(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく電池セルを効果的に冷却可能な二次電池装置および二次電池システムを提供する二次電池装置および二次電池システムを提供する。【解決手段】実施形態によれば、二次電池装置は、内部に形成された気密な電池収容室（２４ａ）と、絶縁性を有する液冷媒（２７）を前記電池収容室に供給するための冷媒流入口（２１）と、前記電池収容室から前記液冷媒を流出させるための冷媒流出口（２２）と、を有する外ケース（２４）と、電極端子を有し、前記外ケースの電池収容室内に設置され、前記電池収容室内に充填された液冷媒に浸漬される電池セル（２３）と、を備えている。【選択図】図１
2014060088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に形成された気密な電池収容室と、絶縁性を有する液冷媒を前記電池収容室に供給するための冷媒流入口と、前記電池収容室から前記液冷媒を流出させるための冷媒流出口と、を有する外ケースと、
電極端子を有し、前記外ケースの電池収容室内に設置され、前記電池収容室内に充填された液冷媒に浸漬される電池セルと、
を備える二次電池装置。
【請求項２】
前記電池セルは、電極体を収容した容器と、前記容器から突出しているとともに前記電極体に接続された電極端子と、を備え、
前記外ケースは、前記電池収容室に対して気密に仕切られた導体設置室を有し、
前記電池セルの容器は、前記電池収容室内で前記液冷媒に浸漬され、
前記電極端子は、前記導体設置室内へ突出しているとともに、前記電池収容室に対して気密にシールされている請求項１に記載の二次電池装置。
【請求項３】
前記外ケースは、前記電池収容室と前記導体設置室との間を仕切る天井壁と、前記天井壁に形成されているとともに前記電極端子が挿通された複数の開口と、を備え、
前記電池セルと前記開口との間は、シール剤により気密にシールされている請求項２に記載の二次電池装置。
【請求項４】
前記外ケースは、底壁と、この底壁の側縁に沿って立設された枠状の周壁と、上部開口と、を有する本体ケースと、
前記底壁に対向する前記天井壁と、この天井壁の周囲に設けられた枠状の周壁と、を有する上ケースと、を備え、
前記上ケースは、その周壁が前記本体ケースの周壁に気密に接合され、前記本体ケースの底壁、周壁、および前記上ケースの天井壁および周壁の一部により、前記電池収容室が形成されている請求項３に記載の二次電池装置。
【請求項５】
前記上ケースの周壁と前記本体ケースの周壁とは接着剤により互いに接合され、この接着剤により接合部が気密にシールされている請求項４に記載の二次電池装置。
【請求項６】
前記上ケースの周壁と前記本体ケースの周壁とが接合され、接合部において、前記上ケースの周壁と前記本体ケースの周壁との間にＯリングが挟まれている請求項４に記載の二次電池装置。
【請求項７】
前記冷媒流入口は、前記本体ケースの周壁に形成されて前記電池収容室に連通し、
前記冷媒流出口は、前記電池収容室を挟んで前記冷媒流入口と反対側で前記本体ケースの周壁に形成され、前記電池収容室に連通している請求項４ないし６のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【請求項８】
前記冷媒流入口は、前記本体ケースの底壁に形成されて前記電池収容室に連通し、
前記冷媒流出口は、前記冷媒流入口から離れた位置で前記本体ケースの底壁に形成され、前記電池収容室に連通している請求項４ないし６のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【請求項９】
前記電池収容室に配置された複数の電池セルと、
前記電池収容室内で、隣合う２つの電池セル間に隙間をおいて配置された絶縁部材と、を備える請求項１ないし８のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【請求項１０】
前記外ケースは、前記底壁に形成されて前記電池収容室に連通する液冷媒抜き孔を備えている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【請求項１１】
前記外ケースに設置され、前記電池収容室内の液冷媒の圧力を検知する圧力センサを備えている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の二次電池装置と、
前記二次電池装置の電池収容室を通して絶縁性を有する液冷媒を循環させる循環機構と、を備える二次電池システム。
【請求項１３】
前記循環機構は、前記二次電池装置の冷媒流入口および冷媒流出口にそれぞれ接続された配管と、前記配管を通して液冷媒を前記冷媒流入口から前記電池収容室に送り出し、前記冷媒流出口から排出された液冷媒を吸込むポンプと、前記冷媒流出口とポンプとの間で前記配管に接続され、前記電池収容室から排出された液冷媒を冷却する冷却器と、を備えている請求項１２に記載の二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二次電池装置および二次電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池装置内に格納されている電池セルは、充放電されることによって発熱する。二次電池装置を高レートで動作させる場合、電池セルから発生する熱量が増大するため、電池セルの発熱に応じて冷却を行う必要がある。一般的な冷却方法としては空冷による除熱が考えられているが、空冷は、冷却能力が小さいという課題がある。また、他の冷却方法として、水冷ジャケットを二次電池装置内あるいは装置外面に配置し、水冷ジャケット内に冷却水を循環させる方法が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５１９５３号公報
【特許文献２】特開２０００−３４８７８１号公報
【特許文献３】特開平６−２１５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の冷却方法では、水冷ジャケットから離れている電池セルを十分冷却することができず、二次電池装置内の温度分布が大きくなる。そのため、電池セルごとに大きな温度差が生じ、二次電池装置の充放電性能が低下し、二次電池装置の充放電の寿命が大幅に低下する。また、水冷ジャケットを電池セルに対して密に配置した場合、水冷ジャケットが多数になり、二次電池装置が大型化するとともに二次電池装置の体積エネルギー密度が低下し、製造コストが上昇する。
【０００５】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、装置を大型化することなく電池セルを効果的に冷却可能な二次電池装置および二次電池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】
【０００６】
実施形態に係る二次電池装置は、内部に形成された気密な電池収容室と、絶縁性を有する液冷媒を前記電池収容室に供給するための冷媒流入口と、前記電池収容室から前記液冷媒を流出させるための冷媒流出口と、を有する外ケースと、電極端子を有し、前記外ケースの電池収容室内に設置され、前記電池収容室内に充填された液冷媒に浸漬される電池セルと、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る二次電池装置を概略的に示す断面図。
【図２】図２は、上記二次電池装置における電池セルを示す斜視図。
【図３】図３は、上記電池セルの底面側を示す斜視図。
【図４】図４は、第１実施形態に係る二次電池システムを概略的に示す図。
【図５】図５は、第２実施形態に係る二次電池装置を概略的に示す断面図。
【図６】図６は、第３実施形態に係る二次電池装置を概略的に示す断面図。
【図７】図７は、第３実施形態に係る二次電池装置における電池セルを示す斜視図。
【図８】図８は、第４実施形態に係る二次電池装置を概略的に示す断面図。
【図９】図９は、第５実施形態に係る二次電池装置を概略的に示す断面図。
【図１０】図１０は、第６実施形態に係る二次電池装置を概略的に示す断面図。
【図１１】図１１は、第７実施形態に係る二次電池装置を概略的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、種々の実施形態に係る二次電池装置および二次電池システムについて詳細に説明する。  
実施形態に係る二次電池装置は、絶縁性を有する液冷媒内に電池セルを直接浸漬させ、電池セルを冷却する。実施形態に係る二次電池システムは、液冷媒を二次電池装置内へ循環させることにより、二次電池装置に格納されている電池セルを冷却するシステムである。
【０００９】
（第１実施形態）  
第１実施形態に係る二次電池装置１１について説明する。図１は、第１実施形態に係る二次電池装置１１を示す断面図である。
【００１０】
二次電池装置１１は、箱状の外ケース２４、外ケース内に充填された液冷媒２７、外ケース内に収納され液冷媒２７に浸漬された複数の電池セル（二次電池）２３、外ケース内に配置され電池セルの電圧および温度を監視するセル監視ユニット（ＣＭＵ）３０、電池セル同士を電気的に接続する複数の導電部材（バスバー）３１を備えている。
【００１１】
外ケース２４は、上面が開口しているとともに底を有する矩形箱状の本体ケース２５と、この本体ケース２５の上面開口を覆う上ケース２６と、上ケースを覆うカバー１７と、を有している。本体ケース２５および上ケース２６は、それぞれ絶縁性を有する合成樹脂、例えば、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）などの熱可塑性樹脂などを用い、射出形成法などによって製造される。カバー１７は、脱着が容易なように比較的柔軟な樹脂、例えば、ポリプロピレンにより形成されている。
【００１２】
本体ケース２５は、矩形状の底壁２５ａ、および底壁２５ａの各辺に沿って立設された矩形枠状の周壁２５ｂと、を一体に有している。底壁２５ａは、所定の個数、例えば、１０個の電池セル２３に対応する大きさに形成されている。周壁２５ｂは、電池セル２３の高さの約９割程度の高さに形成されている。本体ケース２５は、電池セル２３が通過可能な上部開口を有している。
【００１３】
上ケース２６は、本体ケース２５の底壁２５ａとほぼ同一の大きさおよび形状を持つ天井壁２６ａ、および天井壁２６ａの周囲に形成された矩形枠状の周壁２６ｂを一体に有している。本体ケース２５に、上ケース２６が上から被され、本体ケース２５に取付けられる。これにより、全体として矩形箱状の外ケース２４が構成される。すなわち、上ケース２６は、周壁２６ｂの下端縁を本体ケース２５の周壁２５ｂの上端縁に突合せて固定されている。例えば、本体ケース２５の周壁２５ｂの上端縁に沿って形成された環状溝に接着剤２９が充填され、この接着剤２９により、周壁２５ｂの上端と周壁２６ｂの下端とが気密に接着されている。接着剤２９は、乾燥した時に体積変動の無いものを用い、接合部を気密にシールするシール剤を兼ねている。
【００１４】
なお、本体ケース２５と上ケース２６との固定は、ねじ止め、ボルト止め等としてもよく、また、接合部にＯリング等のシール部材を挟んで、気密性を維持するようにしてもよい。
【００１５】
上ケース２６の天井壁２６ａは、本体ケース２５の底壁２５ａとほぼ平行に対向している。これにより、外ケース２４内において、本体ケース２５の底壁２５ａと上ケース２６の天井壁２６ａとの間に、電池セルおよび液冷媒を収容するための気密な電池収容室２４ａが形成されている。また、上ケース２６の上部開口に、矩形板状のカバー１７が、脱着可能に装着され、上ケースの上部開口を覆っている。これにより、上ケース２６の天井壁２６ａとカバー１７との間に、導電部材、ＣＭＵ３０等を設置するための導体設置室２４ｂが形成されている。電池収容室２４ａと導体設置室２４ｂとは、天井壁２６ａにより気密に仕切られている。
【００１６】
上ケース２６の天井壁２６ａには、それぞれ電池セル２３の電極端子を挿通するための複数の開口４０および図示しない複数の排気孔が形成されている。各開口４０は、電池セル２３に電極端子よりも僅かに大きく形成されている。開口４０は、天井壁２６ａの長手方向に沿って、４列に並んで設けられている。排気孔は、天井壁２６ａの長手方向に沿って、２列に並んで形成され、各列は、２列の開口４０間のほぼ中央に設けられている。
【００１７】
更に、外ケース２４は、電池収容室２４ａに連通する冷媒流入口２１および冷媒流出口２２を備えている。冷媒流入口２１は、例えば、本体ケース２５の周壁２５ｂに形成され、外ケース２４の長手方向一端側に位置している。冷媒流出口２２は、例えば、本体ケース２５の周壁２５ｂに形成され、外ケース２４の長手方向他端側に位置している。すなわち、冷媒流入口２１および冷媒流出口２２は、電池収容室２４ａを間に挟んで、電池収容室の両側に設けられている。
【００１８】
次に、電池セル２３について説明する。図２は、電池セル２３を上方から見た斜視図、図３は、電池セルの底側を示す斜視図である。  
電池セル２３は、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池を用いている。図２および図３に示すように、電池セル２３は、アルミニウムなどにより形成された扁平な矩形箱状の外装容器３２、および、外装容器３２内に非水電解液と共に収納された電極体３４を備えている。外装容器３２は、上端が開口した容器本体３３ａ、および容器本体３３ａに溶接され容器本体３３ａの開口を閉塞した矩形板状の蓋体３３ｂを備え、内部が気密に形成されている。電極体３４は、例えば、正極板および負極板を、その間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、さらに、径方向に圧縮することにより、扁平な矩形状に形成されている。
【００１９】
正極端子３５ａおよび負極端子３５ｂは、蓋体３３ｂの長手方向両端部にそれぞれ設置され、蓋体３３ｂから突出している。正極端子３５ａおよび負極端子３５ｂは、電極体３４の正極および負極にそれぞれ接続されている。蓋体３３ｂの中央部には、ガス排気機構として機能する圧力解放弁３６が形成されている。圧力解放弁３６は、蓋体３３ｂの約半分程度の厚さに形成されている。電池セル２３の異常モードなどにより外装容器３２内にガスが発生し、外装容器３２内の内圧が所定の値以上に上昇した際に、圧力解放弁３６が解放される。圧力解放弁３６が解放されることにより、外装容器３２内の圧力が低下し、外装容器３２の破裂などが防止される。
【００２０】
図２に示すように、各電池セル２３は、その蓋体３３ｂの周縁を１周するように接着剤２８ａが塗布されている。また、図３に示すように、外装容器３２の底面の複数個所、例えば、４つの角部に、独立に接着剤２８ｂが塗布されている。
【００２１】
図１に示すように、複数の電池セル２３は、外ケース２４の電池収容室２４ａ内に配置、収納されている。電池セル２３は、５個ずつ２列に並んで配設され、外ケース２４の周壁２５ｂの内面および他の電池セル２３と所定の間隔をあけて設置されている。各列において、５個の電池セル２３は、外装容器３２の主面同士が所定の隙間を置いて向い合った状態で、かつ、電極端子３５ａ、３５ｂが設けられている外装容器３２の上端が同一方向を向いた状態で並んでいる。また、各列において、電池セル２３は、電池セル２３の幅方向が外ケース２４の長手方向と直交する方向と平行になるように設置されている。
【００２２】
隣合う２つの電池セル２３は、正極端子３５ａと負極端子３５ｂとが隣合うように、互いに１８０度反転した逆向きに配置されている。隣合う２列の電池セル２３は、一方の列の電池セル２３の正極端子３５ａと他方の列の負極端子３５ｂとが隣合うように、かつ、一方の列の電池セル２３の負極端子３５ｂと他方の列の電池セルの正極端子３５ａとが隣合うように、並んで配置されている。なお、隣り合う２つの電池セル２３は、正極端子３５ａ同士、および負極端子３５ｂ同士が並ぶように同一の向きに配置されてもよい。
【００２３】
各電池セル２３は、外装容器３２の底が接着剤２８ｂにより外ケース２４の底壁２５ａの内面に接着固定されている。なお、接着剤２８ｂに代えて、両面粘着テープ等を用いても良い。また、電池セル２３の正極端子３５ａおよび負極端子３５ｂは、それぞれ天井壁２６ａの開口４０に挿通され、天井壁２６ａを貫通して導体設置室２４ｂ内に突出している。外装容器３２の上端は、接着剤２８ａにより天井壁２６ａの下面に接着固定されている。これにより、各電池セル２３は、電池収容室２４ａ内の所定位置に位置決め固定されている。この際、接着剤２８ａは、開口４０の周囲に接着され、電池収容室２４ａと開口４０との間を気密にシールしている。これにより、電池収容室２４ａを気密に維持している。
【００２４】
図１に示すように、外ケース２４の導体設置室２４ｂ内に導電部材としての複数のバスバー３１が設置されている。そして、複数の電池セル２３は、バスバー３１により互いに電気的に接続され、直列あるいは並列に接続されている。バスバー３１は、導電材料、例えば、アルミニウム等からなる金属板を折曲げ成形して形成されている。隣合う２つの電池セル２３において、導体設置室２４ｂ内に突出している正極端子３５ａおよび負極端子３５ｂは、バスバー３１によって互いに電気的に接続されている。バスバー３１は、レーザ溶接、電子ビーム溶接又は抵抗溶接などによって、電池セル２３の電極端子に電気的かつ機械的に接続される。また、複数のバスバー３１の内、列の両端に位置する電池セル２３に接続されたバスバー３１は、二次電池装置１１の正極側出力端子および負極側出力端子を形成している。
【００２５】
図１に示すように、ＣＭＵ３０は、矩形状の制御回路基板により構成され、上ケース２６の導体設置室２４ｂ内に配置されている。ＣＭＵ３０は、図示しない絶縁シートを挟んで天井壁２６ａ上に載置され、大部分のバスバー３１を覆っている。ＣＭＵ３０は、天井壁２６ａに立設された図示しない複数のボス、支持リブなどに固定されている。
【００２６】
ＣＭＵ３０は、バスバー３１を介して各電池セル２３に電気的に接続されている。ＣＭＵ３０は、各電池セル２３の電圧および温度などを検出し、図示しないコントローラに情報を送る。コントローラは、ＣＭＵ３０から送られた各電池セル２３の電圧および温度に応じて二次電池装置１１の動作を制御し、電池セル２３の過充電又は過放電を防止する。
【００２７】
上記のように構成された二次電池装置１１において、外ケース２４の電池収容室２４ａ内に、電気的絶縁性を有する液冷媒２７、例えば、絶縁油、トランス油、リン酸トリフェニル、リン酸トリオクチル、ハイドロフルオロエーテル、フッ素系不活性液体、等が充填され、電池収容室が液冷媒２７で満たされる。このような液冷媒２７は、冷媒流入口２１から電池収容室２４ａ内に供給および充填され、更に、冷媒流出口２２を通して電池収容室２４ａから排出される。これにより、電池収容室２４ａ内において、複数の電池セル２３は、液冷媒２７内に浸漬され、液冷媒によって直接冷却される。液冷媒２７は、各電池セル２３の外装容器３２の周囲に流れ込み、更に、外装容器３２の底と外ケース２４の底壁２５ａとの間にも流れ込み、電池セル２３を周囲から直接的に冷却する。この際、電池収容室２４ａは気密に仕切られているため、液冷媒２７が外ケース２４の導体設置室２４ｂに流入あるいは漏れ出ることがなく、バスバー３１やＣＭＵ３０に液冷媒２７が接触することはない。従って、ＣＭＵ３０は、液冷媒２７により阻害されることなく、電池セル２３の温度、電圧を確実に検出することができる。同時に、ＣＭＵ３０をシールする必要がなく、構成の簡略化を図ることが可能となる。
【００２８】
次に、上記のように構成された二次電池装置を備える二次電池システムについて説明する。  
図４は、第１実施形態に係る二次電池システム１０を示している。図４に示すように、二次電池システム１０は、少なくとも１つ、たとえば、２つの二次電池装置１１ａ、１１ｂと、これらの二次電池装置に液冷媒を供給および循環する循環機構２０とを備えている。循環機構２０は、ポンプ１２、送風装置１３、ラジエータ１４、リザーバタンク１５、およびこれらと二次電池装置１１ａ、１１ｂとを連通する配管１６などを備えている。また、二次電池システム１０は、循環機構２０の動作を制御する図示しないコントローラを備えている。
【００２９】
二次電池装置１１ａ並びに１１ｂは、前述した二次電池装置１１と同様に構成されている。また、図４に示す例では、二次電池システム１０は、二次電池装置１１ａおよび１１ｂの２つの二次電池装置１１を備えるが、二次電池システム１０が備える二次電池装置１１の個数は、特定の個数に限定されるものではない。
【００３０】
ポンプ１２の吐出口は、配管１６を通して二次電池装置１１ａの冷媒流入口２１に接続されている。また、ポンプ１２の吸込口は、配管１６を通してラジエータ１４の吐出口に接続されている。ポンプ１２は、ラジエータ１４の吐出口から液冷媒２７を吸込し、吸込した液冷媒２７を二次電池装置１１ａの冷媒流入口２１へ吐出する。
【００３１】
二次電池装置１１ａの冷媒流出口２２は、配管１６を通して二次電池装置１１ｂの冷媒流入口２１に接続されている。二次電池装置１１ｂの冷媒流出口２２は、配管１６を通ひてラジエータ１４の流入口に接続されている。  
二次電池装置１１ｂの冷媒排出口２２とラジエータ１４の流入口とを接続している配管の途中に、リザーバタンク１５が設置されている。そして、二次電池装置１１ａ、１１ｂの電池収容室２４ａおよび各配管１６内は、液冷媒２７で満たされている。また、リザーバタンク１５内に液冷媒２７の一部が溜められている。
【００３２】
送風装置１３は、ラジエータ１４に対向して設けられ、ラジエータに冷却風を供給する。ラジエータ１４内を通過する液冷媒２７は、送風装置１３からの冷却風および自然冷却により空冷される。送風装置１３は、たとえば、ファンなどを用いるが、特定の装置に限定されない。なお、送風装置１３およびラジエータ１４は、それぞれ液冷媒２７を冷却するための冷却装置であるが、冷却装置は、特定の構成に限定されるものではない。たとえば、ラジエータ１４の自然放熱のみで十分な冷却効果が得られる場合は、送風装置を省略し、冷却装置としてラジエータ１４のみを備えてもよい。
【００３３】
コントローラは、二次電池システム１０全体の動作を制御するものである。コントローラは、ＣＰＵなどのプロセッサ、種々のメモリおよび各種インターフェイスなどにより構成される。コントローラは、たとえば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）により構成されてもよい。
【００３４】
コントローラは、二次電池装置１１ａ並びに１１ｂのＣＭＵ３０、ポンプ１２および送風装置１３など二次電池システム１０各部に接続されている。コントローラは、二次電池システム１０の各部から種々の測定データなどを取得し、取得した種々の測定データなどに基づいて二次電池システム１０の各部を統括的に制御する。
【００３５】
上記のように構成された二次電池システム１０において、ポンプ１２は、吐出口から液冷媒２７を配管１６内へ所定の圧力で送り出す。送り出された液冷媒２７は、配管１６を通り、二次電池装置１１ａの冷媒流入口２１から電池収容室２４ａ内へ流入する。液冷媒２７は電池収容室２４ａ内を通り電池収容室内の電池セル２３から熱を奪って電池セル２３を冷却した後、二次電池装置１１ａの冷媒排出口２２から配管１６へ排出される。
【００３６】
二次電池装置１１ａの冷媒流出口２２から排出された液冷媒２７は、配管１６を通して、二次電池装置１１ｂの冷媒流入口２１から二次電池装置１１ｂの電池収容室２４ａ内へ流入する。液冷媒２７は電池収容室２４ａ内を通り電池収容室内の電池セル２３から熱を奪って電池セル２３を冷却した後、二次電池装置１１ｂの冷媒排出口２２から配管１６へ排出される。
【００３７】
二次電池装置１１ｂの冷媒流出口２２から排出されると、液冷媒２７は、配管１６を通してラジエータ１４に流入する。そして、液冷媒２７はラジエータ１４により冷却された後、配管１６を通してポンプ１２へ送られ、このポンプ１２により再度、二次電池装置１１ａに送られる。このような液冷媒２７の流れを繰り返すことで、液冷媒２７は、二次電池装置１１ａ、１１ｂ内を循環し、電池セル２３を継続的に冷却する。
【００３８】
二次電池システム１０全体の液冷媒２７の量が所定の量を超過した場合、あるいは、二次電池システム内の液冷媒の圧力が所定値を越えた場合、液冷媒２７の一部は、配管１６からリザーバタンク１５へ送られ、リザーバタンク内に回収される。また、二次電池システム１０内の液冷媒２７の量が所定の量より不足した場合、配管１６を通して、リザーバタンク１５から液冷媒２７をシステム内に補充する。これにより、二次電池システム１０内の液冷媒２７の量が一定に保たれる。
【００３９】
以上のように構成された二次電池装置および二次電池システム１０によれば、水冷ジャケットおよびその周囲の配管構造が不要になるため構造の簡単化、組み立て性の向上、製造コスト低減を図ることができる。また、水冷ジャケットを二次電池装置内あるいは二次電池装置の外面上に設ける必要がなく、装置の小型化を図ることが可能となる。更に、電池セルを直接冷却液で冷却することにより、空冷に比較して冷却効率が大幅に向上する。同時に、水冷ジャケットでは十分に冷却できない電池セルも効果的に冷却することができる。
【００４０】
電気的絶縁性を有する液冷媒として、例えば、絶縁油を用いることで、水冷で生じる錆発生、導電性の問題を解消することができる。接着剤による電池セル固定により、気密性確保と電池セル固定の２つの機能を接着剤で達成することができ、体積エネルギー効率を向上させることができる。本二次電池システムによれば、液冷媒を二次電池装置内に直接循環することにより、液冷媒の使用量を低減しながら効果的な二次電池装置を冷却することができる。また、二次電池装置内の結露を合わせて防止することが可能となる。
【００４１】
次に、他の実施形態に係る二次電池装置について説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
【００４２】
（第２実施形態）  
次に、第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る二次電池装置１１を示す断面図である。  
第２実施形態は、本体ケース２５の周壁２５ｂと上ケース２６の周壁２６ｂとの接合部を気密にシールするシール材として、接着剤２９に代えてＯリング３７を用いている点で第１実施形態と異なる。第２実施形態において、二次電池装置のその他の構成は、第１実施形態に係る二次電池装置と同一である。
【００４３】
本体ケース２５の周壁２５ｂの上端縁と上ケース２６の周壁２６ｂの下端縁を突き合わせた状態で、本体ケース２５と上ケース２６とが互いにボルト止めされ、Ｏリング３７は、周壁２５ｂの上端縁と周壁２６ｂの下端縁との間に挟み込まれている。Ｏリング３７は、弾性体であり、金属あるいは合成樹脂等により形成されている。そして、本体ケース２５と上ケース２６との接合部は、Ｏリング３７によって気密に接合されている。
【００４４】
（第３実施形態）  
次に、第３実施形態について説明する。図６は、第３実施形態に係る二次電池装置１１を示す断面図、図７は、電池セルへの接着剤の塗布状態を示す電池セルの斜視図である。
【００４５】
第３実施形態は、上ケース２６の天井壁２６ａと各電池セル２３との間のシール構造が第１実施形態と異なる。第３実施形態において、二次電池装置のその他の構成は、第１実施形態に係る二次電池装置と同一である。
【００４６】
図６に示すように、上ケース２６は、天井壁２６ａの下面から電池収容室２４ａ側に突出した複数の固定リブ２６ｅを有している。各固定リブ２６ｅは、天井壁２６ａに設けられた２つの開口４０の周囲を囲むように延びている。固定リブ２６ｅは、電池セル２３の端子を除く外装容器３２の約１割程度の高さに形成され、各電池セル２３の上端部外周に対向している。また、天井壁２６ａの長手方向両端に設置された固定リブは、上ケース２６の周壁２６ｂによってその一部が形成されている。
【００４７】
図６および図７に示すように、接着剤２８ａは、電池セル２３の外装容器３２の上端部外周を一定の幅で一周するように塗布される。そして、図６に示すように、各電池セル２３の外装容器３２の上端部は、接着剤２８ａにより固定リブ２６ｅあるいは周壁２６ｂの内面に気密に接着固定されている。各電池セル２３は、電池収容室２４ａ内の所定位置に位置決め固定され、更に、接着剤２８ａは、電池収容室２４ａと開口４０との間を気密にシールしている。これにより、電池収容室２４ａと、外ケース２４の導体設置室２４ｂとは、互いに独立した空間となり、電池収容室２４は気密に維持されている。
【００４８】
（第４実施形態）  
次に、第４実施形態について説明する。図８は、第４実施形態に係る二次電池装置１１を示す断面図である。  
第４実施形態は、電池収容室２４ａ内で隣合う２つの電池セル２３間に絶縁部材が設置されている点で第１実施形態と異なる。第４実施形態において、二次電池装置のその他の構成は、第１実施形態に係る二次電池装置と同一である。
【００４９】
図８に示すように、絶縁部材３８は、絶縁体により矩形板状に形成されている。絶縁部材３８は、電池収容室２４ａ内で、隣合う２つの電池セル２３間に配置され、所定の隙間をおいて電池セル２３に対向している。絶縁部材３８は、本体ケース２５の底面から上ケース２６の天井壁２６ａまでの距離と同程度の高さを有し、電池セル２３の幅と同程度の幅を有し、更に、電池セル２３同士の間隔よりも薄く形成されている。絶縁部材３８を構成する絶縁体は、特定の物質に限定されるものではない。
【００５０】
各絶縁部材３８は、その下端縁を本体ケース２５の底壁２５ａに、上端縁を上ケース２６の天井壁２６ａにそれぞれ固定することにより、電池セル２３間に設置されている。また、各絶縁部材３８は、本体ケース２５の周壁２５ｂおよび上ケース２６の周壁２６ｂには接触せず、隙間をおいて対向している。
【００５１】
外ケース２４の電池収容室２４ａに充填された液冷媒２７は、電池セル２３と絶縁部材３８との間の隙間、および、絶縁部材３８と周壁２５ｂとの間の隙間を通って電池収容室２４ａ内を流れ、電池セル２３を冷却する。
【００５２】
上記のように構成された二次電池装置１１によれば、絶縁部材３８によって、隣合う電池セル２３間を確実に絶縁することができる。例えば、過放電等により電池セル２３が膨張した場合、絶縁部材３８により電池セル２３同士の電気的接触を防止することができる。
【００５３】
（第５実施形態）  
次に、第５実施形態について説明する。図９は、第５実施形態に係る二次電池装置１１を示す断面図である。  
第５実施形態は、外ケース２４は、下ケース４３、中ケース３９、および上ケース２６の３段以上で構成されている点で第１実施形態と相違している。すなわち、第１実施形態の本体ケース２５に相当するケースは、中ケース３９および下ケース４３に分けられ、これらのケースを接合して本体ケースを構成している。第５実施形態において、二次電池装置のその他の構成は、第１実施形態に係る二次電池装置と同一である。  
図９に示すように、下ケース４３は、矩形の底壁４３ａ、および底壁４３ａの周囲に立設された矩形枠状の周壁４３ｂと、を一体に有している。底壁４３ａは、所定の個数の電池セル２３に対応する大きさに形成されている。周壁４３ｂは、電池セル２３の高さの約２割程度の高さである。
【００５４】
中ケース３９は、下ケース４３の周壁４３ｂに対応する大きさの矩形枠状に形成されている。中ケース３９の高さは、電池セル２３の高さの約７割程度に形成されている。
【００５５】
下ケース４３の周壁４３ｂの上端縁と中ケース３９の周壁の下端縁とは、互い突き合わされ、接着剤２９によって気密に接着されている。また、中ケース３９の周壁の上端縁と上ケース２６の周壁２６ｂの下端縁とは、互い突き合わされ、接着剤２９によって気密に接着されている。下ケース４３、中ケース３９、上ケース２６の天井壁２６ａおよび周壁２６ｂにより、気密な電池収容室２４ａが形成されている。
【００５６】
また、外ケース２４の冷媒流入口２１は、中ケース３９の周壁の一端側に形成され、電池収容室２４ａに連通している。冷媒流出口２２は、冷媒流入口２１が設置されている周壁と反対側に位置する中ケース３９の周壁に形成され、電池収容室２４ａに連通している。
【００５７】
以上のように構成された二次電池装置１１によれば、外ケース２４を上ケース２６、中ケース３９および下ケース４３の３つ部分で構成することにより、各構成部材を小型化し、製造性の向上および組立て性の向上を図ることができる。
【００５８】
（第６実施形態）  
次に、第６実施形態について説明する。図１０は、第６実施形態に係る二次電池装置１１を示す断面図である。
【００５９】
第６実施形態は、冷媒流入口２１および冷媒流出口２２が本体ケース２５の底壁２５ａに設置されている点、および、電池セル２３と上ケース２６の天井壁２６ａと間のシール構造が第１実施形態と相違している。第６実施形態において、二次電池装置のその他の構成は、第１実施形態に係る二次電池装置と同一である。また、電池セル２３と上ケース２６の天井壁２６ａと間のシール構造は、第３実施形態に係る二次電池装置と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６０】
図１０に示すように、第６実施形態において、冷媒流入口２１は、底壁２５ａの一端側に下向きに形成され、電池収容室２４ａに連通している。冷媒流出口２２は、底壁２５ａにおいて、冷媒流入口２１が設置されている箇所と反対側の端部に下向きに形成され、電池収容室２４ａに連通している。
【００６１】
以上のように構成された二次電池装置１１は、設置場所、設置向きに応じて、二次電池装置１１の周囲に他の部材などがあり外ケースの周壁側から液冷媒２７を取込み又は排出できない場合などに用いることができる。
【００６２】
（第７実施形態）  
次に、第７実施形態について説明する。図１１は、第７実施形態に係る二次電池装置１１を示す断面図である。  
第７実施形態によれば、二次電池装置１１は、本体ケース２５に形成された液冷媒抜き孔（ドレイン）、および圧力センサを備えている点で第１実施形態と異なる。第７実施形態において、二次電池装置のその他の構成は、第１実施形態に係る二次電池装置と同一である。
【００６３】
第７実施形態に係る二次電池装置１１は、さらに、絶縁油抜き４１および液体用圧力センサ４２を備える。  
図１１に示すように、液冷媒抜き孔（ドレイン）４１が本体ケース２５の底壁２５ａに形成され、電池収容室２４ａに連通しているとともに、本体ケース２５の外面に開口している。二次電池装置１１のメインテナンス、点検、修理等を行う際、電池収容室２４ａ内の液冷媒２７を液冷媒抜き孔４１から外部に排出することができる。通常、液冷媒抜き孔４１は、脱着可能な栓４１ｂにより閉じられている。
【００６４】
圧力センサ４２は、電池収容室２４ａに充填されている液冷媒２７に掛かっている圧力を測定するセンサである。この圧力センサ４２は、例えば、本体ケース２５の周壁２５ｂに埋め込まれ、その検出部が電池収容室２４ａ内に接している。圧力センサ４２は、特定の構成に限定されるものではない。
【００６５】
圧力センサ４２は、測定した液冷媒２７の圧力データをＣＭＵ３０およびコントローラへ送信する。コントローラは、液冷媒２７の圧力データに基づき種々の処理を行う。たとえば、コントローラは、液冷媒２７に掛かる圧力が所定の圧力より低下したと判断すると、ポンプ１２の圧力を上昇させ、逆に、液冷媒２７の圧力が所定の圧力より上昇したと判断すると、ポンプ１２の圧力を低下させる。また、電池収容室２４ａ内の液冷媒２７の圧力が過度に上昇した場合、コントローラはポンプ１２の送液を停止することも可能である。
【００６６】
以上のように構成された二次電池装置１１は、必要に応じて、容易に内部の液冷媒２７を完全に抜き取ることができる。また、液冷媒の圧力を検出することにより、検出圧力に応じて、液冷媒循環動作を適切に制御することができる。なお、二次電池装置１１は、電池収容室２４ａ内の液冷媒２７の温度を検出する温度センサを備えていてもよい。この温度センサにより検出した液冷媒２７の温度に応じて、ポンプ、ラジエータ、送風装置の動作を制御することにより、より安定して電池セルを冷却することができる。
【００６７】
その他、上述した第２ないし第７実施形態に係る二次電池装置においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。例えば、二次電池装置において、電池セルの数は上記実施形態に限定されることなく、必要に応じて増減可能である。
【００６９】
例えば、二次電池装置は二次電池システムの循環機構に対して並列に接続または直列と並列を組み合わせて接続することも可能である。あるいは、電池セルはその外装容器の主面が冷媒流入出口に対して平行になるように電池収容室に配置してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０…二次電池システム、１１…二次電池装置、１２…ポンプ、１３…送風装置、  
１４…ラジエータ、１５…リザーバタンク、１６…パイプ、２１…冷媒流入口、  
２２…冷媒流出口、２３…電池セル、２４…外ケース、２４ａ…電池収容室、  
２４ｂ…導体設置室、２５…本体ケース、２５ａ…低壁、２５ｂ…周壁、  
２６…上ケース、２６ａ…天井壁、２６ｂ…周壁、２７…液冷媒、  
２８ａ、２８ｂ、２９…接着剤、３０…ＣＭＵ、３１…バスバー、３２…外装容器、  
３３ａ…本体容器、３３ｂ…蓋体、３４…電極体、３５ａ…正極端子、  
３５ｂ…負極端子、３７…Ｏリング、３８…絶縁板、３９…中ケース、  
４３…下ケース、４１…冷媒抜き孔、４２…圧力センサ
【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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