JP5897471B2 - 組電池及びこれを備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、複数の角形電池セルをセパレータを挟んで積層した組電池及びこれを備える車両に関し、特にハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両を走行させるモータに電力を供給する電源に最適な組電池及びこれを備える車両に関する。

車両用の組電池は、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、出力電力を大きくしている。また、体積に対する充電容量を大きくすることから、多数の角形電池セルを積層状態に配置する組電池が開発されている（特許文献１及び２参照）。
特許文献１に記載される組電池は、図１５に示すように角形電池セル９１を、絶縁性のセパレータ９２を介在させて積層状態で締結するために、バインドバー９４で固定している。バインドバー９４は、ストリップ状の金属板で形成され、両端を折曲して折曲片９４Ｘを設け、断面視コ字状に形成される。積層された角形電池セル９１の両端面に配置されたエンドプレート９３で電池積層体９５を狭持した状態で、バインドバー９４の折曲片９４Ｘをエンドプレート９３の外側面に螺合し、エンドプレート９３同士で狭持する状態に固定される。

特開２００８−２８２５８２号公報 特開２００８−５３０１９号公報

このようにバインドバーのエンドプレートへの固定は、従来は図１５に示すように、折曲片９４Ｘに開口されたねじ穴９４ａにねじ９６を螺合することで行われていた。しかしながら、この方法では螺合の手間がかかり、特にバインドバーの数が多くなるほど螺合すべき数も増え、組立時の工数がかかるという問題があった。特に車載用途の組電池においては、振動や衝撃に晒される頻度が多いため、バインドバーによる固定には強固で高い信頼性が求められる。また、高出力化のため角形電池セルの積層数が増える傾向にあり、積層数が多くなるほどバインドバーによる固定が困難となって、その分、高い強度と信頼性が求められるところである。このため螺合時にはトルク管理が行われており、この点においても煩雑になるという問題があった。また、ねじに代えて、リベットでバインドバーをエンドプレートに固定することも提案されている（特許文献２参照）が、この方法でも、リベットの固定作業に手間がかかることに代わりはなく、ねじと同様の作業性の悪さが生じていた。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、バインドバーの固定を、信頼性を損なうことなく簡易かつ迅速に行えるようにした組電池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

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る組電池によれば、複数の角形電池セル１を積層してなる電池積層体５と、この電池積層体５の積層方向の端面に配置された一対のエンドプレート３、１０３と、前記電池積層体５の端面で前記エンドプレート３、１０３同士を締結するための金属製の複数のバインドバー４、３４、４４、５４、１０４とを備えている。各バインドバー４、３４、４４、５４、１０４は、それぞれ両端部を同一の方向に折曲してなる折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘ、１０４Ｘを備えており、前記折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘ、１０４Ｘが前記バインドバー４、３４、４４、５４、１０４の両端で折曲されて断面視略コ字状に形成されると共に、両端の折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘ、１０４Ｘが前記一対のエンドプレート３、１０３に連結されて一対のエンドプレート３、１０３を介して電池積層体５を挟持するように形成している。前記折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘ、１０４Ｘは、前記エンドプレート３、１０３との連結部に、折曲片側嵌合構造７、１０７を形成しており、前記エンドプレート３、１０３は、前記折曲片４、１０４と対向する位置に、エンドプレート側嵌合構造６、１０６を形成している。組電池は、前記折曲片側嵌合構造７、１０７とエンドプレート側嵌合構造６、１０６とを嵌合させて、前記一対のエンドプレート３、１０３を前記バインドバー４、３４、４４、５４、１０４で固定している。

以上の構造によれば、バインドバーをエンドプレートに固定する際にねじ等を用いることなく、折曲片側嵌合構造とエンドプレート側嵌合構造とを嵌合させることで固定できるため、簡易かつ迅速にバインドバーの固定作業を行うことができる。また、電池セルの積層方向において、略コ字状に折曲された折曲片で両側のエンドプレートから挟み込むように押圧しているため、仮に電池セルが膨張しても、その反作用で折曲片による対抗力が働き、一層強固に積層体を狭持できるため、信頼性も高まる利点が得られる。

本発明の第２の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー４は、両端の折曲片４Ｘを、前記一対のエンドプレート３の外側面に当接させて挟み込むように形成することができる。
これにより、バインドバーの折曲片をエンドプレートの外側面に当接させて、簡単かつ確実に、折曲片側嵌合構造とエンドプレート側嵌合構造とを嵌合させて、バインドバーをエンドプレートにで固定できる。

本発明の第３の側面に係る組電池によれば、前記折曲片側嵌合構造７を、矩形状に開口されたスリット７Ａとし、前記エンドプレート側嵌合構造６を、前記スリット７Ａに挿入可能な嵌合突起６Ａとすることができる。
これにより、バインドバーのスリットにエンドプレートの嵌合突起を挿入することで、バインドバーを電池積層体に固定でき、組み立て作業を簡易かつ迅速に行える利点が得られる。また、簡単な構造の嵌合構造によって、振動や衝撃でもバインドバーが脱落しない安定した固定が実現できる。

本発明の第４の側面に係る組電池によれば、エンドプレート３が金属プレート２２を備えており、この金属プレート２２を部分的に折曲して前記嵌合突起６Ａを形成することができる。
これにより、エンドプレートを金属プレートで補強できると共に、この金属プレートを部分的に折曲して嵌合突起を設けることで、簡単に嵌合突起を形成しながら、バインドバーを強固に連結できる。

本発明の第５の側面に係る組電池によれば、前記嵌合突起６Ａは、一方を傾斜面６ａに形成することができる。
これにより、嵌合突起をスリットに挿入しやすくでき、組み付け作業を容易にできる利点が得られる。

本発明の第６の側面に係る組電池によれば、前記エンドプレート３、１０３は、前記バインドバー４、１０４の略コ字状開口４Ｙ、１０４Ｙを嵌入する側の側縁部において、前記略コ字状開口４Ｙ、１０４Ｙに向かって幅狭となるように傾斜された傾斜面２７、１２７を形成することができる。
これにより、バインドバーを電池積層体に嵌入する際、バインドバーの略コ字状開口から電池積層体を挿入し易くなり、組み付け作業を容易にできる利点が得られる。

本発明の第７の側面に係る組電池によれば、前記エンドプレート３が、プラスチック製の本体プレート２１の外側に金属プレート２２を積層して、前記本体プレート２１と前記金属プレート２２とを、位置決め機構２３を介して定位置に連結すると共に、前記位置決め機構２３を介して、前記バインドバー４、３４、４４、５４の折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘを前記エンドプレート３の定位置に配置することができる。
これにより、プラスチック製の本体プレートを金属プレートで補強できると共に、本体プレートと金属プレートとを位置決め機構で定位置に連結できる。さらに、この位置決め機構を介して、バインドバーの折曲片もエンドプレートの定位置に配置しながら連結できる。

本発明の第８の側面に係る組電池によれば、前記位置決め機構２３が、前記本体プレート２１に設けた位置決め凸部２４と、前記金属プレート２２に設けられて、前記位置決め凸部２４を貫通させる位置決め孔２５と、前記バインドバー４、３４、４４、５４の折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘに設けられて、前記位置決め凸部２４を嵌入する連結孔２６とからなり、前記本体プレート２１の位置決め凸部２４を前記金属プレート２２の位置決め孔２５に挿入して、前記本体プレート２１と前記金属プレート２２とを定位置に連結すると共に、前記金属プレート２２を貫通する位置決め凸部２４を前記折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘの連結孔２６に挿入して前記バインドバー４、３４、４４、５４を前記エンドプレート３の定位置に配置することができる。
これによれば、簡単な構造の位置決め機構で、金属プレートを本体プレートの定位置に位置決めしながら、バインドバーの折曲片もエンドプレートの定位置に位置決めしながら連結できる。

本発明の第９の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー４、３４、４４、５４、１０４を、前記電池積層体５の側面側に配置することができる。
これにより、電池積層体の両側面をバインドバーでそれぞれ固定でき、電池セル上面の電極端子にバインドバーが干渉したり、電池セル下面に冷却プレートを配置することを阻害することを回避できる。

本発明の第１０の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー４、３４、１０４は、前記電池積層体５の側面において、上下に離間して配置された複数のストリップ状に形成することができる。
これにより、バインドバーを複数に分割することで電池積層体の側面の中央を開放でき、電池セル同士の間に冷却風を送風して電池セルを冷却できる。

本発明の第１１の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー４の両端部に設けられた前記折曲片４Ｘを、ストリップ状の本体部４Ａよりも幅広に形成することができる。
これにより、バインドバーの嵌合部分を大きくして機械的強度を増すことができ、固定時の信頼性を向上できる。

本発明の第１２の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー４４が、前記電池積層体５の側面を上下で被覆する上バー４４Ａと下バー４４Ｂとを備えると共に、前記上バー４４Ａと前記下バー４４Ｂとを両端で連結して、中間部分を露出させる開口部４４Ｄを設けることができる。
これにより、電池積層体の側面を開放して、電池セル同士の間に冷却風を送風して電池セルを冷却できる。

本発明の第１３の側面に係る組電池によれば、前記バインドバー５４を、前記電池積層体５の側面を被覆する大きさに形成すると共に、前記電池積層体５を、冷却プレート６０の上面に載置しており、前記冷却プレート６０は、冷媒配管６１を配設して、前記角形電池セル１の底面と熱結合状態に配置することができる。
これにより、バインドバーを大きくして機械的強度を増すと共に、電池積層体は側面でなく底面から冷却することができるので、電池セルの冷却性能を低下させることもない。

本発明の第１４の側面に係る車両はよれば、第１の側面ないし第１３の側面のいずれか一に記載の組電池を備えている。

本発明の実施例１に係る組電池を備える電源装置の斜視図である。 図１に示す電源装置の上ケースを外した状態を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る組電池の斜視図である。 図３に示す組電池からバインドバーを取り外した分解斜視図である。 図３に示す組電池の分解斜視図である。 図３に示す組電池のバインドバーの連結部を示す拡大斜視図である。 図６に示す組電池のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。 図３に示す組電池のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線拡大断面図である。 本発明の実施例２に係る組電池の分解斜視図である。 本発明の実施例３に係る組電池の分解斜視図である。 本発明の実施例４に係る組電池の分解斜視図である。 本発明の他の実施例に係る組電池のバインドバーとエンドプレートの連結構造を示す分解断面図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 従来の組電池を示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための組電池及びこれを備える車両を例示するものであって、本発明は組電池及びこれを備える車両を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

以下、実施例１として組電池を車載用の電源装置に適用した例を、図１〜図８に基づいて説明する。これらの図において、図１は電源装置の外観斜視図、図２は図１から外ケースを外した状態を示す斜視図、図３は組電池の外観斜視図、図４と図５は図３の組電池の分解斜視図、図６は組電池の拡大斜視図、図７と図８は組電池の端部の拡大垂直断面図及び拡大水平断面図、をそれぞれ示している。
（電源装置１００）

電源装置１００の外観は、図１の斜視図に示すように、上面を長方形状とする箱形である。この電源装置１００は、図１と図２に示すように、箱形の外装ケース７０を二分割して、内部に複数の組電池１０を収納している。外装ケース７０は、下ケース７１と、上ケース７２と、これらの下ケース７１、上ケース７２の両端に連結している端面プレート７３とを備えている。上ケース７２と下ケース７１は、外側に突出する鍔部７４を有し、この鍔部７４をボルトとナットで固定している。図１と図２の外装ケース７０は、鍔部７４を外装ケース７０の側面に配置している。また、図２の例では、下ケース７１に組電池１０を長手方向に２つ、横方向に２列、計４個収納している。各組電池１０は、下ケース７１に止ネジ等で固定して、外装ケース７０内部の定位置に固定している。端面プレート７３は、下ケース７１と上ケース７２の両端に連結されて、外装ケース７０の両端を閉塞している。
（組電池１０）

組電池１０は、図３〜図８に示すように、複数の角形電池セル１と、複数の角形電池セル１同士を積層する面に介在させて、角形電池セル１間を絶縁するセパレータ２と、複数の角形電池セル１とセパレータ２を交互に積層した電池積層体５の積層方向の端面に配置された一対のエンドプレート３と、電池積層体５の両端面でエンドプレート３同士を締結する金属製の複数のバインドバー４とを備えている。この組電池１０は、複数の角形電池セル１を、絶縁性のセパレータ２を介して積層して電池積層体５とし、この電池積層体５の両端面に一対のエンドプレート３を配置して、一対のエンドプレート３をバインドバー４で連結している。以上の図に示す組電池は、互いに隣接する角形電池セル１を絶縁するセパレータ２を角形電池セル１同士の積層面に介在させて、複数の角形電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した電池積層体５としている。ただ、組電池は、必ずしも角形電池セルの間にセパレータを介在させる必要はない。それは、角形電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは、角形電池セルの外装缶の外周を絶縁シートや絶縁塗料等で被覆して互いに隣接する角形電池セル同士を絶縁することができるからである。さらに、角形電池セルの間にセパレータを介在させない組電池は、角形電池セルの間に冷却風を強制送風して角形電池セルを冷却する空冷式を採用することなく、冷媒等を用いて直接冷却する、いわゆるダイレクトクーリング方式を採用して角形電池セルを冷却することができる。
（角形電池セル１）

角形電池セル１は、図５に示すように、外形を、幅よりも厚さを薄くした角形とする外装缶１１で構成され、外装缶１１を閉塞する封口板１２に正負の電極端子１３を設けると共に、電極端子１３の間に安全弁１４を設けている。安全弁１４は、外装缶１１の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁１４の開弁により、外装缶１１の内圧上昇を停止することができる。

角形電池セル１を構成する素電池は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。とくに、角形電池セル１にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の体積や質量に対する充電容量を大きくできる特長がある。

図５の角形電池セル１は、所定の厚さを有する四角形で、上面の両端部には正負の電極端子１３を突出して設けており、上面の中央部には安全弁１４の開口部を設けている。積層される角形電池セル１は、隣接する正負の電極端子１３をバスバー（図示せず）で連結して互いに直列に接続している。隣接する角形電池セル１を互いに直列に接続する組電池１０は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただ、組電池は、隣接する角形電池セルを並列に接続することもできる。

角形電池セル１は、金属製の外装缶１１で製作している。この角形電池セル１１は、隣接する角形電池セル１の外装缶１１のショートを防止するために絶縁材のセパレータ２を挟着している。なお、角形電池セルの外装缶は、プラスチックなどの絶縁材で製作することもできる。この場合、角形電池セルは外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータを金属製とすることもできる。
（セパレータ２）

セパレータ２は、隣接する角形電池セル１を電気的、熱的に絶縁して積層するスペーサである。このセパレータ２はプラスチック等の絶縁材で製作しており、互いに隣接する角形電池セル１同士の間に配置されて、隣接する角形電池セル１を絶縁している。セパレータ２は、図５と図７に示すように、角形電池セル１を冷却するために、角形電池セル１との間に、空気などの冷却気体を通過させる送風隙間１６を設けている。図のセパレータ２は、角形電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝１５を設けて、角形電池セル１との間に送風隙間１６を設けている。図のセパレータ２は、複数の溝１５を、互いに平行に所定の間隔で設けている。また、このセパレータ２は、両面に溝１５を設けており、互いに隣接する角形電池セル１とセパレータ２との間に送風隙間１６を設けている。この構造は、セパレータ２の両側に形成される送風隙間１６で、両側の角形電池セル１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、セパレータは、片面にのみ溝を設けて、角形電池セルとセパレータとの間に送風隙間を設けることもできる。図の送風隙間１６は、電池積層体５の左右に開口するように水平方向に設けている。以上のように、送風隙間１６に強制送風される空気は、角形電池セル１の外装缶１１を直接に効率よく冷却する。この構造は、角形電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、角形電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。

さらに、図５と図７の組電池１０は、複数の角形電池セル１の間に介在される複数枚のセパレータ２の上下を上面プレート部１７と下面プレート部１８とに連結して定位置に配置している。図５と図７の組電池１０は、各々のセパレータ２の上端を上面プレート部１７の下面に所定の間隔で固定して複数枚のセパレータ２を互いに平行な姿勢で定位置に配置している。さらに、下面プレート部１８には、複数の角形電池セル１の底部を嵌着構造で連結する嵌着部１８Ａを設けて、隣接する角形電池セル１の位置ずれを阻止して積層している。ただ、複数枚のセパレータは、個々に分離できる構造として、互いに隣接する角形電池セルの間に配置することもできる。このセパレータは、両面に角形電池セルを連結できる嵌着構造として、隣接する角形電池セルの位置ずれを阻止できる。
（エンドプレート３）

角形電池セル１とセパレータ２とを交互に積層した電池積層体５の両端面には一対のエンドプレート３を配置して、一対のエンドプレート３で電池積層体５を締結している。図５〜図８のエンドプレート３は、プラスチックを成形して製作している本体プレート２１の外側に、アルミニウムなどの金属で製作している金属プレート２２を積層する構造としている。ただし、エンドプレートは、全体を金属で製作することも、また、全体をプラスチックで成形することもできる。

本体プレート２１と金属プレート２２は、位置決め機構２３を介して定位置に連結している。図５〜図８に示す位置決め機構２３は、本体プレート２１に設けた位置決め凸部２４と、金属プレート２２に開口されて、本体プレート２１の位置決凸部２４が案内される位置決め孔２５とからなる。図に示す本体プレート２１は、外側表面の四隅部に、金属プレート２２の積層方向に突出する位置決め凸部２４を一体成形して設けている。さらに、金属プレート２２は、位置決め凸部２４と対向する四隅部に、位置決め凸部２４を挿通する位置決め孔２５を開口している。このエンドプレート３は、本体プレート２１の四隅部に設けた位置決め凸部２４を、金属プレート２２の四隅部に設けた位置決め孔２５に案内して本体プレート２１と金属プレート２２とを定位置に連結する。図に示す位置決め凸部２４は円柱形状としており、位置決め孔２５は、この位置決め凸部２４を嵌入する円形の貫通孔としている。位置決め孔２５は、位置決め凸部２４を位置ずれしないように案内できるように、その内径を位置決め凸部２４の外径とほぼ等しく、あるいはやや大きくしている。

さらに、図５〜図８に示す位置決め機構２３は、本体プレート２１に設けた位置決め凸部２４を金属プレート２２を貫通して表面から突出させており、この位置決め凸部２４をバインドバー４の折曲片４Ｘに連結している。バインドバー４は、詳細には後述するが、折曲片４Ｘに位置決め凸部２４を案内する連結孔２６を設けており、この連結孔２６にエンドプレート３の位置決め凸部２４を案内して、バインドバー４をエンドプレート３に対して位置決めしながら連結している。この連結孔２６も位置決め凸部２４を位置ずれすることなく連結できるように、その内径を位置決め凸部２４の外径とほぼ等しく、あるいはやや大きくしている。以上の位置決め機構２３は、本体プレート２１と金属プレート２２とを位置決めしながら連結し、さらに、エンドプレート３の定位置にバインドバー４を位置決めしながら連結できる。
（バインドバー４）

バインドバー４は、図３〜図５に示すように、両端にエンドプレート３が積層された電池積層体５の両側面に配置されて、一対のエンドプレート３に固定されて電池積層体５を締結する。このバインドバー４は、電池積層体５の積層方向に延長され、かつ電池積層体５の表面に沿う所定の幅を有するストリップ状の金属板である。図の組電池１０は、ストリップ状に形成された複数のバインドバー４を電池積層体５の側面において、上下に離間して配置している。すなわち、組電池１０は、電池積層体５の各側面で２本のバインドバー４により締結しており、左右の側面で計４本のバインドバー４により電池積層体５を結束している。この組電池１０は、電池積層体５の側面の上下に２本のバインドバー４を配置するので、電池積層体５の側面の中央部を開放して、角形電池セルの間に効率よく冷却風を送風できる。ただ、バインドバーは、電池積層体の上下面に配置することもできる。この組電池は、電池積層体の側面の全体を開放して、角形電池セルの間にさらに効率よく冷却風を送風できる。

各バインドバー４は、両端部をほぼ直角に折曲して折曲片４Ｘを設けて断面視略コ字状としている。バインドバー４は、この略コ字状開口４Ｙを、両端にエンドプレート３が積層された電池積層体５の側面側に嵌入すると共に、両端の折曲片４Ｘで挟み込むようにエンドプレート３に連結して、一対のエンドプレート３で電池積層体５を挟持している。バインドバー４は、両端にエンドプレート３が積層された電池積層体５の側面側に略コ字状開口４Ｙを嵌入できるように、ストリップ状の本体部４Ａの全長を、両端にエンドプレート３が積層された電池積層体５の側面の全長とほぼ等しくしている。さらに、図８に示すエンドプレート３は、バインドバー４の略コ字状開口４Ｙが嵌入される側の側部において、略コ字状開口４Ｙに向かって幅狭となるように傾斜された傾斜面２７を形成している。これにより、エンドプレート３が積層された電池積層体５の側面に、バインドバー４の略コ字状開口４Ｘを嵌入し易くしている。

さらに、図３〜図５のバインドバー４は、両端部に設けた折曲片４Ｘを、ストリップ状の本体部４Ａよりも幅広に形成している。このバインドバー４は、エンドプレート３との連結部を広くして機械的な強度を向上できる。ただ、バインドバーは、必ずしも両端部に設けた折曲片を、ストリップ状の本体部よりも幅広に形成する必要はなく、図９に示すように、バインドバー３４の両端部に設けた折曲片３４Ｘを、ストリップ状の本体部３４Ａと等しい幅に成形することもできる。この組電池３０は、バインドバー３４を軽量化できる。
（嵌合構造）

以上のバインドバー４は、以下に示す嵌合構造でエンドプレート３に連結される。バインドバー４の折曲片４Ｘは、エンドプレート３の外側面との当接部に、折曲片側嵌合構造７を形成しており、エンドプレート３は、バインドバー４の折曲片４Ｘと対向する位置に、エンドプレート側嵌合構造６を形成している。折曲片側嵌合構造７とエンドプレート側嵌合構造６は、互いに対向する位置に設けており、折曲片側嵌合構造７とエンドプレート側嵌合構造６とを嵌合させて、一対のエンドプレート３をバインドバー４で固定している。

図３〜図７に示す組電池１０は、折曲片側嵌合構造７を、折曲片４Ｘに矩形状に開口されたスリット７Ａとすると共に、エンドプレート側嵌合構造６を、このスリット７Ａに挿入可能な嵌合突起６Ａとしている。図３〜図６の折曲片４Ｘは、図において左右方向に延びる矩形状のスリット７Ａを開口して設けている。電池積層体５の側面において上下に配置されるバインドバー４は、幅広に成形された折曲片４Ｘの互いに対向する位置であって、中央部に接近してスリット７Ａを開口している。さらに、エンドプレート３は、金属プレート２２を部分的に折曲してなる折曲部２９で嵌合突起６Ａを設けている。金属プレート２２の折曲部２９からなる嵌合突起６Ａは、折曲片４Ｘに開口されたスリット７Ａに嵌入できる幅と突出量としている。図４の一部拡大図に示すように、金属プレート２２は、両側部に、Ｌ字状の切り込み２８を設けており、この切り込み２８の内側部分を水平方向に折曲して嵌合突起６Ａとしている。この構造の嵌合突起６Ａは、金属プレート２２に設けるＬ字状の切り込み２８の長さと折曲された深さで、嵌合突起６Ａとなる折曲部２９の幅と突出量とを調整できる。金属プレート２２の折曲部２９からなる嵌合突起６Ａは、折曲部２９の幅を広くして、また、突出量を大きくして、バインドバー４の引っ張りに対する強度を強くできる。したがって、嵌合突起６Ａとなる折曲部２９の幅と突出量は、バインドバー４の引張力を考慮して最適な寸法に調整される。

さらに、図４と図７の嵌合突起６Ａは、一方を傾斜面６ａに形成している。すなわち、金属プレート２２の折曲部２９からなる嵌合突起６Ａは、金属プレート２２との連結部から先端方向に向かって上り勾配に折曲して傾斜面６ａとしている。この構造の嵌合突起６Ａは、折曲片４Ｘを傾斜面６ａにスライドさせて、スリット７Ａに挿入しやすくできる。ただ、金属プレートの折曲部からなる嵌合突起は、傾斜面とすることなく垂直姿勢に折曲することもできる。さらに、嵌合突起は、折曲片の挿入方向に向かって上り勾配となる傾斜面を設けることもできる。この嵌合突起は、傾斜面に沿って折曲片をスムーズに挿入できる。

さらに、図のバインドバー４は、折曲片４Ｘに位置決め凸部２４を案内する連結孔２６を設けている。図に示すバインドバー４は、折曲片４Ｘの端部であって、スリット７Ａから離れた位置に連結孔２６を開口している。このバインドバー４は、位置決め機構２３である連結孔２６に位置決め凸部２４を挿入して、折曲片４Ｘをエンドプレート３の定位置に配置しながら、エンドプレート３と折曲片４Ｘとをより確実に連結できる。すなわち、スリット７Ａから離れた位置に連結孔２６を設けることにより、折曲片側嵌合構造７であるスリット７Ａとエンドプレート側嵌合構造６である嵌合突起６Ａとで連結されるエンドプレート３と折曲片４Ｘとの連結による回転やガタ付き等の位置ずれを確実に阻止しながら安定して保持できる。すなわち、この折曲片４Ｘは、折曲片側嵌合構造７であるスリット７Ａとエンドプレート側嵌合構造６である嵌合突起６Ａとの嵌合構造でエンドプレート３に強固に連結しながら、位置決め機構２３である位置決め凸部２４と連結孔２６との嵌合により回転やガタ付き等の位置ずれを確実に阻止して安定して保持できる。

図に示す組電池１０は、エンドプレート３と折曲片４Ｘとを、１組の折曲片側嵌合構造７とエンドプレート側嵌合構造６とで連結しているが、エンドプレートと折曲片とは、複数組の折曲片側嵌合構造とエンドプレート側嵌合構造を介して連結することもできる。この構造は、折曲片の複数箇所を折曲片側嵌合構造とエンドプレート側嵌合構造とで連結するので、折曲片を位置ずれすることなくエンドプレートに連結できる特徴がある。

以上の組電池１０は、２本のバインドバー４を電池積層体５の側面の上下に離間して配置しているが、組電池は、電池積層体５の側面の上下に配置されるバインドバーを一体構造とすることもできる。図１０に示すバインドバー４４は、電池積層体５の上縁に配設される上バー４４Ａと、電池積層体５の下縁に配設される下バー４４Ｂとをその両端部において連結部４４Ｃで互いに連結して、この連結部４４Ｃをエンドプレート３に固定している。すなわち、図のバインドバー４４は、上バー４４Ａと下バー４４Ｂで電池積層体５の側面を上下で被覆し、中間部分を露出させる開口部４４Ｄを設けている。この組電池４０は、バインドバー４４の中間部分に設けた開口部４４Ｄで電池積層体５の側面を開放して、冷却風をこの開口部４４Ｄに通過させて角形電池セル１の間に送風する。
（変形例）

さらに、図１０のバインドバー４４は、両端の連結部４４Ｃを、エンドプレート３の外周面から表面に沿うように内側に折曲して折曲片４４Ｘとし、この折曲片４４Ｘを嵌合構造でエンドプレート３に連結している。両端の折曲片４４Ｘは、前述のバインドバー４と同様に、矩形状に開口されたスリット７Ａを設けて折曲片側嵌合構造７としている。図の折曲片４４Ｘは、エンドプレート３の金属プレート２２の両側部に設けた一対の折曲部２９からなる嵌合突起６Ａを挿入できる位置に、一対のスリット７Ａを互いに平行に開口している。このバインドバーは、一対の嵌合突起６Ａを一対のスリット７Ａに嵌入することで、位置ずれすることなく定位置に連結できる特徴がある。さらに、図の折曲片４４Ｘは、エンドプレート３の位置決め凸部２４を挿入する連結孔２６も設けている。この構造は、さらに、バインドバー４４を正確な位置に配置できる。このバインドバー４４は、鉄や鉄合金の金属板を切断し、プレス加工して製作される。

以上の実施例では、冷却風をファン（図示せず）で強制的に送風して角形電池セル１を冷却する空冷式を採用したが、この構成に限られず、冷媒等を用いて直接冷却する、いわゆるダイレクトクーリング方式を採用する構成としてもよい。このような例を変形例として、図１１に基づいて説明する。

図１１に示す組電池５０は、複数の角形電池セル１を積層している電池積層体５を、冷却プレート６０の上面に配置している。この冷却プレート６０は、電池積層体５を構成する角形電池セル１に熱結合状態に配置している。冷却プレート６０は、冷媒配管６１を配設しており、この冷媒配管６１を冷却機構６９に連結している。この組電池５０は、電池積層体５を冷却プレート６０に接触させて直接、効果的に冷却できる。また、電池積層体のみならず、例えば電池積層体の端面に配置した各部材等も併せて冷却することもできる

図１１の組電池５０は、冷却プレート６０を介して角形電池セル１を冷却できるので、バインドバー５４を、電池積層体５の側面を被覆する大きさの板状に形成している。このバインドバー５４は、板状の金属板の両端部を折曲して折曲片５４Ｘを設けており、この折曲片５４Ｘをエンドプレート３の外側面に連結している。このバインドバー５４は、電池積層体５の側面全体を保持できるので、電池積層体と一対のエンドプレートをより強固に連結できる。ただ、冷却プレートを備える組電池も、前述のバインドバーを使用して電池積層体と一対のエンドプレートを連結することもできる。
（冷却プレート６０）

冷却プレート６０は、角形電池セル１の熱を熱伝導して外部に放熱するための放熱体であり、図の例では冷媒配管６１を配設している。冷却プレート６０は、熱交換器として、冷却液である液化された冷媒を循環させる銅やアルミ等の冷媒配管６１の冷却パイプを内蔵している。冷却パイプは、図示しないが、冷却プレート６０の上面板に熱結合されており、底板との間には断熱材を配設して、底板との間を断熱している。また、冷却プレート６０にはこのような冷媒による冷却機能を付加する他、金属板のみで構成することもできる。例えば放熱フィンを設けた金属体等、放熱、伝熱性に優れた形状とする。または金属製に限らず、絶縁性を有する伝熱シートを利用しても良い。

冷却プレート６０は、内部に配管された冷媒配管６１に、冷却機構６９から冷却液が供給されて冷却される。冷却プレート６０は、冷却機構６９から供給される冷却液を、冷媒配管６１の内部で気化する気化熱で冷却プレート６０を冷却する冷媒としてより効率よく冷却できる。

さらに冷却プレート６０は、複数の角形電池セル１の温度を均等化する均熱化手段としても機能する。すなわち、冷却プレート６０が角形電池セル１から吸収する熱エネルギーを調整して、温度が高くなる角形電池セル、例えば中央部の角形電池セルを効率よく冷却して、温度が低くなる領域、例えば両端部の角形電池セルの冷却を少なくして、角形電池セルの温度差を少なくする。これによって、角形電池セルの温度むらを低減して、一部の角形電池セルの劣化が進み過充電、過放電となる事態を回避できる。

なお、図１１では、電池積層体５の底面に冷却プレート６０を配置する例を示したが、この構成に限られるものでない。例えば冷却プレートを電池セルの側面に配置することもできる。

以上の組電池は、エンドプレート３の外側面にバインドバー４、３４、４４、５４の両端の折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘを嵌合させてバインドバー４、３４、４４、５４をエンドプレート３に固定している。すなわち、これらのバインドバー４、３４、４４、５４は、両端の折曲片４Ｘ、３４Ｘ、４４Ｘ、５４Ｘを、一対のエンドプレート４、３４、４４、５４の外側面に当接させて挟み込むように連結している。ただ、バインドバーは、必ずしもエンドプレートの外側面に当接する必要はなく、図１２に示すように、エンドプレート１０３の内部に連結することもできる。

図に示すエンドプレート１０３は、両側の側面に、バインドバー１０４の折曲片１０４Ｘを挿入する細長いスリット状の挿入部１０８を設けて、この挿入部１０８をバインドバー１０４の連結部としている。このエンドプレート１０３は、挿入部１０８の開口長さ（上下方向の長さ）を、折曲片１０４Ｘの幅とほぼ等しくすると共に、挿入部１０８の横幅（角形電池セルの積層方向の幅）を折曲片１０４Ｘの先端部を挿入できる幅としている。さらに、図のバインドバー１０４は、折曲片１０４Ｘの先端部に折曲片側嵌合構造１０７である係止凸部１０７Ａを設けている。図の折曲片１０４Ｘは、先端部を鈍角（好ましくは、１３５度〜１８０度）に折り返して折曲部１０４ａを設けて、この折曲部１０４ａを係止凸部１０７Ａとしている。また、エンドプレート１０３は、挿入部１０８の内部であって、挿入部１０８に挿入される折曲片１０４Ｘの折曲部１０４ａと対向する位置に、係止凸部１０７Ａを嵌入して係止する係止部１０６Ａを設けている。図の係止部１０６は、折曲部１０４ａの全体を案内して折曲部１０４ａの先端縁を係止できる凹部としている。ただ、係止部は、貫通孔や係止溝とすることもできる。図１２の組電池１１０は、バインドバー１０４の折曲片１０４Ｘをエンドプレート１０３の挿入部１０８に挿入し、折曲片１０４Ｘに設けた折曲片側嵌合構造１０７である係止凸部１０７Ａを、挿入部１０８の内面に設けたエンドプレート側嵌合構造１０６である係止部１０６Ａに係止させて、折曲片１０４Ｘを挿入部１０８から抜けないようにエンドプレート１０３に連結している。

さらに、図に示すエンドプレート１０３は、バインドバー１０４の略コ字状開口１０４Ｙが嵌入される側の側部において、略コ字状開口１０４Ｙに向かって幅狭となるように、挿入部１０８の内面に傾斜面１２７を形成している。これにより、エンドプレート１０３が積層された電池積層体５の側面に、バインドバー１０４の略コ字状開口１０４Ｙを嵌入し易くしている。

図１２に示す組電池１１０は、折曲片側嵌合構造１０７を折曲片１０４Ｘに設けた係止凸部１０７Ａとして、エンドプレート側嵌合構造１０６を挿入部１０８に設けた凹部や貫通孔からなる係止部１０６Ａとしているが、組電池は、折曲片側嵌合構造を凹部や貫通孔からなる係止部として、エンドプレート側嵌合構造を挿入部の内面に突出して設けた係止凸部とすることもできる。
（組電池を備える車両）

次に、以上の組電池を用いた電源装置を搭載した車両を、図１３及び図１４に基づいて説明する。図１３は、電源装置を搭載する車両であって、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車ＨＶの一例を示している。この図のハイブリッド自動車は、車両を走行させるエンジン８６及び走行用のモータ８３と、モータ８３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の角形電池セルを充電する発電機８４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介してモータ８３と発電機８４に接続している。ハイブリッド自動車ＨＶは、電源装置１００の角形電池セルを充放電しながらモータ８３とエンジン８６の両方で走行する。モータ８３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８３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機８４は、エンジン８６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１００の角形電池セルを充電する。

さらに、図１４は、電源装置を搭載する車両であって、モータのみで走行する電気自動車ＥＶの一例を示している。この図に示す電気自動車ＥＶは、車両を走行させる走行用のモータ８３と、このモータ８３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の角形電池セルを充電する発電機８４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介してモータ８３と発電機８４に接続している。モータ８３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機８４は、車両を回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の角形電池セルを充電する。

本発明に係る組電池及びこれを備える車両は、電気自動車やハイブリッド自動車の車載用の電源として好適に利用できる。また、本発明に係る組電池は、車載用以外の電源としても、好適に利用できる。

１…角形電池セル
２…セパレータ
３…エンドプレート
４…バインドバー
４Ａ…本体部
４Ｘ…折曲片
４Ｙ…略コ字状開口
５…電池積層体
６…エンドプレート側嵌合構造
６Ａ…嵌合突起
６ａ…傾斜面
７…折曲片側嵌合構造
７Ａ…スリット
１０…組電池
１１…外装缶
１２…封口板
１３…電極端子
１４…安全弁
１５…溝
１６…送風隙間
１７…上面プレート部
１８…下面プレート部
１８Ａ…嵌着部
２１…本体プレート
２２…金属プレート
２３…位置決め機構
２４…位置決め凸部
２５…位置決め孔
２６…連結孔
２７…傾斜面
２８…切り込み
２９…折曲部
３０…組電池
３４…バインドバー
３４Ａ…本体部
３４Ｘ…折曲片
４０…組電池
４４…バインドバー
４４Ａ…上バー
４４Ｂ…下バー
４４Ｃ…連結部
４４Ｄ…開口部
４４Ｘ…折曲片
５０…組電池
５４…バインドバー
５４Ｘ…折曲片
６０…冷却プレート
６１…冷媒配管
６９…冷却機構
７０…外装ケース
７１…下ケース
７２…上ケース
７３…端面プレート
７４…鍔部
８３…モータ
８４…発電機
８５…ＤＣ／ＡＣインバータ
８６…エンジン
９１…角形電池セル
９２…セパレータ
９３…エンドプレート
９４…バインドバー
９５…電池積層体
９６…ねじ
１００…電源装置
１０３…エンドプレート
１０４…バインドバー
１０４Ｘ…折曲片
１０４Ｙ…略コ字状開口
１０４ａ…折曲部
１０６…エンドプレート側嵌合構造
１０６Ａ…係止部
１０７…折曲片側嵌合構造
１０７Ａ…係止凸部
１１０…組電池
１２７…傾斜面
ＨＶ…ハイブリッド自動車
ＥＶ…電気自動車

Claims (12)

1. 複数の角形電池セルを積層してなる電池積層体と、
   前記電池積層体の積層方向の端面に配置された一対のエンドプレートであって、それぞれのエンドプレートが外側表面から前記積層方向に突出する複数の突起を有している、該一対のエンドプレートと、
   前記エンドプレート同士を締結するための金属製の複数のバインドバーであって、それぞれのバインドバーが、前記電池積層体に沿って延在する本体部と、前記本体部の両端から折り曲げられてなると共に、貫通孔を有する折曲片と、を含んでおり、かつ、前記貫通孔に前記複数の突起のうち対応する突起が挿通される、該複数のバインドバーと、
   を備え、
   前記複数の突起と前記複数の貫通孔とを含む嵌合構造によって、前記一対のエンドプレートと前記複数のバインドバーとを固定することを特徴とする組電池。
2. 請求項１に記載の組電池において、
   前記複数の貫通孔は、矩形状に開口されたスリットを含んでおり、
   前記複数の突起は、前記スリットに挿入可能な嵌合突起を含んでいることを特徴とする組電池。
3. 請求項２に記載の組電池において、
   前記複数のエンドプレートは、それぞれのエンドプレートが部分的に折曲して前記嵌合突起が形成される金属プレートを含んでいることを特徴とする組電池。
4. 請求項２または３に記載の組電池であって、
   前記嵌合突起が、一方を傾斜面に形成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、
   前記エンドプレートが、プラスチック製の本体プレートの外側に金属プレートを積層しており、前記本体プレートと前記金属プレートとを、位置決め機構を介して定位置に連結すると共に、前記位置決め機構を介して、前記バインドバーの折曲片を前記エンドプレートの定位置に配置してなることを特徴とする組電池。
6. 請求項５に記載の組電池であって、
   前記位置決め機構が、前記本体プレートに設けた位置決め凸部と、前記金属プレートに設けられて、前記位置決め凸部を貫通させる位置決め孔と、前記バインドバーの折曲片に設けられて、前記位置決め凸部を嵌入する連結孔とからなり、前記本体プレートの位置決め凸部を前記金属プレートの位置決め孔に挿入して、前記本体プレートと前記金属プレートとを定位置に連結すると共に、前記金属プレートを貫通する位置決め凸部を前記折曲片の連結孔に挿入して前記バインドバーを前記エンドプレートの定位置に配置することを特徴とする組電池。
7. 請求項１〜６のいずれか一に記載の組電池であって、
   前記バインドバーが、前記電池積層体の側面側に配置されてなることを特徴とする組電池。
8. 請求項７に記載の組電池であって、
   前記バインドバーが、前記電池積層体の側面において、上下に離間して配置された複数のストリップ状に形成されてなることを特徴とする組電池。
9. 請求項８に記載の組電池であって、
   前記バインドバーの両端部に設けられた前記折曲片が、ストリップ状の本体部よりも幅広に形成されてなることを特徴とする組電池。
10. 請求項７に記載の組電池であって、
    前記バインドバーが、前記電池積層体の側面を上下で被覆する上バーと下バーとを備えており、前記上バーと前記下バーとを両端で連結して、中間部分を露出させる開口部を設けてなることを特徴とする組電池。
11. 請求項７に記載の組電池であって、
    前記バインドバーが、前記電池積層体の側面を被覆する大きさに形成されており、
    前記電池積層体を、冷却プレートの上面に載置しており、
    前記冷却プレートは、冷媒配管を配設しており、前記角形電池セルの底面と熱結合状態に配置されることを特徴とする組電池。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の組電池を搭載してなる車両。

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