JP5179140B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、複数個の電池を横並びに配置した複数組の電池横並群を、縦方向に複数段にわたって配置した電池パックに関するものである。

複数個の電池を横並びに配置した複数組の電池横並群を、縦方向に複数段にわたって配置した従来の電池パックの一例を図４に示す。電池１は、ここでは円筒形の非水電解質二次電池を用いている。この電池パックは、４〜５個の電池１を左右に横並びにした電池横並群２〜４を上下に３段積みにしたものである。そして、これら３段積みにした電池横並群２〜４は、図示しない外装ケースに収納される。

ここで、上記電池パックのように、多数個の電池１が密集して配置される場合、たとえばその中の１個の電池１が過熱すると、隣接する他の電池１も損傷を受けることがある。そこで、３段の電池横並群２〜４の間には、図４に示したような電池スペーサ５、６が配置される場合がある。特に、電池１が可燃性の非水電解質を用いる非水電解質二次電池である場合には、このような電池スペーサ５、６の配置が要請されている。

電池スペーサ５、６は、難燃性の樹脂成形品からなり、上下の両面に、それぞれ当接する電池横並群２〜４の各電池１の半円筒形の側面に沿う円弧凹状の電池溝５ａ、６ａが形成されたものである。このような電池スペーサ５、６が配置されると、上下の電池横並群２〜４の間が遮られるだけでなく、これらの電池横並群２〜４の各電池１の間も電池溝５ａ、６ａの間の溝壁５ｂ、６ｂによって遮られるので、一部の電池１が過熱しても、隣接する他の電池１が損傷を受けるようなことがなくなる。

ところが、上記のような電池スペーサ５、６を配置すると、電池横並群２〜４の各電池１で発生した熱も遮られることになるので、放熱が十分にできないという問題があった。特に、上記従来例のように、電池横並群２〜４を上下３段以上に積み重ねた場合、図５に示すように、中央の電池横並群３の各電池１の側面が電池スペーサ５、６に完全に囲まれて放熱が困難となるので、一部の電池１の温度が上昇して電池性能が劣化すると、電池パック全体の電池寿命が短縮するという問題があった。

なお、ほぼ横並びに配置した３段の電池横並群をそれぞれ放熱板で囲み、これらの放熱板の間に隙間をあけて冷却用の通気路を形成することにより、電池の放熱効率を高めるようにした電池パックの発明が従来からなされている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このような電池パックでは、電池横並群の電池が放熱板に囲まれて密接しているので、一部の電池が過熱すると、横方向に隣接する他の電池にも損傷が及ぶおそれがある。従って、この損傷を防ぐために電池スペーサを用いた電池パックにおいては、上記問題点を解消し得るものではない。
特開２００２−１２４３０６号公報

本発明は、電池スペーサの電池溝に連通口で連通する通気溝を形成することにより、隣接する電池に損傷を与えるのを防ぐと共に、電池の放熱をも確実に行うことができる電池パックを提供しようとするものである。

請求項１の発明は、複数個の電池を横並びに配置した複数組の電池横並群を縦方向に複数段にわたって配置した電池パックにおいて、電池横並群の間に、下記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の構成を備えた電池スペーサを配置したことを特徴とする。（Ａ）電池スペーサの縦方向の両面に、電池横並群の各電池の側面の形状に沿う凹状の電池溝が形成されている。（Ｂ）電池スペーサの縦方向の少なくともいずれか一方の面に形成された全ての電池溝の溝長手方向の一部に、この電池溝の溝底をさらに深くした通気溝が形成されている。（Ｃ）前記通気溝が形成された電池溝において横並び方向に隣接する電池溝の間の全ての溝壁に、これら隣接する電池溝の通気溝の間を連通する連通口が開口されている。

請求項２の発明は、複数個の円筒形の電池を横並びに配置した複数組の電池横並群を縦方向に複数段にわたって配置した電池パックにおいて、電池横並群の間に、下記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の構成を備えた電池スペーサを配置したことを特徴とする。（Ａ）電池スペーサの縦方向の両面に、電池横並群の各電池の半円筒形の側面に沿う円弧凹状の電池溝が形成されている。（Ｂ）電池スペーサの縦方向の少なくともいずれか一方の面に形成された全ての電池溝の溝長手方向の一部に、この電池溝の溝底をさらに深くした通気溝が形成されている。（Ｃ）前記通気溝が形成された電池溝において横並び方向に隣接する電池溝の間の全ての溝壁に、これら隣接する電池溝の通気溝の間を連通する連通口が開口されている。

請求項３の発明は、請求項２記載の電池パックにおいて、円筒形の電池に代えて、縦方向を向く両側面が半円筒形となった長円筒形の電池を用いたことを特徴とする。

請求項４の発明は、前記電池横並群が縦方向に３段以上にわたって配置された電池パックにおいて、１段の電池横並群を介して縦方向に隣接する双方の電池スペーサが繋がって一体化されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、複数段の電池横並群の間には電池スペーサが配置され、これらの電池横並群の各電池の側面が電池スペーサの各電池溝に嵌まり込むので、隣接する電池横並群の間が遮られるだけでなく、これらの電池横並群の各電池の間も電池溝の間の溝壁によって遮られることになり、一部の電池が過熱しても、隣接する他の電池が損傷を受けることがない。

しかも、電池スペーサには、電池溝の溝底に通気溝が形成され、各電池溝の通気溝は溝壁の連通口によって連通されているので、冷却風がこれらの通気溝を通り抜けることができる。従って、電池横並群の各電池の側面がこの冷却風で冷却されるので、電池の放熱が不十分になるのを防止することができる。特に、電池横並群が３段以上配置されている場合、放熱が不十分になり易い中央段の電池横並群の各電池を確実に冷却することができるようになる。

請求項２の発明によれば、複数段の電池横並群の間には電池スペーサが配置され、これらの電池横並群の各電池の半円筒形の側面が電池スペーサの各電池溝に嵌まり込むので、隣接する電池横並群の間が遮られるだけでなく、これらの電池横並群の各電池の間も電池溝の間の溝壁によって遮られることになり、一部の電池が過熱しても、隣接する他の電池が損傷を受けることがない。

しかも、電池スペーサには、電池溝の溝底に通気溝が形成され、各電池溝の通気溝は溝壁の連通口によって連通されているので、冷却風がこれらの通気溝を通り抜けることができる。従って、電池横並群の各電池の半円筒形の側面がこの冷却風で冷却されるので、電池の放熱が不十分になるのを防止することができる。特に、電池横並群が３段以上配置されている場合、放熱が不十分になり易い中央段の電池横並群の各電池を確実に冷却することができるようになる。

請求項３の発明においても、長円筒形の電池も縦方向を向く両側面が半円筒形となるので、円筒形の電池と同様の効果を得ることができる。

請求項４の発明によれば、縦方向に隣接する電池スペーサが互いに繋がり一体化しているので、電池横並群が３段以上にわたり電池スペーサが２つ以上使用される場合にも、これら２つ以上の電池スペーサの全部又は一部を一体化することができ、部品管理や組み立て作業の高効率化を図ることができる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、これらの図においても、図４〜図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、図４〜図５に示した従来例と同様に、円筒形の非水電解質二次電池を多数収納した電池パックについて説明する。この電池パックは、長手方向が前後を向く５個の電池１を左右に横並びにした電池横並群２、４を上下に配置すると共に、これらの間に長手方向が前後を向く４個の電池１を左右に横並びにした電池横並群３を配置することにより、これらの電池横並群２〜４を上下に３段積みにしたものである。

また、上下の電池横並群２、４の各電池１は、左右方向の位置が揃えられ、中央の電池横並群３の各電池１は、これら上下の電池横並群２、４の各電池１に対して半個分だけ左右方向にずらして配置されている。このため、上下の電池横並群２、４の各電池１の間に中央の電池横並群３の各電池１が配置されることになるので、これら上下の電池横並群２、４の電池１の側面と中央の電池横並群３の電池１の側面との間の間隔距離が同じでも、上下方向により密接して配置して占有スペースを小さくすることができる。

上記３段の電池横並群２〜４の間には、電池スペーサ５、６が配置されている。電池スペーサ５、６は、難燃性の樹脂成形品からなり、上下の両面に、当接する電池横並群２〜４の各電池１の半円筒形の側面に沿った円弧凹状の電池溝５ａ、６ａが形成されている。これらの電池溝５ａ、６ａは、溝長手方向が前後方向となる溝であり、この溝長手方向に直交する断面の形状がほぼ半円の円弧状となる凹形状、即ち円弧凹状の溝である。また、電池スペーサ５、６の両面にこのような電池溝５ａ、６ａが形成されることにより、これらの電池溝５ａ、６ａの間には、急峻な凸状の溝壁５ｂ、６ｂが形成されることになる。

なお、図１では隠れているが、上方の電池スペーサ５の下面にも、中央の電池横並群３の各電池１の上半分の半円筒形の側面に沿った円弧凹状の電池溝５ａが４箇所形成され、下方の電池スペーサ６の下面にも、下方の電池横並群４の各電池１の上半分の半円筒形の側面に沿った円弧凹状の電池溝６ａが５箇所形成されている。

従って、本実施形態の電池スペーサ５、６が配置された場合にも、従来と同様に、上下の電池横並群２〜４の間が遮られるだけでなく、これらの電池横並群２〜４の各電池１の間が電池溝５ａ、６ａの間の溝壁５ｂ、６ｂによって遮られるので、一部の電池１が過熱しても、隣接する他の電池１が損傷を受けるようなことがなくなる。

上記電池スペーサ５、６における中央の電池横並群３の各電池１が当接する面、即ち上方の電池スペーサ５の下面と下方の電池スペーサ６の上面の全ての電池溝５ａ、６ａには、溝長手方向の中央部に、溝底をさらに深くした通気溝５ｃ、６ｃが形成されている。ただし、電池溝５ａ、６ａの溝底をさらに深くする場合、必ずしも均一な深さに深くする必要はなく、本実施形態では、裏面側の電池溝５ａ、６ａの円弧凹状の形状に合わせて円弧凸状の溝底形状にしている。

また、通気溝５ｃ、６ｃが形成された電池溝５ａ、６ａの間の溝壁５ｂ、６ｂには、これら隣接する電池溝５ａ、６ａの通気溝５ｃ、６ｃの間を連通する連通口５ｄ、６ｄが形成されている。これらの連通口５ｄ、６ｄは、電池溝５ａ、６ａに電池１の側面が嵌まり込んだときに、通気溝５ｃ、６ｃに形成される通気路が、溝壁５ｂ、６ｂによって遮蔽されることなく繋がるようにした孔であるが、溝壁５ｂ、６ｂによる遮蔽効果を損なうことのない程度の大きさの孔とすることが好ましい。従って、本実施形態の連通口５ｄ、６ｄは、通気溝５ｃ、６ｃの溝幅とほぼ同じ幅を有し、通気溝５ｃ、６ｃの平均的な溝深さとほぼ同じ高さを有する細長い長方形状の孔として形成している。

なお、図１では隠れているが、上方の電池スペーサ５の下面の電池溝５ａにも、それぞれ通気溝５ｃが形成されると共に、これらの電池溝５ａの間の溝壁５ｂにも連通口５ｄが形成されている。

電池横並群２〜４の間に電池スペーサ５、６を配置して、各電池溝５ａ、６ａにそれぞれ電池１の半円筒形の側面を嵌め込むと、電池１の側面と電池溝５ａ、６ａの溝底面がほぼ密着する。ただし、中央の電池横並群３については、溝長手方向の両端部では、電池１の側面と電池溝５ａ、６ａの溝底面がほぼ密着するが、溝長手方向の中央部では、図２に示すように、電池１の側面と通気溝５ｃ、６ｃの溝底面との間に隙間が生じる。そして、これらの隙間は、連通口５ｄ、６ｄを介して繋がるので、電池スペーサ５、６には、左右の両端部に至る波状の通気路Ａ、Ａが形成される。

上記のようにして電池スペーサ５、６を介して上下３段に配置された電池横並群２〜４は、例えば図３に示すように、電池ホルダ７で囲んで図示しない外装ケースに収納され、電池パックとなる。

上記構成によれば、上下の電池スペーサ５、６の互いに向かい合う面の電池溝５ａ、６ａの前後中央部の溝底に通気溝５ｃ、６ｃが形成され、各電池溝５ａ、６ａの通気溝５ｃ、６ｃは溝壁５ｂ、６ｂの連通口５ｄ、６ｄによって連通されているので、冷却風がこれらの通気溝５ｃ、６ｃによる通気路Ａ、Ａを通り抜けることができる。従って、上下の中央の電池横並群３の各電池１の半円筒形の側面の前後中央部がこの冷却風で冷却されるので、電池１の放熱が不十分になるのを防止することができる。

なお、上記実施形態では、最も熱がこもりやすい電池１の半円筒形の側面の前後中央部を冷却するために、電池溝５ａ、６ａの溝長手方向の中央部に通気溝５ｃ、６ｃを形成する場合を示したが、これらの通気溝５ｃ、６ｃは、電池溝５ａ、６ａの溝長手方向の一部であれば、必ずしも中央部に形成されてなくてもよい。電池溝５ａ、６ａの溝長手方向の中央部に限らず、一部に通気溝５ｃ、６ｃを形成すれば、多少放熱効率は低下するかも知れないが、電池１の半円筒形の側面の前後方向の一部を冷却することはできるからである。ただし、電池溝５ａ、６ａの溝長手方向の全部に通気溝５ｃ、６ｃを形成したのでは、電池１を電池溝５ａ、６ａで支持することができない。

また、上記実施形態では、上方の電池スペーサ５の下面の電池溝５ａにのみ通気溝５ｃを形成すると共に、下方の電池スペーサ６の上面の電池溝６ａにのみ通気溝６ｃを形成する場合を示したが、これらの通気溝５ｃ、６ｃは、電池スペーサ５、６の上下両面に形成することもできる。また、上方の電池スペーサ５の上面の電池溝５ａにのみ通気溝５ｃ形成すると共に、下方の電池スペーサ６の下面の電池溝６ａにのみ通気溝６ｃを形成することもできるが、通常は、中央の電池横並群３の電池１の方が放熱が不十分になるので、上方の電池スペーサ５の下面の電池溝５ａと下方の電池スペーサ６の上面の電池溝６ａに通気溝５ｃ、６ｃを形成することが好ましい。

また、上記実施形態では、上下の電池横並群２〜４を交互に電池１の半個分だけ横方向にずらして配置した場合を示したが、上下方向の占有スペースが多少大きくなってもよいのであれば、これらの電池１を横方向にずらすことなく配置してもよい。

また、上記実施形態では、電池横並群２〜４を上下３段に配置する場合を示したが、４段以上に配置した場合も同様に実施可能である。この場合、上下両端の電池横並群の電池に比べ、中央の複数段の電池横並群の電池の方が放熱が不十分になるので、これら中央の複数段の電池横並群の間に配置する電池スペーサは、上下両面の電池溝に通気溝を形成することが好ましい。さらに、電池横並群を上下２段に配置することもでき、この場合も、電池スペーサは上下両面の電池溝に通気溝を形成することが好ましい。

また、通気溝と連通口によって形成される通気路を流れる冷却風は、自然換気でもよいし、強制的に換気を行うようになっていてもよい。

また、上記実施形態では、各電池スペーサ５、６がそれぞれ樹脂成形によって一体的に製造される単一の部品である場合を示したが、これらの各電池スペーサ５、６は、複数の部品を組み合わせたものであってもよい。例えば上記実施形態の電池スペーサ５や電池スペーサ６を左右や前後に２分割した形状の部品をそれぞれ樹脂成形し、これらの部品を単に並べて配置したり、係合や接着等により一体化して１つの電池スペーサとすることもできる。

また、上記実施形態では、中央の電池横並群３を介して上下に配置される２つの電池スペーサ５、６がそれぞれ独立している場合を示したが、これらの電池スペーサ５、６は、例えば電池溝５ａ、６ａの両端部や溝壁５ｂ、６ｂの突端部等で一体成形により繋がって一体化されていてもよい。２つの電池スペーサ５、６が１個の部品になれば、電池スペーサ５、６の部品管理を容易にすることができる。さらに、これらの電池スペーサ５、６は、例えば電池溝５ａ、６ａの両端部や溝壁５ｂ、６ｂの突端部等で係合や接着等により繋がって一体化されてもよい。このように一体化された電池スペーサ５、６に中央の電池横並群３を嵌め込んだり、中央の電池横並群３を挟んだ状態で電池スペーサ５、６を一体化すれば、組み立て時にこれらを一体的に取り扱うことができるので、作業性を高めることができるようになる。

また、上記のように一体化された電池スペーサ５、６が左右や前後等に分割されるようになっていてもよい。例えば一体化された電池スペーサ５、６が前後に２分割されるようになっていれば、この２分割された一方の部品の電池溝５ａ、６ａに中央の電池横並群３の電池１をそれぞれ挿入し、他方の部品の電池溝５ａ、６ａをこれらの電池１に外嵌することで、この中央の電池横並群３の電池１の組み込みを行うことができる。

また、電池横並群が３段の場合に限らず、４段以上にわたって配置される場合にも、３つ以上の電池スペーサを上下に連鎖的に繋げて一体化することができる。さらに、電池横並群が４段以上にわたって配置される場合には、３つ以上の電池スペーサのうちの一部だけを一体化してもよく、例えば上下に４つの電池スペーサがある場合、電池スペーサを２つずつ一体化してもよい。

また、上記実施形態では、電池スペーサ５、６が難燃性の樹脂成形品からなる場合を示したが、難燃性と絶縁性を有する素材であれば、必ずしも樹脂成形品には限定されない。

また、上記実施形態では、円筒形の非水電解質二次電池を用いた電池パックについて説明したが、電池の種類は非水電解質二次電池に限定されない。さらに、この電池の形状も、円筒形の電池に限らず、上下方向を向く両側面が半円筒形となった長円筒形の電池であっても、電池スペーサの電池溝に嵌まり込む部分が上記実施形態と同様の半円筒形となるので、同じ電池スペーサを用いて同様に実施可能である。しかも、角形やその他の形状の電池であっても、当該電池の側面の形状に沿った凹状の電池溝を形成した電池スペーサを用いることにより、上記実施形態と同様に実施可能である。

本発明の一実施形態を示すものであって、電池横並群と電池スペーサを示す組み立て斜視図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、電池横並群と電池スペーサを示す縦断面側面図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、電池パックに収納する電池横並群と電池スペーサを示す組み立て斜視図である。 従来例を示すものであって、電池横並群と電池スペーサを示す組み立て斜視図である。 従来例を示すものであって、電池横並群と電池スペーサを示す縦断面側面図である。

符号の説明

１ 電池
２ 電池横並群
３ 電池横並群
４ 電池横並群
５ 電池スペーサ
５ａ 電池溝
５ｂ 溝壁
５ｃ 通気溝
５ｄ 連通口
６ 電池スペーサ
６ａ 電池溝
６ｂ 溝壁
６ｃ 通気溝
６ｄ 連通口
７ 電池ホルダ

Claims (5)

1. 複数個の電池を横並びに配置した複数組の電池横並群を縦方向に複数段にわたって配置した電池パックにおいて、
   電池横並群の間に、下記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の構成を備えた電池スペーサを配置したことを特徴とする電池パック。
   （Ａ）電池スペーサの縦方向の両面に、電池横並群の各電池の側面の形状に沿う凹状の電池溝が形成されている。
   （Ｂ）電池スペーサの縦方向の少なくともいずれか一方の面に形成された全ての電池溝の溝長手方向の一部に、この電池溝の溝底をさらに深くした通気溝が形成されている。
   （Ｃ）前記通気溝が形成された電池溝において横並び方向に隣接する電池溝の間の全ての溝壁に、これら隣接する電池溝の通気溝の間を連通する連通口が開口されている。
2. 複数個の円筒形の電池を横並びに配置した複数組の電池横並群を縦方向に複数段にわたって配置した電池パックにおいて、
   電池横並群の間に、下記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の構成を備えた電池スペーサを配置したことを特徴とする電池パック。
   （Ａ）電池スペーサの縦方向の両面に、電池横並群の各電池の半円筒形の側面に沿う円弧凹状の電池溝が形成されている。
   （Ｂ）電池スペーサの縦方向の少なくともいずれか一方の面に形成された全ての電池溝の溝長手方向の一部に、この電池溝の溝底をさらに深くした通気溝が形成されている。
   （Ｃ）前記通気溝が形成された電池溝において横並び方向に隣接する電池溝の間の全ての溝壁に、これら隣接する電池溝の通気溝の間を連通する連通口が開口されている。
3. 請求項２記載の電池パックにおいて、円筒形の電池に代えて、縦方向を向く両側面が半円筒形となった長円筒形の電池を用いたことを特徴とする電池パック。
4. 前記溝壁に開口されている連通口により前記電池スペーサの横並び方向両端部に至る通気路が形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の電池パック。
5. 前記電池横並群が縦方向に３段以上にわたって配置された電池パックにおいて、１段の電池横並群を介して縦方向に隣接する双方の電池スペーサが繋がって一体化されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電池パック。

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