(57)【要約】      （修正有）【課題】金属バンドを電池セルの外側面に接近させながら、電池セルの外装缶と金属バンドとのショートを確実に防止する。【解決手段】バッテリシステムは、複数の角形電池からなる電池セル１を、間に絶縁セパレータを挟着して積層してなる電池ブロック２を固定部品３で固定している。固定部品３は、電池セル１の両端面に配置される一対のエンドプレート４と、電池ブロック２の側面にあって、その両端をエンドプレート４に連結している金属バンド５とを備えている。絶縁セパレータは、電池セル１の間に挟着される絶縁プレート部と、電池セル１の両側面をカバーする絶縁壁とをプラスチックで一体的に成形している。バッテリシステムは、絶縁プレート部を電池セル１の間に挟着し、絶縁壁を電池セル１の外側面と金属バンド５との間に配設して、絶縁壁で電池セル１を金属バンド５から絶縁している。【選択図】図６
2010157450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角形電池からなる電池セル(1)を積層している電池ブロック(2)と、この電池ブロック(2)を構成する電池セル(1)の間に挟着されて直列に接続される電池セル(1)を絶縁するプラスチック製の絶縁セパレータ(15)、(55)、(75)と、前記電池ブロック(2)の電池セル(1)を固定する固定部品(3)とを備え、
前記固定部品(3)は、積層している電池セル(1)の両端面に配置される一対のエンドプレート(4)と、前記電池ブロック(2)の側面にあって電池セル(1)の積層方向に伸びてその両端を前記エンドプレート(4)に連結して電池セル(1)を積層状態に固定してなる金属バンド(5)とを備えるバッテリシステムであって、
前記絶縁セパレータ(15)、(55)、(75)が、隣接する電池セル(1)の間に挟着される絶縁プレート部(15X)、(55X)、(75X)と、この絶縁プレート部(15X)、(55X)、(75X)に連結されて、前記電池セル(1)の両側面をカバーして、電池セル(1)の外側面と金属バンド(5)とに間に配設される絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)とを有し、この絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)と前記絶縁プレート部(15X)、(55X)、(75X)とが絶縁性のプラスチックでもって一体的に成形され、
前記絶縁プレート部(15X)、(55X)、(75X)が電池セル(1)の間に挟着され、前記絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)が電池セル(1)の外側面と金属バンド(5)との間に配設されて、前記絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)が電池セル(1)を金属バンド(5)から絶縁するようにしてなるバッテリシステム。
【請求項２】
前記絶縁セパレータ(15)、(55)、(75)が、絶縁プレート部(15X)、(55X)、(75X)の両側縁に連結して絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)を一体的に成形して設けており、両側の絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)の間に前記電池セル(1)を嵌着してなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
【請求項３】
前記絶縁セパレータ(15)、(55)、(75)が、絶縁プレート部(15X)、(55X)、(75X)の両側縁の上下に連結して絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)を一体的に成形して設けており、上下の絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)は、前記電池セル(1)の外側面をカバーする垂直部(15y)、(55y)、(75y)に連結して前記電池セル(1)の上面又は下面をカバーする水平部(15x)、(55x)、(75x)を一体的に成形して設けており、垂直部(15y)、(55y)、(75y)と水平部(15x)、(55x)、(75x)との内側に前記電池セル(1)を嵌着してなる請求項２に記載されるバッテリシステム。
【請求項４】
前記絶縁セパレータ(15)、(55)、(75)が、絶縁プレート部(15X)、(55X)、(75X)の両面に突出するように絶縁壁(15C)、(55C)、(75C)を一体的に成形して設けている請求項１ないし３のいずれかに記載されるバッテリシステム。
【請求項５】
隣接して積層してなる絶縁セパレータ(75)が、絶縁壁(75C)の間に風路スリット(77)を設けている請求項１に記載されるバッテリシステム。
【請求項６】
前記電池セル(1)がリチウムイオン電池である請求項１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、複数の角形電池である電池セルを積層して固定部品で固定しているバッテリシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の角形電池からなる電池セルを積層するバッテリシステムは、図１に示すように、一対のエンドプレート９０５をボルト９０６で連結して、エンドプレート９０５の間に、積層する電池９０１を配置している。（特許文献１参照）
特許文献１のバッテリシステムは、図１に示すように、ボルト９０６を連結するために、エンドプレート９０５の両側にボルト９０６を挿通する耳状突出部９０８を設けている。ボルト９０６は、耳状突出部９０８に挿通されて、先端にナット９０７をねじ込んでエンドプレート９０５を固定している。この構造のバッテリシステムは、使用状態によって電池の性能が低下する欠点がある。とくに、この構造のバッテリシステムは、角形電池にリチウムイオン電池が使用されることから、電池の使用状態によって電池の内部抵抗が大きくなって出力が低下する欠点がある。それは、耳状突出部が変形しやすく、電池の外装缶が膨張するのを確実に阻止できないからである。リチウムイオン電池は、通常の充放電時や過充電時に電極が膨張して、正負の電極間の間隔が広くなる。この状態になると正負の電極間を移動するイオンの移動距離が長くなって内部抵抗が大きくなる。とくに、リチウムイオン電池は、ニッケルカドミウム電池などに比較すると、電極の対向面積に対する内部抵抗が大きいことから、内部抵抗を小さくするために、正負の電極板を薄くして電極間隔を狭くして対向面積を大きくしている。すなわち、正負の電極間の間隔を狭くして内部抵抗を小さくしていることから、電極が膨張して電極間隔がわずかに広くなっても、内部抵抗が大きくなる。電池の内部抵抗が大きくなると、取り出しできる最大電流が小さくなって出力電力も小さくなる。多数の角形電池を積層するバッテリシステムは、大出力が要求される車両用などに使用されることから、出力が小さくなることは大きな欠点となる。
【０００３】
さらに、図１のバッテリシステムは、角形電池９０１が膨張するとボルト９０６が角形電池９０１の側面に接触する弊害もある。角形電池９０１が膨張して耳状突出部９０８が内側に曲がると、この耳状突出部９０８に挿通しているボルト９０６が内側に湾曲されるからである。積層される角形電池は、隣の外装缶との間に電位差がある。このため、ボルトが複数の角形電池の外装缶に接触すると短絡電流が流れて電池に弊害を与え、また安全性も低下させる。
【０００４】
ボルトに代わって、金属バンドで、積層する電池を固定するバッテリシステムが開発されている。（特許文献２及び３参照）
【０００５】
特許文献２は、積層する角形電池の両面に金属バーを設け、この金属バーに金属バンドの両端を止ネジで固定するバッテリシステムを記載している。この構造のバッテリシステムは、角形電池が膨張して金属バーが変形しやすく、角形電池の膨張を確実に阻止して、電池性能の低下を確実に阻止するのが難しい。さらに、特許文献３は、積層する角形電池の両面に一対の端板を設け、端板に金属バーを溶接して固定するバッテリシステムを記載している。このバッテリシステムは、金属バーを溶接して固定することから、角形電池を正確な圧縮状態に調整して固定するのが難しい欠点がある。
【特許文献１】実開平３−３２３６４号公報
【特許文献２】特開平５−３４３１０５号公報
【特許文献３】特表２００１−５０７８５６号公報
【特許文献４】特開２００８-２８２５８２号公報
【０００６】
本発明者は、以上の欠点を解消するために図２に示すバッテリシステムを開発した。（特許文献４参照）このバッテリシステムは、複数の角形電池からなる電池セル９１を積層している電池ブロック９２と、この電池ブロック９１の電池セル９１を固定する固定部品９３とからなる。固定部品９３は、積層している電池セル９１の両端面に配置される一対のエンドプレート９４と、このエンドプレート９４に、端部を連結して積層状態の電池セル９１を圧縮状態に固定してなる金属バンド９５とからなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のバッテリシステムは、積層される角形電池を一対のエンドプレートと金属バンドとで理想的な状態で固定して、使用状態における電池性能の低下を防止できる。特に、金属バンドを電池ブロックの表面に接近して、すなわち電池セルの外側面に接近して配置することで、エンドプレートを電池セルの外形にほぼ等しくして、金属バンドでもってエンドプレートをしっかりと強固に固定できる。また、金属バンドやエンドプレートの、電池ブロックからの突出量をできる限り少なくすることで、バッテリシステムの外形をコンパクトにできる。
【０００８】
しかしながら、このバッテリシステムは、金属バンドが電池セルの外側面に接触してショートしやすくなる欠点がある。それは、金属バンドを電池セルの外側面に接近することで、前述の優れた特徴を実現するからである。電池セルを積層しているバッテリシステムは、全ての電池セルを並列に接続して使用することはなく、直列に接続して出力電圧を高くしている。直列に接続される電池セルは、隣の外装缶との間で電位差が生じる。外装缶は、電池セルの正負の電極に接続され、あるいは正負の電極に接続されずに正負の電極の中間電位となっている。たとえば電池セルに使用されるリチウムイオン電池は、外装缶の電位を正負の出力端子の中間電位としている。外装缶が電解液を介して正負に電極に接続されるからである。隣接する電池セルに電位差があるので、その外側面に接近する金属バンドが外装缶に接触すると大きなショート電流が流れる。また、外装缶が金属バンドに接触すると漏電の原因ともなる。
【０００９】
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、金属バンドを電池セルの外側面に接近させながら、電池セルの外装缶と金属バンドとのショートを確実に防止できるバッテリシステムを提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、金属バンドと電池セルの外側面とを絶縁する絶縁壁を隣接する電池セルを絶縁するプラスチック製の絶縁セパレータに一体的に成形することで、絶縁セパレータを介して、絶縁壁を位置ずれしないように正確な位置に配置して、金属バンドと電池セルとを確実に絶縁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】
【００１０】
本発明のバッテリシステムは、複数の角形電池からなる電池セル１を積層している電池ブロック２と、この電池ブロック２を構成する電池セル１の間に挟着されて直列に接続される電池セル１を絶縁するプラスチック製の絶縁セパレータ１５と、この電池ブロック２の電池セル１を固定する固定部品３とを備えている。固定部品３は、積層している電池セル１の両端面に配置される一対のエンドプレート４と、電池ブロック２の側面にあって電池セル１の積層方向に伸びて、その両端をエンドプレート４に連結して電池セル１を積層状態に固定してなる金属バンド５とを備えている。絶縁セパレータ１５は、隣接する電池セル１の間に挟着される絶縁プレート部１５Ｘと、この絶縁プレート部１５Ｘに連結されて、電池セル１の両側面をカバーして、電池セル１の外側面と金属バンド５とに間に配設される絶縁壁１５Ｃとを有し、この絶縁壁１５Ｃと絶縁プレート部１５Ｘとを絶縁性のプラスチックでもって一体的に成形している。バッテリシステムは、絶縁プレート部１５Ｘを電池セル１の間に挟着し、絶縁壁１５Ｃを電池セル１の外側面と金属バンド５との間に配設して、絶縁壁１５Ｃで電池セル１を金属バンド５から絶縁している。
【００１１】
以上のバッテリシステムは、金属バンドを電池セルの外側面に接近させながら、電池セルの外装缶と金属バンドとのショートを確実に防止できる特徴がある。さらに、以上のバッテリシステムは、金属バンドと電池セルの外側面とを絶縁する絶縁壁を隣接する電池セルを絶縁するプラスチック製の絶縁セパレータに一体的に成形することで、絶縁セパレータを介して、絶縁壁を位置ずれしないように正確な位置に配置して、金属バンドと電池セルとを確実に絶縁できる特徴を実現する。
【００１２】
本発明のバッテリシステムは、絶縁セパレータ１５が、絶縁プレート部１５Ｘの両側縁に連結して絶縁壁１５Ｃを一体的に成形して設けて、両側の絶縁壁１５Ｃの間に電池セル１を嵌着することができる。
以上のバッテリシステムは、絶縁壁の間に電池セルを配置することで、電池セルと絶縁セパレータとを位置ずれなく定位置に積層できる。このため、絶縁セパレータでもって、電池セルの左右の位置ずれを防止して積層できる。
【００１３】
本発明のバッテリシステムは、絶縁セパレータ１５が、絶縁プレート部１５Ｘの両側縁の上下に連結して絶縁壁１５Ｃを一体的に成形して設けることができる。上下の絶縁壁１５Ｃは、電池セル１の外側面をカバーする垂直部１５ｙに連結して、電池セル１の上面又は下面をカバーする水平部１５ｘを一体的に成形して設けて、垂直部１５ｙと水平部１５ｘとの内側に電池セル１を嵌着することができる。
以上のバッテリシステムは、絶縁壁の内側に電池セルを配置することで、電池セルの上下左右の位置ずれを防止して電池セルと絶縁セパレータとを積層できる。このため、絶縁セパレータでもって、電池セルの上下左右の位置ずれを防止して積層できる。
【００１４】
本発明のバッテリシステムは、絶縁セパレータ１５が、絶縁プレート部１５Ｘの両面に突出するように絶縁壁１５Ｃを一体的に成形して設けることができる。
以上のバッテリシステムは、両面に突出する絶縁壁の内側に電池セルを嵌着することで、絶縁セパレータの両面に位置ずれしないように電池セルを積層できる。このため絶縁セパレータでもって、全ての電池セルを位置ずれなく積層しながら、絶縁セパレータも定位置に配置できる。
【００１５】
本発明のバッテリシステムは、隣接して積層してなる絶縁セパレータ１５が、絶縁壁１５Ｃの間に風路スリット７７を設けることができる。
以上のバッテリシステムは、絶縁壁の間に設けた風路スリットを介して電池セルの外装缶を効率よく連結できる。それは、風路スリットから露出する外装缶の表面を冷却気体などで直接に冷却できるからである。
【００１６】
本発明のバッテリシステムは、電池セル１をリチウムイオン電池とすることができる。  このバッテリシステムは、外形をコンパクトにして、また、軽くしながら容量を大きくできる特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
本発明のバッテリシステムは、用途を特定するものではないが、主として、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて、車両の走行モータに電力を供給して、車両を走行させる電源装置に適している。
【００１９】
図３ないし図８は、本発明の実施例にかかるバッテリシステムを示す図である。図３と図４は、４組のバッテリシステムを備える車両用の電源装置を示し、図５ないし図８は、これらの電源装置に組み込まれるバッテリシステムを示している。
【００２０】
これらの図に示すバッテリシステムは、複数の角形電池からなる電池セル１を積層している電池ブロック２と、この電池ブロック２の電池セル１を固定する固定部品３とを備える。
【００２１】
電池セル１の角形電池はリチウムイオン電池である。ただし、角形電池は、リチウムイオン電池には特定されず、充電できる全ての電池、たとえばニッケル水素電池なども使用できる。角形電池は、正負の電極板を積層している電極体をケースに収納して電解液を充填したものである。ケースは、図９に示すように、底を閉塞する四角筒状に成形している外装缶１Ａの開口部を封口板１Ｂで閉塞している。外装缶１Ａは、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を、深絞り加工して製作される。積層される角形電池のケースは、薄い角形に成形される。封口板１Ｂもアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。この封口板１Ｂは、正負の電極端子１３を両端部に、絶縁材１４を介して固定している。正負の電極端子１３は、内蔵する正負の電極板に接続される。リチウムイオン電池は、金属板からなる外装缶１Ａを、リード線を介して電極に接続しない。ただ、外装缶１Ａは電解液を介して電極に接続されることから、正負の電極の中間電位となる。ただし、角形電池は、一方の電極端子をリード線で一方の電極に接続することもできる。この角形電池は、外装缶に接続される電極端子を絶縁することなく封口板に固定できる。さらに、封口板１Ｂは、安全弁１１の開口部１２を設けている。安全弁１１は、ケースの内圧が設定値よりも高くなると開弁して、ケースが破損するのを防止する。安全弁１１が開弁すると内部のガスが封口板１Ｂの開口部１２から外部に排出される。図の角形電池は、封口板１Ｂに安全弁１１の開口部１２を設けている。この外装缶１Ａは、開弁する安全弁１１の開口部１２からガスを排出できる。それは、ケース内部にはガスが溜まっているからである。角形電池は、外装缶の底部や側部に安全弁の開口部を設けることもできる。ただ、この角形電池は、安全弁１１が開口するときに電解液が排出される。電解液は導電性の液体で、これが排出されると、触部をショートさせることがある。ケースの封口板１Ｂに安全弁１１を設ける角形電池は、開口する安全弁１１からガスを排出して内圧を低下できる。このため、安全弁１１が開口するときに、電解液の排出を制限して、電解液による弊害を少なくできる。
【００２２】
図２の電源装置は、安全弁１１から排出されるガスを外部に排気するために、バッテリシステムの上にガス抜きダクト１８を設けている。このガス抜きダクト１８は、下方の開口部を、安全弁１１の開口部１２に連結して、安全弁１１から排出されるガスを外部に排気する。この構造は、安全弁１１が開弁して角形電池から排出されるガスを速やかに外部に排気できる。
【００２３】
積層される角形電池は、隣接する電極端子１３を連結具（図示せず）で連結して、互いに直列に接続される。さらに、各々の角形電池の電極端子１３にはリード線（図示せず）が接続される。このリード線は、電池の電圧を検出する保護回路を実装する回路基板（図示せず）に接続される。図示しないが、回路基板は、図２と図３において、バッテリシステムの上方に配設される。
【００２４】
角形電池の電池セル１は、そ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、電池ブロック２を構成する電池セル１の間に挟着されて、直列に接続している電池セル１を絶縁している。図７の絶縁セパレータ１５は、隣接する電池セル１の外装缶１Ａを絶縁すると共に、電池セル１の間に電池セル１を冷却する送風ダクト１６を設けている。この絶縁セパレータ１５は、絶縁材のプラスチックを成形して製作している。図の絶縁セパレータ１５は、両面に送風溝１５Ａを設けて、電池セル１との間に送風ダクト１６を設けている。絶縁セパレータ１５は、図において水平方向、いいかえると電池セル１の両側に開口するように送風溝１５Ａを設けている。この絶縁セパレータ１５で設けられる送風ダクト１６は、空気を水平方向に送風して角形電池の電池セル１を冷却する。
【００２５】
以上の絶縁セパレータ１５は、送風溝１５Ａを設けて電池セル１を冷却するが、絶縁セパレータは、必ずしも表面に送風溝を設ける必要はない。それは、図１０と図１１に示すように、電池ブロック５２の下面に冷却プレート６１を熱結合状態に固定し、この冷却プレート６１で電池セル１を底面から冷却することができるからである。これらの図に示す絶縁セパレータ５５は、電池セル１に挟着される部分を送風溝のない平面状として、電池セル１の間に冷却隙間を設けない構造としている。
【００２６】
プラスチック製の絶縁セパレータ１５は、隣接する電池セル１の間に挟着される絶縁プレート部１５Ｘと、この絶縁プレート部１５Ｘに連結されて、電池セル１の両側面をカバーして、電池セル１の外側面と金属バンド５とに間に配設される絶縁壁１５Ｃとを有する。絶縁プレート部１５Ｘは、絶縁壁１５Ｃと絶縁プレート部１５Ｘとを絶縁性のプラスチックでもって一体的に成形している。この絶縁セパレータ１５は、絶縁プレート部１５Ｘを電池セル１の間に挟着し、絶縁壁１５Ｃを電池セル１の外側面と金属バンド５との間に配設して、絶縁壁１５Ｃでもって電池セル１を金属バンド５から絶縁する。
【００２７】
図９の絶縁セパレータ１５は、絶縁プレート部１５Ｘの両側縁に連結して、絶縁プレート部１５Ｘに対して直交するように絶縁壁１５Ｃを一体的に成形して設けている。この絶縁セパレータ１５は、絶縁プレート部１５Ｘの両側縁に設けている絶縁壁１５Ｃの間に電池セル１を嵌着して、すなわち、絶縁プレート部１５Ｘとその両側縁の絶縁壁１５Ｃとで設けられる溝部に電池セル１を挿入して、絶縁セパレータ１５の定位置に電池セル１を積層するように配置している。
【００２８】
さらに、絶縁セパレータ１５は、絶縁プレート部１５Ｘの両側縁の上部と下部に連結して、絶縁壁１５Ｃを一体的に成形して設けている。上下の絶縁壁１５Ｃは、電池セル１の外側面をカバーする垂直部１５ｙに連結して電池セル１の上面又は下面をカバーする水平部１５ｘを一体的に成形して設けている。上部の絶縁壁１５Ｃは、水平部１５ｘで電池セル１の上面をカバーし、下部の絶縁壁１５Ｃは水平部１５ｘで電池セル１の底面をカバーする。この絶縁セパレータ１５は、垂直部１５ｙと水平部１５ｘとでＬ字状に成形される絶縁壁１５Ｃの内側に電池セル１のコーナー部を配置して、電池セル１を上下左右に位置ずれすることなく定位置に嵌着して配置する。すなわち、絶縁セパレータ１５と電池セル１とを位置ずれしないように積層できる。さらに、Ｌ字状に成形している絶縁壁１５Ｃは、垂直部１５ｙと水平部１５ｘとが互いに補強して変形を防止することから、薄く成形して強靱な構造にできる。
なお、以上の実施例と同様に、図１０と図１１に示す絶縁セパレータ５５において、５５Ｃは絶縁壁を、５５ｘは水平部を、５５ｙは垂直部を、５５Ｘは絶縁プレート部をそれぞれ示している。
【００２９】
さらに、絶縁壁は、図示しないが、垂直部の内面に、垂直方向に伸びる複数列のリブを一体的に成形することで、電池セルの幅方向の寸法誤差を吸収できる。それはリブが変形して、電池セルの表面に接触するからである。また、絶縁壁は、水平部の内面にも、水平方向に伸びる複数列のリブを一体的に成形することで、電池セルの上下方向の寸法誤差を吸収できる。
【００３０】
絶縁壁１５Ｃの垂直部１５ｙは、電池セル１の外側面と金属バンド５との間に配設される。垂直部１５ｙの図８における上下長さ（Ｌ）は、金属バンド５の幅（Ｗ）に等しく、あるいは金属バンド５の幅（Ｗ）よりも長く成形される。この絶縁セパレータ１５は、絶縁壁１５Ｃでもって金属バンド５の全幅を絶縁できる。このため、電池セル１を金属バンド５から理想的な状態で絶縁できる。ただ、絶縁壁の垂直部の上下長さ（Ｌ）は、必ずしも金属バンドの幅（Ｗ）以上とする必要はない。それは、電池セルの外側面と金属バンドとの間に絶縁壁の垂直部を配置することで、電池セルの外側面と金属バンドとの間に隙間ができ、この隙間によって、電池セルを金属バンドから絶縁できるからである。
【００３１】
絶縁セパレータ１５の絶縁壁１５Ｃは、その厚さを、好ましくは約０．５ｍｍと薄く成形する。この絶縁セパレータ１５は、金属バンド５と電池セル１との隙間を狭くして、金属バンド５を電池ブロック２の表面に接近できる。垂直部１５ｙの上下長さ（Ｌ）を金属バンド５の幅（Ｗ）以上とする絶縁セパレータ１５は、垂直部１５ｙを薄く成形して、電池セル１を金属バンド５から確実に絶縁できる。したがって、この絶縁セパレータ１５は、垂直部１５ｙの厚さを０．５ｍｍよりも薄く、たとえば０．３ｍｍ以上として金属バンド５から絶縁できる。また、絶縁壁１５Ｃを厚く、たとえば０．５ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１ｍｍに成形する絶縁セパレータ１５は、垂直部１５ｙの上下長さ（Ｌ）を金属バンド５の幅（Ｗ）よりも狭くして、電池セル１を金属バンド５から絶縁できる。電池セル１の外側面と金属バンド５との隙間が広くなるからである。
【００３２】
さらに、図５ないし図９の絶縁セパレータ１５は、絶縁プレート部１５Ｘの両面に突出するように絶縁壁１５Ｃを一体的に成形して設けている。絶縁プレート部１５Ｘの両面に突出する絶縁壁１５Ｃは、垂直部１５ｙと水平部１５ｘのあるＬ字状で、その内側に電池セル１を配置している。この絶縁セパレータ１５は、両面に上下左右に位置ずれしないように電池セル１を嵌着できる。したがって、この絶縁セパレータ１５は、多数の電池セル１と絶縁セパレータ１５とを上下左右に位置ずれしないように積層して電池ブロック２にできる。
【００３３】
絶縁セパレータ１５は、絶縁プレート部１５Ｘの両面に突出する絶縁壁１５Ｃの突出幅を電池セル１の半分として、電池セル１の外側面を露出することなく、金属バンド５から絶縁できる。この絶縁セパレータ１５は、表面に電池セル１を配置する状態で積層されて、互いに隣接する絶縁セパレータ１５の絶縁壁１５Ｃを隙間なく積層できるからである。この絶縁セパレータ１５は、絶縁壁１５Ｃでもって、電池セル１の外側面を金属バンド５から確実に絶縁できる。
【００３４】
絶縁セパレータは、図１２と図１３に示すように、絶縁プレート部７５Ｘの両面に突出する絶縁壁７５Ｃの突出幅を電池セル１の半分よりも低くして、電池セル１の外側面の一部を露出して、金属バンド５から絶縁できる。この絶縁セパレータ７５は、表面に電池セル１を配置する状態で積層されて、互いに隣接する絶縁セパレータ７５の絶縁壁７５Ｃの間に風路スリット７７ができる。風路スリット７７から露出する電池セル１は、風路スリット７７に送風される冷却気体で効果的に冷却される。したがって、この電池セル１は、金属バンド５との対向面においても、冷却気体で冷却できる。
なお、図１２と図１３において、７５Ａは送風溝を、７５Ｃは絶縁壁を、７５ｘは水平部を、７５ｙは垂直部を、７５Ｘは絶縁プレート部をそれぞれ示している。
【００３５】
絶縁セパレータ１５を介して積層される角形電池の電池セル１は、固定部品３で定位置に固定される。固定部品３は、積層している角形電池の両端面に配置される一対のエンドプレート４と、このエンドプレート４に、端部を連結して積層状態の角形電池を圧縮状態に固定してなる金属バンド５とからなる。
【００３６】
エンドプレート４は、アルミニウムやその合金などの金属で成形され、あるいは硬質プラスチックを成形して製作される。図５と図６のエンドプレート４は、外側面に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。このエンドプレート４は、補強リブ４Ａで曲げ強度を強くできる。曲げ強度の優れたエンドプレート４は、角形電池の中央部分の膨張を有効に阻止できる。金属バンド５に連結されるエンドプレート４が変形しないかぎり、角形電池の中央部分は膨張しないからである。エンドプレート４は、広い面積で角形電池を挟着するために、その外形を電池セル１の角形電池とおなじ四角形としている。四角形のエンドプレート４は、角形電池と同じ大きさに、あるいは角形電池よりもわずかに大きくしている。さらに、図のエンドプレート４は、電池セル１との対向面に送風溝を設けて、角形電池との間に送風ダクト１６を設けている。ただ、エンドプレートは、電池セルとの対向面を平面状として、角形電池又は絶縁セパレータと面接触状態に接触させることもできる。プラスチック製のエンドプレート４は、直接に角形電池に積層され、金属製のエンドプレートは積層材を介して角形電池に積層される。
【００３７】
エンドプレート４には、金属バンド５の端部が連結される。金属バンド５は、止ネジ６を介してエンドプレート４に連結され、あるいは端部を内側に折曲してエンドプレートに連結され、あるいはまた、金属バンドの端部にナットをねじ込んで、あるいは、金属バンドの端部をカシメてエンドプレートに連結する。止ネジ６で金属バンド５を連結するエンドプレート４は、止ネジ６をねじ込む雌ネジ孔４ａを設けている。雌ネジ孔４ａは、エンドプレート４の外側表面に設けられて、金属バンド５の折曲部５Ａを貫通する止ネジ６をねじ込んで金属バンド５を連結する。
【００３８】
図５と図６のバッテリシステムは、角形電池である電池セル１の上端部に沿って配置される第１の金属バンド５と、角形電池の下端部に沿って配設される第２の金属バンド５をエンドプレート４に連結している。このバッテリシステムは、エンドプレート４の上端と下端であって、外側表面の両側部に雌ネジ孔４ａを設けている。このバッテリシステムは、角形の電池セル１の上下を金属バンド５で固定する。金属バンド５の端部を止ネジ６で固定するエンドプレート４は、雌ネジ孔４ａを金属バンド５の連結位置に設けている。
【００３９】
金属バンド５は、所定の厚さの金属板を所定の幅に加工して製作される。金属バンド５は、端部をエンドプレート４に連結して、一対のエンドプレート４を連結して、その間に電池セル１を圧縮状態に保持する。金属バンド５は、一対のエンドプレート４を所定の寸法に固定して、その間に積層される電池セル１を所定の圧縮状態に固定する。電池セル１の膨張圧力で金属バンド５が伸びると、電池セル１の膨張を阻止できない。したがって、金属バンド５には、電池セル１の膨張圧で伸びない強度の金属板、たとえばＳＵＳ３０４等のステンレス板や鋼板等の金属板を十分な強度を有する幅と厚さに加工して製作される。さらに、金属バンドは、金属板を溝形に加工することもできる。この形状の金属バンドは、曲げ強度を強くできるので、幅を狭くしながら、積層する角形電池をしっかりと所定の圧縮状態に固定できる特長がある。
【００４０】
金属バンド５は、端部に折曲部５Ａを設けて、折曲部５Ａをエンドプレート４に連結する。折曲部５Ａは、止ネジ６の貫通孔を設けて、ここに挿入される止ネジ６を介してエンドプレート４に固定される。
【００４１】
金属バンドは、図示しないが、中間を折り返すように折曲し、折り返し部分を一方のエンドプレートの外側表面に当てて連結し、その両端を他方のエンドプレートに連結することもできる。この金属バンドは、中間の折り返し部分を一方のエンドプレートにしっかりと連結できる。さらに、金属バンドは、エンドプレートと一体構造に固定することもできる。この金属バンドは、最も強固に一方のエンドプレートに連結できる。
【００４２】
以上のバッテリシステムは、以下の工程で組み立てられる。
図５ないし図８のバッテリシステムは以下の工程で組み立てられる。
［電池ブロックの圧縮工程］
角形電池である電池セル１の間に絶縁セパレータ１５を配設し、絶縁セパレータ１５と電池セル１を積層して電池ブロック２とし、電池ブロック２の両側にエンドプレート４を配置する。この状態で両側のエンドプレート４を治具で押圧し、エンドプレート４の間隔が所定の寸法となるまで圧縮して、この状態に保持する。
［金属バンドの連結工程］
電池ブロック２を圧縮状態に保持して、金属バンド５の両端をエンドプレート４に固定する。図の金属バンド５は、両端に貫通孔のある折曲部５Ａを設けている。この金属バンド５は、折曲部５Ａの貫通孔に挿通する止ネジ６をエンドプレート４の雌ネジ孔４ａにねじ込んでエンドプレート４に固定される。
［治具から外す工程］
全ての金属バンド５をエンドプレート４に固定した後、治具から外す。
以上の工程で、積層される角形電池である電池セル１は一対のエンドプレート４で圧縮状態に保持される。したがって、電池セル１が過充電などで膨張しようとしても、両エンドプレート４間の間隔は変化せず、エンドプレート４で電池セル１の膨張は阻止される。このバッテリシステムは、金属バンド５の両端をエンドプレート４に止ネジ６で固定するので、金属バンド５を強固にエンドプレート４に固定して、金属バンド５でエンドプレート４を所定の寸法に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来のバッテリシステムの平面図である。
【図２】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３】本発明の一実施例にかかるバッテリシステムを備える車両用の電源装置の斜視図である。
【図４】図３に示す車両用の電源装置のバッテリシステムを示す斜視図である。
【図５】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６】図５に示すバッテリシステムの分解斜視図である。
【図７】図５に示すバッテリシステムの側面図である。
【図８】図７に示すバッテリシステムのＡ−Ａ線断面図である。
【図９】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】本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの断面図である。
【図１１】図１０に示すバッテリシステムの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１２】本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの断面図である。
【図１３】図１２に示すバッテリシステムの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。
【符号の説明】
【００４４】
１…電池セル                １Ａ…外装缶
１Ｂ…封口板
２…電池ブロック
３…固定部品
４…エンドプレート          ４Ａ…補強リブ
４ａ…雌ネジ孔
５…金属バンド              ５Ａ…折曲部
６…止ネジ
１１…安全弁
１２…開口部
１３…電極端子
１４…絶縁材
１５…絶縁セパレータ        １５Ａ…送風溝
１５Ｃ…絶縁壁
１５ｘ…水平部
１５ｙ…垂直部
１５Ｘ…絶縁プレート部
１６…送風ダクト
１８…ガス抜きダクト
５２…電池ブロック
５５…絶縁セパレータ        ５５Ｃ…絶縁壁
５５ｘ…水平部
５５ｙ…垂直部
５５Ｘ…絶縁プレート部
６１…冷却プレート
７５…絶縁セパレータ        ７５Ａ…送風溝
７５Ｃ…絶縁壁
７５ｘ…水平部
７５ｙ…垂直部
７５Ｘ…絶縁プレート部
７７…風路スリット
９１…電池セル
９２…電池ブロック
９３…固定部品
９４…エンドプレート
９５…金属バンド
９０１…角形電池
９０５…エンドプレート
９０６…ボルト
９０７…ナット
９０８…耳状突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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