JP4814405B2 - 電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、複数の素電池を備えた電池モジュールに関するものである。
従来より、省資源や省エネルギの観点から、繰り返し使用できる二次電池の需要が高まっている。この二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源として使用されている。さらに、近年、ハイブリッド自動車や電気自動車の普及により、二次電池の需要はさらに高まっている。
このような二次電池として、複数の汎用的な素電池を電気的に接続してモジュール化したものが知られている。例えば、特許文献１に係る電池モジュールにおいては、「１８６５０」と呼ばれる汎用的な素電池を複数組み合わせて、１つの電池モジュールを形成している。そして、かかる電池モジュールにおいては、複数の素電池を水冷又は空冷によって温度調節している。一般に、電池の温度は、その電池の性能及び寿命に大きな影響を与える。そのため、特許文献１に係る電池モジュールにおいては、液冷媒が流通する冷却管を複数の素電池の近傍に配置したり、素電池の周辺に空気を流通させたりしている。これにより、素電池の温度を調節している。
また、特許文献２に係る電池モジュールにおいては、複数の素電池がケーシング内に収容され、隣り合う素電池間の空間に相変化部材が充填されている。この相変化部材は、素電池と接触しており、素電池からの熱を吸収して固相から液相へと変化する。こうして、素電池の動作温度を所定の温度範囲内に調整している。
特開２００８−５４１３８６号公報 特表２００３−５３３８４４号公報
しかしながら、特許文献１に係る電池モジュールの温度調節構造には問題がある。具体的には、冷却管を素電池の近傍に配置する構成においては、素電池と冷媒との間の熱交換効率が悪く、素電池の温度を効率良く調節することが困難である。また、素電池の周辺に空気を流通させる構成においては、素電池の冷却と素電池との保持との両立が困難である。すなわち、このように複数の素電池を組み合わせた電池モジュールにおいては、素電池をしっかりと保持する必要がある。しかし、特許文献１の電池モジュールのように、素電池の周囲に空気を流通させる構成では、素電池をしっかりと保持することができない。このように、特許文献１に係る電池モジュールの温度調節構造には改善の余地がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、素電池を保持しつつ、素電池の温度を効率良く調節することにある。
また、このような電池モジュールにおいては、複数の素電池のうちの１つ又はいくつかが異常発熱を生じる場合がある。ここで、異常発熱とは、素電池の温度が、その保管温度（素電池を長時間保管しても性能を劣化させる可能性が低い温度であって、動作温度よりも高く且つ許容上限温度よりも低い温度）を超えてしまう発熱を意味する。異常発熱を生じた場合には、素電池の性能が劣化し、場合によっては素電池が熱暴走状態となる虞もある。
例えば、素電池内で内部短絡が生じたときには、素電池が高温となり、異常発熱を生じる。特に、高温となった極板からは酸素が放出され、その酸素が電解液等の周りの材料と化学反応を起こす。このような化学反応によって素電池はさらに高温となり、熱暴走状態となる。その結果、さらなる異常発熱を生じる。また、外部短絡を生じることによって素電池に大電流が流れたときや、素電池が過充電されたときにも、異常発熱が生じる。
このような場合、電池モジュールは複数の素電池を有するため、一の素電池に異常発熱が生じても、電池モジュールとしては機能し得る。しかしながら、異常発熱した素電池の熱が近接する他の素電池へ伝わると、該他の素電池も異常な高温となり、性能が劣化する虞もある。さらには、該他の素電池にさらに隣接する別の素電池を加熱して、該隣接する別の素電池の性能を劣化させる虞もある。このように、複数の素電池を有する電池モジュールにおいては、一の素電池で生じた異常発熱が、他の正常な素電池に悪影響を及ぼし、さらには、異常発熱が隣接する素電池へと連鎖していく虞がある。
別の本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の素電池のうちの一の素電池に異常発熱が生じたときに他の素電池に悪影響を及ぼすことを抑制することにある。
本発明は、複数の柱状の素電池と、該素電池を保持するホルダとを備えた電池モジュールが対象である。そして、前記ホルダは、前記素電池を収容する筒状の収容部と、前記素電池の温度を調節する温度調節部と、前記素電池を該収容部の内周面へ押圧する押圧部とを有し、金属又は高熱伝導性樹脂で形成されており、前記素電池は、前記押圧部で押圧されることによって、その外周面が前記収容部の内周面に接触しているものである。
別の本発明は、複数の素電池を備えた電池モジュールが対象である。そして、電池モジュールは、前記複数の素電池を保持するホルダと、前記ホルダに配設されて、前記素電池の温度を吸熱して相変化する相変化部材をさらに備え、前記相変化部材は、前記素電池とは接触しておらず、前記ホルダを介して該素電池と熱的に接続されているものとする。
ここで、「ホルダを介して素電池と熱的に接続」とは、素電池と相変化部材との間の熱のやりとりが両者間で直接行われるのではなく、素電池からの熱がホルダを介して相変化部材へ、相変化部材からの熱がホルダを介して素電池へ伝わることを意味する。
本発明によれば、素電池の熱を、素電池からホルダを介して温度調節部まで効率良く伝導させることができるため、素電池の温度を効率良く調節することができる。また、素電池をその外周面が収容部の内周面に接触した状態で該収容部に収容するため、素電池をホルダによってしっかりと保持することができる。
別の本発明によれば、異常発熱した素電池の熱を、ホルダを介して相変化部材によって吸熱することができるため、他の素電池の温度上昇を抑制することができる。
図１は、実施形態１に係る電池モジュールの断面図である。 図２は、電池ユニットの分解斜視図である。 図３は、素電池の縦断面図である。 図４は、正極接続板、スペース及び蓋部材を省略した状態の電池ユニットの平面図である。 図５は、図４のＶ−Ｖ線における電池ユニットの縦断面である。 図６は、図４のVI−VI線における電池ユニットの縦断面図である。 図７は、蓋部材の底面図である。 図８は、実施形態２に係る電池ユニットの、正極接続板、スペース及び蓋部材を省略した状態の一部拡大平面図である。 図９は、その他の実施形態に係る電池ユニットの、正極接続板、スペース及び蓋部材を省略した状態の一部拡大平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の例示的な実施形態１に係る電池モジュール１の断面図を、図２に、電池ユニットの分解斜視図を示す。尚、図１において、素電池２０は、外形状のみ図示されている。
電池モジュール１は、複数の素電池２０，２０，…と、素電池２０，２０，…を保持するホルダ３，３，…と、素電池２０，２０，…の正極をそれぞれ接続する正極接続板１１，１１，…と、素電池２０，２０，…の正極側の端面と正極接続板１１との間に介設されたスペーサ１２，１２，…と、素電池２０，２０，…の負極をそれぞれ接続する負極接続板１３，１３，…と、ホルダ３に取り付けられて素電池２０，２０，…の正極側の外方に後述する排出スペース１４ｈを形成する蓋部材１４，１４，…と、これらを収容するケース１５とを備えている。この電池モジュール１は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車にそれらの動力源として搭載される。図１においては、電池モジュール１は、ハイブリッド自動車のフロア１８上に配設されている。
本実施形態の電池モジュール１においては、１２個の素電池２０，２０，…が１つの電池ユニット１０として構成されている。さらに、電池モジュール１においては、４個の電池ユニット１０，１０，…が設けられている。４個の電池ユニット１０，１０，…は、ケース１５内に収容されている。前記ホルダ３、正極接続板１１、スペーサ１２、負極接続板１３、蓋部材１４は、電池ユニット１０ごとに１つずつ設けられている。すなわち、電池ユニット１０においては、１２個の素電池２０，２０，…がホルダ３によって保持されている。また、電池ユニット１０において、素電池２０，２０，…のそれぞれの正極端子が正極接続板１１に接続される一方、素電池２０，２０，…のそれぞれの負極端子が負極接続板１３に接続される。そして、一の電池ユニット１０の正極接続板１１は、他の電池ユニット１０の負極接続板１３に接続される。つまり、１２個の素電池２０，２０，…が並列に接続された電池ユニット１０，１０，…が４個、直列に接続されている。
まず、素電池２０について詳しく説明する。図３に素電池２０の縦断面図を示す。
前記素電池２０は、円柱状のリチウムイオン二次電池であって、例えば、１８６５０サイズの汎用電池である。素電池２０は、セパレータ２１ｃを挟持した状態で巻回された正極２１ａ及び負極２１ｂと、正極２１ａ及び負極２１ｂを非水電解液とともに収容する電池ケース２２と、電池ケース２２の開口端を封止する封止板とを備えている。電池ケース２２は、一端が開口する有底の円筒状に形成されている。封止板は、フィルタ２３、インナーキャップ２４、内ガスケット２５、弁体２６及び端子板２７を有している。フィルタ２３、インナーキャップ２４、内ガスケット２５、弁体２６及び端子板２７は、この順で電池ケース２２の内方から外方に向かって積層されている。電池ケース２２の開口端部をかしめることによって、フィルタ２３，インナーキャップ２４、内ガスケット２５、弁体２６及び端子板２７の周縁部が外ガスケット２８を介して電池ケース２２の開口端部に接合されている。外ガスケット２８は、樹脂製であって、電池ケース２２と封止板とは絶縁されている。
詳しくは、フィルタ２３は、周縁部以外の部分が電池ケース２２の軸方向内側へ窪んだ、円形の皿形状に形成されている。フィルタ２３の中央には貫通孔２３ａが形成されている。インナーキャップ２４は、中央部が電池ケース２２の軸方向外側へ突出した円盤状に形成されている。インナーキャップ２４には、中央の突出部を囲むようにして、複数の貫通孔２４ａ，２４ａが形成されている。内ガスケット２５は、樹脂製であって、平板で構成されたリング状をしている。弁体２６は、円盤状に形成されている。インナーキャップ２４の中央の突出部は、弁体２６に接合されている。弁体２６の表面には所定の形状にスコア加工が施されている。端子板２７は、円盤状に形成されており、その中央には、電池ケース２２の軸方向外側へ突出する突出部２７ａが形成されている。端子板２７の突出部２７ａには、その側周面に複数の貫通孔２７ｂ，２７ｂが形成されている。端子板２７は、正極端子として機能する。フィルタ２３，インナーキャップ２４、内ガスケット２５、弁体２６及び端子板２７は、それぞれの周縁部が重なり合っている。
巻回された正極２１ａ及び負極２１ｂの軸方向両端には、絶縁板２９ａ，２９ｂが配されている。正極２１ａは、正極リード２１ｄを介してフィルタ２３に接合されている。こうして、正極２１ａは、正極リード２１ｄ、フィルタ２３，インナーキャップ２４及び弁体２６を介して端子板２７と電気的に接続されている。負極２１ｂは、負極リード２１ｅを介して負極端子を兼ねる電池ケース２２の底部に接合されている。
このように構成された素電池２０は、内部短絡等が発生すると内圧が上昇する。例えば、素電池２０で内部短絡が生じると、正極２１ａ及び負極２１ｂに短絡電流が流れ、該正極２１ａ及び負極２１ｂが高温となる。正極２１ａ及び負極２１ｂが高温となると、正極２１ａ及び負極２１ｂ中の酸素が放出され、その酸素が周りの電解液と化学反応を起こす。その結果、素電池２０内が高温となると共に内圧が上昇する。このようにして内圧が上昇すると、弁体２６が端子板２７側へ向かって膨れ、弁体２６とインナーキャップ２４との接合がはずれる。その結果、電流経路が遮断される。素電池２０内の内圧がさらに上昇すると、弁体２６が裂ける。ここで、弁体２６の表面にはスコア加工が施されているので、弁体２６は、スコア加工の部分から裂けやすくなっている。こうして、弁体２６が裂けることにより、素電池２０内のガスが、フィルタ２３の貫通孔２３ａ、インナーキャップ２４の貫通孔２４ａ，２４ａ、内ガスケット２５の中央開口、弁体２６の裂け目、及び端子板２７の貫通孔２７ｂ，２７ｂを介して、電池ケース２２外へ放出される。
尚、以上説明した、素電池２０の安全機構は、この構造に限定されるものではなく、他の構造のものであってもよい。
次に、電池ユニット１０について説明する。図４に、正極接続板１１、スペーサ１２及び蓋部材１４を省略した状態の電池ユニット１０の平面図を、図５に、図４のＶ−Ｖ線における電池ユニット１０の縦断面図を、図６に、図４のVI−VI線における電池ユニット１０の縦断面図を、図７に、蓋部材１４の底面図を示す。尚、図５，６において、素電池２０は、外形状のみ図示されている。
前記ホルダ３は、素電池２０を収容する収容部３１，３１，…が設けられたホルダ本体３０と、該収容部３１に収容された素電池２０を収容部３１の内周壁へ押圧する押圧壁３３と、前記ホルダ本体３０に設けられた冷媒流路３４，３４，…と、前記ホルダ本体３０に設けられて所定の融点で固相から液相に変化する相変化部材４，４，…とを有している。押圧壁３３が押圧部を構成し、冷媒流路３４及び相変化部材４が温度調節部を構成する。
ホルダ本体３０は、アルミニウム合金の押出成形品であって、概略直方体状に形成されている。ホルダ本体３０には、１２個の概略円筒状の収容部３１が貫通形成されている。１２個の収容部３１，３１，…は、それぞれの軸心が平行となる状態で、４行３列に配列されている。
詳しくは、ホルダ本体３０は、列方向に延び且つ行方向に並ぶ４つの列方向壁３６，３６，…を有している。そして、隣り合う列方向壁３６，３６の間には、横断面半円形の円筒壁３２と、該円筒壁３２とその軸心を挟んで対向する押圧壁３３とが、列方向へ４組並んでいる。この１組の円筒壁３２と押圧壁３３との間に収容部３１が区画形成されている。こうして、ホルダ本体３０には、４行３列の収容部３１，３１，…が設けられている。
円筒壁３２の内周径は、素電池２０の外周径と略同じである。押圧壁３３は、円筒壁３２と同様の円筒状に形成された円筒部３３ａと、円筒部３３ａの周方向両端縁をそれぞれ円筒壁３２の周方向一端縁と他端縁とに連結する連結部３３ｂ，３３ｂとを有している。円筒部３３ａは、円筒壁３２と同軸であるが、内周径が円筒壁３２よりも少し小さくなっている。連結部３３ｂ，３３ｂは、軸心及び内周径を円筒壁３２と同じくする仮想的な円筒よりも外方に突出しており、横断面が湾曲した形状をしている。押圧壁３３は、連結部３３ｂ，３３ｂの存在により、径方向へ弾性変形し易くなっている。
また、前記冷媒流路３４は、列方向に隣り合う収容部３１，３１の間に設けられている。すなわち、冷媒流路３４は、列方向に隣り合う収容部３１，３１のうちの一方の収容部３１の円筒壁３２と、他方の収容部３１の押圧壁３３と、列方向壁３６，３６とで区画形成されている。このように構成された冷媒流路３４は、収容部３１の軸方向と平行に延びてホルダ本体３０を貫通している。これら冷媒流路３４，３４，…は、収容部３１，３１，…の各列方向において３個、ホルダ本体３０全体で９個設けられている。また、ホルダ本体３０の列方向一端部には円筒壁３２が位置し、列方向他端部には押圧壁３３が位置している。そして、これら列方向の端部に位置する円筒壁３２及び押圧壁３３はそれぞれ、後述する、電池ユニット１０がケース１５内に収容されたときに、下側ケース１６の周壁１６ｂとの間に冷媒流路（図示省略）を区画形成する。すなわち、ホルダ本体部３０の列方向においては、円筒壁３２と押圧壁３３とで区画形成される３個の冷媒流路３４，３４，…と、これら３個の冷媒流路３４，３４，…よりも列方向の一端側に位置して円筒壁３２と下側ケース１６の周壁１６ｂとで区画形成される冷媒流路と、これら３個の冷媒流路３４，３４，…よりも列方向の他端側に位置して押圧壁３３と下側ケース１６の周壁１６ｂとで区画形成される冷媒流路との合計５個の冷媒流路３４，３４，…が並んでいる。
前記相変化部材４，４，…は、列方向壁３６，３６，…に形成された配設部３５，３５，…内に配設されている。詳しくは、列方向壁３６ごとに、４つの配設部３５，３５，…が列方向に並んで形成されている。ホルダ本体３０全体としては、１６個の配設部３５，３５，…が形成されている。各配設部３５は、収容部３１の軸方向と平行に延びてホルダ３を貫通している。また、各配設部３５は、収容部３１と隣接する位置に形成されている。相変化部材４は、その温度に応じて固相から液相に変化する部材である。例えば、相変化部材４は、水（３５〜５０重量％）、硫酸ナトリウム（３０〜５０重量％）、塩化ナトリウム（５〜２０重量％）を有効成分として混合してなる部材や、水（３５〜４５重量％）、酢酸ナトリウム（４４〜６５重量％）を有効成分として混合してなる部材や、水（３０〜４５重量％）、リン酸三ナトリウム（３５〜６５重量％）を有効成分として混合してなる部材である。これらは、塩と水との化合物であるため、芳香族有機化合物や有機酸やワックスやアルコール等を含むものと比べて、高温に晒されても燃焼し難い。
例えば、相変化部材４は、Climator Sweden AB社の「ClimSel C28」、「ClimSel C48」、「ClimSel C58」、「ClimSel C70」等で構成することができる。
また、相変化部材４としては、パラフィンワックスを含むもの、クロロベンゼンとブロモベンゼンを組み合わせたもの、ステアリン酸や、ステアリン酸とメチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールとの各種エステルなどを有効成分とするものがある。ただし、燃焼が生じないという観点からは、前述のような塩と水を有効成分をとする相変化部材４が好ましい。
さらに、相変化部材４としては、樟脳のように、固相から気相へ相変化する部材や、水のように、液相から気相へ変化する部材であってもよい。ただし、相変化部材４は配設部３５内に配設されるため、相変化の前後において体積がほとんど変化しないという点で、相変化部材４は、素電池２０の想定される温度範囲内で固相から液相へ相変化し、気相まで相変化しない部材が好ましい。
相変化部材４は、ラミネートやアルミ箔に密封された状態で配設部３５内に配設される。尚、相変化部材４を、配設部３５に直接、配設してもよい。この場合、配設部３５の両端部を封止するように、ホルダ３にアルミ箔などを溶着してもよい。尚、相変化部材４が気相まで変化することが想定される場合などには、該アルミ箔にスコア加工を施して、配設部３５の内圧が上昇し過ぎたときには、アルミ箔が裂けるように構成してもよい。
相変化部材４の相変化温度（即ち、融点）は、素電池２０の許容温度範囲内の温度であって、詳しくは、素電池２０の許容上限温度よりも少し低い温度である。ここで、許容上限温度とは、素電池２０において内部短絡が発生する可能性が高くなる温度である。詳しくは、素電池２０は、所望の性能を発揮することができる動作温度範囲を有する。また、素電池２０は、動作上限温度よりも高い温度であって、長時間放置しても性能が劣化する可能性が低い温度である保存温度を有する。そして、素電池２０は、保存温度よりも高い温度であって、内部短絡が発生する可能性が高くなる温度である許容上限温度を有する。
また、各列方向壁３６には、タッピングネジ用の下穴３６ａ，３６ａ，…が形成されている。各下穴３６ａは、列方向壁３６を、収容部３１の軸方向と平行な方向に貫通している。各下穴３６ａには、その軸方向に沿って割溝が形成されている。
このように構成されたホルダ３において、素電池２０が、その軸心を収容部３１の軸心に一致させ、収容部３１の軸方向一端側から軸方向へ挿入するようにして、収容部３１内へ設置する。このとき、押圧壁３３の円筒部３３ａは、軸心及び内周径を円筒壁３２と同じとする仮想的な円筒よりも内方に位置するため、そのままでは、円筒部３３ａが素電池２０に干渉する。そこで、押圧壁３３を径方向外側に弾性変形させることによって、収容部３１内のスペースを拡大して、素電池２０を収容部３１内に設置する。その結果、収容部３１に収容された素電池２０は、押圧壁３３により弾性的に押圧されて、その外周面が収容部３１の円筒壁３２の内周面に密着する。また、押圧壁３３の円筒部３３ａの内径は素電池２０の外径よりも小さいが、素電池２０を収容部３１へ設置する際に円筒部３３ａが弾性変形して、円筒部３３ａの内周面が素電池２０の外周面に密着する。
前記負極接続板１３は、ニッケル板やニッケルメッキ鋼板などで構成された板状の部材であって、概略長方形の底部１３ａと、底部１３ａの一の辺縁部から立設する接続部１３ｂとを有している。負極接続板１３の底部１３ａには、タッピングネジが挿通される複数の挿通孔１３ｆ，１３ｆ，…が貫通形成されている。これら挿通孔１３ｆ，１３ｆ，…の位置は、ホルダ３に設けられた下穴３６ａ，３６ａ，…の位置に対応している。負極接続板１３は、底部１３ａが収容部３１，３１，…の軸方向一端側からホルダ３に、挿通孔１３ｆ，１３ｆ，…に挿通されたタッピングネジを介してネジ締結される。この軸方向一端側は、収容部３１に素電池２０が収容されたときに電池ケース２２の底部が位置する側である。底部１３ａには、ホルダ３の冷媒流路３４，３４，…と同じ形状の流路開口部１３ｅ，１３ｅ，…が貫通形成されている。流路開口部１３ｅ，１３ｅ，…は、負極接続板１３をホルダ３に取り付けたときに、ホルダ３の冷媒流路３４，３４，…と連通する。一方、ホルダ３の収容部３１，３１，…と配設部３５，３５，…は、負極接続板１３をホルダ３に取り付けたときに、それらの開口端が負極接続板１３の底部１３ａによって封止される。また、この負極接続板１３の底部１３ａと、各素電池２０の電池ケース２２の底部とは、スポット溶接によって接合される。接続部１３ｂは、底部１３ａの一対の列方向に延びる辺縁部のうちの一方の辺縁部から、底部１３ａに対して垂直に延びている。接続部１３ｂの先端部には、屈曲して底部１３ａと平行に延びる負極端子片１３ｃが設けられている。底部１３ａと負極端子片１３ｃとは、接続部１３ｂに対してそれぞれ反対側に延びている。負極端子片１３ｃには、２つの貫通孔１３ｄ，１３ｄが列方向に並んで形成されている。
前記スペーサ１２は、負極接続板１３と概ね同じ形状をしている。すなわち、スペーサ１２は、概略長方形の平板状の部材である。スペーサ１２は、例えば、アラミド絶縁紙やガラスエポキシシートのような絶縁部材で構成されている。スペーサ１２は、ホルダ３の、収容部３１，３１，…の軸方向他端側に配設される。スペーサ１２には、タッピングネジが挿通される複数の挿通孔１２ｃ，１２ｃ，…が貫通形成されている。スペーサ１２は、蓋部材１４をホルダ３にタッピングネジによって取り付けるときに共締めされる。こられ挿通孔１２ｃ，１２ｃ，…の位置は、ホルダ３の下穴３６ａ，３６ａ，…の位置に対応している。スペーサ１２には、ホルダ３の冷媒流路３４，３４，…と同じ形状の流路開口部１２ａ，１２ａ，…と、収容部３１に収容される素電池２０の正極端子の突出部２７ａよりも大径の貫通孔１２ｂ，１２ｂ，…が貫通形成されている。スペーサ１２をホルダ３に取り付けたときに、流路開口部１２ａ，１２ａ，…はホルダ３の冷媒流路３４，３４，…と連通すると共に、貫通孔１２ｂ，１２ｂ，…はホルダ３の収容部３１，３１，…と連通する。このとき、収容部３１に収容された素電池２０の突出部２７ａは、スペーサ１２と接触することなく、貫通孔１２ｂの内方に位置する。また、ホルダ３の配設部３５，３５，…は、スペーサ１２をホルダ３に取り付けたときに、それらの開口端がスペーサ１２によって封止される。つまり、配設部３５は、一方の開口端を負極接続板１３で、他方の開口端をスペーサ１２で封止されて密閉される。
前記正極接続板１１は、ニッケル板やニッケルメッキ鋼板などで構成された平板状の部材であって、収容部３１，３１，…と同様に４行３列に配列されて素電池２０の正極端子の突出部２７ａと接触する円盤部１１ａ，１１ａ，…と、円盤部１１ａ，１１ａ，…を行方向へ互いに連結する行方向接続部１１ｂ，１１ｂ，…と、行方向接続部１１ｂ，１１ｂ，…を列方向へ互いに接続する列方向接続部１１ｃ，１１ｃ，…と、行方向一端側に位置する４つの円盤部１１ａ，１１ａ，…よりもさらに行方向外側に設けられた正極端子片１１ｄとを有している。各行方向接続部１１ｂは、３つの円盤部１１ａ，１１ａ，…を行方向に連結する。各行方向接続部１１ｂは、列方向接続部１１ｃと比べて幅広に形成されている。正極接続板１１は、円盤部１１ａ，１１ａ，…がホルダ３の収容部３１に収容された素電池２０の突出部２７ａにスポット溶接により接合される。各円盤部１１ａには、素電池２０の突出部２７ａと接触する中央部を囲むようにして、４つの円弧状の貫通孔１１ｅ，１１ｅ，…が形成されている。正極端子片１１ｄは、平面視で、ホルダ３よりも行方向の一方にはみ出している。正極端子片１１ｄには、２つの貫通孔１１ｆ，１１ｆが列方向に並んで形成されている。
蓋部材１４は、天板１４ａと、天板１４ａの周縁部に設けられた周壁１４ｂと、冷媒流路１４ｄ，１４ｄ，…を区画形成する流路壁部１４ｃ，１４ｃ，…とを有し、アルミニウム合金で構成されている。天板１４ａは、概略長方形状で、負極接続板１３と概ね同じ形状をしている。周壁１４ｂは、天板１４ａの４つの辺縁部のうち３つの辺縁部に設けられている。周壁１４ｂは、スペーサ１２の外周形状に沿った形状をしている。詳しくは、周壁１４ｂは、天板１４ａにおける、行方向に延びる一対の辺縁部と列方向に延びる一対の辺縁部のうち、列方向に延びる一方の辺縁部以外の辺縁部に設けられている。つまり、蓋部材１４の周囲は、周壁１４ｂによって三方から囲まれていて、行方向の一方側へ開口している。この蓋部材１４の開口は、素電池２０が異常発熱した際に素電池２０からガスが放出されたときのガスの排出口１４ｉとなる。また、蓋部材１４は、平面視で、ホルダ３よりも行方向の一方へ張り出した形状をしている。また、天板１４ａからは、９個の筒状の流路壁部１４ｃが周壁１４ｂと同じ側に延びている。各流路壁部１４ｃ内には冷媒流路１４ｄが形成されている。冷媒流路１４ｄの内周形状は、ホルダ３の冷媒流路３４の内周形状と同じである。各冷媒流路１４ｄは、蓋部材１４をホルダ３に取り付けたときにスペーサ１２の流路開口部１２ａ及びホルダ３の冷媒流路３４と連通する。さらに、蓋部材１４の排出口１４ｉの近傍には、天板１４ａから周壁１４ｂと同じ側に延びる円筒壁１４ｆ，１４ｆが２つ設けられている。この円筒壁１４ｆ，１４ｆには、詳しくは後述するが、隣接する２つの電池ユニット１０，１０の、一方の正極接続板１１と他方の負極接続板１３とを連結するボルトが挿通される。蓋部材１４には、タッピングネジが挿通される複数の挿通孔１４ｇ，１４ｇ，…が貫通形成されている。これら挿通孔１４ｇ，１４ｇ，…の位置は、ホルダ３の下穴３６ａ，３６ａ，…の位置に対応している。蓋部材１４は、ホルダ３との間にスペーサ１２を挟んだ状態で、挿通孔１４ｇ，１４ｇ，…に挿通されたタッピングネジを介してホルダ３にネジ締結される。このとき、蓋部材１４の周壁１４ｂ及び流路壁部１４ｃ，１４ｃ，…の先端は、スペーサ１２に当接している。ただし、本実施形態では、これら周壁１４ｂ及び流路壁部１４ｃ，１４ｃ，…は、スペーサ１２上に位置する正極接続板１１には接触していない。円筒壁１４ｆ，１４ｆの先端には、図示は省略するが、絶縁体が設けられており、絶縁体を介して正極接続板１１の正極端子片１１ｄに接触している。つまり、蓋部材１４と、正極接続板１１とは電気的に絶縁されている。
こうして蓋部材１４をホルダ３に取り付けると、蓋部材１４の各冷媒流路１４ｄは、スペーサ１２の流路開口部１２ａ、ホルダ３の冷媒流路３４、及び負極接続板１３の流路開口部１３ｅと連通し、これらと共に１つの冷媒流路を形成する。
また、蓋部材１４をホルダ３に取り付けることによって、蓋部材１４とスペーサ１２との間に排出スペース１４ｈ，１４ｈ，…が区画形成される。排出スペース１４ｈ，１４ｈ，…は、蓋部材１４の流路壁部１４ｃ，１４ｃ，…によって列方向に概ね仕切られている。すなわち、４つの排出スペース１４ｈ，１４ｈ，…が、行方向に延びるように形成されている。排出スペース１４ｈ，１４ｈ，…は、行方向の一方側の排出口１４ｉにおいて外部へ開口している。
この排出スペース１４ｈ，１４ｈ，…には、前述の、素電池２０が異常発熱した際に素電池２０からの高温ガスが放出される。詳しくは、素電池２０において内部短絡が生じると、素電池２０から高温のガスが放出される。素電池２０から放出されたガスは、スペーサ１２の貫通孔１２ｂ及び正極接続板１１の貫通孔１１ｅ，１１ｅ，…を通って排出スペース１４ｈへ流入する。このガスは、排出スペース１４ｈ内を流通して、排出口１４ｉから蓋部材１４の外部へ排出される。
このように構成された４つの電池ユニット１０，１０，…は、ケース１５内に収容される。ケース１５は、下側ケース１６と上側ケース１７とを有している。
下側ケース１６は、概略長方形状の底壁１６ａと、底壁１６ａの４つの周縁部に立設された周壁１６ｂと、下側ケース１６内のスペースを仕切って、４つの収容スペースを区画形成する仕切壁１６ｃ，１６ｃ，…とを有している。４つの電池ユニット１０，１０，…はそれぞれ、下側ケース１６内の収容スペースに収容される。このとき、電池ユニット１０，１０，…は、一の電池ユニット１０の正極接続板１１の正極端子片１１ｄと、他の電池ユニット１０の負極接続板１３の負極端子片１３ｃとが隣り合うようにして、下側ケース１６内に収容される。そして、隣接する一方の電池ユニット１０の正極端子片１１ｄと、他方の電池ユニット１０の負極端子片１３ｃとは、下側ケース１６の仕切壁１６ｃの先端面上で重なっている。このとき、正極端子片１１ｄの貫通孔１１ｆ，１１ｆと負極端子片１３ｃの貫通孔１３ｄ，１３ｄとは連通している。ここで、図示は省略するが、仕切壁１６ｃの先端面には、インサートナットが設けられている。このインサートナットは、正極端子片１１ｄの貫通孔１１ｆ，１１ｆ及び負極端子片１３ｃの貫通孔１３ｄ，１３ｄ内に位置している。そして、蓋部材１４の円筒壁１４ｆ，１４ｆを介してボルトを正極端子片１１ｄの貫通孔１１ｆ，１１ｆ及び負極端子片１３ｃの貫通孔１３ｄ，１３ｄに挿通して、インサートナットに螺合させる。こうして、正極端子片１１ｄと負極端子片１３ｃとが仕切壁１６ｃにボルト締結される。
また、下側ケース１６の底壁１６ａには、電池ユニット１０の冷媒流路と連通する流路開口部１６ｄ，１６ｄ，…が貫通形成されている。すなわち、電池ユニット１０が下側ケース１６の収容スペース内に配設されて仕切壁１６ｃにボルト締結されたときに、電池ユニット１０の負極接続板１３の流路開口部１３ｅ，１３ｅ，…と、下側ケース１６の流路開口部１６ｄ，１６ｄ，…とが連通するようになっている。
上側ケース１７は、概略長方形状の天板１７ａと、天板１７ａの４つの周縁部から垂下する周壁１７ｂと、天板１７ａから垂下する筒状の流路壁部１７ｃ，１７ｃ，…とを有している。上側ケース１７は、下側ケース１６にボルト締結される。各流路壁部１７ｃは、先端が電池ユニット１０の蓋部材１４に当接している。各流路壁部１７ｃの内部には、冷媒流路１７ｄが形成されている。冷媒流路１７ｄは、天板１７ａを貫通している。この冷媒流路１７ｄ，１７ｄ，…は、電池ユニット１０の冷媒流路と連通する。すなわち、上側ケース１７を下側ケース１６に取り付けたときに、電池ユニット１０の蓋部材１４の冷媒流路１４ｄ，１４ｄ，…と、上側ケース１７の冷媒流路１７ｄ，１７ｄ，…とが連通するようになっている。
また、上側ケース１７の周壁１７ｂには、素電池２０から噴出したガスをケース１５外へ排出するための排出口１７ｅが貫通形成されている。すなわち、素電池２０から噴出したガスは、蓋部材１４により形成される排出スペース１４ｈ内を流通して、排出口１４ｉを介して、電池ユニット１０からケース１５内へ排出される。ケース１５内へ排出されたガスは、電池ユニット１０，１０，…と上側ケース１７との間のスペースを流通して、排出口１７ｅからケース１５外へ排出される。
４個の電池ユニット１０，１０，…のうち一端に位置する電池ユニット１０の正極端子片１１ｄは、他の電池ユニット１０の正極端子片１１ｄよりも長くなっており、下側ケース１６と上側ケース１７との接合面からケース１５外へ突出している。また、４個の電池ユニット１０，１０，…の他端に位置する電池ユニット１０の負極端子片１３ｃは、他の電池ユニット１０の負極端子片１３ｃよりも長くなっており、下側ケース１６と上側ケース１７との接合面からケース１５外へ突出している。
このように構成された電池モジュール１は、車台のフロア１８上に載置されている。フロア１８の表面には、複数の送風溝１８ａ（図１では１つのみ図示）が形成されている。送風溝１８ａの一端には、ファン１８ｂが設けられている。このファン１８ｂによって、送風溝１８ａ内には空気が導入されている。電池モジュール１は、下側ケース１６の流路開口部１６ｄ，１６ｄ，…が送風溝１８ａ上に位置するようにして、フロア１８上に載置されている。その結果、ファン１８ｂによって送風溝１８ａ内へ導入された空気は、下側ケース１６の流路開口部１６ｄ，１６ｄ，…から、電池ユニット１０，１０，…の冷媒流路内へ流入し、上側ケース１７の冷媒流路１７ｄを介して、ケース１５外へ流出する。尚、送風溝１８ａへの送風は、ファン１８ｂからの送風に限られない。車両の空調装置（図示省略）からの空気をダクト等を介して送風溝１８ａへ導くようにしてもよい。
素電池２０，２０，…は、充放電により高温となるが、電池ユニット１０，１０，…の冷媒流路を流通する空気によって空冷される。詳しくは、素電池２０で発生した熱は、素電池２０を保持するホルダ３へ熱伝導する。そして、ホルダ３へ伝導した熱は、ホルダ３内を伝導し、冷媒流路３４，３４，…において、冷媒流路３４，３４，…を流通する冷媒へ熱伝達する。このとき、ファン１８ｂによって送風する空気の温度及び流量を調節することによって、素電池２０から冷媒へ伝わる熱量を調節することができる。ここで、素電池２０，２０，…の温度を測定する温度センサを設けていれば、その検出温度に応じて空気の温度及び流量を調節することによって、素電池２０，２０，…の温度を所望の値に制御することができる。例えば、温度センサは、ホルダ３の収容部３１内において、押圧壁３３の連結部３３ｂや、素電池２０の電池ケース２２の外周面に取り付けることができる。
ここで、本実施形態では、素電池２０は、押圧壁３３の押圧によって円筒壁３２に密着している。それに加えて、押圧壁３３の円筒部３３ａが弾性変形して、素電池２０の外周面に密着している。そのため、素電池２０の熱はホルダ３へ効率良く伝導する。さらに、ホルダ３は、金属製であるため、素電池２０からホルダ３へ伝導した熱は、ホルダ３内を冷媒流路３４，３４，…まで効率良く伝導していく。こうして、素電池２０から冷媒までの熱抵抗を低減することによって、素電池２０の熱を冷媒へ効率良く伝えることができる。さらに、素電池２０に密着する円筒壁３２及び押圧壁３３は、冷媒流路３４を区画形成する壁部でもあるため、素電池２０と冷媒との間の熱の伝導距離が非常に短く、即ち、素電池２０と冷媒との間の熱抵抗が非常に小さくなる。つまり、円筒壁３２の内周面において、素電池２０から円筒壁３２へ伝導した熱は、円筒壁３２の外周面において冷媒流路３４内を流通する冷媒へ伝達する。同様に、押圧壁３３の円筒部３３ａの内周面において、素電池２０から押圧壁３３へ伝導した熱は、押圧壁３３の外周面において冷媒流路３４内を流通する冷媒へ伝達する。そのため、素電池２０の熱が冷媒へさらに効率良く伝わる。
さらに、素電池２０が前述の如く、内部短絡等によってガスを噴出するときには、素電池２０自体が高温となる。また、素電池２０を過充電したり、素電池２０が大電流で充放電した場合にも、素電池２０は高温となる。この場合にも、素電池２０は冷媒流路３４，３４，…を流通する冷媒によって冷却される。しかし、通常運転時と異なり、このような異常発熱状態においては、冷媒流路３４，３４，…を流通する冷媒だけでは、素電池２０の発熱量を吸収することができない。さらに、このような異常発熱においては、異常発熱を起こした素電池２０の熱が他の素電池２０，２０，…に伝わると、異常発熱を起こしていない素電池２０，２０，…までもが高温となる虞がある。本実施形態のように、複数の素電池２０，２０，…をホルダ３で保持する構成においては、複数の素電池２０，２０，…がホルダ３を介して熱的に接続されているため、異常発熱した素電池２０から他の素電池２０，２０，…への熱の伝導が特に問題となる。そこで、本実施形態では、素電池２０の熱をホルダ３に設けた相変化部材４，４，…で吸収する。すなわち、素電池２０からホルダ３へ熱伝導した熱は、ホルダ３内を伝導し、冷媒流路３４，３４，…だけでなく、相変化部材４，４，…へさらに熱伝導する。熱を受け取った相変化部材４，４，…は、昇温して、その温度が融点に達すると、固相から液相へ変化する。このとき、相変化部材４，４，…は、潜熱（融解熱）として、より多くの熱を吸収する。そのため、素電池２０が異常発熱したときの熱量であっても相変化しない部材で吸熱する構成と比較して、相変化部材４，４，…によってより多くの熱を吸収することができる。これにより、異常発熱した素電池２０の熱を吸熱して、他の素電池２０，２０，…の温度上昇を抑制することができる。さらに、素電池２０の発熱量が、全ての相変化部材４，４，…を昇温させて、相変化を完了させるのに必要な熱量以下である場合は、素電池２０の温度を、相変化部材４，４，…の融点以下に抑えることができる。つまり、相変化部材４，４，…が相変化しているときは、その温度は略一定である。そのため、相変化部材４，４，…の温度が融点に達すると、その温度が維持されて、それ以上の温度上昇が抑制される。本実施形態の相変化部材４，４，…の融点は、素電池２０の許容上限温度以下の値に設定されているため、素電池２０の発熱量が上記の熱量以下である場合は、素電池２０の温度を許容上限温度以下に抑えることができる。
この異常発熱は、通常、全ての素電池２０，２０，…で同時に発生するのではなく、偶発的に１個あるいは数個の素電池２０，２０，…において発生する。そして、ホルダ３には、該素電池２０の周辺だけでなく、別の素電池２０の周辺にも相変化部材４，４，…が配設されている。それに加えて、ホルダ３と素電池２０，２０，…とは熱的に接続されているため、異常発熱した素電池２０と、異常発熱していない他の素電池２０，２０，…の回りに配設された相変化部材４，４，…とも熱的に接続されている。すなわち、異常発熱した素電池２０の熱は、該素電池２０の周辺の相変化部材４，４，…だけでなく、異常発熱をしていない他の素電池２０，２０，…の周辺に配設された相変化部材４，４，…によっても吸熱される。換言すれば、異常発熱した素電池２０の熱をホルダ３に配設された全ての相変化部材４，４，…で吸熱することができる。その結果、異常発熱した素電池２０の温度を確実に抑制することができると共に、他の素電池２０，２０，…の温度上昇も確実に抑制することができる。
ここで、前述の如く、素電池２０は、押圧壁３３の押圧によって円筒壁３２に密着している。それに加えて、押圧壁３３の円筒部３３ａが弾性変形して、素電池２０の外周面に密着している。そのため、素電池２０の熱はホルダ３へ効率良く伝導する。さらに、ホルダ３は、金属製であるため、素電池２０からホルダ３へ伝導した熱は、相変化部材４，４，…まで効率良く伝導していく。こうして、素電池２０から相変化部材４，４，…までの熱抵抗を低減することによって、素電池２０の熱を相変化部材４，４，…へ効率良く伝えることができる。
したがって、本実施形態によれば、素電池２０をホルダ３の押圧壁３３で円筒壁３２に押圧して、素電池２０の外周面を円筒壁３２の内周壁に接触させることによって、素電池２０とホルダ３との間の熱抵抗が小さくなるため、素電池２０の熱をホルダ３へ効率良く熱伝導させることができる。それに加えて、ホルダ３を金属製とすることによって、ホルダ３自体の熱抵抗も小さくなるため、素電池２０からホルダ３へ伝わった熱を、冷媒が流通する冷媒流路３４，３４，…や相変化部材４，４，…まで効率良く伝導させることができる。こうして、素電池２０の熱を、冷媒や相変化部材４，４，…へ効率良く伝えることができる結果、素電池２０の温度を効率良く且つ応答性良く調節することができる。また、異常発熱を発生した素電池２０の熱を、該素電池２０の周りに配設された相変化部材４，４，…、及び他の素電池２０，２０，…の周りに配設された相変化部材４，４，…によって効率良く且つ迅速に吸熱することができる。
それに加えて、素電池２０を、円筒壁３２と押圧壁３３とによってしっかりと保持することができる。特に、電池モジュール１を自動車に搭載する場合には、振動が問題となるが、素電池２０をホルダ３でしっかりと保持することによって、耐振動性を向上させることができる。
また、押圧壁３３の一部を円筒状に形成して素電池２０と密着させることによって、素電池２０とホルダ３との接触面積を拡大することができるため、素電池２０とホルダ３との間の熱抵抗をさらに小さくして、素電池２０の熱をホルダ３へさらに効率良く熱伝導させることができる。
さらに、素電池２０に密着する円筒壁３２及び押圧壁３３により冷媒流路３４を区画形成することによって、素電池２０と冷媒との間の熱抵抗をさらに低減することができる。すなわち、円筒壁３２の内周面には素電池２０が接触し、円筒壁３２の外周面には冷媒が接触しているため、素電池２０の熱は、円筒壁３２の厚み分だけを伝導すればよい。こうして、素電池２０の熱を、冷媒へさらに効率良く伝えることができる。
また、円筒壁３２及び押圧壁３３により冷媒流路３４を区画形成することによって、素電池２０の収容部３１と冷媒流路３４とを分離することができるため、素電池２０と冷媒とが直接接触することを防止することができる。その結果、素電池２０の外表面が冷媒により腐食してしまったり、冷媒が素電池２０内に浸入してしまうことを防止することができる。さらに、蓋部材１４に流路壁部１４ｃを設けて、ホルダ３の冷媒流路３４を流通する冷媒が流路壁部１４ｃ内の冷媒流路１４ｄを流通してスペーサ１２と蓋部材１４との間のスペースに流入しないように構成すると共に、正極接続板１１をスペーサ１２と蓋部材１４との間のスペースにおいて流路壁部１４ｃを避けるように配設することによって、正極接続板１１が冷媒と直接接触することを防止することができる。その結果、正極接続板１１（特に、素電池２０と当接する部分）が冷媒により腐食してしまうことを防止することができる。また、負極接続板１２をホルダ３と下側ケース１６の底壁１６ａとで挟持された状態にし且つ、負極接続板１２にホルダ３の冷媒流路３４，３４，…及び底壁１６ａの流路開口部１６ｄ，１６ｄ，…と連通する流路開口部１３ｅ，１３ｅ，…を形成することによって、冷媒が負極接続板１２の流路開口部１３ｅ，１３ｅ，…の端面以外には接触しないようにすることができる。その結果、少なくとも、負極接続板１２の、素電池２０と当接する部分が冷媒により腐食してしまうことを防止することができる。尚、負極接続板１２の冷媒による腐食を完全に防止するためには、流路開口部１３ｅ，１３ｅ，…の端面をウレタン塗装等により樹脂等で被覆することが好ましい。
さらにまた、前記の構成によって、複数の素電池２０，２０，…がホルダ３を介して熱的に接続されると共に、素電池２０とホルダ３との間及びホルダ３自体の熱抵抗が小さくなるため、温度が高い素電池２０から温度が低い素電池２０へ熱が効率良く伝導して、素電池２０，２０，…の温度の均一化を図ることができる。
また、ホルダ３に相変化部材４，４，…を設けることによって、ホルダ３の体積当たりの熱容量を大きくすることができる。つまり、素電池２０，２０，…のより多くの熱をホルダ３及び相変化部材４，４，…で吸収することができる。その結果、１つ又はいくつかの素電池２０で異常発熱が発生しても、他の素電池２０，２０，…までが高温となることを抑制することができる。さらに、相変化部材４，４，…を採用することによって、素電池２０，２０，…の温度が上昇しても、素電池２０，２０，…の温度が相変化部材４，４，…の相変化温度に達すると、相変化部材４，４，…が液相へ変化し切ってしまうまでは、素電池２０，２０，…の温度を該相変化温度に維持することができる。
さらに、押圧壁３３をホルダ本体３０と一体に構成することによって、ホルダ３の組立工数を低減することができる。
また、素電池２０に異常発熱が生じた場合に、発生した熱を相変化部材４，４，…で吸熱することによって、該熱が異常発熱していない素電池２０，２０，…にまで伝わって正常な素電池２０，２０，…まで異常に発熱させることを防止することができる。
そして、異常発熱した素電池２０の熱の吸熱に相変化部材４を採用することによって、体積当たりの熱容量を大きくして、より多くの熱を吸熱することができる。つまり、相変化部材４は、相変化する際に潜熱としてより多くの熱を吸熱する。そのため、相変化しない部材に熱を吸熱させる構成と比較して、相変化部材４はより多くの熱を吸熱することができる。その結果、相変化部材４を配設するホルダ３を小型化することができ、ひいては、電池モジュール１の小型化を図ることができる。
さらに、異常発熱した素電池２０の熱の吸熱に相変化部材４を採用することによって、ホルダ３及び他の素電池２０，２０，…の温度上昇を抑制することができる。つまり、相変化しない部材で吸熱する場合は、該部材は吸熱するに従って温度が上昇する。それに対して、相変化部材４は、吸熱するに従って融点までは温度上昇するものの、その温度が融点に達すると、相変化部材４は、固相から液相に変化し切るまでは、その温度が融点に略維持される。よって、異常発熱した素電池２０が高温になっても、ホルダ３及び正常な素電池２０，２０，…の温度も、相変化部材４の融点と略同じ温度に維持される。
それに加えて、想定される素電池２０の温度変化範囲内において固相から液相に変化する（即ち、気相には変化しない）相変化部材４を採用することによって、相変化部材４を繰り返し使用することができる。つまり、固相と液相との間での相変化においては、体積変化がほとんど生じないか、生じても僅かであるため、相変化部材４がホルダ３の配設部３５から漏れ出すことを防止することができる。そのため、異常発熱した素電池２０の発熱が収まって、素電池２０の温度が低下すると、ホルダ３や相変化部材４の温度も低下する。ここで、ホルダ３においては相変化部材４が漏れ出る等の破損が生じていないため、再び、異常発熱が生じる前の状態に戻る。その結果、相変化部材４は、次の異常発熱に備えることができる。
さらに、相変化部材４は、素電池２０と接触していないため、相変化部材４が液相に変化したとしても、素電池２０に悪影響を及ぼすことがない。すなわち、相変化部材４と素電池２０とが接触している場合には、相変化部材４が液相になったときに、素電池２０の外表面を腐食させたり、素電池２０内に浸入してしまったり、さらには、素電池２０を外部短絡させてしまったりする虞がある。それに対し、本実施形態によれば、相変化部材４と素電池２０とは接触していないため、素電池２０を液相となった相変化部材４から保護することができる。このような構成であっても、相変化部材４と素電池２０とはホルダ３を介して熱的に接続されているため、素電池２０と相変化部材４との間の熱伝導を効率良く行うことができる。
《発明の実施形態２》
続いて、本発明の例示的な実施形態２について説明する。図８に、正極接続板１１、スペーサ１２及び蓋部材１４を省略した状態の電池ユニット２１０の一部を拡大した平面図を示す。
実施形態２に係る電池ユニット２１０は、ホルダ２０３の構成が、実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
ホルダ２０３は、素電池２０を収容する収容部２３１，２３１，…が設けられたホルダ本体２３０と、該収容部２３１に収容された素電池２０を収容部２３１の内周壁へ押圧する押圧板２３３と、前記ホルダ本体２３０に設けられた冷媒流路２３４，２３４，…と、前記ホルダ本体２３０に設けられて所定の融点で固相から液相に変化する相変化部材４，４，…とを有している。押圧板２３３が押圧部を構成し、冷媒流路２３４及び相変化部材４が温度調節部を構成する。
ホルダ本体２３０は、アルミニウム合金の押出成形品であって、概略直方体状に形成されている。ホルダ本体２３０は、列方向に延び且つ行方向に並ぶ４つの列方向壁２３６，２３６（図８では、２つだけ図示）を有している。そして、隣り合う列方向壁２３６，２３６の間には、横断面半円形の円筒壁２３２と、該円筒壁２３２とその軸心を挟んで対向する平板状壁２３７とが、列方向へ４組並んでいる。この１組の円筒壁２３２と平板状壁２３７との間に収容部２３１が区画形成されている。こうして、ホルダ本体２３０には、４行３列の収容部２３１，２３１，…が設けられている。平板状壁２３７の収容部２３１側の面には、収容部２３１の軸方向に延びる突起２３７ａ，２３７ａが形成されている。２つの突起２３７ａ，２３７ａは、平板状壁２３７における、行方向両端部に設けられている。
尚、冷媒流路２３４は、列方向に隣り合う収容部２３１，２３１のうちの一方の収容部２３１の円筒壁２３２と、他方の収容部２３１の平板状壁２３７と、列方向壁２３６，２３６とで区画形成されている。
押圧板２３３は、ばね鋼で構成された平板状の部材である。押圧板２３３は、平板状壁２３７の突起２３７ａ，２３７ａに当接する状態で収容部２３１内に配設されている。このとき、押圧板２３３は、軸心及び内周径を円筒壁２３２と同じくする仮想的な円筒に干渉している。
このように構成された収容部２３１に、素電池２０は、その軸心を収容部２３１の軸心に一致させ、収容部２３１の軸方向一端側から軸方向へ挿入するようにして、収容部２３１内へ設置する。このとき、押圧板２３３は、軸心及び内周径を円筒壁２３２と同じとする仮想的な円筒よりも内方に位置するため、そのままでは、素電池２０を収容部２３１内に設置することができない。そこで、押圧板２３３の列方向中央部を平板状壁２３７側へ弾性変形させることによって、収容部２３１内のスペースを拡大して、素電池２０を収容部２３１内に設置する。その結果、収容部２３１に収容された素電池２０は、押圧板２３３により弾性的に押圧されて、その外周面が収容部２３１の円筒壁２３２の内周面に密着する。
したがって、本実施形態によっても、素電池２０をホルダ２０３の押圧板２３３で円筒壁２３２に押圧して、素電池２０の外周面を円筒壁２３２の内周壁に接触させることによって、素電池２０とホルダ２０３との間の熱抵抗を小さくして、素電池２０の熱をホルダ２０３へ効率良く熱伝導させることができる。それに加えて、ホルダ２０３を金属製とすることによって、ホルダ２０３自体の熱抵抗も小さくなるため、素電池２０からホルダ２０３へ伝わった熱を、冷媒が流通する冷媒流路２３４，２３４，…や相変化部材４，４，…まで効率良く伝導させることができる。こうして、素電池２０の熱を、冷媒や相変化部材４，４，…へ効率良く伝えることができる結果、素電池２０の温度を効率良く且つ応答性良く調節することができる。また、異常発熱を発生した素電池２０の熱を、該素電池２０の周りに配設された相変化部材４，４，…、及び他の素電池２０，２０，…の周りに配設された相変化部材４，４，…によって効率良く且つ迅速に吸熱することができる。
また、ホルダ本体２３０と押圧板２３３とを別体で構成することによって、それぞれをそれぞれの機能に特化して設計することができる。例えば、ホルダ本体２３０は熱伝導性を考慮してアルミニウム合金製とする一方で、押圧板２３３は弾性力を考慮してバネ鋼製とすることができる。
《その他の実施形態》
本発明は、前記実施形態１，２について、以下のような構成としてもよい。
例えば、素電池２０は、１８６５０サイズの汎用電池に限られない。また、素電池２０は、リチウムイオン二次電池に限られない。さらに、素電池２０は、円柱状に限らず、例えば、角柱状であってもよい。あるいは、素電池２０は、柱状でなくてもよい。同様に、ホルダ３，２０３の収容部３１，２３１も円筒状に限られず、断面多角形の筒状に形成されていてもよい。
また、素電池２０、電池ユニット１０，２１０の個数は、前記実施形態に限られるものではない。例えば、電池ユニット１０は１つ、即ち、電池ユニット１０がそのまま電池モジュール１を構成してもよい。
前記相変化部材４としては、想定される素電池２０の温度上昇範囲において固相から液相に変化し且つ液相から気相に変化しない部材であれば、任意の部材を採用することができる。
また、相変化部材４，４，…は、各素電池２０の四方を囲むようにしてホルダ３，２０３に配設されているが、これに限られるものではない。すなわち、相変化部材４は、ホルダ３，２０３内に配設されている限りは、素電池２０とホルダ３，２０３を介して熱的に接続されているため、素電池２０の熱を吸熱することができる。そのため、相変化部材４，４，…は、素電池２０の周りに配設されている必要はなく、素電池２０から離れた位置に配設されていてもよい。また、素電池２０ごとに同じ個数の相変化部材４，４，…が設けられている必要もない。例えば、素電池２０，２０，…をホルダ３内に配置した後、空いたスペースに相変化部材４，４，…を配置するように構成してもよい。ただし、素電池２０の熱を効率良く吸熱する観点からは、相変化部材４，４，…は、素電池２０の近くであって、且つできるだけ多く配設されていることが好ましい。
前記ホルダ３，２０３は、アルミニウム合金で構成されているが、これに限られるものではない。例えば、ホルダ３は、アルミニウム合金以外の金属で構成してもよい。あるいは、ホルダ３は、高熱伝導性樹脂で構成してもよい。高熱伝導性樹脂としては、例えば、溶融シリカを含む例えばエポキシ樹脂のごとき樹脂（熱伝導率が約１２×１０-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）、アルミナを含む樹脂（熱伝導率が約４０×１０-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）、結晶シリカを含む樹脂（熱伝導率が約３５×１０-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）、及び窒化アルミを含む樹脂（熱伝導率が約４０×１０-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）等が挙げられる。
前記電池モジュール１では、素電池２０，２０，…を空冷しているが、液冷であってもよい。例えば、電池ユニット１０の冷媒流路に連通する水冷ジャケットを設けて、電池ユニット１０の冷媒流路に水を流通させる構成であってもよい。
さらに、素電池２０の形状は、円筒形に限られるものではない。例えば、図９に示すような、板状の素電池３２０を採用してもよい。すなわち、素電池３２０は、横断面方形の板状に形成されている。かかる場合には、ホルダ３０３の収容部３３１も横断面方形に形成される。図９においては、実施形態２と同様に、押圧部を構成する押圧板３３３が設けられている。つまり、ホルダ３０３のホルダ本体３３０は、列方向壁３３６，３３６（図９では、２つだけ図示）を有している。これら列方向壁３３６，３３６の間には、平板状の当接壁３３２と、該当接壁３３２に対向する平板状壁３３７とが、列方向へ４組（図９では、２組だけ図示）設けられている。素電池３２０は、収容部３３１の軸方向一端側から軸方向へ挿入されるようにして、収容部３３１へ収容されている。素電池３２０の長手方向と、収容部３３１の軸方向とを一致している。収容部３３１内において、素電池３２０は、当接壁３３２に当接するように配置される一方、素電池３２０と平板状壁３３７との間には、押圧板３３３が配設される。押圧板３３３は、収容部３３１の軸方向に延びる板状の部材であって、行方向両端部に比べて、行方向中央寄りの部分が列方向に突出している。すなわち、押圧板３３３は、行方向両端部とそれ以外の部分とで段差がある。そして、押圧板３３３の行方向両端部が平板状壁３３７と当接する一方、押圧板３３３の行方向中央寄りの部分が素電池３２０に当接する。このとき、押圧板３３３は、弾性変形して、その弾性力により素電池３２０を当接壁３３２へ押圧する。その結果、素電池３２０の外周壁は、当接壁３３２に接触するようになる。また、隣り合う収容部３３１，３３１において、一方の収容部３３１の平板状壁３３７と、他方の収容部３３１の当接壁３３２との間には冷媒流路３３４が区画形成されている。このように、素電池３２０の形状が角型であっても、押圧板３３３で素電池３２０を押圧することによって、素電池３２０の外周面を収容部３３１の内周面（詳しくは、当接壁３３２）に接触させることができる。
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、本発明は、複数の素電池と素電池を保持するホルダとを備えた電池モジュール又は、複数の柱状の素電池を備えた電池モジュールについて有用である。
１ 電池モジュール
２０ 素電池
３ ホルダ
３０ ホルダ本体
３１ 収容部
３３ 押圧壁（押圧部）
３４ 冷媒流路（温度調節部）
４ 相変化部材
２０３ ホルダ
２３０ ホルダ本体
２３１ 収容部
２３３ 押圧板（押圧部）
２３４ 冷媒流路（温度調節部）
３２０ 素電池
３０３ ホルダ
３３０ ホルダ本体
３３３ 押圧板（押圧部）

Claims (15)

  1. 複数の柱状又は板状の素電池と、該素電池を保持するホルダとを備えた電池モジュールであって、
    前記ホルダは、前記素電池を収容する筒状の収容部と、前記素電池の温度を調節する温度調節部と、前記素電池を該収容部の内周面へ押圧する押圧部とを有し、金属又は高熱伝導性樹脂で形成されており、
    前記素電池は、前記押圧部で押圧されることによって、その外周面が前記収容部の内周面に接触しており、
    前記温度調節部は、前記ホルダに形成され、該ホルダを空冷又は液冷するための冷媒流路であり、
    前記押圧部は、前記冷媒流路を区画する壁部で構成されている電池モジュール。
  2. 請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
    前記ホルダは、前記素電池が前記収容部の軸方向一端側から軸方向へ挿入されるように構成されている電池モジュール。
  3. 請求項１又は２に記載の電池モジュールにおいて、
    前記ホルダは、前記収容部が形成されたホルダ本体を有し、
    前記押圧部は、前記ホルダ本体と別体に構成されている電池モジュール。
  4. 請求項１又は２に記載の電池モジュールにおいて、
    前記ホルダは、前記収容部が形成されたホルダ本体を有し、
    前記押圧部は、前記ホルダ本体と一体に構成されている電池モジュール。
  5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の電池モジュールにおいて、
    前記温度調節部は、前記素電池の温度を吸熱して相変化する相変化部材である電池モジュール。
  6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載の電池モジュールにおいて、
    前記ホルダを複数備えており、
    前記各ホルダにおいて、前記複数の素電池は、並列に接続されており、
    一の前記ホルダに保持された前記複数の素電池は、他の前記ホルダに保持された前記複数の素電池と直列に接続されている電池モジュール。
  7. 複数の素電池を備えた電池モジュールであって、
    前記複数の素電池を保持するホルダと、
    前記ホルダに配設されて、前記素電池の温度を吸熱して相変化する相変化部材をさらに備え、
    前記相変化部材は、前記素電池とは接触しておらず、前記ホルダを介して該素電池と熱的に接続されており、
    前記素電池は、柱状又は板状に形成されており、
    前記ホルダは、前記素電池を収容する筒状の収容部と、前記素電池を該収容部の内周面へ押圧する押圧部とを有し、金属又は高熱伝導性樹脂で形成されており、
    前記素電池は、前記押圧部で押圧されることによって、その外周面が前記収容部の内周面に接触しており、
    前記ホルダには、該ホルダを空冷又は液冷するための冷媒流路が形成されている電池モジュール。
  8. 請求項７に記載の電池モジュールにおいて、
    前記相変化部材は、相変化温度が前記素電池の動作上限温度よりも高い電池モジュール。
  9. 請求項７又は８に記載の電池モジュールにおいて、
    前記相変化部材は、前記素電池の温度を吸熱して固相から液相に相変化する電池モジュール。
  10. 請求項７乃至９の何れか１つに記載の電池モジュールにおいて、
    前記相変化部材は、その相変化温度が前記素電池の許容上限温度よりも低い電池モジュール。
  11. 請求項７に記載の電池モジュールにおいて、
    前記ホルダは、前記素電池が前記収容部の軸方向一端側から軸方向へ挿入されるように構成されている電池モジュール。
  12. 請求項７又は１１に記載の電池モジュールにおいて、
    前記ホルダは、前記収容部が形成されたホルダ本体を有し、
    前記押圧部は、前記ホルダ本体と別体に構成されている電池モジュール。
  13. 請求項７又は１１に記載の電池モジュールにおいて、
    前記ホルダは、前記収容部が形成されたホルダ本体を有し、
    前記押圧部は、前記ホルダ本体と一体に構成されている電池モジュール。
  14. 請求項７に記載の電池モジュールにおいて、
    前記押圧部は、前記冷媒流路を区画する壁部で構成されている電池モジュール。
  15. 請求項７、１１、１２、１３、及び１４の何れか１つに記載の電池モジュールにおいて、
    前記ホルダを複数備えており、
    前記各ホルダにおいて、前記複数の素電池は、並列に接続されており、
    一の前記ホルダに保持された前記複数の素電池は、他の前記ホルダに保持された前記複数の素電池と直列に接続されている電池モジュール。
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