(57)【要約】【課題】積層している角形電池のガス排出弁の排出口から排出される排出ガスを安全に、しかもガス漏れを少なくしながら外部に排出でする。【解決手段】バッテリシステムは、複数の角形電池セル１が積層されてなる電池ブロック２と、この電池ブロック２に連結されて、ガス排出口１２から排出されるガスを外部に排気する中空状のガス排出ダクト２０とを備えている。ガス排出ダクト２０は、第１のダクト２１と第２のダクト２２とに分割され、第１のダクト２１を絶縁性のプラスチックで成形して、第２のダクト２２と角形電池セル１との間に配置している。さらに、第１のダクト２１には角形電池セル１のガス排出口１２に連結される連結開口２４を設けて、この連結開口２４をガス排出口１２に連結しており、ガス排出口１２から排出されるガスを連結開口２４からガス排出ダクト２０に流入して外部に排出している。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス排出口を設けている外周面を同一面に配置する姿勢とし、複数の角形電池セルが積層されてなる電池ブロックと、この電池ブロックを構成する角形電池セルのガス排出口に連結されて、ガス排出口から排出されるガスを外部に排気する中空状のガス排出ダクトとを備えるバッテリシステムであって、
前記ガス排出ダクトが、第１のダクトと第２のダクトとに分割され、第１のダクトは絶縁性のプラスチックで成形されて、第２のダクトと角形電池セルとの間に絶縁材からなる第１のダクトを配置しており、さらに、第１のダクトには各々の角形電池セルのガス排出口に連結される連結開口を設けて、この連結開口をガス排出口に連結しており、ガス排出口から排出されるガスを第１のダクトの連結開口からガス排出ダクトに流入して外部に排出するようにしてなるバッテリシステム。
【請求項２】
ガス排出口を設けている外周面を同一面に配置する姿勢とし、複数の角形電池セルが積層されてなる電池ブロックと、この電池ブロックを構成する角形電池セルのガス排出口に連結されて、ガス排出口から排出されるガスを外部に排気する中空状のガス排出ダクトとを備えるバッテリシステムであって、
前記ガス排出ダクトが、角形電池セルとの対向面に、各々の角形電池セルのガス排出口に連結される連結開口を設けて、この連結開口をガス排出口に連結しており、さらに、連結開口にはガス排出口から排出されるガスを衝突させて運動エネルギーを低下させる減衰線材を配置しており、この減衰線材で運動エネルギーの低下されたガスをガス排出ダクトに流入させるようにしてなるバッテリシステム。
【請求項３】
前記第２のダクトが第１のダクトよりも高耐熱材である請求項１に記載されるバッテリシステム。
【請求項４】
前記第２のダクトが両側に側壁部を有する溝形で、第１のダクトは第２のダクトの側壁部を嵌着する嵌着溝を両側に設けており、この嵌着溝に側壁部を嵌着して第１のダクトと第２のダクトとを連結している請求項３に記載されるバッテリシステム。
【請求項５】
前記ガス排出ダクトの連結開口に設けている減衰線材が網材である請求項２に記載されるバッテリシステム。
【請求項６】
前記ガス排出ダクトの連結開口に設けている減衰線材が金属網である請求項５に記載されるバッテリシステム。
【請求項７】
金属網からなる前記減衰線材がガス排出ダクトのプラスチックにインサート成形されてなる請求項６に記載されるバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ハイブリッドカーや電気自動車等を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源装置に使用されるバッテリシステムに関し、とくに、積層状態で固定してなる角形電池セルのガス排出弁から排出されるガスを安全に外部に排気できる排気ダクトを備えるバッテリシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の角形電池セルを積層しているバッテリシステムは、角形電池セルを直列に接続して出力電圧を高くできることから、ハイブリッドカーの電源装置のように、大電流で充放電される用途に使用される。このバッテリシステムは、車両を加速するときに極めて大きな電流で放電され、また、回生制動等の状態では、相当に大きな電流で充電される。このバッテリシステムは、過充電や過放電で内圧が上昇する異常な状態での破壊を防止して安全性を確保するためにガス排出弁を設けている。ガス排出弁は、電池の内圧が異常に上昇すると開弁してガスを排気する。多数の角形電池セルを積層しているバッテリシステムは、角形電池セルから排出されるガスを速やかに外部に排気することが大切である。とくに、リチウムイオン電池のように非水系の電解液を使用する角形電池セルにあっては、排出ガスを速やかに排気することが大切である。このことを実現するために、積層する角形電池セルのガス排出弁の排出口に排気チューブを連結するバッテリシステムが開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００７−１５７６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
引用文献１のバッテリシステムは、角形電池のガス排出口に排気チューブを連結している。このバッテリシステムは、角形電池の排出ガスを排気チューブで外部に排気する。しかしながら、この構造のバッテリシステムは、ガス排出弁から排出される高温・高圧のガスを安全かつ確実に外部に排出するのが難しい。それは、高温・高圧の排出ガスによって排気チューブが変形し、あるいは損傷されてガスを外部に漏らすからである。
【０００４】
本発明者等は、この高温・高圧の排出ガスを安全かつ確実に排出するために、金属製の排出ダクトからなるバッテリシステムを開発した。このバッテリシステムは、図１の斜視図と図２の断面図に示すように、角形電池セル９１の上に、金属板を溝型に加工している排出ダクト９６を固定している。隣接する角形電池セル９１は外装缶に電位差があるので、これらを絶縁するために、図３に示すように、絶縁セパレータ９５を挟着している。この絶縁セパレータ９５は、金属製の排出ダクト９６と角形電池セル９１も絶縁するために、上縁に絶縁プレート部９５ａを一体的に成形して設けている。
【０００５】
この構造は、ガス排出口９２から排出される高温の排出ガスで排出ダクト９６が変形し、あるいは損傷することはないが、排出ダクト９６を直接に角形電池セル９１には密着できず、絶縁セパレータ９５の絶縁プレート部９５ａを介して角形電池セル９１に連結するので、絶縁プレート部９５ａと角形電池セル９１との隙間から漏れるガスを阻止できない。とくに、図３に示すように、絶縁プレート部９５ａの下に角形電池セル９１を配置する構造は、絶縁プレート部９５ａの下面を角形電池セル９１の上面に隙間なく密着させるのが難しい。それは、寸法誤差のある角形電池セルを絶縁プレート部の下に配置するために、絶縁セパレータを最大寸法の角形電池セルを配置できる形状に成形するからである。レーザー溶接などの方法で多量生産される角形電池セルは、金型で成形される絶縁セパレータに比較して寸法誤差が大きくなる。角形電池セルは、アルミニウムなどの金属板をプレス加工して外装缶を製造し、この外装缶の開口部に、金属板の封口板をレーザー溶接などの方法で固定して製造することから、外形の寸法誤差を小さくすることが難しい。このため、角形電池セルの上面を絶縁セパレータの絶縁プレート部で絶縁する構造は、絶縁プレート部と角形電池セルとの間に隙間ができ、この隙間からガス漏れするのを阻止できない。
【０００６】
本発明は、さらにこれ等の欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、積層している角形電池のガス排出口から排出される高温・高圧の排出ガスを安全に、しかもガス漏れを少なくしながら外部に排出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】
【０００７】
本発明の請求項１のバッテリシステムは、ガス排出口１２を設けている外周面１０を同一面に配置する姿勢とし、複数の角形電池セル１が積層されてなる電池ブロック２と、この電池ブロック２を構成する角形電池セル１のガス排出口１２に連結されて、ガス排出口１２から排出されるガスを外部に排気する中空状のガス排出ダクト２０、５０とを備えている。ガス排出ダクト２０、５０は、第１のダクト２１、５１と第２のダクト２２、５２とに分割され、第１のダクト２１、５１は絶縁性のプラスチックで成形されて、第２のダクト２２、５２と角形電池セル１との間に絶縁材からなる第１のダクト２１、５１を配置している。さらに、第１のダクト２１、５１には各々の角形電池セル１のガス排出口１２に連結される連結開口２４、５４を設けて、この連結開口２４、５４をガス排出口１２に連結しており、ガス排出口１２から排出されるガスを第１のダクト２１、５１の連結開口２４、５４からガス排出ダクト２０、５０に流入して外部に排出している。
【０００８】
本発明の請求項２のバッテリシステムは、ガス排出口１２を設けている外周面１０を同一面に配置する姿勢とし、複数の角形電池セル１が積層されてなる電池ブロック２と、この電池ブロック２を構成する角形電池セル１のガス排出口１２に連結されて、ガス排出口１２から排出されるガスを外部に排気する中空状のガス排出ダクト６０とを備えている。ガス排出ダクト６０は、角形電池セル１との対向面に、各々の角形電池セル１のガス排出口１２に連結される連結開口６４を設けて、この連結開口６４をガス排出口１２に連結している。さらに、ガス排出ダクト６０は、連結開口６４に、ガス排出口１２から排出されるガスを衝突させて運動エネルギーを低下させる減衰線材６６を配置しており、この減衰線材６６で運動エネルギーの低下されたガスをガス排出ダクト６０に流入させている。
【０００９】
本発明の請求項１と請求項２のバッテリシステムは、積層している角形電池セルのガス排出弁の排出口からの排出される高温・高圧の排出ガスを安全に、またガス漏れを防止して理想的な状態で外部に排出できる特徴がある。それは、請求項１のバッテリシステムにあっては、ガス排出ダクトを第１のダクトと第２のダクトとに分割して、第１のダクトを絶縁性のプラスチックとして、第２のダクトと角形電池セルとの間に絶縁材からなる第１のダクトを配置し、さらに、第１のダクトにはガス排出口に連結される連結開口を設けて、この連結開口をガス排出口に連結しているからである。この構造のバッテリシステムは、隣接する角形電池セルをショートさせることなく、第１のダクトを角形電池セルに密着できる。このため、第１のダクトに設けた連結開口を角形電池セルのガス排出口にガス漏れしないように連結でき、さらに、第１のダクトに第２のダクトを連結してガス排出ダクトを筒状としているので、連結開口からガス排出ダクトに流入される排出ガスを、絶縁セパレータや電池セルの間に漏らすことなく外部に排気できる。
【００１０】
また、請求項２のバッテリシステムは、ガス排出ダクトの角形電池セルとの対向面に角形電池セルのガス排出口に連結される連結開口を設けて、この連結開口をガス排出口に連結して、連結開口にはガス排出口から排出されるガスを衝突させて運動エネルギーを低下させる減衰線材を配置している。このバッテリシステムは、ガス排出口から排出される高温、高圧の排出ガスの運動エネルギーを、連結開口に設けている減衰線材で低下させて筒状のガス排出ダクトに流入させる。運動エネルギーが小さくなった排出ガスは、連結開口を通過して勢いよくガス排出口の内面に衝突することがない。このため、連結開口からガス排出ダクトに流入される高温・高圧のガスが、ガス排出ダクトの内面に局部的に集中して衝突することがなく、連結開口からガス排出ダクトに流入される排出ガスは運動エネルギーが減衰され、また、広い面積に拡散して衝突される。このため、排出ガスによるガス排出ダクトの変形や損傷が防止されて、排出ガスを安全に外部に排出できる。また、この構造も、ガス排出ダクトを直接に角形電池セルの外周面に密着できるので、連結開口からガス排出ダクトに流入されるガスが、絶縁セパレータの絶縁プレート部と角形電池セルとの微細な隙間から漏れることがなく、ガス漏れを防止しながら外部に排出できる。
【００１１】
本発明の請求項３のバッテリシステムは、請求項１の構成に加えて、第２のダクト２２、５２を第１のダクト２１、５１よりも高耐熱材としている。このバッテリシステムは、第１のダクトを絶縁材のプラスチックとして、第２のダクトを高耐熱材とするので、第１のダクトの連結開口から排出ダクトに流入される高温・高圧の排出ガスを、高耐熱材からなる第２のダクトの内面に衝突させる。このため、排出ガスによる角形電池セルのショートを防止しながら、高温・高圧の排出ガスによる排出ダクトの熱による弊害も防止できる。
【００１２】
さらに、本発明の請求項４のバッテリシステムは、請求項３の構成に加えて、第２のダクト２２を、両側に側壁部２２Ａを有する溝形として、第１のダクト２１には第２のダクト２２の側壁部２２Ａを嵌着する嵌着溝２１Ａを両側に設けており、嵌着溝２１Ａに側壁部２２Ａを嵌着して、第１のダクト２１と第２のダクト２２とを連結している。
このバッテリシステムは、第２のダクトと角形電池セルとの間に絶縁材のプラスチックからなる第１のダクトを配置して、第２のダクトを第１のダクトで絶縁しながら、第１のダクトと第２のダクトとを簡単、かつ容易に、しかもガス漏れしないように連結できる。
【００１３】
本発明の請求項５のバッテリシステムは、請求項２の構成に加えて、ガス排出ダクト６０の連結開口６４に設けている減衰線材６６を網材６６Ａとしている。このバッテリシステムは、減衰線材６６でもって、連結開口６４を通過する高温・高圧の排出ガスの運動エネルギーを効率よく減衰して、排出ガスによるガス排出ダクト６０の熱損傷をより効果的に防止できる。
【００１４】
さらに、本発明の請求項６のバッテリシステムは、請求項５の構成に加えて、ガス排出ダクト６０の連結開口６４に設けている減衰線材６６を金属網としている。このバッテリシステムは、金属網の減衰線材でもって、連結開口を通過する高温・高圧の排出ガスの運動エネルギーを効率よく減衰させながら、減衰線材の熱による変形などの弊害を防止できる。また、金属網からなる熱伝導の優れた減衰線材でもって、連結開口を通過する排出ガスの熱を吸収し、吸収した熱を広く分散して放熱することで、排出ガスの温度を低下してガス排出ダクトに流入でき、ガス排出ダクトの熱による弊害をより効果的に防止できる。
【００１５】
さらに、請求項７のバッテリシステムは、請求項６の構成に加えて、減衰線材６６を、ガス排出ダクト６０を成形しているプラスチックにインサート成形している。このバッテリシステムは、金属網からなる減衰線材をガス排出口のプラスチックに強固に確実に固定できると共に、減衰線材の熱を有効にガス排出ダクトに伝導して放熱できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、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、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
以下の実施例に示すバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただし、ハイブリッドカーや電気自動車以外の車両に使用され、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００１８】
図４ないし図７に示すバッテリシステムは、複数の角形電池セル１を積層してなる電池ブロック２を、この電池ブロック２の外側において電池ホルダー３で固定している。図に示すバッテリシステムは、複数の、図にあっては４組の電池ブロック２を同一面で縦横に配置している。角形電池セル１は、図８と図９に示すように、ガス排出口１２を設けている外周面１０を同一面に配置する姿勢とし、かつ絶縁セパレータ１５を介して積層して電池ブロック２としている。この電池ブロック２を構成する角形電池セル１のガス排出口１２に連結するように、ガス排出口１２から排出されるガスを外部に排気する中空状のガス排出ダクト２０を配置している。図の角形電池セル１は、ガス排出弁１１を設けている外周面１０を上面とする姿勢で積層されている。
【００１９】
角形電池セル１は、図９に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形の電池で、厚さ方向に積層されて電池ブロック２としている。この角形電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図の角形電池セル１は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池ブロック２としている。図の角形電池セル１は、上面の両端部に正負の電極端子１３を突出して設けて、中央部にはガス排出弁１１のガス排出口１２を設けている。
【００２０】
ガス排出弁１１は、角形電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると開弁して、内圧の上昇を防止する。このガス排出弁１１は、ガス排出口１２を閉塞する弁体（図示せず）を内蔵している。弁体は、設定圧力で破壊される薄膜、あるいは設定圧力で開弁するように弾性体で弁座に押圧されている弁である。ガス排出弁１１が開弁されると、ガス排出口１２を介して角形電池セル１の内部が外部に開放され、内部のガスを放出して内圧の上昇が防止される。
【００２１】
隣接する角形電池セル１は、正負の電極端子１３を接続して互いに直列に接続される。図のバッテリシステムは、隣接する角形電池セル１の正負の電極端子１３をバスバー１４を介して互いに直列に接続している。バスバー１４に連結される電極端子１３は、止ネジ１７とナット１８を介して接続している。図のバッテリシステムは、角形電池セル１の電極端子１３を外周面１０に対して傾斜する姿勢としている。図の電極端子１３は、外周面１０に対して約４５度傾斜する姿勢としている。この角形電池セル１は、下から止ネジ１７を挿入しやすく、また、上からナット１８をねじ込んで固定できる。隣接する角形電池セル１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る。ただし、バッテリシステムは、隣接する角形電池セルを並列に接続することもできる。
【００２２】
図８と図９に示す電池ブロック２は、積層している角形電池セル１の間に絶縁セパレータ１５を挟着している。絶縁セパレータ１５は、隣接する角形電池セル１を絶縁する。絶縁セパレータ１５は、図９に示すように、両面に角形電池セル１を嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する角形電池セル１を位置ずれしないように積層できる。絶縁セパレータ１５で絶縁して積層される角形電池セル１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。角形電池セル１の間に絶縁セパレータ１５を挟着する構造は、絶縁セパレータ１５をプラスチック等の熱伝導率の小さい材質で製作して、隣接する角形電池セル１の熱暴走を効果的に防止できる効果もある。
【００２３】
角形電池セル１に積層される絶縁セパレータ１５は、図９と図１０に示すように、角形電池セル１を効果的に冷却するために、角形電池セル１との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間１６を設けている。図９の絶縁セパレータ１５は、角形電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝１５Ａを設けて、角形電池セル１との間に冷却隙間１６を設けている。図の絶縁セパレータ１５は、複数の溝１５Ａを、互いに平行に所定の間隔で設けている。図の絶縁セパレータ１５は、両面に溝１５Ａを設けており、互いに隣接する角形電池セル１と絶縁セパレータ１５との間に冷却隙間１６を設けている。この構造は、絶縁セパレータ１５の両側に形成される冷却隙間１６で、両側の角形電池セル１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、絶縁セパレータは、片面にのみ溝を設けて、角形電池セルと絶縁セパレータとの間に冷却隙間を設けることもできる。図１０の冷却隙間１６は、電池ブロック２の左右に開口するように水平方向に設けている。冷却隙間１６に強制送風される空気は、角形電池セル１の外装缶を直接に効率よく冷却する。この構造は、角形電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、角形電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。
【００２４】
角形電池セル１を積層状態に固定して電池ブロック２とする電池ホルダー３は、電池ブロック２を両端面から挟着してなる一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４に両端部または中間部を連結してなる連結固定具５とを備える。
【００２５】
エンドプレート４は、角形電池セル１の外形と同じ形状と寸法の四角形として、積層している電池ブロック２を両端面から挟着して固定している。エンドプレート４は、プラスチック製又は金属製で、外側面には、縦横に伸びる補強リブ４Ａを一体的に成形して設けている。エンドプレートは、補強金具を固定して補強することができる。さらに、この補強金具に連結固定具を固定することができる。この構造は、エンドプレートを補強金具で補強して強固な構造にでき、また、連結固定具を強固に連結できる特徴がある。とくに、この構造は、エンドプレートをプラスチックで成形して、それ自体を強固にできる特徴がある。ただ、エンドプレートは、必ずしも補強金具で補強する必要はなく、たとえばエンドプレートを金属製として、補強金具を設けることなく、連結固定具を直接に固定することもできる。
【００２６】
連結固定具５は、鉄などの金属製で、その両端または中間を止ネジ１９でエンドプレート４に固定している。
【００２７】
図５ないし図７、及び図１０に示すバッテリシステムは、各々の電池ブロック２の上面にガス排出ダクト２０を配置している。図１１と図１２に示すガス排出ダクト２０は、第１のダクト２１と第２のダクト２２とに分割して製作している。分割して製作された第１のダクト２１と第２のダクト２２は互いに連結されて、内部を中空状とするガス排出ダクト２０とされる。図のガス排出ダクト２０は、第２のダクト２２を、両側に側壁部２２Ａを有する溝形とし、第１のダクト２１には、第２のダクト２２の側壁部２２Ａを嵌着する嵌着溝２１Ａを両側に設けている。第１のダクト２１の嵌着溝２１Ａに、第２のダクト２２の側壁部２２Ａを嵌着して、第１のダクト２１と第２のダクト２２とを連結して、中空状のガス排出ダクト２０としている。この構造のガス排出ダクト２０は、第１のダクト２１の嵌着溝２１Ａにパッキン（図示せず）を配置し、このパッキンを嵌着溝２１Ａと側壁部２２Ａとで挟着して、第１のダクト２１と第２のダクト２２とを気密に連結できる。ただし、嵌着溝２１Ａに入れた側壁部２２Ａを接着して固定し、あるいは溶着して固定することもできる。また、接着や溶着で第１のダクトと第２のダクトとを結合するガス排出ダクトは、必ずしも第１のダクトに嵌着溝を設ける必要はなく、平面状に成形した第１のダクトの上面に第２のダクトの側壁部を結合することもできる。また、ガス排出ダクトは、第１のダクトの両側に側壁部を設けて、この側壁部の上縁に第２のダクトを連結する構造とすることもできる。
【００２８】
さらに、第１のダクト２１は、各々の角形電池セル１のガス排出口１２に連結される連結開口２４を設けて、この連結開口２４をガス排出口１２に連結している。図１０の断面図に示すバッテリシステムは、連結開口２４の周囲にパッキン２５を配置している。パッキン２５はＯリングで、第１のダクト２１と角形電池セル１の外周面１０とに挟着されて、連結開口２４とガス排出口１２とをガス漏れしない構造で連結する。第１のダクト２１の下面、すなわち角形電池セル１の外周面との対向面には、パッキン２５を停止位置に配置するパッキン溝２１Ｅを設けている。パッキン２５のＯリングは、パッキン溝２１Ｅに案内されて、角形電池セル１の外周面１０に密着される。この構造は、角形電池セル１のガス排出口１２から噴き出される排出ガスを漏らすことなく、ガス排出ダクト２０に流入して外部に排気できる。ただし、第１のダクトと角形電池セルとの間には必ずしもパッキンを挟着する必要はない。第１のダクトと角形電池セルとの対向面を互いに密着させることで、連結開口をガス排出口にガス漏れしないように連結できるからである。
【００２９】
第１のダクト２１は、角形電池セル１のガス排出口１２を設けた外周面１０に対向して配設される。したがって、第１のダクト２１は、角形電池セル１の外装缶に接触する。第１のダクト２１が隣接する角形電池セル１に接触して短絡しないように、第１のダクト２１は、絶縁性のプラスチックで成形している。絶縁性のプラスチックは、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチックである。
【００３０】
第２のダクト２２は、第１のダクト２１の連結開口２４から流入される高温・高圧の排出ガスが内面に衝突する。内面に衝突する排出ガスは、第２のダクト２２を高温に加熱する。したがって、第２のダクト２２は高温・高圧の排出ガスに耐えるように、第１のダクト２１よりも高耐熱材で製作される。高耐熱材の第２のダクト２２は、金属板で製作され、あるいはガラス繊維やカーボン繊維を埋設して補強しているナイロン樹脂やエポキシ樹脂などのプラスチックで製作される。
【００３１】
図６と図７のバッテリシステムは、４組の電池ブロック２を２列に配置して、２列のガス排出ダクト２０を上面に配置している。２列のガス排出ダクト２０は、バッテリシステムの両端部において、連結ダクト２３に連結している。連結ダクト２３は、各々のガス排出ダクト２０から流入される排出ガスを外部に排気する。したがって、連結ダクト２３の一端に外部に排気する外部ダクト（図示せず）が連結される。ガス排出ダクト２０は、一端を開口して連結ダクト２３に連結する連結端２０Ｘとして、他端を閉塞している。図１１と図１２に示すガス排出ダクト２０の連結端２０Ｘ、第１のダクト２１を連結ダクト２３の下面に伸びる形状として、第２のダクト２２を連結ダクト２３の側面に設けた開口部２３Ａに連結している。第１のダクト２１の連結端２１Ｘは、嵌合構造で連結ダクト２３の停止位置に連結している。嵌合構造を実現するために、第１のダクト２１は、連結端２１Ｘに、連結ダクト２３に向かって上に突出する係止片２１Ｂと、両側の連結壁２１Ｃに設けた嵌着凹部２１Ｄとを設けており、連結ダクト２３は、係止片２１Ｂを係止する係止凹部２３Ｂと、嵌着凹部２１Ｄに案内される嵌着凸部２３Ｄとを設けている。この嵌合構造は、第１のダクト２１の係止片２１Ｂを連結ダクト２３の係止凹部２３Ｂに、連結ダクト２３の嵌着凸部２３Ｄを第１のダクト２１の嵌着凹部２１Ｄに案内して、第１のダクト２１、すなわちガス排出ダクト２０と連結ダクト２３を定位置に連結する。
【００３２】
さらに、連結ダクト２３は、第２のダクト２２を連結するために、開口部２３Ａの周囲に連結溝２３Ｅを設けている。この連結溝２３Ｅに第２のダクト２２の連結端２２Ｘを挿入して、ガス排出ダクト２０は連結ダクト２３に連結される。第２のダクト２２は、連結端２２Ｘをコ字状とするので、連結溝２３Ｅもコ字状としている。連結溝２３Ｅにパッキンに入れて、第２のダクトはガス漏れしないように、連結ダクトに連結することができる。
【００３３】
以上のバッテリシステムは、２列に配置するガス排出ダクト２０をバッテリシステムの両端部で連結ダクト２３に連結して排出ガスを外部に排気する。バッテリシステムは、図１３ないし図１５に示すように、２列のガス排出ダクト５０を中央で連結して外部に排気することもできる。これ等の図に示すバッテリシステムは、第１のダクト５１と第２のダクト５２とをＨ形に成形して、２列のガス排出ダクト５０と連結ダクト５３とを一体的に成形している。さらに、第１のダクト５１には角形電池セル１のガス排出口１２に連結される連結開口５４を設けて、この連結開口５４をガス排出口１２に連結している。Ｈ形の第１のダクト５１は、ガス排出ダクト５０と連結ダクト５３の下側、すなわち角形電池セル１との対向面に配設され、第２のダクト５２はガス排出ダクト５０と連結ダクト５３の上面、すなわち角形電池セル１との対向面の反対側に配設される。第１のダクト５１と第２のダクト５２が連結されて、ガス排出ダクト５０と連結ダクト５３を筒状としている。中央に位置する連結ダクト５３は一端を開口して外部ダクト（図示せず）に連結され、他端を閉塞している。ガス排出ダクト５０は、ガス排出口１２から排出されるガスを、連結開口５４からガス排出ダクト５０に流入して、連結ダクト５３から外部に排出している。
【００３４】
さらに、図１６ないし図１８に示すガス排出ダクト６０は、連結開口６４にガス排出口１２から排出されるガスを衝突させて運動エネルギーを低下させる減衰線材６６を設けている。この減衰線材６６は、連結開口６４を通過するガスの運動エネルギーを低下させる。したがって、連結開口６４に減衰線材６６を設けているガス排出ダクト６０は、運動エネルギーの低下されたガスが内部に流入される。
【００３５】
図のガス排出ダクト６０は、連結開口６４に設けている減衰線材６６を網材６６Ａとしている。この減衰線材６６は、勢いよく通過する排出ガスによって変形されることがなく、通過される排出ガスの運動エネルギーを効果的に低下させる。また、網材６６Ａの減衰線材６６を通過する排出ガスは、網材６６Ａに衝突して拡散される。とくに、網材６６Ａは線材を縦横に連結しているので、排出ガスを縦横に拡散してガス排出ダクト６０に流入させる。したがって、網材６６Ａの減衰線材６６を透過する排出ガスは、広い面積に拡散されて、ガス排出ダクト６０に流入する。したがって、排出ガスをガス排出ダクト６０の内面に広い面積で衝突させて、排出ガスが衝突する部分の熱による弊害を防止できる。
【００３６】
網材６６Ａの減衰線材６６は、網目を小さくして、運動エネルギーをより小さく、また排出ガスをより広い範囲に拡散できる。ただ、網材６６Ａの網目が小さすぎると、通過抵抗が大きくなって、開弁したガス排出弁１１から排出されるガスをスムーズに通過できなくなる。したがって、網材６６Ａの網目は、ガスをスムーズに通過させながら、運動エネルギーを低下できるように、たとえば１ｍｍ〜３ｍｍの網目とする。
【００３７】
減衰線材６６の網材６６Ａは、金属網が適している。金属網の減衰線材６６は、熱伝導特性に優れていることから、通過するガスの熱を効率よく吸収し、通過するガスの温度を低下できる。また、金属網の減衰線材６６は、吸収した熱を速やかに広い面積に伝導して効率よく放熱できる。したがって、通過する排出ガスの熱を効率よく吸収し、さらに吸収した熱を効率よく放熱できる。
【００３８】
さらに、図のガス排出ダクト６０は、金属網の減衰線材６６を、ガス排出ダクト６０を成形するプラスチックにインサート成形して埋設状態に固定している。この構造は、減衰線材６６を強固に移動しないようにガス排出ダクト６０に固定しながら、吸収した排出ガスの熱をガス排出ダクト６０にも伝導して、より広い面積で効率よく放熱できる特徴がある。ただし、減衰線材は、必ずしもガス排出ダクトにインサート成形して固定する必要はなく、たとえば、ガス排出ダクトの内面又は外面に接着し、あるいは溶着して固定することもできる。また、減衰線材には、金属網に代わって、耐熱性に優れたプラスチック線材等から網材することができる。また、減衰線材は、必ずしも網材とすることなく、複数の線材を格子状に配置することもできる。
【００３９】
図４いし図７に示すバッテリシステムは、電池ブロック２を外装ケース３０に収納している。図の外装ケース３０は、下ケース３１と上ケース３２とで構成している。バッテリシステムは、外装ケース３０に、複数の電池ブロック２を縦横に並べて固定する。図７の分解斜視図に示すバッテリシステムは、下ケース３１の上に、２個の電池ブロック２を直列に並べて、これを２列に配置して、４組の電池ブロック２を収納している。２列に配置される電池ブロック２は、その間に空気ダクト３３ができるように、互いに離して配設している。
【００４０】
下ケース３１と上ケース３２は、溝型に加工された金属プレートである。下ケース３１と上ケース３２は、同じ厚さの金属プレートで製作され、あるいは下ケース３１を上ケース３２よりも厚い金属プレートで製作する。下ケース３１と上ケース３２は、両側に側壁部３１Ａ、３２Ａを設けて溝型としている。図５のバッテリシステムは、下ケース３１の横幅を上ケース３２よりも広くして、下ケース３１の側壁部３２Ａと上ケース３２の側壁部３１Ａの間に電子部品ケース４０を配置している。下ケース３１は、電子部品ケース４０の幅に相当する横幅を、上ケース３２の横幅よりも広くしている。すなわち、下ケース３１の横幅は、上ケース３２の横幅に電子部品ケース４０の横幅を加算した幅としている。
【００４１】
下ケース３１は、一方の、図５において、左側に設けている側壁部３１Ａを上ケース３２の側壁部３２Ａに固定している。上ケース３２の右側の側壁部３２Ａは、下ケース３１の底部に固定されて、電池ブロック２の収納部と電子部品ケース４０とを区画している。底部に固定される上ケース３２の右側の側壁部３２Ａは、左の側壁部３２Ａよりも高さを高くして、下端縁を下ケース３１の底部に固定できるようにしている。下ケース３１と上ケース３２は、互いに固定する先端縁に、外側に折曲された折曲片３１ａ、３２ａを設けている。折曲片３１ａ、３２ａを貫通する止ネジ３４とナット３５で折曲片３１ａ、３２ａが固定され、あるいは折曲片を貫通するリベットなどで固定されて、下ケース３１と上ケース３２は連結される。
【００４２】
図５に示すバッテリシステムは、下ケース３１の両側にほぼ同じ高さの側壁部３１Ａを設けている。図において、下ケース３１の左側の側壁部３１Ａは、上ケース３２の左側の側壁部３２Ａを固定している。下ケース３１の右側の側壁部３１Ａは、上ケース３２の側壁部３２Ａに固定することなく、上ケース３２に固定している電子部品ケース４０の固定プレート４１の側壁部４１Ａに固定している。上ケース３２も両側に側壁部３２Ａを設けている。図において、上ケース３２の右側の側壁部３２Ａは、左側の側壁部３２Ａよりも高さが高く、高さの低い側壁部３２Ａを、下ケース３１の左側の側壁部３１Ａに固定して、高さの高い右側の側壁部３２Ａを、下ケース３１の底部に固定している。
【００４３】
上ケース３２は、図において、右側の側壁部３２Ａの上端に電子部品ケース４０の固定プレート４１を固定している。この固定プレート４１は、金属板をＬ字状に加工して、天板４１Ｂの片側に側壁部４１Ａを設けた形状としている。この固定プレート４１は、天板４１Ｂの端縁を、上ケース３２の側壁部３２Ａの上縁に固定して、側壁部４１Ａの下端縁に設けた折曲片４１ａを下ケース３１の右側の側壁部３１Ａの上端に設けた折曲片３１ａに固定している。折曲片４１ａ、３１ａを貫通する止ネジ３４とナット３５で折曲片４１ａ、３１ａが固定され、あるいは折曲片を貫通するリベットなどで固定されて、固定プレート４１と下ケース３１は連結される。この構造の外装ケース３０は、上ケース３２の右側に設けている側壁部３２Ａが、電池ブロック２の収納部と電子部品ケース４０とを区画する。
【００４４】
下ケース３１と上ケース３２からなる外装ケース３０は、電池ブロック２の外側に空気ダクト３３ができるように幅を広くしている。図５のバッテリシステムは、２列に配置している電池ブロック２の中間に空気ダクト３３を設け、さらに電池ブロック２の外側であって側壁部３１Ａ、３２Ａとの間にも空気ダクト３３を設けている。このバッテリシステムは、２列の電池ブロック２の中間に形成される中間空気ダクト３３Ａと、電池ブロック２の外側に形成される側部空気ダクト３３Ｂのいずれか一方を冷却空気の供給ダクトとし、他方を排出ダクトとして、電池セル１の間の冷却隙間１６に送風して電池セル１を冷却する。
【００４５】
図５の断面図に示すバッテリシステムは、電池ブロック２の外側（図５において右側）と上ケース３２の側壁部３２Ａとの間に側部空気ダクト３３Ｂを設け、この側部空気ダクト３３Ｂの外側であって、側部空気ダクト３３Ｂを構成する上ケース３２の側壁部３２Ａの外側に、電子部品を収納する電子部品ケース４０を配置している。この構造は、電子部品ケース４０に収納する電子部品（図示せず）と、電池ブロック２との間に、側部空気ダクト３３Ｂと側壁部３２Ａとが設けられる。この構造は、電池ブロック２の熱が電子部品を加熱することがなく、電子部品に対する電池ブロック２の発熱による弊害を防止できる。
【００４６】
２列の電池ブロック２の間に設ける中間空気ダクト３３Ａは、上方の開口部をエアーシールプレート４２で閉塞して、下方の開口部を下ケース３１で閉塞している。エアーシールプレート４２は、２列の電池ブロック２の間にできる中間空気ダクト３３Ａに沿って伸びる細幅の金属プレートで、両側の電池ブロック２に固定して中間空気ダクト３３Ａの上面の開口部を閉塞する。エアーシールプレート４２は、止ネジ４３を介して両側に配設される電池ブロック２のエンドプレート４の上面に固定される。エアーシールプレート４２は、エンドプレート４に固定するために、両側に突出部４２Ａを設けて、突出部４２Ａに止ネジ４３を挿通する貫通孔を設けている。図７のエアーシールプレート４２は、両端部の両側と、中間の２カ所の両側に突出部４２Ａを設けて、ここを電池ブロック２に固定している。
【００４７】
以上の外装ケース３０は、下ケース３１を止ネジ３６でエンドプレート４に固定して、電池ブロック２を固定している。止ネジ３６は、下ケース３１を貫通してエンドプレート４のネジ孔（図示せず）にねじ込まれて、電池ブロック２を外装ケース３０に固定している。この止ネジ３６は、頭部を下ケース３１から突出させている。さらに、下ケース３１は、電池ブロック２の両側に沿って、下方に突出する凸条３１Ｂを設けている。これらの凸条３１Ｂは、空気ダクト３３の幅を広くしてこれらのダクトの圧力損失を小さくする。さらに、これらの凸条３１Ｂは、下ケース３１を補強して、下ケース３１の曲げ強度を強くする。さらにまた、下ケース３１の下面に設けている凸条３１Ｂは、電池ブロック２を固定する止ネジ３６の頭部よりも下方に突出し、あるいは頭部と同じ高さとしている。この下ケース３１は、車両などに搭載される状態では、凸条３１Ｂを車両の固定プレートの上に載置して、広い面積でバッテリシステムの加重を支えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明者が先に開発した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断面図である。
【図３】図１に示すバッテリシステムの角形電池セルと絶縁セパレータの積層構造を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの斜視図である。
【図５】図４に示すバッテリシステムの断面図である。
【図６】図４に示すバッテリシステムの内部構造を示す斜視図である。
【図７】図６に示すバッテリシステムの分解斜視図である。
【図８】図６に示すバッテリシステムの電池ブロックの斜視図である。
【図９】角形電池セルと絶縁セパレータの積層構造を示す分解斜視図である。
【図１０】電池ブロックとガス排出ダクトの連結構造を示す断面図である。
【図１１】ガス排出ダクトの分解斜視図である。
【図１２】図１１に示すガス排出ダクトの背面斜視図である。
【図１３】本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの内部構造を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示すガス排出ダクトの斜視図である。
【図１５】図１４に示すガス排出ダクトの分解斜視図である。
【図１６】ガス排出ダクトの他の一例を示す拡大断面図である。
【図１７】図１６に示すガス排出ダクトの水平断面図である。
【図１８】図１６に示すガス排出ダクトの拡大断面斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…角形電池セル
２…電池ブロック
３…電池ホルダー
４…エンドプレート              ４Ａ…補強リブ
５…連結固定具
１０…外周面
１１…ガス排出弁
１２…ガス排出口
１３…電極端子
１４…絶縁被膜
１５…絶縁セパレータ            １５Ａ…溝
１６…冷却隙間
１７…止ネジ
１８…ナット
１９…止ネジ
２０…ガス排出ダクト            ２０Ｘ…連結端
２１…第１のダクト              ２１Ａ…嵌着溝
２１Ｂ…係止片
２１Ｃ…連結壁
２１Ｄ…嵌着凹部
２１Ｅ…パッキン溝
２１Ｘ…連結端
２２…第２のダクト              ２２Ａ…側壁部
２２Ｘ…連結端
２３…連結ダクト                ２３Ａ…開口部
２３Ｂ…係止凹部
２３Ｄ…嵌着凸部
２３Ｅ…連結溝
２４…連結開口
２５…パッキン
３０…外装ケース
３１…下ケース                  ３１Ａ…側壁部
３１ａ…折曲片
３１Ｂ…凸条
３２…上ケース                  ３２Ａ…側壁部
３２ａ…折曲片
３３…空気ダクト                ３３Ａ…中間空気ダクト
３３Ｂ…側部空気ダクト
３４…止ネジ
３５…ナット
３６…止ネジ
４０…部品ケース
４１…固定プレート              ４１Ａ…側壁部
４１ａ…折曲片
４１Ｂ…天板
４２…エアーシールプレート      ４２Ａ…突出部
４３…止ネジ
５０…ガス排出ダクト
５１…第１のダクト
５２…第２のダクト
５３…連結ダクト
５４…連結開口
６０…ガス排出ダクト
６４…連結開口
６６…減衰線材                  ６６Ａ…網材
９１…角形電池セル
９２…ガス排出口
９５…絶縁セパレータ            ９５ａ…絶縁プレート部
９６…排出ダクト
【図１】
2010080352.tif 000003
【図２】
2010080352.tif 000004
【図３】
2010080352.tif 000005
【図４】
2010080352.tif 000006
【図５】
2010080352.tif 000007
【図６】
2010080352.tif 000008
【図７】
2010080352.tif 000009
【図８】
2010080352.tif 000010
【図９】
2010080352.tif 000011
【図１０】
2010080352.tif 000012
【図１１】
2010080352.tif 000013
【図１２】
2010080352.tif 000014
【図１３】
2010080352.tif 000015
【図１４】
2010080352.tif 000016
【図１５】
2010080352.tif 000017
【図１６】
2010080352.tif 000018
【図１７】
2010080352.tif 000019
【図１８】
2010080352.tif 000020