JP6103135B2 - 蓄電池装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池モジュールを含む蓄電池装置に関する。特に、電池モジュールを積層した電池積層体がハウジング内に配置された構成であって、比較的簡単な構成で、かつ、電池モジュールの冷却能力に優れた蓄電池装置に関する。

蓄電池デバイスは、再充電可能な複数の電池モジュールを備え、それら電池モジュールに充電されている電気を必要に応じて放電する。こうした蓄電池デバイスの使用態様としては、例えば、電気料金が安い深夜に充電された電気を昼間に放電したり、または、太陽光発電によって昼間に充電された電気を夜間に放電したりすること等が挙げられる。また、蓄電池デバイスは、停電時の非常用電源として利用されることもある。このような蓄電池デバイスは、従来、工場や事業所、商業施設などに設置されることが多かった。近年では、このような蓄電池デバイスは、一般住宅等にも設置されるようになってきている。

蓄電池デバイスにおいて、電池モジュールを収容するハウジング（「ケーシング」等とも呼ばれる）の構成としては種々のものがある。例えば特許文献１には、上面側が開口した有底の筐体内に、複数の電池を配置し、その筐体上面に板状のカバーを取り付けることで組み立てられる蓄電池が開示されている。また、そのような有底の筐体を、押出成形、鋳造、プレス成形、溶接による接合、締め具による組立てによって形成することが例示されている。

また、特許文献２では、高さ方向に積層された複数の電池モジュールが筐体内に配置された蓄電池デバイスに関し、各電池モジュールからの熱を筐体の側面に逃して放熱を行う構成が開示されている。

特開２０１３−１４０７９０号 特開２０１２−２４８３７４号

蓄電池デバイスにおいては、電池の使用状況等に応じて内部の電池温度が高温となることがあり、それが電池寿命を縮める原因になったり、充放電性能のバラツキの原因となったりする。したがって、電池が高温となり過ぎないように放熱構造が設けられていることが重要となる。

ところで、蓄電池デバイスを製造するにあたっては、例えば、それが車載用なのかあるいは定置用なのか、または、収容される電池の数量・サイズ等によって、どのような構成を採用するかは大きく異なることとなる。引用文献２では、各電池モジュールからの熱を筐体の側面に逃すものであるが、各電池モジュールと筐体側面とを複雑な形状のバネ部材（例えば波形断面）で接続し、熱を筐体側へと逃がす構造となっている。このような構成は、放熱性能や長期にわたる電池性能の維持という点で優れていると考えられる。しかし、電池モジュールと筐体側面とをつなぐバネ部材の形状が複雑であるため、組立てや製造コストの点で好適と言えない場合もある。

そこで本発明は、電池モジュールを積層した電池積層体がハウジング内に配置された構成であって、比較的簡単な構成で、かつ、電池モジュールの冷却能力に優れた蓄電池装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一形態に係る蓄電池装置は、次のとおりである：
複数の電池モジュールが積層された電池積層体、および、それを収容する金属製ハウジングを有する蓄電池ユニットと、
前記蓄電池ユニットを保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材に前記蓄電池ユニットが保持された姿勢で、（ｉ）前記電池モジュールが横方向に積層された状態となり、かつ、（ｉｉ）前記電池積層体の少なくとも１つの側面が前記金属製ハウジングの一部に、直接的にまたはシート状の伝熱体を介して、熱的に接している、蓄電池装置。

このような構成によれば、熱的接触箇所を蓄電池ユニットの上面および／または下面に位置させる場合と比較して、空気の対流が生じやすい側面部分に熱的接触箇所が設けられているので、良好な放熱効果が得られる。また、複雑な形状の伝熱部材を介在させないので、構成の簡素化を図ることができる。さらに、電池モジュールが横向きに積層されるものであるので、縦積みの場合のような、上下で電池の温度に大きな差が生じるという問題も生じない。

（用語の説明）
「電池セル」とは、本明細書では、例えばフィルム外装電池のような電池の１つの単位となる電気化学セルのことをいう。
「電池モジュール」とは、１つまたは複数の電池セルと、それを収容するケースとを備え、所定の電力を出力するモジュールことをいう。
「蓄電池ユニット」とは、上記のような電池モジュールを複数有するものをいう。
「蓄電池装置」は、少なくとも１つの蓄電池ユニット（電池部）と、その制御回路等を備えた装置全体のことをいう。
「シート状の伝熱体」とは、予めシート状に形成された部材だけでなく、例えば部材どうしの間に流動性のある材料が充填され、それが定形化することで最終的にシート状となったようなものも含む。「シート状」とは、その表面が平坦なものに限らず、凹凸を有するものをも含む。
「密閉」−ハウジングが電池モジュール等を密閉式に収容すると言った場合の「密閉式に」とは、仮に、電池セルが発火した場合であっても自己消火が実現される程度に密閉されていることをいう。完全に気密されているものに限らず、実質的に気密されているものをも含む。

本発明によれば、電池モジュールを積層した電池積層体がハウジング内に配置された構成であって、比較的簡単な構成で、かつ、電池モジュールの冷却能力に優れた蓄電池装置等を提供することができる。

本発明の一形態の蓄電池ユニットの分解斜視図である。 蓄電池装置の一例を示す斜視図である。 蓄電池装置の外観の一例を示す斜視図である。 電池モジュールおよび熱伝導板等を説明するための斜視図である。 蓄電池ユニットの断面図である。 電池カバーのフランジ部の間に配置されるシール部材およびその周辺構造を示す拡大断面図である。 電池カバーの平面図である。 組立状態の電池モジュール側面付近を示す断面図である。 縦方向に配置された状態の蓄電池ユニットの模式的断面図である。 フレームの一例を示す斜視図である。 蓄電池ユニットの取付状態を説明するための図である。 蓄電池ユニットの他の形態の分解斜視図である。 図１２の蓄電池ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 熱伝導シートが設けられていない蓄電池ユニットの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の一形態において利用可能な電池カバーの一例を模式的に示す斜視図である。 蓄電池ユニットおよびＰＣＳユニット等の様々な配置態様を示す図である。 蓄電池ユニットおよびＰＣＳユニット等の様々な配置態様を示す図である。

本発明の実施の形態を図面を参照して以下に説明する。なお、図面に表された構成はあくまで本発明の一形態であって、本発明はそれらの具体的な構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下では、本発明の幾つかの側面に係る発明について必要に応じて別々の実施形態に分けて説明するが、各実施形態に開示された事項は、適宜、組合せうるものである。

本実施形態の蓄電池装置１は、図２に例示するように、２つの蓄電池ユニット１０と、ジャンクションボックス９１と、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）ユニット９２と、それらを保持するフレーム８０を備えた定置用の電源装置である。蓄電池装置１の外観（筐体１１０）は、一例として図３のようなものとなっている。なお、蓄電池装置１の構成やその筐体１１０等の詳細な説明は、後述するものとする。

（蓄電池ユニット）
蓄電池ユニット１０は、図１に示すように、複数の電池モジュール２０が積層された電池積層体３０と、それを収容する密閉ハウジング５０とを備える。密閉ハウジング５０は、この例では、互いに向かい合うように配置された一対の電池カバー５１、５６で構成されている。

電池積層体３０は、この例では、８つの電池モジュール２０が直列に電気的接続されている。当然ながら電池モジュール２０の個数は８つに限らず、７つ以下または９つ以上であってもよい。電池モジュール２０は、一例として図４に示すような、全体として薄型に形成されたものであってもよい。

具体的には、電池モジュール２０は、薄型直方体の収納ケース２１を有しており、この収納ケース内に１つまたは複数の電池化学セル（不図示）が収められている。収納ケース２１の外面（言い換えれば電池モジュール２０の外面）について定義する。図４に示すように、符号２２が主面であり（一方のみを示す）、符号２３が短辺側の側面であり、符号２４が長辺側の側面である。上側の側面２３には、正極および負極の端子２５ａ、２５ｂが形成されている。端子２５ａ、２５ｂは側面２３から突出した構造部である。

収容ケース２１の材質としては種々選択可能であるが、一例として、内側が樹脂製のケース２７で、その表面に金属製のカバー２８、２８が取り付けられたようなものであってもよい。金属製のカバー２８は、主面２２を全面的に覆い、さらに側面２３、２４をも部分的に覆うようなものであってもよい。このようなカバー２８を収納ケース２１のそれぞれの主面２２、２２に１つずつ取り付けることで、電池モジュール２０のほぼ全体が金属製のカバー２８で覆われるようになっていてもよい。この他にも、全体的に樹脂材料または金属材料で構成された収納ケースを用いてもよい。

電池モジュール２０の放熱の観点から、内部の熱を電池モジュール外部に良好に伝達できるようになっていることが好ましいところ、上記のような構成によれば、金属製のカバー２８を介して熱を外部の放熱部材に良好に伝達することが可能となる。

再び図４を参照する。収容ケース２１の角部（側面２３と側面２４との接続部分）は、Ｒ状に形成されている。また、収容ケース２１の四隅部付近には、ケースを厚み方向に貫通する挿通孔２２ｈが形成されており、この挿通孔２２ｈに固定用のロッド（不図示）を通して締付けを行うことで、複数の電池モジュール２０の固定が行われるようになっている。なお、収納ケース２１に形成された角部のＲ部が形成されていなくてもよい。また、挿通孔２２ｈに関しても、任意の場所に、１つまたは２つ以上形成されていればよい。

収容ケース２１内に配置される電気化学セルとしては、リチウムイオン二次電池として構成されたフィルム外装電池を利用してもよい。フィルム外装電池は、一般に、正極板と負極板がセパレータを介して交互に積層された電池要素を有し、この電池要素が電解液とともにラミネートフィルムなどの外装フィルム内に封入されている。１つの電池化学セルの電圧は３．０Ｖ〜５．０Ｖまたは３．０Ｖ〜４．０Ｖの範囲内であってもよい。収容ケース２１内の複数の電池モジュールは、すべてが直列接続されていてもよいし、直列接続と並列接続との組合せであってもよい。具体的な配置は限定されるものではないが、例えば、２〜４個の電池化学セルをその厚み方向に積層した状態でケース内に収納されていてもよい。より詳細には、充放電保護装置との理論上の親和性から、２のべき乗個（例えば２個、４個）の電気化学セルを内蔵した構成とすることもある。

なお、家庭用蓄電池では、電力会社から一般家庭に供給される交流電力と同様の単相三線式ＡＣ２００Ｖを出力する必要があるため、電池を直列に接続したものを内蔵する。特に、ラミネート型リチウムイオン電池（フィルム外装電池）は薄くて、軽量であるため、多直列化に有利であることから、家庭用蓄電装置に利用されている。単相三線式ＡＣ２００Ｖを出力するためには、装置内部で電池を直列に接続することでＤＣ２００Ｖ程度まで昇圧することが、パワーコンディショナ（以下、ＰＣＳ）における効率を最大化するために好ましい。従って、平均電圧４Ｖ程度の電池の場合、電池部内部の直列数を６４直列とした構成、あるいは電池部内部の直列数を３２直列として２個直列接続した構成を採用してもよい。４直列の電池モジュールを用いる場合、電池部内部にモジュールを１６個あるいは８個直列に接続する構成としてもよい。

（電池積層体）
電池積層体３０は、複数の電池モジュール２０が積層された状態で組み立てられたサブアセンブリである。この例では、８つの電池モジュール２０がその厚み方向に並べられている（積層されている）。積層体の両端部にはエンドプレート３１、３１が配置されている。そして、中間部分に、仕切りプレート３２が配置されている。これらのプレートは場合によっては省略してもよい。

エンドプレート３１および仕切りプレート３２は、一例で板金部材であってもよく、電池モジュール２０を押さえる役割と、電池モジュール２０を後述する支持部材４５、４６に固定する役割とを有する。後者の役割を果たすため、エンドプレート３１および仕切りプレート３２は、その一部に延出部３１ａ、３２ａを有している。延出部３１ａ、３２ａの先端側には、固定ネジを通すための孔が形成された固定部が形成されており、この部分が後述する支持部材４６に対して固定されることとなる。

また、詳細な図示は省略するが、延出部３１ａ、３２ａの反対側（図１の図示左側）の端部にも、固定ネジを通すための孔が形成された固定部が形成されており、この部分が後述する支持部材４５に対して固定されることとなる。

エンドプレート３１および仕切りプレート３２の大きさは、例えば、各電池モジュール２０と同じまたは実質的に同じ大きさであってもよいし、図１のように、それより一回り大きいものであってもよい。詳細な図示は省略するが、電池モジュール２０全体を固定するためのロッド（一例で４本）は、エンドプレート３１、４個の電池モジュール２０、仕切りプレート３２、他の４個の電池モジュール２０、他のエンドプレート３１の順でそれらを貫通するように構成されていてもよい。このロッドの先端にナットを締め付けることで固定が行われる。

電池積層体３０における各電池モジュール２０の電気的接続は、直列接続であってもよいし、直列接続と並列接続の組合せであってもよい。電気的接続は、バスバー（不図示）やケーブル等を用いて行うことが可能である。

電池積層体３０は、また、電池モジュール２０の温度を測定する１つまたは複数の温度センサ（不図示）を有していてもよい。

電池積層体３０は、図１の例では、電力取出し用の電力用接続部３７と、温度センサ等の検出信号を外部に取り出すための信号用接続部３８とを有している。これらの接続部３７、３８に対して電気的接続を行うために、一例で、一方の電池カバー５６に開口部が形成され、そこに所定のコネクタが取り付けられるようになっていてもよい。このようなコネクタとしては、防水性能を備えたコネクタを利用してもよい。

（電池カバー）
続いて、密閉ハウジング５０を構成する電池カバー５１、５６について詳しく説明する。図１、図５に示すように、電池カバー５１、５６は、細部の形状が多少異なっていてもよいが、その全体的な形状が同一または対称に形成されている。一方の電池カバー５１を例として以下説明すると、電池カバー５１は、一枚の板材をプレス加工（一例として深絞りプレス加工）で形成したものであってもよい。電池カバー５１は、全体としてバスタブのような形状、別の言い方をすれば、所定深さの継ぎ目の無いカップ部を備えた形状となっている。

図１では、上方に向かって凸となる状態で描かれているが、電池カバー５１は、カップ部の底面に相当するカバー面５１ａと、そのカバー面５１ａの周縁部から延びる４つの側面５１ｂ−１〜５１ｂ−４（以下、これらをまとめて単に「側面５１ｂ」ともいう）と、側面５１ｂの端部に形成されたフランジ部５１ｆとを有している。

カバー面５１ａと各側面５１ｂとの接続部、および、隣接する側面５１ｂどうしの接続部は、なだらかに湾曲したＲ部として形成されている。プレス加工によってこのような形状を良好に形成するために、この湾曲部の曲率半径は２５ｍｍ以上（一例で、材質厚みが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下）であってもよく、より具体的には３０ｍｍ以上であってもよい。

電池カバー５１、５６の材質は、例えば圧延鋼板、ステンレス鋼板等を利用することができる。電池カバー５１、５６の材質の厚みとしては、最終的なモジュールのサイズ等にもよるが、例えば１．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内としてもよい。

カバー面５１ａは、特に加工が施されていない平坦面であってもよいし、凹凸状に加工されていてもよい。このような凹凸形状は、種々観点から設計しうるものであるが、例えば剛性および放熱性の向上を意図して形成されるものであってもよい。側面５１ｂは、カバー面５１ａに対して実質的に垂直に形成されたものであってもよいし、または、１°〜３°程度の抜きテーパが付けられていてもよい。

フランジ部５１ｆは、１つの仮想基準面（不図示）内で延在するように平面状に形成されており、全体の輪郭形状は四角形である。一方の電池カバー５１のフランジ部５１ｆと、他方の電池カバー５６のフランジ部５６ｆとを突き合わせて固定することで、一対のカバー５１、５６間に１つの密閉空間が形成される。フランジ部５１ｆ、５６ｆの固定は、固定ネジ、溶接、リベット等で行うことができる。必要に応じて、フランジ部５１ｆ、５６ｆに固定ネジ等を通すための挿通孔（不図示）が複数形成されていてもよい。

挿通孔は、プレス加工により形成してもよいし、または、ドリル等による二次加工で形成してもよい。

本実施形態のようにハウジング５０内が密閉空間となっている場合、次のような作用効果がある。すなわち、仮に何らかの原因で内部の電池セルが発火したような場合であっても、密閉ハウジング５０内で自己消化させることができるという点である。これにより、蓄電池装置１の発火、延焼を防止することができる。十分な密閉性を確保するために、図６に示すように電池カバー５１、５６のフランジ部５１ｆ、５６ｆに所定の深さの溝５１ｄ、５６ｄが形成され、これらの溝５１ｄ、５６ｄにより形成される空間内にシール部材Ｓａが配置されていてもよい。溝５１ｄ、５６ｄは、図７に示すように（溝５６ｄのみ示す）、フランジ部の全周にわたって形成されていることが好ましい。溝の輪郭形状（図示省略）は四角形であってもよい。この例では、溝は１つのみであるが、内側と外側の２つの溝が形成されていてもよい。

各溝５１ｄ、５６ｄの寸法は、種々変更可能であるが、例えば、フランジ部５１ｆ、５６ｆの１．６ｍｍの板厚に対して、深さが０．８ｍｍ〜１．０ｍｍ（したがって、最終的な空間の高さは１．６ｍｍ〜２．０ｍｍ程度）、かつ、溝幅が６ｍｍ〜１２ｍｍの範囲内であってもよい。両方のフランジ部５１ｆ、５６ｆの溝５１ｄ、５６ｄは同形状であってもよいが、深さおよび／または幅が互いに異なっていてもよい。または、一方のフランジ部のみに溝を設け、他方には設けない構成としてもよい。溝は、プレス加工により形成することが、作業性や製造コストの観点から好ましいが、必ずしもこれに限らず、他の加工法を用いてもよい。

シール部材Ｓａは、一例で弾性を有する部材である。このようなシール部材Ｓａは、フランジ部５１ｆ、５６ｆの間で圧縮されるように挟み込まれ、気密性を確保する。プレス加工の場合、フランジ部５１ｆ、５６ｆの平面度を確保することが困難な場合があるが、本実施形態のように、弾性のシール部材Ｓａを介在させる構成とすることで、仮にフランジ部５１ｆ、５６ｆの平面性が十分でなかったとしても良好な気密性を確保でき、自己消化性を担保することが可能となる。

シール部材Ｓａは、溝５１ｄ、５６ｄに対応する形状に予め形成されたものであってもよいが、それに限定されるものではない。例えば、ある程度の流動性のあるシール部材を溝内に配置していき、それが発泡して膨張することで溝５１ｄ、５６ｄ内の空間を充填する発泡性のシール部材を利用してもよい。一例で、発泡時に厚み４ｍｍ程度になるシール部材が高さ２ｍｍ程度の空間内に圧縮配置される構成（すなわち、発泡性シール部材の圧縮率が５０％程度）としてもよい。

この他にも、シールリング、ガスケットといったシール部材を利用してもよい。シール部材の種類、形状によっては、シール部材は必ずしも溝内に配置される必要はなく、溝の無いフランジ部５１ｆ、５６ｆ間に単に挟まれるものであってもよい。なお、自己消火性能が不要な場合には、ハウジング５０は密閉性を備えていないものであってもよい。

（電池積層体の固定）
図１および図５を参照し、密閉ハウジング５０内の電池積層体３０の固定について説明する。本実施形態では、図１のような支持部材４５、４６を介して電池積層体３０の密閉ハウジング５０に対する固定が行われる。

支持部材４５、４６は、一枚の金属板を段状に折り曲げた部材であり、支持部材４５の方を例に挙げて説明すると、電池カバー５６の側面５６ｂ−３に沿うように延びる固定面４５ａと、その固定面４５ａの下端から折れ曲がり複数のネジ孔が形成された取付面４５ｂと、取付面４５ｂの端部から折れ曲がった接続面４５ｃと、接続面４５ｃの下端から折れ曲がりカバー底面に沿うように延びる固定面４５ｄとを有している。他方の支持部材４６についても、基本的にはこれと同様に段状の形状となっているが、開口部４５ｈの個数や位置などについては異なっている。この開口部４５ｈは、前述した電池積層体３０の接続部３７、３８を通すための部分である。

支持部材４５、４６は、一例で、溶接により電池カバー５６の内面に固定される。固定後の状態が、模式的に図５に示されている。電池積層体３０の一部を固定ネジＢ１により一方の支持部材４５に固定し、他の一部を固定ネジＢ２により他方の支持部材４６に固定することで、電池積層体３０がハウジング５０に固定される。

本実施形態のように、支持部材４５、４６を用いて固定する場合、電池積層体３０の固定位置（図５の取付面４５ｂ、４６ｂの位置）が、ハウジング５０の中心線ＣＬにより近い位置となる。これにより、次のような作用効果が得られる。

すなわち、蓄電池ユニット１０は、図５のような横向きの姿勢だけではなく、図２に示すように縦向きの姿勢（一対の電池カバー５１、５６が上下ではなく、左右に並ぶような姿勢を言う）で取り付けられる場合もある。このような場合、仮に電池積層体３０の固定位置がいずれか一方のカバーの底面付近に位置していると、縦向きの姿勢としたときに、電池積層体３０が片持ち状の保持となる。この場合、保持の安定性等に影響がでる可能性がある。これに対して本実施形態によれば、電池積層体３０の固定位置が中心線ＣＬにより近い位置となるので、電池積層体３０の重心バランスの偏りが顕著とならず、安定的な保持が実現される。

なお、上記では図面に示された具体的な構造に沿ってその形状等を説明したが、このような作用効果を奏する構成としては上記の構造に限定されるものではない。支持部材は、電池カバーに取り付けられる固定部と、電池積層体の一部が取り付けられる取付部と有するものであればよい。図５の例では、取付面４５ｂ、４６ｂは電池カバー５６の底面と中心線ＣＬの中間付近に位置しているが、この位置に関しても適宜変更可能であり、より中心線ＣＬに近い位置（中心線ＣＬ上も含む）、または、より中心線ＣＬから離れた位置としてもよい。支持部材は必ずしも互いに同様の形状である必要はない。

（放熱構造）
次いで、蓄電池ユニット１０の放熱構造について説明する。図１、図５に示すように、本実施形態では、電池積層体３０の電池モジュール２０の一側面が一方の電池カバー５１の内面に熱的に接するとともに、他の側面が他方の電池カバー５６の内面に熱的に接している。具体的には、熱伝導シート６１、６２を介して、電池モジュール２０と電池カバー５１、５６とが熱的に接している。なお、熱伝導シートの一方または両方が省略されてもよい。

詳細について図４も参照して説明すると、本実施形態では、電池モジュール２０の長辺側の側面２４に、熱伝導シート６１が配置される。熱伝導シート６１は、１つの電池モジュール２０の１つの側面２４につき、１部材として配置されてもよいし、２または３以上の部材として配置されてもよい。

熱伝導シートとしては、電池モジュール２０からの熱を良好に外部の他の部材に伝えることができるものであれば特に材質は限定されるものではないが、例えば、その熱伝導率が１．０（W・m^−１・Ｋ^−１）以上程度のもの、または１０（W・m^−１・Ｋ^−１）以上程度のものであってもよい。形状に関しては、弾性を有する所定厚み（例えば０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内）のシート材であってもよい。一方の面または両方の面に粘着性を有するものであってもよい。また、熱伝導シートは、難燃性のものであってもよい。熱伝導シートは、電池モジュール側面およびハウジング内面の一方または両方に密着するものであってもよい。熱伝導シートは圧縮された状態で設けられるものであってもよい。

熱伝導シート（１つまたは複数）は、電池組立体の１つの側面に占める割合が５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上となるものであってもよい。熱伝導シート（１つまたは複数）は、電池モジュールの１つの側面（コーナーＲ部が形成されている構成においてはＲ部を含まない平面部）に占める割合が５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上となるものであってもよい。

熱伝導シート６１は、電池モジュール２０に直接取り付けられてもよいが、この例では、図４に示すような熱伝導板７０に熱伝導シート６１が取り付けられる構成となっている。熱伝導板７０は板金部材であり、隣接する電池モジュール２０の主面２２どうしの間（図４では一方の電池モジュール２０のみ図示する）に挟まれる接触面７１と、その接触面７１の一辺から折り曲げられた１つまたは複数の突出部７２とを有している。突出部７２は、この例では２箇所設けられており、また、接触面７１に対して曲げられている。

平坦部７１の四隅部には挿通孔７１ｈが形成されており、この挿通孔７１ｈに固定用のロッドを通して締付けを行うことで、電池モジュール２０どうし間に熱伝導板７０が固定されるようになっている。

最終的な組立て状態では、図８に模式的に示すように、熱伝導板７０の接触面７１が２つの電池モジュール２０の主面に接し、突出部７２が電池モジュール２０の側面に接することとなる。そして、突出部７２の外側表面と、電池カバー５１との間に熱伝導シート６１が介在した状態となる。

熱伝導シート６１としては、電池モジュール２０からの熱を良好に外部の他の部材に伝えることができるものであれば特に材質は限定されるものではない。一例としては、熱伝導性を有する材質で形成され、弾性を有する所定厚みのシート材であってもよい。

以上のような構成により、電池モジュール２０で生じた熱が熱伝達板７０および熱伝導シート６１を経由して電池カバー５１へと伝わり、放熱される。図１では詳細な図示を省略しているが、電池モジュール２０の他の側面（図１で下面側となる側面）付近にも、熱伝導シートが配置されていることが好ましい。図５では、このような熱伝導シート６２を模式的に示している。

熱伝導シート６１は、各電池モジュール２０の側面ごとに個々に配置されるものであったが、熱伝導シート６２については、複数の電池モジュール２０（一例で４つの電池モジュールまたは８つ全部の電池モジュール）に共通のシートとしてもよい。この場合、図４に示したような熱伝導板７０を介在させることなく、直接、熱伝導シートが電池モジュール２０の側面に接する構成としてもよい。別の態様では、熱伝導シート６２として、熱伝導シート６１のような別々のシートを用いてもよい。

上述した蓄電池ユニット１０では、電池カバー５１、５６が継ぎ目の無いカップ部分を有するものであり、プレス加工（例えば深絞りプレス加工）で製造されるものであるので、次のような利点が得られる。すなわち、密閉ハウジングを構成する場合、例えば、一枚の板金を折り曲げ、線溶接等を行って箱型のカバーとしてもよいが、この場合、作業に手間がかかる。これに対して、上述のような電池カバー５１、５６によれば、プレス加工で形成することができるので、容易に製造でき製造コスト低減も面でも有利である。

また、電池カバー５１、５６は溶接の場合と違って継ぎ目が形成されないため、熱伝導／拡散がより均質的なものとなり、放熱性の観点からも好ましい。電池カバー５１、５６の角部がＲ部となっていることは、プレス加工で形状を付与しやすいという他にも、カバー内外（言い換えれば、ハウジングの内外）の空気の対流がスムーズとなり、その結果、放熱効果が向上するという利点もある。特に、曲率半径が例えば２５ｍｍ以上の場合、より好ましくは３０ｍｍ以上の場合、角部における乱流の発生を効果的に抑制できるものとなる。

（蓄電池ユニットの組込み）
蓄電池ユニット１０は、使用時の姿勢が特定の向きに限定されるものではなく、どのような向きでも使用可能である。本発明の一形態では図２に示すように、縦向きの姿勢（一対の電池カバー５１、５６が鉛直方向ではなく水平方向に並ぶような姿勢を言う）でフレーム８０に保持される。

この場合、図９に模式的に示すように、電池モジュール２０の側面が電池カバー５１、５６と熱的に接することとなる。すなわち、電池モジュール２０と電池カバー５１、５６との熱的接触箇所が、使用時姿勢における蓄電池ユニット１０の左右両側に位置することとなる。このような構成によれば、蓄電池ユニット１０の周囲の機器等の配置関係にもよるが、熱的接触箇所を上面および／または下面に位置させる場合と比較して、空気の対流が生じやすく良好な放熱効果が得られることとなる。

なお、上記のような作用効果は、電池モジュール２０の両側面ではなくいずれか一方の側面のみに熱伝導シート６１、６２を配置した場合にも同様に得られるものである。更には、電池モジュール２０が熱伝導シート６１、６２を介することなく電池カバー５１または電池カバー５６に熱的に接していてもよい。上記のような、熱的接触部の側面配置による放熱効果に着眼した場合、当業者であれば、熱的接触位置が蓄電池ユニットのそのような箇所に設けられている限り、具体的な密閉ハウジング等の形状はどのようなものであってもよいことは理解されよう。すなわち、図１のような深絞りによって形成された電池カバーに限らず、溶接等によって形成された電池カバー等も利用可能である。

溶接等によって形成された電池カバーとしては、例えば、図１５に例示するような、板材を折り曲げて溶接により線溶接部５１ａ′を形成することで形成したカバー５１′を利用してもよい。

（フレームおよびモジュールの取付け）
続いて、蓄電池ユニット１０やジャンクションボックス９１等が取り付けられるフレーム８０（図２、図１０参照）について説明する。なお、図２と図１０とでフレーム８０の構成が一部異なって描かれているが、本発明において本質的な相違ではなく、いずれの構成としてもよい。フレーム８０を構成する各部材は、いずれも金属製であってもよい。

フレーム８０は、図１０に示すように、ベースプレート８８と、そのベースプレート８８の両端部に立設された支柱８１Ｌ、８１Ｒと、支柱８１Ｌ、８１Ｒの間に架け渡された横フレーム部材８２、８３とを有している。フレーム８０は、上下２段の取付けスペースを提供するような構成となっている。

ベースプレート８８の下面の左右両側には、脚部８９Ｌ、８９Ｒが設けられている。各脚部８９Ｌ、８９Ｒは、板金部材を断面Ｌ字状に折り曲げたものであってもよい。脚部８９Ｌ、８９Ｒは、その一部に固定ネジを通すための１つまたは複数の挿通孔が形成されていてもよい。

２本の支柱８１Ｌ、８１Ｒの間には仕切部材８７が縦方向に配置され、これにより、蓄電池ユニット１０（図１、図２参照）がそれぞれ配置されるスペースＡ１、Ａ２が形成されている。スペースＡ１、Ａ２はこの例では横方向に並んで配置されている。

蓄電池ユニット１０のフレーム８０に対する固定は、特に限定されるものではないが、例えば、固定ボルトやリベットといった機械的固定具を用いて実施可能である。蓄電池ユニット１０のフランジ部５１ｆがフレーム８０の一部に（例えば１本の支柱８１Ｌまたは８１Ｒと、中央の仕切部材８７に）固定されるものであってもよい。

固定具は、取外し可能にモジュール１０の固定を行うものであることが好ましい。例えば、仕切部材８７等の側面から所定距離だけ離れた取付面を有する取付部材９５などを利用してもよい。この場合、電池カバー５１のフランジ部５１ｆの外周部がストレート形ではなく、図５に示すように湾曲部５１ｅとなっているような構成であっても、良好に蓄電池ユニット１０のフランジ部をフレーム８０に取り付けることが可能となる。１つの蓄電池ユニット１０を固定するのに用いられる取付部材９５は、限定されるものではないが、複数（一例で４個）であってもよい。

固定ボルトやリベットといった固定具の他にも、工具を用いることなく、例えばモジュール１０をフレーム８０に対して移動させ、モジュール１０が所定位置まで移動したところで取付けが完了する固定デバイス（例えばナップフィット方式のもの）等を利用してもよい。

図１１は、蓄電池ユニット１０がフレーム８０に取り付けられた状態を模式的に示す横方向断面図である。本実施形態の構成によれば、蓄電池ユニット１０が、図５に示したような、中心線ＣＬを挟んで略対称の形状となる密閉ハウジング５０として構成されている。そのため、蓄電池ユニット１０のフランジ部５１ｆ等をフレーム８０に取り付けた状態では、図１１に示すように、取付基準面ＲＳと蓄電池ユニット１０の重心とのズレ（図１１における上下方向におけるものをいう）が少なくなり、蓄電池ユニット１０を重心バランスの良い状態で保持することが可能となる。

図１１に模式的に示すように、中央の仕切部材８７に対して一方の蓄電池ユニット１０のフランジ部と他方の蓄電池ユニット１０のフランジ部との両方が固定されるようになっていることも好ましい。この場合、１本の仕切部材８７が２つのモジュールに共通の保持部材として機能することとなるので、構造の簡素化および製造コストの低減の観点で有利である。

フレーム８０の上段左側のスペースでは、上下の横フレーム部材８２、８３に２本のブラケット部材８４Ｌ、８４Ｒが縦方向に架け渡されている。各ブラケット部材８４Ｌ、８４Ｒは、全体として略コ字型に形成されており、ここに、ジャンクションボックス９１が取り付けられる。

フレーム８０の上段右側のスペースでは、横フレーム部材８２、８３のそれぞれに、保持プレート８５−１、８５−２が固定されている。各保持プレート８５−１、８５−２は、その水平面８５ａが互いに逆向きに延び出すように、より具体的には、一例で、上の保持プレート８５−１の水平面８５ａが手前側に延び出し、下の保持プレート８５−２の水平面８５ａが奥側に延び出すように、取り付けられている。上下の保持プレート８５−１、８５−２間に、ＰＣＳユニット９２が取り付けられる。

結果として、図２に示すように、本実施形態では、フレーム下段に蓄電池ユニット１０が横方向に並び、フレーム上段にジャンクションボックス９１とＰＣＳユニット９２とが横方向に並ぶ配置となる。

ＰＣＳユニット９２等の上方に蓄電池ユニット１０を配置する構成では、ＰＣＳユニット９２の発熱量が大きい場合、その熱の影響が蓄電池ユニット１０に及ぶことも想定されるが、図２のような構成によれば、蓄電池ユニット１０が相対的に下側に配置されているので、そのような問題が生じにくいという利点がある。

また、図３に例示するような、フレーム８０全体を覆う筐体本体１１１と、その前面に設けられた開閉可能なカバー１１２、１１３とを有するような筐体１１０に収容されている場合、次のような作用効果も得られる。すなわち、例えば上段のＰＣＳユニット９２等に点検、修理の必要が生じた場合には、上カバー１１２を開けてＰＣＳユニット９２等にアクセスすることができ、下段の蓄電池ユニット１０に等に点検、修理の必要が生じた場合には、下カバー１１３を開けてモジュール１０に直接アクセスすることができる。

蓄電池ユニット１０が奥行き方向に並んで配置されている構成で、奥側のモジュール１０にアクセスしたい場合、上記のような前面からのアクセスの際に手前側のモジュール１０が邪魔になったり、場合によっては取り外す必要が生じたりするおそれもある。しかし、図２のような横方向に並んだ配置によれば、それぞれのモジュール１０に直接アクセスすることができ、便利である。

（蓄電池ユニットの他の実施形態）
以上、本発明の一形態について説明したが、本発明の蓄電池ユニットは図１２、図１３に例示するようなものであってもよい。

この蓄電池ユニット１１０は、電池積層体３０が配置されるベースプレート１５８と、電池積層体１５８全体を覆うような形状の電池カバー１５１と備えている。電池積層体３０は、模式的に描かれているが、図１とほぼ同様のものであってもよい。

ただし、図１のような電池積層体３０を用いる場合には、エンドプレート３１および仕切りプレート３２の延出部３１ａ、３２ａ（固定ネジが取り付けられる部分）の位置がより下側に変更され、ベースプレート１５８に対して固定が行われるように構成されていてもよい。

電池カバー１５１は、上記実施形態と同様、一枚の板材をプレス加工で形成したものであり、カバー面１５１ａと、そのカバー面１５１ａの周縁部から下向きに延びる４つの側面と、側面１５１ｂの端部に形成されたフランジ部１５１ｆとを有している。電池カバー１５１としては、アスペクト比（ｄｗ：ｄｈ）が、例えば、１：０．３〜１：４程度の範囲内のものであってもよく、一例で、２：３程度であってもよい。

電池カバー１５１のフランジ部１５１ｆと、ベースプレート１５８との固定は、例えば、固定ネジ、リベット、溶接等で行うことができる。図１３に模式的に示すように、フランジ部１５１ｆとベースプレート１５８との間に、シール部材１５８が配置されていてもよい。シール部材１５８としては、種々のものを利用できるが、一例で、フランジ部１５１ｆの形状に対応するとともに電池積層体３０を取り囲むガスケットであってもよい。

ベースプレート１５８は、一例で、金属製のプレートであってもよい。ベースプレート１５８と電池カバーとの材質は同じであってもよいし、異なっていてもよい。ベースプレート１５８の輪郭形状は特に限定されるものではないが、フランジ部１５１ｆと同形状の四角形状であってもよいし、フランジ部１５１ｆより一回り大きいサイズとしてもよい。

このような構成であっても、図１４に示すように、電池積層体３０の一部と金属カバー１５１等の一部とが熱的に接し、放熱構造が構成されていることが好ましい。この例では、電池積層体３０の１つの面（図示上面）が熱伝導シート６１を介して電池カバー１５１の上面内側と熱的に接しており、電池積層体３０の他の面（図示下面）が熱伝導シート６２を介してベースプレート１５８に熱的に接している。熱伝導シート６１、６２の形状はどのようなものであってもよいが、この例では、熱伝導シート６１については、図１３に示すように各電池モジュール２０の一側面（図では上面）にそれぞれ配置されている。詳細な図示は省略するが、この場合においても、図４に示したような熱伝導板７０が電池モジュール２０間に配置されていてもよい。熱伝導シート６２についても、上面側の熱伝導シート６１と同様の構成としてもよいし、あるいは、複数の電池モジュール２０に共通のより大きい一枚または２枚以上の熱伝導シートとしてもよい。

（熱伝導シートが設けられていない構成）
上記のとおり本発明の一形態においては熱伝導シートは必須の構成要素でないが、図１４に例示するような、電池積層体３０の側面／電池モジュール２０の側面が熱伝導シートを介することなくカバー内面に熱的に接するものとしてもよい。上記実施形態では、熱伝導シートを用いた形態として放熱性能がより良くなる形態としたが、放熱性能として要求を満たすのであれば、熱伝導シートは設けなくてもよいし、または、一部のみとしてもよい。一部のみとする場合、発熱が顕著な箇所に設けることも望ましい。また、熱伝導シートが設けられていない場合において、電池積層体または電池モジュールと、金属カバーとは、熱的に接触するものである限り、物理的に接触していてもよいし、離間していてもよい。このような構成であっても、金属カバーが一部材で形成されていることによる放熱効果を得ることができる。

（蓄電池ユニットおよびＰＣＳユニット等の配置）
本発明のある一側面における蓄電池装置においては、図１６Ａ、図１６Ｂに示すような、様々な、蓄電池ユニットおよびＰＣＳユニット等の配置とすることができる。

図１６Ａ（ａ）、（ｂ）では、２つの蓄電池ユニット１０が下段に２つ並び、上段にジャンクションボックス９１およびＰＣＳユニット９２が並んで配置されている。

図１６Ａ（ｃ）では、２つの蓄電池ユニット１０が上下２段に配置されており、ジャンクションボックス９１およびＰＣＳユニット９２がその側方に配置されている。図１６Ａ（ｄ）では、ジャンクションボックス９１が２つのうち上側の蓄電池ユニット１０の上に、また、ＰＣＳユニット９２が同ユニット１０の側方に配置されている。

図１６Ｂ（ｅ）〜（ｈ）では、２つ分の蓄電池ユニット１０に相当する大型の１つのユニット１０′が用いられている。図１６Ｂ（ｅ）では、蓄電池ユニット１０′の上側にジャンクションボックス９１およびＰＣＳユニット９２が並んで配置されている。図１６Ｂ（ｆ）では、蓄電池ユニット１０′の上側に、ＰＣＳユニット９２とジャンクションボックス９１とが上下方向に並んで配置されている。図１６Ｂ（ｇ）では、蓄電池ユニット１０′の上側および側方に、それぞれ、ジャンクションボックス９１とＰＣＳユニット９２とが配置されている。図１６Ｂ（ｈ）では、蓄電池ユニット１０′の側方で、ジャンクションボックス９１およびＰＣＳユニット９２が上下方向に並んで配置されている。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記した内容に限定されるものではなく、種々変更可能である：
（ａ）電池カバー５１、５６等に関し、上記では、カップ部の底面形状が略四角形のものを例示したが、底面形状は、円形、楕円形、多角形、またはそれらのうち２つ以上の組合せであってもよい。
（ｂ）上記では、電池カバーの凹部底面が平坦面あるいはそれに凹凸形状等が付されたものについて例示したが、例えば、高さの異なる２以上の面を有するものとしてもよい。
（ｃ）電池積層体３０に関し、８個の電池モジュール２０が１つの仕切りプレート３２で４つずつ仕切られたものを例示したが、例えば、１２個の電池モジュール２０が２つの仕切りプレートを用いて４つずつ仕切られた構成などとしてもよい。

（付記）
本出願は以下の発明を開示する：
１．複数の電池モジュール（２０）が積層された電池積層体（３０）、および、それを収容する金属製ハウジング（５０）を有する電池モジュール（１０）と、
上記電池モジュール（１０）を保持する保持部材（８０）と、を備え、
上記保持部材に上記蓄電池ユニットが保持された姿勢で、上記電池モジュール（２０）が横方向に積層された状態となり、かつ、上記電池積層体（３０）の少なくとも１つの側面が上記金属製ハウジングの一部に、直接的にまたは伝熱体（一例でシート状伝熱体）を介して、熱的に接している、蓄電池装置（１）。

このような構成によれば、熱的接触箇所を蓄電池ユニットの上面および／または下面に位置させる場合と比較して、空気の対流が生じやすい側面部分に熱的接触箇所が設けられているので、良好な放熱効果が得られる。また、複雑な形状の伝熱部材を介在させることなく電池積層体とハウジングとが熱的に接するので、構成の簡素化を図ることができる。さらに、電池モジュールが横向きの配置となっているので（縦方向に積まれるものではないので）次のような利点もある。すなわち、縦積みの場合、下側の電池モジュールの発熱の影響を受けて上側の電池モジュールがより高温となり、上下で電池の温度に大きな温度差が生じるが、横向きの積層の場合、そのような問題が生じることはない。

２．上記金属製ハウジングが、上記電池積層体を密閉式に収容している、上記蓄電池装置。このような構成によれば、仮に電池が発火したような場合であっても自己消化が行われる。

３．上記電池モジュールは、２つの主面（２２）とそれらを接続する側面（２３、２４）とを有する扁平な略直方体の外形であり、上記電池モジュールの側面の少なくとも１つが、上記金属製ハウジングに熱的に接している、上記記載の蓄電池装置。このような構成によれば、電池モジュールの主面ではなく側面から熱を金属製ハウジングに逃すことができる。

４．上記電池モジュールの側面（２４）の少なくとも一部が金属で構成され、この金属部分が上記金属性ハウジングに熱的に接している、上記記載の蓄電池装置。このような構成によれば、側面が、樹脂等と比較して熱伝導性の高い金属で構成され、この金属部分から熱を逃がすことができるので放熱性が向上する。

５．上記電池積層体の両側面が、それぞれ、上記金属製ハウジングの一部に熱的に接している、上記記載の蓄電池装置。このような構成によれば、両方の側面から良好に熱を逃がすことができる。

１ 蓄電池装置
１０、１１０ 蓄電池ユニット
２０ 電池モジュール
２１ 収納ケース
２２ 主面
２３、２４ 側面
２５ａ、２５ｂ 端子
２７ 樹脂ケース
２８ カバー
３０ 電池積層体
３１ エンドプレート
３２ 仕切りプレート
３７、３８
４５、４６ 支持部材
５０ 密閉ハウジング
５１、５６ 電池カバー
５１ａ カバー面
５１ｂ 側面
５１ｆ フランジ部
６１、６２ 熱伝導シート
７０ 熱伝導板
７１ 接触面
７２ 突出部
８０ フレーム
８１Ｌ、８１Ｒ 支柱
８２、８３ 横フレーム部材
８７ 仕切部材
８８ ベースプレート
８９Ｌ、８９Ｒ 脚部
９１ ジャンクションボックス
９２ ＰＣＳユニット
１１０ 筐体
１１１ 筐体本体
１１２ 上カバー
１１３ 下カバー
１５８ ベースプレート
Ｓａ シール部材

Claims (5)

1. 複数の電池モジュールが積層された電池積層体、および、それを収容する金属製ハウジングを有する蓄電池ユニットと、
   前記蓄電池ユニットを保持する保持部材と、を備え、
   前記保持部材に前記蓄電池ユニットが保持された姿勢で、（ｉ）前記電池モジュールが横方向に積層された状態となり、かつ、（ｉｉ）前記電池積層体の少なくとも１つの側面が前記金属製ハウジングの一部に、直接的にまたはシート状の伝熱体を介して接している、定置型の蓄電池装置。
2. 前記金属製ハウジングが、前記電池積層体を密閉式に収容している、請求項１に記載の蓄電池装置。
3. 前記電池モジュールは、２つの主面とそれらを接続する側面とを有する扁平な直方体の外形であり、
   前記電池モジュールの側面が、前記金属製ハウジングに接している、請求項１または２に記載の蓄電池装置。
4. 前記電池モジュールの側面の少なくとも一部が金属で構成され、この金属部分が前記金属性ハウジングに接している、請求項３に記載の蓄電池装置。
5. 前記電池積層体の両側面が、それぞれ、前記金属製ハウジングの一部に接している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電池装置。