JP5813656B2 - 組電池、組電池用セパレータ及びこれを備える車両 - Google Patents

組電池、組電池用セパレータ及びこれを備える車両 Download PDF

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Description

本発明は、主として、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用等に使用される組電池、組電池用セパレータ及びこれを備える車両に関する。
モータで走行する電気自動車、あるいはモータとエンジンの両方で走行するハイブリッド自動車等の自動車は、電池セルを外装ケースに収納した電源装置を搭載している。この電源装置は、モータで自動車を走行させるための出力を得るために、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。例えば、外装缶を角形とした電池セルを積層して組電池を構成し、この組電池を複数連結して電源装置を構成している（例えば、特許文献１及び２参照）。
各電池セルは、上面に正負の電極端子を突出させている。各電極端子は、封口板に固定されている。この電池セルを複数、絶縁性のセパレータを間に介在させて積層し、端面にエンドプレートを配置して組電池としている。また、金属製のバインドバーでエンドプレート同士を締結して、積層状態に固定している。金属のバインドバーによる締結に際しては、長期にわたって安定して電池セルを保持できるよう、十分な強度が求められる。特に車載用途においては、振動や衝撃に晒されるため、より強固な締結が必要となる。
特開２００８−２８２５８２号公報 特開２０１０−１１０８３３号公報
しかしながら、角形の電池セルを両面から押圧する際には、応力は均一に印加されずに外周のエッジ部分に集中するため、このような応力集中によってエッジ部分が圧縮されて外装缶が潰れたり、封口板との溶着部分が破損する可能性があった。
また、電池セルの外装缶は、上端に封口板をレーザ溶接して開口部を閉塞しているため、レーザ溶接の結果、開口部が他の部分よりも外径が若干太くなる。また、金属製の外装缶は、金属板の絞り加工によって上端を開口する箱形に形成されるので、金型の抜き勾配から上端側の外径が底部よりも大きくなる。この結果、これを積層して両端からエンドプレートで挟着すると、外装缶上端側のエッジに応力が集中しやすくなる。このため、レーザ溶接した封口板が外れて電解液が漏洩する可能性もあった。
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、電池セル積層時の応力の集中を緩和し、電池セルの破損や変形を防止して、組み立て後の信頼性を高めた組電池、組電池用セパレータ及びこれを備える車両を提供することにある。
 課題を解決するための手段及び発明の効果
以上の目的を達成するために、第１の側面に係る組電池によれば、外形を角形とした複数の電池セル１と、前記複数の電池セル１同士の間にそれぞれ介在される絶縁性のセパレータ２と、前記複数の電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した状態で両端面に配置してなる一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４を締結してなるバインドバー５とを備えている。前記セパレータ２は、隣接する電池セル１に挟まれる挟着プレート部２０に、前記電池セル１の上端部と対向する部分に沿って、電池セル１の中央部と対向する部分よりも薄く形成してなる薄肉部２３を設けている。
以上の組電池は、隣接するセパレータの挟着プレート部の間に電池セルを配置して、複数の電池セルとセパレータとを積層する状態で、その両端面をエンドプレートで挟着するとき、電池セルの上端部に応力が集中するのを防止できる。それは、セパレータの挟着プレート部で電池セルを挟着してエンドプレートで押圧する状態で、挟着プレート部に設けている薄肉部によって電池セルの表面に強く押圧されるのを防止して、電池セルの上端側に応力が集中するのを回避して、電池セル上端側のエッジの破損や変形を防止できるからである。
角形の電池セルは、外装缶の上端部に開口部を設けて、この開口部に封口板をレーザー溶接して密閉していることから、従来の組電池のように、電池セルと接触する部分を同じ厚さとするセパレータで挟着すると、電池セルの上端部が局部的にセパレータに接触して、この部分に応力が集中して、電池セルを破損し、あるいは変形させる弊害がある。とくに、電池セルの上端部は、内側に板状の封口板があって圧縮しても薄く変形しないことから、この部分をセパレータで強圧すると、圧力がこの領域に集中して他の領域に分散できず、局部的に極めて大きな応力が発生して電池セルを破損させる原因となる。
以上の組電池は、この領域でセパレータの挟着プレート部に薄肉部を設けているので、薄肉部によってセパレータの挟着プレート部が電池セルの上端部を強圧せず、電池セルの破損や変形を有効に防止できる特徴がある。
また、第２の側面に係る組電池によれば、前記セパレータ２は、挟着プレート部２０に、前記電池セル１の外周部と対向する部分に沿って、電池セル１の中央部と対向する部分よりも薄く形成してなる薄肉部２３を設けることができる。
以上の組電池は、隣接するセパレータの間に電池セルを配置して、複数の電池セルとセパレータとを積層する状態で、その両端面をエンドプレートで挟着するとき、電池セルの外周部に応力が集中するのを防止できる。それは、隣接するセパレータの挟着プレート部の外周部における間隔を、周囲に設けている薄膜部によって中央部よりも広くできるからである。したがって、以上の組電池は、エンドプレートでセパレータと電池セルとを押圧する際に、電池セルの外周部に応力が集中して、電池セル外周部のエッジの破損や変形を回避できる利点が得られる。とくに、電池セルの中央部は、外装缶の平面部分であって比較的容易に変形できるため、この部分に押圧力が加わっても直ちに破損することはなく、電池セルの外周部を保護しながら電池セルを確実に狭持できる利点が得られる。
さらに、第３の側面に係る組電池によれば、前記薄肉部２３は、前記挟着プレート部２０の中央部２０Ａとの境界部分を段差状に形成することができる。
これにより、周辺部に設ける薄肉部を明確に区別することができる。
さらに、第４の側面に係る組電池によれば、前記薄肉部２３は、電池セル１の外周縁に向かって次第に薄くすることができる。
これにより、薄肉部を周辺部に向かって徐々に薄くして、電池セルのエッジ部分への応力集中を徐々に緩和できる利点が得られる。
さらに、第５の側面に係る組電池によれば、前記セパレータ２の挟着プレート部２０に設けている薄肉部２３の幅（Ｗ）を、２ｍｍ以上とすることができる。
さらに、第６の側面に係る組電池によれば、前記セパレータ２の挟着プレート部２０に設けている薄肉部２３の幅（Ｗ）を、３０ｍｍ以下とすることができる。
さらに、第７の側面に係る組電池によれば、前記薄肉部２３の平均厚さと、電池セル１の中央部と対向する部分の厚さとの差を０．０５ｍｍ以上とすることができる。
さらに、第８の側面に係る組電池によれば、前記電池セル１は、外装缶１Ａを絶縁性の熱収縮チューブ１０Ａで被膜し、前記熱収縮チューブ１０Ａは、前記電池セル１の底面で熱溶着し、前記セパレータ２は、その底面側に、水平方向に突出させた板状の底周壁２２Ｃを有し、前記底周壁２２Ｃは、隣接するセパレータ２との間に、前記熱収縮チューブ１０Ａの溶着部１０ａを案内する底面開口２６を設けて、隣接するセパレータ２を対向させた状態で、前記熱収縮チューブ１０Ａの溶着部１０ａを前記底面開口２６に配置することができる。
以上の組電池は、電池セルの下面に熱収縮チューブの溶着部を位置させると共に、セパレータの底周壁に設けた底面開口に溶着部を案内することで、セパレータが熱収縮チューブの溶接部を挟んで破損したり、隣接するセパレータの間隔を広げることがなく、複数の電池セルを同一姿勢に保持しつつ平行な姿勢で綺麗に積層できる。
さらに、第９の側面に係る組電池によれば、前記セパレータ２は、その上部に、前記電池セル１のセル温度を検出する温度センサ１９を配置するためのガイド凹部２５を設けることができる。
以上の組電池は、セパレータのガイド凹部に温度センサを案内することで、電池セルのセル温度を検出する温度センサを所定の位置に正確に配置できる。このため、電池セルの温度を正確に検出できる。とくに、温度センサを位置ずれしないように定位置に配置できるので、車両用の電源装置のように振動を受ける用途にあっても、長期間にわたって電池セルの温度を正確に検出できる。
さらに、第１０の側面に係る組電池によれば、前記ガイド凹部２５が、前記セパレータ２の上縁に対して斜めに開口されてなる挿入部２５Ａと、この挿入部２５Ａに連続して水平方向に伸びる配置部２５Ｂからなり、温度センサ１９を挿入部２５Ａから配置部２５Ｂに挿入して、温度センサ１９の検温部１９Ａを配置部２５Ｂにセットすることができる。
以上の組電池は、温度センサを挿入部から配置部に挿入して、検温部を配置部にセットすることで、検温部を電池セルの特定位置に正確に配置できる。それは、温度センサを挿入部から水平方向に伸びる配置部に挿入して、検温部を配置部にセットできるからである。また、挿入状態における温度センサが、傾斜方向から水平方向に折曲して配置されるので、温度センサを挿入位置から簡単に抜け落ちないように確実に保持できる利点が得られる。
さらに、第１１の側面に係る組電池用セパレータによれば、外形を角形とした複数の電池セル１を積層した組電池において、該複数の電池セル１同士の間に介在されてこれを絶縁するための組電池用セパレータであって、前記電池セル１の上端部と対向する部分に沿って、電池セル１の中央部と対向する部分よりも薄く形成してなる薄肉部２３を設けている。
以上の組電池用セパレータは、複数の電池セル同士の間に介在されて、複数の電池セルとセパレータとを積層する状態で、その両端面をエンドプレートで挟着するとき、電池セルの上端部に応力が集中するのを防止できる。それは、電池セルの上端部と対向する部分に沿って設けた薄肉部によって電池セルの表面が強く押圧されるのを防止して、電池セルの上端側に応力が集中するのを防止できるからである。この組電池用セパレータは、上端部に設けた薄肉部によって、セパレータが電池セルの上端部を強圧せず、電池セルの破損や変形を有効に防止できる。
さらにまた、第１２の側面に係る組電池用セパレータによれば、前記電池セル１の外周部と対向する部分に、電池セル１の中央部と対向する部分よりも薄く形成した薄肉部２３を設けることができる。
以上の組電池用セパレータは、複数の電池セル同士の間に介在されて、複数の電池セルとセパレータとを積層する状態で、その両端面をエンドプレートで挟着するとき、電池セルの外周部に応力が集中するのを防止できる。それは、電池セルの外周部と対向する部分に設けた薄肉部によって、電池セルの外周部が強く押圧されるのを防止して、電池セルの外周部に応力が集中するのを防止できるからである。したがって、以上の組電池用セパレータは、エンドプレートでセパレータと電池セルとを押圧する際に、電池セル外周部のエッジの破損や変形を回避できる利点が得られる。とくに、電池セルの中央部は、外装缶の平面部分であって比較的容易に変形できるため、この部分に押圧力が加わっても直ちに破損することはなく、電池セルの外周部を保護しながら電池セルを確実に狭持できる利点が得られる。
さらに、第１３の側面に係る組電池を備える車両によれば、上記の組電池を備えることができる。
本発明の一実施例にかかる組電池の斜視図である。 図１に示す組電池の分解斜視図である。 図１に示す組電池の底面斜視図である。 電池セルとセパレータの積層構造を示す分解斜視図である。 電池セルを熱収縮チューブで被覆する状態を示す斜視図である。 熱収縮チューブで被覆された電池セルの底部を示す拡大斜視図である。 電池セルとセパレータの積層構造を示す一部拡大断面図である。 セパレータの正面図である。 温度センサをセパレータにセットする状態を示す拡大断面図である。 セパレータの他の一例を示す一部拡大断面図である。 セパレータの他の一例を示す一部拡大断面図である。 本発明の一実施例にかかる車両であってエンジンとモータで走行するハイブリッドカーを示すブロック図である。 本発明の他の実施例にかかる車両であってモータのみで走行する電気自動車を示すブロック図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための組電池、組電池用セパレータ及びこれを備える車両を例示するものであって、本発明は組電池、組電池用セパレータ及びこれを備える車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図１に示す組電池は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただし、ハイブリッドカーや電気自動車等の電動車両以外の用途であって、大出力が要求される用途にも使用される。
図１ないし図３に示す組電池は、外形を角形とする複数の電池セル１をセパレータ２を挟んで積層して電池ブロック９としている。電池ブロック９の両端面には、エンドプレート４を配置して、一対のエンドプレート４をバインドバー５で固定して、積層しているセパレータ２と電池セル１とを所定の圧力で押圧する状態に固定している。エンドプレート４は、電池セル１の外形とほぼ同じ形状と寸法の四角形として、組電池を両端面から挟着して固定している。この組電池は、セパレータ２と電池セル１との間に送風隙間１３を設けて、送風隙間１３に強制送風する送風ダクト１６を、図１に示すように、対向位置に設けている。この組電池は、送風ダクト１６から送風隙間１３に冷却気体を強制送風して、電池セル１を冷却する。さらに、組電池は、送風ダクト１６から送風隙間１３に加温気体を強制送風して、電池セル１を加温することもできる。
（電池セル１）
電池セル１は、厚さが幅よりも薄い、外形を四角形とする薄型の角形電池で、互いに平行な姿勢としてセパレータ２を挟んでセパレータ２で絶縁して積層している。電池セル１は、図４に示すように、上面の両端部に正負の電極端子３を突出させて固定している。電極端子３を突出させる位置は、正極と負極が左右対称となる位置としている。これにより、電池セル１を裏返して重ねて積層し、隣接して接近する正極と負極の電極端子３を金属板のバスバー６で接続し、あるいは直接に接続して、直列に接続できる。電池セル１を直列に接続する組電池は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、組電池は、電池セルを並列と直列に接続することもできる。
電池セル１はリチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルはリチウムイオン二次電池には特定されず、充電できる全ての電池、たとえばニッケル水素電池なども使用できる。電池セル１は、正負の電極板を積層している電極体を外装缶１Ａに収納して電解液を充填して気密に密閉したものである。外装缶１Ａは、図４に示すように、底を閉塞する四角い筒状に成形したもので、上方の開口部を金属板の封口板１Ｂで気密に閉塞している。外装缶１Ａは、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工して製作される。金属板を深絞り加工している外装缶は、開口部に向かって内形を大きくするテーパー状としている。深絞り加工の金型を型抜きするためである。したがって、外装缶１Ａは、開口部となる上端の外形を底面の外形よりもわずかに大きくしている。封口板１Ｂは、外装缶１Ａと同じように、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。この封口板１Ｂは、正負の電極端子３を両端部に、端子ホルダ１４を介して固定している。封口板１Ｂは、外装缶１Ａの開口部に挿入され、封口板１Ｂの外周と外装缶１Ａの内周との境界にレーザービームを照射して、封口板１を外装缶１Ａにレーザー溶接して気密に固定している。
外装缶１Ａを金属板とする電池セル１は、表面に金属を露出させている。この電池セル１は、図５に示すように、熱収縮チューブ１０Ａからなる絶縁シート１０で被覆される。電池セル１は、筒状の熱収縮チューブ１０Ａに挿入され、電池セル１の底面で熱収縮チューブ１０Ａを熱溶着して底を閉塞し、熱収縮チューブ１０Ａを加熱して電池セル１の表面に密着させる。熱収縮チューブ１０Ａの絶縁シート１０で被覆された電池セル１は、図６の拡大断面図に示すように、底面から絶縁シート１０の溶着部１０ａが突出している。
（端子ホルダ１４）
端子ホルダ１４は、傾斜面を有する三角形状に形成されており、電池セル１の上面で電極端子３の突出部分を除く周囲を絶縁している。この端子ホルダ１４は、プラスチックなどの絶縁性部材で構成される。端子ホルダ１４の傾斜面には電極端子３を配置しており、電極端子３を傾斜姿勢で突出させた状態で、電池セル１の両端部の定位置に配置している。一方、正負の電極端子３は、内蔵する正負の電極板（図示せず）に接続されている。
（バスバー６）
さらに、電池セル１は、電極端子３にバスバー６を接続している。バスバー６は電極端子３に固定している止ネジ３Ａを挿通し、この止ネジ３Ａにナット１２をねじ込んで、電極端子３に固定される。バスバー６は、金属板の両端部に、隣接する電池セル１の電極端子３に固定している止ネジ３Ａを挿通するための貫通孔を開口している。バスバー６は電極端子３に積層して固定される。バスバー６は隣接する電池セル１の電極端子３同士を電気接続する。接続形態は、隣接する電池セル１を直列接続するか並列接続するかに応じて異なる。すなわち、直列接続時は正極と負極とを、並列接続時は正極同士、負極同士を、各々連結する。図の組電池は、隣接する電池セル１の電極端子３をバスバー６で連結して、互いに直列に接続している。電池セル１を直列に接続している組電池は、出力電圧を高くできる。ただし、組電池は、電池セルを並列に接続して電流容量を大きくすることもできる。
（セパレータ２）
セパレータ２は、図７に示すように、互いに隣接する電池セル１の間に挟着されて、隣接する電池セル１を一定の間隔に保持して絶縁する。このため、セパレータ２は、絶縁部材で構成され、隣接する電池セル１の外装缶１Ａを絶縁する。このようなセパレータ２は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作される。図７に示すセパレータ２は、電池セル１の間に挟まれる挟着プレート部２０に、電池セル１を冷却する空気などの冷却用の気体を流すための冷却隙間１３を設けている。冷却隙間１３のあるセパレータ２は、ここに空気などの冷却用の気体を強制送風して電池セル１を冷却する。ただし、セパレータは必ずしも冷却隙間を設ける必要はない。それは、図示しないが、電池セルの底面を、冷媒などで強制冷却される冷却プレートに熱結合して強制的に冷却することができるからである。
セパレータ２は、全体をプラスチックで一体的に成形している。このセパレータ２は、図４と図８に示すように、挟着される電池セル１の間に挟まれる挟着プレート部２０の外周に、電池セル１の積層方向に突出する周壁２２を設けている。このセパレータ２は、周壁２２の内形を電池セル１の外形にほぼ等しくして、周壁２２の内側に電池セル１を入れて、電池セル１に対して定位置に配置している。周壁２２は、電池セル１の両側面の外側に位置する縦周壁２２Ａと、電池セル１の上面の外側に位置する上周壁２２Ｂと、電池セル１の底面の外側に位置する底周壁２２Ｃとからなる。底周壁２２Ｃは、セパレータ２の底面側にあって、電池セル１の積層方向、すなわち水平方向に突出するように設けられている。
セパレータ２の上部に設けている縦周壁２２Ａは、上端を上周壁２２Ｂに直角に連結する形状としている。セパレータ２の下部に設けている縦周壁２２Ａは、セパレータ２の底面側で底周壁２２Ｃに直角に連結された形状としている。縦周壁２２Ａは、電池セル１に挟着される状態で、電池セル１の両側面の全幅をカバーする幅としている。この縦周壁２２Ａは、電池セル１の積層方向の突出量を、電池セル１の厚さの１／２として、電池セル１の全横幅をカバーする。縦周壁２２Ａは、セパレータ２の上端から下端まで連続しては設けられず、上部と下部とに設けて、その中間には、セパレータ２と電池セル１との間に冷却空気を強制送風する開口部２４を設けている。
上周壁２２Ｂは、電池セル１の上面に設けている電極端子３や安全弁の開口部１Ｃを閉塞しないように、電極端子３や安全弁の開口部１Ｃを露出させる形状としている。さらに、図８のセパレータ２は、その上部であって、上周壁２２Ｂよりも下方に、電池セル１のセル温度を検出する温度センサ１９を配置するための、ガイド凹部２５を設けている。このガイド凹部２５は、セパレータ２の上縁に対して斜めに開口している挿入部２５Ａと、この挿入部２５Ａに連続して、水平方向に伸びる配置部２５Ｂとを設けている。このガイド凹部２５は、温度センサ１９を挿入部２５Ａから配置部２５Ｂに挿入して、検温部１９Ａを配置部２５Ｂにセットする。ガイド凹部２５は、セパレータ２の上周壁２２Ｂよりも下方に位置するので、図９に示すように、配置部２５Ｂにセットされる温度センサ１９の検温部１９Ａは、電池セル１の上面から所定の深さに挿入される。配置部２５Ｂが水平方向に伸びるので、ここにセットされる検温部１９Ａは、配置部２５Ｂのどこにあっても、電池セル１の上面から同じ深さに挿入された位置にセットされる。このため、このガイド凹部２５は、検温部１９Ａを正確に、電池セル１の同じ深さにセットできる。
以上のセパレータ２は、温度センサ１９の検温部１９Ａを電池セル１の上面よりも内部に挿入する位置にセットする。ただ、挿入部と配置部からなるガイド凹部でもって、温度センサの検温部を電池セルの上面にセットすることもできる。このセパレータは、配置部を電池セルの上面に配置して、ここにセットされる検温部を電池セルの上面に配置する。
セパレータ２の底周壁２２Ｃは、隣接するセパレータ２との間に、電池セル１を被覆している熱収縮チューブ１０Ａの溶着部１０ａを案内する底面開口２６を設けている。このセパレータ２は、隣接するセパレータ２で電池セル１を挟んで、電池セル１の底面から突出している熱収縮チューブ１０Ａの溶着部１０ａを底面開口２６に配置する。図３の組電池の一部拡大底面斜視図に示すセパレータ２は、底面開口２６の幅を中央部から両側に向かって次第に大きくしている。このセパレータ２は、電池セル１を周壁２２の内側に配置して定位置に配置しながら、溶着部１０ａを底面開口２６に案内して、セパレータ２で熱収縮チューブ１０Ａを挟まないようにできる。とくに、図５に示す状態で熱収縮チューブ１０Ａで被覆される電池セル１は、その底面に形成される溶着部１０ａが、中央部よりも両側部において幅が広くなりやすい。したがって、底面開口２６の幅を中央部から両側に向かって次第に大きくするセパレータ２は、この形状の溶着部１０ａを底面開口２６に確実に案内して熱収縮チューブ１０Ａを挟まないようにできる。
セパレータ２は、電池セル１に挟まれる挟着プレート部２０に、電池セル１の上端部と対向する部分に沿って、電池セル１の中央部と対向する部分よりも薄く形成している薄肉部２３を設けている。セパレータ２は、好ましくは、図８に示すように、挟着プレート部２０に、電池セル１の外周部と対向する部分に沿って薄肉部２３を設けている。挟着プレート部２０の薄肉部２３を両側の電池セル１で挟む状態を図７、図１０、及び図１１に示している。ただし、この図はエンドプレート４で挟着しない状態を示している。挟着プレート部２０の上端部に設けられ、あるいは挟着プレート部２０の外周部に設けている薄肉部２３は、エンドプレート４で押圧されない状態で、これらの図に示すように、電池セル１の表面から離れた状態となる。
図７の挟着プレート部２０は、薄肉部２３Ａと中央部２０Ａとを段差状に形成して、薄肉部２３を中央部２０Ａよりも薄くしている。薄肉部２３Ａと中央部２０Ａとの境界部分は所定の曲率半径で折曲加工している。図１０の挟着プレート部２０の薄肉部２３Ｂは、電池セル１の外周縁に向かって次第に薄くしている。さらに、図１１の挟着プレート部２０は、薄肉部２３Ｃと中央部２０Ａとの境界部分を所定の曲率半径で折曲加工して段差を設けると共に、さらに段差部２３ｘから電池セル１の外周縁に向かって次第に薄くしている。
挟着プレート部２０は、幅を１２０ｍｍ、高さを８５ｍｍとする電池セル１において、最適には、図８に示すように、電池セル１の上端部に沿う薄肉部２３の幅（Ｗ１）を約７ｍｍ、電池セル１の底面に沿う薄肉部２３の幅（Ｗ２）を約６ｍｍ、電池セル１の両側に対向して配置する薄肉部２３の幅（Ｗ３）を約１０ｍｍとし、薄肉部２３の厚さ（Ｄ）を中央部２０Ａの厚さよりも０．３ｍｍ薄くする。ただし、薄肉部２３の幅（Ｗ）は、たとえば２ｍｍ以上とし、好ましくは３ｍｍ以上とし、さらに好ましくは４ｍｍ以上とすることができる。さらに、薄肉部２３の幅（Ｗ）は、たとえば３０ｍｍ以下とし、好ましくは２５ｍｍ以下とし、さらに好ましくは２０ｍｍ以下とすることができる。さらに、薄肉部２３は、その平均厚さと、電池セル１の中央部２０Ａと対向する部分の厚さとの差を、たとえば０．０５ｍｍ以上とし、好ましくは０．１ｍｍ以上とし、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上とすることができ、また、薄肉部２３の平均厚さと、中央部２０Ａの厚さとの差を、たとえば１ｍｍ以下、好ましくは０．８ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とすることができる。
（エンドプレート４）
電池セル１をセパレータ２を介して交互に積層した電池ブロック９は、図２に示すように、両側端面に位置するセパレータ２をエンドプレート４で押圧する状態に固定される。エンドプレート４は、硬質のプラスチックで製作され、あるいはアルミニウムやその合金などの金属で製作される。エンドプレート４は、広い面積で角形電池１を挟着するために、その外形を角形電池１とほぼ同じ四角形としている。四角形のエンドプレート４は、角形電池１と同じ大きさに、あるいは角形電池１よりもわずかに大きくしている。プラスチック製のエンドプレート４は、直接に角形電池１に積層され、金属製のエンドプレートは、絶縁材を介して角形電池に積層される。
（バインドバー５）
エンドプレート４には、バインドバー５の端部が連結される。バインドバー５は、止ネジ７を介してエンドプレート４に連結している。図２のバインドバー５は、止ネジ７でエンドプレート４に固定しているが、バインドバーの端部を内側に折曲してエンドプレートに連結し、あるいはまた、端部をかしめてエンドプレートに連結することもできる。
バインドバー５は、所定の厚さの金属板を所定の幅に加工して製作される。バインドバー５は、端部をエンドプレート４に連結して、一対のエンドプレート４を連結して、その間に電池セル１を圧縮状態に保持する。バインドバー５は、一対のエンドプレート４を所定の寸法に固定して、その間に積層される電池セル１を所定の圧縮状態に固定する。電池セル１の膨張圧力でバインドバー５が伸びると、電池セル１の膨張を阻止できない。したがって、バインドバー５には、電池セル１の膨張圧で伸びない強度の金属板、たとえばＳＵＳ３０４等のステンレス板や鋼板等の金属板を十分な強度を有する幅と厚さに加工して製作される。さらに、バインドバーは、金属板を溝形に加工することもできる。この形状のバインドバーは、曲げ強度を強くできるので、幅を狭くしながら、積層する電池セルをしっかりと所定の圧縮状態に固定できる特長がある。バインドバー５は、端部に折曲部５Ａを設けて、折曲部５Ａをエンドプレート４に連結する。折曲部５Ａは、止ネジ７の貫通孔を設けて、ここに挿入される止ネジ７を介してエンドプレート４に固定される。
図１の組電池は、左右の両側に一対の送風ダクト１６を設けている。送風ダクト１６は、流入ダクト１６Ａと排出ダクト１６Ｂからなる。流入ダクト１６Ａと排出ダクト１６Ｂは、互いに反対側に設けられて、冷却気体を流入ダクト１６Ａから送風隙間１３に、送風隙間１３から排出ダクト１６Ｂに送風して、電池セル１を冷却する。流入ダクト１６Ａと排出ダクト１６Ｂには複数の送風隙間１３が並列に連結される。したがって、流入ダクト１６Ａに送風される冷却気体は、複数の送風隙間１３に分岐して送風され、送風ダクト１６から排出ダクト１６Ｂに送風される。図の組電池は、流入ダクト１６Ａと排出ダクト１６Ｂを両側に設けているので、送風隙間１３を水平方向に伸びるように設けている。冷却気体は、送風隙間１３に水平方向に送風されて、電池セル１を冷却する。ただし、組電池は、送風隙間を上下方向に伸びるように設けて、一対の送風ダクトを組電池の上下の対向面に設けることもできる。
以上の組電池は、車両に搭載されて車両を走行させるモータに電力を供給する電源装置に使用される。この組電池を備える電源装置は、電池セル１の温度を検出する複数の温度センサ１９と、この温度センサ１９で検出される電池セル１の温度で、送風ダクト６を介して各々の送風隙間１３に分岐して冷却気体を送風する強制送風機１７と、温度センサ１９で検出される電池セル１の温度で電池の電流を制御する制御回路（図示せず）とを備える。
強制送風機１７は、送風ダクト１６に連結される。電源装置は、たとえば、流入ダクト１６Ａに強制送風機１７を連結して、強制送風機１７から流入ダクト１６Ａに冷却気体を強制送風する。この電源装置は、強制送風機１７→流入ダクト１６Ａ→送風隙間１３→排出ダクト１６Ｂに冷却気体を送風して、電池セル１を冷却する。ただし、強制送風機は、排出ダクトに連結することもできる。この強制送風機は、排出ダクトから冷却気体を強制的に吸入して排気する。したがって、この電源装置は、冷却気体を、流入ダクト→送風隙間→排出ダクト→強制送風機に送風して、電池セルを冷却する。送風される冷却気体は空気であるが、空気に代わって窒素や炭酸ガスなどの不活性ガスを送風することもできる。冷却気体を不活性ガスとする電源装置は、冷却気体を循環して、電池セルを冷却する。循環される不活性ガスは、流路の途中に配設している冷却用の熱交換器で冷却されて、流入ダクト→送風隙間→排出ダクト→強制送風機に循環されて電池セルを冷却する。
強制送風機１７は、モータで回転されるファン１７Ａを備え、モータの運転は制御回路に制御される。制御回路は、温度センサ１９の信号で強制送風機１７のモータの運転を制御する。制御回路は、温度センサ１９が検出する最高温度が設定温度よりも高くなると、強制送風機１７のモータを運転して、送風隙間に冷却気体を強制送風する。最高温度が設定温度よりも低くなると、モータの運転を停止する。さらに、制御回路は、温度センサ１９の検出温度によって、モータに供給する電力をコントロールして、電池セル１を所定の温度範囲に制御することもできる。たとえば、温度センサ１９の検出温度が高くなるとモータに供給する電力を次第に大きくして、強制送風機１７が送風する風量を多くし、検出温度が低くなるとモータの供給電力を小さくして、設定された温度範囲に制御することもできる。
図１２に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーに電源装置９０を搭載する例を示す。この図に示す電源装置９０を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する組電池を備える電源装置９０と、組電池の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置９０の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、たとえば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置９０から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置９０の電池を充電する。
また、図１３に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置９０を搭載する例を示す。この図に示す電源装置９０を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する組電池を備える電源装置９０と、この電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、電源装置９０から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置９０の電池を充電する。
１…電池セル
１Ａ…外装缶
１Ｂ…封口板
１Ｃ…開口部
２…セパレータ
３…電極端子
３Ａ…止ネジ
４…エンドプレート
５…バインドバー
５Ａ…折曲部
６…バスバー
７…止ネジ
９…電池ブロック
１０…絶縁シート
１０Ａ…熱収縮チューブ
１０ａ…溶着部
１２…ナット
１３…冷却隙間
１４…端子ホルダ
１６…送風ダクト
１６Ａ…流入ダクト
１６Ｂ…排出ダクト
１７…強制送風機
１７Ａ…ファン
１９…温度センサ
１９Ａ…検温部
２０…挟着プレート部
２０Ａ…中央部
２２…周壁
２２Ａ…縦周壁
２２Ｂ…上周壁
２２Ｃ…底周壁
２３…薄肉部
２３Ａ…薄肉部
２３Ｂ…薄肉部
２３Ｃ…薄肉部
２３ｘ…段差部
２４…開口部
２５…ガイド凹部
２５Ａ…挿入部
２５Ｂ…配置部
２６…底面開口
９０…電源装置
９３…モータ
９４…発電機
９５…インバータ
９６…エンジン
ＨＶ…車両
ＥＶ…車両

Claims (13)

  1. 外形を角形とした複数の電池セル(1)と、
    前記複数の電池セル(1)同士の間にそれぞれ介在される絶縁性のセパレータ(2)と、
    前記複数の電池セル(1)とセパレータ(2)とを交互に積層した状態で両端面に配置してなる一対のエンドプレート(4)と、
    一対のエンドプレート(4)を締結してなるバインドバー(5)と、
    を備える組電池であって、
    前記セパレータ(2)は、隣接する電池セル(1)に挟まれる挟着プレート部(20)に、前記電池セル(1)の上端部と対向する部分に沿って、電池セル(1)の中央部と対向する部分よりも薄く形成してなる薄肉部(23)を設けてなることを特徴とする組電池。
  2. 請求項１に記載の組電池であって、
    前記セパレータ(2)は、挟着プレート部(20)に、前記電池セル(1)の外周部と対向する部分に沿って、電池セル(1)の中央部と対向する部分よりも薄く形成してなる薄肉部(23)を設けてなることを特徴とする組電池。
  3. 請求項１または２に記載の組電池であって、
    前記薄肉部(23)が、前記挟着プレート部(20)の中央部(20A)との境界部分を段差状に形成してなることを特徴とする組電池。
  4. 請求項１ないし３のいずれか一に記載の組電池であって、
    前記薄肉部(23)が、電池セル(1)の外周縁に向かって次第に薄くしてなることを特徴とする組電池。
  5. 請求項１ないし４のいずれか一に記載の組電池であって、
    前記セパレータ(2)の挟着プレート部(20)に設けている薄肉部(23)の幅（Ｗ）を、２ｍｍ以上としてなることを特徴とする組電池。
  6. 請求項１ないし５のいずれか一に記載の組電池であって、
    前記セパレータ(2)の挟着プレート部(20)に設けている薄肉部(23)の幅（Ｗ）を、３０ｍｍ以下としてなることを特徴とする組電池。
  7. 請求項１ないし６のいずれか一に記載の組電池であって、
    前記薄肉部(23)の平均厚さと、電池セル(1)の中央部と対向する部分の厚さとの差が０．０５ｍｍ以上であることを特徴とする組電池。
  8. 請求項１ないし７のいずれか一に記載の組電池であって、
    前記電池セル(1)は、外装缶(1A)を絶縁性の熱収縮チューブ(10A)で被膜しており、
    前記熱収縮チューブ(10A)は、前記電池セル(1)の底面で熱溶着してなり、
    前記セパレータ(2)は、その底面側に、水平方向に突出させた板状の底周壁(22C)を有しており、
    前記底周壁(22C)は、隣接するセパレータ(2)との間に、前記熱収縮チューブ(10A)の溶着部(10a)を案内する底面開口(26)を設けており、
    隣接するセパレータ(2)を対向させた状態で、前記熱収縮チューブ(10A)の溶着部(10a)を前記底面開口(26)に配置してなることを特徴とする組電池。
  9. 請求項１ないし８のいずれか一に記載の組電池であって、
    前記セパレータ(2)は、その上部に、前記電池セル(1)のセル温度を検出する温度センサ(19)を配置するための、ガイド凹部(25)を設けてなることを特徴とする組電池。
  10. 請求項９に記載の組電池であって、
    前記ガイド凹部(25)は、前記セパレータ(2)の上縁に対して斜めに開口されてなる挿入部(25A)と、この挿入部(25A)に連続して、水平方向に伸びる配置部(25B)からなり、温度センサ(19)が挿入部(25A)から配置部(25B)に挿入されて、温度センサ(19)の検温部(19A)が配置部(25B)にセットされてなることを特徴とする組電池。
  11. 外形を角形とした複数の電池セル(1)を積層した組電池において、該複数の電池セル(1)同士の間に介在されて、これを絶縁するための組電池用セパレータであって、
    前記電池セル(1)の上端部と対向する部分に沿って、電池セル(1)の中央部と対向する部分よりも薄く形成してなる薄肉部(23)を設けてなることを特徴とする組電池用セパレータ。
  12. 請求項１１に記載の組電池用セパレータであって、
    前記電池セル(1)の外周部と対向する部分に、電池セル(1)の中央部と対向する部分よりも薄く形成した薄肉部(23)を設けてなることを特徴とする組電池用セパレータ。
  13. 請求項１ないし１０のいずれか一に記載の組電池を備える車両。
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