JP2018113097A

JP2018113097A - 組電池

Info

Publication number: JP2018113097A
Application number: JP2015103457A
Authority: JP
Inventors: 長谷川　隆史; Takashi Hasegawa; 隆史長谷川
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2018-07-19
Also published as: WO2016185662A1

Abstract

【課題】単電池を効率良く冷却して適切な温度に維持することができる組電池を提供することである。
【解決手段】実施形態の一例である組電池１０は、複数の単電池２０を同じ向きに積み重ねて構成された電池積層体１１と、隣り合う単電池２０の本体部２１の間に形成された冷却風の流路９０と、電池積層体１１の背面１２ｂに形成された導入口９１と、電池積層体１１の背面１２ｂに形成された排出口９２とを備える。流路９０は、隣り合う単電池２０の本体部２１の間に、導入口９１と排出口９２との間で電池積層体１１の前面１２ａ側に延びる隔壁部９３を配置して形成される。
【選択図】図１

Description

本開示は、組電池に関する。

特許文献１は、隣り合う絶縁プレート間の電極タブに対応する位置に、冷却風が通る隙間が設けられた組電池を開示する。特許文献１では、電池積層体の背面側の隙間から取り込まれた冷却風が電池の周囲に沿って流通し、電池積層体の前面側の隙間から流出する、と記載されている。

特開２００７−１７２８９３号公報

ところで、組電池において、単電池を効率良く冷却して適切な温度に維持することは重要な課題である。特に単電池の発熱量が大きな高出力用途の組電池では、高い冷却性能を備えることが求められる。

本開示の一態様である組電池は、扁平形状の本体部の一の面から電極タブが引き出された単電池と、複数の単電池を同じ向きに積み重ねて構成された電池積層体と、隣り合う単電池の本体部の間に形成された冷却風の流路と、各単電池の電極タブが延出する電池積層体の第１面と反対側の第２面に形成された、流路に冷却風を導入するための導入口と、電池積層体の第２面に形成された、流路から冷却風を排出するための排出口とを備え、流路は、隣り合う単電池の本体部の間に、導入口と排出口との間で電池積層体の第２面側から第１面側に延びる隔壁部を配置して形成され、導入口から第１面側を通って排出口に冷却風を流通させることを特徴とする。

本開示の一態様である組電池によれば、単電池を効率良く冷却して適切な温度に維持することができる。

実施形態の一例である組電池の分解斜視図である。実施形態の一例である組電池を第２面側から見た斜視図である。実施形態の一例である組電池を構成する単電池の斜視図である。実施形態の一例である電池積層体の並列ブロックを示す斜視図である。図４中の（ａ）ＡＡ線断面図、（ｂ）ＢＢ線断面図である。実施形態の一例である並列ブロックの分解斜視図である。実施形態の一例である並列ブロックの第１面の拡大図である。実施形態の一例である流路構造と冷却風の流れ示す図である。実施形態の一例である流路構造と冷却風の流れ示す図である。実施形態の他の一例である組電池を示す図である。図１０中のＣＣ線断面の一部を示す図である。実施形態の他の一例である流路構造を示す図である。実施形態の他の一例である流路構造を示す図である。実施形態の他の一例である流路構造を示す図である。実施形態の他の一例である流路構造を示す図である。

以下、実施形態の一例について詳細に説明する。
実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
本明細書において、「略＊＊」との記載は、略同一を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより実質的に同一と認められる場合を含む意図である。

以下では、各単電池の電極タブが延出する電池積層体の第１面を「前面」とし、前面と反対側の第２面を「背面」とする。前面及び背面の用語は、組電池、ケース等についても使用する。本明細書では、説明の便宜上、前後、上下、縦、横等の方向を示す用語を使用するが、その方向と使用形態等との関係が限定されるものではない。なお、組電池及びその構成要素における縦方向とは、単電池の本体部から電極タブが引き出される方向を意味し、上下方向とは単電池が積み重ねられる方向（積層方向）を意味する。横方向とは、縦方向及び上下方向に直交する方向である。

図１〜図９を用いて、実施形態の一例である組電池１０について詳細に説明する。
図１は組電池１０の分解斜視図、図２は組電池１０の外観を背面側から見た斜視図である。図３は組電池１０を構成する単電池２０の斜視図である（併せて、一点鎖線で囲んだ部分の断面を示す）。

図１及び図２に示すように、組電池１０は、扁平形状の本体部２１の一の面から電極タブ（正極タブ２２、負極タブ２３）が引き出された単電池２０と、複数の単電池２０を同じ方向に積み重ねて構成された電池積層体１１とを備える。本実施形態では、単電池２０の正極タブ２２に正極側バスバー５０が、単電池２０の負極タブ２３に負極側バスバー６０がそれぞれ接続されている。

電池積層体１１は、例えば略直方体形状を有し、横方向よりも縦方向に長く延び、上下方向長さ＜横方向長さ＜縦方向長さとなっている。電池積層体１１の上下方向長さは、主に単電池２０の厚みと単電池２０の積層数により決定され、積層数を多くすることで長くなる。電池積層体１１の縦方向長さ、横方向長さは、主に単電池２０の形状、寸法に依存する。

本実施形態では、電池積層体１１が複数の並列ブロック１３から構成されている。並列ブロック１３は、隣り合う少なくとも２つの単電池２０が並列に接続されてなる。並列ブロック１３は、当該ブロックを構成する各単電池２０の正極タブ２２同士を重ね合わせて形成された正極タブ積層部１４と、当該各単電池２０の負極タブ２３同士を重ね合わせて形成された負極タブ積層部１５とを有する。そして、正極側バスバー５０が正極タブ積層部１４に、負極側バスバー６０が負極タブ積層部１５にそれぞれ接続されている。

組電池１０は、正極側バスバー５０及び負極側バスバー６０を用いて複数の並列ブロック１３を直列に接続して構成される。つまり、組電池１０における単電池２０の接続形態は、直列接続と並列接続を組み合わせた直並列接続である。但し、組電池１０は単電池２０同士の並列接続を有さず、並列ブロック１３を含まない構造とすることも可能である。この場合、正極側バスバー５０は１つの単電池２０の正極タブ２２のみと電気的に接続され、また負極側バスバー６０は１つの単電池２０の負極タブ２３のみと電気的に接続され、各バスバーは電池積層体１１を構成する各単電池２０を直列に接続する。

組電池１０は、電池積層体１１を収容するケース８０を備えることが好適である。ケース８０は、電池積層体１１を収容可能な内部空間を有し、例えば上ケース８１及び下ケース８２から構成される。ケース８０には、後述の開口部８３，８４の他に、例えば出力端子を通すための開口部（図示省略）がケース前面に形成される。ケース８０は、例えば電池積層体１１の形状に対応した略直方体形状を有する。

組電池１０は、隣り合う単電池２０の本体部２１の間に形成された冷却風の流路９０と、流路９０に冷却風を導入するための導入口９１と、流路９０から冷却風を排出するための排出口９２とを備える。隣り合う単電池２０の本体部２１の間に流路９０を設けて冷却風を流すことにより、単電池２０を効率良く冷却して適切な温度に維持することができる。導入口９１及び排出口９２は、いずれも各単電池２０の電極タブが延出する電池積層体１１の前面１２ａと反対側の背面１２ｂに形成されている。ゆえに、流路９０は電池積層体１１の電気的接続の邪魔にならない。

ケース８０は、冷却風をケース内（内部空間）に導入するための開口部８３（第１開口部）と、冷却風を前記ケース内から排出するための開口部８４（第２開口部）とを有する。開口部８３，８４の形状は、例えば四角形状であるが、円形状等その他の形状であってもよい。図２に例示する形態では、上ケース８１及び下ケース８２に開口部８３，８４となる切欠きがそれぞれ形成されており、ケース８０を組み立てることで当該切欠きが合わさって開口部８３，８４が形成される。開口部８３，８４は、横方向に並んでケース８０のケース背面の下部に形成されている。上ケース８１及び下ケース８２は、例えばネジ（図示省略）を用いて結合される。図１に例示する形態では、ネジ止めに利用される結合部８５，８６が上ケース８１及び下ケース８２の四隅にそれぞれ設けられている。

ケース８０と電池積層体１１の背面１２ｂとの間には、開口部８３と導入口９１とをつなぐ導入路８７、開口部８４と排出口９２とをつなぐ排出路８８がそれぞれ形成されており、それらは仕切り部８９により分離されている。即ち、ケース８０の背面と電池積層体１１の背面１２ｂとの間には、冷却風が流通する隙間が形成されている。ケース８０の横方向側面と電池積層体１１の横方向側面との間には、大きな隙間が形成されないことが好適である。これにより、冷却風の大部分又は全てが導入路８７を通って流路９０に導入される。以下では、導入路８７、排出路８８、流路９０、及びこれらを形成する構成要素を総称して「流路構造ＣＳ」という。

流路９０は、隣り合う単電池２０の本体部２１の間に、導入口９１と排出口９２との間で背面１２ｂ側から前面１２ａ側に延びる隔壁部９３を配置して形成され、導入口９１から前面１２ａ側を通って排出口９２に冷却風を流通させる。本実施形態では、隣り合う単電池２０の間の全てに流路９０が形成されている。更に、電池積層体１１の一番上に配置される単電池２０と上ケース８１との間にも流路９０が形成されている。

図３に示すように、組電池１０を構成する単電池２０は、扁平形状の本体部２１、本体部２１の一の面である側面２８から引き出された正極タブ２２、及び本体部２１の側面２８から引き出された負極タブ２３を有する。単電池２０は、２枚のラミネートフィルム２４，２５から構成された外装体２６を備えるラミネート電池である。以下では、ラミネートフィルム２４側を「上」、ラミネートフィルム２５側を「下」とする。ラミネートフィルム２４，２５には、金属層の両面に樹脂層が形成されたフィルムを用いることが好ましい。金属層は、例えばアルミニウム層であり、水分等の透過を防ぐ機能を有する。なお、単電池２０はラミネート電池に限定されず、例えば角形の金属製ケースを備えた角形電池であってもよい。

単電池２０は、例えば電極体及び電解質を含む発電要素と、発電要素を収容する外装体２６とを有する。電極体の一例は、正極及び負極がセパレータを介して巻回された巻回型の電極体である。正極タブ２２は正極に、負極タブ２３は負極にそれぞれ接続されている。外装体２６は、本体部２１及びシール部２７を有し、本体部２１内に発電要素が収容されている。図３に示す例では、外装体２６を構成するラミネートフィルム２４に、扁平な略直方体形状の本体部２１が形成されている。本体部２１は、例えばラミネートフィルム２５と反対側に凸となるようにラミネートフィルム２４を絞り加工して形成される。シール部２７は、ラミネートフィルム２４，２５の端縁部同士を接合（例えば、ヒートシール）して本体部２１の周囲に形成される。

本実施形態では、単電池２０の縦方向に沿って形成されたシール部２７が本体部２１の横方向端面である側面２９と重なるように上方に折り曲げられている。シール部２７の幅は、側面２９の上下方向長さと同じか、やや短いことが好ましい。シール部２７を上方に折り曲げることで、例えば本体部２１が補強されると共に、組電池１０の小型化を図ることができる。

正極タブ２２及び負極タブ２３は、上記のように本体部２１の同じ面（側面２８）から引き出される。側面２８は、単電池２０の厚み方向に沿った本体部２１の縦方向一端面である。各タブは、側面２８の下部から縦方向に延びるシール部２７（以下、他のシール部２７と区別して「シール部２７ｘ」という場合がある）を通り、シール部２７ｘの先端（縦方向一端部）から縦方向に延出する。シール部２７ｘは、例えばラミネートフィルム２４，２５の間に各タブを挟んだ状態で、側面２８に対して略垂直に形成される。

正極タブ２２及び負極タブ２３は、薄板状の導電性部材であり、単電池２０の横方向に並んで配置されている。正極タブ２２と負極タブ２３の間には、バスバーの接続部７０を形成可能なスペースが設けられている。各タブは、少なくともシール部２７ｘの先端から外装体２６の外部に延出した部分（以下、「露出部」という場合がある）が、互いに同一形状、同一寸法であることが好ましい。各タブの横方向長さは、本体部２１の横方向長さの５０％未満であり、好ましくは２０〜４０％である。各タブの露出部の縦方向長さは、各バスバーとの接続に支障がない長さとされ、例えば各バスバーの幅と同程度である。

並列ブロック１３の下側に配置される単電池２０（単電池２０ｂ）は、各タブの露出部の形状が、並列ブロック１３の上側に配置される単電池２０（単電池２０ａ）の場合と異なる（図６等参照）。詳しくは後述するように、単電池２０ｂの正極タブ２２ｂ及び負極タブ２３ｂは、シール部２７ｂの近傍で上方に折り曲げられ、再び縦方向一方側（本体部２１ｂと反対側）に折り曲げられた形状を有する。単電池２０の並列接続数等により必要な各タブの長さが異なるので、各タブの露出部の長さが同じである単電池２０を複数準備しておき、並列接続数等に応じて露出部を適宜カットして、単電池２０ａ，２０ｂ等を作製してもよい。また、各タブ積層部の形成後に、余分な露出部をカットしてもよい。

以下、図４〜図７を適宜参照しながら、組電池１０について更に詳説する。
図４〜図７は、電池積層体１１の並列ブロック１３を示す図である。図４〜図６では、並列ブロック１３を構成する２つの単電池２０のうち、上側に配置される単電池２０を「単電池２０ａ」、下側に配置される単電池２０を「単電池２０ｂ」とし、各電池の構成要素にａ，ｂをそれぞれ付する。図７では、積み重ねられた並列ブロック１３を上から順に「並列ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ」とし、各ブロックの構成要素にＡ，Ｂ，Ｃをそれぞれ付する。

電池積層体１１は、本体部２１が同一形状、同一寸法を有する複数の単電池２０を用いて構成される。電池積層体１１を構成する単電池２０の個数は特に限定されないが、好ましくは４つ以上である。図１に例示する電池積層体１１は、８つの単電池２０を含み、これら単電池２０を２つずつ並列接続して構成された４つの並列ブロック１３を含む。電池積層体１１は、上記のように複数の単電池２０を同じ方向に積み重ねて構成される。具体的には、正極タブ２２及び負極タブ２３が引き出される本体部２１の側面２８が同じ方向を向き、本体部２１の縦方向両端部、横方向両端部の位置をそれぞれ一致させた状態で各単電池２０が積層されている。各単電池２０は、本体部２１が形成されたラミネートフィルム２４が上方を向いた状態で積層される。

図４〜図６に示すように、並列ブロック１３は、正極タブ積層部１４及び負極タブ積層部１５を形成して互いに並列接続される２つの単電池２０ａ，２０ｂを備える。単電池２０ａ，２０ｂは、上述の通り同じ向きで積層され、上下方向に並んで配置される各々の正極タブ２２ａ，２２ｂ、負極タブ２３ａ，２３ｂが電気的に接続されて正極タブ積層部１４及び負極タブ積層部１５がそれぞれ形成される。並列ブロック１３は、正極タブ積層部１４に接続される正極側バスバー５０と、負極タブ積層部１５に接続される負極側バスバー６０とを備える。また、並列ブロック１３は、単電池２０ａ，２０ｂにそれぞれ取り付けられる枠体３０，４０を備えることが好適である。

単電池２０ａの正極タブ２２ａ、負極タブ２３ａは、シール部２７ａの先端から外装体２６の外部に延出して縦方向に真っすぐ延びている。一方、単電池２０ｂの正極タブ２２ｂは、シール部２７ｂの近傍で、単電池２０ａの正極タブ２２ａ側に折り曲げられ正極タブ２２ａと接触する位置まで上下方向に沿って延びる。正極タブ２２ｂは、正極タブ２２ａの下面と接触する位置で本体部２１ａと反対側に折り曲げられ、当該折り曲げ部から先端部まで縦方向に沿って正極タブ２２ａと略平行に延びる。そして、正極タブ２２ａの下面と正極タブ２２ｂの上面とが接合されて正極タブ積層部１４が形成される。

単電池２０ｂの負極タブ２３ｂは、シール部２７ｂの近傍で、単電池２０ａの負極タブ２３ａ側に折り曲げられ負極タブ２３ａと接触する位置まで上下方向に沿って延びる。負極タブ２３ｂは、負極タブ２３ａの下面と接触する位置で本体部２１ａと反対側に折り曲げられ、当該折り曲げ部から先端部まで縦方向に沿って負極タブ２３ａと略平行に延びる。そして、負極タブ２３ａの下面と負極タブ２３ｂの上面とが接合されて負極タブ積層部１５が形成される。各タブ積層部は、並列ブロック１３の上下方向略中央部において横方向に並んで形成されることが好適である。

正極タブ積層部１４は、例えば単電池２０ａの正極タブ２２ａと単電池２０ｂの正極タブ２２ｂとを重ね合せて溶接することにより形成される。溶接方法は、特に限定されず、超音波溶接、レーザー溶接等が例示できる。例えば、正極タブ２２ａ，２２ｂと正極側バスバー５０とを重ね合せて超音波溶接することで、正極タブ積層部１４を形成すると同時に、正極タブ積層部１４に正極側バスバー５０を接続することもできる。負極タブ積層部１５も、負極タブ２３ａと負極タブ２３ｂとを重ね合せて溶接することにより形成できる。なお、溶接以外の方法により、例えばボルト等の締結部材でタブ同士を締結して各タブ積層部を形成することもできる。

枠体３０，４０は、本体部２１ａ，２１ｂの四方をそれぞれ囲み、例えば単電池２０ａ，２０ｂを保護し、各電池同士を結束する機能を有する。本実施形態では、枠体３０，４０の一部が流路構造ＣＳを構成する。枠体３０は、２本の横桟３１ｘ，３１ｙと、２本の縦桟３２を有し、単電池２０ａの上側から取り付けられる。横桟３１ｘ，３１ｙは単電池２０ａの縦方向両端部に形成されたシール部２７ａ上に載せられて本体部２１ａの縦方向端面（側面２８）に沿って配置され、縦桟３２は本体部２１ａの横方向端面（側面２９）に沿って配置される。横桟３１ｘ，３１ｙには、折り曲げられたシール部２７の縦方向両端部との干渉を避けるためのスリット（図示せず）が形成されている。

横桟３１ｘ，３１ｙの横方向両端部（長手方向両端部）には、枠体４０との結合に用いられる係合部３５が設けられている。枠体４０も、２本の横桟４１ｘ，４１ｙと２本の縦桟４２を有し、単電池２０ｂの上側から取り付けられる。横桟４１ｘ，４１ｙの横方向両端部に設けられた係合部４５が、枠体３０の係合部３５に挿し込まれることで各枠体が結合される。例えば、係合部４５はフックを有し、係合部３５は当該フックが挿し込まれて引っ掛けられる凹部を有する。本実施形態では、互いに結合される枠体３０，４０により単電池２０ａが上下から挟持される。単電池２０ｂは、枠体４０と、下側に配置される別の並列ブロック１３の枠体３０とにより挟持される。図６に示す例では係合部４５のみにフックが設けられているが、係合部の形状はこれに限定されず、例えば係合部３５にも上側に配置される枠体４０に挿し込み可能なフック等が設けられていてもよい。

横桟３１ｘの横方向中央部（長手方向中央部）には、正極側バスバー５０を保持するための支持部３３及び押え部３４が設けられることが好ましい。支持部３３は縦方向に突出してブロック状に形成され、横方向他端側から中央部側に延びる正極側バスバー５０の一部が支持部３３上に載せられる。支持部３３上に載せられた正極側バスバー５０の一部（第２接続部５２）は、並列ブロック１３の上端部に位置することが好適である。押え部３４は、支持部３３との間に正極側バスバー５０を挿し込み可能な隙間をあけて支持部３３よりも横桟３１ｘの横方向他端側に設けられた突起部であって、支持部３３と共に正極側バスバー５０の横方向の移動を拘束する。

横桟４１ｘの横方向中央部には、横桟３１ｘと同様に、ブロック状に形成された支持部４３、及び支持部４３と共に負極側バスバー６０の横方向の移動を拘束する押え部４４が設けられることが好ましい。支持部４３は、支持部３３と上下方向に並んで配置される。横方向他端側から中央部側に延びる負極側バスバー６０の一部（第２接続部６２）は、支持部４３の下に配置され、並列ブロック１３の下端部に位置することが好適である。押え部４４は、支持部４３との間に負極側バスバー６０を挿し込み可能な隙間をあけて支持部４３よりも横桟４１ｘの横方向一端側に設けられている。

横桟３１ｘ及び縦桟３２の上下方向長さは、本体部２１ａの厚み（上下方向長さ）よりも長く、各桟の上面は本体部２１ａの上面よりも上方に位置している。縦桟３２は、断面略Ｌ字形状を有し、縦桟３２の一部が本体部２１ａ上に張り出している。本体部２１ａの上面よりも上方に延びた横桟３１ｘ及び縦桟３２は、本体部２１ａと上側に配置される別の並列ブロック１３の単電池２０の本体部２１又はケース８０との間に流路９０となる隙間を形成すると共に、当該流路９０の側壁９４を形成する。横桟４１ｘ及び縦桟４２も、枠体３０の場合と同様に、各桟の上面が本体部２１ｂの上面よりも上方に位置し、単電池２０ａの本体部２１ａとの間に流路９０となる隙間を形成すると共に、当該流路９０の側壁９４を形成する。

横桟３１ｙには、２つの凹部３６，３７が形成されている。凹部３６は横桟３１ｙの横方向一端側に、凹部３７は横方向他端側にそれぞれ形成されており、各凹部の間には凸部３８が形成されている。例えば、凹部３６，３７における横桟３１ｙの上面は本体部２１ａの上面と同じ高さに位置し、凸部３８の上面は横桟３１ｘ及び縦桟３２の上面と同じ高さに位置する。横桟３１ｙに凹部３６，３７を形成することで、単電池２０ａの上に配置される別の並列ブロック１３の枠体４０との間に隙間が形成され、当該隙間が冷却風の導入口９１及び排出口９２となる。横桟４１ｙにも、横方向一端側に凹部４６が、横方向他端側に凹部４７がそれぞれ形成され、各凹部の間には凸部４８が形成されている。凹部４６，４７により、単電池２０ａに取り付けられる枠体３０との間に冷却風の導入口９１及び排出口９２がそれぞれ形成される。

凸部３８，４８は、例えば横桟３１ｙ，４１ｙの横方向中央部においてブロック状に形成される。凸部３８は、上記のように凹部３６，３７よりも上方に突出して上側に配置される枠体４０と接触し、当該２つの凹部により形成される導入口９１と排出口９２を分離する。同様に、凸部４８は凹部４６，４７よりも上方に突出して上側に配置される枠体３０と接触し、当該２つの凹部により形成される導入口９１と排出口９２を分離する。凸部３８，４８は、更に縦方向にも突出してケース８０と略接触する。凸部３８，４８は、電池積層体１１において上下方向に並んで接触配置され、導入路８７と排出路８８を分離する仕切り部８９を形成する。

図６に示す例では、横桟３１ｘ及び縦桟３２がそれぞれ本体部２１ａの上面よりも上方に延びて流路９０の側壁９４を形成しているが、例えば本体部２１ａ上に別の部材を設けて流路９０の側壁９４を形成してもよい（後述の図１０等参照）。また、凸部３８により２つの凹部３６，３７（導入口９１と排出口９２）が分離された形態を例示したが、凹部は１つであってもよい。この場合、例えば隔壁部９３により導入口９１と排出口９２を分離することができる。また、ケース８０の開口部８３，８４の間の部分を電池積層体１１の背面１２ｂ側に突出させて導入路８７と排出路８８を分離してもよい。

正極側バスバー５０及び負極側バスバー６０は、金属製の導電性部材であって、例えば溶接により正極タブ積層部１４、負極タブ積層部１５にそれぞれ接続される。正極側バスバー５０は、第１接続部５１（正極側第１接続部）と、第２接続部５２（正極側第２接続部）と、連結部５３（正極側連結部）とを有し、１つの金属板を曲げ加工して構成されることが好ましい。第１接続部５１は、正極タブ積層部１４に接続される部分である。第２接続部５２は、第１接続部５１と略平行に延び、別の並列ブロック１３の負極側バスバー６０に接続される部分である。正極側バスバー５０は、例えばその全長に亘って幅が一定であり、第１接続部５１は第２接続部５２よりも長さが長い。連結部５３は、各接続部を連結する部分であって、各接続部の間に段差を形成する。

第１接続部５１は連結部５３の一端から、第２接続部５２は連結部５３の他端から、互いに反対方向に延びる。連結部５３は、金属板を折り曲げて各接続部に対し略垂直に形成されることが好適である。本実施形態では、第１接続部５１が正極タブ積層部１４の上面に載せられて溶接され、第２接続部５２が枠体３０の支持部３３の上面に載せられる。即ち、第１接続部５１は並列ブロック１３の上下方向略中央部に位置し、第２接続部５２は並列ブロック１３の上端部に位置する。連結部５３は、各接続部の間にかかる段差を形成する。

負極側バスバー６０は、正極側バスバー５０と同様に、第１接続部６１（負極側第１接続部）と、第２接続部６２（負極側第２接続部）と、連結部６３（負極側連結部）とを有し、１つの金属板を曲げ加工して構成されることが好ましい。第２接続部６２は、別の並列ブロック１３の正極側バスバー５０に接続される。本実施形態では、第１接続部６１が負極タブ積層部１５の下面に溶接され、第２接続部６２が支持部４３の下に配置される。即ち、第１接続部６１は並列ブロック１３の上下方向略中央部に位置し、第２接続部６２は並列ブロック１３の下端部に位置する。連結部６３は、各接続部の間にかかる段差を形成する。

正極側バスバー５０及び負極側バスバー６０は、互いに異なる形状、寸法を有していてもよいが、好ましくは互いに同一形状、同一寸法を有する。正極側バスバー５０及び負極側バスバー６０は、電池積層体１１に取り付けられる向きだけが異なり、正極側バスバー５０として使用されている部材を、負極側バスバー６０として使用することができる。この場合、１種類のバスバーを用いて組電池１０を構成することができ、部品点数の削減を図ることができる。

組電池１０は、上記のように複数の並列ブロック１３を含む電池積層体１１を備え、隣り合う並列ブロック１３を直列に接続して構成される。組電池１０では、並列ブロック１３を構成する各単電池２０の各タブが同じ方向に引き出され、各バスバーが電池積層体１１の同一面上に取り付けられる。バスバーを電池積層体１１の複数の面上に取り付ける場合と比較して、例えば一の面上で接続作業等ができるため生産性に優れ、また組電池１０の小型化等を図ることができる。

図７に示すように、隣り合う並列ブロック１３Ａ，１３Ｂは、正極側バスバー５０Ｂ及び負極側バスバー６０Ａを用いて直列に接続される。即ち、並列ブロック１３Ａの負極タブ積層部１５Ａに接続された負極側バスバー６０Ａと、並列ブロック１３Ｂの正極タブ積層部１４Ｂに接続された正極側バスバー５０Ｂとが互いに接続される。例えば、負極側バスバー６０Ａの第２接続部６２Ａと正極側バスバー５０Ｂの第２接続部５２Ｂとを重ね合せて溶接することにより接続部７０ＡＢが形成される。本実施形態では、並列ブロック１３Ａ，１３Ｂの境界部に接続部７０ＡＢが形成されている。接続部７０ＡＢには、負極側バスバー６０Ａと正極側バスバー５０Ｂとの間に挟持された導電性部材７１ＡＢが設けられており、第２接続部５２Ｂと第２接続部６２Ａは、導電性部材７１ＡＢを介して電気的に接続されている。

隣り合う並列ブロック１３Ｂ，１３Ｃは、正極側バスバー５０Ｃ及び負極側バスバー６０Ｂを用いて直列に接続される。即ち、並列ブロック１３Ｂの負極タブ積層部１５Ｂに接続された負極側バスバー６０Ｂと、並列ブロック１３Ｃの正極タブ積層部（図７では図示せず）に接続された正極側バスバー５０Ｃとが互いに接続される。接続部７０ＢＣは、例えば導電性部材７１ＢＣを介して負極側バスバー６０Ｂの第２接続部６２Ｂと正極側バスバー５０Ｃの第２接続部５２Ｃとを溶接することにより、並列ブロック１３Ｂ，１３Ｃの境界部に形成される。

接続部７０ＡＢ，７０ＢＣは、電池積層体１１の側面１２上の横方向中央部において、上下方向に並んで形成されることが好適である。本実施形態では、並列ブロック１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの各タブ積層部が、側面１２の横方向中央部を避けて設けられているため、当該中央部に接続部７０ＡＢ，７０ＢＣを形成し、導電性部材７１ＡＢ，７１ＢＣを配置可能なスペースが確保されている。図１に例示するように、全ての接続部７０が上下方向に並んで形成されることが好ましい。当該構成によれば、接続部７０の形成を極めて限定された範囲で行うことができる。例えば、レーザー溶接を行う場合、溶接用のレーザー光を上下方向に走査することにより、或いはレーザー光の照射スポットを固定して電池積層体１１を上下方向に移動させることにより、接続部７０を容易に形成できる。

接続部７０ＡＢ（第２接続部５２Ｂ、第２接続部６２Ａ）は、並列ブロック１３Ａの枠体３０Ａ，４０Ａの各支持部、及び並列ブロック１３Ｂの枠体３０Ｂ，４０Ｂの各支持部により、上下から挟持されていることが好適である。図１に示す例では、正極側バスバー５０、導電性部材７１、負極側バスバー６０、枠体４０、及び枠体３０の順で、これらの部材が上下方向に沿って積層配置されている。かかる積層構造により、接続部７０が上下から強く押圧されるので、例えば接続部７０の接触不良等が発生し難く、良好な接続状態が長期に亘って維持される。

導電性部材７１ＡＢ，７１ＢＣは、接続部７０ＡＢ，７０ＢＣにおいて各バスバーの間にそれぞれ配置された薄板状の部材である。図１に例示するように、全ての接続部７０に導電性部材７１が設けられることが好適である。正極側バスバー５０と負極側バスバー６０とは直接つながっておらず、両者の間には導電性部材７１が介在している。図１に示す例では、一番上に配置された導電性部材７１が正極側バスバー５０のみに接続されており、一番下に配置された導電性部材７１が負極側バスバー６０のみに接続されている。

導電性部材７１ＡＢは、正極側バスバー５０Ｂと負極側バスバー６０Ａとの間から突出した電圧監視用端子部７２ＡＢを有する。電圧監視用端子部７２ＡＢは、例えば接続部７０ＡＢの横方向一端側から縦方向に延出している。電圧監視用端子部７２ＡＢは、並列ブロック１３Ａ，１３Ｂから構成される直列ブロックの電圧を測定するための端子として機能する。同様に、導電性部材７１ＢＣの電圧監視用端子部７２ＢＣは、並列ブロック１３Ｂ，１３Ｃから構成される直列ブロックの電圧を測定するための端子として機能する。図１に例示するように、各電圧監視用端子部７２は上下方向に並んで配置されることが好適である。電圧監視用端子部７２を一列に並べて配置することで、例えば各端子と電圧測定ユニット（図示せず）との接続構造が複雑化することを抑制できる。

導電性部材７１は、更にヒューズとして機能することが好適である。導電性部材７１は、例えば各バスバーを構成する金属材料よりも低融点の金属材料（低融点合金等）から構成され、過大な電流が流れたときに溶断して電流を遮断する。なお、電圧監視用の導電性部材とは別に、ヒューズとして機能する導電性部材を用いてもよい。

以下、図８及び図９を参照しながら、流路構造ＣＳについて更に詳説する。
図８及び図９は、流路構造ＣＳ及び当該構造における冷却風の流れを示す図である。

図８及び図９に示すように、流路構造ＣＳは、ケース８０の開口部８３，８４にそれぞれ連通する冷却風の導入口９１と排出口９２が電池積層体１１の背面１２ｂに形成され、隣り合う単電池２０の本体部２１の間に冷却風の流路９０が形成された構造を有する。電池積層体１１の背面１２ｂとケース８０との間には、仕切り部８９によって分離された導入路８７と排出路８８が形成されている。例えば、開口部８３には送風ダクトが、開口部８４には排気ダクトがそれぞれ取り付けられる（いずれも図示せず）。導入口９１と排出口９２を電池積層体１１の背面１２ｂに設けることで、例えばダクト構造が単純化され、電池積層体１１及びその周辺装置の小型化を図ることができ、また電池積層体１１の電気的接続が複雑になることを避けることができる。

導入口９１は背面１２ｂの横方向一端側に形成され、排出口９２は背面１２ｂの横方向他端側に形成されることが好適である。導入口９１と排出口９２の横方向長さは、例えば略同一である。図８に例示する形態では、各導入口９１及び各排出口９２がそれぞれ上下方向に並んで配置されている。開口部８３と各導入口９１をつなぐ導入路８７、及び開口部８４と各排出口９２をつなぐ排出路８８は、背面１２ｂの下から上まで仕切り部８９を隔てて互いに略平行に設けられている。各導入口９１及び各排出口９２をそれぞれ上下方向に並べることで、導入路８７及び排出路８８の構造を単純化することができる。

流路９０は、隣り合う単電池２０の本体部２１の間、及び電池積層体１１の一番上に配置される単電池２０と上ケース８１の間に、隔壁部９３を配置して形成される。隔壁部９３は、電池積層体１１の背面１２ｂから流路９０に導入される冷却風を電池積層体１１の前面１２ａ側を通して背面１２ｂから排出する役割を果たす。電池積層体１１は、電極タブが引き出される前面１２ａ側、即ち本体部２１の縦方向中央部αよりも側面２８に近い領域Ｈが特に発熱し易い。隔壁部９３を設けることにより、流路９０の入口と出口を背面１２ｂに形成した場合においても領域Ｈを十分に冷却することができる。即ち、隔壁部９３は導入口９１から流入した冷却風が領域Ｈ上を通らずに排出口９２から流出すること（冷却風のショートカット）を防止する。

本実施形態では、電池積層体１１の一番上に配置される単電池２０と上ケース８１の間にも流路９０が形成されているが、更に電池積層体１１の一番下に配置される単電池２０と下ケース８２の間に流路９０を形成してもよい。一方、流路構造ＣＳは隣り合う単電池２０の間のみに流路９０を設けた構造であってもよい。また、流路９０は各並列ブロック１３の間に形成されてもよい。例えば、並列ブロック１３を構成する２つの単電池２０の間には流路９０を設けず、隣り合う並列ブロック１３の間のみ、或いは隣り合う並列ブロック１３の間及び並列ブロック１３とケース８０との間に流路９０を設けてもよい。即ち、並列ブロック１３が２つの単電池２０で構成される場合は、２つの単電池２０につき１つの割合で流路９０が形成される。

流路構造ＣＳでは、上記のように枠体３０の横桟３１ｘ及び縦桟３２によって流路９０の側壁９４が形成される。枠体４０の横桟４１ｘ及び縦桟４２も流路９０の側壁９４を形成する。流路９０は、本体部２１の三方を囲む枠体３０（横桟３１ｘ及び縦桟３２）と、導入口９１及び排出口９２の間で縦方向に延びる隔壁部９３とにより、平面視略Ｕ字状に形成されている。流路９０は、本体部２１の横方向一端側に背面１２ｂ側から前面１２ａ側に向かう流路と、横方向他端側に前面１２ａ側から背面１２ｂ側に向かう流路とをそれぞれ含み、導入口９１から領域Ｈ上を通って排出口９２に冷却風を流通させる。隔壁部９３の厚みは、隣り合う単電池２０の本体部２１同士の間隔、即ち流路９０の上下方向長さと略同一であることが好ましい。

隔壁部９３は、導入口９１と排出口９２の間から電池積層体１１の背面１２ｂよりも前面１２ａに近い位置に亘って形成されることが好適である。本実施形態では、仕切り部８９と接触する位置から本体部２１の縦方向中央部αを超えて電池積層体１１の前面１２ａ側まで隔壁部９３が連続的に形成されている。即ち、隔壁部９３の先端は縦方向中央部αよりも前面１２ａ側に位置する。前面１２ａ側の側壁９４（横桟３１ｘ，４１ｘ）と隔壁部９３の先端との間隔は、例えば流路９０の出入口（導入口９１、排出口９２）の横方向長さと略同一である。

隔壁部９３は、枠体３０，４０の一部として、例えば横桟３１ｙ，４１ｙの横方向中央部を前面１２ａ側に延ばして形成されてもよいが、好ましくは枠体３０，４０と別の部材で構成される。隔壁部９３には、弾性変形可能な弾性部材を適用することが好適である。隔壁部９３に弾性部材を用いることで、例えば本体部２１の膨張による電池積層体１１の上下方向長さの変化を抑制し、また隔壁部９３のエッジにより本体部２１が損傷することを防止できる。好適な弾性部材としては、ゴム、発泡体が例示できる。弾性部材は、例えば本体部２１の上面に接着剤を用いて取り付けられる。

本実施形態では、隔壁部９３が導入口９１と隔壁部９３の間において平面視帯状に形成されている。隔壁部９３の幅（横方向長さ）は、仕切り部８９の横方向長さよりも小さく、全長に亘って略一定である。但し、隔壁部９３の幅は長さ方向に変化してもよく、仕切り部８９の横方向長さより長くてもよい（後述の図１０〜図１５参照）。

流路構造ＣＳでは、ケース８０の開口部８３からケース内に導入された冷却風が導入路８７を通って各導入口９１から各流路９０に流入する。各流路９０に流入した冷却風は、隔壁部９３に沿って前面１２ａ側に流れ、本体部２１の領域Ｈ上を通り、再び隔壁部９３に沿って背面側１２ｂに流れる。流路９０内を通って各単電池２０を冷却した冷却風は、各排出口９２から流出し排出路８８を通って開口部８４から排出される。流路構造ＣＳを備えた組電池１０によれば、隣り合う単電池２０の本体部２１の間に冷却風を流して単電池２０を冷却することができる。また、流路９０の出入口を電池積層体１１の背面１２ｂに設けて電池積層体１１及びその周辺装置の構造の簡素化、小型化等を図りながら、発熱し易い領域Ｈ上に冷却風を流して単電池２０を効率良く冷却することが可能である。

以下、図１０〜図１５を参照しながら、実施形態の他の一例について説明する。
上記実施形態では、枠体３０，４０の縦桟３２，４２によって流路９０の側壁９４が形成されているが、図１０，１１に例示するように、枠体３０，４０とは別に側壁９４を構成する部材（側壁部１０１）を設けてもよい。図１０に示す例では、本体部２１の上面の横方向両端部に縦方向に沿って設けられた２つの側壁部１０１と、枠体３０の横桟３１ｘと、隔壁部９３とにより、平面視略Ｕ字状の流路１００が形成されている。縦桟１０２，１０３の上下方向長さは本体部２１の厚みと略同一であり、２つの側壁部１０１と隔壁部９３によって隣り合う本体部２１の間に流路１００となる隙間が形成される。

側壁部１０１には、隔壁部９３と同様に弾性部材を適用することが好適である。即ち、隣り合う単電池２０の本体部２１の間に流路１００の側壁を構成する弾性部材が設けられることが好ましい。側壁部１０１は、本体部２１の縦方向全長に亘って設けられる。側壁部１０１の幅は、例えば隔壁部９３の幅と略同一であり、全長に亘って略一定である。各側壁部１０１は、導入口９１、排出口９２の縁部を超えて隔壁部９３側に張り出しており、流路１００は流路９０に比べて幅が狭くなっている。即ち、各側壁部１０１が流路１００の出入口の一部を塞いでいる。

図１２に例示するように、先端に近づくほど幅が狭くなる平面視略三角形状の隔壁部１０５を設けてもよい。隔壁部１０５を配置して形成される流路１０４は、前面１２ａに近づくほど流路幅が拡幅する。図１２に例示する形態では、側壁部１０１よりも幅が狭く流路１０４の出入口を塞がない側壁部１０６が本体部２１の横方向両端部に設けられている。また、図１３に例示するように、側壁部１０６に代えて前面１２ａに近づくほど拡幅する側壁部１０８を設けてもよい。側壁部１０８は、前面１２ａ側に曲部を有し、流路１０７の角に丸みを付けている。

図１４に例示するように、排出口９２に近づくほど、隔壁部１１０及び側壁部１１１の幅を広くして流路１０９の幅を次第に狭くしてもよい。或いは、図１５に例示するように、導入口９１側のみに幅広の側壁部１０１を設け、更に隔壁部１１３を導入口９１側に張り出させて、排出口９２側よりも導入口９１側の流路幅を狭くした流路１１２を形成してもよい。流路１０９は排出口９２側よりも導入口９１側が幅広の流路であり、流路１１２は導入口９１側よりも排出口９２側が幅広の流路である。

上記実施形態では、２つの単電池２０ａ，２０ｂを並列接続して構成される並列ブロック１３を例示したが、３つの単電池２０を並列接続して構成される並列ブロックとしてもよい。この場合、各タブ積層部が３つの各タブを積層して形成される。即ち、組電池１０では、タブ積層部を構成する各タブの数、各タブの折り曲げ形状等を変更することで、並列接続する単電池２０の数を変更することが可能である。

上記実施形態では、全ての接続部７０に導電性部材７１が配置されるものとして説明したが、導電性部材７１は一部の接続部７０のみに配置されてもよく、或いは導電性部材７１を有さず、各バスバーが直接溶接された形態とすることも可能である。また、導電性部材７１は、電圧監視用端子部７２を有さず、専らヒューズとして使用されてもよい。

上記構成を備えた組電池１０は、例えば電池積層体１１の一の面上に各バスバーが配置され、上下方向に沿って一列で各バスバーの接続作業を行うことが可能である。つまり、組電池１０は構造が単純で組み立てが容易である。更に、組電池１０は、１種類のバスバーを用いて複数の接続形態を構成可能であり、部品点数が少なく、単電池２０の接続形態の自由度が高い設計である。組電池１０は、構造が単純でありながら優れた冷却性能を有する。

１０組電池、１１電池積層体、１２側面、１２ａ前面、１２ｂ背面、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ並列ブロック、１４，１４Ａ，１４Ｂ正極タブ積層部、１５，１５Ａ，１５Ｂ負極タブ積層部、２０，２０ａ，２０ｂ単電池、２１，２１ａ，２１ｂ本体部、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ正極タブ、２３，２３ａ，２３ｂ負極タブ、２４，２４ａ，２４ｂ，２５，２５ａ，２５ｂラミネートフィルム、２６外装体、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｘシール部、２８，２８ａ，２８ｂ，２９側面、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，４０，４０Ａ，４０Ｂ枠体、３１ｘ，３１ｙ，４１ｘ，４１ｙ横桟、３２，４２，１０２，１０３縦桟、３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，４３，４３Ａ，４３Ｂ支持部、３４，３４Ｂ，３４Ｃ，４４，４４Ａ，４４Ｂ押え部、３５，４５係合部、３６，３７，４６，４７凹部、３８，４８凸部、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ正極側バスバー、５１，５１Ａ，５１Ｂ，６１，６１Ａ，６１Ａ第１接続部、５２，５２Ｂ，５２Ｃ，６２，６２Ａ，６２Ｂ第２接続部、５３，５３Ｂ，５３Ｃ，６３，６３Ａ，６３Ｂ連結部、６０，６０Ａ，６０Ｂ負極側バスバー、７０，７０ＡＢ，７０ＢＣ接続部、７１，７１ＡＢ，７１ＢＣ導電性部材、７２，７２ＡＢ，７２ＢＣ電圧監視用端子部、８０ケース、８１上ケース、８２下ケース、８３第１開口部、８４第２開口部、８５，８６結合部、８７導入路、８８排出路、８９仕切り部、９０，１００，１０４，１０７，１０９，１１２流路、９１導入口、９２排出口、９３，１０５，１１０，１１３隔壁部、９４側壁、１０１，１０６，１０８，１１１側壁部

Claims

扁平形状の本体部の一の面から電極タブが引き出された単電池と、
複数の前記単電池を同じ向きに積み重ねて構成された電池積層体と、
隣り合う前記単電池の前記本体部の間に形成された冷却風の流路と、
前記各単電池の前記電極タブが延出する前記電池積層体の第１面と反対側の第２面に形成された、前記流路に前記冷却風を導入するための導入口と、
前記電池積層体の前記第２面に形成された、前記流路から前記冷却風を排出するための排出口と、
を備え、
前記流路は、隣り合う前記単電池の前記本体部の間に、前記導入口と前記排出口との間で前記電池積層体の前記第２面側から前記第１面側に延びる隔壁部を配置して形成され、前記導入口から前記第１面側を通って前記排出口に前記冷却風を流通させる、組電池。
前記隔壁部は、前記導入口と前記排出口との間から前記電池積層体の前記第２面よりも前記第１面に近い位置に亘って形成されている、請求項１に記載の組電池。
前記隔壁部は、弾性部材で構成されている、請求項１又は２に記載の組電池。
隣り合う前記単電池の前記本体部の間には、前記流路の側壁を構成する弾性部材が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池。
前記電池積層体は、隣り合う少なくとも２つの前記単電池が並列に接続されてなる並列ブロックを複数含み、
前記流路は、前記各並列ブロックの間に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組電池。
前記導入口は、前記電池積層体の前記第２面の横方向一端側に形成され、
前記排出口は、前記電池積層体の前記第２面の横方向他端側に形成され、
前記各導入口及び前記各排出口は、それぞれ前記単電池の積層方向に並んで配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の組電池。
前記電池積層体を収容するケースを備え、
前記ケースは、前記冷却風を前記ケース内に導入するための第１開口部と、前記冷却風を前記ケース内から排出するための第２開口部とを有し、
前記ケースと前記電池積層体の前記第２面との間には、前記第１開口部と前記導入口とをつなぐ導入路、及び前記第２開口部と前記排出口とをつなぐ排出路が、それぞれ形成されている、請求項６に記載の組電池。