JPWO2019026676A1 - 電池モジュール、電池パック、及び統合電池パック - Google Patents

電池モジュール、電池パック、及び統合電池パック Download PDF

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Abstract

電池モジュールが、電池積層体、電池積層体のＹ方向一方側を拘束し、冷却剤を流動させる一方側冷却剤通路が内部に設けられる一方側拘束部材、電池積層体のＹ方向他方側を拘束し、冷却剤を流動させる他方側冷却剤通路が内部に設けられる他方側拘束部材、電池積層体のＸ方向一方側を拘束する一方側エンドプレート、及び電池積層体のＸ方向他方側を拘束する他方側エンドプレートを備える。一方側エンドプレートと他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方に、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路を設け、エンド側冷却剤通路が、一方側冷却剤通路と他方側冷却剤通路とに連通するようにする。

Description

本開示は、電池モジュール、それを含む電池パック、及び複数の電池パックが接合された統合電池パックに関する。
従来、電池モジュールとしては、特許文献１に記載されているように、複数の略直方体状の角形電池、一方側エンドプレート、他方側エンドプレート、一方側バインドバー、及び他方側バインドバーを備えるものがある。
複数の角形電池は、同じ姿勢で厚さ方向に一列に重なるように積層されて電池積層体を構成している。また、一方側エンドプレートは、電池積層体の積層方向の一方側に配置されて積層方向に直交する直交方向に延在し、電池積層体の積層方向の一方側を拘束する。また、他方側エンドプレートは、電池積層体の積層方向の他方側に配置されて直交方向に延在し、電池積層体の積層方向の他方側を拘束する。また、一方側バインドバーは、電池積層体の直交方向の一方側に配置されて積層方向に延在し、電池積層体の直交方向の一方側を拘束する。また、他方側バインドバーは、電池積層体の直交方向の他方側に配置されて積層方向に延在し、電池積層体の直交方向の他方側を拘束する。
各バインドバーは、両側のエンドプレートに連結され、２つのバインドバー及び２つのエンドプレートは、電池積層体を囲んだ状態で一体化される。各角形電池は、充放電や電池の劣化によって膨張する。この電池モジュールは、２つのバインドバー及び２つのエンドプレートで、電池積層体に積層方向に所定の締め付け圧を付与し、各角形電池の膨張に起因する電池積層体の変形や膨張を防止している。
国際公開第２０１４／０２４４２５号
上記電池モジュールに既存の冷却装置を設置する場合、バインドバーの外側から冷却装置を設置することになり、電池モジュールが大型化し易い。また、各角形電池がバインドバーを介して冷却されることになるので、各角形電池が冷却されにくい。
そこで、本開示の目的は、変形や膨張を抑制できると共に、冷却性能を向上でき、コンパクト化も実現し易い電池モジュール、電池パック、及び統合電池パックを提供することにある。
本開示に係る電池モジュールは、厚さ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池を含む電池積層体と、各角形電池における積層方向と直交する直交方向の一方側側面が略同一平面上に位置するように電池積層体の直交方向の一方側を拘束し、冷却剤を流動させる一方側冷却剤通路が内部に設けられる一方側拘束部材と、各角形電池の直交方向の他方側側面が略同一平面上に位置するように電池積層体の直交方向の他方側を拘束し、冷却剤を流動させる他方側冷却剤通路が内部に設けられる他方側拘束部材と、電池積層体における積層方向の一方側の端面に当接することで電池積層体の積層方向の一方側を拘束する一方側エンドプレートと、電池積層体における積層方向の他方側の端面に当接することで電池積層体の積層方向の他方側を拘束する他方側エンドプレートと、を備え、一方側エンドプレートと他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路が設けられ、そのエンド側冷却剤通路が、一方側冷却剤通路と他方側冷却剤通路とに連通する。
また、本開示に係る電池パックは、複列に配置された複数の電池積層体であって、各電池積層体が厚さ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池を含む複数の電池積層体と、積層方向に直交する直交方向に隣り合う各２つの電池積層体の間に設けられて、２つの電池積層体のうちの一方の電池積層体における他方の電池積層体側の側面と、他方の電池積層体における一方の電池積層体側の側面とを拘束し、２つの電池積層体の両方を同時に冷却する冷却剤を流動させる共有冷却剤通路が内部に設けられる共有拘束部材と、複数の電池積層体のうちで直交方向の両端に位置する電池積層体の直交方向の外側を拘束し、冷却剤を流動させる外側冷却剤通路が内部に設けられる外側拘束部材と、複数の電池積層体における積層方向の一方側を拘束する一体の一方側エンドプレートと、複数の電池積層体における積層方向の他方側を拘束する一体の他方側エンドプレートと、を備え、一方側エンドプレートと他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路が設けられ、そのエンド側冷却剤通路は、全ての共有冷却剤通路と２つのエンド側冷却剤通路とに連通する。
本開示に係る、電池モジュール、電池パック、及び統合電池パックによれば、変形や膨張を抑制できると共に、冷却性能を向上でき、コンパクト化も実現し易い。
本開示の一実施形態に係る統合電池パックの内部構造の斜視図である。 図１における直交方向の端以外に位置する電池積層体の周辺の拡大斜視図であり、電池モジュールの斜視図である。 図１のＡ‐Ａ線断面図である。 第１電池パック内における冷却剤の流れを表す模式図である。 変形例の電池モジュールの一部分の斜視図である。 更なる変形例の統合電池パックの一部分の断面図である。 図６に示す統合電池パックの一部の平面図である。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例の説明及び図面において、Ｘ方向は、角形電池の積層方向を表し、Ｘ方向は、角形電池の厚さ方向に一致する。また、Ｙ方向は、積層方向に直交する直交方向を表す。また、Ｚ方向は、角形電池の高さ方向を表し、Ｚ方向は、電池モジュールの高さ方向に一致し、電池パックの高さ方向にも一致する。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。
図１は、本開示の一実施形態に係る統合電池パック１の斜視図である。図１に示すように、この統合電池パック１は、２つの第１及び第２電池パック２０，４０を備える。第１電池パック２０のＸ方向一方側の端部と、第２電池パック４０のＸ方向他方側の端部は、互いに接合され、統合電池パック１を構成する。後で説明するが、第１電池パック２０と、第２電池パック４０は、エンドプレートに設けられるエンド側冷却剤通路のＹ方向の開口側が互いに異なる点のみが相違する。以下、電池パック４０の説明は、それに類似する第１電池パック２０の説明をもって省略する。
なお、統合電池パックは、ケースを備えてもよい。その場合、図１に示す構造が、ケースに収容される統合電池パック本体となる。ケースは、例えば、底板と蓋部材を含み、底板は、平面視において略矩形の形状を有し、蓋部材は、Ｚ方向の一方側のみが開口し、略直方体状の凹部を画定する。統合電池パック本体は、底板の上面に載置され、蓋部材は、その凹部に統合電池パック本体を収容するように統合電池パック本体に被せられる。その状態で、蓋部材を底板に締結部材や接着剤等の固定手段で固定する。このようにして、統合電池パック本体をケース内に配置する。統合電池パック本体は、底板に固定されなくてもよいが、統合電池パック本体の４つの角部を、底板に締結すると、統合電池パックの剛性を高くできると共に統合電池パック本体の位置決めを正確に実行できて好ましい。
第１電池パック２０は、複数の電池積層体２２、複数の共有拘束部材２３、２つの外側拘束部材２４、一方側エンドプレート２５、及び他方側エンドプレート２６を有する。複数の電池積層体２２は、複列に配置され、各電池積層体２２は、同じ姿勢で隙間なくＸ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池１８を含む。各角形電池１８は、例えば、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り、シュリンクチューブ等の絶縁シートで主表面が被覆されている。なお、図１においては、第１電池パック２０が、３列に配置された電池積層体２２を有するが、電池パックは、２列に配置された電池積層体を有してもよく、４列以上に配置された電池積層体を有してもよい。また、電池積層体２２は、複数の角形電池１８と交互に積層される樹脂製の複数のセパレータ（図示せず）を含んでもよく、セパレータにより隣接する角形電池１８間を絶縁してもよい。
各共有拘束部材２３は、Ｙ方向に隣り合う各２つの電池積層体２２の間に設けられる。共有拘束部材２３は、長尺の平板状の板部材であり、Ｘ方向に延在する。共有拘束部材２３の長手方向は、Ｘ方向に一致し、共有拘束部材２３の幅方向は、Ｚ方向に一致する。各共有拘束部材２３は、Ｙ方向に隣り合う２つの電池積層体２２のうちの一方の電池積層体２２における他方の電池積層体２２側の側面と、他方の電池積層体２２における一方の電池積層体２２側の側面とを拘束する。
各外側拘束部材２４は、複列の電池積層体２２のうちでＹ方向の両端に位置する電池積層体２２のＹ方向の外側を拘束する。外側拘束部材２４は、長尺の平板状の板部材であり、Ｘ方向に延在する。外側拘束部材２４の長手方向は、Ｘ方向に一致し、外側拘束部材２４の幅方向は、Ｚ方向に一致する。
一方側エンドプレート２５は、複列の電池積層体２２におけるＸ方向の一方側を拘束する。一方側エンドプレート２５は、平面視において略矩形の平板状の板部材であり、Ｙ方向に延在する。一方側エンドプレート２５の長手方向は、Ｙ方向に一致し、一方側エンドプレート２５の幅方向は、Ｚ方向に一致する。一方側エンドプレート２５は、Ｚ方向に間隔をおいて配置される複数のボルト３０で外側拘束部材２４のＸ方向一方側の端面に固定され、Ｚ方向に間隔をおいて配置される複数のボルト３１で各共有拘束部材２３のＸ方向一方側の端面に固定される。
他方側エンドプレート２６は、複列の電池積層体２２におけるＸ方向の他方側を拘束する。他方側エンドプレート２６は、平面視において略矩形の平板状の板部材であり、Ｙ方向に延在する。他方側エンドプレート２６の長手方向は、Ｙ方向に一致し、他方側エンドプレート２６の幅方向は、Ｚ方向に一致する。他方側エンドプレート２６は、Ｚ方向に間隔をおいて配置される複数のボルト３３で外側拘束部材２４のＸ方向他方側の端面に固定され、Ｚ方向に間隔をおいて配置される複数のボルト３４で各共有拘束部材２３のＸ方向他方側の端面に固定される。
一方側及び他方側エンドプレート２５，２６に対する全ての共有拘束部材２３と２つの外側拘束部材２４の固定により、複列に配置された複数の電池積層体２２、全ての共有拘束部材２３、２つの外側拘束部材２４、一方側エンドプレート２５、及び他方側エンドプレート２６が、一体に接合されて統合される。Ｙ方向の端に位置する電池積層体２２は、共有拘束部材２３、外側拘束部材２４、一方側エンドプレート２５、及び他方側エンドプレート２６で周囲を隙間なく囲まれ、Ｘ方向の所定の締め付け圧が、電池積層体２２に付与される。よって、電池積層体２２の変形や膨張が、その締め付け圧により抑制される。また、Ｙ方向の端以外に位置する電池積層体２２は、２つの共有拘束部材２３、一方側エンドプレート２５、及び他方側エンドプレート２６で周囲を隙間なく囲まれ、Ｘ方向の所定の締め付け圧が、電池積層体２２に付与される。よって、この場合も、電池積層体２２の変形や膨張が、その締め付け圧により抑制される。
ところで、電池積層体２２は、Ｘ方向の一端の角形電池１８と一方側エンドプレート２５との間に配置されて一端の角形電池１８と一方側エンドプレート２５との隙間を埋めるスペーサ（図示せず）を含んでもよい。また、電池積層体２２は、Ｘ方向の他端の角形電池１８と他方側エンドプレート２６との間に配置されて他端の角形電池１８と他方側エンドプレート２６との隙間を埋めるスペーサ（図示せず）を含んでもよい。これにより、積層方向において電池積層体２２を確実に固定することができると共に、全ての共有拘束部材２３と２つの外側拘束部材２４の各端面に一方側及び他方側エンドプレート２５，２６を密着させて固定することができる。好ましくは、スペーサは弾性を有する。この場合、Ｘ方向の端の角形電池１８と、一方及び他方側エンドプレート２５，２６のうちの少なくとも一方との隙間の寸法変化があった場合であっても、スペーサによって容易に、Ｘ方向の端の角形電池１８と、一方及び他方側エンドプレート２５，２６のうちの少なくとも一方との隙間を埋めて各電池積層体２２を確実に固定することができると共に、全ての共有拘束部材２３と２つの外側拘束部材２４の端面に一方側及び他方側エンドプレート２５，２６を密着させて固定することができる。
図２は、図１におけるＹ方向の端以外に位置する電池積層体２２の周辺の拡大斜視図であり、電池モジュール５０の斜視図である。図２に示すように、電池モジュール５０は、一方側拘束部材２３ａ、他方側拘束部材２３ｂ、一方側エンドプレート２５、及び他方側エンドプレート２６を備える。
一方側拘束部材２３ａは、各角形電池１８におけるＹ方向の一方側側面が略同一平面上に位置するように電池積層体２２のＹ方向の一方側を拘束する。一方側拘束部材２３ａには、冷却剤を流動させる一方側冷却剤通路６０ａが内部に設けられる。また、他方側拘束部材２３ｂは、各角形電池１８におけるＹ方向の他方側側面が略同一平面上に位置するように電池積層体２２のＹ方向の他方側を拘束する。他方側拘束部材２３ｂには、冷却剤を流動させる他方側冷却剤通路（図示せず）が内部に設けられる。
一方側エンドプレート２５は、電池積層体２２におけるＸ方向の一方側の端面に当接することで電池積層体２２のＸ方向一方側を拘束し、他方側エンドプレート２６は、電池積層体２２におけるＸ方向の他方側の端面に当接することで電池積層体２２のＸ方向他方側を拘束する。一方側エンドプレート２５には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路６２が設けられ、エンド側冷却剤通路６２は、一方側冷却剤通路６０ａと図示しない上記他方側冷却剤通路とに連通する。
エンド側冷却剤通路６２は、冷却剤供給通路６２ａと、冷却剤排出通路６２ｂを含む。図２に示すように、冷却剤供給通路６２ａは、一方側エンドプレート２５のＹ方向一方側の端面２５ａに冷却剤供給用開口２５ｂを有し、冷却剤排出通路６２ｂも、上記一方側の端面２５ａに冷却剤排出用開口２５ｃを有する。図２に示すように、冷却剤供給通路６２ａは、冷却剤供給用開口２５ｂからＹ方向他方側に延在し、冷却剤排出通路６２ｂは、冷却剤排出用開口２５ｃから冷却剤供給通路６２ａに対して間隔をおいた状態でＹ方向他方側に延在する。冷却剤排出通路６２ｂは、冷却剤供給通路６２ａに略平行に延在し、図２に示す例では冷却剤供給通路６２ａのＺ方向上側に配置される。
一方側冷却剤通路６０ａと図示しない他方側冷却剤通路の夫々は、Ｕ字状の形状を有し、Ｘ方向に延在する冷却剤流入用通路７０と、冷却剤流入用通路７０に平行に延在する冷却剤流出用通路７１と、連結通路７３を含む。冷却剤流入用通路７０及び冷却剤流出用通路７１の夫々は、一方側又は他方側拘束部材２３ａ，２３ｂのＸ方向の一端からＸ方向の他端部まで、一方側又は他方側拘束部材２３ａ，２３ｂのＹ方向の略全域に設けられる。連結通路７３は、Ｚ方向に延在する。連結通路７３は、冷却剤流入用通路７０のＸ方向の他端と冷却剤流出用通路７１のＸ方向の他端を連結して連通させる。詳しくは、一方側冷却剤通路６０ａ、他方側冷却剤通路、冷却剤流入用通路７０、冷却剤流出用通路７１、および連結通路７３の夫々は、全ての共有拘束部材２３と２つの外側拘束部材２４に一方側及び他方側エンドプレート２５，２６を固定することにより連通される。
図２に示す電池モジュールでは、一方側及び他方側拘束部材２３ａ，２３ｂの夫々が、共有拘束部材２３に一致し、一方側冷却剤通路６０ａ及び他方側冷却剤通路の夫々が、共有冷却剤通路６０に一致する。共有拘束部材２３は、Ｙ方向に隣り合う各２つの電池積層体２２の間に設けられるため、共有拘束部材２３に設けられる共有冷却剤通路６０に流れる冷却剤は、そのＹ方向の両側にある２つの電池積層体２２の両方を同時に冷却する。冷却剤は、例えば、水、絶縁油、不凍液、各冷却剤通路の内部で気化して気化熱で通路を冷却する冷媒、又は空気等で構成される。なお、電池パックを車両に搭載する場合、冷却剤として、モータジェネレータやインバータを冷却する冷却水を使用してもよい。
Ｙ方向に重なるように配設される全ての電池モジュール５０は、同一の一方側エンドプレート２５と、同一の他方側エンドプレート２６を共有する。Ｙ方向の端にある電池モジュール５０では、一方側拘束部材と他方側拘束部材とのいずれか一方が、外側拘束部材２４と一致し、一方側冷却剤通路６０ａと他方側冷却剤通路とのいずれか一方が、外側冷却剤通路６５（図３参照）に一致する。外側拘束部材２４は、Ｙ方向外側の端部に設けられるため、外側拘束部材２４に設けられる外側冷却剤通路６５に流れる冷却剤は、そのＹ方向内側に位置する１つの電池積層体２２のみを冷却する。
Ｙ方向に重なるように配設される全ての電池モジュール５０において、各電池モジュール５０のＵ字状の一方側冷却剤通路６０ａ及び他方側冷却剤通路の一端部は、エンド側冷却剤通路６２の冷却剤供給通路６２ａに連通する。また、Ｙ方向に重なるように配設される全ての電池モジュール５０において、一方側冷却剤通路６０ａ及び他方側冷却剤通路の他端部は、エンド側冷却剤通路６２の冷却剤排出通路６２ｂに連通する。
図３は、図１のＡ‐Ａ線断面図である。図３を参照して、Ｙ方向の両側かつＺ方向の下側の通路は、外側冷却剤通路６５の冷却剤流入用通路８０を表し、Ｙ方向の両側かつＺ方向の上側の通路は、外側冷却剤通路６５の冷却剤流出用通路８１を表す。また、Ｙ方向で両端以外に配置され、かつＺ方向下側に配置される通路は、共有冷却剤通路６０の冷却剤流入用通路７０を表し、Ｙ方向で両端以外に配置され、かつＺ方向上側に配置される通路は、共有冷却剤通路６０の冷却剤流出用通路７１を表す。各共有冷却剤通路６０の冷却剤流入用通路７０と、各外側冷却剤通路６５の冷却剤流入用通路８０は、エンド側冷却剤通路６２の冷却剤供給通路６２ａに連通する。また、各共有冷却剤通路６０の冷却剤流出用通路７１と、各外側冷却剤通路６５の冷却剤流出用通路８１は、エンド側冷却剤通路６２の冷却剤排出通路６２ｂに連通する。電池積層体２２は、一方側拘束部材２３ａ、他方側拘束部材２３ｂ、及び共有拘束部材２３のいずれかに熱的に接続されて設置されており、一方側拘束部材２３ａ、他方側拘束部材２３ｂ、あるいは共有拘束部材２３に直接接触されてもよいし、任意の伝熱部材を介して熱的に接続されてもよい。
図４は、第１電池パック２０内における冷却剤の流れを表す模式図である。なお、図４において、線の太さは、各冷却剤通路における断面積の大きさを表し、冷却剤通路の断面積は、線が太い程大きい。したがって、第１電池パック２０においては、エンド側冷却剤通路６２の冷却剤供給通路６２ａと冷却剤排出通路６２ｂの断面が最も大きい。冷却剤供給通路６２ａの形状及び大きさは、冷却剤排出通路６２ｂの形状及び大きさと一致する。また、全ての共有冷却剤通路６０と２つの外側冷却剤通路６５は、一方側エンドプレート２５（図１参照）のＹ方向一方側（図４の紙面における手前側）からＹ方向に離れるにしたがって断面積が次第に大きくなる。換言すると、全ての共有冷却剤通路６０と２つの外側冷却剤通路６５は、一方側エンドプレート２５のＹ方向一方側の端面２５ａに設けられた冷却剤供給用開口２５ｂからＹ方向他方側にいくに従って断面積が次第に大きくなる。冷却剤供給用開口２５ｂからＹ方向に最も離れた外側冷却剤通路６５ａの断面積は、エンド側冷却剤通路６２の断面積と同一の大きさになっており、外側冷却剤通路６５ａの形状及び大きさは、エンド側冷却剤通路６２の形状及び大きさと一致する。
再度、図１を参照して、第２電池パック４０は、冷却剤供給用開口９５ｂ及び冷却剤排出用開口９５ｃが一方側エンドプレート９５のＹ方向の逆側に設けられる点のみが第１電池パック２０と異なる。図１に示すように、第１電池パック２０と、第２電池パック４０は、互いの一方側エンドプレート２５，９５が対向するように配設される。各一方側エンドプレート２５，９５は、Ｙ方向外側に突出すると共にＹ方向に延在する２つの板状の突出部２５ｄ，９５ｄを有し、２つの板状の突出部２５ｄ，９５ｄは、Ｚ方向に間隔をおいて配置される。
一方側エンドプレート２５の一方の突出部２５ｄは、一方側エンドプレート９５の一方の突出部９５ｄと同じ高さに配置され、一方側エンドプレート２５の他方の突出部２５ｄは、一方側エンドプレート９５の他方の突出部９５ｄと同じ高さに配置される。一方側エンドプレート２５の一方の突出部２５ｄの先端面は、一方側エンドプレート９５の一方の突出部９５ｄの先端面に突き合わされ、一方側エンドプレート２５の他方の突出部２５ｄの先端面は、一方側エンドプレート９５の他方の突出部９５ｄの先端面に突き合わされる。突き合わされた各２つの突出部２５ｄ，９５ｄのＺ方向外側に２つの突出部２５ｄ，９５ｄに跨るように板状部材８３が配置される。板状部材８３は、ボルト８４で突出部２５ｄに固定され、ボルト８５で突出部９５ｄに固定される。その結果、第１電池パック２０の一方側エンドプレート２５と、第２電池パック４０の一方側エンドプレート９５とが接合され、第１電池パック２０と、第２電池パック４０が、一体に統合される。この統合により、第１電池パック２０と、第２電池パック４０の接合部には、２対のつき合わされた２つの突出部２５ｄ，９５ｄのＺ方向の間に、略矩形の断面を有する室９８が構成される。
図１に示す例では、各角形電池１８は、正極及び負極の両方がＺ方向上側の端部に設けられる。電池積層体２２に含まれる複数の角形電池１８は、例えば、図示しないバスバーを介して直列に電気接続され、統合電池パック１に含まれる複数の電池積層体２２は、図示しないバスバーを介して並列に電気接続される。上記室９８内には、例えば、統合電池パック１からモータジェネレータ等に電力を供給するための高圧ケーブルが収容される。この収容により、高圧ケーブルを保護でき、高圧ケーブルの断線を確実に防止できる。なお、電池積層体に含まれる複数の角形電池は、並列に電気接続されてもよく、統合電池パックに含まれる複数の電池積層体は、直列に電気接続されてもよい。また、第１電池パックと、第２電池パックは、直列に電気接続されてもよく、並列に電気接続されてもよい。
エンド側冷却剤通路６２の冷却剤供給通路６２ａ及び冷却剤排出通路６２ｂには、冷却剤通路を介して冷却剤循環装置が接続される。詳しくは、冷却剤が、液体の場合には、例えば、ポンプの吐出口がエンド側冷却剤通路６２の冷却剤供給通路６２ａに冷却剤通路を介して接続され、ポンプの吸込口がエンド側冷却剤通路６２の冷却剤排出通路６２ｂに冷却剤通路を介して接続される。また、冷却剤が、冷媒の場合には、例えば、圧縮機の吐出口がエンド側冷却剤通路６２の冷却剤供給通路６２ａに冷却剤通路を介して接続され、圧縮機の吸込口がエンド側冷却剤通路６２の冷却剤排出通路６２ｂに冷却剤通路を介して接続される。また、冷却剤が気体の場合には、例えば、ファン（ブロワ）の吐出口がエンド側冷却剤通路６２の冷却剤供給通路６２ａに冷却剤通路を介して接続され、ファン（ブロワ）の吸込口がエンド側冷却剤通路６２の冷却剤排出通路６２ｂに冷却剤通路を介して接続される。詳述しないが、統合電池パックがケースを有する場合、ケースには２つの貫通孔が設けられる。一方の貫通孔は、統合電池パックの外側に設けられた冷却剤循環装置の吐出口と、冷却剤供給通路６２ａを接続するのに用いられ、他方の貫通孔は、冷却剤循環装置の吸込口と、冷却剤排出通路６２ｂを接続するのに用いられる。
上記構成において、第１電池パック２０内の電池積層体２２は次のように冷却される。詳しくは、冷却剤循環装置から吐出された冷却剤は、一方側エンドプレート２５の冷却剤供給通路６２ａ内を、図４に矢印ａで示す方向にＹ方向の一方側から他方側に流動する。このとき、冷却剤は、冷却剤供給通路６２ａが冷却剤流入用通路７０，８０に接続する箇所に到達すると、一部が冷却剤流入用通路７０，８０側に流動する。このようにして、図４における紙面の手前側から奥側に向けて、矢印ｂで示すＵ字状の冷却剤の流れ、矢印ｃで示すＵ字状の冷却剤の流れ、矢印ｄで示すＵ字状の冷却剤の流れ、及び矢印ｅで示すＵ字状の冷却剤の流れが、生成される。冷却剤供給通路６２ａ内を流れる冷却剤の流量は、Ｙ方向他方側に行くに従って減少する。
各冷却剤流入用通路７０，８０を流れる冷却剤は、冷却剤流出用通路７１，８１を介して冷却剤排出通路６２ｂに合流し、冷却剤排出通路６２ｂ内を、矢印ｆで示す方向にＹ方向一方側に流れる。冷却剤排出通路６２ｂ内を流れる冷却剤の流量は、Ｙ方向一方側に行くに従って増大する。
図３に示すように、各電池積層体２２（図１参照）のＹ方向両側には、Ｕ字状の冷却剤通路６０，６５が配置される。このことから、各電池積層体２２は、Ｙ方向の両側の側面が冷却剤通路６０，６５を流れる冷却剤で冷却される。また、各電池積層体２２は、Ｘ方向の一方側の端面が冷却剤供給通路６２ａ及び冷却剤排出通路６２ｂ内を流れる冷却剤で冷却される。
上記実施形態によれば、各電池積層体２２が、一方側及び他方側エンドプレート２５，２６、及び一方側及び他方側拘束部材２３ａ，２３ｂで構成される一体構造で囲まれ、一方側及び他方側エンドプレート２５，２６でＸ方向に挟持される。したがって、Ｘ方向の所定の締め付け圧を電池積層体２２に付与でき、この締め付け圧で電池積層体２２の変形や膨張を抑制できる。
また、冷却剤通路６０，６５が電池積層体２２のＹ方向の側方を拘束する拘束部材２３，２４内に直接設けられる。よって、電池積層体のＹ方向側方を拘束するバインドバーの外側から既存の冷却装置で電池積層体を冷却する場合と比較して、電池積層体２２をバインドバーを介さずに直に冷却でき、電池積層体２２の冷却性能を向上できる。
また、Ｙ方向に隣り合う２つの電池積層体２２は、共有冷却剤通路６０が設けられた同一の共有拘束部材２３で仕切られ、少なくともＹ方向片側の側方部が共有拘束部材２３で拘束される。したがって、各電池積層体の両側側方を、電池積層体毎に専用の２つのバインドバーで拘束する場合と比較して、統合電池パック１のＹ方向寸法を低減でき、統合電池パック１をコンパクトに構成できる。
更には、拘束部材２３，２４の冷却剤通路６０，６５の断面積が、冷却剤循環装置の吐出側からＹ方向に遠ざかるにしたがって大きくなる。したがって、冷却剤通路６０，６５の断面積が、流動する冷却剤の流体圧が小さくなるにしたがって大きくなるので、冷却剤通路６０，６５を流れる冷却剤の流量を、冷却剤循環装置からの距離によらず均等な流量に近づけることができる。よって、電池積層体２２の冷却性能を、冷却剤循環装置からの距離によらず同一の冷却性能に近づけることができ、電池積層体２２のレイアウトに依存する冷却性能のばらつきを抑制できる。
尚、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、冷却剤通路が、統合電池パック１における各電池パック２０，４０のＸ方向内側の一方側エンドプレート２５，９５に設けられ、Ｘ方向外側の他方側エンドプレート２６に設けられなかった。しかし、冷却剤通路は、統合電池パックにおける各電池パック２０，４０のＸ方向外側の他方側エンドプレートに設けられ、各電池パックのＸ方向内側の一方側エンドプレートに設けられなくてもよい。だだし、統合電池パックにおいて、冷却剤通路を片側のエンドプレートのみに設ける場合、冷却剤通路をＸ方向内側のエンドプレートに設ける方が、一方側の電池パックの冷却剤の流れと他方側の電池パックの流れを統合し易くて好ましい。
また、冷却剤通路が、片側の一方側エンドプレート２５，９５のみに設けられた。しかし、冷却剤通路は、電池パックにおけるＸ方向両側のエンドプレートの両方に設けられてもよい。詳しくは、上記実施形態では、各拘束部材２３，２４にＵ字状の冷却剤通路６０，６５を設けた。しかし、上記実施形態のように、一方側エンドプレートに、冷却剤供給通路と、冷却剤排出通路を設け、更に、電池積層体毎に、各電池積層体の３方を取り囲むように、一方側拘束部材内、他方側エンドプレート内、及び他方側拘束部材内をその順に通過する一体かつ１つの冷却剤通路を設けてもよい。そして、この一体かつ１つの冷却剤通路の一端部を、冷却剤供給通路に連通させ、一体かつ１つの冷却剤通路の他端部を、冷却剤排出通路に連通させてもよい。このようにして、各電池積層体のＸ方向の両側端部と、Ｙ方向の両側側方部を冷却してもよく、各電池積層体をＸ方向の両側かつＹ方向の両側から冷却してもよい。
また、複数の冷却剤通路のうちで、Ｘ方向に延在する冷却剤通路の断面積が、冷却剤循環装置から離れるにしたがって大きくなる場合について説明した。しかし、全ての冷却剤通路の断面積が同一でもよい。
また、２つの電池パック、すなわち、第１電池パック２０と第２電池パック４０とを統合して統合電池パック１を構成した。しかし、第１電池パック２０のみを単独で使用してもよい。又は、第１電池パック２０のみを、それに見合うサイズのケースで覆って製品を構成してもよい。このように、電池パックは、Ｙ方向に重なる複数の電池積層体のみを有してもよい。また、統合電池パックを、３以上の電池パックであって、各電池パックがＹ方向に重なる複数の電池積層体のみを有する３以上の電池パックを統合することで構成してもよい。
また、図５、すなわち、変形例の電池モジュール１５０の一部分の斜視図に示すように、一方側及び他方側拘束部材１２３ａ，１２３ｂの夫々が、Ｚ方向から見たとき角形電池１８８の長手方向の端部に重なる長尺の板状のＺ方向移動規制部１２５ａ，１２５ｂを含んでもよい。このようにして、各角形電池１８８が、電池モジュール１５０からＺ方向に離脱することを確実に防止してもよい。
また、図６、すなわち、更なる変形例の統合電池パック２０１の一部分の断面図に示すように、統合電池パック２０１においてＸ方向の外側に配設される他方側エンドプレート２２６にＸ方向外側に突出する１以上のリブ２２８も設けてもよい。このようにして、統合電池パック２０１の剛性を高くしてもよい。なお、図６に示すように、変形例の統合電池パック２０１でも、第１電池パック２２０の一方側エンドプレート２３０の１対の突出部２４５と、第２電池パック２４０の一方側エンドプレート２３１の１対の突出部２８５が突き合わされている。そして、４つの突出部２４５，２４５，２８５，２８５と、ＹＺ平面と略平行に広がる両側面とが、ＸＺ切断面での断面形状が矩形の室２８９を画定している。統合電池パック２０１は、その電力を外部機器に供給する高圧ケーブル２８８を含み、高圧ケーブル２８８は、室２８９に収容されている。
また、図６に示す更なる変形例では、第１電池パック２２０における２つの外側拘束部材及び全ての共有拘束部材に、同じ形状及び大きさのＵ字状の冷却剤通路２１１を設け、一方側エンドプレート２３０に、Ｙ方向に延在する冷却剤供給通路本体２１２と、Ｚ方向に冷却剤供給通路本体２１２に対して間隔をおいた状態でＹ方向に延在する冷却剤排出通路本体２１３とを設けている。また、一方側エンドプレート２３０に、更に、冷却剤供給通路本体２１２とＵ字状の冷却剤通路２１１の一端部とを連通させる冷却剤供給孔２１４と、冷却剤排出通路本体２１３とＵ字状の冷却剤通路２１１の他端部とを連通させる冷却剤排出孔２１５とを設けている。冷却剤供給通路本体２１２と、冷却剤供給孔２１４とは、冷却剤供給通路を構成し、冷却剤排出通路本体２１３と、冷却剤排出孔２１５とは、冷却剤排出通路を構成する。同じ冷却剤通路２１１に連通する冷却剤供給孔２１４及び冷却剤排出孔２１５は、ＹＺ平面による切断面である冷却剤の流路面積が同一になっている。また、統合電池パック２０１は、複数の冷却剤供給孔２１４と複数の冷却剤排出孔２１５とを備え、冷却剤供給孔２１４と冷却剤排出孔２１５の夫々は、ＹＺ平面による切断面である冷却剤の流路面積が、冷却剤循環装置からＹ方向に離れるにしたがって徐々に大きくなっている。このようにして、冷却剤通路２１１を通過する冷却剤の流量が、冷却剤循環装置からの距離によらずに、同一になるか、又はより均等に近づくようにしている。冷却剤の流量の違いを冷却剤供給孔２１４と冷却剤排出孔２１５の夫々の冷却剤の流路面積により設定するようにすることで、共有拘束部材２３を同一構造体により構成することができ、一方側及び他方側拘束部材２３ａ，２３ｂも共有拘束部材２３と共に同一構造体により構成することができる。そして、冷却剤供給孔２１４と冷却剤排出孔２１５の夫々の冷却剤の流路面積は、冷却剤供給孔２１４を形成する孔の大きさ、および冷却剤排出孔２１５を形成する孔の大きさにより設定されるので、冷却剤供給孔２１４と冷却剤排出孔２１５の夫々の冷却剤の流路面積を相違させて設定することが容易である。なお、説明を省略するが、第２電池パック２４０にも、第１電池パック２２０と同様な冷却剤通路構造が設けられている。
また、図７、すなわち、図６に示す統合電池パック２０１の一部の平面図に示すように、Ｙ方向に延在する板材２８０で、第１電池パック２２０の一方側エンドプレート２３０の突出部２４５と、第２電池パック２４０の一方側エンドプレート２３１の突出部２８５とを接合してもよい。そして、図７に示すように、一方側エンドプレート２３０，２３１を拘束部材２９０，２９１に固定するボルト２８１，２８２が存在するＹ方向位置において、板材２８０の幅を、それ以外の箇所の幅よりも狭くしてもよく、Ｚ方向上側から見たとき、板材２８０がボルト２８１，２８２と重ならないようにしてもよい。このようにすれば、ボルト２８１，２８２で拘束部材２９０，２９１を一方側エンドプレート２３０，２３１に固定した後に、板材２８０で２つの突出部２４５及び突出部２８５を固定でき、統合電池パック２０１の形成が容易になって好ましい。
１，２０１ 統合電池パック
１８ 角形電池
２０，２２０ 第１電池パック
２２ 電池積層体
２３ 共有拘束部材
２３ａ，１２３ａ 一方側拘束部材
２３ｂ，１２３ｂ 他方側拘束部材
２４ 外側拘束部材
２５，９５，２３０，２３１ 一方側エンドプレート
２５ａ 一方側エンドプレートのＹ方向一方側の端面
２５ｂ 冷却剤供給用開口
２５ｃ 冷却剤排出用開口
２６，２２６ 他方側エンドプレート
４０，２４０ 第２電池パック
５０，１５０ 電池モジュール
６０ 共有冷却剤通路
６０ａ 一方側冷却剤通路
６２ エンド側冷却剤通路
６２ａ 冷却剤供給通路
６２ｂ 冷却剤排出通路
６５ 外側冷却剤通路
２１１ 冷却剤通路
２１２ 冷却剤供給通路本体
２１３ 冷却剤排出通路本体
２１４ 冷却剤供給孔
２１５ 冷却剤排出孔
Ｘ方向 積層方向（厚さ方向）
Ｙ方向 直交方向
Ｚ方向 高さ方向

Claims (5)

  1. 厚さ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池を含む電池積層体と、
    前記各角形電池における積層方向と直交する直交方向の一方側側面が略同一平面上に位置するように前記電池積層体の前記直交方向の一方側を拘束し、冷却剤を流動させる一方側冷却剤通路が内部に設けられる一方側拘束部材と、
    前記各角形電池の前記直交方向の他方側側面が略同一平面上に位置するように前記電池積層体の前記直交方向の他方側を拘束し、冷却剤を流動させる他方側冷却剤通路が内部に設けられる他方側拘束部材と、
    前記電池積層体における前記積層方向の一方側の端面に当接することで前記電池積層体の前記積層方向の一方側を拘束する一方側エンドプレートと、
    前記電池積層体における前記積層方向の他方側の端面に当接することで前記電池積層体の前記積層方向の他方側を拘束する他方側エンドプレートと、を備え、
    前記一方側エンドプレートと前記他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路が設けられ、そのエンド側冷却剤通路が、前記一方側冷却剤通路と前記他方側冷却剤通路とに連通する、電池モジュール。
  2. 複列に配置された複数の電池積層体であって、前記各電池積層体が厚さ方向に一列に重なるように積層された複数の略直方体状の角形電池を含む前記複数の電池積層体と、
    積層方向に直交する直交方向に隣り合う各２つの前記電池積層体の間に設けられて、２つの前記電池積層体のうちの一方の前記電池積層体における他方の前記電池積層体側の側面と、前記他方の電池積層体における前記一方の電池積層体側の側面とを拘束し、前記２つの電池積層体の両方を同時に冷却する冷却剤を流動させる共有冷却剤通路が内部に設けられる共有拘束部材と、
    前記複数の電池積層体のうちで前記直交方向の両端に位置する前記電池積層体の前記直交方向の外側を拘束し、冷却剤を流動させる外側冷却剤通路が内部に設けられる外側拘束部材と、
    前記複数の電池積層体における前記積層方向の一方側を拘束する一体の一方側エンドプレートと、
    前記複数の電池積層体における前記積層方向の他方側を拘束する一体の他方側エンドプレートと、を備え、
    前記一方側エンドプレートと前記他方側エンドプレートのうちの少なくとも一方には、冷却剤を通過させるエンド側冷却剤通路が設けられ、そのエンド側冷却剤通路は、全ての前記共有冷却剤通路と２つの前記外側冷却剤通路とに連通する、電池パック。
  3. 前記エンド側冷却剤通路は、前記一方側エンドプレートのみに設けられ、
    前記エンド側冷却剤通路は、
    前記一方側エンドプレートの前記直交方向の一方側の端面に冷却剤供給用開口を有し、前記冷却剤供給用開口から前記直交方向の他方側に延在する冷却剤供給通路と、
    前記一方側エンドプレートの前記直交方向の一方側の端面に冷却剤排出用開口を有し、前記冷却剤排出用開口から前記冷却剤供給通路に対して間隔をおいた状態で前記直交方向の他方側に延在する冷却剤排出通路と、を有し、
    前記共有冷却剤通路及び前記外側冷却剤通路の夫々は、Ｕ字状の形状を有し、
    前記共有冷却剤通路及び前記外側冷却剤通路の夫々は、一方側端部が前記冷却剤供給通路に連通し、他方側端部が前記冷却剤排出通路に連通する、請求項２に記載の電池パック。
  4. 全ての前記共有冷却剤通路と２つの前記外側冷却剤通路は、前記一方側エンドプレートの前記直交方向の一方側から前記直交方向に離れるにしたがって冷却剤が通過する断面積が次第に大きくなる、請求項３に記載の電池パック。
  5. 請求項２乃至４のいずれか１つに記載の２つの電池パックを備え、
    前記２つの電池パックのうちの一方の前記電池パックにおける前記一方側エンドプレートと、前記２つの電池パックのうちの他方の前記電池パックにおける前記一方側エンドプレートが、接合されている、統合電池パック。
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