JP6392323B2 - バッテリシステム - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池セルを積層して電池積層ブロックとし、この電池積層ブロックを構成する電池セルの間に冷却隙間を設けて、この冷却隙間に空気などの冷却気体を強制的に送風して電池セルを冷却するバッテリシステムに関する。

バッテリシステムは、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して充放電電流を大きくできる。したがって、ハイブリッドカーや電気自動車などに使用される大電流、大出力用のバッテリシステムは、複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。この種の用途に使用されるバッテリシステムは、大きな電流で充放電されて発熱するので、電池セルを強制的に冷却する必要がある。このことを実現するために、複数の電池セルを積層して電池積層ブロックとし、電池セルの間に冷却隙間を設けているバッテリシステムが開発されている。（特許文献１）
このバッテリシステムは、複数の電池セルを、冷却隙間ができるようにスペーサを挟着して積層して電池積層ブロックとしている。冷却隙間には、空気などの冷却気体が送風され、電池セルが表面から冷却される。したがって、このバッテリシステムは、積層している多数の電池セルを、冷却隙間に送風される空気などの冷却気体で冷却することができる。

特開２００６−２８６５４７号公報

特許文献１のバッテリシステムは、電池積層ブロックの両側にバインドバーを配置しているので、冷却隙間には、一方のバインドバーを通過して冷却気体が供給され、他方のバインドバーを通過して外部に排出される。このバッテリシステムは、バインドバーを通過して冷却隙間に冷却気体を送風するために、バインドバーに、これを貫通するように送風開口を設けている。

以上のバッテリシステムは、車両に搭載される送風機等を介して送風される冷却気体が、バインドバーに設けられている送風開口を通過して、電池積層ブロックの各隙間に流入するようになっている。しかしながら、このバッテリシステムは、バインドバーと電池積層ブロックとの間に隙間が形成される問題がある。多数の電池セルを積層し、さらに電池セルの間にはスペーサを挟着して、多数の電池セルとスペーサとを積層している電池積層ブロックは、電池セルやスペーサの製造公差のため、バインドバーと電池積層ブロックとを気密に密着することはできない。バインドバーと電池積層ブロックの間に形成される隙間は、空気漏れの原因となり、この隙間によって、強制送風される冷却気体による電池セルの効果的な冷却が阻害される。

本発明は、以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、気体を効率よく電池セル間の隙間に送風して、気体でもって効率よく電池セルを冷却できるバッテリシステムを提供することにある。

さらに、本発明の他の大切な目的は、簡単かつ安価に多量生産できるフィルム成形パッキンを使用しながら、パッキンを位置ずれさせることなく定位置に配置して、バインドバーと電池積層ブロックの間の気体の漏れを極めて効果的に阻止できるバッテリシステム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

本発明のバッテリシステムは、一方向に積層される複数の電池セル１と、隣接する電池セル１の間に複数の冷却隙間２６を形成するスペーサ５とを有し、複数の冷却隙間２６の開口を両側面に設けてなる電池積層ブロック２と、複数の電池セル１が積層される積層方向において、電池積層ブロック２の両端部に配置される一対のエンドプレート３と、電池積層ブロック２の両側面にあって、その両端が一対のエンドプレート３に固定されると共に、複数の冷却隙間２６に気体が流入可能となるように、複数の冷却隙間２６のうち少なくとも一部の冷却隙間２６の開口を臨む送風開口４Ｄを有するバインドバー４とを備えている。さらに、バッテリシステムは、樹脂フィルムで形成されるフィルム成形パッキン６Ｘを備えており、このフィルム成形パッキン６Ｘは、バインドバー４と電池積層ブロック２との間に配置されると共に、バインドバー４の内面に面接触状態で密着する平面部６Ａと、平面部６Ａから電池積層ブロック２の表面に向かって突出し、送風開口４Ｄを囲うように延在する中空状の弾性突出部６Ｂとを有することを特徴とする。

以上のバッテリシステムは、気体を効率よく電池セル間の冷却隙間に送風して、送風される気体でもって効率よく電池セルを冷却できる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、バインドバーと電池積層ブロックとの間に、樹脂フィルムで形成されるフィルム成形パッキンを配置しており、このフィルム成形パッキンが、バインドバーの内面に面接触状態で密着する平面部と、平面部から電池積層ブロックの表面に向かって突出して、送風開口を囲うように延在する中空状の弾性突出部とを有しているからである。このバッテリシステムは、フィルム成形パッキンの平面部をバインドバーの内面に密着させ、弾性突出部を弾性的に電池積層ブロックの表面に密着させることで、送風開口に送風される気体の漏れを阻止して、電池セル間の冷却隙間に効率よく気体を送風して、電池セルを効率よく冷却できる。

さらに、以上のバッテリシステムは、簡単で安価に多量生産できるフィルム成形パッキンを使用しながら、これを位置ずれなく定位置に配置して、バインドバーと電池積層ブロックの間の気体の漏れを極めて効果的に阻止できる特徴も実現する。それは、以上のバッテリシステムが、樹脂フィルムで形成されるフィルム成形パッキンの平面部をバインドバーの内面に密着させて定位置に配置しているからである。とくに、フィルム成形パッキンは、中空状である弾性突出部の弾性変形量を大きくできるので、バインドバーと電池積層ブロックの間の隙間が広くなり、あるいは部分的に隙間が変化しても、弾性突出部を電池積層ブロックの表面に密着させて、気体の外部漏れを効果的に阻止できる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、バインドバー４が、電池積層ブロック２の側面と対向して配置してなる側面プレート４Ｘを有し、側面プレート４Ｘは、電池積層ブロック２の側面の外周縁部に沿って配置されてなる周縁プレート部４Ｅと、この周縁プレート部４Ｅの内側に配置されてなる送風開口４Ｄとを有し、フィルム成形パッキン６Ｘの平面部６Ａを周縁プレート部４Ｅの内面に密着させることができる。

以上のバッテリシステムは、電池積層ブロックの側面の外周縁部にバインドバーの周縁プレート部を配置して、この周縁プレート部の内面にパッキンを配置して、周縁プレート部の内側に設けている送風開口に送風するので、電池積層ブロックの側面に大きく送風開口を設けて、ここに送風される気体を各々の冷却隙間に送風できる。このため、簡単な構造で各々の冷却隙間に気体を強制送風して電池セルを冷却できる。

本発明のバッテリシステムは、バインドバー４が、側面プレート４Ｘから電池積層ブロック２側に突出する側縁４Ｙを有し、フィルム成形パッキン６Ｘが、バインドバー４の側縁４Ｙが挿入される案内溝６Ｃを有し、この案内溝６Ｃにバインドバー４の側縁４Ｙを挿入して、フィルム成形パッキン６Ｘの平面部６Ａを周縁プレート部４Ｅに配置することができる。

以上のバッテリシステムは、簡単に位置ずれしないように、フィルム成形パッキンをバインドバーの正確な位置に配置して、送風開口に送風される気体の漏れを確実に阻止できる特徴がある。また、使用状態においても、フィルム成形パッキンの経時的な位置ずれを防止して、長期間にわたって送風開口に強制送風される気体を外部に漏らすことなく、効率よく冷却隙間に送風して電池セルを冷却できる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、案内溝６Ｃが、所定の幅を有する位置決め溝部６ｘと、位置決め溝部６ｘよりも幅が狭い嵌合溝部６ｙとを含み、嵌合溝部６ｙで、バインドバー４の側縁４Ｙを弾性的に挟着することができる。

以上のバッテリシステムは、バインドバーの側縁を簡単に案内溝に挿入して位置決めしながら、案内溝の正確な位置に位置ずれしないように配置できる特徴がある。それは、フィルム成形パッキンの案内溝が、所定の幅を有する位置決め溝部と、位置決め溝部よりも幅が狭い嵌合溝部とを備えており、嵌合溝部でバインドバーの側縁を弾性的に挟着して位置決めしているからである。このフィルム成形パッキンは、案内溝の位置決め溝部を所定の幅とすることで、バインドバーの側縁を案内溝にスムーズに挿入しながら、位置決め溝部より幅の狭い嵌合溝部により、案内溝に挿入されるバインドバーの側縁を嵌合溝部で弾性的に挟着して正確に位置決めできる。

本発明のバッテリシステムは、一枚の樹脂フィルムを成形してフィルム成形パッキン６Ｘとすることができる。

以上のバッテリシステムは、一枚の樹脂フィルムからフィルム成形パッキンを成形するので、フィルム成形パッキンを安価に多量生産しながら、バインドバーの内面に面接触させる平面部と、送風開口を囲うように延在する弾性突出部とを連続するシート状に成形して、バインドバーの内面と電池積層ブロックの表面とに確実に密着させて気体の漏れを阻止できる。

本発明の一実施の形態にかかるバッテリシステムの斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。 図３に示すバッテリシステムの要部拡大断面図である。 図３に示すバッテリシステムの要部拡大断面図である。 電池セルとスペーサの積層構造を示す分解斜視図である。 弾性プレートの斜視図である。 バインドバーとパッキンの斜視図である。 バインドバーとパッキンの斜視図である。 パッキンの案内溝にバインドバーの側縁を挿入した状態を示す一部拡大断面図である。

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バッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステム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。

図１ないし図５に示すバッテリシステム１００は、複数の電池セル１を積層している電池積層ブロック２と、この電池積層ブロック２の積層方向の両端部に配置している一対のエンドプレート３と、電池積層ブロック２の下に配置している弾性プレート９と、両端部を一対のエンドプレート３に連結して、電池積層ブロック２の電池セル１を積層方向に加圧状態で固定して、電池積層ブロック２の下に弾性プレート９を配置しているバインドバー４と、バインドバー４の送風開口４Ｄに強制送風して電池セル１を冷却気体で冷却する送風器４０と、バインドバー４と電池積層ブロック２との間に配置しているパッキン６とを備えている。

以上のバッテリシステム１００は、電池積層ブロック２の底面に弾性プレート９を配置して、各々の電池セル１の端子面１Ａを同一平面に配置するが、本発明のバッテリシステムは、必ずしも電池積層ブロックの底面に弾性プレートを配置する必要はない。

電池セル１は、図６に示すように、厚さに比べて幅が広い、対向するフラット面１Ｃを四角形とする扁平形二次電池で、厚さ方向に積層されて電池積層ブロック２としている。電池セル１は、電池ケース１０を金属ケースとする非水系電解液電池である。非水系電解液電池である電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の他の全ての二次電池とすることもできる。図の電池セル１は、外形を四角形とする電池で、両面を対向するように積層して電池積層ブロック２としている。

電池セル１は、対向するフラット面１Ｃの外形を四角形とする金属製の電池ケース１０に、電極体（図示せず）を収納して電解液を充填している。金属ケースからなる電池ケース１０は、アルミニウムやアルミニウム合金で製造することができる。電池ケース１０は、底を閉塞する筒状に金属板をプレス加工している外装缶１０Ａと、この外装缶１０Ａの開口部を気密に閉塞している封口板１０Ｂとを備えている。封口板１０Ｂは平面状の金属板で、その外形を外装缶１０Ａの開口部の内形としている。封口板１０Ｂは、外装缶１０Ａの開口部の内側に隙間なく挿入され、外装缶１０Ａの内面との間にレーザーを照射して外装缶１０Ａに溶接される。

電池セル１は、封口板１０Ｂの両端部に正負の電極端子１３を固定して、封口板１０Ｂを端子面１Ａとして、端子面１Ａの反対側の面、図６において電池セル１の下面を底面１Ｂとしている。さらに、封口板１０Ｂは、正負の電極端子１３の中間にはガス排出口１２を設けている。ガス排出口１２の内側には、所定の内圧で開弁する排出弁１１を設けている。電池積層ブロック２は、複数の電池セル１を、端子面１Ａを同一平面に位置する姿勢で積層している。

電池積層ブロック２は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３に金属板のバスバー１４を固定して、バスバー１４で電池セル１を互いに直列に接続している。ただし、電池積層ブロックは、電池セルを直列及び／又は並列に接続することもできる。隣接する電池セルを互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくでき、隣接する電池セルを並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。図６の電池積層ブロック２は、電池セル１の電極端子１３に、直線状のバスバー１４Ａと、Ｌ字状のバスバー１４Ｂを溶接して固定している。直線状のバスバー１４ＡとＬ字状のバスバー１４Ｂは、先端を互いに積層し、積層部に貫通孔１４ａを設けて、貫通孔１４ａに止ネジ１５を挿通し、止ネジ１５にナット１６をねじ込んで、バスバー１４を互いに固定している。

図６に示す電池積層ブロック２は、複数の電池セル１の間にスペーサ５を挟んで積層している。図の電池積層ブロック２は、互いに隣接する電池セル１同士を逆向きに並べており、その両側において隣接する電極端子１３同士をバスバー１４で連結して、隣り合う２個の電池セル１を直列に接続して、すべての電池セル１を直列に接続している。ただ、本発明は、電池積層ブロックを構成する電池セルの個数とその接続状態を特定しない。

スペーサ５は、隣接する電池セル１の間に挟まれて、電池セル１の間に冷却隙間２６を設けている。さらに、スペーサ５は、絶縁材のプラスチックを成形して製作されて、互いに隣接する電池セル１同士を絶縁する。スペーサ５は、隣接する電池セル１のフラット面１Ｃに接触するように配置されて、電池セル１の間に挟まれるプレート部２０と、電池セル１の外周面の外側に配置される外周カバー部２１とをプラスチックで一体的に成形している。このスペーサ５は、外周カバー部２１の内側に電池セル１を配置して定位置に配置する形状として、電池セル１を位置ずれしないように積層できる。

以上のように、スペーサ５で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶１０Ａをアルミニウムなどの金属製にできる。ただ、電池積層ブロックは、必ずしも電池セルの間にスペーサを介在させる必要はない。例えば、電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは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する等の方法で、互いに隣接する電池セル同士を絶縁することによって、スペーサを不要とできるからである。

図３と図６に示すスペーサ５は、電池セル１を効果的に冷却するために、電池セル１との間に挟着されるプレート部２０に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間２６を設けている。図６に示すスペーサ５のプレート部２０は、ジグザグ状に成形されて、電池セル１の表面であるフラット面１Ｃとの間に、互いに平行な冷却隙間２６を複数列に設けている。冷却隙間２６は、電池積層ブロック２の両側面に開口されて、片側から供給される冷却気体を反対側に排出して、電池セル１を冷却する。このスペーサ５は、複数列の溝２５を設けて、電池セル１との間に冷却隙間２６を設けている。図のスペーサ５は、複数の溝２５を、互いに平行に所定の間隔で設けている。図のプレート部２０は、両面に溝２５を設けており、互いに隣接する電池セル１とスペーサ５との間に冷却隙間２６を設けている。この構造は、プレート部２０の両側に形成される冷却隙間２６で、両側の電池セル１を効果的に冷却できる。ただ、スペーサは、片面にのみ溝を設けて、電池セルとスペーサとの間に冷却隙間を設けることもできる。冷却隙間２６に強制送風される空気は、電池セル１の外装缶１０Ａを直接に効率よく冷却する。

以上のスペーサ５は、電池セル１との間に冷却隙間２６を設けて、この冷却隙間２６に冷却用の空気などの冷却気体を強制的に送風して、電池セル１を冷却する。冷却気体は、バインドバー４に設けた送風開口４Ｄから冷却隙間２６に送風される。電池積層ブロック２は、両側面にバインドバー４を配置しているので、一方のバインドバー４の送風開口４Ｄを通過した冷却気体が冷却隙間２６に流入し、冷却隙間２６を通過して電池セル１を冷却した冷却気体は、他方のバインドバー４の送風開口４Ｄから排出される。

図３ないし図６のスペーサ５は、電池セル１の端子面１Ａ側、すなわち上部には第１の外周カバー部２１Ａを設けて、電池セル１の底部側には第２の外周カバー部２１Ｂを設けている。第１の外周カバー部２１Ａは、電池セル１の端子面１Ａをカバーする水平部２２と、電池セル１の両側面の上部をカバーする垂直部２３とを有し、第２の外周カバー部２１Ｂは電池セル１の底面１Ｂをカバーする水平部２２と、電池セル１の両側面の下部をカバーする垂直部２３とを有する。

第１の外周カバー部２１Ａの水平部２２は、端子面１Ａの外側、図において上に配置されて、バインドバー４の第１の係止部４Ａと電池セル１の端子面１Ａとの間に挟まれて、上面を第１の係止部４Ａに、下面を端子面１Ａに密着させている。バインドバー４の第１の係止部４Ａは、第１の外周カバー部２１Ａを介して端子面１Ａを押圧して、各々の電池セル１の端子面１Ａを同一平面に配置する。電池セル１の底面１Ｂ側、図において底面１Ｂの下に配置される第２の外周カバー部２１Ｂの水平部２２は、電池セル１の底面１Ｂと弾性プレート９の弾性アーム１９Ａとの間にあって、上面を電池セル１の底面１Ｂに密着させて、下面を弾性アーム１９Ａで押圧している。弾性アーム１９Ａは、第２の外周カバー部２１Ｂの水平部２２を介して電池セル１の底面１Ｂを押し上げて、各々の電池セル１の端子面１Ａを同一平面に配置する。

弾性プレート９は、電池セル１の底面１Ｂに配置されて、各々の電池セル１を底面１Ｂから端子面１Ａに向かって弾性的に押圧する弾性押圧部１９を有する。図７の弾性プレート９は弾性変形できるステンレス等の金属板を裁断し、また、プレス加工して、複数の弾性アーム１９Ａを弾性押圧部１９として一体構造に設けている。さらに、図７の弾性プレート９は、電池セル１の底面１Ｂの長手方向に延びる一対の弾性アーム１９Ａを設けている。一対の弾性アーム１９Ａは弾性プレート９の両側部で弾性プレート９に連結されて、弾性プレート９の両側部から中央部に向かって延びるように設けている。図の弾性プレート９は、電池積層ブロック２の底面の外形に沿う矩形状の外周枠部９Ａを備えており、この外周枠部９Ａの両側部から内側に延びる複数の弾性アーム１９Ａを一体的に設けている。弾性アーム１９Ａは、先端に向かって、電池セル１の底面１Ｂに向かって突出する形状に折曲加工されている。弾性プレート９の両側部に設けている一対の弾性アーム１９Ａは、ひとつの電池セル１の底面１Ｂを押圧する。したがって、隣接する弾性アーム１９Ａの間隔は、積層している電池セル１の間隔に等しくして、弾性プレート９の両側部に複数の弾性アーム１９Ａを設けている。

さらに、図３、図５、及び図７に示す弾性プレート９は、外周枠部９Ａの両側縁に沿って補強リブ９Ｂを設けている。図の弾性プレート９は、外周枠部９Ａの両側縁部を上方に向かって折曲して補強リブ９Ｂを設けている。この弾性プレート９は、両側縁に設けた補強リブ９Ｂによって、外周枠部９Ａの両側部の剛性を高めることができる。この構造の弾性プレート９は、バッテリシステムの組み立て工程において、両側部を押圧して弾性押圧部１９を弾性変形させる状態で、外周枠部９Ａの両側部を変形させることなく押圧できる特徴がある。さらに、図の弾性プレート９は、外周枠部９Ａの両側縁に設けた補強リブ９Ｂの内面が電池積層ブロック２の下側コーナー部の外側面に当接する構造としている。この弾性プレート９は、電池積層ブロック２の底面に対して、両側の補強リブ９Ｂで左右方向の位置を位置決めしながら定位置に配置できる特徴がある。

エンドプレート３は、バインドバー４に連結されて、電池積層ブロック２を両端面から加圧して、電池セル１を積層方向に加圧する。エンドプレート３は、バインドバー４に固定されて、電池積層ブロック２の各電池セル１を所定の締め付け圧で加圧状態に固定する。エンドプレート３の外形は、電池セル１の外形にほぼ等しく、あるいはこれよりもわずかに大きく、四隅部にバインドバー４を連結して、電池積層ブロック２を加圧状態に固定して変形しない四角形の板状である。このエンドプレート３は、四隅部にバインドバー４を連結して、電池セル１の表面に面接触状態に密着し、電池セル１を均一な圧力で加圧状態に固定する。バッテリシステムは、電池積層ブロック２の両端部にエンドプレート３を配置し、両端のエンドプレート３をプレス機（図示せず）で加圧して、電池セル１を積層方向に加圧する状態に保持し、この状態でエンドプレート３にバインドバー４を固定して、電池積層ブロック２を所定の締め付け圧に保持して固定する。エンドプレート３がバインドバー４に連結された後、プレス機の加圧状態は解除される。

バインドバー４は、図１と図２に示すように、電池積層ブロック２の両端のエンドプレート３を連結して、複数の電池セル１を積層方向に加圧状態で固定する。バインドバー４は金属板をプレス加工して製作される。このバインドバー４は、電池積層ブロック２の側面に配置される側面プレート４Ｘと、この側面プレート４Ｘの両端部にあってエンドプレート３の外側端面に配置される固定部４Ｃとを備え、固定部４Ｃは止ネジ１８を介してエンドプレート３の外側端面に固定される。

さらに、バインドバー４は、図３ないし図５、図８及び図９に示すように、電池セル１の端子面１Ａの外側である上に配置される第１の係止部４Ａと、弾性プレート９の外側に配置される第２の係止部４Ｂとを有する。底面１Ｂに弾性プレート９を積層する電池積層ブロック２は、第１の係止部４Ａと第２の係止部４Ｂの間に配置される。図のバインドバー４は、側面プレート４Ｘの上縁を内側に直角に折曲して第１の係止部４Ａを設け、下縁を内側に直角に折曲して第２の係止部４Ｂを設けている。さらに、側面プレート４Ｘは、外周縁部を除く内部に送風開口４Ｄを設けて、バインドバー４を貫通して冷却気体を送風できる形状としている。さらに、このバインドバー４は、送風開口４Ｄによって、全体を軽量化することもできる。図８と図９の側面プレート４Ｘは、外周縁部にある四角形の周縁プレート部４Ｅを連結バー４Ｆで縦横に連結して、周縁プレート部４Ｅを補強して、周縁プレート部４Ｅの内側に送風開口４Ｄを設けている。

バインドバー４の第１の係止部４Ａは、内面を平面状として、各々の電池セル１の端子面１Ａを同一平面に配置する。図３のバッテリシステム１００は、図４に示すように、電池セル１の端子面１Ａにスペーサ５の外周カバー部２１の水平部２２を配置する。したがって、このバッテリシステム１００は、端子面１Ａと第１の係止部４Ａとの間に第１の外周カバー部２１Ａの水平部２２が挟まれるように配置される。電池セル１の端子面１Ａは、スペーサ５の第１の外周カバー部２１Ａを介して第１の係止部４Ａに押し付けられて同一平面に配置される。本発明のバッテリシステムは、電池セルの端子面に必ずしもスペーサの外周カバー部を配置する必要はない。このバッテリシステムは、電池セルの端子面をバインドバーの第１の係止部の内面に接するように配置して、各々の電池セルの端子面を同一平面に配置する。このバッテリシステムは、バインドバーの係止部や電池セルの端子面を絶縁材とし、あるいはバインドバーの係止部と電池セルの端子面との間に積層シートや絶縁層を設ける。

バインドバー４の第２の係止部４Ｂは弾性プレート９の外側、図３と図５において弾性プレート９の下にあって、弾性プレート９を押し上げて、弾性プレート９の弾性押圧部１９を押し潰す状態に弾性変形させる状態に保持する。第２の係止部４Ｂで電池積層ブロック２の底面１Ｂに押し付けられている弾性プレート９は、弾性変形する弾性押圧部１９の復元力で、電池セル１を押圧して、電池セル１の端子面１Ａを同一平面に配置する。図３のバッテリシステム１００は、弾性プレート９と電池セル１の底面１Ｂとの間にスペーサ５の第２の外周カバー部２１Ｂを配置する。したがって、弾性押圧部１９はスペーサ５の第２の外周カバー部２１Ｂを介して電池セル１を押し上げて、端子面１Ａを同一平面に配置する。

バインドバー４の第１の係止部４Ａと第２の係止部４Ｂの内側間隔は、底面１Ｂに弾性プレート９を配置する電池積層ブロック２を配置して、弾性プレート９の弾性押圧部１９を押し潰して弾性変形させる寸法とする。第１の係止部４Ａ及び第２の係止部４Ｂと電池セル１との間に、スペーサ５の外周カバー部２１の水平部２２を配置するバッテリシステムは、第１の係止部４Ａと第２の係止部４Ｂの内側間隔を、上下にスペーサ５の外周カバー部２１の水平部２２を積層して底面１Ｂに弾性プレート９を配置する電池積層ブロック２を配置して、弾性プレート９の弾性押圧部１９を押し潰して弾性変形させる寸法とする。

さらに、バインドバー４は、図８と図９に示すように、第１の係止部４Ａと第２の係止部４Ｂに切り欠き４ａを設けている。切り欠き４ａは、弾性プレート９と電池積層ブロック２を、第１の係止部４Ａと第２の係止部４Ｂの間に挿通するとき、弾性押圧部１９を押し潰し状態に保持するジグを案内するために設けられる。バインドバー４は、第１の係止部４Ａと第２の係止部４Ｂの両方に切り欠き４ａを設けている。図のバインドバー４は、第１の係止部４Ａと第２の係止部４Ｂの両方に切り欠き４ａを設けているが、必ずしも両方の係止部に切り欠きを設ける必要はなく、一方に切り欠きを設けることもできる。それは、ジグで電池積層ブロックを押圧し、あるいは弾性プレートを押圧して弾性押圧部を押し潰す状態に保持して、このジグに切り欠きを案内しながら弾性プレートを積層している電池積層ブロックを第１の係止部と第２の係止部の間に挿通できるからである。

図８と図９のバインドバー４は、係止部４Ａ、４Ｂの両端部に切り欠き４ａを設けている。第１の係止部４Ａの切り欠き４ａには、スペーサ５の第１の外周カバー部２１Ａの水平部２２を介して電池積層ブロック２を押圧して弾性プレート９の弾性押圧部１９を押し潰すジグが案内される。第２の係止部４Ｂの切り欠き４ａには、弾性プレート９を押圧して弾性押圧部１９を押し潰すジグが案内される。ジグで押し潰された弾性押圧部１９は、スペーサ５の第２の外周カバー部２１Ｂを介して電池積層ブロック２を押圧する。

以上のバインドバー４は、電池積層ブロック２の両端に積層しているエンドスペーサ５’に位置して切り欠き４ａを設けている。このエンドスペーサ５’は、電池積層ブロック２の両端部に積層している最端積層電池セル１’とエンドプレート３との間に積層されている。両端部に切り欠き４ａを設けているバインドバー４は、固定部４Ｃをエンドプレート３の外側に固定する状態で、両端部の切り欠き４ａでもって、側面プレート４Ｘのコーナー部に集中する応力を分散して、側面プレート４Ｘの損傷を防止できる。図８と図９のバインドバー４は、第１の係止部４Ａと第２の係止部４Ｂの両端部の両方に切り欠き４ａを設けているので、側面プレート４Ｘの上下のコーナー部に集中する応力を分散して、側面プレート４Ｘの四隅の損傷を防止できる特徴がある。

さらに、図８と図９のバインドバー４は、固定部４Ｃと、両方の係止部４Ａ、４Ｂとの間に切り離し隙間４ｂを設けている。この形状のバインドバー４は、金属板をプレス加工してバインドバー４を安価に多量生産でき、さらに、両方の係止部４Ａ、４Ｂに設けた切り欠き４ａと、切り離し隙間４ｂの両方でもって、側面プレート４Ｘの四隅のコーナー部に作用する応力集中をより効果的に防止して分散して、この部分の損傷をさらに効果的に防止できる特徴がある。

パッキン６は、一枚の樹脂フィルムを、たとえば真空成型した後、裁断して製作されるフィルム成形パッキン６Ｘである。ただ、フィルム成形パッキン６Ｘは、熱可塑性樹脂を射出成形などの方法で、所定の立体形状のフィルム状に成形して製作することもできる。フィルム成形パッキン６Ｘの熱可塑性樹脂は、耐熱特性の優れたものが適しており、たとえば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２等のポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルイミド、ポテトラフルオロエチレン、フッ素樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリアミドイミド、アセチルセルロース、酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル樹脂、メータクリル酸エチル樹脂などである。

図３ないし図５、及び図８ないし図１０に示すフィルム成形パッキン６Ｘは、バインドバー４の内面に面接触状態で密着する平面部６Ａと、この平面部６Ａから電池積層ブロック２の表面に向かって突出すると共に、バインドバー４の送風開口４Ｄを囲うように延在する中空状の弾性突出部６Ｂとを有する形状に成形している。フィルム成形パッキン６Ｘは、平面部６Ａをバインドバー４の内面に密着させると共に、弾性突出部６Ｂを弾性的に電池積層ブロック２の表面に密着させて、バインドバー４と電池積層ブロック２との間の冷却気体の漏れを防止する。

図１ないし図３のバッテリシステム１００は、バインドバー４の側面プレート４Ｘに、外周縁部を除く内側に送風開口４Ｄを設けて、バインドバー４のほぼ全体に送風開口４Ｄを設けている。このバインドバー４は、側面プレート４Ｘの外周縁部に四角形の周縁プレート部４Ｅを設けて、周縁プレート部４Ｅの内側を送風開口４Ｄとしている。側面プレート４Ｘの外形は、電池積層ブロック２の側面の外形にほぼ等しく、正確にはわずかに大きく、周縁プレート部４Ｅは電池積層ブロック２の側面の外周縁部に沿う形状となる。周縁プレート部４Ｅの内面は平面状で、図４と図５に示すように、ここにフィルム成形パッキン６Ｘの平面部６Ａが配置される。周縁プレート部４Ｅの内側に平面部６Ａを配置するフィルム成形パッキン６Ｘは、弾性突出部６Ｂを電池積層ブロック２の表面に弾性的に押圧して、バインドバー４と電池積層ブロック２との間の隙間、すなわち、周縁プレート部４Ｅと電池積層ブロック２との間の隙間を閉塞して、冷却気体漏れを阻止する。

フィルム成形パッキン６Ｘは、図４と図５の拡大断面図に示すように、弾性突出部６Ｂの両側に平面部６Ａを連結する形状に、弾性変形する樹脂フィルムを成形している。弾性突出部６Ｂは、樹脂フィルムをＵ字状に湾曲する溝形としている。フィルム成形パッキン６Ｘの平面部６Ａは、周縁プレート部４Ｅの内面に密着して配置される。したがって、フィルム成形パッキン６Ｘの平面部６Ａは、周縁プレート部４Ｅの内面に沿う四角形の枠形状に成形される。

さらに、図３、図４、図８、及び図１０に示すフィルム成形パッキン６Ｘは、バインドバー４の側縁４Ｙを挿入する案内溝６Ｃを成形して設けている。これらの図のフィルム成形パッキン６Ｘは、バインドバー４の上縁に設けている第１の係止部４Ａをバインドバー４の側縁４Ｙとして挿入する案内溝６Ｃを側縁部（図においては上縁部）に設けており、この案内溝６Ｃにバインドバー４の側縁４Ｙである第１の係止部４Ａを挿入して、フィルム成形パッキン６Ｘの平面部６Ａを周縁プレート部４Ｅの内面に配置している。図に示すフィルム成形パッキン６Ｘは、四角形の枠形状に成形された平面部６Ａの上縁部であって、弾性突出部６Ｂの外側に位置して、バインドバー４の側縁４Ｙに沿って延びる溝を成形して案内溝６Ｃとしている。このフィルム成形パッキン６Ｘは、一方の面に案内溝６Ｃを設けることで、反対側面から突出する凸条６Ｄが形成されており、この凸条６Ｄの内側を中空状として案内溝６Ｃとしている。図に示す案内溝６Ｃは、横断面形状を略コ字状の溝形とすると共に、溝の開口縁を平面部６Ａに連結する形状に成形している。

案内溝６Ｃは、バインドバー４の側縁４Ｙである係止部４Ａを挿入できる幅と深さに成形されている。さらに、図の案内溝６Ｃは、バインドバー４の側縁４Ｙ全体を挿入できる全長に成形されている。この案内溝６Ｃは、図１０の一部拡大断面図に示すように、所定の幅を有する位置決め溝部６ｘと、この位置決め溝部６ｘよりも幅が狭い嵌合溝部６ｙとを備えている。位置決め溝部６ｘの幅（ｄ１）は、側縁４Ｙの厚さ（ｔ）よりも大きく、バインドバー４の側縁４Ｙをスムーズに挿入できるようにしている。嵌合溝部の幅（ｄ２）は、側縁４Ｙの厚さ（ｔ）とほぼ等しく、あるいはやや大きくして、バインドバー４の側縁４Ｙを弾性的に挟着する構造としている。ただ、嵌合溝部の幅（ｄ２）は、側縁の厚さ（ｔ）よりもやや小さくして、バインドバーの側縁が圧入されて弾性的に挟着される構造とすることもできる。このように、幅の狭い嵌合溝部６ｙでバインドバー４の側縁４Ｙを弾性的に挟着する構造は、案内溝６Ｃに挿入されるバインドバー４の側縁４Ｙを定位置に保持できる特徴がある。

図１０に示すフィルム成形パッキン６Ｘは、凸条６Ｄの下側壁６ａをバインドバー４の側縁４Ｙの下面に沿う平面状として、側縁４Ｙの下面に密着させている。また、フィルム成形パッキン６Ｘは、凸条６Ｄの上側壁６ｂをバインドバー４の側縁４Ｙの上面から所定の間隔離して、上側壁６ｂと下側壁６ａとの間に所定の幅の位置決め溝部６ｘを形成すると共に、上側壁６ｂを部分的にバインドバー４の側縁４Ｙの上面に接近させる形状として、この上側壁６ｂと下側壁６ａとの間に位置決め溝部６ｘよりも幅が狭い嵌合溝部６ｙを形成している。図に示すフィルム成形パッキン６Ｘは、凸条６Ｄの上面の複数箇所（図９においては６箇所）に凹部６ｃを設けており、この凹部６ｃにより上側壁６ｂを案内溝６Ｃの内面側に突出させて嵌合溝部６ｙを形成している。図１０に示すフィルム成形パッキン６Ｘは、位置決め溝部６ｘの全長（Ｌ１）を嵌合溝部６ｙの全長（Ｌ２）に対して充分大きくしており、バインドバー４の側縁４Ｙをスムーズに案内溝６Ｃに挿入できるようにしている。以上のフィルム成形パッキン６Ｘは、上縁片側にのみ案内溝６Ｃを設けているが、案内溝を両側に設けて、バインドバーの両側の係止部を案内することもできる。

さらに、図３ないし図５のバッテリシステム１００は、電池積層ブロック２の両側面の上下縁部にスペーサ５の外周カバー部２１の垂直部２３を配置する。フィルム成形パッキン６Ｘは、スペーサ５の外周カバー部２１の垂直部２３の表面に弾性突出部６Ｂを弾性的に押し付けて密着させて、バインドバー４と電池積層ブロック２との間の隙間を塞いでいる。このバッテリシステム１００は、スペーサ５の上下に設けている外周カバー部２１の垂直部２３の間に冷却隙間２６を設けて、冷却隙間２６に冷却気体を漏らさず送風できる。ただ、図示しないが、本発明のバッテリシステムは、パッキンの弾性押圧部を直接に電池セルの表面に密着させて、冷却気体の漏れを防止して冷却隙間に冷却気体を送風することもできる。

以上のバッテリシステムは、フィルム成形パッキン６Ｘの案内溝６Ｃにバインドバー４の側縁４Ｙを挿入して、バインドバー４の定位置にフィルム成形パッキン６Ｘを連結する。この状態で、フィルム成形パッキン６Ｘの平面部６Ａは、バインドバー４の周縁プレート部４Ｅの内面に配置される。フィルム成形パッキン６Ｘを連結しているバインドバー４は、以下の工程でエンドプレート３に連結される。

電池セル１とスペーサ５とを積層している電池積層ブロック２の両端にエンドプレート３が配置されると共に、電池積層ブロック２の底面１Ｂに弾性プレート９が積層される。電池積層ブロック２と弾性プレート９は、バインドバー４の上下の係止部４Ａ、４Ｂの内側に挿入されるので、ジグでもって、弾性プレート９を電池積層ブロック２に相対的に押し付けて、弾性プレート９の弾性押圧部１９である弾性アーム１９Ａを弾性変形させる状態として、バインドバー４の上下の係止部４Ａ、４Ｂの間に電池積層ブロック２と弾性プレート９とを挿入する。このとき、バインドバー４の係止部の切り欠き４ａにジグが案内される。その後、バインドバー４の両端の固定部４Ｃがエンドプレート３に固定される。

以上のバッテリシステムは、電動車両を走行させるモータに電力を供給する電源装置に最適である。バッテリシステムを搭載する電動車両としては、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やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの電動車両の電源として使用される。ただ、本発明はバッテリシステムの用途を電動車両に搭載する電源装置には特定せず、たとえば、太陽光発電、風力発電などの自然エネルギーを蓄電する電源装置として使用でき、また深夜電力を蓄電する電源装置等の電源装置のように、大電力を蓄電する全ての用途に最適である。

本発明のバッテリシステムは、大電力が要求される車両のモータに電力を供給する電源装置や、自然エネルギーや深夜電力を蓄電する蓄電装置に最適に使用される。

１００ バッテリシステム、１ 電池セル、１’ 最端積層電池セル、１Ａ 端子面、１Ｂ 底面、１Ｃ フラット面、２ 電池積層ブロック、３ エンドプレート、４ バインドバー、４Ｘ 側面プレート、４Ｙ 側縁、４Ａ 係止部、４Ｂ 係止部、４Ｃ 固定部、４Ｄ 送風開口、４Ｅ 周縁プレート部、４Ｆ 連結バー、４ａ 切り欠き、４ｂ 切り離し隙間、５ スペーサ、５’ エンドスペーサ、６ パッキン、６Ｘ フィルム成形パッキン、６Ａ 平面部、６Ｂ 弾性突出部、６Ｃ 案内溝、６Ｄ 凸条、６ａ 下側壁、６ｂ 上側壁、６ｃ 凹部、６ｘ 位置決め溝部、６ｙ 嵌合溝部、９ 弾性プレート、９Ａ 外周枠部、９Ｂ 補強リブ、１０ 電池ケース、１０Ａ 外装缶、１０Ｂ 封口板、１１ 排出弁、１２ ガス排出口、１３ 電極端子、１４ バスバー、１４Ａ 直線状のバスバー、１４Ｂ Ｌ字状のバスバー、１４ａ 貫通孔、１５ 止ネジ、１６ ナット、１８ 止ネジ、１９ 弾性押圧部、１９Ａ 弾性アーム、２０ プレート部、２１ 外周カバー部、２１Ａ 第１の外周カバー部、２１Ｂ 第２の外周カバー部、２２ 水平部、２３ 垂直部、２５ 溝、２６ 冷却隙間、４０ 送風器

Claims (5)

1. 一方向に積層される複数の電池セルと、隣接する電池セルの間に複数の冷却隙間を形成するスペーサとを有し、前記複数の冷却隙間の開口を両側面に設けてなる電池積層ブロックと、
   前記複数の電池セルが積層される積層方向において、前記電池積層ブロックの両端部に配置される一対のエンドプレートと、
   前記電池積層ブロックの両側面にあって、その両端を一対のエンドプレートに固定されると共に、前記複数の冷却隙間に気体が流入可能となるように、前記複数の冷却隙間のうち少なくとも一部の冷却隙間の開口を臨む送風開口を有するバインドバーと、
   を備えるバッテリシステムであって、
   さらに、樹脂フィルムで形成されるフィルム成形パッキンを備え、
   前記フィルム成形パッキンは、
   前記バインドバーと前記電池積層ブロックとの間に配置されると共に、
   前記バインドバーの内面に面接触状態で密着する平面部と、
   前記平面部から前記電池積層ブロックの表面に向かって突出し、前記送風開口を囲うように延在する中空状の弾性突出部とを有することを特徴とするバッテリシステム。
2. 請求項１に記載されるバッテリシステムであって、
   前記バインドバーは、前記電池積層ブロックの側面と対向して配置してなる側面プレートを有し、
   前記側面プレートは、前記電池積層ブロックの側面の外周縁部に沿って配置されてなる周縁プレート部と、この周縁プレート部の内側に配置されてなる前記送風開口とを有し、
   前記フィルム成形パッキンの平面部が前記周縁プレート部の内面に密着してなることを特徴とするバッテリシステム。
3. 請求項２に記載されるバッテリシステムであって、
   前記バインドバーは、前記側面プレートから電池積層ブロック側に突出する側縁を有し、
   前記フィルム成形パッキンは、前記バインドバーの側縁が挿入される案内溝を有し、
   前記案内溝に該バインドバーの側縁が挿入されて、前記フィルム成形パッキンの平面部が周縁プレート部に配置されてなることを特徴とするバッテリシステム。
4. 請求項３に記載されるバッテリシステムであって、
   前記案内溝は、所定の幅を有する位置決め溝部と、前記位置決め溝部よりも幅が狭い嵌合溝部とを含み、
   前記嵌合溝部は、前記バインドバーの側縁を弾性的に挟着することを特徴とするバッテリシステム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されるバッテリシステムであって、
   前記フィルム成形パッキンは、一枚の樹脂フィルムを成形してなることを特徴とするバッテリシステム。

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