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1. (WO2015145927) バッテリシステム
Document

明 細 書

発明の名称 バッテリシステム

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

課題を解決するための手段及び発明の効果

発明が解決しようとする課題

0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018  

図面の簡単な説明

0019  

発明を実施するための形態

0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056  

産業上の利用可能性

0057  

符号の説明

0058  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : バッテリシステム

技術分野

[0001]
 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。

背景技術

[0002]
 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。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2006-286547号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 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。
[0005]
 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。
[0006]
 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。
[0007]
 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

[0008]
 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。
[0009]
 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。
[0010]
 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。
[0011]
 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。
[0012]
 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。
[0013]
 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。
[0014]
 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。
[0015]
 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。
[0016]
 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。
[0017]
 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。
[0018]
 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。

図面の簡単な説明

[0019]
[図1] 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2] 図1に示すバッテリシステムの分解斜視図である。
[図3] 図1に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
[図4] 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5] 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6] 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。
[図7] 弾性プレートの斜視図である。
[図8] バインドバーとパッキンの斜視図である。
[図9] バインドバーとパッキンの斜視図である。
[図10] 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。

発明を実施するための形態

[0020]
 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。
[0021]
 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。
[0022]
 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。
[0023]
 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。
[0024]
 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。
[0025]
 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。
[0026]
 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。
[0027]
 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。
[0028]
 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。
[0029]
 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。
[0030]
 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。
[0031]
 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。
[0032]
 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。
[0033]
 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。
[0034]
 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。
[0035]
 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。
[0036]
 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。
[0037]
 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。
[0038]
 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。
[0039]
 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。
[0040]
 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。
[0041]
 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。
[0042]
 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。
[0043]
 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。
[0044]
 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。
[0045]
 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。
[0046]
 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。
[0047]
 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。
[0048]
 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。
[0049]
 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。
[0050]
 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。
[0051]
 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。
[0052]
 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。
[0053]
 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。
[0054]
 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。
[0055]
 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。
[0056]
 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。

産業上の利用可能性

[0057]
 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。

符号の説明

[0058]
 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

請求の範囲

[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]