JP6255317B2 - 電池ブロックおよび電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池ブロックおよび電池モジュールに関し、特に、冷却部材を備える電池ブロックおよび電池モジュールに関する。

電池ブロックは、複数の電池セルを配列して支持部材に固定し、各電池セルの正・負極端子を、バスバー等により相互に電気的に接続して構成される。電池モジュールは、このような電池ブロックを複数個備え、上下に積層または並列に配置してベース部材に固定する構造を有する。
電池ブロックおよび電池モジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車に電源用として搭載され大電流を出力する。電池ブロックを形成する各電池セルは、充放電時に発熱する。このため、このような電池ブロックには、冷却部材として冷却パイプを備えたものがある。

従来の電池ブロックの一例として、冷却パイプを、直接、各電池セルに固定した構造が知られている（例えば、特許文献１の図１参照）。しかし、この構造は、大型、大重量の電池ブロックでは、衝撃や振動などの負荷に耐えられない。このため、箱型の冷却プレートに冷却パイプを内蔵し、この冷却プレートを電池セルに固定した構造が知られている（例えば、特許文献１の図１３参照）。

特開２００９−１３４９０１号公報

冷却パイプが内蔵された冷却プレートを備える電池ブロックでは、各電池セルは冷却プレートに内蔵された冷却パイプを介して冷却されるので、冷却効率が悪い。また、冷却プレートが平坦状であるので、重量が大きくなるという課題もある。

本発明の一態様による電池ブロックは、複数の電池セルが、各電池セル間にスペーサを介在して配列され、配列方向の両端にエンドプレートが配置された電池ブロックであって、複数の電池セルの配列方向に延在され、複数の電池セルの一面に、直接、または熱伝導層を介して接触する冷却プレートを備え、冷却プレートは、複数の電池セルの配列方向に延在された複数の肉厚部、および肉厚部の空洞部であり、冷媒が流れる冷却用貫通孔を有し、肉厚部それぞれに冷却用貫通孔が形成されており、冷却プレートの肉厚部の間に、補強用リブが形成されている。
本発明の他の一態様による電池ブロックは、複数の電池セルが、各電池セル間にスペーサを介在して配列され、配列方向の両端にエンドプレートが配置された電池ブロックであって、複数の電池セルの配列方向に延在され、複数の電池セルの一面に、直接、または熱伝導層を介して接触する冷却プレートを備え、冷却プレートは、複数の電池セルの配列方向に延在された肉厚部、および肉厚部の空洞部であり、冷媒が流れる冷却用貫通孔を有し、冷却プレートは、肉厚部が、複数の電池セルの一面側に向かって突出する構造を有し、肉厚部の一面が複数の電池セルの一面に隣接する他の面に、直接、または熱伝導層を介して接触している。
また、本発明の電池モジュールは、上記電池ブロックを複数個備え、電池ブロックが上下に積層され、または並列に配置されて支持部材に固定されている。

本発明によれば、冷却効率を向上することができる。また、冷却プレートの軽量化を図ることができる。

本発明の電池ブロックの一実施の形態を示し、斜め下方側から観た外観斜視図。 図１に図示された電池ブロックを斜め上方側から観た外観斜視図。 図１、図２に図示された電池ブロックの斜め上方からの分解斜視図。 図３に図示された電池ブロックの一部の拡大分解斜視図。 図１に図示された冷却プレートの斜め下方からの分解斜視図。 図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図。 図５に図示された冷却プレートの変形例。 本発明の一実施の形態としての電池モジュールの外観斜視図。 図８に図示された電池モジュールの分解斜視図。

−電池ブロック全体構造−
以下、本発明の電池ブロックおよび電池モジュールの一実施の形態を、図面を参照して説明する。先ず、電池ブロックについて説明する。
図１は、本発明の電池ブロックの一実施の形態を示し、斜め下方側から観た外観斜視図であり、図２は、図１に図示された電池ブロックを斜め上方側から観た外観斜視図である。
電池ブロック１００は、複数の電池セル２０（図３参照）と、複数の電池セル２０が所定方向に配列された状態で固定する一対のサイドプレート（保持用部材）７と、電池セル２０の配列方向の両端のそれぞれに配置された一対のエンドプレート１０と、複数の電池セル２０の配列方向に延在される冷却プレート４０とを備える。一対のエンドプレート１０の間には、複数（実施例では２つ）のセクションプレート６が配置されている。セクションプレート６は、一対のエンドプレート１０間に直線状に配列された電池セル２０の列を、配列方向において所定個数毎に区切る、サブグループに分離する部材である。
一対のサイドプレート７は、固定板５により、各エンドプレート１０に固定されている。この固定は、締結部材により、固定板５にエンドプレート１０およびサイドプレート７の規制部７ａを締結する構造である。冷却プレート４０は、締結部材により、各サイドプレート７およびセクションプレート６に締結されている。

図３は、図１、図２に図示された電池ブロックの斜め上方からの分解斜視図であり、図４は、図３に図示された電池ブロックの一部の拡大分解斜視図である。
電池セル２０は、例えば、リチウムイオン二次電池である。各電池セル２０は、アルミニウム等の金属製部材により形成された電池缶内に不図示の発電ユニットが収容され、非水電解液が注入され、電池缶の開口部を電池蓋２１により封口したものである。電池蓋２１の幅方向（Ｙ方向）における各端部付近には、内部の発電ユニットに接続された正極外部端子２２、負極外部端子２３が、電池蓋２１上に突出して取り付けられている。各電池セル２０は、電池蓋２１を高さ方向（Ｚ方向）の上部側にして、配列方向（Ｘ方向）に沿って、正極外部端子２２、負極外部端子２３が交互に反対側に配置されるように直線状に配列されている。
なお、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、図示の通りとする。

各電池セル２０の間には、絶縁性部材で形成されたスペーサ３が介装されている。各スペーサ３は、厚さ方向（Ｘ方向）の両側に電池セル２０が嵌入される開口部を有し、中間部に隔離壁が形成された枠形状を有している。電池セル２０の配列方向（Ｘ方向）の両端に配列されたスペーサ３は、それぞれ、電池セル２０に対面する側のみに電池セル２０を嵌入する開口部を有し、反対面側は平坦面となっている。この両端のスペーサ３の平坦面側それぞれにエンドプレート１０が配置されている。
エンドプレート１０は、例えば、アルミダイカスト等により形成されるアルミニウム合金、剛性が高い樹脂、または樹脂と鋼板とを一体成形して形成される。

エンドプレート１０には、上部側に一対の上部側取付部１１が、また下部側に一対の下部側取付部１２が一体成形されている。これらは電池ブロックを複数個、上下あるいは並列に配置する際の固定部位、あるいは周囲に配置されるパネル類を固定する部位である。また、一対の下部側取付部１２間に、冷却プレート４０が配置される。冷却プレート４０の取付構造については、後述する。

電池セル２０の配列方向（Ｘ方向）の最前部および最後部に配置されたエンドプレート１０の間には、所定の個数の電池セル２０毎にセクションプレート６が配置されている。セクションプレート６は、エンドプレート１０に隣接するスペーサ３と同様に、片側のみ電池セル２０を嵌入する開口部を有し、反対側は平坦面となっているスペーサ３同士間に配置されている。セクションプレート６は、例えば、アルミダイカスト等により形成されるアルミニウム合金、剛性が高い樹脂、または樹脂と鋼板とを一体成形して形成される。セクションプレート６は、一対のエンドプレート１０間に配列される電池セル２０の個数が多くなり、これに伴い全体の重量が大きくなる場合に、サブグループに分離するためのものであり、これにより、電池ブロック１００の固定強度を十分なものにする。従って、一対のエンドプレート１０間に配列される電池セル２０の個数が少なければ、必要とされない。

図４に図示されるように、セクションプレート６の高さ方向（Ｚ方向）の上部側には一対の上部取付部６ａが、また下部側には一対の下部取付部６ｂが一体成形されている。
これらは電池ブロックを複数個、上下あるいは並列に配置する際の固定部位、あるいは周囲に配置されるパネル類を固定する部位である。

隣接する電池セル２０の正極外部端子２２と負極外部端子２３とは、バスバー６０により電気的に接続される。正極外部端子２２と負極外部端子２３は、ボルトにより形成されている、バスバー６０は、一対の貫通孔６０ａを、それぞれ、正極外部端子２２および負極外部端子２３に挿入し、この状態で、ナット６８（図４参照）を正極外部端子２２および負極外部端子２３に締結して固定される。

各電池セル２０の高さ方向（Ｚ方向）の上方には、絶縁カバー６１が配置されている。各絶縁カバー６１は、幅方向（Ｙ方向）の側方に、上方に起立する起立片６２を有する。絶縁カバー６１の高さ方向（Ｚ方向）の上方に、複数（実施例では３つ）の基板ユニット３０が配置されている。各絶縁カバー６１は、スペーサ３の上面部の上に配置され、各基板ユニット３０は、絶縁カバー６１の起立片６２の間の絶縁カバー６１上に搭載される。つまり、絶縁カバー６１の起立片６２は、基板ユニット３０の側方から高さ方向（Ｚ方向）に基板ユニット３０よりも上方に延在される。基板ユニット３０には、各電池セル２０の電圧を測定する回路やヒューズ等が実装され、例えば、セルコントローラを構成する。基板ユニット３０の接続端子３１には、バスバー６０が接続されている。

３つの基板ユニット３０は、絶縁カバー６１上に取り付けられている。各基板ユニット３０の高さ方向（Ｚ方向）の上方には、端子キャップ６５が配置される。端子キャップ６５は、電池セル２０の正・負極外部端子２２、２３をカバーする部材であり、絶縁カバー６１の起立片６２により、側面を圧接されて保持される。

電池ブロック１００には、ＨＶケーブルを接続するための端子台６６が取り付けられる（図２参照）。

各電池セル２０の幅方向（Ｙ方向）の各側方には、それぞれ、サイドプレート７が配置される。サイドプレート７は、金属製または樹脂製の板状部材であり、長手方向（Ｘ方向）の各端部に、ほぼ直角に折曲された規制部７ａを有する。また、各エンドプレート１０の電池セル２０の配列方向（Ｘ方向）における外側には、固定板５が配置される。電池ブロック１００の長手方向（Ｘ方向）の長さは、サイドプレート７の規制部７ａと固定板５によって規制される。この構造について説明する。

各電池セル２０は、それぞれ、スペーサ３に嵌入されて、スペーサ３同士が密着された状態で、Ｘ方向に配列される。電池セル２０の所定個数毎に、セクションプレート６が介装される。配列された電池セル２０の最前部と最後部のスペーサ３には、エンドプレート１０が配置される。各エンドプレート１０には、締結部材８１（図２参照）により固定板５が固定される。配列された電池セル２０の幅方向（Ｙ方向）の両側にサイドプレート７を配置する。

不図示の治具を用いて、スペーサ３に嵌入された電池セル２０、セクションプレート６およびエンドプレート１０を、電池セル２０の配列方向（Ｘ方向）に押圧し、両端のエンドプレート１０の外側面を、サイドプレート７の規制部７ａの内側に位置させる。換言すれば、押圧することにより、電池セル２０、セクションプレート６およびエンドプレート１０をサイドプレート７の両端の規制部７ａ間に配置する。この状態で、締結部材８２により、サイドプレート７の規制部７ａを固定板５に固定する。これにより、電池ブロック１００の配列方向（Ｘ方向）の長さは、サイドプレート７の長さ方向（Ｘ方向）両端の規制部７ａ間の長さとなる。

この状態で、各電池セル２０の高さ方向（Ｚ方向）の下方から、冷却プレート４０が取り付けられる。冷却プレート４０と各電池セル２０との間には、絶縁性の熱伝導性シート８が介装される。熱伝導性シート８と電池セル２０との数は同一である。つまり、熱伝導性シート８と電池セル２０とは１：１で配置されている。この構造とすることにより、各電池セル２０の下面の高さ方向（Ｚ方向）の位置が凸凹であっても、各電池セル２０と冷却プレート４０との熱伝導を良好にすることができる。
しかし、各熱伝導性シート８は、電池セル２０と１：１の短冊状の部材とすると、絶縁抵抗が低くなる可能性がある。これに対しては、さらに、短冊状の熱伝導性シート８全領域をカバーする１枚の絶縁シートを付加する構造とすればよい。電池セル２０すべての下面がほぼ平坦ならば、１枚の熱伝導性シートのみを用いることができる。熱伝導性シートに替えて、熱伝導性接着剤を用いてもよく、要は、冷却プレート４０と各電池セル２０との間に、両部材間の熱伝導を可能にする絶縁性の熱伝導層が介在される構造であればよい。なお、冷却プレート４０と各電池セル２０との間に熱伝導層を介装せず、冷却プレート４０と各電池セル２０とが、直接、接触する構造としてもよい。

−冷却プレートの取付け構造−
冷却プレート４０は、最前部のエンドプレート１０から最後部のエンドプレート１０までの長さ方向（Ｘ方向）の全長に亘り延在される長さを有する。冷却プレート４０は、最前部および最後部において、エンドプレート１０の一対の下部側取付部１２間に配置される。冷却プレート４０は幅方向（Ｙ方向）の両側面に設けられた貫通孔に挿通される締結部材により、サイドプレート７に固定される。また、冷却プレート４０は、締結部材により、セクションプレート６に固定される。

−冷却プレートの構造−
図５は、図１に図示された冷却プレートの斜め下方からの分解斜視図であり、図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。
冷却プレート４０は、電池セル２０を冷却するための部材であり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金で形成される。図４に図示されるように、各電池セル２０の下面は、熱伝導性シート８により冷却プレート４０に熱結合されている。図１〜図３に図示されるように、電池ブロック１００の高さ方向（Ｚ方向）では、電池セル２０の配列方向（Ｘ方向）全長に亘る長さを有する部材は、冷却プレート４０のみである。このため、冷却プレート４０は、高さ方向において電池ブロック１００に掛かる振動、衝撃に耐えられる剛性を備える必要がある。しかし、冷却プレート４０を単に厚くしただけでは、重量が大きくなる。これに対し、本発明の一実施の形態の冷却プレート４０は以下の構成を備えている。

図５、図６に図示されるように、冷却プレート４０は、電池ブロック１００の、電池セル２０の配列方向（Ｘ方向）全長に亘る長さを有する、板状部材である。
冷却プレート４０は、搭載部４１と、搭載部４１の両側に形成された取付部４２とを有する。搭載部４１には、図６に二点鎖線で図示されるように、熱電伝導性シート８および電池セル２０が搭載される。各取付部４２は、締結部材によりサイドプレート７に締結される。
搭載部４１の電池セル２０に対面する上面（内面）は、ほぼ平坦面とされている。搭載部４１の幅方向（Ｙ方向）のほぼ中心には、厚さ方向（Ｚ方向）の厚さが大きい補強リブ４３が形成されている。補強リブ４３は、図１では、冷却プレート４０のほぼ全長に亘って延在されているが、適宜な長さで分離したり、ドット状に形成したりしてもよい。

搭載部４１の幅方向（Ｙ方向）の各側端部には、電池セル２０側とは反対側に突出する肉厚部４４が形成されている。各肉厚部４４には、冷却水などの冷媒が循環する冷却用貫通孔４５が形成されている。取付部４２は、肉厚部４４の側端部から、幅方向（Ｙ方向）に延在された平坦な板状構造を有する。取付部４２は、搭載部４１に対して、直角または傾斜状に折曲して形成してもよい。
冷却用貫通孔４５が形成された肉厚部４４、および取付部４２は、搭載部４１の幅方向（Ｙ方向）の中心に対して、換言すれば、補強リブ４３に対して、ほぼ線対称に形成されている。しかし、肉厚部４４および取付部４２を、搭載部４１の幅方向（Ｙ方向）の中心に対して線対称ではない構造としてもよい。

冷却プレート４０は、押出成形により形成することができる。アルミニウム等のビレット（素材）を、コンテナに入れ、コンテナの一端側に配置された金型の方にビレットを押し出す。ビレットの押し出しを、コンテナを駆動して行う直接押出と、コンテナとビレットを共に移動する間接押出がある。間接押出は、コンテナとビレット間の摩擦を小さくすることができるので、押出速度を大きくし、かつ、摩擦に伴う割れやひびの発生を抑制できる。
押出成形により、図６に図示される断面を有する冷却プレート成形体を形成することができる。押出成形後に、取付部４２、補強リブ４３および貫通孔などを機械加工により形成する。この方法によれば、細くて長い冷却用貫通孔４５を能率的に形成することが可能である。

冷却プレート４０を、冷媒を循環させるための熱交換装置に接続したり、他の電池ブロックの冷却パイプに接続したりするには、接続パイプ４６を用いる。接続パイプ４６と冷却プレート４０との接続方法として、冷却プレート４０の冷却用貫通孔４５の端部に雌ねじを形成し、接続パイプ４６に雄ねじを形成して、接続パイプ４６を冷却プレート４０に螺着する方法を採ることができる。接続パイプ４６を冷却用貫通孔４５内に挿入してろう付することも可能である。また、冷却プレート４０を加熱した状態で接続パイプ４６を冷却用貫通孔４５内に挿入し、冷却プレート４０を常温に戻す焼嵌めや、接続パイプ４６を冷却した状態で冷却用貫通孔４５内に挿入し、接続パイプ４６を常温に戻す冷し嵌め等によることもできる。あるいは、接続パイプ４６を冷却プレート４０の冷却用貫通孔４５に圧入したり、接着により固定したりすることもできる。接続パイプ４６には、電池ブロック１００の重量は作用しないので、接続パイプ４６の剛性は、左程必要ではない。この点を考慮して、接続パイプ４６の材質や、肉厚を設定し、安価な部材とすることができる。

冷却プレート４０の冷却用貫通孔４５内には、直接、冷却水等の冷媒が導入される。つまり、冷却用貫通孔４５内には、冷却用のパイプは挿入されず、冷却プレート４０の肉厚部４４の空洞部である冷却用貫通孔４５内に、直接、冷媒が導入される。これにより、冷却用のパイプが内蔵された冷却プレートを用いる構造に比し、冷却効率を向上することができる。

−冷却プレートの変形例−
図７は、冷却プレート４０の変形例を示す。
変形例の冷却プレート４０Ａは、電池セル２０側に向かって突出する一対の肉厚部４４Ａを備えている。冷却プレート４０Ａでは、一対の肉厚部４４Ａの内面の間が、電池セル２０が載置される搭載部４１Ａとなっている。熱伝導性シート８Ａは、電池セル２０の下面と冷却プレート４０Ａの搭載部４１Ａとの間に介装される熱伝導部８ａと、電池セル２０の側面と冷却プレート４０Ａの肉厚部４４Ａの側面との間に介装される熱伝導部８ｂとを備える。熱伝導部８ａと熱伝導部８ｂとは、別の熱伝導性シートで形成するようにしてもよい。

各肉厚部４４Ａには、冷却用貫通孔４５Ａが形成されている。
搭載部４１Ａには、電池セル２０とは反対側に突出する３つの補強リブ４３Ａが形成されている。中央に位置する補強リブ４３Ａは、搭載部４１の幅方向（Ｙ方向）のほぼ中心に形成されている。補強リブ４３Ａの数は、２つ以下或いは４つ以上でもよく、適宜、設定することができる。
取付部４２Ａは、搭載部４１Ａの領域と同じ肉厚に形成され、各肉厚部４４Ａの基端部から幅方向（Ｙ方向）に延在されている。取付部４２Ａは、肉厚部４４Ａの、高さ方向（Ｚ方向）において異なる位置に、例えば、肉厚部４４Ａの上面側等に設けてもよい。また、取付部４２Ａは、搭載部４１Ａに対して、例えば、直角または傾斜状に折曲して形成してもよい。

冷却用貫通孔４５Ａが形成された肉厚部４４Ａ、および取付部４２Ａは、搭載部４１Ａの幅方向（Ｙ方向）の中心、換言すれば、中央の補強リブ４３Ａに対して、ほぼ線対称に形成されている。しかし、肉厚部４４Ａおよび取付部４２Ａを、搭載部４１Ａの幅方向（Ｙ方向）の中心に対して線対称ではない構造としてもよい。

冷却プレート４０、４０Ａによれば、冷却効率を向上することができる。また、冷却プレート４０、４０Ａは、搭載部４１、４１Ａの全体または一部が肉厚部４４、４４Ａよりも薄く形成されているので、剛性が高く且つ軽量とされている。

−電池モジュール−
図８は、本発明の一実施の形態としての電池モジュールの外観斜視図であり、図９は、図８に図示された電池モジュールの分解斜視図である。なお、図８では、内部構造を明確にするために、周側面に配置されるパネル２１１〜２１５（図９参照）が取り除かれた状態で図示されている。
電池モジュール２００は、複数（実施例では４つ）の電池ブロック１００を備えている。
図８、図９においては、図面の左右方向を、電池ブロック１００の高さ方向（Ｚ方向）とし、図面の上下方向が、電池ブロック１００の幅方向（Ｙ方向）として図示されている。つまり、図８、図９においては、電池ブロック１００は、冷却プレート４０と、冷却プレート４０に対向する側に配置された端子キャップ６５とが図面の左右方向に配置され、一対のサイドプレート７が図面の上下方向に配置された状態に図示されている。

電池モジュール２００は、図９に図示されるように、４つの電池ブロック１００を備えている。説明上、図示の各位置の電池ブロック１００を、それぞれ、電池ブロック１００Ａ〜１００Ｄと称する。Ｚ方向の左側でＹ方向の下側に位置する電池ブロック１００を電池ブロック１００Ａとする。電池ブロック１００Ｂは、電池ブロック１００ＡのＹ方向上方に位置し、電池ブロック１００Ｃは、電池ブロック１００ＡのＺ方向右側に位置し、電池ブロック１００Ｄは、電池ブロック１００ＣのＹ方向上方に位置する。

電池ブロック１００Ａと電池ブロック１００Ｃとは、それぞれの冷却プレート４０を対面させた状態に配置される。電池ブロック１００Ａ、１００Ｃは、それぞれ、サイドプレート７の一方をベース部材（支持部材）２１０に対面する方向に向け、エンドプレート１０の上部側取付部１１の一方と下部側取付部１２の一方とをベース部材２１０上に搭載して、締結部材により、ベース部材２１０に固定される。電池ブロック１００Ｂは、電池ブロック１００Ａの一対のサイドプレート７の他方上に積層される。電池ブロック１００Ｂは、電池ブロック１００Ａの各エンドプレート１０の上部側取付部１１の他方上および下部側取付部１２の他方上に、電池ブロック１００Ｂのエンドプレート１０を搭載して、電池ブロック１００Ａに固定される。同様に、電池ブロック１００Ｄは、電池ブロック１００Ｃの一対のサイドプレート７の他方上に積層される。電池ブロック１００Ｄは、電池ブロック１００Ｃの各エンドプレート１０の上部側取付部１１の他方上および下部側取付部１２の他方上に、電池ブロック１００Ｄのエンドプレート１０を搭載して、電池ブロック１００Ｃに固定される。電池ブロック１００Ｂと電池ブロック１００Ｄとは、それぞれの冷却プレート４０を対面させた状態に配置される。

電池ブロック１００Ａ〜１００Ｄの端子台６６は、電池ブロック１００Ａ〜１００Ｄが電気的に直列に接続されるように、ＨＶケーブル２２０により接続される。電池ブロック１００Ｂおよび電池ブロック１００Ｄの端子台６６はＨＶケーブル２２１により、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車などの車両のインバータ装置およびＤＣ−ＤＣコンバータ装置に接続されている。これにより、電池モジュール２００は、車両の電気システムの電力供給源として利用される。

各電池ブロック１００Ａ〜１００Ｄの冷却プレート４０の冷却用貫通孔４５は、接続パイプ４６に接続されるゴム製の配設用パイプ２３０により直列状態になるように接続される。つまり、冷却プレート４０の各肉厚部４４に形成された一対の冷却用貫通孔４５は、長手方向（Ｘ方向）の一端側で、相互に連結され、他端側で、他の電池ブロック１００Ａ〜１００Ｄの冷却プレート４０の冷却用貫通孔４５に連結される。また、電池ブロック１００Ｂ、１００Ｄの接続パイプ４６ｂ、４６ｄは、それぞれ、冷却系の導入口、導出口に設けられており、不図示の熱交換装置に接続されている。従って、熱交換装置から冷媒を供給し、電池ブロック１００Ａ〜１００Ｄの各冷却プレート４０を経由して熱交換装置に戻り、熱交換装置で冷媒を冷却して再び供給されるという循環冷却が行われる。

電池モジュール２００には、電流センサ２５０、コントローラ２６０、メインヒューズ２７０、サービススイッチ２８０が設けられている。電流センサ２５０は、電池セル２０に電力供給するときや、充電する際に流れる電流値を測定する。コントローラ２６０は、各電池セル２０の電圧や電流センサ２５０の電流値を監視し制御したり、制御の状態を車両側の制御システムとつないで通信したりする制御を行う。メインヒューズ２７０は、異常に大きな電流が流れた場合に電流を切断する。サービススイッチ２８０は、電池モジュール２００を車両に設置する作業時やサービス時などにおいて、安全のために電流遮断を手動によりに操作できるようにするためのものである。

４つの電池ブロック１００Ａ〜１００Ｄが搭載された状態で、上部に、上部パネル２１５が取り付けられる。さらにこれら周囲には、サイドパネル２１１、２１２、前パネル２１３、後パネル２１４が取り付けられる。

上記実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）冷却プレート４０、４０Ａに肉厚部４４、４４Ａを設け、この肉厚部４４、４４Ａ自体の空洞部である冷却用貫通孔４５、４５Ａ内に、直接、冷却水等の冷媒を導入して各電池セル２０を冷却する構造とした。このため、箱型の冷却プレートに冷却用パイプを内蔵する構造や、冷却プレートの片面に冷却用パイプを取り付け、この冷却用のパイプ内に冷媒を導入する構造に比し、冷却効率を向上することができる。

（２）冷却プレート４０、４０Ａに肉厚部４４、４４Ａを設け、この肉厚部４４、４４Ａに冷却用貫通孔４５、４５Ａを設けた。換言すれば、肉厚部４４、４４Ａ以外の部分を薄肉部とした。このため、剛性を確保しつつ、冷却プレート４０、４０Ａの軽量化を実現した。

（３）冷却プレート４０、４０Ａの搭載部４１、４１Ａの肉厚部４４、４４Ａ以外の部分に補強リブ４３、４３Ａを設けた。これにより、冷却プレート４０、４０Ａの肉厚部４４、４４Ａ以外の部分の剛性を一層、高くすることができる。

（４）冷却プレート４０、４０Ａと各電池セル２０との間に、電池セル２０と１：１に対応する熱伝導性シート８、８Ａを介装した。このため、電池セル２０の下面の高さが不均一の場合でも、各電池セル２０と冷却プレート４０、４０Ａの熱伝導を良好にすることができる。

（５）押出成形により、肉厚部４４、４４Ａに冷却用貫通孔４５、４５Ａが形成された冷却プレート４０、４０Ａを作製した。長くて細い冷却用貫通孔４５、４５Ａを加工により形成すると作業性が悪くなるが、成形時に形成する方法とすることにより生産効率を向上することができる。

なお、上記実施形態では、冷却プレート４０、４０Ａを押出成形により形成する場合で例示した。
しかし、冷却プレート４０、４０Ａはアルミダイキャストで形成したり、冷却プレート４０、４０Ａを形成後に、加工により、冷却用貫通孔４５、４５Ａを形成したりするようにしてもよい。

上記実施形態では、基板ユニット３０が電池セル２０の高さ方向（Ｚ方向）の上方に配置される構造として例示した。しかし、基板ユニット３０を、別のケース内に収納する構造としてもよい。

上記実施形態では、冷却プレート４０、４０Ａを電池セル２０の下面に熱結合する構造として例示した。しかし、冷却プレート４０、４０Ａを、電池セル２０の下面以外の他の側面に熱結合するようにしてもよい。

上記実施形態では、冷却プレート４０、４０Ａの長さ方向（Ｘ方向）長さを、電池ブロック１００の全長に亘り延在された長さとして例示した。しかし、冷却プレート４０、４０Ａの長さを電池ブロック１００の長さよりも短くして、冷却プレート４０、４０Ａ間をパイプやゴム製のホースで、連結するようにしてもよい。例えば、冷却プレート４０、４０Ａの長さをセクションプレート６間の長さとほぼ同じにすることもできる。

上記実施形態では、電池セル２０をリチウムイオン二次電池として例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。リチウムイオン二次電池以外の、ニッケル水素電池などの他の電池セルとしてもよい。

以上説明した実施形態による電池ブロック１００、電池モジュール２００を、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として利用することもできる。

また、実施形態による電池ブロック１００を、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池ブロックおよび電池モジュールに適用しても構わない。

その他、本発明は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、複数の電池セルの配列方向に延在され、各電池セルの一面に熱伝導可能に配置された冷却プレートが、複数の電池セルの配列方向に延在された肉厚部、および肉厚部の空洞部であり、冷媒が流れる冷却用貫通孔を有するものであればよい。

３ スペーサ
５ 固定板
６ セクションプレート
６ａ 上部取付部
６ｂ 下部取付部
７ サイドプレート（保持用部材）
７ａ 規制部
８、８Ａ 熱伝導性シート
８ａ、８ｂ 熱伝導部
１０ エンドプレート
１１ 上部側取付部
１２ 下部側取付部
２０ 電池セル
２１ 電池蓋
２２ 正極外部端子
２３ 負極外部端子
３０ 基板ユニット
４０、４０Ａ 冷却プレート
４１、４１Ａ 搭載部
４２、４２Ａ 取付部
４３、４３Ａ 補強リブ
４４、４４Ａ 肉厚部
４５、４５Ａ 冷却用貫通孔
４６ 接続パイプ
６０ バスバー
６１ 絶縁カバー
６５ 端子キャップ
６６ 端子台
１００、１００Ａ〜１００Ｄ 電池ブロック
２００ 電池モジュール
２１０ ベース部材（支持部材）

Claims (8)

1. 複数の電池セルが、前記各電池セル間にスペーサを介在して配列され、配列方向の両端にエンドプレートが配置された電池ブロックであって、
   複数の前記電池セルの配列方向に延在され、前記各電池セルの一面に、直接、または熱伝導層を介して接触する冷却プレートを備え、
   前記冷却プレートは、複数の前記電池セルの配列方向に延在された複数の肉厚部、および前記肉厚部の空洞部であり、冷媒が流れる冷却用貫通孔を有し、
   前記肉厚部それぞれに前記冷却用貫通孔が形成されており、
   前記冷却プレートの前記肉厚部の間に、補強用リブが形成されている、電池ブロック。
2. 請求項１に記載の電池ブロックにおいて、
   前記冷却プレートは、複数の前記電池セルの一面に対面する内面側が、ほぼ平坦面とされ、前記肉厚部が、前記内面側と反対側に突出する構造を有する、電池ブロック。
3. 請求項１に記載の電池ブロックにおいて、
   前記冷却プレートは、前記肉厚部が、複数の前記電池セルの一面側に向かって突出する構造を有し、前記肉厚部の一面が複数の前記電池セルの一面に隣接する他の面に、直接、または熱伝導層を介して接触している、電池ブロック。
4. 複数の電池セルが、前記各電池セル間にスペーサを介在して配列され、配列方向の両端にエンドプレートが配置された電池ブロックであって、
   複数の前記電池セルの配列方向に延在され、前記各電池セルの一面に、直接、または熱伝導層を介して接触する冷却プレートを備え、
   前記冷却プレートは、複数の前記電池セルの配列方向に延在された肉厚部、および前記肉厚部の空洞部であり、冷媒が流れる冷却用貫通孔を有し、
   前記冷却プレートは、前記肉厚部が、複数の前記電池セルの一面側に向かって突出する構造を有し、前記肉厚部の一面が複数の前記電池セルの一面に隣接する他の面に、直接、または熱伝導層を介して接触している、電池ブロック。
5. 請求項４に記載の電池ブロックにおいて、
   前記冷却プレートは前記肉厚部を複数有し、前記肉厚部それぞれに前記冷却用貫通孔が形成されている、電池ブロック。
6. 請求項５に記載の電池ブロックにおいて、
   前記冷却プレートの前記肉厚部の間に、補強用リブが形成されている、電池ブロック。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池ブロックにおいて、
   さらに、複数の前記電池セルの一面に隣接する一対の面に対向して配置され、複数の前記電池セルの配列方向に沿って延在された一対の保持用部材を備え、前記エンドプレートおよび前記冷却プレートは、前記一対の保持用部材に固定されている、電池ブロック。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池ブロックを複数個備え、前記電池ブロックが上下に積層され、または並列に配置されて支持部材に固定されている、電池モジュール。

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