の蓋部２１が上方に位置し、底部２２が下方に位置するように電気自動車に搭載されたものを例として説明する。言い換えると、複数の電池セル３は、電気自動車に搭載された状態でも横並び、すなわち水平方向に並んだ状態で容器２内に収容され、電池セル３同士を区画する隔壁２４は、鉛直方向に延設された状態になる。なお、ここでいう「鉛直」や「水平」は、厳密に鉛直，水平であることを意味するものではなく、ある程度の誤差や傾斜は許容されるものであって、略鉛直，略水平の意味である。

［１−２．冷却室の構成］
図１は容器２の模式的な水平断面図である。図１及び図２に示すように、冷却室１０は、電池セル３で発生する熱を冷媒によって吸収する吸熱室１１と、吸熱室１１において冷媒が吸収した熱を外部に放出することで冷媒を冷却する放熱室１２とから構成されている。吸熱室１１及び放熱室１２は連通して設けられ、内部に冷媒が封入されている。ここでは、冷媒としてオイルが用いられたものを例として説明する。

吸熱室１１は、電池セル３同士を区画する隔壁２４の内部に中空に形成された冷却室である。ここでは、三つの隔壁２４の内部にそれぞれ空間が形成され、この空間内にオイルが封入されて吸熱室１１として構成されている。吸熱室１１は、直方体形状に形成されており、吸熱室１１の電池セル３と隣接する二つの隣接面１１ａ，１１ａが、隔壁２４の鉛直方向に延びる面と平行になるように設けられ、他の四面よりも広く形成されている。

また、吸熱室１１は、ここでは、隔壁２４の幅方向中間部に位置するように設けられている。すなわち、吸熱室１１は、空間４と吸熱室１１との間の隔壁２４の幅方向の厚さが、吸熱室１１の幅方向両側において同一の厚さになる位置に形成されている。なお、吸熱室１１の幅方向位置は、必ずしも中間部でなくてもよい。例えば、吸熱室１１の幅方向両側の隔壁２４の厚さが相違していてもよい。

このように構成された吸熱室１１は、封入されたオイルによって電池セル３に隣接する隣接面１１ａ，１１ａから隔壁２４を介して、電池セル３の充放電時に発生する熱を吸収する。これにより、吸熱室１１内のオイルの温度は上昇し、電池セル３の温度上昇は抑制される。また、吸熱室１１の内部には、隣接面１１ａから突設されるとともに鉛直方向に延設された複数の仕切板１３が設けられている。

放熱室１２は、電池セル３の外周を囲う壁体の一部である周壁部２３の内部に中空に形成された冷却室である。ここでは、平面視で幅方向に延設される周壁部２３の長壁部２３ｂの内部に空間が形成され、この空間内にオイルが封入されて放熱室１２として構成されている。放熱室１２は、直方体形状に形成されており、容器２の外部と隣接する外部隣接面１２ａと外部隣接面１２ａに対向する面１２ａ′とが、周壁部２３の長壁部２３ｂの面と平行になるように設けられ、他の四面よりも広く形成されている。

放熱室１２は、その幅方向中央部及び両端部においてそれぞれ吸熱室１１と連通している。また、放熱室１２は、電池セル３と放熱室１２との間の内壁部２３ｂ_INの厚さよりも、放熱室１２より外側の外壁部２３ｂ_OUTの厚さのほうが小さくなる位置に形成されている。言い換えると、放熱室１２は、長壁部２３ｂの厚み方向の中央ではなく、容器２の外側に偏倚して設けられている。このように構成された放熱室１２は、外部に面する外部隣接面１２ａからオイルの熱を外部に放出し、放熱室１２内のオイルの温度を低下させる。この放熱室１２の内部にも、外部隣接面１２ａから突設されるとともに鉛直方向に延設された複数の仕切板１４が設けられている。

容器２の上面視における冷却室１０の全体形状は、一方の長壁部２３ｂ内に配置された放熱室１２から、これに対向する他方の長壁部２３ｂに向かって複数の吸熱室１１が延設されたフォーク形状に準えることができる。吸熱室１１は、電池セル３が収容される空間４に挟まれた部位に沿って配置され、左右両側の電池セル３から伝達される熱を吸収する。

［１−３．仕切板の構成］
図３は、冷却室１０の一部を示した模式的な斜視図である。ここでは、三つの吸熱室１１のうち中央に位置する吸熱室１１と、この吸熱室１１に連通する放熱室１２の一部を示す。なお、図３では見やすいように吸熱室１１及び放熱室１２内に設けられた仕切板１３及び１４を実線で示す。また、図３中の矢印は、オイルの流れを示す。

吸熱室１１内に設けられた仕切板１３は、対向する隣接面１１ａ，１１ａに対して直交する方向に突設されて、仕切板１３の上端１３ｂ及び下端１３ｃが、吸熱室１１の上面１１ｂ及び下面１１ｃからそれぞれ離隔して鉛直方向に延設されている。仕切板１３は、隣接面１１ａに対して垂直な方向（上記した幅方向と同一方向であり、以下、幅方向という）に対する長さが、吸熱室１１の対向する隣接面１１ａ，１１ａの間隔と同一であり、隣接面１１ａに対して平行な方向（上記した長さ方向と同一方向であり、以下、長さ方向という）の厚みが幅方向の長さに比べて小さく、薄く細長い板状に形成されている。

すなわち、仕切板１３は、吸熱室１１内をその長さ方向に完全に仕切っているのではなく、吸熱室１１の上方と下方とをオイルが流通することができるようになっており、オイルの流れを導くガイド（整流板）として機能する。なお、吸熱室１１の上面１１ｂ及び下面１１ｃと仕切板１３の上端１３ｂ及び下端１３ｃとが離隔する長さは、オイルの流通を妨げない程度の長さに適宜設定可能であり、ここでは、上方の離隔する長さと下方の離隔する長さとが略同一に形成されている。

仕切板１３は、吸熱室１１の長さ方向に複数設けられ、いずれも同一形状に形成されている。複数の仕切板１３は、吸熱室１１の長さ方向において、中央の仕切板１３の間隔のほうが、外側の仕切板１３の間隔よりも広くなるように配設され、中央部に配置される仕切板１３の容積が、外側部に配置される仕切板１３の容積よりも小さくなるように設けられている。言い換えると、吸熱室１１内の複数の仕切板１３が、隣接面１１ａにおいて、中央部に配置される数のほうが外側部に配置される数よりも少なくなるように配置されている。なお、図３には、三つの吸熱室１１のうち、中央に位置する吸熱室１１のみ図示したが、図１に示すように、他の吸熱室１１においても、図３の吸熱室１１と同様の仕切板１３が、同様の配置で設けられている。

放熱室１２内に設けられた仕切板１４は、外部隣接面１２ａに対して直交する方向に突設されて、仕切板１４の上端１４ｂ及び下端１４ｃが、放熱室１２の上面１２ｂ及び下面１２ｃからそれぞれ離隔して鉛直方向に延設されている。仕切板１４は、長さ方向の長さが、外部隣接面１２ａと外部隣接面１２ａに対向する面１２ａ′との間の長さと同一に形成され、薄く細長い板状に形成されている。なお、ここでは、仕切板１４の幅方向の厚みは、吸熱室１１に設けられた仕切板１３の長さ方向の厚みと略同一に形成されているが、仕切板の厚みはこれに限られない。また、仕切板１４の上端１４ｂ及び下端１４ｃと放熱室１２の上面１２ｂ及び下面１２ｃとの離隔する長さは、それぞれ略同一に形成されている。

すなわち、放熱室１２内に設けられる仕切板１４も、吸熱室１１内の仕切板１３と同様、放熱室１２内をその幅方向に完全に仕切っているのではなく、放熱室１２の上方及び下方をオイルが流通できるように構成されており、オイルを導くガイド（整流板）として機能する。
仕切板１４は、放熱室１２の幅方向に複数設けられ、いずれも同一形状に形成されている。複数の仕切板１４は、放熱室１２と吸熱室１１とが連通する部分を除き、略等間隔に設けられている。ここでは、図１に示すように、仕切板１４は、放熱室１２と吸熱室１１とが連通する両端部及び中央部の間において、それぞれ三つずつ配設されている。なお、仕切板１４の数や間隔はこれに限られない。

［２．作用，効果］
本実施形態にかかる組電池１は上述のように構成されているので、容器２に設けられた吸熱室１１及び放熱室１２によって構成される冷却室１０は、以下のように電池セル３を冷却する。
電池セル３の充放電時に発生した熱は、隔壁２４を介して吸熱室１１内のオイルに伝達されて吸収される。温度上昇したオイルは密度が小さくなるため、吸熱室１１内において、仕切板１３に沿って上方へ対流し、放熱室１２と連通する部分から放熱室１２内へ流れ込む。一方、放熱室１２内のオイルは、吸熱室１１内のオイルに比べて温度が低く、吸熱室１１内のオイルに比べて密度が大きい。そのため、温度の低いオイルは仕切板１４に沿って放熱室１２の下方へ対流し、放熱室１２の下方から吸熱室１１へ流れ込む。このように、吸熱室１１及び放熱室１２内のオイルの温度差によって、吸熱室１１内ではオイルが下方から上方へ対流し、放熱室１２内ではオイルが上方から下方へ対流する。すなわち、オイルの温度差によって冷却室１０内全体を自然にオイルが対流する。

したがって、本組電池１によれば、電池セル３の充放電時に発生する熱が、吸熱室１１に吸熱されて吸熱室１１全体に拡散する。特に、樹脂製の容器２は熱伝導率が低く熱分布が不均一になりやすいが、吸熱室１１内に封入されたオイルが自然対流して、吸熱室１１全体に熱を拡散させて熱分布を均一にすることができる。さらに、吸熱室１１から放熱室１２へ流れ出たオイルは、放熱室１２において放熱されるため、電池セル３の熱を効率よく吸収することができ、組電池１の容器２全体の冷却効率を向上させることができる。

また、吸熱室１１の内部に鉛直方向に延設された仕切板１３が設けられているため、吸熱室１１内のオイルの対流を促進することができ、容器２全体の冷却効率を高めることができる。同様に放熱室１２の内部にも、鉛直方向に延設された仕切板１４が設けられているため、放熱室１２内のオイルの対流も促進することができ、容器２全体の冷却効率を高めることができる。

また、吸熱室１１内に複数の仕切板１３が設けられ、隣接面１１ａにおいて、中央部に配置される仕切板１３の容積が、外側部に配置される仕切板１３の容積よりも小さくなるように設けられているため、発熱量の多い吸熱室１１の長さ方向中央部を対流するオイルの流量を増大させることができ、中央部の冷却効率を高め、容器２全体の冷却効率を高めることができる。

ここでは、吸熱室１１内の複数の仕切板１３が、隣接面１１ａにおいて、中央部に配置される数のほうが外側部に配置される数よりも少なくなるように配置されているため、発熱量の多い中央部のオイルの流量を増大させて冷却効率を高められることに加えて、中央部を流れるオイルの流通抵抗を減少させることができる。
また、放熱室１２が、電池セル３と放熱室１２との間の内壁部２３ｂ_INの厚さよりも、放熱室１２より外側の外壁部２３ｂ_OUTの厚さのほうが小さくなる位置に形成されているため、放熱室１２内のオイルの熱が放出され易い。これにより、オイルの温度を効率よく低下させることができるため、容器２全体の冷却効率を高めることができる。

［３．変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
［３−１．仕切板の他の例］
上記実施形態では、吸熱室１１内に設けられた複数の仕切板１３がいずれも同一形状に形成され、隣接面１１ａにおいて、中央の仕切板１３の間隔のほうが、外側の仕切板１３の間隔よりも広くなるように配設されているが、仕切板１３の態様はこれに限られない。例えば、図４に示すように、複数の仕切板１５が異なる形状に形成され、隣接面１１ａにおいて、中央部に配置される仕切板１５Ａの容積が、外側部に配置される仕切板１５Ｃの容積よりも小さくなるように設けられていてもよい。

例えば、図４に示す例では、隣接面１１ａにおいて、中央に位置する仕切板１５Ａは、上記実施形態で述べた仕切板１３と同様の薄く細長い板状に形成されており、中央部の仕切板１５Ａよりも外側に位置する仕切板１５Ｂは、中央部の仕切板１５Ａよりも容積が大きくなるように長さ方向の厚みが大きく形成されている。さらに仕切板１５Ｂよりも外側の仕切板１５Ｃは、仕切板１５Ｂよりも容積が大きくなるように長さ方向の厚みが大きく形成されている。このような構成であっても、発熱量の多い吸熱室１１の長さ方向中央部を対流するオイルの流量を増大させることができ、中央部の冷却効率を高め、容器２全体の冷却効率を高めることができる。

なお、図４に示す仕切板１５は、上記実施形態の仕切板１３と同様、上端１５ｂ及び下端１５ｃが、吸熱室１１の上面１１ｂ及び下面１１ｃからそれぞれ離隔して設けられ、上方及び下方においてオイルが流通できるようになっている。また、図４では複数の仕切板１５の間隔は一定になるように配置されているが、上記実施形態のように異なる間隔で配置してもよい。

また、この他にも、例えば、上記実施形態では、仕切板１３の幅方向長さが対向する隣接面１１ａ，１１ａの間隔と同じ長さに形成されているが、仕切板１３の形状はこれに限られず、仕切板の幅方向長さが隣接面１１ａ，１１ａの間隔よりも短くてもよい。すなわち、一方の隣接面１１ａから突設された仕切板が、他方の隣接面１１ａと接していなくてもよい。この場合、例えば、隣接面１１ａにおいて、中央部の仕切板の幅方向長さは小さく、外側部の仕切板の幅方向長さは対向する隣接面１１ａ，１１ａの間隔と同じ長さにして構成してもよい。このような構成であっても、発熱量の多い吸熱室１１の長さ方向中央部を対流するオイルの流量を増大させることができ、中央部の冷却効率を高め、容器２全体の冷却効率を高めることができる。

なお、仕切板は、吸熱室１１内のオイルが下方から上方に向かって自然に対流するのをガイドするものであるため、複数ではなく一枚設けられていてもよい。一枚の仕切板であっても、吸熱室１１内においてオイルを流れ易くすることができる。
また、上記実施形態では、吸熱室１１内に設けられる仕切板１３及び放熱室１２内に設けられる仕切板１４は、いずれも上方の離隔する長さと下方の離隔する長さとが略同一になるように形成されているが、異なる長さに形成されていてもよい。

［３−２．吸熱室の他の例］
上記実施形態では、吸熱室１１は直方体形状に形成されているものを例として説明したが、吸熱室１１の形状はこれに限られない。例えば、図５（ａ）に示すように、吸熱室１１′の電池セル３と隣接する二つの隣接面１１ａ′，１１ａ′が、それぞれ電池セル３側に向かって凸状に湾曲して形成され、吸熱室１１′の幅方向長さが、隣接面１１ａ′の中央部のほうが外側部に比べて大きくなるように形成されていてもよい。このような構成によっても、中央部を対流するオイルの流量を増大させることができ、冷却効率を向上させることができる。また、中央部を対流するオイルの流通抵抗を減少させることもできる。

図５（ａ）に示す構成を言い換えると、吸熱室１１′は、吸熱室１１′の隣接面１１ａ′における中央部の隔壁２４′の幅方向の厚さＷ₂が、隣接面１１ａ′における外側部の隔壁２４′の厚さＷ₁，Ｗ₃よりも小さくなるように、すなわち、以下の式（１）及び（２）を満たすように形成されていてもよい。
Ｗ₂＜Ｗ₁ ・・・（１）
Ｗ₂＜Ｗ_３・・・（２）
なお、Ｗ₁とＷ_３とは同一の長さにしてもよく、異なる長さにしてもよい。このような構成によっても冷却効率を向上させ、中央部の流通抵抗を減少させることができる。

なお、図５（ａ）に示す空間４は、平面視においてその外形が長方形であるため、吸熱室１１′の幅方向長さが、隣接面１１ａ′の中央部のほうが外側部に比べて大きくなるように形成されると、吸熱室１１′の隣接面１１ａ′における中央部の隔壁２４′の幅方向の厚さＷ₂が外側部の隔壁２４′の厚さＷ₁，Ｗ₃よりも小さくなるが、空間４の外形形状はこれに限られない。

例えば、吸熱室の幅方向長さが、隣接面の中央部のほうが外側部に比べて大きくなるように形成され、隣接面における隔壁の厚さが一定に形成されていてもよい。また逆に、吸熱室の隣接面における中央部の隔壁の幅方向の厚さが外側部の隔壁の厚さよりも小さくなるように形成され、吸熱室の幅方向長さが一定に形成されていてもよい。
また、電池セル３は、図５（ｂ）に示すように、充放電時に発生する熱によりケース３ａが膨張するため、この電池セル３の熱膨張に応じて、吸熱室を変形可能な構成にしてもよい。図５（ａ）及び（ｂ）に示すような湾曲した隣接面１１ａ′を有する容器２′であれば、空間４内に収容された電池セル３が熱膨張すると、熱膨張による変形に追従して電池セル３側に凸状に湾曲した隣接面１１ａ′が凹状となり（すなわち、吸熱室１１′の内側に向かって凸状となり）、吸熱室１１′が収縮する。このような構成により、容器２′から電池セル３に与えられる圧力（締め付け力）を分散させて均一にすることができ、容器２′から電池セル３に対して無理な圧力がかからないため、外的な要因による電池セル３の内圧上昇を防止することができる。

なお、電池セル３の熱膨張に応じて変形する吸熱室の形状は、図５（ａ）及び（ｂ）に示したものに限られず、例えば、図１に示す上記実施形態で述べた吸熱室１１であっても、隣接面１１ａが他の四面よりも広く形成されているため、電池セル３の熱膨張に追従して変形することも可能である。この場合、例えば、吸熱室１１の隣接面１１ａのたわみを阻害しないように、仕切板の大きさや配置を変更することが好ましい。

また、図１に示す吸熱室１１には、内部に仕切板が設けられているが、仕切板はあくまでもオイルの対流を促進するためのものであり、オイルは温度差が生じることにより自然に対流する。そのため、図５に示すように、吸熱室１１′内部に仕切板が設けられていなくてもよい。また、図５に示す吸熱室１１′内に、上記実施形態で示した仕切板１３や、他の構成の仕切板を設けてもよい。

［３−３．放熱室の他の例］
上記実施形態における放熱室１２は、容器２の外部と隣接する外部隣接面１２ａと、外部隣接面１２ａに対向する面１２ａ′とが、周壁部２３の長壁部２３ｂの面と平行になるように設けられ、他の四面よりも広く形成されており、長壁部２３ｂの厚み方向の中心ではなく、容器２の外側に偏倚して設けられている。このように構成された放熱室１２は、吸熱室の変形に応じて膨張することが可能である。

例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような電池セル３の熱膨張に応じて変形可能に構成された吸熱室１１′を有する容器２′の場合、図５（ｂ）に示すように、吸熱室１１′が電池セル３の熱膨張に追従して収縮したとき、吸熱室１１′内のオイルは放熱室１２内へ流れ込む。これに伴い、放熱室１２の外部隣接面１２ａは外部に向かって凸状に変形して、放熱室１２が膨張する。このような構成により、電池セル３の熱膨張による変形に追従するように吸熱室１１′及び放熱室１２が変形するため、容器２′から電池セル３に与えられる圧力（締め付け力）の均一性を高めることができる。また、吸熱室１１′の圧力を放熱室１２側に分散することでオイル全体の圧力を低下させることができ、容器２′の水密性を維持しやすくすることができる。

なお、放熱室が吸熱室の変形に応じて膨張可能に設けられるための構成は、上記したものに限られない。また、放熱室が容器２の外側に偏倚して設けられていなくてもよい。
また、上記実施形態では、放熱室１２は、一方の長壁部２３ｂの一部分だけに形成されているが、一方の長壁部２３ｂ全体に設けられていてもよく、両方の長壁部２３ｂに設けられていてもよい。長壁部２３ｂ全体に放熱室１２が設けられる場合は、長壁部２３ｂの両端部ではなく中間部において吸熱室１１と連通するように構成される。このような構成によっても、放熱室１２内のオイルの熱を外部に放出してオイルの温度を下げることができる。

また、放熱室１２が設けられる位置は周壁部２３に限られず、例えば、電池セル３の外周を囲う壁体の一部である蓋部２１や底部２２の内部に中空に形成されていてもよい。このとき、オイルの自然対流を効果的に生じさせるためには、少なくとも蓋部２１及び周壁部２３のいずれか一つに放熱室１２が形成されていることが好ましい。
また、図１に示すように、放熱室１２の内部に仕切板が設けられていてもよく、図５に示すように、放熱室１２内に仕切板が設けられていなくてもよい。

［３−４．その他］
上記実施形態では、冷媒としてオイルを適用したものを例として説明したが、冷媒はオイルに限られず、疎水性の液体であり、実用的な温度範囲内において凝固や蒸発が生じず、さらに熱容量が大きいものが好ましく、例えば、一般的なエンジンオイルからモリブデン等の添加剤を除去したものや、灯油、ガソリン等のアルカン等が適用可能である。また、冷媒が吸熱室の変形に応じて収縮可能に設けられていてもよい。例えば、冷媒が不活性ガスを含んだ気泡を内包していれば、上記したような吸熱室１１′の変形に応じて冷媒が収縮することができるため、吸熱室１１′が変形しやすくなり、より効果的に容器２′から電池セル３に与えられる圧力を分散させることができる。

また、上記実施形態では、組電池１の容器２，２′及び隔壁２４，２４′は樹脂製のものを例示したが、材質はこれに限られず、例えばアルミ製であってもよい。また、容器はアルミ製で隔壁は樹脂製であってもよく、この逆であってもよい。
また、上記実施形態では、組電池１は、容器２の蓋部２１が上方に位置し、底部２２が下方に位置するように電気自動車に搭載されたものを例として説明したが、組電池１の上下を逆転させても同様の作用効果が得られる。なお、組電池１が横に倒されて（すなわち、容器２の周壁部２３が上方及び下方に位置するように）電気自動車に搭載された場合であっても、吸熱室及び放熱室内に封入された冷媒の温度に差が生じれば、吸熱室及び放熱室内を自然に対流するため、容器２全体を冷却することができる。

また、電池セルはリチウムイオン二次電池の電池セルに限られず、水の浸入を嫌う他の電池であっても本組電池は適用可能である。また、本組電池１は、車両に搭載されるものに限られず、例えば、船舶や潜水艦の駆動源として適用することも可能であり、また、航空機の電子機器類の電源として適用することも可能である。

１組電池
２，２′ 容器
３電池セル
４空間
１０冷却室
１１，１１′ 吸熱室
１１ａ，１１ａ′ 隣接面
１２放熱室
１３，１５吸熱室内の仕切板
１４放熱室内の仕切板
２１蓋部（壁体）
２２底部（壁体）
２３周壁部（壁体）
２４，２４′ 隔壁

Claims

複数の電池セルを容器内に横並びに収容してなる組電池であって、
前記容器内で前記電池セル同士を区画する隔壁の内部に中空に形成された吸熱室と、
前記電池セルの外周を囲う壁体の内部に中空に形成され前記吸熱室と連通する放熱室と、
前記吸熱室及び前記放熱室の内部に封入された冷媒と、を備えた
ことを特徴とする、組電池。
前記吸熱室の内部に突設されるとともに鉛直方向に延設された仕切板を備えた
ことを特徴とする、請求項１記載の組電池。
前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面から突設された複数の前記仕切板を備えるとともに、
前記隣接面において、中央部に配置される前記仕切板の容積が、外側部に配置される前記仕切板の容積よりも小さい
ことを特徴とする、請求項２記載の組電池。
前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面から突設された複数の前記仕切板を備えるとともに、
前記隣接面において、中央部に配置される前記仕切板の数が、外側部に配置される前記仕切板の数よりも少ない
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の組電池。
前記放熱室が、前記電池セルと前記放熱室との間の壁部の厚さよりも、前記放熱室より外側の壁部の厚さのほうが小さくなるように前記壁体の内部に形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組電池。
前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面に対して垂直な方向への前記吸熱室の幅に関して、前記隣接面の中央部の前記幅が、前記隣接面の外側部の前記幅よりも大きい
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の組電池。
前記吸熱室が、前記電池セルの熱膨張に応じて変形可能に設けられた
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の組電池。
前記吸熱室の前記電池セルとの隣接面における中央部の前記隔壁の厚さが、前記隣接面における外側部の前記隔壁の厚さよりも小さい
ことを特徴とする、請求項７記載の組電池。
前記放熱室が、前記吸熱室の変形に応じて膨張可能に設けられた
ことを特徴とする、請求項７又は８記載の組電池。
前記冷媒が、前記吸熱室の変形に応じて収縮可能に設けられた
ことを特徴とする、請求項７〜９の何れか１項に記載の組電池。
前記冷媒が、不活性ガスを含む気泡を内包する
ことを特徴とする、請求項１０記載の組電池。