JP5692132B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気的に接続された複数の蓄電素子を有する蓄電装置に関する。

バスバーを用いて、複数の単電池を電気的に接続することにより、組電池を構成することがある。特許文献１などでは、単電池として、いわゆる円筒型電池が用いられており、バスバーを用いて複数の円筒型電池を電気的に接続している。一方、特許文献１などでは、単電池の温度上昇を抑制するために、組電池に冷却風を供給するようにしている。

特開２０１１−２５３７４７号公報 特開２００３−２５７３９４号公報 特開２００９−２４５７８５号公報 特開２００９−０９９４５２号公報 特開２０１０−２２５４１２号公報 特開２０１１−０７６８４１号公報

複数の単電池を電気的に接続する構造によっては、バスバーが冷却風の移動経路内に配置されてしまうことがある。ここで、冷却風が単電池に到達する前に、バスバーに到達してしまうと、冷却風を用いた単電池の冷却性能が低下してしまうおそれがある。バスバーは、通電に伴って発熱するため、バスバーで発生した熱が冷却風に伝わり、熱を持った冷却風が単電池に供給されてしまうと、単電池の冷却性能が低下してしまう。

本発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を電気的に接続するバスバーとを有する。各蓄電素子は、所定方向に延びており、所定方向の両端において、正極端子および負極端子をそれぞれ有する。また、複数の蓄電素子は、所定方向と直交する面内で並んで配置されている。複数の蓄電素子の温度調節に用いられる熱交換媒体は、所定方向と直交する面内において一方向に流れて、各蓄電素子と接触する。バスバーは、蓄電素子の正極端子と接続される正極接続部と、蓄電素子の負極端子と接続される負極接続部と、一端が正極接続部に接続され、他端が負極接続部に接続される中間接続部と、を有する。中間接続部は、所定方向に延びて、所定方向と直交する面内で複数の蓄電素子と並んで配置されている。中間接続部は、少なくとも一部の蓄電素子に対して、熱交換媒体の移動経路における排出側に配置されている。

本発明では、複数の蓄電素子が所定方向と直交する面内に並んで配置されているため、所定方向と直交する方向に熱交換媒体を流すことにより、複数の蓄電素子の温度を調節することができる。ここで、バスバーの中間接続部は、所定方向に延びているため、熱交換媒体の移動経路内に位置することになる。本発明によれば、少なくとも一部の蓄電素子に対して、熱交換媒体の排出側に中間接続部を配置することにより、蓄電装置に供給される熱交換媒体を、中間接続部ではなく、蓄電素子に積極的に接触させることができ、熱交換媒体を用いた蓄電素子の温度調節性能を向上させることができる。ここで、熱交換媒体の排出側とは、具体的には、熱交換媒体が複数の蓄電素子を通過した直後に到達するスペースが位置する側である。

正極接続部は、複数の蓄電素子における正極端子と接続することができ、負極接続部は、複数の蓄電素子における負極端子と接続することができる。これにより、バスバーを用いて、複数の蓄電素子を電気的に並列に接続することができ、蓄電装置の満充電容量を増やすことができる。

複数の蓄電素子には、第１グループおよび第２グループを含ませることができる。第１グループおよび第２グループのそれぞれは、複数の蓄電素子によって構成することができ、バスバーを用いて電気的に並列に接続することができる。また、バスバーを用いて、第１グループに含まれる蓄電素子と、第２グループに含まれる蓄電素子とを電気的に直列に接続することができる。

蓄電素子としては、いわゆる円筒型の蓄電素子を用いることができる。円筒型の蓄電素子では、所定方向と直交する蓄電素子の断面が円形に形成されている。円筒型の蓄電素子を用いれば、所定方向と直交する面内において、複数の蓄電素子を並べて配置しやすくなる。例えば、複数の蓄電素子を複数の列で並べることができ、隣り合う２つの列に含まれる蓄電素子を、互いにずらして配置することができる。

複数の蓄電素子における正極端子（又は負極端子）は、所定方向と直交する面内において、並んで配置することができる。言い換えれば、蓄電素子における正極端子および負極端子の向きが同一となるように、蓄電装置を構成する、すべての蓄電素子を配置することができる。これにより、蓄電装置の一方の側では、正極端子だけが並べられ、蓄電装置の他方の側では、負極端子だけが並べられることになる。ここで、各蓄電素子には、正極端子又は負極端子が設けられた面において、蓄電素子の内部で発生したガスを蓄電素子の外部に排出させる弁を設けることができる。これにより、蓄電装置において、ガスを排出させる領域をまとめることができ、ガスの排出経路を簡素化することができる。

中間接続部は、蓄電装置の外面に沿って配置することができる。すなわち、蓄電装置を構成する、すべての蓄電素子よりも、外側に中間接続部を配置することができる。蓄電装置の内側に向かって熱交換媒体を供給することにより、すべての蓄電素子に熱交換媒体を積極的に供給することができ、熱交換媒体による蓄電素子の温度調節性能を向上させることができる。

所定方向と直交する中間接続部の断面において、蓄電素子と向かい合う対向領域の幅を、対向領域と直交する方向における中間接続部の厚さよりも大きくすることができる。これにより、中間接続部の対向領域を用いて、蓄電素子から外れた熱交換媒体を、蓄電素子の側に向かって導くことができ、熱交換媒体を蓄電素子に供給しやすくなる。

中間接続部と、蓄電装置の外面に配置された蓄電素子との間に、熱交換媒体の移動方向を制限するガイド部材を配置することができる。中間接続部は、電流が流れるため、通電に伴って発熱する。ここで、熱交換媒体を用いて蓄電素子を冷却するときには、中間接続部で発生した熱が熱交換媒体に伝わってしまうこともあり、熱交換媒体を用いた蓄電素子の冷却性能が低下してしまうおそれがある。そこで、中間接続部および蓄電素子の間に、ガイド部材を配置することにより、中間接続部の熱が熱交換媒体に伝わるのを阻止することができる。また、ガイド部材を用いることにより、熱交換媒体が蓄電素子から外れた方向に移動するのを防止して、熱交換媒体を蓄電素子に供給しやすくなる。

所定方向と直交する面内において、中間接続部を囲み、蓄電素子の外形に沿って形成されたカバーを配置することができる。そして、カバーと、カバーと隣り合う蓄電素子との間隔を、隣り合う２つの蓄電素子の間隔と等しくすることができる。中間接続部を配置するとき、中間接続部の周囲に形成されるスペースは、蓄電素子の周囲に形成されるスペースよりも広くなりやすい。この場合には、中間接続部の周囲に形成されるスペースに熱交換媒体が流れやすくなってしまい、複数の蓄電素子に供給される熱交換媒体の流量にバラツキが発生してしまう。熱交換媒体の流量にバラツキが発生すれば、複数の蓄電素子における温度にバラツキが発生してしまう。

そこで、中間接続部の周囲に、上述したカバーを配置することにより、蓄電装置の内部において、熱交換媒体が移動する通路の大きさを均等化することができ、複数の蓄電素子に対して同一の量の熱交換媒体を供給することができる。これにより、複数の蓄電素子に対する温度調節を均等化することができ、温度のバラツキを抑制することができる。カバーを配置する位置は、中間接続部が配置される位置に依存する。ここで、中間接続部が蓄電装置の外側に配置されているときには、蓄電装置の外側にカバーを配置することになる。また、少なくとも２つの蓄電素子の間に、中間接続部が配置されているときには、少なくとも２つの蓄電素子の間に、カバーを配置することになる。

複数の蓄電素子が電気的に並列に接続されているときには、特に、複数の蓄電素子における温度のバラツキを抑制することが好ましい。電気的に並列に接続された複数の蓄電素子において、温度のバラツキが発生すると、温度が高い側の蓄電素子の内部抵抗が低下し、電流が流れやすくなる。電流が流れやすくなれば、蓄電素子が発熱しやすくなり、この過程を経ることにより、複数の蓄電素子における温度のバラツキが拡大してしまう。すなわち、電気的に並列に接続された複数の蓄電素子において、一旦、温度のバラツキが発生してしまうと、温度のバラツキが拡大し続けてしまう。本発明では、温度のバラツキを抑制できるため、温度のバラツキが拡大してしまうのを抑制することができる。

実施例１である電池ブロックの外観図である。 実施例１の電池ブロックにおいて、複数の単電池の配列を示す図である。 実施例１の電池ブロックにおいて、複数の単電池の電気的な接続状態を示す図である。 実施例１において、単電池の一部の内部構造を示す図である。 実施例１の電池ブロックにおいて、熱交換媒体の移動経路を説明する図である。 実施例１において、複数の電池ブロックに対して熱交換媒体を供給する構成を示す図である。 実施例１の変形例である電池ブロックの構成を示す図である。 実施例２である電池ブロックの構成を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池ブロック（蓄電装置に相当する）について説明する。図１は、本実施例である電池ブロックの外観図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸であり、本実施例では、鉛直方向に相当する軸をＺ軸としている。なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の関係は、他の図面においても図１と同様である。

電池ブロック１は、複数の単電池（蓄電素子に相当する）１０と、複数の単電池１０を電気的に接続するバスバー２０，３０，４０とを有する。単電池１０は、いわゆる円筒型電池であり、円筒状に形成された電池ケースの内部に発電要素が収容されている。発電要素は、充放電を行う要素であり、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されたセパレータとを有する。セパレータには、電解液がしみ込んでいる。

正極板は、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。正極活物質層は、正極活物質、導電剤、バインダーなどを含んでいる。負極板は、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。負極活物質層は、負極活物質、導電剤、バインダーなどを含んでいる。単電池１０としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。

単電池１０は、Ｚ方向に延びており、単電池１０の長手方向（Ｚ方向）における両端には、正極端子および負極端子が設けられている。例えば、単電池１０の長手方向における一端面に凸面を設けることにより、この凸面を正極端子として用いることができる。また、単電池１０の長手方向における他端面を平坦面とすることにより、この平坦面を負極端子として用いることができる。単電池１０の内部に収容される発電要素の正極板は、単電池１０の正極端子と電気的に接続され、発電要素の負極板は、単電池１０の負極端子と電気的に接続される。

電池ブロック１を構成する、すべての単電池１０は、図１に示すように、正極端子が上方に位置するように配置されている。すなわち、すべての単電池１０の正極端子は、同一平面内（Ｘ−Ｙ平面内）において、並んで配置されている。言い換えれば、すべての単電池１０の負極端子は、同一平面内（Ｘ−Ｙ平面内）において、並んで配置されている。電池ブロック１を構成する複数の単電池１０は、図２に示すように配置されている。ここで、図２は、図１に示す電池ブロック１を、Ｘ−Ｙ平面で切断した図である。

図２において、１列目には、７つの単電池１０がＸ方向に並んで配置されており、２列目には、６つの単電池１０がＸ方向に並んで配置されており、３列目には、５つの単電池１０がＸ方向に並んで配置されている。２列目の単電池１０は、１列目の単電池１０に対してＹ方向にずれて配置されており、１列目で隣り合う２つの単電池１０の間に対応した位置に配置されている。

同様に、３列目の単電池１０は、２列目の単電池１０に対してＹ方向にずれて配置されており、２列目で隣り合う２つの単電池１０の間に対応した位置に配置されている。ここで、単電池１０の列の数や、各列に含まれる単電池１０の数は、適宜設定することができ、図２に示す数に限るものではない。

本実施例の電池ブロック１は、図３に示すように、第１電池グループ１０Ａ、第２電池グループ１０Ｂおよび第３電池グループ１０Ｃを有しており、これらの電池グループ１０Ａ〜１０Ｃは、図１に示すバスバー２０，３０，４０によって、電気的に直列に接続されている。また、各電池グループ１０Ａ〜１０Ｃは、図１に示すバスバー２０，３０，４０によって電気的に並列に接続された６つの単電池１０を有している。ここで、電池ブロック１に含まれる電池グループの数や、電池グループを構成する単電池１０の数は、適宜設定することができる。

図２に示すように、３列目に含まれる５つの単電池１０は、第１電池グループ１０Ａを構成する。また、２列目に含まれる１つの単電池１０も第１電池グループ１０Ａを構成する。２列目に含まれる６つの単電池１０のうち、２つの単電池１０は、第２電池グループ１０Ｂを構成する。また、３列目に含まれる７つの単電池１０のうち、４つの単電池１０も、第２電池グループ１０Ｂを構成する。

２列目に含まれる６つの単電池１０のうち、３つの単電池１０は、第３電池グループ１０Ｃを構成し、３列目に含まれる７つの単電池１０のうち、３つの単電池１０も、第３電池グループ１０Ｃを構成する。図２に示すように配置された複数の単電池１０において、各電池グループの割り当ては、適宜設定することができる。

ここで、各電池グループ１０Ａ〜１０Ｃを構成する単電池１０は、図２に示すように、まとめて配置することが好ましい。後述するように、各電池グループ１０Ａ〜１０Ｃを構成する複数の単電池１０は、バスバー２０，３０，４０によって電気的に並列に接続されるため、各電池グループ１０Ａ〜１０Ｃを構成する複数の単電池１０をまとめて配置することにより、バスバー２０，３０，４０の形状を簡素化することができる。

図１に示すように、電池グループ１０Ａ〜１０Ｃは、導電性材料で形成されたバスバー２０，３０，４０を用いて電気的に直列に接続される。

第１バスバー２０は、正極プレート（正極接続部に相当する）２１を有しており、正極プレート２１は、第１電池グループ１０Ａを構成する６つの単電池１０の正極端子とそれぞれ接続される接続部２１ａを有する。単電池１０の正極端子および接続部２１ａは、例えば、溶接によって固定することができる。正極プレート２１を用いることにより、第１電池グループ１０Ａを構成する６つの単電池１０の正極端子を電気的に接続して、６つの単電池１０を電気的に並列に接続することができる。Ｚ軸の方向から見たときに、正極プレート２１は、第１電池グループ１０Ａを構成する６つの単電池１０の外形に沿った形状に形成されている。なお、正極プレート２１は、単電池１０の正極端子と接続されていればよく、正極プレート２１の形状は適宜設定することができる。

第１バスバー２０は、中間プレート（中間接続部に相当する）２２を有しており、中間プレート２２は、Ｚ軸の方向において、単電池１０に沿って延びている。中間プレート２２の一端（上端）には、正極プレート２１が一体的に接続されており、中間プレート２２の他端（下端）には、負極プレート（負極接続部に相当する）２３が一体的に接続されている。負極プレート２３は、第２電池グループ１０Ｂを構成する６つの単電池１０の負極端子とそれぞれ接続される接続部（図示せず）を有する。

負極プレート２３の接続部は、正極プレート２１の接続部２１ａと同様の構造を有している。単電池１０の負極端子および負極プレート２３の接続部は、例えば、溶接によって固定することができる。負極プレート２３を用いることにより、第２電池グループ１０Ｂを構成する６つの単電池１０の負極端子を電気的に接続して、６つの単電池１０を電気的に並列に接続することができる。

第１バスバー２０の中間プレート２２は、第１電池グループ１０Ａの正極端子と、第２電池グループ１０Ｂの負極端子とを電気的に接続するために用いられる。第１バスバー２０の負極プレート２３は、Ｚ軸の方向から見たときに、第２電池グループ１０Ｂを構成する６つの単電池１０の外形に沿った形状に形成されている。すなわち、第１バスバー２０の負極プレート２３は、後述する第３バスバー４０の正極プレート４１と同様の形状を有している。なお、負極プレート２３は、単電池１０の負極端子と接続されていればよく、負極プレート２３の形状は、適宜設定することができる。

第２バスバー３０は、正極プレート（正極接続部に相当する）３１を有しており、正極プレート３１は、第３電池グループ１０Ｃを構成する６つの単電池１０の正極端子とそれぞれ接続される接続部３１ａを有する。単電池１０の正極端子および接続部３１ａは、例えば、溶接によって固定することができる。正極プレート３１を用いることにより、第３電池グループ１０Ｃを構成する６つの単電池１０の正極端子を電気的に接続して、６つの単電池１０を電気的に並列に接続することができる。Ｚ軸の方向から見たときに、正極プレート３１は、第３電池グループ１０Ｃを構成する６つの単電池１０の外形に沿った形状に形成されている。なお、正極プレート３１は、単電池１０の正極端子と接続されていればよく、正極プレート３１の形状は適宜設定することができる。

第２バスバー３０は、中間プレート（中間接続部に相当する）３２を有しており、中間プレート３２は、Ｚ軸の方向において、単電池１０に沿って延びている。中間プレート３２の一端（上端）には、正極プレート３１が一体的に接続されており、中間プレート３２の他端（下端）には、負極プレート（負極接続部に相当する）３３が一体的に接続されている。負極プレート３３は、第１電池グループ１０Ａを構成する６つの単電池１０の負極端子とそれぞれ接続される接続部（図示せず）を有する。負極プレート３３の接続部は、正極プレート３１の接続部３１ａと同様の構造を有している。単電池１０の負極端子と、負極プレート３３の接続部とは、例えば、溶接によって固定することができる。

負極プレート３３を用いることにより、第１電池グループ１０Ａを構成する６つの単電池１０の負極端子を電気的に接続して、６つの単電池１０を電気的に並列に接続することができる。Ｚ軸の方向から見たときに、負極プレート３３は、第１電池グループ１０Ａを構成する６つの単電池１０の外形に沿った形状に形成されており、言い換えれば、第１バスバー２０の正極プレート２１と同様の形状を有している。なお、負極プレート３３は、単電池１０の負極端子と接続されていればよく、負極プレート３３の形状は適宜設定することができる。

第２バスバー３０の中間プレート３２は、第３電池グループ１０Ｃの正極端子と、第１電池グループ１０Ａの負極端子とを電気的に接続するために用いられる。第３電池グループ１０Ｃを構成する６つの単電池１０の負極端子は、負極プレート（図示せず、負極接続部に相当する）を用いて、電気的に接続されており、６つの単電池１０を電気的に並列に接続することができる。

第３電池グループ１０Ｃと接続される負極プレートは、単電池１０の負極端子とそれぞれ接続される接続部（図示せず）を有する。この接続部は、接続部３１ａと同様の構造を有しており、溶接などによって、単電池１０の負極端子に固定される。負極プレートは、第３電池グループ１０Ｃを構成する６つの単電池１０の外形に沿った形状に形成されており、言い換えれば、正極プレート３１と同様の形状を有している。なお、この負極プレートは、単電池１０の負極端子と接続されていればよく、負極プレートの形状は、適宜設定することができる。

第３バスバー４０は、正極プレート（正極接続部に相当する）４１を有しており、正極プレート４１は、第２電池グループ１０Ｂを構成する６つの単電池１０の正極端子とそれぞれ接続される接続部４１ａを有する。接続部４１ａおよび単電池１０の正極端子は、例えば、溶接によって固定することができる。正極プレート４１を用いることにより、第２電池グループ１０Ｂを構成する６つの単電池１０の正極端子を電気的に接続して、６つの単電池１０を電気的に並列に接続することができる。Ｚ軸の方向から見たときに、正極プレート４１は、第２電池グループ１０Ｂを構成する６つの単電池１０の外形に沿った形状に形成されている。なお、正極プレート４１は、単電池１０の正極端子と接続されていればよく、正極プレート４１の形状は、適宜設定することができる。

第３バスバー４０は、中間プレート（中間接続部に相当する）４２を有しており、中間プレート４２は、Ｚ軸の方向において、単電池１０に沿って延びている。中間プレート４２の一端（上端）には、正極プレート４１が一体的に接続されている。本実施例では、図１に示す電池ブロック１をＸ方向に並べて配置することができる。ここで、図１に示す中間プレート４２の他端（下端）は、他の電池ブロック１における第３電池グループ１０Ｃと接続される負極プレートと接続される。これにより、Ｘ方向に並べられた複数の電池ブロック１を電気的に直列に接続することができる。

電池ブロック１を構成する、すべての単電池１０は、ホルダ（図示せず）を用いて保持することができる。具体的には、単電池１０の数だけ、貫通孔をホルダに形成しておき、各貫通孔に各単電池１０を挿入することにより、単電池１０を保持することができる。ホルダを用いることにより、各単電池１０を位置決めすることができる。すべての単電池１０を位置決めすることにより、単電池１０と接続されるバスバー２０，３０，４０を互いに離れた位置に固定することができる。なお、バスバー２０，３０，４０が互いに接触してしまうのを防止するために、バスバー２０，３０，４０の間に、絶縁部材を配置することができる。

金属などの熱伝導性に優れた材料を用いてホルダを形成すれば、充放電などによって単電池１０で発生した熱をホルダに伝えることができ、単電池１０の放熱性を向上させることができる。なお、単電池１０を保持する構造は、適宜選択することができ、上述した単電池１０の保持構造に限るものではない。

本実施例において、バスバー２０，３０，４０に設けられる接続部２１ａ，３１ａ，４１ａなどには、曲げ加工を施すことができる。具体的には、単電池１０の正極端子や負極端子の側に向かって突出するように、接続部２１ａ，３１ａ，４１ａなどを曲げ加工することができる。これにより、接続部２１ａ，３１ａ，４１ａなどを弾性変形させた状態で、単電池１０の正極端子や負極端子に接触させることができ、接続部２１ａ，３１ａ，４１ａなどを正極端子や負極端子に密接させることができる。また、単電池１０の製造誤差によって、Ｚ方向における単電池１０の長さにバラツキが発生しているときには、接続部２１ａ，３１ａ，４１ａなどを弾性変形させることにより、単電池１０の長さのバラツキを吸収することができる。

図４は、単電池１０の内部構造の一部を示す図である。すなわち、図４は、単電池１０の内部で発生したガスを、単電池１０の外部に排出させる構造を示す。

単電池１０の過充電などが行われると、発電要素（特に、電解液）からガスが発生するおそれがある。単電池１０の内部は密閉状態となっているため、発電要素からガスが発生すると、単電池１０の内圧が上昇する。ここで、単電池１０の内圧が上昇するのを抑制するために、単電池１０には、図４に示す構造が設けられている。

単電池１０の電池ケースは、ケース本体１１および蓋１２によって構成されている。ケース本体１１は、円筒状に形成されており、一端には、蓋１２によって塞がれる開口部を有する。ケース本体１１は、単電池１０の負極端子として用いられ、蓋１２は、単電池１０の正極端子として用いられる。ここで、バスバー２０，３０，４０と接続される単電池１０の負極端子は、ケース本体１１のうち、蓋１２と対向する端面に設けられている。ケース本体１１の開口部をカシメ処理することにより、蓋１２およびケース本体１１を固定することができる。

ここで、発電要素は、ケース本体１１の開口部から、ケース本体１１の内部に収容することができる。ケース本体１１および蓋１２の間には、樹脂などの絶縁材料で形成されたガスケット１５が配置されており、ケース本体（負極端子）１１および蓋（正極端子）１２は、絶縁状態となっている。また、ガスケット１５を用いることにより、単電池１０の内部を密閉状態とすることができる。

弁板１３は、蓋１２および封口板１４によって挟まれている。封口板１４の外縁は、蓋１２の外縁および弁板１３の外縁を挟んでいる。封口板１４は、ケース本体１１の開口部を塞ぐために用いられる。封口板１４は、封口板１４を貫通するガス通路１４ａを有しており、蓋１２は、蓋１２を貫通する排出口１２ａを有する。

電池ケースに収容された発電要素からガスが発生すると、ガスは、ガス通路１４ａを通過して、封口板１４および弁板１３の間に形成されたスペースＳ１に進入する。単電池１０の内圧が弁板１３の作動圧に到達すると、弁板１３が破断し、蓋１２および弁板１３の間に形成されたスペースＳ２にガスが移動する。スペースＳ２に移動したガスは、蓋１２の排出口１２ａを通過して、単電池１０の外部に排出される。

本実施例では、図１に示すように、電池ブロック１を構成する、すべての単電池１０の正極端子が、電池ブロック１の上面に配置されている。上述したように、本実施例の単電池１０では、単電池１０の正極端子（蓋１２）からガスが排出されるため、電池ブロック１の上面だけからガスが排出されることになる。このように、電池ブロック１の上面だけからガスを排出させることにより、ガスの排出経路をまとめることができる。

複数の単電池１０の正極端子（蓋１２）を、電池ブロック１の上面および下面にそれぞれ配置すると、電池ブロック１の上面および下面からガスが排出されてしまう。この場合には、電池ブロック１の上面および下面のそれぞれに対して、ガスの排出経路を設けなければならず、ガスの排出経路（例えば、ダクトのサイズ）が大型化しやすくなってしまう。本実施例では、電池ブロック１の上面だけにガスの排出経路を設けるだけでよいため、ガスの排出経路が大型化するのを抑制することができる。

なお、本実施例では、電池ブロック１の上面に、単電池１０の正極端子（蓋１２）を配置しているが、これに限るものではない。具体的には、電池ブロック１の下面に、単電池１０の正極端子（蓋１２）を配置することもできる。ここで、単電池１０の内部で発生したガスは、上方に向かって移動しやすいため、本実施例のように、電池ブロック１の上面に、単電池１０の正極端子（蓋１２）を配置することにより、ガスを排出させやすくなる。

一方、電池ブロック１の向きは、電池ブロック１を搭載する対象物に応じて異ならせることができる。すなわち、電池ブロック１を図１に示す向きで配置する必要はない。なお、図１に示す向きで電池ブロック１を配置すれば、電池ブロック１の高さ（Ｚ方向の長さ）を抑えやすくしたり、上述したように、ガスを排出させやすくしたりすることができる。

ここで、Ｘ軸の方向を鉛直方向とすると、電池ブロック１の高さ（Ｘ方向の長さ）は、電池ブロック１を構成する単電池１０の数に応じて変化してしまう。すなわち、単電池１０の数を増やすほど、電池ブロック１の高さ（Ｘ方向の長さ）は高くなってしまう。図１に示す向きで電池ブロック１を配置すると、電池ブロック１の高さ（Ｚ方向の長さ）は、単電池１０の高さによって規定され、単電池１０の数が増えても、電池ブロック１の高さ（Ｚ方向の長さ）は変化しない。このため、図１に示す向きで電池ブロック１を配置すれば、電池ブロック１の高さ（Ｚ方向の長さ）を抑えやすくなる。

また、本実施例では、単電池１０の正極端子に、ガスを排出させる構造を設けているが、これに限るものではない。具体的には、単電池１０の負極端子に、ガスを排出させる構造を設けることができる。すなわち、単電池１０の正極端子および負極端子のいずれか一方だけに、ガスを排出させる構造を設ければよく、これにより、本実施例で説明した効果（ガス排出経路の小型化）を得ることができる。

電池ブロック１は、例えば、車両に搭載することができる。ここで、電池ブロック１から出力された電気エネルギを運動エネルギに変換することにより、この運動エネルギを用いて車両を走行させることができる。また、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換すれば、この電気エネルギを回生電力として電池ブロック１に蓄えることができる。

電池ブロック１を車両に搭載するとき、電池ブロック１の高さは、搭載スペースとの関係において重要となる。車両では、一般的に、乗員の乗車スペースやラゲッジスペースを確保する必要があり、電池ブロック１の搭載スペースを、車両の上下方向に広げにくい。電池ブロック１を図１に示す向きで配置すると、上述したように、電池ブロック１の高さは、単電池１０の高さとなり、単電池１０の数を増やしても、電池ブロック１の高さは変わらない。このように、単電池１０の高さによって、電池ブロック１の高さを規定することにより、電池ブロック１を車両に搭載しやすくなる。

電池ブロック１を車両に搭載するとき、各電池グループ１０Ａ〜１０Ｃを構成する単電池１０の数（並列接続の数）を増やせば、電池ブロック１の満充電容量を増やすことができる。電池ブロック１の満充電容量を増やせば、電池ブロック１の出力を用いて車両を走行させるときの距離を延ばすことができる。

次に、電池ブロック１の温度を調節する方法について説明する。温度調節に用いられる熱交換媒体を電池ブロック１に供給することにより、電池ブロック１の温度を調節することができる。ここで、図５は、電池ブロック１に供給される熱交換媒体の移動経路を説明する図である。

電池ブロック１を構成する単電池１０は、充放電などによって発熱するため、冷却用の熱交換媒体を単電池１０に供給すれば、単電池１０の温度上昇を抑制することができる。また、周辺環境の温度の影響を受けて、電池ブロック１が過度に冷却されているときには、加温用の熱交換媒体を単電池１０に供給することにより、単電池１０の温度低下を抑制することができる。

このように、熱交換媒体を用いることにより、単電池１０の温度を所望の温度範囲内に維持することができ、単電池１０の温度低下に伴う入出力特性の低下を抑制したり、単電池１０の温度上昇に伴う熱暴走を抑制したりすることができる。熱交換媒体としては、気体や液体を用いることができる。熱交換媒体として、液体を用いるときには、絶縁性を有する液体を用いることが好ましい。

電池ブロック１を車両に搭載するときには、乗員の乗車するスペースに存在する空気を熱交換媒体として用いることができる。乗員の乗車スペースに存在する空気は、車両に搭載された空調設備などによって、単電池１０の温度調節に適した温度に設定されていることが多い。このため、乗員の乗車スペースに存在する空気を電池ブロック１に供給すれば、電池ブロック１の温度を調節することができる。

電池ブロック１に熱交換媒体を供給するときには、ブロワを用いることができる。ここで、ブロワは、電池ブロック１に対して、熱交換媒体の供給側に配置することもできるし、熱交換媒体の排出側に配置することもできる。いずれの場合であっても、ブロワを駆動することにより、電池ブロック１に熱交換媒体を供給することができる。

一方、電池ブロック１を構成する単電池１０に熱交換媒体を導きやすくするために、電池ブロック１は、ケース（図示せず）に収容することが好ましい。電池ブロック１をケースに収容して、熱交換媒体の移動経路を制限することにより、単電池１０から外れた方向に熱交換媒体が移動してしまうのを防止することができる。

図５に示すように、電池ブロック１に供給される熱交換媒体は、電池ブロック１のうち、１列目の単電池１０に最初に到達する。熱交換媒体が１列目の単電池１０と接触することにより、１列目の単電池１０の温度調節を行うことができる。１列目において、隣り合う２つの単電池１０の間には、スペースが形成されており、このスペースを熱交換媒体が通過する。１列目の単電池１０を通過した熱交換媒体は、２列目の単電池１０に到達する。ここで、２列目の単電池１０は、１列目における熱交換媒体が通過するスペースと対向する位置に設けられているため、１列目を通過した熱交換媒体を、２列目の単電池１０に接触させやすくなる。熱交換媒体が２列目の単電池１０と接触することにより、２列目の単電池１０の温度調節を行うことができる。

２列目においても、隣り合う２つの単電池１０の間にスペースが形成されているため、このスペースを熱交換媒体が通過する。２列目を通過した熱交換媒体は、３列目の単電池１０に到達する。ここで、３列目の単電池１０は、２列目における熱交換媒体が通過するスペースと対向する位置に設けられているため、２列目を通過した熱交換媒体を、３列目の単電池１０に接触させやすくなる。熱交換媒体が３列目の単電池１０と接触することにより、３列目の単電池１０の温度調節を行うことができる。

３列目においても、隣り合う２つの単電池１０の間にスペースが形成されているため、このスペースを熱交換媒体が通過する。３列目を通過した熱交換媒体は、電池ブロック１から排出することができる。

１列目から３列目のそれぞれにおいて、隣り合う２つの単電池１０の間隔は、互いに等しくなっている。また、１列目および２列目の間隔や、２列目および３列目の間隔は、互いに等しくなっている。このため、熱交換媒体が移動する通路の大きさを、電池ブロック１を構成する、すべての単電池１０に対して等しくすることができ、すべての単電池１０に対して同一の流量の熱交換媒体を供給することができる。

なお、複数の電池ブロック１の温度を調節するときには、例えば、図６に示すように、複数の電池ブロック１を並べて配置し、各電池ブロック１に対して熱交換媒体を供給することができる。

図５に示すように、バスバー４０の中間プレート４２は、１列目の単電池１０よりも熱交換媒体の排出側に配置されている。また、バスバー２０，３０の中間プレート２２，３２は、２列目の単電池１０よりも熱交換媒体の排出側に配置されている。ここで、熱交換媒体の排出側とは、熱交換媒体が電池ブロック１（本実施例では、３列目の単電池１０）を通過した直後に到達するスペースが位置する側である。さらに、中間プレート２２，３２，４２は、電池ブロック１の外面に沿って配置されている。言い換えれば、中間プレート２２，３２，４２は、電池ブロック１を構成する複数の単電池１０の間に配置されていない。

このように中間プレート２２，３２，４２を配置することにより、中間プレート２２，３２，４２ではなく、電池ブロック１を構成する単電池１０に熱交換媒体を効率良く導くことができる。これにより、単電池１０の温度調節を効率良く行うことができる。ここで、例えば、中間プレート４２が１列目の単電池１０よりも熱交換媒体の供給側に配置されていると、熱交換媒体が中間プレート４２に到達しやすくなってしまう。

中間プレート４２には電流が流れるため、通電によって、中間プレート４２が発熱してしまう。したがって、中間プレート４２の熱が熱交換媒体に伝わり、この熱交換媒体が、１列目の単電池１０に供給されてしまう。熱交換媒体を用いて、単電池１０を冷却するときには、熱交換媒体による単電池１０の冷却性能に悪影響を与えてしまう。一方、熱交換媒体を用いて単電池１０を温めるときには、熱交換媒体の熱が単電池１０ではなく、中間プレート４２に伝達されやすくなり、熱交換媒体による単電池１０の加温性能に悪影響を与えてしまう。

本実施例では、中間プレート４２が１列目の単電池１０よりも熱交換媒体の排出側に配置されているため、熱交換媒体を介して、中間プレート４２の熱が１列目の単電池１０に伝わるのを抑制することができる。これにより、熱交換媒体を用いた、１列目の単電池１０の冷却性能を向上させることができる。また、熱交換媒体を用いて単電池１０を温めるときには、熱交換媒体の熱を、中間プレート４２ではなく、１列目の単電池１０に積極的に接触させることができ、熱交換媒体による単電池１０の加温性能を向上させることができる。

同様に、中間プレート２２，３２は、２列目の単電池１０よりも熱交換媒体の排出側に配置されているため、中間プレート２２，３２の熱が、熱交換媒体を介して、２列目の単電池１０に伝わるのを抑制することができる。これにより、熱交換媒体を用いた、２列目の単電池１０の冷却性能を向上させることができる。また、熱交換媒体を用いて単電池１０を温めるときには、熱交換媒体の熱を、中間プレート２２，３２ではなく、２列目の単電池１０に積極的に接触させることができ、熱交換媒体による単電池１０の加温性能を向上させることができる。

本実施例では、１列目から３列目における単電池１０の数を互いに異ならせている。すなわち、１列目から３列目に向かって、各列を構成する単電池１０の数を減らしている。これにより、２列目や３列目の両端には、中間プレート２２，３２，４２を配置するためのスペースを確保しやすくなる。

また、３列目から１列目に向かって、各列を構成する単電池１０の数を増やすことにより、熱交換媒体の移動経路の上流側において、より多くの単電池１０に熱交換媒体を接触させることができる。熱交換媒体は、単電池１０との間で熱交換されながら排出側に移動するため、熱交換媒体の移動経路の下流側では、熱交換媒体の温度調節能力が低下するおそれがある。そこで、本実施例のように、熱交換媒体の移動経路の上流側において、より多くの単電池１０に熱交換媒体を接触させることにより、熱交換媒体を用いて、単電池１０の温度を調節しやすくなる。

中間プレート２２，３２，４２を配置する向きは、図５に示す向きに限るものではない。すなわち、中間プレート２２，３２，４２は、１列目又は２列目の単電池１０よりも熱交換媒体の排出側に配置されていればよく、中間プレート２２，３２，４２の向きは、適宜設定することができる。ここで、本実施例のように、１列目から３列目の両端に位置する単電池１０の配列方向に沿って、中間プレート２２，３２，４２を配置することにより、電池ブロック１の大型化を抑制することができる。

中間プレート２２，３２，４２の断面形状（図５に示す断面形状）も適宜設定することができる。本実施例のように、中間プレート２２，３２，４２の断面形状を矩形状とすることにより、図５に示すように、中間プレート２２，３２，４２のうち、単電池１０と対向する面の面積を確保しやすくなる。具体的には、図５に示す断面において、中間プレート２２，３２，４２のうち、単電池１０と向かい合う領域（対向領域という）の幅は、中間プレート２２，３２，４２の厚さよりも大きくなっている。中間プレート２２，３２，４２の厚さは、対向領域と直交する方向の長さである。

中間プレート２２，３２，４２の断面形状を矩形状にして、図５に示す向きで中間プレート２２，３２，４２を配置することにより、中間プレート２２，３２，４２を用いて、単電池１０から外れた熱交換媒体を単電池１０に再び向かわせることができ、熱交換媒体を用いた単電池１０の温度調節性能を向上させることができる。なお、中間プレート２２，３２，４２の断面形状は、図５に示す形状に限るものではない。すなわち、中間プレートを用いて、単電池１０から外れた熱交換媒体を単電池１０に再び向かわせることができればよく、この点に基づいて、中間プレートの断面形状を設定することができる。

また、中間プレート２２，３２，４２には電流が流れるため、中間プレート２２，３２，４２の断面形状を矩形状にして、中間プレート２２，３２，４２の断面積を確保することにより、中間プレート２２，３２，４２に電流が流れやすくすることができる。これにより、中間プレート２２，３２，４２での電力損失を抑制することができる。

本実施例では、バスバー２０，３０，４０を用いて、各電池グループ１０Ａ〜１０Ｃを構成する複数の単電池１０を電気的に並列に接続しているが、これに限るものではない。例えば、電池ブロック１には、電気的に並列に接続された複数の単電池１０が含まれていなくてもよい。

本実施例の変形例について、図７を用いて説明する。図７は、図５に対応した図である。図７に示す構造では、電池ブロック１を構成する単電池１０と、中間プレート２２，３２，４２との間に、ガイド部材５０を配置している。ガイド部材５０を用いれば、ガイド部材５０に到達した熱交換媒体を、単電池１０に向かって導くことができ、単電池１０の温度調節を効率良く行うことができる。

また、ガイド部材５０は、中間プレート２２，３２，４２とは異なる部材であるため、熱交換媒体にガイド部材５０の熱が伝わってしまうこともない。中間プレート２２，３２，４２は、電流が流れることによって発熱してしまうため、中間プレート２２，３２，４２の熱が熱交換媒体に伝わってしまうことがある。

一方、ガイド部材５０は、中間プレート２２，３２，４２とは独立した部材であり、電気が流れないため、通電によって発熱することもない。このため、ガイド部材５０から熱交換媒体に熱が伝わることもなく、熱を持った熱交換媒体がガイド部材５０から単電池１０に向かうのを防止することができる。また、単電池１０および中間プレート２２，３２，４２の間に、ガイド部材５０を配置することにより、中間プレート２２，３２，４２の熱が熱交換媒体に伝わるのを防止することができる。

ガイド部材５０の形状は、図７に示す形状に限るものではない。すなわち、ガイド部材５０を用いることにより、単電池１０から外れた熱交換媒体を、単電池１０に導くことができればよい。なお、図７に示す構成では、電池ブロック１の端に位置する複数の単電池１０に沿ってガイド部材５０が形成されているため、電池ブロック１の大型化を抑制することができる。

ガイド部材５０としては、樹脂などの熱が伝達しにくい材料を用いることができる。これにより、ガイド部材５０および熱交換媒体の間で熱交換が行われるのを抑制でき、温度調節に適した状態の熱交換媒体を単電池１０と接触させることができる。例えば、熱交換媒体を用いて単電池１０を温めるときには、熱交換媒体の熱がガイド部材５０に伝達されるのを抑制し、熱交換媒体の熱を単電池１０に効率良く与えることができる。

本発明の実施例２である電池ブロックについて説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

本実施例における電池ブロック１の構造を図８に示す。図８は、実施例１で説明した図５に対応する図である。本実施例では、２列目において、複数の中間プレート７０が並んで配置されている。具体的には、２列目の両端に、中間プレート７０が配置されているとともに、隣り合う２つの単電池１０の間にも、中間プレート７０が配置されている。ここで、中間プレート７０は、実施例１で説明した中間プレート２２，３２，４２に相当する。

なお、中間プレート７０を配置する位置は、図８に示す位置に限るものではなく、適宜設定することができる。例えば、中間プレート７０は、２列目ではなく、１列目又は３列目に配置することができる。また、中間プレート７０は、各列において、任意の位置に配置することができる。すなわち、各列の端に中間プレート７０を配置したり、各列に含まれる２つの単電池１０の間に中間プレート７０を配置したりすることができる。

各中間プレート７０の周囲には、カバー６０が配置されている。ここで、カバー６０は、単電池１０と同様に、円筒状に形成されており、カバー６０の外形は、単電池１０の外形と等しくなっている。中間プレート７０は、カバー６０に収容されるため、中間プレート７０のサイズ（図８に示す断面の最大長）は、カバー６０の直径よりも短くなる。カバー６０は、例えば、樹脂などの熱が伝達しにくい材料で形成することができる。これにより、カバー６０および熱交換媒体の間で熱交換が行われるのを抑制でき、温度調節に適した状態の熱交換媒体を単電池１０に積極的に接触させることができる。

カバー６０および単電池１０の間隔は、２つの単電池１０の間隔と等しくなっている。これにより、カバー６０の周囲における熱交換媒体の通路を、単電池１０の周囲における熱交換媒体の通路と等しくすることができ、電池ブロック１の内部における熱交換媒体の通路を均等化することができる。これにより、すべての単電池１０に供給される熱交換媒体の流量を等しくすることができ、すべての単電池１０に対する温度調節を均等化させることができる。

ここで、カバー６０を省略すると、中間プレート７０の周囲におけるスペースは、２つの単電池１０の間に形成されるスペースよりも広くなってしまい、中間プレート７０の周囲に形成されたスペースに熱交換媒体が流れやすくなってしまう。このように、熱交換媒体の流量にバラツキが生じると、すべての単電池１０に対する温度調節を均等化させにくくなり、電池ブロック１に含まれる複数の単電池１０において、温度のバラツキが発生しやすくなってしまう。

本実施例の電池ブロック１では、実施例１と同様に、電気的に並列に接続された複数の単電池１０を含ませることができる。ここで、電気的に並列に接続された複数の単電池１０において、温度のバラツキが発生してしまうと、電池ブロック１の充放電に伴って、温度のバラツキが拡大してしまう。

具体的には、温度のバラツキが発生すると、温度の高い側の単電池１０の内部抵抗が、温度の低い側の単電池１０の内部抵抗よりも低下する。電気的に並列に接続された複数の単電池１０において、一部の単電池１０の内部抵抗が低下すると、内部抵抗が低下した単電池１０に対して電流が流れやすくなる。言い換えれば、内部抵抗が低下していない単電池１０に対しては、電流が流れにくくなる。単電池１０に電流が流れれば、発熱するため、この単電池１０の内部抵抗は、さらに低下して電流が流れやすくなる。このような過程を経ることにより、並列に接続された複数の単電池１０において、温度のバラツキが拡大してしまう。

電気的に並列に接続された複数の単電池１０において、一部の単電池１０だけに電流が流れやすくなると、一部の単電池１０だけが劣化しやすくなってしまい、電気的に並列に接続された複数の単電池１０を均等に使用し続けることができなくなってしまう。言い換えれば、電気的に並列に接続された複数の単電池１０における寿命は、電流が流れやすくなった一部の単電池１０の寿命に依存してしまう。

本実施例によれば、カバー６０を用いることにより、すべての単電池１０に対して、同一の流量の熱交換媒体を供給することができ、すべての単電池１０における温度のバラツキを抑制することができる。温度のバラツキを抑制すれば、上述したように、温度のバラツキが拡大してしまうこともない。そして、電気的に並列に接続された複数の単電池１０において、温度のバラツキを抑制しつつ、寿命のバラツキを抑制することができる。

１：電池ブロック（蓄電装置）、１０：単電池（蓄電素子）、
１０Ａ〜１０Ｃ：電池グループ、２０，３０，４０：バスバー、
２１，３１，４１：正極プレート（正極接続部）、
２２，３２，４２：中間プレート（中間接続部）、
２３，３３，４３：負極プレート（負極接続部）、
２１ａ，３１ａ，４１ａ：接続部
１１：ケース本体（負極端子）、１２：蓋（正極端子）、１２ａ：排出口、
１３：弁板、１４：封口板、１４ａ：ガス通路、１５：ガスケット

Claims (10)

1. 所定方向に延びて、前記所定方向の両端に正極端子および負極端子をそれぞれ有しており、前記所定方向と直交する面内で並んで配置された複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子を電気的に接続するバスバーと、を有し、
   前記複数の蓄電素子の温度調節に用いられる熱交換媒体は、前記所定方向と直交する面内において一方向に流れて、前記各蓄電素子と接触し、
   前記バスバーは、
   前記蓄電素子の前記正極端子と接続される正極接続部と、
   前記蓄電素子の前記負極端子と接続される負極接続部と、
   前記所定方向に延びて、前記所定方向と直交する面内で前記複数の蓄電素子と並んで配置されており、一端が前記正極接続部に接続され、他端が前記負極接続部に接続される中間接続部と、を有し、
   前記中間接続部は、少なくとも一部の前記蓄電素子に対して、前記熱交換媒体の移動経路における排出側に配置されていることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記正極接続部は、複数の前記蓄電素子における前記正極端子と接続され、
   前記負極接続部は、複数の前記蓄電素子における前記負極端子と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記複数の蓄電素子は、
   前記バスバーによって電気的に並列に接続される複数の前記蓄電素子を含む第１グループと、
   前記バスバーによって、電気的に並列に接続されるとともに、前記第１グループの前記蓄電素子と電気的に直列に接続される複数の前記蓄電素子を含む第２グループと、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記所定方向と直交する前記蓄電素子の断面形状が円形であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電装置。
5. 前記複数の蓄電素子における前記正極端子は、前記所定方向と直交する面内において、並んで配置されており、
   前記各蓄電素子は、前記正極端子又は前記負極端子が設けられた面において、前記蓄電素子の内部で発生したガスを前記蓄電素子の外部に排出させる弁を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置。
6. 前記中間接続部は、前記蓄電装置の外面に沿って配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置。
7. 前記所定方向と直交する前記中間接続部の断面において、前記蓄電素子と向かい合う対向領域の幅は、前記対向領域と直交する方向における前記中間接続部の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の蓄電装置。
8. 前記中間接続部と、前記蓄電装置の外面に配置された前記蓄電素子との間に配置され、前記熱交換媒体の移動方向を制限するガイド部材を有することを特徴とする請求項６に記載の蓄電装置。
9. 前記所定方向と直交する面内において、前記中間接続部を囲み、前記蓄電素子の外形に沿って形成されたカバーを有し、
   前記カバーと、前記カバーと隣り合う前記蓄電素子との間隔が、隣り合う２つの前記蓄電素子の間隔と等しいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置。
10. 前記カバーは、少なくとも２つの前記蓄電素子の間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の蓄電装置。
    

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