(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフィルム外装電気デバイスと前記複数のフィルム外装電気デバイスを収容するケースとからなるモジュールを収容するモジュール用筐体であって、
底面と、
前記底面に立設し、該底面と共に冷却路を形成する第１の側面部と、
前記第１の側面部に接続し、前記モジュールを保持する保持板と、
前記保持板に立設する第２の側面部と、
前記第２の側面部に形成された曲げ部であって、前記ケースに形成された溝部と係合する曲げ部と、
を有するモジュール用筐体。
【請求項２】
前記曲げ部が、前記第２の側面部の端部に形成されている、請求項１に記載のモジュール用筐体。
【請求項３】
前記底面と、該底面から立ち上がった２つの前記第１の側面部と、前記保持板と、の端部により形成された開口部を有する、請求項１または２に記載のモジュール用筐体。
【請求項４】
前記第１の側面部と前記保持板とが連続的に繋がるように設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のモジュール用筐体。
【請求項５】
前記第１の側面部と前記保持板とが一体的に設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のモジュール用筐体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のモジュール用筐体と、
前記モジュール用筐体により保持された複数のフィルム外装電気デバイスと、
を有する組電池。
【請求項７】
前記モジュール用筐体の前記第２の側面部のうちのひとつが、着脱可能な固定具からなる、請求項６に記載の組電池。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載のモジュール用筐体である第１の筺体と、
前記第１の筐体と同一の構造の第２の筐体と、
前記第１の筐体の前記保持板と前記第２の筐体の前記保持板との間に前記モジュールを挟持した状態で、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを接合する接合部材と、
を有する、請求項６または７に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のラミネート電池を接続してなるモジュールを固定保持するためのモジュール用筐体、および複数のモジュールを接続してなる組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラミネート電池は、電池自体の剛性が低いため、モジュール化する場合、所定の個数のラミネート電池を電気的に接続して構成されたモジュール２１４の全面を覆う箱形状の筐体２００内にモジュール２１４を収納する構成が採用される場合があった（特許文献１および図１参照）。
【０００３】
モジュール化された電池は、複数のモジュール２１４が電気的に接続されて組電池化されて最終的に必要な電圧値を得ることとなるが、複数のモジュール２１４はこれらを収納可能な大型の筐体３００内に収納されて取り扱われる（図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池を覆う箱形状のモジュール用筐体に収納した場合、単なる平面で囲まれた箱状の筐体では筐体自体の剛性が低くなる。このため、筐体の壁面にリブを設けて剛性を上げる手法が一般に採用されている。一方、電池は発熱するため、冷却風を筐体内に導入する必要があるが、リブが筐体の内壁面に設けられていると、冷却風の流れを阻害してしまい、所望の冷却特性が得られない場合がある。そこで、冷却風の流れを阻害しないようにするべくリブを覆う平滑な板部材をモジュール用筐体の壁面を追加すると、冷却風の流れに対しては好ましくなる。リブ付き壁面をさらに平滑な壁面で覆う構成は、剛性が上がり、かつ冷却風の流れを阻害しない構成とはなるものの、重量が増加してしまうとともにコストもかかる。また、組電池用筐体内の限られたスペースにリブ付き壁面をさらに平滑な壁面で覆う構成のモジュール用筐体を収納した場合、冷却風の流路断面が狭められてしまい、結局、良好な冷却特性を得ることが困難となってしまうことが考えられる。
【０００６】
一方、冷却用の流路断面を確保するため、モジュール用筐体を用いずに電池を組電池用筐体に直接搭載する方式は、複数の電池を搭載する際、その取扱いが煩雑となってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、高剛性、冷却特性良好、かつ軽量な、複数のフィルム外装電気デバイスを収納するモジュール用筐体と、それに保持された複数のフィルム外装電気デバイスを有する組電池と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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のモジュール用筐体は、複数のフィルム外装電気デバイスと複数のフィルム外装電気デバイスを収容するケースとからなるモジュールを収容するモジュール用筐体であって、底面と、底面に立設し、底面と共に冷却路を形成する第１の側面部と、第１の側面部に接続し、モジュールを保持する保持板と、保持板に立設する第２の側面部と、第２の側面部に形成された曲げ部であって、ケースに形成された溝部と係合する曲げ部と、を有している。
【０００９】
本発明の組電池は、本発明のモジュール用筐体と、モジュール用筐体に保持された複数のフィルム外装電気デバイスと、有している。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によれば、高剛性、冷却特性良好、かつ軽量な、複数のフィルム外装電気デバイスを収納するモジュール用筐体と、それに保持された複数のフィルム外装電気デバイスを有する組電池とを提供することことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来のモジュール化の一例を示す斜視図である。
【図２】従来の組電池化の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態のフィルム外装電池の一例の外観斜視図である。
【図４】セルケースに収納されたフィルム外装電池を積層して構成したモジュールの一例の外観斜視図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態のモジュール用筐体をモジュールに取り付けた状態の斜視図である。
【図５Ｂ】モジュールに対するモジュール用筐体の組み付け方法を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の各モジュール用筐体に取り付けられた各モジュールに、さらに上部クーリングダクトを取り付ける状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態のモジュール用筐体の組み付けを説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態のモジュール用筐体をモジュールに組み付けた状態の外観斜視図である。
【図９Ａ】モジュール用筐体同士の接合について説明する斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示すＡ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
［フィルム外装電池の構成］
図３に本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図を示す。
【００１３】
本実施形態のフィルム外装電池１は、不図示の正極側活電極、負極側活電極、および電解液を有する発電要素２と、アルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムとを重ね合わせて形成したラミネートフィルム７を熱融着部７ａの４辺で熱融着して密封した構造を有している。
【００１４】
フィルム外装電池１の発電要素２は、不図示のセパレータを介して積層された正極側活電極と負極側活電極とからなる積層型であってもよい。あるいは、発電要素２は、帯状の正極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平状に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とが交互に積層された構造の捲回型であってもよい。
【００１５】
また、発電要素２としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常の電池に用いられる任意の発電要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次電池における発電要素は、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。発電要素２としては、この他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の発電要素が挙げられる。さらに、本発明は、電気二重層キャパシタなどのキャパシタや電解コンデンサなどに例示されるキャパシタ要素のような、電気エネルギを内部に蓄積し化学反応または物理反応でガスが発生しうる電気デバイス要素を外装フィルムで封止した電気デバイスにも適用可能である。
【００１６】
フィルム外装電池１は、短手方向の熱融着部７ａから、正極側活電極に接続された正極用電極端子３および負極側活電極に接続された負極用電極端子４がそれぞれ対向して延出している。正極用電極端子３としてはアルミニウムが多く用いられる。また、負極用電極端子４としては銅またはニッケルがその電気的特性により多く用いられている。以下、正極用電極端子３と負極用電極端子４とをまとめて単に電極と称する場合もある。
【００１７】
複数のフィルム外装電池１は、図４に示すセルケース１０に収納された状態で積層されてモジュール化される。
【００１８】
フィルム外装電池１の周囲を囲むセルケース１０は、フィルム外装電池１の熱融着部７ａを挟持する。セルケース１０の形状は枠状であり、発電要素２に対応した箇所に開口１５が形成されている。セルケース１０の短手方向には溝１１が形成されている。セルケースを積層してモジュール１４とすることで各溝１１は、積層方向に延びた位置決めスリット１２を形成する。この位置決めスリット１２は、後述するモジュール用筐体２０の曲げ端４１を差し込むためのものである。また、セルケース１０の長手面１０ａ側には発電要素２を冷却するための冷却風を通風させるための開口部１６が形成されている。
【００１９】
［モジュール用筐体］
図５Ａに、本実施形態のモジュール用筐体をモジュールに取り付けた状態の斜視図を、図５Ｂに、モジュールに対するモジュール用筐体の組み付け方法を示す。なお、図５においては、セルケース１０およびフィルム外装電池１は簡略化されて示されている。
【００２０】
モジュール用筐体２０は、モジュール１４を支持する支持部４０と、モジュール１４を冷却する冷却風を流すクーリングダクト３０とを有する。
【００２１】
支持部４０は、セルケース１０の長手方向の両端部を保持する保持面４２と、保持面４２の一端から立ち上がった側面４３と、側面４３の端部を折り曲げた曲げ端４１と、モジュール用筐体２０に組みつけられたモジュール１４を突き当てて固定する突当部４４と、突当部４４と対向する側からモジュール１４を固定するＬ字形状の固定金具４５とを有する。
【００２２】
保持面４２、側面４３および曲げ端４１は、突当部４４の両側に対向するように形成されており、固定金具４５が組みつけられることで枠形状となる。すなわち、本実施形態においては、支持部４０は、２つの保持面４２と、３つの側面４３および固定金具４５を含む側面部分とからなる枠形状となっている。
【００２３】
クーリングダクト３０は支持部４０の下部に一体的に設けられている。クーリングダクト３０は、支持部４０の各保持面４２の他端から下方に連続的に延びたダクト側面３１と、各ダクト側面３１を繋ぐダクト底面３２と、突当部４４の下方に設けられたダクト端面３３と、ダクト端面３３に対向する側に形成された開口部３４とを有する。各ダクト側面３１間の幅は、支持部４０の側面４３間の幅より保持面４２の分だけ狭くなっている。クーリングダクト３０におけるダクト側面部は２つのダクト側面３１と１つのダクト端面３３とを含むものとなる。なお、支持部４０の突当部４４とクーリングダクト３０のダクト端面３３は連続した一枚の板として構成されてもよいが、突当部４４とダクト端面３３との間に保持面４２が形成された階段形状とし、剛性を高めた形状としてもよい。
【００２４】
モジュール用筐体２０は、ダクト底面３２に対向する側に開口部を有し、また、クーリングダクト３０に冷却風を導入するための開口部３４が形成されている。しかしながら、本実施形態のモジュール用筐体２０は、側面４３、保持面４２およびダクト側面３１を折り曲げてなる断面形状を有すること、各側面４３は突当部４４により互いに繋げられ、各ダクト側面３１はダクト底面３２およびダクト端面３３で互いに繋げられていることで高い剛性を有する。すなわち、クーリングダクト３０は、冷却風を通風させる機能の他、支持部４０の剛性を高めるための剛性部材として機能している。さらに、モジュール用筐体２０は、補強部材としても機能する固定金具４５を取り付けた状態で枠形状となるため、高い剛性を有する。なお、モジュール用筐体２０は、その各隅部等に補強部材を追加する、端部を折り曲げ加工する等により、さらに剛性を高めることも可能である。
【００２５】
次に、モジュール１４のモジュール用筐体２０への組み付けについて説明する。
【００２６】
図５Ｂに示すように、モジュール１４を、モジュール用筐体２０の開口部３４が形成された側から矢印Ａ方向に位置決めスリット１２を曲げ端４１にあわせるようにして差し込む。
【００２７】
モジュール用筐体２０に差し込まれたモジュール１４を、第１のモジュール端面１４ａが突当部４４に突き当たるまで、支持部４０の保持面４２上を、セルケース１０の長手面１０ａを滑り込ませる。
【００２８】
突当部４４に第１のモジュール端面１４ａに突き当てた状態で、開口部３４側、すなわち、突当部４４の反対側から固定金具４５を第２のモジュール端面１４ｂへと矢印ａ方向に押し当てる。最後に、保持面４２に形成されたネジ穴４２ａと固定金具４５に形成されたネジ穴４５ａとを位置合わせし、ネジを螺入することでモジュール１４をモジュール用筐体２０へと固定する。なお、位置決めスリット１２に曲げ端４１が差し込まれていることで図５Ａ中、矢印Ｂ方向にモジュール１４が抜けることはない。
【００２９】
モジュール１４は、その長手面１０ａ側が、枠形状で、かつクーリングダクト３０を剛性部材として共用しているモジュール用筐体２０によって固定保持される。すなわち、モジュール用筐体２０はモジュール１４を全体的に覆う構成となっていないため、全体を覆う構成のモジュールケースと比較して軽量化が図られている。また、本実施形態のモジュール用筐体２０は上述したように剛性を高めるために枠形状としているので、モジュール１４をしっかりと固定保持することができる。
【００３０】
以上、本実施形態のモジュール用筐体２０は、モジュール１４を保持する枠形状の支持部４０にフィルム外装電池１を冷却するためのクーリングダクト３０を一体的に設けた構成となっているため、クーリングダクト３０を冷却風の流路としてのみならず剛性部材として機能させることができる。これにより、クーリングダクトと支持部とが一体的でなく別々に設けられた構成に比べて高剛性とすることができる。また、クーリングダクト３０自体の剛性も支持部４０が一体的に設けられていることで高められている。すなわち、本実施形態のモジュール用筐体２０は、リブ等をダクト壁面に設ける必要がないので、ダクトの流路断面を狭めることもなく、ダクト内の冷却風の流れをリブが阻害するといったこともない。よって、本実施形態のモジュール用筐体２０は、ダクト内壁にリブを備えて剛性を高めた構成のものに比べて冷却特性を向上させることができる。さらに、本実施形態のモジュール用筐体２０は、リブが不要であることから、このリブを覆う整流板を設ける必要もないので軽量となる。さらに、支持部４０は枠形状であり、モジュール１４全体を覆う箱形状ではないため、箱形状のものに比べて軽量化が図られている。
【００３１】
［組電池化および組電池の冷却方法］
次に、複数のモジュール１４を接続して構成する組電池化および組電池の冷却方法について図６を用いて説明する。
【００３２】
図６には２つのモジュール１４を接続して組電池化した例を示している。図中左側のモジュール１４はセルケース１０を省略して示しており、図中右側のモジュール１４についてはセルケースから延出した電極を隣接したフィルム外装電池１の電極とが接続された様子を示している。
【００３３】
まず、モジュール用筐体２０に取り付けられたモジュール１４を並べてモジュール用筐体２０同士を接合する。なお、モジュール用筐体２０同士の接合の詳細については後述する。
【００３４】
接合されたモジュール用筐体２０の周辺、すなわち、各隅部および中央部に接合ロッド５０の一端を取り付ける。上部クーリングダクト６０を接合ロッド５０の他端に取り付ける。これにより、組電池化された各モジュール用筐体２０の下側をモジュール用筐体２０で覆い、上側を上部クーリングダクト６０で覆った組電池筐体が構成される。なお、接合ロッド５０による上部クーリングダクト６０とモジュール用筐体２０との接合は接合ロッド５０の両端部にネジ穴を設けておき、このネジ穴を用いてネジにより上部クーリングダクト６０およびモジュール用筐体２０にネジ留めしてもよい。
【００３５】
冷却風用の冷却路は、クーリングダクト３０、セルケース１０間の開口部１６、隣接する発電要素２、上部クーリングダクト６０で構成される。冷却風は開口部３４から導入され、クーリングダクト３０内を流れて図６中矢印Ｃで示すようにセルケース１０間の開口部１６へと流れ込む。セルケース１０間の開口部１６から流れ込んだ冷却風はフィルム外装電池１の発電要素２部分を冷却しながらセルケース１０の反対側の開口部１６から矢印Ｄで示すように上部クーリングダクト６０内へと流れ出る。上部クーリングダクト６０内を流れた冷却風は上部クーリングダクト６０の端部に設けられた排出部６１より排出される。以上の構成により、冷却風は最も発熱する発電要素２の部分を効率よく冷却することができる。
【００３６】
このように、モジュール用筐体２０と上部クーリングダクト６０とを接合ロッド５０で接合し、かつセルケース１０間の開口部１６を用いた構成は、モジュール１４全体を覆うことなく冷却路を構成することができる。この構成の組電池ケースは、軽量かつ冷却特性が良好となる。
【００３７】
（第２の実施形態）
上述した実施形態ではモジュール用筐体２０は各モジュール１４毎に用意され、上部クーリングダクト６０は２つのモジュール１４に対して１つ用意する構成例を示した。これに対して本実施形態では、図７および図８に示すように、１つのモジュールに対してモジュール用筐体と上部クーリングダクトとをそれぞれ１つずつ用意する構成例について説明する。
【００３８】
本実施形態のモジュール用筐体１２０もモジュール１４を支持する支持部１４０と、剛性部材としても機能するクーリングダクト１３０とを有する点で第１の実施形態のモジュール用筐体２０と基本的には同様の構成である。しかし、第１の実施形態のモジュール用筐体２０は、保持面４２に沿ってモジュール１４を滑り込ませて最後に固定金具４５で固定する方式であったのに対し、本実施形態は、第１の実施形態の固定金具４５に相当する部分がすでに側面１４３のひとつとして支持部１４０に設けられている点で異なる。よって、モジュール用筐体１２０へのモジュール１４の取り付けはモジュール用筐体１２０の上方に向けて開口されている挿入口１２１から図中矢印Ｅ方向へ挿入することとなる。
【００３９】
また、第１の実施形態は、２つのモジュール１４のそれぞれの下部にモジュール用筐体２０に取り付け、これら２つのモジュール１４に対して１つの上部クーリングダクト６０を被せる構成とした。一方、本実施形態は、１つのモジュール１４の下部に１つのモジュール用筐体１２０を取り付け、このモジュール１４に、下部に取り付けたモジュール用筐体１２０と同一形状のモジュール用筐体１２０を１つ被せる構成としている。すなわち、本実施形態は、同形状のモジュール用筐体１２０でモジュール１４を挟み込み、これら二つのモジュール用筐体１２０の各隅部を接合ロッド５０で接合している。
【００４０】
このような構成であるため本実施形態は、各モジュール１４毎に冷却路を形成することができるとともに、モジュール１４が上下方向から剛性の高められたモジュール用筐体１２０でしっかりと固定されているため、モジュール１４毎の取扱いが容易となる。
【００４１】
また、本実施形態は、２つのモジュール用筐体１２０が同一形状の部品であるため、コスト面で有利である。
【００４２】
また、本実施形態のモジュール用筐体１２０も第１の実施形態のモジュール用筐体２０と同様に、高剛性、軽量、かつ良好な冷却特性を有する。
【００４３】
［モジュール用筐体同士の接合］
次に、モジュール用筐体同士の接合について図９Ａおよび図９Ｂを用いて説明する。なお、説明に用いる符号は第１の実施形態で用いた符号を用いる。
【００４４】
図９Ａでは２つのモジュール用筐体２０ａ、２０ｂが接合されている。モジュール用筐体２０ｂにはダクト端面３０が設けられているが、モジュール用筐体２０ａはダクト端面３０が設けられておらず開口している。すなわち、モジュール用筐体２０ａは開口部３４と、これに対面する側にも開口が形成されている。このような構成であるため、モジュール用筐体２０ａ、２０ｂが接合されることでモジュール用筐体２０ａのクーリングダクト３０とモジュール用筐体２０ｂのクーリングダクト３０とが連通することとなる。
【００４５】
これらモジュール用筐体２０ｂの開口部３４、およびモジュール用筐体２０ａの開口部３４に対面する側の開口にはそれぞれ接合フランジ２０ｃが形成されている。図９Ａ中、Ａで示す部分を拡大した図である図９Ｂを参照すると、モジュール用筐体２０ａ、２０ｂを互いに接合は、接合フランジ２０ｃどうしを対面させ、ネジ、あるいはリベットによりなされている。
【００４６】
さらに、モジュール１４を搭載したモジュール用筐体２０ａ、２０ｂをカバー７０にて覆う場合、カバー７０とモジュール用筐体２０ａ、２０ｂとをネジ、あるいはリベットにより接合する。すなわち、カバー７０の下端部には複数の接合穴７１が形成されており、また、モジュール用筐体２０ａ、２０ｂの側面４３にもカバー７０の接合穴７１に対応する位置に接合穴４３ａが形成されており、これらを位置あわせした後、ネジ、あるいはリベットを貫通させてカバー７０とモジュール用筐体２０ａ、２０ｂとを接合する。
【００４７】
以上のように、モジュール用筐体２０ａ、２０ｂ同士直接接合するのみならず、カバー７０によっても両者を接合することでより確実な接合がなされる。
【００４８】
なお、カバー７０を用いない場合は、上部クーリングダクト６０をカバー７０の代わりに用いる。
【００４９】
上部クーリングダクト６０の両側端部には複数の接合穴６０ｂが形成されたフランジ６０ａが設けられている。また、モジュール用筐体２０ａ、２０ｂにも接合穴６０ｂに対応する穴を設けておく（不図示）。上部クーリングダクト６０の接合穴６０ｂとモジュール用筐体２０ａ、２０ｂの穴との間を接合ロッド５０で接合することで、モジュール用筐体２０ａ、２０ｂの両者の結合をより確実なものとすることができる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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