(57)【要約】【課題】電池セル温度のばらつきを抑えつつ、重量やコストの増大を防止することができる電池セルの冷却構造を提供すること。【解決手段】発電要素を包む電池外装材２１と、電池外装材２１の周囲を熱融着することで形成され、前記電池外装材２１の内部に前記発電要素を内封すると共に、前記電池外装材２１の外側を流れる空気の流れ方向に沿って延在する放熱部２２ａを有する封止部２２と、を備える。そして、前記空気の流れの上流側の前記放熱部２２ａと前記空気との接触面積よりも、下流側の前記放熱部２２ａと前記空気との接触面積の方を大きくする構成とした。【選択図】図３
2014112479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を包む電池外装材と、
前記電池外装材の周囲を熱融着することで形成され、前記電池外装材の内部に前記発電要素を内封する封止部と、を備え、
前記封止部は、前記電池外装材の外側を流れる冷媒の流れ方向に沿って延在する放熱部を有し、
前記冷媒の流れの上流側の前記放熱部と前記冷媒との接触面積よりも、下流側の前記放熱部と前記冷媒との接触面積の方を大きくする
ことを特徴とする電池セルの冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載された電池セルの冷却構造において、
前記放熱部の前記冷媒の流れの下流側の部分を立体的に成型することで、前記放熱部と前記冷媒との接触面積を、前記冷媒の流れの上流側よりも下流側の方を大きくする
ことを特徴とする電池セルの冷却構造。
【請求項３】
請求項２に記載された電池セルの冷却構造において、
前記放熱部を前記冷媒の流れ方向に沿って延びる折曲部から屈曲することで、前記放熱部と前記冷媒との接触面積を、前記冷媒の流れの上流側よりも下流側の方を段階的に大きくする
ことを特徴とする電池セルの冷却構造。
【請求項４】
請求項３に記載された電池セルの冷却構造において、
前記折曲部を複数設けると共に、各折曲部で前記放熱部をそれぞれ９０°に屈曲すると共に、屈曲方向を一定にする
ことを特徴とする電池セルの冷却構造。
【請求項５】
扁平な発電要素を包む電池外装材と、前記電池外装材の外周を熱融着することによって前記発電要素の厚み方向に対して直交する方向に突出形成されると共に、前記電池外装材の外側を流れる冷媒の流れ方向に沿って延在する放熱部を有し、且つ、前記電池外装材の内部に前記発電要素を内封する封止部と、を備え、
前記冷媒の流れの上流側の前記放熱部と前記冷媒との接触面積よりも、下流側の前記放熱部と前記冷媒との接触面積の方を大きくした電池セルを、前記発電要素の厚み方向に密着させた状態で複数積層する電池ユニットを有する
ことを特徴とする組電池。
【請求項６】
請求項５に記載された組電池において、
一側面に冷媒導入口を有し、前記一側面に対向する他側面に冷媒排出口を有する電池ケースを備え、
前記電池ケース内に、前記放熱部が前記冷媒導入口から前記冷媒排出口に向かって流れる冷媒の流れ方向に沿うように、複数の電池ユニットを直列状態に配置すると共に、前記冷媒の流れの下流側に配置された電池ユニットほど、前記放熱部と前記冷媒との接触面積を大きくする
ことを特徴とする組電池。
【請求項７】
請求項５に記載された組電池において、
一側面に冷媒導入口を有し、前記一側面に対向する他側面に冷媒排出口を有する電池ケースを備え、
前記電池ケース内に、前記放熱部が前記冷媒導入口から前記冷媒排出口に向かって流れる冷媒の流れ方向に対して交差するように、複数の電池ユニットを並列状態に配置すると共に、前記複数の電池ユニットの前記放熱部と直交する一方の側方に、前記冷媒導入口から連続する流入側冷媒流路を形成し、前記複数の電池ユニットの前記放熱部と直交する他方の側方に、前記冷媒排出口に連続する排出側冷媒流路を形成し、
前記流入側冷媒流路の流路面積を、前記冷媒の流れの下流側に向かうにつれて小さくし、
前記排出側冷媒流路の流路面積を、前記冷媒の流れの下流側に向かうにつれて大きくする
ことを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素を包む電池外装材の周囲に封止部を備えた電池セルの冷却構造と、これを備える組電池に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の電池セルを直列配置して形成された電池ユニットにおいて、隣接する電池セル間に冷媒を流通可能な冷媒通路を有するスペーサを介装し、このスペーサの冷媒通路に臨む電池セル面積を、冷媒の流れの上流側から下流側に向けて順次大きくする電池セルの冷却構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2004-47426号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の電池セルの冷却構造では、スペーサが有する冷媒通路に臨む電池セル面積を、冷媒の流れの下流側に向けて順次大きくすることで、下流側の放熱量を上流側の放熱量より大きくする。これにより、冷媒の流れの下流側ほど電池セルからの受熱によって冷媒温度が上昇するが、電池ユニット全体を均一に冷却可能となっている。
しかしながら、隣接する電池セル間に冷媒通路を有するスペーサを介装する必要があるので、スペーサが必要不可欠になり、電池ユニット全体が大きくなる上、スペーサ分の重量やコストが増大するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電池セル温度のばらつきを抑えつつ、重量やコストの増大を防止することができる電池セルの冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の電池セルの冷却構造は、電池外装材と、封止部と、を備えている。
前記電池外装材は、発電要素を包む。
前記封止部は、前記電池外装材の周囲を熱融着することで形成され、前記電池外装材の内部に前記発電要素を内封すると共に、前記電池外装材の外側を流れる冷媒の流れ方向に沿って延在する放熱部を有する。
そして、前記冷媒の流れの上流側の前記放熱部と前記冷媒との接触面積よりも、下流側の前記放熱部と前記冷媒との接触面積の方を大きくする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電池セルの冷却構造では、発電要素を包む電池外装材の周囲に形成された封止部が、前記電池外装材の外側を流れる冷媒の流れ方向に沿って延在する放熱部を有する。さらに、この放熱部と冷媒との接触面積は、冷媒の流れの上流側よりも下流側の方が大きくされる。
ここで、放熱部は発電要素を包む電池外装材の一部であり、この放熱部には発電要素からの熱が伝導される。そのため、この放熱部が冷媒に接触することで、発電要素からの熱を放熱することができる。すなわち、電池外装材の一部を利用して放熱するため、スペーサ等の別部品を必要としない。そのため、重量やコストの増大を防止することができる。
また、冷媒の流れ方向に沿って延在された放熱部と冷媒との接触面積が、冷媒の流れの上流側よりも下流側の方を大きくすることで、この放熱部からの下流側における放熱量を上流側における放熱量よりも向上することができる。そのため、発電要素からの受熱によって冷媒の流れの下流側ほど冷媒温度が上昇しても、冷媒の流れの下流側において高い放熱量を確保することができ、電池セルの温度ばらつきを抑制することができる。
この結果、電池セル温度のばらつきを抑えつつ、重量やコストの増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の組電池を示す分解斜視図である。
【図２】実施例１の電池セルを適用した冷却装置を示す外観斜視図である。
【図３】実施例１の第１電池ユニットを示す外観斜視図である。
【図４】実施例１の第１電池セルを示す図であり、(a)は外観斜視図を示し、(b)は平面図を示す。
【図５】実施例１の第２電池ユニットを示す外観斜視図である。
【図６】実施例１の第２電池セルを示す図であり、(a)は外観斜視図を示し、(b)は平面図を示す。
【図７】実施例１の第３電池ユニットを示す外観斜視図である。
【図８】実施例１の第３電池セルを示す図であり、(a)は外観斜視図を示し、(b)は平面図を示す。
【図９】実施例１の組電池内での空気の流れを示す説明図である。
【図１０】実施例１の第２電池セルを空気の流れに沿って見たときの側面図である。
【図１１】実施例１の第３電池セルを空気の流れに沿って見たときの側面図である。
【図１２】実施例２の組電池の内部を示す斜視図である。
【図１３】実施例３の組電池の内部を示す平面図である。
【図１４】本発明の電池セルの第１変形例を示す図であり、(a)は斜視図を示し、(b)は側面図を示す。
【図１５】本発明の電池セルの第２変形例を示す斜視図である。
【図１６】本発明の電池セルの第３変形例を示す図であり、(a)は斜視図を示し、(b)は側面図を示す。
【図１７】本発明の電池セルの第４変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電池セルの冷却構造を実施するための形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
【００１０】
（実施例１）
実施例１の電池セルの冷却構造の構成を、「電池セルの冷却構造の適用例の構成」、「組電池の構成」、［第１電池ユニット及び第１電池セルの構成］、［第２電池ユニット及び第２電池セルの構成］、［第３電池ユニット及び第３電池セルの構成］に分けて説明する。
【００１１】
［電池セルの冷却構造の適用例の構成］
図１は、実施例１の組電池を示す分解斜視図である。図２は、実施例１の電池セルを適用した冷却装置を示す外観斜視図である。以下、図１及び図２に基づき、実施例１の電池セルの冷却構造の適用例の構成を説明する。
【００１２】
実施例１の組電池１は、図１に示すように、複数の電池ユニット（ここでは、第１〜第３電池ユニット２,３,４）を集合して形成され、例えばモータの電力源になる二次電池である。ここでは、走行駆動源にモータを利用する電動車両（電気自動車、ハイブリッド車等）に搭載される。この組電池１は、図２に示す冷却装置１００に内蔵され、車両の床下、車室内、トランクルーム等に配置される。
【００１３】
前記冷却装置１００は、図２に示すように、組電池１を内蔵する外装ケース１０１と、外装ケース１０１に冷却冷媒である空気を導入する空気導入ダクト１０２と、外装ケース１０１に導入された空気を排出する空気排出ダクト１０３と、を備えている。
【００１４】
前記外装ケース１０１には、組電池１の空気導入口７ａが風上側に、空気排出口７ｂが風下側になるように配置される。具体的には、組電池１の空気導入口７ａが空気導入ダクト１０２側に向けられ、組電池１の空気排出口７ｂが空気排出ダクト１０３側に向けられる。
【００１５】
前記空気排出ダクト１０３の外装ケース１０１側には、排気ファン１０４が取り付けられている。排気ファン１０４は、外装ケース１０１から排出される空気の温度を検出するセンサを備えており、排気ファン１０４の回転速度（排気量）は、図示しない制御装置によってセンサが検出した温度に応じて調整される。
そして、この排気ファン１０４が駆動することで、空気排出ダクト１０３を介して外装ケース１０１内の空気が強制的に排出され、外装ケース１０１内が負圧になる。これにより、空気導入ダクト１０２を介して外装ケース１０１内に空気が導入される。
なお、外装ケース１０１内に導入された空気は、組電池１と熱交換を行い、組電池１を冷却する。
【００１６】
［組電池の構成］
以下、図１に基づき、実施例１の組電池の構成を説明する。
【００１７】
前記組電池１は、図１に示すように、電池ケース５と、第１〜第３電池ユニット２,３,４と、を備えている。
【００１８】
前記電池ケース５は、第１〜第３電池ユニット２,３,４を内蔵すると共に、冷却装置１００の外装ケース１０１内に配置される筐体であり、冷却冷媒である空気の流れに沿って延びた直方体形状を呈している。この電池ケース５は、２分割可能になっており、下部筐体５ａと、上部筐体５ｂと、を有している。
【００１９】
前記下部筐体５ａは、第１〜第３電池ユニット２,３,４を載置する平板形状を呈している。この下部筐体５ａの長手方向の両端部には、後述するスペーサ６を載置すると共に、ネジが螺合するネジ孔（図示せず）が形成されたスペーサ台５ｃ,５ｃが突設されている。
【００２０】
前記上部筐体５ｂは、下部筐体５ａに載置された第１〜第３電池ユニット２,３,４を覆う部分である。この上部筐体５ｂは、上面部５ｄと、一対の側面部５ｅ,５ｅを有するいわゆる門型形状を呈している。
前記上面部５ｄは、第１〜第３電池ユニット２,３,４の上方を覆う。この上面部５ｄの四隅近傍には、それぞれネジ貫通孔５ｆ,…が形成されている。前記一対の側面部５ｅ,５ｅは、上面部５ｄの短手方向の両端部をそれぞれ下部筐体５ａに向けて延在することで形成されている。
【００２１】
また、スペーサ台５ｃ,５ｃには、それぞれ複数のスペーサ６が配置されている。前記スペーサ６は、後述する第１〜第３電池セル２０,３０,４０の厚みよりも僅かに厚い厚み寸法を有し、厚み方向に各電池セル２０,３０,４０と同数（ここでは４個）積層されている。各スペーサ６の長手方向両端部には、厚み方向に貫通する一対のネジ貫通孔６ａ,６ａが形成されている。
【００２２】
そして、下部筐体５ａに第１〜第３電池ユニット２,３,４を載置すると共に、スペーサ台５ｃに複数のスペーサ６を載置した後、上部筐体５ｂで覆ったら、図示しないネジによって上部筐体５ｂを下部筐体５ａに固定する。このとき、ネジ（不図示）は、ネジ貫通孔５ｆ及びネジ貫通孔６ａを貫通し、スペーサ台５ｃに形成されたネジ孔（不図示）に螺合する。
【００２３】
このとき、スペーサ６の長手方向寸法は、上部筐体５ｂの短手方向寸法よりも短くなっている。そのため、スペーサ６の長手方向両端部と、上部筐体５ｂの一対の側面部５ｅ,５ｅとの間にそれぞれ隙間が生じることとなる。そして、このスペーサ６と上部筐体５ｂとの隙間のうち、電池ケース５の長手方向の一方が空気導入口（冷媒導入口）７ａになり、長手方向の他方が空気排出口（冷媒排出口）７ｂとなる。なお、空気導入口７ａ及び空気排出口７ｂは、それぞれ第１〜第３電池ユニット２,３,４の両側に一対形成される。さらに、この空気導入口７ａから空気排出口７ｂに至るまでの空間が、空気が流れる風路８になる。
【００２４】
前記第１〜第３電池ユニット２,３,４は、電池ケース５に内蔵され、後述する各封止部２２,３２,４２の放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａが、空気導入口７ａから空気排出口７ｂに向かって流れる空気の流れ方向に沿うように、直列状態に配置されている。ここでは、空気の流れの上流側から下流側に向かって、つまり空気導入口７ａから空気排出口７ｂに向かって、第１電池ユニット２、第２電池ユニット３、第３電池ユニット４の順に並んでいる。
【００２５】
［第１電池ユニット及び第１電池セルの構成］
図３は実施例１の第１電池ユニットを示す外観斜視図である。図４は、実施例１の第１電池セルを示す図であり、(a)は外観斜視図を示し、(b)は平面図を示す。以下、図３及び図４に基づき、第１電池ユニット及び第１電池セルの構成を説明する。
【００２６】
前記第１電池ユニット２は、図３に示すように、扁平な直方体形状の第１電池セル２０を、厚み方向に密着させた状態で複数（ここでは４個）積層して形成されている。この第１電池ユニット２は、長手方向が、電池ケース５内を流れる空気の流れ方向（図３において矢印Ｘで示す方向）に一致した状態で電池ケース５に内蔵される。
【００２７】
前記第１電池セル２０は、扁平な発電要素（不図示）を有し、図４(a)に示すように、この発電要素の長手方向の両端部のそれぞれから電力を取り出すための正極タブ２３ａ、負極タブ２３ｂが引き出されている。なお、この第１電池セル２０を積層して第１電池ユニット２を形成した際には、この正極タブ２３ａ及び負極タブ２３ｂは、隣接する電池セルの電極に接続等されるが、図３及び図１では省略する。さらに、この第１電池セル２０は、電池外装材２１と、封止部２２と、を備えている。
【００２８】
前記電池外装材２１は、正極タブ２３ａ及び負極タブ２３ｂを外部に引き出した状態で図示しない発電要素を包むラミネートフィルムである。この電池外装材２１は、ここでは、発電要素を厚み方向上方と厚み方向下方から挟み込む。この電池外装材２１は、熱融着層、金属箔、保護層をこの順に積層した３層構造になっている。
前記金属箔には、延性や展性に優れると共に可撓性が要求される金属が用いられ、具体的にはアルミニウム等からなる。この金属箔の厚さは、例えば、４６μｍ程度である。
前記金属箔の内面側に位置する熱融着層は、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン−メタクリレート共重合樹脂、エチレン−（メタ）クリレート共重合樹脂等の熱可塑性樹脂層を、接着剤層を介して、或いは接着剤層を用いずに熱融着により貼り合わせて構成される。
前記金属箔の外面側に位置する保護層は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、あるいはナイロン樹脂等によって構成される。
【００２９】
前記封止部２２は、電池外装材２１の周囲（ここでは全周）を熱融着することで形成され、電池外装材２１の内部に発電要素を内封する。この封止部２２は、ここでは、発電要素を厚み方向上方から覆う電池外装材２１の熱融着層と、発電要素を厚み方向上方から覆う電池外装材２１の熱融着層を、重ね合わせて熱融着することで形成されている。これにより、封止部２２は、発電要素の厚み方向に対して直交する方向に突出形成されることとなる。
さらに、この封止部２２のうち、第１電池セル２０の長手方向側面２０ａから突出形成した部分が、電池ケース５内を流れる空気の流れ方向に沿って延在される放熱部２２ａとなる。つまり、この封止部２２は、電池ケース５の内部に形成された風路８に沿って形成される放熱部２２ａを有することとなる。
【００３０】
そして、この放熱部２２ａは、平坦な面に形成されると共に、図４(b)に示すように、空気の流れの下流側（図４(b)では右側）に向かうにつれて、第１電池セル２０の長手方向側面２０ａからの突出寸法が次第に大きくなっている。これにより、空気の流れの下流側に向かうにつれて、放熱部２２ａと空気との接触面積が大きくなる。すなわち、空気の流れの上流側の放熱部２２ａと空気との接触面積よりも、下流側の放熱部２２ａと空気との接触面積の方が大きくなる。
【００３１】
［第２電池ユニット及び第２電池セルの構成］
図５は実施例１の第２電池ユニットを示す外観斜視図である。図６は、実施例１の第２電池セルを示す図であり、(a)は外観斜視図を示し、(b)は封止部を展開した状態での平面図を示す。以下、図５及び図６に基づき、第２電池ユニット及び第２電池セルの構成を説明する。
【００３２】
前記第２電池ユニット３は、図５に示すように、扁平な直方体形状の第２電池セル３０を、厚み方向に密着させた状態で複数（ここでは４個）積層して形成されている。この第２電池ユニット３は、長手方向が、電池ケース５内を流れる空気の流れ方向（図５において矢印Ｘで示す方向）に一致すると共に、第１電池ユニット２の下流側に隣接した状態で電池ケース５に内蔵される。
【００３３】
前記第２電池セル３０は、扁平な発電要素（不図示）を有し、図６(a)に示すように、この発電要素の長手方向の両端部のそれぞれから電力を取り出すための正極タブ３３ａ、負極タブ３３ｂが引き出されている。なお、この第２電池セル３０を積層して第２電池ユニット３を形成した際には、この正極タブ３３ａ及び負極タブ３３ｂは、隣接する電池セルの電極に接続等されるが、図５及び図１では省略する。さらに、この第２電池セル３０は、電池外装材３１と、封止部３２と、を備えている。
【００３４】
前記電池外装材３１は、第１電池セル２０における電池外装材２１と同一の構成であるので、ここでは説明を省略する。
【００３５】
前記封止部３２は、電池外装材３１の周囲（ここでは全周）を熱融着することで形成され、電池外装材３１の内部に発電要素を内封する。この封止部３２は、ここでは、発電要素の厚み方向に対して直交する方向に突出形成される。
さらに、この封止部３２のうち、第２電池セル３０の長手方向側面３０ａから突出形成した部分が、電池ケース５内を流れる空気の流れ方向に沿って延在される放熱部３２ａとなる。つまり、この封止部３２は、電池ケース５の内部に形成された風路８に沿って形成される放熱部３２ａを有することとなる。
【００３６】
そして、この放熱部３２ａは、図６(b)に示すように、長手方向の途中位置から空気の流れの下流側（図６(b)では右側）の部分において、第２電池セル３０の長手方向側面３０ａからの突出寸法が大きくなっている。すなわち、放熱部３２ａの長手方向側面３０ａからの突出寸法を、空気の流れの下流側に向けて１段階増大している。これにより、空気の流れの下流側の放熱部３２ａと空気との接触面積の方が、上流側よりも大きくなる。
さらに、この放熱部３２ａは、空気の流れ方向（図５に示す矢印Ｘ）、つまり第２電池ユニット３の長手方向に沿った折曲部αから、増大した突出部分を上部筐体５ｂに向けて９０°屈曲することで、立体的に成型されている。
【００３７】
さらに、この第２電池セル３０では、放熱部３２ａの長手方向側面３０ａからの突出寸法を、空気の流れの下流側に向けて段階的に増大したことで、図３に示す平坦な面に形成された第１電池セル２０の放熱部２２ａよりも、放熱部３２ａと空気との総接触面積が大きくなっている。このため、空気の流れの下流側に配置される第２電池ユニット３の方が、上流側に配置される第１電池ユニット２よりも、放熱部３２ａと空気との接触面積が大きくなる。
【００３８】
［第３電池ユニット及び第３電池セルの構成］
図７は実施例１の第３電池ユニットを示す外観斜視図である。図８は、実施例１の第３電池セルを示す図であり、(a)は外観斜視図を示し、(b)は封止部を展開した状態での平面図を示す。以下、図７及び図８に基づき、第３電池ユニット及び第３電池セルの構成を説明する。
【００３９】
前記第３電池ユニット４は、図７に示すように、扁平な直方体形状の第３電池セル４０を、厚み方向に密着させた状態で複数（ここでは４個）積層して形成されている。この第３電池ユニット４は、長手方向が、電池ケース５内を流れる空気の流れ方向（図７において矢印Ｘで示す方向）に一致すると共に、第２電池ユニット４の下流側に隣接した状態で電池ケース５に内蔵される。
【００４０】
前記第３電池セル４０は、扁平な発電要素（不図示）を有し、図８(a)に示すように、この発電要素の長手方向の両端部のそれぞれから電力を取り出すための正極タブ４３ａ、負極タブ４３ｂが引き出されている。なお、この第３電池セル４０を積層して第３電池ユニット４を形成した際には、この正極タブ４３ａ及び負極タブ４３ｂは、隣接する電池セルの電極に接続等されるが、図７及び図１では省略する。さらに、この第３電池セル４０は、電池外装材４１と、封止部４２と、を備えている。
【００４１】
前記電池外装材４１は、第１電池セル２０における電池外装材２１や、第２電池セル３０における電池外装材３１と同一の構成であるので、ここでは説明を省略する。
【００４２】
前記封止部４２は、電池外装材４１の周囲（ここでは全周）を熱融着することで形成され、電池外装材４１の内部に発電要素を内封する。この封止部４２は、ここでは、発電要素の厚み方向に対して直交する方向に突出形成される。
さらに、この封止部４２のうち、第３電池セル４０の長手方向側面４０ａから突出形成した部分が、電池ケース５内を流れる空気の流れ方向に沿って延在される放熱部４２ａとなる。つまり、この封止部４２は、電池ケース５の内部に形成された風路８に沿って形成される放熱部４２ａを有することとなる。
【００４３】
そして、この放熱部４２ａは、図８(b)に示すように、長手方向の途中位置から空気の流れの下流側（図８(b)では右側）の部分において、第３電池セル４０の長手方向側面４０ａからの突出寸法が段階的に大きくなっている。すなわち、放熱部４２ａの長手方向側面４０ａからの突出寸法を、空気の流れの下流側に向けて２段階増大している。これにより、空気の流れの下流側の放熱部４２ａと空気との接触面積の方が、上流側よりも大きくなる。
さらに、この放熱部４２ａは、空気の流れ方向（図７に示す矢印Ｘ）、つまり第３電池ユニット４の長手方向に沿った折曲部α１から、増大した突出部分が上部筐体５ｂに向けて９０°屈曲されている。さらに、折曲部α２から、増大した突出部分が長手方向側面４０ａに向けて９０°屈曲されている。これにより、この放熱部４２ａは立体的に成型されている。なお、このとき、折曲部α１及び折曲部α２では、共にいわゆる谷折となり、それぞれにおける屈曲方向は一定になっている。
【００４４】
さらに、この第３電池セル４０では、放熱部４２ａの長手方向側面４０ａからの突出寸法を、空気の流れの下流側に向けて２段階に分けて増大することで、図６に示す折曲部αから屈曲された第２電池セル３０における放熱部３２ａよりも、空気との総接触面積が大きくなっている。このため、空気の流れの下流側に配置される第３電池ユニット４の方が、上流側に配置される第２電池ユニット３よりも、放熱部４２ａと空気との接触面積が大きくなる。
【００４５】
次に、作用を説明する。実施例１の電池セルの冷却構造における作用を、「均等冷却作用」、「風路拡大抑制作用」に分けて説明する。
【００４６】
［均等冷却作用］
図９は、実施例１の組電池内での空気の流れを示す説明図である。以下、図９に基づき、実施例１の均等冷却作用について説明する。
【００４７】
実施例１の冷却装置１００において、排気ファン１０４が駆動すると、空気導入ダクト１０２から空気が強制的に吸い込まれて外装ケース１０１内を流れた後、空気排出ダクト１０３から大気へと排出される。このとき、外装ケース１０１に流れ込んだ空気は、図９に示すように、組電池１の電池ケース５に形成された空気導入口７ａから電池ケース５内へ流れ込み、風路８を流れる。そして、この風路８を流れた空気は、空気排出口７ｂから電池ケース５の外部へと流れ出て、空気排出ダクト１０３へと流れていく。
【００４８】
一方、電池ケース５の内部には、図９に示すように、第１〜第３電池ユニット２,３,４における各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａが空気の流れに沿うように直列状態で配置され、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａが、電池ケース５の内部に形成された風路８に沿うこととなる。
【００４９】
ここで、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａは、それぞれ発電要素を包む電池外装材２１,３１,４１の一部であり、発電要素に熱的に接続されている。なお「熱的に接続されている」とは、熱伝導による熱移動が可能な接続或いは接触を意味する。
これにより、発電要素の熱は各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａへと伝導される。一方、風路８を流れる空気が各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａと接触すると、空気と各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａとの間で熱交換が行われる。
【００５０】
そして、このとき、空気の温度の方が各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａの温度よりも低ければ、発電要素の熱はこの放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａを介して空気へ放熱される。また、空気の流れの下流側ほど放熱部からの受熱によって空気温度が上昇するため、下流側にある電池セルほど冷却効率が低下する。
【００５１】
これに対し、実施例１では、発電要素の熱を放熱する各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａにおいて、これらの放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａと空気との接触面積は、空気の流れの上流側よりも下流側のほうが大きくなっている。ここで、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａからの放熱量は、空気との接触面積が大きくなるほど増大する。このため、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａでは、空気の流れの下流側の放熱量の方が、上流側よりも増大し、下流側の放熱性能が向上されている。
【００５２】
すなわち、空気温度が低くて冷却効率の比較的高い空気の流れの上流側では、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａにおいて、空気との接触面積を小さく抑え、放熱性能が高くなりすぎないようにする。一方、空気温度が高くて冷却効率の比較的低い空気の流れの下流側では、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａにおいて、空気との接触面積を大きくし、放熱性能を高める。
これにより、下流に向かうにつれて空気温度が上昇しても、空気の流れの上流側における放熱量と下流側における放熱量とのばらつきを抑えることができ、各電池セル２０,３０,４０をそれぞれ均等に冷却することができる。また、電池セル温度のばらつきを抑制することで、電池寿命の向上を図ることができる。
【００５３】
さらに、図９に示すように、各電池セル２０,３０,４０をそれぞれ厚み方向に複数積層し、第１電池ユニット２、第２電池ユニット３、第３電池ユニット４を構成した場合であっても、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａは、長手方向側面２０ａ,３０ａ,４０ａからそれぞれ突出している。そのため、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａからの放熱は阻害されない。これにより、各放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａと空気との接触面積を変化させることによって、放熱量のばらつきを抑えることができる。つまり、隣接する電池セル間に冷却冷媒である空気が流れる流路空間を設ける必要がない。この結果、流路空間を形成するためのスペーサ等の別部品が不要になり、重量やコストの増加を抑制することができる。
【００５４】
特に、実施例１の組電池１では、図９に示すように、空気の流れの下流側に配置された電池ユニットの方が、空気の流れの上流側に配置された電池ユニットよりも、封止部の放熱部と空気との接触面積を大きくしている。具体的には、第１電池ユニット２における第１電池セル２０の放熱部２２ａと空気との接触面積よりも、下流側に配置された第２電池ユニット３における第２電池セル３０の放熱部３２ａと空気との接触面積の方が大きい。さらに、第２電池ユニット３における第２電池セル３０の放熱部３２ａと空気との接触面積よりも、さらに下流側に配置された第３電池ユニット４における第３電池セル４０の放熱部４２ａと空気との接触面積の方が大きい。
【００５５】
これにより、第１電池ユニット２との熱交換によって空気温度が上昇しても、第２電池ユニット３における放熱量の方が高くなっているので、必要な放熱性能を確保することができる。さらに、第２電池ユニット３との熱交換によって空気温度がさらに上昇しても、第３電池ユニット４における放熱量の方がさらに高くなっているので、必要な放熱性能を確保することができる。この結果、各電池ユニット２,３,４の温度のばらつきを抑え、均等に冷却することができる。
【００５６】
［風路拡大抑制作用］
図１０は、実施例１の第２電池セルを空気の流れに沿って見たときの側面図である。図１１は、実施例１の第３電池セルを空気の流れに沿って見たときの側面図である。以下、図１０及び図１１に基づき、実施例１の風路拡大抑制作用について説明する。
【００５７】
実施例１の第２電池セル３０の放熱部３２ａでは、長手方向の途中位置から空気の流れの下流側の部分において、長手方向側面３０ａからの突出寸法が大きくなっている。そして、この増大した突出部分を、折曲部αから９０°屈曲している。
【００５８】
そのため、図１０に示すように、この突出部分は、折曲部αから起立することになり、風路８の断面積を拡大することなく、放熱部３２ａと空気との接触面積を大きくすることができる。つまり、放熱部３２ａと空気との接触面積の拡大を図っても、放熱部３２ａを風路８の内部に収め、風路８の断面積の増加を抑制することができる。
【００５９】
また、実施例１の第３電池セル４０の放熱部４２ａでは、長手方向の途中位置から空気の流れの下流側の部分において、長手方向側面４０ａからの突出寸法が段階的に大きくなっている。そして、この増大した突出部分を、折曲部α１及び折曲部α２のそれぞれで９０°屈曲している。
【００６０】
そのため、図１１に示すように、この突出部分は、折曲部α１から起立し、折曲部α２から長手方向側面４０ａに向けられる。これにより、放熱部４２ａと空気との接触面積の拡大を図っても、風路８の断面積を拡大することなく、放熱部４２ａを風路８の内部に収めることができる。
【００６１】
さらに、実施例１では、二つの折曲部α１,α２における屈曲方向が一定になっている。そのため、封止部４２の形状を単純化し、生産性を高めて製造コストの低減を図ると共に、風路８の断面積の拡大を確実に防止することができる。
【００６２】
次に、効果を説明する。
実施例１の電池セルの冷却構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６３】
(1) 発電要素を包む電池外装材２１と、
前記電池外装材２１の周囲を熱融着することで形成され、前記電池外装材２１の内部に前記発電要素を内封する封止部２２と、を備え、
前記封止部２２は、前記電池外装材２１の外側を流れる冷媒（空気）の流れ方向に沿って延在する放熱部２２ａを有し、
前記冷媒（空気）の流れの上流側の前記放熱部２２ａと前記冷媒（空気）との接触面積よりも、下流側の前記放熱部２２ａと前記冷媒（空気）との接触面積の方を大きくする構成とした。
これにより、電池セル（第１電池セル）２０の温度のばらつきを抑えつつ、重量やコストの増大を防止することができる。
【００６４】
(2) 前記放熱部３２ａの前記冷媒（空気）の流れの下流側の部分を立体的に成型することで、前記放熱部３２ａと前記冷媒（空気）との接触面積を、前記冷媒（空気）の流れの上流側よりも下流側の方を大きくする構成とした。
これにより、冷媒（空気）が流れる風路８の断面積を拡大することなく、放熱部３２ａと冷媒（空気）との接触面積を大きくすることができる。
【００６５】
(3) 前記放熱部３２ａを前記冷媒（空気）の流れ方向に沿って延びる折曲部αから屈曲することで、前記放熱部３２ａと前記冷媒（空気）との接触面積を、前記冷媒（空気）の流れの上流側よりも下流側の方を段階的に大きくする構成とした。
これにより、放熱部３２ａと冷媒（空気）との接触面積を大きくしつつ、冷媒（空気）が流れる風路８の断面積の拡大を確実に防止することができる。
【００６６】
(4) 前記折曲部α１,α２を複数設けると共に、各折曲部α１,α２で前記放熱部４２ａをそれぞれ９０°に屈曲すると共に、屈曲方向を一定にする構成とした。
これにより、放熱部４２ａの形状を単純化し、生産性を高めて製造コストの低減を図ると共に、風路８の断面積の拡大を確実に防止することができる。
【００６７】
(5) 扁平な発電要素を包む電池外装材２１と、前記電池外装材２１の外周を熱融着することによって厚み方向に対して直交する方向に突出形成されると共に、前記電池外装材２１の外側を流れる冷媒（空気）の流れ方向に沿って延在する放熱部２２ａを有し、且つ、前記電池外装材２１の内部に前記発電要素を内封する封止部２２と、を備え、
前記冷媒（空気）の流れの上流側の前記放熱部２２ａと前記冷媒（空気）との接触面積よりも、下流側の前記放熱部２２ａと前記冷媒（空気）との接触面積の方を大きくした電池セル（第１電池セル）２０を、前記発電要素の厚み方向に密着させた状態で複数積層する電池ユニット（第１電池ユニット）２を有する構成とした。
これにより、組電池においても封止部２２の一部である放熱部２２ａを利用して放熱することができ、隣り合う電池セル（第１電池セル）２０間に冷媒（空気）が流れる空間を設ける必要がなくなり、軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００６８】
(6) 一側面に冷媒導入口（空気導入口）７ａを有し、前記一側面に対向する他側面に冷媒排出口（空気排出口）７ｂを有する電池ケース５を備え、
前記電池ケース５内に、前記放熱部２２ａ,３２ａ,４２ａが前記冷媒導入口（空気導入口）７ａから前記冷媒排出口（空気排出口）７ｂに向かって流れる冷媒（空気）の流れ方向（矢印Ｘ）に沿うように、複数の電池ユニット（第１〜第３電池ユニット）２,３,４を直列状態に配置すると共に、前記冷媒（空気）の流れの下流側に配置された電池ユニット（第３電池ユニット）４ほど、前記放熱部４２ａと前記冷媒（空気）との接触面積を大きくする構成とした。
これにより、上流側に配置された電池セル（第１電池セル２０）との熱交換によって冷媒（空気）温度が上昇しても、下流側に配置された電池セル（第３電池セル４０）における放熱量が向上されているので、電池セル温度のばらつきを抑え、組電池１の全体を均等に冷却することができる。
【００６９】
（実施例２）
実施例２の組電池は、冷媒の流れに対して複数の電池ユニットを並列状態に配置した例である。
【００７０】
まず、構成を説明する。
図１２は、実施例２の組電池の内部を示す斜視図である。図１３は、実施例３の組電池の内部を示す平面図である。以下、図１２及び図１３に基づき、実施例２の組電池の構成を説明する。
【００７１】
実施例２の組電池１Ａは、図１２に示すように、電池ケース１０と、４個の第３電池ユニット４,…と、を備えている。
【００７２】
前記電池ケース１０は、４個の第３電池ユニット４,…を内蔵すると共に、実施例１に示したような冷却装置１００の外装ケース１０１内に配置される筐体である。この電池ケース１０は、図１２に示すように、長手方向の一方の側面１０ａに空気導入口１１ａが形成され、長手方向の他方の側面１０ｂに空気排出口１１ｂが形成されている。ここで、空気導入口１１ａと空気排出口１１ｂは、図１３に示すように、平面視した際に対角線上に配置される。
【００７３】
そして、４個の第３電池ユニット４,…は、電池ケース１０に内蔵された際、各電池ユニット４における放熱部４２ａが空気導入口１１ａから空気排出口１１ｂに向かって流れる空気の流れ方向（図１３において破線矢印Ｙで示す方向）に対して交差するように、並列状態に配置されている。
【００７４】
また、この電池ケース１０の内部には、４個の第３電池ユニット４,…の各放熱部４２ａと直交する一方の側方（図１３において各第３電池ユニット４の上側）に、空気導入口１１ａから連続する流入側冷媒流路１２ａを形成する。さらに、４個の第３電池ユニット４,…の各放熱部４２ａと直交する他方の側方（図１３において各第３電池ユニット４の下側）に、空気排出口１１ｂに連続する排出側冷媒流路１２ｂを形成する。
【００７５】
そして、この流入側冷媒流路１２ａの流路面積は、空気の流れの下流側（図１３において右側）に向かうにつれて小さくなっている。つまり、空気の流れの下流側に向かうにつれて、第３電池ユニット４が電池ケース１０の短手方向の一方の側面１０ｃに次第に近接する。
また、排出側冷媒流路１２ｂの流路面積は、空気の流れの下流側に向かうにつれて大きくなっている。つまり、空気の流れの下流側に向かうにつれて、第３電池ユニット４が電池ケース１０の短手方向の他方の側面１０ｄから次第に離間する。
【００７６】
次に、実施例２における均等冷却作用を、図１３に基づき説明する。
実施例２において、空気導入口１１ａから電池ケース１０内に流れ込んだ空気は、流入側冷媒流路１２ａに沿って電池ケース１０の長手方向（矢印Ａで示す方向）に流れる。
【００７７】
これに対し、４個の第３電池ユニット４,…は、放熱部４２ａが矢印Ａ方向に直交するように配置されると共に、空気の流れの下流側に向かうにつれて、第３電池ユニット４が電池ケース１０の短手方向の一方の側面１０ｃに次第に近接している。すなわち、第３電池ユニット４は、空気の流れに対して、段階的に突出することとなる。
【００７８】
そのため、流入側冷媒流路１２ａを流れる空気は、第３電池ユニット４の長手方向側面４０ａにぶつかり、隣り合う第３電池ユニット４間の隙間に入り込む。そして、この長手方向側面４０ａから突出形成された放熱部４２ａに沿って流れ、排出側冷媒流路１２ｂに流れ込む。さらに、排出側冷媒流路１２ｂに沿って電池ケース１０の長手方向（矢印Ｂで示す方向）に流れたら、空気排出口１１ｂから電池ケース１０外へと流れ出る。
【００７９】
このように、流入側冷媒流路１２ａから排出側冷媒流路１２ｂへと空気が流れていく際に、放熱部４２ａと空気とが接触し、各第３電池ユニット４から放熱することができる。
【００８０】
また、このとき、空気の流れの下流側に向かうにつれて、第３電池ユニット４が電池ケース１０の短手方向の一方の側面１０ｃに次第に近接する一方、電池ケース１０の短手方向の他方の側面１０ｄから次第に離間する。
【００８１】
そのため、複数の第３電池ユニット４,…は、隣接する第３電池ユニット４同士の位置をずらした状態で配置される。これにより、電池ケース１０内の空気の流れの流量ばらつきを改善することができ、各第３電池ユニット４の温度ばらつきを小さくすることができる。この結果、組電池１Ａの電池寿命の向上を図ることができる。
【００８２】
すなわち、実施例２の組電池にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００８３】
(7) 一側面（長手方向の一方の側面）１０ａに冷媒導入口（空気導入口）１１ａを有し、前記一側面１０ａに対向する他側面（長手方向の他方の側面）１０ｂに冷媒排出口（空気排出口）１１ｂを有する電池ケース１０を備え、
前記電池ケース１０内に、前記放熱部４２ａが前記冷媒導入口（空気導入口）１１ａから前記冷媒排出口（空気排出口）１１ｂに向かって流れる冷媒（空気）の流れ方向（破線矢印Ｙ）に対して交差するように、複数の電池ユニット（第３電池ユニット）４,…を並列状態に配置すると共に、前記複数の電池ユニット（第３電池ユニット）４,…の前記放熱部４２ａと直交する一方の側方に、前記冷媒導入口（空気導入口）１１ａから連続する流入側冷媒流路１２ａを形成し、前記複数の電池ユニット（第３電池ユニット）４,…の前記放熱部４２ａと直交する他方の側方に、前記冷媒排出口（空気排出口）１１ｂに連続する排出側冷媒流路１２ｂを形成し、
前記流入側冷媒流路１２ａの流路面積を、前記冷媒（空気）の流れの下流側に向かうにつれて小さくし、
前記排出側冷媒流路１２ｂの流路面積を、前記冷媒（空気）の流れの下流側に向かうにつれて大きくする構成とした。
これにより、電池ケース１０内の空気の流れの流量ばらつきを改善することができ、各第３電池ユニット４の温度ばらつきを小さくすることができる。
【００８４】
以上、本発明の電池セルの冷却構造及び組電池を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８５】
実施例１の第１電池セル２０における放熱部２２ａでは、この第１電池セル２０の長手方向側面２０ａからの突出寸法を、空気の流れの下流側に向かうにつれて次第に大きくする例を示した。しかしながらこれに限らず、例えば図１４(a)に示す電池セル５０Ａのように、放熱部５１の電池セル５０Ａからの突出寸法を空気の流れの下流側に向かうにつれて次第に大きくすると共に、この放熱部５１が湾曲するように丸めてもよい。
これにより、図１４(b)に示すように、放熱部５１と空気との接触面積の拡大を図っても、風路８の断面積を拡大することなく、放熱部５１を風路８の内部に収めることができる。
【００８６】
さらに、実施例１では、第２電池セル３０における放熱部３２ａや、第３電池セル４０における放熱部４２ａを、空気の流れの下流側に向けて立体的に成型することで、放熱部３２ａや放熱部４２ａと空気との接触面積を大きくする例を示した。特に、この実施例１では、折曲部α等における屈曲角度を９０°とする例を示した。
しかしながら、この実施例１に示す屈曲形状以外にも、例えば、折曲部における屈曲角度を９０°未満（４５°程度）とし、放熱部の断面形状をいわゆる三角形形状としてもよい。さらに、折曲部を二箇所以上設けてもよい。
【００８７】
また、図１５に示す電池セル５０Ｂように、折曲部における屈曲方向は一定でなくてもよく、放熱部５２を蛇腹状に折り曲げてもよい。このとき、折り曲げ高さを空気の流れの下流側に向かうにつれて、次第に大きくすることで、放熱部５２と空気との接触面積の拡大を図ることができる。
【００８８】
さらに、図１６(a)に示す電池セル５０Ｃように、放熱部５３の電池セル５０Ｃの長手方向側面５０Ｃａからの突出寸法を、空気の流れの下流側に向かうにつれて次第に大きくすると共に、空気の流れに沿った折曲部β１,β２から屈曲してもよい。
この場合であっても、図１６(b)に示すように、放熱部５３と空気との接触面積の拡大を図りつつ、風路８の断面積を拡大することなく、放熱部５３を風路８の内部に収めることができる。
【００８９】
そして、図１７に示す電池セル５０Ｄのように、平板状の放熱部５４に、空気の流れの下流側に向かうにつれて、次第に突出寸法が大きくなる突出部５４ａを複数形成してもよい。この突出部５４ａの突出寸法が大きくなることで、放熱部５４と空気との接触面積を、下流側の方を大きくすることができる。
なお、図１７では、突出部５４ａが半球状のいわゆるドーム形状となっているが、この形状に限らない。例えば、空気の流れを阻害しない楕円球状であってもよい。
【００９０】
また、上記各実施例では、冷媒として空気とする例を示したが、これに限らず、流れが発生するものであれば、水や不凍液、ガス冷媒等であってもよく、気体や液体のいずれであってもよい。
【００９１】
さらに、この冷媒である空気を放熱部に向けて供給する方法としては、実施例１に示すような排気ファン１０４を用いた強制対流以外にも、例えば車両が走行した際に発生する走行風を導入して利用するものであってもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１  組電池
２  第１電池ユニット
２０  第１電池セル
２０ａ  長手方向側面
２１  電池外装材
２２  封止部
２２ａ  放熱部
２３ａ  正極タブ
２３ｂ  負極タブ
３  第２電池ユニット
３０  第２電池セル
３０ａ  長手方向側面
３１  電池外装材
３２  封止部
３２ａ  放熱部
３３ａ  正極タブ
３３ｂ  負極タブ
４  第３電池ユニット
４０  第３電池セル
４０ａ  長手方向側面
４１  電池外装材
４２  封止部
４２ａ  放熱部
４３ａ  正極タブ
４３ｂ  負極タブ
５  電池ケース
５ａ  下部筐体
５ｂ  上部筐体
５ｃ  スペーサ台
６  スペーサ
７ａ  空気導入口（冷媒導入口）
７ｂ  空気排出口（冷媒排出口）
８  風路
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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