JP5364791B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電気エネルギーの蓄積，放出が可能な蓄電モジュールに関する。

電気エネルギーの蓄積，放出が可能な蓄電モジュールを備えた電源装置の性能は、蓄電モジュールを構成する複数の蓄電器の仕事による発熱を如何に抑えるか、換言すれば、複数の蓄電器を如何に効率良く冷却できるかに左右される。通常、複数の蓄電器の冷却は、電気的に接続された複数の蓄電器に対して並列な方向或いは直交する方向に冷却媒体を供給することにより行われるが、複数の蓄電器を効率良く冷却するためには、複数の蓄電器に対して冷却媒体を均一な流量で効率良く分配する必要がある。また、冷却媒体の下流側にあたる蓄電器の冷却性能を向上させる必要がある。このようなことから、従来では、蓄電器の表面を流れる冷却媒体に乱流を発生させ、この乱流効果により、冷却媒体と蓄電器表面との間における熱伝達性能を向上させたり、蓄電器から冷却媒体への伝熱面積を大きくしたりする工夫がなされてきた。以上述べた従来の冷却技術は、特許文献１，２に開示されている。

日本国特開２００６−３１０３０９号公報 日本国特開２０００−２２８２２８号公報

蓄電器の高性能化を図るためには、冷却による蓄電器の温度低減と、温度分布の均一化（温度勾配を無くすこと）が非常に重要である。しかしながら、従来の冷却技術は、蓄電器の温度低減について考慮しているが、蓄電器の温度分布の均一化までは考慮していない。また、従来の冷却技術は、蓄電器の電極端子の冷却までは考慮していない。

請求項１の発明による蓄電モジュールは、角型形状を有する複数の蓄電器が保持部材を介して配列されて構成された蓄電器ブロックと、蓄電器と前記保持部材との間に形成され、蓄電器を冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路と、を有し、冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるように、冷却流路の冷却媒体流入口の一部を塞ぐとともに、冷却流路の最上流側には、蓄電器の中心方向に冷却媒体の流れを偏向させる案内部材が設けられている。
請求項５の発明による蓄電モジュールは、角型形状を有する複数の蓄電器が保持部材を介して配列されて構成された蓄電器ブロックと、蓄電器と保持部材との間に形成され、蓄電器を冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路と、を有し、冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるように、冷却流路の冷却媒体流入口の一部を塞ぐとともに、冷却流路の冷却媒体流入口には、前記冷却媒体流入口の一部を塞ぐように、前記蓄電器を電気的に接続するための導電性部材が設けられている。

代表的な本発明の一つによれば、角型形状の蓄電器間に形成された冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるので、冷却媒体と蓄電器との熱伝達性能を向上させることができる。これにより、代表的な本発明の一つによれば、蓄電器の最も温度が高くなる領域、特に蓄電器の中心部における温度上昇を効果的に低減でき、蓄電器の温度分布の均一化を促進できる。従って、代表的な本発明の一つによれば、個々の蓄電器におけるエネルギーの入出力特性の向上、長寿命化を図ることができると共に、複数の蓄電器間におけるエネルギーの入出力特性，寿命のばらつきを低減でき、さらには、蓄電モジュールのコンパクト化，信頼性の向上を図ることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態である角型組電池の構成を示す斜視図。 図２は、本発明の第１の実施の形態である角型組電池の構成を示す斜視図。 図３は、図１および図２のセルホルダの構成を示す平面図。 図４は、図１および図２のセルホルダの構成を示す斜視図。 図５は、図１および図２の角型電池セルの電池缶内部に収納された捲回群の構成を示す斜視図。 図６は、本発明の第２の実施の形態である角型組電池の構成を示す斜視図であり、冷却媒体の流出側から観た図。 図７は、図６のセルホルダの構成を示す平面図。 図８は、図６のセルホルダの構成を示す斜視図。 図９は、本発明の第３の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダの構成を示す平面図。 図１０は、本発明の第４の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダの構成を示す平面図。 図１１は、本発明の第５の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダの構成を示す平面図。 図１２は、本発明の第６の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダの構成を示す平面図。 図１３は、図１２のセルホルダの構成を示す斜視図。 図１４は、第１乃至第６の実施の形態及び比較例の最大温度上昇に関する解析結果を示す図。 図１５は、本発明の第７の実施の形態である角型組電池の構成を示す斜視図であり、冷却媒体の流出側から観た図。 図１６は、図１５のセルホルダ及びバスバーの構成を示す平面図。 図１７は、本発明の第８の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダ及びバスバーの構成を示す平面図。 図１８は、本発明の第９の実施の形態である角型組電池に用いられるセルホルダ及びバスバーの構成を示す平面図。 図１９は、本発明の第１０の実施の形態である角型電池モジュールの構成を示す斜視図。 図２０は、本発明の第１１の実施の形態である角型電池モジュールの構成を示す斜視図。 図２１は、本発明の第１２の実施の形態である角型電池モジュールの構成を示す斜視図。 図２２は、本発明の第１３の実施の形態である角型電池モジュールの構成を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態を説明する。

以下に説明する実施形態では、本発明を、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置を構成する蓄電装置に適用した場合を例に挙げて説明する。

電気自動車としては、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車を例に挙げて説明するが、電動機を車両の唯一の駆動源とすると共に、商用電源や電気スタンドでの充電が可能な純正電気自動車、エンジンと電動機とを車両の駆動源として備えると共に、商用電源や電気スタンドでの充電が可能なプラグインハイブリッド電気自動車など、他の電気自動車であっても構わない。

車載電源装置を構成する蓄電装置としては、角型形状のリチウムイオン二次電池セル（以下、「角型電池セル」という）を蓄電器として備えたリチウムイオンバッテリ装置を例に挙げて説明するが、電気エネルギーの蓄積，放出が可能な他の角型形状の蓄電器、例えばニッケル水素電池，鉛電池，コンデンサ，キャパシタなどを備えた装置にも適用できる。

以下に説明する実施形態の構成は、他の電動車両、例えばハイブリッド電車などの鉄道車両，バスなどの乗合自動車，トラックなどの貨物自動車，バッテリ式フォークリフトトラックなどの産業車両などの車両用電源装置を構成する蓄電装置にも適用できる。

また、以下に説明する実施形態の構成は、コンピュータシステムやサーバシステムなどに用いられる無停電電源装置、自家用発電設備に用いられる電源装置，太陽光，風力，地熱などの自然エネルギーを用いた発電設備に用いられる電源装置など、電動車両以外の電源装置を構成する蓄電装置にも適用できる。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態を具体的に説明する。

−第１の実施の形態−
本発明の第１の実施の形態を図１乃至図５に基づいて説明する。

本実施形態のリチウムイオンバッテリ装置（以下、単に「バッテリ装置」という）は、バッテリケース内に、角型電池モジュール，角型電池モジュールの状態を管理及び制御する制御装置，角型電池モジュールを冷却する冷却媒体（例えば冷却空気）を循環させる冷却ファンなどが収納されて構成されている。角型電池モジュールは角型組電池（又は角型電池ブロック）１０を備えている。角型組電池１０は、縦置きした角型電池セル１とセルホルダ２とを交互に一列に配置し、複数の角型電池セルを電気的に直列に接続したものである。図１及び図２には、４個の角型電池セル１が図示されているが、実際にはそれよりも多い数の角型電池セル１、例えば８個や１２個の角型電池セル１によって角型組電池１０が構成されている。

角型電池セル１は、電池缶１Ａと、電池缶１Ａの内部に収納された発電要素群１Ｂと、正負極一対の電極端子４とを備えている。

電池缶１Ａは、縦及び横の寸法よりも高さの寸法が小さい扁平６面体或いは短角柱の金属缶であり、面積が最大である上面および下面と、上面および下面よりも面積が小さい４つの側面とを備えている。上面、下面及び側面の形状はいずれも矩形（長方形）である。

尚、角型電池セル１の縦置きとは、電池缶１Ａの上面および下面が、角型電池セル１の設置面に対して直交するように角型電池セル１を置くことをいう。また、電池缶１Ａの上面および下面が、角型電池セル１の設置面に対して平行になるように角型電池セル１を置くことを平置きという。

電池缶１Ａの内部に収納された発電要素群１Ｂは、正極板１ｃと負極板１ｂとをセパレータ１ａを介して捲回した捲回体であり、図５に示すように、セパレータ１ａ，負極板（負極シート）１ｂ，セパレータ１ａ，正極板（正極シート）１ｃの順に積層した帯状積層体を、捲回断面が楕円状或いは長円状になるように捲回した捲回群である。また、電池缶１Ａの内部には電解液が入っている。

正極板１ｃは、例えば厚み２０μｍの薄い集電体箔、具体的には、アルミニウム箔の両面に、正極活物質としてマンガン酸リチウムなどの正極活物質合剤が塗着されたものである。負極板１ｂは、例えば厚み２０μｍの薄い集電体箔、具体的には、銅箔の両面に、負極活物質として黒鉛などの負極活物質合剤が塗着されたものである。セパレータ１ａは、例えば厚み３０μｍの薄い部材、具体的には、ポリエチレン，ポリプロピレンなどの樹脂製微多孔質絶縁フィルムである。

正負極一対の電極端子４は、電池缶１Ａの側面の一つ、すなわち角型電池セル１の設置面となる側面とは反対側の側面の長手方向両端部から突出した円柱状或いはボルト状の導電性部材である。正極側の電極端子４は発電要素群１Ｂの正極に電気的に接続されている。負極側の電極端子４は、発電要素群１Ｂの負極に電気的に接続されている。

尚、電極端子４は、先端部分が平板状の端子であっても構わない。

複数の角型電池セル１は、隣り合う角型電池セル１の一方の正極側の電極端子４と他方の負極側の電極端子４とが電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されている。ここで、隣り合う角型電池セル１は、角型電池セル１の設置方向（角型電池セル１を縦置きした場合の上下面に水平な方向）に延びる中心軸を回転軸として、一方の角型電池セル１が他方の角型電池セル１に対して１８０度回転した状態で配置されている。このようにすれば、隣り合う角型電池セル１の一方の正極側の電極端子４と、これに電気的に接続される他方の負極側の電極端子４との位置が同じ配列位置になるので、導電性の接続部材であるバスバーによる両者の接続がし易い。

セルホルダ２は、隣り合う角型電池セル１の間を電気的に絶縁すると共に、隣り合う角型電池セル１の間に一定の間隔を形成し、かつ角型電池セル１の配列方向（角型電池セル１を縦置きした場合の上下面に直交な方向）から角型組電池１０に加えられた圧力（拘束力或いは保持力）を角型電池セル１に伝えて角型電池セル１を保持するための凹凸部材である。セルホルダ２は、電気的な絶縁部材から形成されたプラスチック製の成形品である。

セルホルダ２は平面部２ａ及び突部（畝部）２ｂを備えている。平面部２ａは、角型電池セル１の上面或いは下面と対向する面体部位であり、角型電池セル１の上面或いは下面と同じ大きさ及び同じ形状の平面を備えている。突部２ｂは、平面部２ａの長手方向の一端から他端まで直線状に延びている部位であり、平面部２ａの表裏面上の３箇所、すなわち平面部２ａの短手方向両端部（縁部）及び中央部から角型電池セル１に向かって垂直に突出するように形成されている。３つの突部２ｂの突出高さは同じである。中央部の突部２ｂは、角型電池セル１の中央部を対向方向から押さえ付け、角型電池セル１の中央部に生じる膨らみを抑制する抑制部としても機能する。

尚、セルホルダ２としては、角型電池セル１を包持するような構成のものとしてもよい。この場合、セルホルダ２の平面部２ａの短手方向両端部に設けられた突部２ｂの外側に、突部２ｂよりも更に角型電池セル１側に突出した突部を設ければよい。

セルホルダ２と角型電池セル１との間には、角型電池セル１を冷却する冷却媒体３、例えば冷却空気が流通する冷却流路９が形成されている。角型電池セル１は、電池缶１Ａの上下面が、角型電池セル１の配列方向両側に形成された冷却流路９を流れる冷却媒体３によって冷却される。冷却流路９は、角型電池セル１の長手方向一方側端部側から他方側端部側に直線状に延びて、冷却媒体３を角型電池セル１の長手方向一方側端部側から他方側端部側に向かって電池缶１Ａの表面を冷却しながら流通させるように、かつ角型電池セル１の短手方向に２つに分割されるように、セルホルダ２の平面部２ａ、突部２ｂ及び角型電池セル１の上面或いは下面によって形成されている。分割された２つの冷却流路９の短手方向の幅は等しい。

角型電池セル１の長手方向一方側端部に形成された冷却媒体流入口９ａ（冷却流路９の最上流）には邪魔板５が設けられている。邪魔板５は、セルホルダ２の短手方向中央部に設けられた突部２ｂの長手方向一方側先端（角型電池セル１の長手方向一方側端部側）に突部２ｂと直交するように、セルホルダ２に一体に形成された矩形状（長方形状）の平板部材である。邪魔板５は、セルホルダ２の短手方向中央部（角型電池セル１の短手方向に分割して形成された２つの冷却流路９の境界部分）において、冷却媒体流入口９ａの一部分を塞いでいる。また、邪魔板５は、セルホルダ２の平面部２ａの表裏面上から角型電池セル１に向かって垂直に突出するように設けられている。邪魔板５の突出高さは突部２ｂの突出高さと同じである。９ｂは冷却媒体流出口である。

尚、邪魔板５は突部２ｂと一体であってもよいし、別体であってもよい。

このように、冷却流路９の上流側、好ましくは最上流に、冷却流路９の一部を塞ぐ部材、例えば邪魔板５を設ける。邪魔板５は、角型電池セル１間に設けられたセルホルダ２に一体形成することにより、容易に設けることができる。邪魔板５によって冷却媒体流入口９ａの一部分を塞ぐと、冷却媒体流入口９ａにおける冷却媒体３の流入面積が、角型電池セル１の長手方向他方側端部に形成された冷却媒体流出口９ｂ（冷却流路９の最下流）の流出面積或いは冷却流路９の内部の流通面積よりも小さくなる。したがって、邪魔板５がない場合と同じ流量の冷却媒体３を流入させると、冷却流路９の内部における冷却媒体３の流速が、冷却媒体流入口９ａから冷却流路９の内部に流入する前の冷却媒体３の流速よりも速くなる。

冷却媒体３の流速が速くなると、冷却媒体流入口９ａよりも下流側の領域における、角型電池セル１の上面或いは下面の表面と冷却媒体３との間の熱伝達率が大きくなり、冷却媒体流入口９ａよりも下流側の温度が高くなる領域、特に角型電池セル１の中心部における、角型電池セル１の充放電による温度上昇を低減できる。これにより、角型電池セル１の中心部、すなわち温度が最も高くなる領域の温度を他の領域の温度に近づけることができるので、角型電池セル１における温度分布を均一に近づけることができる。

従って、本実施形態の電池モジュールの冷却構造によれば、従来よりも角型電池セル１の冷却性能を向上させることができる。これにより、本実施形態の角型電池セル１によれば、高性能化、例えば充放電特性（又は入出力特性）の向上，長寿命化などを図ることができる。また、本実施形態の電池モジュールによれば、冷却性能の向上により、複数の角型電池セル１の間における充放電特性及び寿命のばらつきを低減できる。さらに、本実施形態の電池モジュールによれば、冷却性能の向上により、コンパクト化，信頼性の向上を図ることができる。

尚、邪魔板５の直後の領域では、冷却媒体３の流速が遅くなり、冷却効率が若干低下する部分があるが、邪魔板５の大きさを適宜選択することにより、冷却媒体３の流速の低下による冷却効率の低下を小さく抑えることができる。

また、邪魔板５は、前述した作用効果を達成できるものであれば他の形状、例えば半円形状であっても構わない。

また、冷却媒体３は、図示省略したブロワー（冷却ファン）及び通風ダクトによって冷却媒体流入口９ａに導かれると共に、冷却媒体流出口９ｂから排出される。

−第２の実施の形態−
本発明の第２の実施の形態を図６乃至図８に基づいて説明する。

本実施形態は第１の実施の形態の改良例であり、第１の実施の形態とはセルホルダ２の一部の構成が異なっている。この他の構成は第１の実施の形態と同様である。このようなことから、第１の実施の形態と同じ構成には第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、冷却媒体流入口９ａに設けた邪魔板５と同じ形状及び同じ大きさの邪魔板６を、冷却流路９の最下流である冷却媒体流出口９ｂに邪魔板５と対称的に設けている。これにより、冷却媒体流出口９ｂは、セルホルダ２の短手方向中央部（角型電池セル１の短手方向に分割して形成された２つの冷却流路９の境界部分）において部分的に塞がれる。

邪魔板６は、セルホルダ２の短手方向中央部に設けられた突部２ｂの長手方向他方側先端（角型電池セル１の長手方向他方側端部側）に、突部２ｂと直交するように、セルホルダ２に一体に形成された矩形状（長方形状）の平板部材である。また、邪魔板６は邪魔板５と対称的な位置関係にある。さらに、邪魔板６は、セルホルダ２の平面部２ａの表裏面上から角型電池セル１に向かって垂直に突出するように設けられている（尚、図８では、片面のみに突部２ｂを設けた場合を図示しているが、実際には説明の通り両面に設けられている。）。邪魔板６の突出高さは突部２ｂの突出高さと同じである。

尚、邪魔板６は突部２ｂと一体であってもよいし、別体であってもよい。

本実施形態では、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、邪魔板５と対称的に邪魔板６を設けたので、セルホルダ２から角型電池セル１に対して加えられる保持力を均一に作用させることができる。

−第３の実施の形態−
本発明の第３の実施の形態を図９に基づいて説明する。

本実施形態は第２の実施の形態の改良例であり、第２の実施の形態とはセルホルダ２の一部の構成が異なっている。この他の構成は第２の実施の形態と同様である。このようなことから、第２の実施の形態と同じ構成には第２の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、冷却媒体流入口９ａに設けた邪魔板５の近傍に一対の案内板７を設けている。一対の案内板７は、セルホルダ２の中心部（角型電池セル１の中心部）に冷却媒体３の流れの一部分を偏向させる矩形状（長方形状）の平板部材であり、セルホルダ２に一体に形成されている。また、一対の案内板７は、セルホルダ２の短手方向中央部に設けられた突部２ｂを中心線として線対称に配置されている。すなわち一対の案内板７は、セルホルダ２の長手方向一方側から他方側に進むにしたがって、セルホルダ２の短手方向端部側から内側に傾斜した「ハ」の字状（Ａ字状）の部材である。換言すれば、一対の案内板７は、セルホルダ２の長手方向他方側から一方側に進むにしたがって末広がり状に開くように配置された部材である。さらに、一対の案内板７は、セルホルダ２の平面部２ａの表裏面上から角型電池セル１に向かって垂直に突出するように設けられている。一対の案内板７の突出高さは突部２ｂの突出高さと同じである。

尚、案内板７は、前述した作用効果を達成できるものであれば他の形状、例えば１／４円形状の円弧形状であっても構わない。

本実施形態では、第２の実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、一対の案内板７を設けたので、冷却媒体３の流れを角型電池セル１の中心部に偏向することができる。これにより、本実施形態では、比較的熱が滞留する角型電池セル１の中心部を効果的に冷却でき、角型電池セル１の冷却性能を更に向上させることができる。

−第４の実施の形態−
本発明の第４の実施の形態を図１０に基づいて説明する。

本実施形態は第３の実施の形態の改良例であり、第３の実施の形態とはセルホルダ２の一部の構成が異なっている。この他の構成は第３の実施の形態と同様である。このようなことから、第３の実施の形態と同じ構成には第３の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、冷却媒体流入口９ａに設けた一対の案内板７とは配置形状が異なる一対の案内板８を、冷却流路９の最下流である冷却媒体流出口９ｂに一対の案内板７と対称的に設けている。

一対の案内板８は、冷却媒体流出口９ｂに設けた邪魔板６の近傍に設けられている。一対の案内板８は、セルホルダ２の中心部（角型電池セル１の中心部）における冷却媒体３の流れの一部分を、セルホルダ２の短手方向端部側に偏向させる矩形状（長方形状）の平板部材であり、セルホルダ２に一体に形成されている。また、一対の案内板８は、セルホルダ２の短手方向中央部に設けられた突部２ｂを中心線として線対称に配置されている。すなわち一対の案内板８は、セルホルダ２の長手方向一方側から他方側に進むにしたがって、セルホルダ２の内側から短手方向端部側に傾斜した「ハ」の字状（Ａ字状）の部材である。換言すれば、一対の案内板８は、セルホルダ２の長手方向一方側から他方側に進むにしたがって末広がり状に開くように配置された部材である。さらに、一対の案内板８は、セルホルダ２の平面部２ａの表裏面上から角型電池セル１に向かって垂直に突出するように設けられている。一対の案内板８の突出高さは突部２ｂの突出高さと同じである。

尚、下流側の案内板８は、前述した作用効果を達成できるものであれば他の形状、例えば１／４円形状の円弧形状であっても構わない。

本実施形態では、第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、一対の案内板８を設けたので、冷却媒体３の流れを角型電池セル１の中心部から外側に偏向させることができる。このように、冷却媒体３の流れを整流させ、冷却媒体３の流れをさらに増速させることができる。これにより、本実施形態では、比較的熱が滞留する角型電池セル１の中心部を効果的に冷却でき、角型電池セル１の冷却性能を更に向上させることができる。

−第５の実施の形態−
本発明の第５の実施の形態を図１１に基づいて説明する。

本実施形態は第４の実施の形態の改良例であり、第４の実施の形態とはセルホルダ２の一部の構成が異なっている。この他の構成は第４の実施の形態と同様である。このようなことから、第４の実施の形態と同じ構成には第４の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態では、一対の案内板７の一方（セルホルダ２の短手方向一方側）の案内板８側端部と、一対の案内板８の一方（セルホルダ２の短手方向一方側）の案内板７側端部とを、セルホルダ２の長手方向に延びる突部（畝部）２ｃによって連結している。また、一対の案内板７の他方（セルホルダ２の短手方向他方側）の案内板８側端部と、一対の案内板８の他方（セルホルダ２の短手方向他方側）の案内板７側端部とを、セルホルダ２の長手方向に延びる突部（畝部）２ｃによって連結している。これにより、セルホルダ２の短手方向中央部の突部２ｂによってセルホルダ２の短手方向に２分割された冷却流路９のそれぞれが、さらにセルホルダ２の短手方向に２分割される。すなわち本実施形態では、セルホルダ２の短手方向に４分割された冷却流路９を形成している。セルホルダ２の短手方向中央部に配置された２つの冷却流路９（セルホルダ２の短手方向中央部の突部２ｂと突部２ｃとの間に形成された冷却流路９）のそれぞれの短手方向の幅は等しく、セルホルダ２の短手方向両端部に配置された２つの冷却流路９（セルホルダ２の短手方向端部の突部２ｂと突部２ｃとの間に形成された冷却流路９）の短手方向の幅よりも小さい。セルホルダ２の短手方向両端部に配置された２つの冷却流路９のそれぞれの短手方向の幅は等しい。突部２ｃは、セルホルダ２の平面部２ａから角型電池セル１の上面或いは下面に向かって突出するように、セルホルダ２に一体に形成されている。突部２ｃの突出高さは突部２ｂの突出高さと同じである。また、突部２ｃは案内板７及び案内板８と一体に形成されている。

尚、突部２ｃは、案内板７及び案内板８と別体として、案内板７及び案内板８のそれぞれの端部に近接して或いは接して形成されていてもよい。

本実施形態では、第４の実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、突部２ｃによって冷却流路９をセルホルダ２の短手方向端部側と中央側とに分けたので、案内板７によってセルホルダ２の中心部（角型電池セル１の中心部）に流れが偏向された冷却空気３をセルホルダ２の中心部（角型電池セル１の中心部）に確実に流通させることができる。これにより、本実施形態では、比較的熱が滞留する角型電池セル１の中心部をさらに効果的に冷却でき、角型電池セル１の冷却性能を更に向上させることができる。

また、本実施形態では、３つの突部２ｂに加えて２つの突部２ｃを形成したので、角型電池セル１の配列方向から角型組電池１０に加えられた圧力（拘束力或いは保持力）をセルホルダ２から各角型電池セル１に対してより分散して伝えることができ、角型電池セル１の保持強度を更に向上させることができる。これにより、本実施形態では、角型電池モジュールの耐振性及び強度を向上させることができる。さらに、本実施形態では、角型電池セル１の中央部を、セルホルダ２の短手方向中央部の突部２ｂ及び２つの突部２ｃの３つの突部によって対向方向から押さえ付けるので、角型電池セル１の中央部に生じる膨らみを抑制する力を更に大きくすることができる。これにより、本実施形態では、角型電池セル１の膨らみを更に抑えることができ、角型電池セル１の性能を更に向上させることができる。

−第６の実施の形態−
本発明の第６の実施の形態を図１２及び図１３に基づいて説明する。

本実施形態は第５の実施の形態の改良例であり、第５の実施の形態とはセルホルダ２の一部構成が異なっている。この他の構成は第５の実施の形態と同様である。このようなことから、第５の実施の形態と同じ構成には第４の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、セルホルダ２の短手方向端部に設けられた突部２ｂと突部２ｃとの間に形成された冷却流路９を更にセルホルダ２の短手方向に２分割している。このため、本実施形態では、セルホルダ２の短手方向端部に設けられた突部２ｂと突部２ｃとの間には、突部２ｂと同様の長さ、高さ及び形状を有する突部（畝部）２ｄを設けている。これにより、本実施形態では、セルホルダ２の短手方向に６分割された冷却流路９が形成される。セルホルダ２の短手方向両端部の突部２ｂと突部２ｄとの間に形成された２つの冷却流路９のそれぞれの短手方向の幅は等しく、突部２ｄと突部２ｃとの間に形成された冷却流路９の短手方向の幅よりも小さく、さらに、セルホルダ２の短手方向中央部の突部２ｂと突部２ｃとの間に形成された冷却流路９の短手方向の幅よりも小さい。突部２ｄと突部２ｃとの間に形成された２つの冷却流路９のそれぞれの短手方向の幅は等しく、セルホルダ２の短手方向中央部の突部２ｂと突部２ｃとの間に形成された冷却流路９の短手方向の幅よりも大きい。突部２ｄは、セルホルダ２の平面部２ａから角型電池セル１の上面或いは下面に向かって突出するように、セルホルダ２に一体に形成されている。突部２ｄの突出高さは突部２ｂ，２ｃの突出高さと同じである。

本実施形態では、５つの突部２ｂ，２ｃに加えて２つの突部２ｄを形成したので、角型電池セル１の配列方向から角型組電池１０に加えられた圧力（拘束力或いは保持力）をセルホルダ２から各角型電池セル１に対して更に分散して伝えることができ、角型電池セル１の保持強度を更に向上させることができる。これにより、本実施形態では、角型電池モジュールの耐振性及び強度を向上させることができる。

また、本実施形態では、７つの突部２ｂ，２ｃ，２ｄ、邪魔板５，６、案内板７，８によって形成された冷却流路９によって、冷却媒体３の流路配分及び流速を、角型電池セル１の温度分布に合わせて適正に設定できるので、角型電池セル１の温度分布を更に均一にすることができる。すなわち角型電池セル１の短手方向中央部に流れる冷却媒体３の冷却能力を最大とし、角型電池セル１の短手方向両端部に流れる冷却媒体３の冷却能力を最小とし、角型電池セル１の短手方向中央部と角型電池セル１の短手方向両端部との中間部の冷却媒体３の冷却能力を最大と最小との中間とするというように、角型電池セル１の温度分布に合わせて冷却媒体３の冷却能力を制御している。これにより、角型電池セル１の温度分布を第１乃至第５の実施の形態よりも均一にすることができる。従って、本実施形態では、第１乃至第５の実施の形態よりも角型電池セル１の冷却性能を向上させることができる。

〔解析例〕
汎用の熱流体解析ソフトを用いて行った解析例を図１４に基づいて説明する。

解析は、第１乃至第６の実施の形態の組電池１０、及び第１の実施の形態のセルホルダ２から邪魔板５を取り除いたセルホルダを用いて組電池を構成した比較例に対して実施した。図１４は、第１乃至第６の実施の形態及び比較例の１個の角型電池セルの発熱による最大温度上昇（℃）を示す。

主な解析条件として、冷却空気の温度を３５℃、角型電池セルの発熱量を約６Ｗ、冷却空気の流量を０.０３ｍ³／分（角型電池セルの表面流速を約１.５ｍ／秒）、冷却流路９を形成する突部の高さを２mmにそれぞれ設定した。

解析の結果、冷却空気の温度３５℃を基準にして角型電池セルの表面での最大温度は、比較例が４９.１℃となったのに対して、第１の実施の形態が４８.９℃、第２の実施の形態が４８.９℃、第３の実施の形態が４６.３℃、第４の実施の形態が４４.８℃、第５の実施の形態が４５.６℃、第６の実施の形態が４２.６℃となった。

いずれの実施形態も比較例と比較して温度の低減効果が得られた。従って、邪魔板５，６、案内板７，８などを用いた第１乃至第６の実施の形態の冷却構造は、角型電池セルの冷却能力を向上させるのに有効な手段であり、角型電池セルの冷却効率を向上させることができると共に、角型電池セルの温度分布の均一化を図ることができる。実施形態の中でも第６の実施の形態の効果が高く、角型電池セルの冷却能力を向上させるのに最も有効な手段であるということができる。

−第７の実施の形態−
本発明の第７の実施例を図１５及び図１６に基づいて説明する。

本実施形態は第１の実施の形態を変形して第２の実施の形態の構成を達成した例であり、第１の実施の形態とは角型電池セル１の電極端子４の位置、セルホルダ２の配置が異なっている。この他の構成は第１の実施の形態と同様である。このようなことから、第１の実施の形態と同じ構成には第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、角型電池セル１の長手方向一端部の側面の長手方向中央部に電極端子４の一方の極（例えば正極の電極端子４）が、角型電池セル１の長手方向他端部の側面の長手方向中央部に電極端子４の他方の極（例えば負極の電極端子４）が、それぞれ設けられている。セルホルダ２を介して隣接する２つの角型電池セル１の長手方向一端側の電極端子４同士及び長手方向他端側の電極端子４同士はそれぞれ極性が異なっている。このため、複数の角型電池セル１の配列（角型組電池１０）における角型電池セル１の長手方向一端側の電極端子４の極性及び他端側の電極端子４の極性は、角型電池セル１の配列順序にしたがって交互に異なっている。

セルホルダ２を介して隣接する２つの角型電池セル１は、長手方向一端側の側面或いは他端側の側面のいずれか一方の長手方向中央部において、電極端子４同士がバスバー１１によって電気的に接続されている。また、セルホルダ２を介して隣り合う２つの角型電池セル１の長手方向一端側の側面或いは他端側の側面のいずれか他方の電極端子４は、それぞれ、他方側に隣接する角型電池セル１の異極性の電極端子４とバスバー１１によって電気的に接続されている。このため、複数の角型電池セル１の配列（角型組電池１０）における、隣接する２つの角型電池セル１の長手方向一端側の電極端子４同士の接続部及び他端側の電極端子４同士の接続部は、角型電池セル１の配列順序にしたがって一つ置きに設けられている。すなわち複数の角型電池セル１の配列（角型組電池１０）における、隣接する２つの角型電池セル１の長手方向一端側の電極端子４同士の接続部と、他端側の電極端子４同士の接続部は、角型電池セル１の配列順序にしたがって千鳥状に交互に設けられている。

バスバー１１は短冊状の銅製あるいはアルミニウム製の導電性部材であり、角型電池セル１の短手方向中央部において、冷却流路９の冷却媒体流入口９ａ又は冷却媒体流出口９ｂを塞ぐように跨いで、隣接する角型電池セル１の間を渡っている。また、角型電池セル１の短手方向におけるバスバー１１の寸法は邪魔板５とほぼ同じ大きさである。このため、バスバー１１は、セルホルダ２の邪魔板５と同様に作用させることができると共に、冷却媒体３によってバスバー１１を冷却できる。バスバー１１と電極端子４との接続には溶接による接合を用いてもよいし、ねじ部材による固定を用いてもよい。

そこで、本実施形態では、セルホルダ２の邪魔板５が、バスバー１１が配置された側とは反対側に配置されるように、隣接する角型電池セル１の間に配置している。すなわち図１５に示す手前側の隣接する角型電池セル１の間では（最も手前側の角型電池セル１の図示は省略）、冷却流路９の冷却媒体流入口９ａの中央部を邪魔板５によって、冷却流路９の冷却媒体流出口９ｂの中央部をバスバー１１によって、それぞれ塞いでいる。次の隣接する角型電池セル１の間では、冷却流路９の冷却媒体流入口９ａの中央部をバスバー１１（不図示）によって、冷却流路９の冷却媒体流出口９ｂの中央部を邪魔板５によって、それぞれ塞いでいる。次の隣接する角型電池セル１の間では、冷却流路９の冷却媒体流入口９ａの中央部を邪魔板５（不図示）によって、冷却流路９の冷却媒体流出口９ｂの中央部をバスバー１１によって、それぞれ塞いでいる。このように、冷却流路９の冷却媒体流入口９ａ及び冷却媒体流出口９ｂの中央部を塞ぐ手段を、角型電池セル１の配列順序にしたがって、セルホルダ２の邪魔板５とバスバー１１とを交互に使い分ける。

本実施形態では、隣り合う角型電池セル１間の電極端子４を電気的に接続する接続部材、すなわちバスバー（導電性部材）１１を、冷却流路９の上流側、好ましくは最上流に設けられる冷却流路９の一部を塞ぐ部材としても機能させた。このように、本実施形態では、第１の実施の形態を変形して第２の実施の形態と同様の構成を得ることができるので、第２の実施の形態と同様の作用効果を達成できる。また、本実施形態では、バスバー１１を冷却媒体３によって冷却できるので、角型電池セル１の熱を電極端子４からバスバー１１を介して放熱でき、角型電池セル１の冷却性能を更に向上させることができる。

−第８の実施の形態−
本発明の第８の実施の形態を図１７に基づいて説明する。

本実施形態は第７の実施の形態の改良例であり、邪魔板５，６が形成された第２の実施の形態のセルホルダ２を第７の実施の形態の角型組電池１０のセルホルダ２に適用した例である。この他の構成は第７の実施の形態と同様である。このようなことから、第７の実施の形態と同じ構成には第７の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

図１７に示すように、バスバー１１が、邪魔板５，６が形成されたセルホルダ２の冷却媒体流入口９ａまたは冷却媒体流出口９ｂの一部を塞ぐように設けられている。これにより、本実施形態では、第７の実施の形態と同様の作用効果を達成できると共に、邪魔板５，６によってバスバー１１を支持でき、バスバー１１の支持強度を向上させることができる。

−第９の実施の形態−
本発明の第９の実施の形態を図１８に基づいて説明する。

本実施形態は第７の実施の形態の改良例であり、第６の実施の形態のセルホルダ２を第７の実施の形態の角型組電池１０のセルホルダ２に適用した例である。この他の構成は第７の実施の形態と同様である。このようなことから、第７の実施の形態と同じ構成には第７の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

また、本実施形態では、セルホルダ２に形成された邪魔板５，６の大きさを、バスバー１１の大きさよりも小さくしている。具体的には、冷却媒体３の流通方向における邪魔板５，６の面積、すなわちセルホルダ２の短手方向に沿った邪魔板５，６の面積を、バスバー１１の面積よりも小さくしている。このような構成によれば、冷却流路９の冷却媒体流出口９ｂ側に配置されたバスバー１１の一部を、冷却媒体３の流通方向側から、すなわちバスバー１１の上流側から、部分的に冷却できる。

本実施形態では、第７の実施の形態と同様の作用効果を達成できると共に、冷却流路９の冷却媒体流出口９ｂ側に配置されたバスバー１１の一部を、冷却媒体３の流通方向側から部分的に冷却できる。これにより、第８の実施の形態では、冷却流路９の冷却媒体流出口９ｂ側に配置されたバスバー１１が冷却し難かったという課題を、本実施形態で解決できる。

−第１０の実施の形態−
本発明の第１０の実施の形態を図１９に基づいて説明する。

本実施形態は、第１乃至第９の実施の形態のいずれかの角型組電池１０を用いて角型電池モジュール１００を構成した例を示す。

尚、図１９には、代表として、第６の実施の形態の角型組電池１０を図示している。また、図１９では、角型電池セル１の電極端子４の図示を省略している。

本実施形態の角型組電池１０は、８個の角型電池セル１を縦置きにして、角型電池セル１とセルホルダ２とを交互に一列に配置し、８個の角型電池セル１を電気的に直列に接続することにより構成されている。角型電池セル１の配列方向における角型組電池１０の両端部にはセルホルダ２′が配置されている。セルホルダ２′のさらに外側には端面プレート１１０が配置されている。角型組電池１０、セルホルダ２′及び端面プレート１１０から構成された配列体は４つの接続板１２０によって挟み込まれて固定されている。

セルホルダ２′は、角型組電池１０の両端部に配置された角型電池セル１と端面プレート１１０との間を電気的に絶縁すると共に、端面プレート１１０から伝えられた圧力（拘束力或いは保持力）を、角型組電池１０の両端部に配置された角型電池セル１に伝えて角型電池セル１を保持するための片側凹凸部材である。セルホルダ２′は、セルホルダ２と同様に電気的な絶縁部材から形成されたプラスチック製の成形品である。すなわちセルホルダ２′はセルホルダ２の平面部２ａと同様の大きさの成形品であり、角型電池セル１側に、セルホルダ２と同様に、突部２ｂ，２ｃ，２ｄ、邪魔板５，６、案内板７，８が形成されており、端面プレート１１０側は平面になっている凹凸部材である。

角型組電池１０の両端部に配置された角型電池セル１の他の角型電池セル１との隣接側とは反対側にセルホルダ２′の凹凸側が配置されると、角型組電池１０の両端部に配置された角型電池セル１の他の角型電池セル１との隣接側とは反対側には、隣接する角型電池セル１の間に形成された冷却流路９と同様の冷却流路９が形成される。

端面プレート１１０は、角型組電池１０、セルホルダ２′から構成された配列体に、その配列方向両側から接続板１２０の締め付け力を均一に与えるものであり、角型電池セル１の上下面及びセルホルダ２′の平面と同じ大きさの平面を持った金属製部材である。

接続板１２０は、角型組電池１０，セルホルダ２′及び端面プレート１１０から構成された配列体の配列方向に延び、２つの端面プレート１１０の間を渡る金属製部材であり、両端部が直角に同一方向に折れ曲がった細長い冠形状の板部材である。４つの接続板１２０は、角型組電池１０，セルホルダ２′及び端面プレート１１０から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体３の流通方向に対して垂直な方向（図１９の上下方向）、及び配列体の配列方向（図１９の左右方向）から配列体を挟み込むように、冷却媒体３の流通方向における配列体の両端部（４角）に設けられている。すなわち、４つの接続板１２０は、端面プレート１１０のセルホルダ２′側とは反対側の４角を、配列体の配列方向両側から配列体を押圧すると共に、配列体の配列方向及び冷却媒体３の流通方向に対して垂直な方向から配列体を押さえている。接続板１２０から端面プレート１１０に加えられた圧力は端面プレート１１０によって均一に分散されて角型組電池１０及びセルホルダ２′から構成された配列体に伝えられる。これにより、８個の角型電池セル１を強固に保持できる。

本実施形態では、角型電池セル１の冷却性能を向上させることができる、第１乃至第９の実施の形態のいずれかの角型組電池１０を搭載したので、第１乃至第９の実施の形態と同様の作用効果を達成でき、角型電池モジュール１００のコンパクト化及び角型電池モジュール１００の信頼性向上を図ることができる。

−第１１の実施の形態−
本発明の第１１の実施の形態を図２０に基づいて説明する。

本実施形態は第１０の実施の形態の改良例であり、第１０の実施の形態とは、蓄電モジュール１００の状態を管理及び制御する制御装置１３０を蓄電モジュール１００と一体にした構成が異なる。この他の構成は第１０の実施の形態と同様である。このようなことから、第１０の実施の形態と同じ構成には第１０の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

制御装置１３０は、８個の角型電池セル１のそれぞれの電圧検出，充電状態の調整，過充放電の検出などを行うセル制御装置と、角型組電池１０の充放電電圧，電流，温度を検出すると共に、角型組電池１０の充電状態，劣化状態，角型組電池１０の充放電を制御するための許容充放電電力又は電流を演算し、この演算情報を別の制御装置に出力するバッテリ制御装置とを備えている。セル制御装置およびバッテリ制御装置を構成する複数の電子部品、例えば集積回路，マイクロコンピュータ，抵抗，半導体スイッチ，フォトカプラなどは配線基板に実装されて金属ケースの内部に収納されている。金属ケースは、蓄電モジュール１００の上部（角型組電池１０，セルホルダ２′及び端面プレート１１０から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体３の流通方向に対して垂直な方向における角型電池モジュール１００の一方側）に搭載され、固定されている。

本実施形態では、第１０の実施の形態と同様の作用効果を達成できる。

−第１２の実施の形態−
本発明の第１２の実施の形態を図２１に基づいて説明する。

本実施形態は第１０の実施の形態の改良例であり、第１０の実施の形態とは角型電池セル１のガス排出機構の構成が異なる。この他の構成は第１０の実施の形態と同様である。このようなことから、第１０の実施の形態と同じ構成には第１０の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

角型電池セル１にはガス排出弁が設けられている。ガス排出弁は、角型電池セル１に何らかの異常が生じ、電解液が気化して内圧が上昇した場合、所定の内圧で作動して、電池缶１Ａの外部にミスト状態のガスを放出し、電池缶１Ａを保護する安全弁である。ミスト状態のガスは、冷却媒体３と一緒に角型電池モジュール１００から排出してもよいが、バッテリ装置の搭載場所によっては冷却媒体３とは分離して排出する場合がある。このような場合には、角型電池セル１のガス排出弁にガス排出配管１４０を接続し、ガス排出弁が作動した場合には、そのガス排出管１４０を介して、角型電池セル１から放出されたガスを外部に排出する。本実施形態では、ガス排出管１４０を蓄電モジュール１００の上部（角型組電池１０，セルホルダ２′及び端面プレート１１０から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体３の流通方向に対して垂直な方向における角型電池モジュール１００の一方側）に突出させている。ガス排出管１４０は角型電池セル１の配列に対応して、角型電池セル１の配列方向に１列に並ぶように配置されている。

本実施形態では、第１０の実施の形態と同様の作用効果を達成できる。

−第１３の実施の形態−
本発明の第１３の実施の形態を図２２に基づいて説明する。

本実施形態は第１０の実施の形態の改良例であり、第１１の実施の形態と第１２の実施の形態とを組み合わせた例である。この他の構成は第１０の実施の形態と同様である。このようなことから、第１０の実施の形態と同じ構成には第１０の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、第１２の実施の形態に示すガス排出配管１４０を角型電池モジュール１００の上部（角型組電池１０，セルホルダ２′及び端面プレート１１０から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体３の流通方向に対して垂直な方向における角型電池モジュール１００の一方側）に配置し、第１１の実施の形態に示す制御装置１３０を角型電池モジュール１００の下部（角型組電池１０，セルホルダ２′及び端面プレート１１０から構成された配列体の配列方向及び冷却媒体３の流通方向に対して垂直な方向における角型電池モジュール１００の他方側）に配置している。

ガス排出配管１４０は、角型組電池１０、セルホルダ２′及び端面プレート１１０から構成された配列体の配列方向に延びるガス排出ダクト１５０によって覆われている（説明の便宜上、ガス排出配管１４０がガス排出ダクト１５０から見えるように図示したが、実際にはガス排出ダクト１５０の端面は壁によって塞がれている）。ガス排出ダクト１５０の一方側の先端にはガス導出配管１６０が設けられている。ガス排出配管１４０からガス排出ダクト１５０に放出されたガスはガス導出配管１６０を介して車外に導かれ排出される。

本実施形態では、第１０の実施の形態と同様の作用効果を達成できる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
本出願は日本国特許出願２００９−２２５９４９号（２００９年９月３０日出願）を基礎として、その内容は引用文としてここに組み込まれる。

Claims (8)

1. 角型形状を有する複数の蓄電器が保持部材を介して配列されて構成された蓄電器ブロックと、
   前記蓄電器と前記保持部材との間に形成され、前記蓄電器を冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路と、を有し、
   前記冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、前記冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるように、前記冷却流路の冷却媒体流入口の一部を塞ぐとともに、
   前記冷却流路の最上流側には、前記蓄電器の中心方向に前記冷却媒体の流れを偏向させる案内部材が設けられている、蓄電モジュール。
2. 請求項１に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記冷却流路の前記冷却媒体流入口に塞ぎ部材を設け、前記冷却媒体流入口の一部を塞いだ、蓄電モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記冷却流路の最下流側には、前記蓄電器の中心方向から外側に前記冷却媒体の流れを偏向させる案内部材が設けられている、蓄電モジュール。
4. 請求項３に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記冷却流路の最上流側に設けられた前記案内部材と、前記冷却流路の最下流側に設けられた前記案内部材とを連結させて前記冷却流路を分割した、蓄電電池モジュール。
5. 角型形状を有する複数の蓄電器が保持部材を介して配列されて構成された蓄電器ブロックと、
   前記蓄電器と前記保持部材との間に形成され、前記蓄電器を冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路と、を有し、
   前記冷却流路に流入した後の冷却媒体の流速が、前記冷却流路に流入する前の冷却媒体の流速よりも速くなるように、前記冷却流路の冷却媒体流入口の一部を塞ぐとともに、
   前記冷却流路の冷却媒体流入口には、前記冷却媒体流入口の一部を塞ぐように、前記蓄電器を電気的に接続するための導電性部材が設けられている、蓄電モジュール。
6. 請求項５に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記冷却流路の最上流側又は最下流側に邪魔板を設けた、蓄電モジュール。
7. 請求項５に記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記冷却流路の最上流側及び最下流側に邪魔板を設けた、
   ことを特徴とする蓄電モジュール。
8. 請求項５乃至７のいずれかに記載の蓄電モジュールにおいて、
   前記冷却流路の最上流側には、前記蓄電器の中心方向に前記冷却流体の流れを偏向させる案内部材が設けられており、
   前記冷却流路の最下流側には、前記蓄電器の中心方向から外側に前記冷却流体の流れを偏向させる案内部材が設けられている、蓄電モジュール。
   

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