(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に積層された複数の電池ブロックを備え、
前記電池ブロックは、
複数の素電池と、
前記素電池が収容され、且つ、前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる収容部を有するホルダとを備え、
前記ホルダは、熱伝導性材料からなり、且つ、前記第１の方向に対向する第１の面及び第２の面を有し、
前記第１の面及び前記第２の面のうちの少なくとも一方の面の上には、ヒータが配置され、  前記ヒータは、前記第１の面における前記第２の方向の両端部の上に配置された一対のヒータ部を有し、
前記一対のヒータ部によって、隣り合う前記ホルダ同士の間に、冷却媒体が流通する間隙が形成されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記一対のヒータ部の各々は、前記第２の方向と直交する第３の方向に延びていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の電池モジュールにおいて、
前記一対のヒータ部の各々は、前記第１の面における前記第３の方向の一端から他端まで延びていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記ヒータは、前記第２の面における中央部の上に配置された補助ヒータ部をさらに有していることを特徴とする電池モジュール。
【請求項５】
第１の方向に積層された複数の電池ブロックを備え、
前記電池ブロックは、
複数の素電池と、
前記素電池が収容され、且つ、前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる収容部を有するホルダとを備え、
前記ホルダは、熱伝導性材料からなり、且つ、前記第１の方向に対向する第１の面及び第２の面を有し、
前記第１の面の上には、ヒータが配置され、
前記第２の面における前記第２の方向の両端部の上に配置され、各々が前記第２の方向と直交する第３の方向に延びる一対のスペーサをさらに備え、
前記複数の電池ブロックは、隣り合う前記ホルダのうちの一方のホルダの第１の面と他方のホルダの第２の面とが対向するように積層され、
前記一対のスペーサによって、隣り合う前記電池ブロック同士の間に、冷却媒体が流通する間隙が形成されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項６】
第１の方向に積層された複数の電池ブロックを備え、
前記電池ブロックは、
複数の素電池と、
前記素電池が収容され、且つ、前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる収容部を有するホルダとを備え、
前記ホルダは、熱伝導性材料からなり、且つ、前記第１の方向に対向する第１の面及び第２の面を有し、
前記第１の面の上には、ヒータが配置され、
前記第２の面における前記第２の方向の両端部の上に配置され、各々が前記第２の方向と直交する第３の方向に延びる一対のスペーサをさらに備え、
前記複数の電池ブロックは、隣り合う前記ホルダの第１の面同士が対向すると共に、隣り合う前記ホルダの第２の面同士が対向するように積層され、
前記隣り合うホルダの第１の面同士の間に介在する前記ヒータは、前記隣り合うホルダ同士によって共有され、
前記一対のスペーサによって、前記隣り合うホルダの第２の面同士の間に、冷却媒体が流通する間隙が形成されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項７】
請求項１、５、又は６の何れかに記載の電池モジュールにおいて、
それらの間に、前記複数の電池ブロックを挟み込んで固定する一対のプレートをさらに備えていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項８】
請求項１、５、又は６の何れかに記載の電池モジュールにおいて、
前記素電池の外周面は、前記収容部の内周面に当接していることを特徴とする電池モジュール。
【請求項９】
請求項１、５、又は６の何れかに記載の電池モジュールにおいて、
前記ホルダは、アルミニウム若しくは銅、又は、酸化アルミニウム、酸化チタン若しくは窒化アルミニウムが添加された樹脂からなることを特徴とする電池モジュール。
【請求項１０】
請求項１、５、又は６の何れかに記載の電池モジュールにおいて、
前記収容部は、筒状のパイプであり、
複数の前記パイプのうちの隣り合うパイプ同士は、互いに結合されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項１１】
行列状に配列された複数の電池ブロックからなる電池ブロック群を備え、
前記電池ブロックは、
複数の素電池と、
前記素電池が収容され、且つ、行方向に延びる収容部を有するホルダとを備え、
前記ホルダは、熱伝導性材料からなり、
複数の前記ホルダにおける行方向及び列方向と直交する軸方向の面の上には、ヒータが配置され、
前記電池ブロック群は、行方向の両端部の上に配置された一対のスペーサを介在して、軸方向に複数積層されており、
前記一対のスペーサによって、隣り合う前記電池ブッロク群同士の間に、冷却媒体が流通する間隙が形成されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電池モジュールにおいて、
前記複数の電池ブロックは、一つのケースに収容されており、
前記ヒータは、前記ケースの軸方向の面の上に配置され、
前記複数のホルダの軸方向の面と前記ヒータとの間には、前記ケースが介在していることを特徴とする電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関し、特に、複数の素電池が収容されたホルダを有する電池ブロックを備えた電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、素電池が並列及び／又は直列接続された組電池をモジュール化し、電池モジュールを多種多様な用途に適用する技術が提案されている。低温環境下で電池モジュールを使用した場合、素電池が通常に動作しない虞がある。このため、低温環境下で電池モジュールを使用する場合、素電池を加温する必要がある。【０００３】
例えば、特許文献１には、組電池を加熱及び冷却する技術が提案されている。以下に、特許文献１に記載の電池モジュールについて、図１８(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図１８(a) 及び(b) は、特許文献１に記載の電池モジュールに含まれるプレートの構造を示す図であり、図１８(a) は平面図であり、図１８(b) は図１８(a) に示すXVIII-XVIII線における断面図である。【０００４】
特許文献１に記載の電池モジュールは、複数の電池セルを有する組電池と、組電池に当接され且つ組電池の加熱及び冷却を行うプレートとを備えている。組電池は、複数の電池セルを並べて組み付けて略直方体形状に形成され、略直方体形状の組電池の下面には、プレートが当接している。プレート１００は、図１８(a) 及び(b) に示すように、板状の伝熱部材１０１と、ヒータ１０２と、冷媒体が流れる媒体配管１０３とを有している。【０００５】
媒体配管１０３は、板状配管１０３ａ〜１０３ｄを有している。図１８(a) に示すように、複数の板状配管１０３ａ〜１０３ｄは、列状に配列され、板状配管１０３ａ〜１０３ｄは、列方向に延びている。【０００６】
図１８(a) に示すように、ヒータ１０２は、蛇行状であり、ヒータ１０２は、列方向に延びる部分（図１８(b) ：１０２ａ〜１０２ｅ参照）を有している。図１８(b) に示すように、隣り合うヒータの部分１０２ａ〜１０２ｅ同士の間に、板状配管１０３ａ〜１０３ｄが配置されている。このように、ヒータの部分１０２ａ〜１０２ｅと板状配管１０３ａ〜１０３ｄとが交互に配列されている。【０００７】
例えば、特許文献２には、組電池に含まれる複数の二次電池の加熱ムラを抑制する技術が提案されている。以下に、特許文献２に記載のヒータ付き組電池構造体について、図１９を参照しながら説明する。図１９は、特許文献２に記載のヒータ付き組電池構造体の構造を示す断面図である。【０００８】
図１９に示すように、特許文献２に記載のヒータ付き組電池構造体は、複数の二次電池２００及び複数の二次電池２００が収容される収容ケース２０１を有する組電池と、第１ヒータ２０２ａ及び第２ヒータ２０２ｂとを備えている。収容ケース２０１は、複数の二次電池２００の各々と空隙Ｓを介して離間する離間部２０１ｐを含む。第１ヒータ２０２ａ及び第２ヒータ２０２ｂは、離間部２０１ｐの外表面における一部の上に設けられている。【０００９】
特許文献２に記載のヒータ付き組電池構造体では、第１ヒータ２０２ａ及び第２ヒータ２０２ｂから離間部２０１ｐに熱が伝導し、加熱された離間部２０１ｐを通じて、空隙Ｓ内の空気を加熱する。加熱された空気が各二次電池２００に接触することで、各二次電池２００を加熱する。このように、各二次電池２００を、離間部２０１ｐ及び空隙Ｓ内の空気を介して間接に加熱することで、各二次電池２００の加熱ムラを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１７５９１１号公報
【特許文献２】特開２００８−５３１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の技術及び特許文献２に記載の技術では、以下に示す問題がある。【００１２】
特許文献１に記載の技術では、組電池の加熱及び冷却を行うプレート１００（即ち、温度制御部）が、組電池の一部（具体的には、略直方体形状の組電池の下面）にしか当接していない。このため、組電池に含まれる複数の電池セルを均等に加熱することができず、電池セル間に大きい温度差が発生するという問題がある。なお、この問題を解決する為に、例えば、複数の温度制御部を用いて、略直方体形状の組電池の各面に、各温度制御部を当接させると、電池モジュールが大型化し、省スペース化が困難である。【００１３】
特許文献２に記載の技術では、図１９に示すように、第１ヒータ２０２ａ及び第２ヒータ２０２ｂと二次電池２００との間に、空隙Ｓが介在している。このため、二次電池２００を効率良く加熱することができないという問題がある。【００１４】
前記に鑑み、本発明の目的は、電池モジュールに使用される複数の素電池を均等に且つ効率良く加温することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電池モジュールは、第１の方向に積層された複数の電池ブロックを備え、電池ブロックは、複数の素電池と、素電池が収容され、且つ、第１の方向と直交する第２の方向に延びる収容部を有するホルダとを備え、ホルダは、熱伝導性材料からなり、且つ、第１の方向に対向する第１の面及び第２の面を有し、第１の面及び第２の面のうちの少なくとも一方の面の上には、ヒータが配置され、ヒータは、第１の面における第２の方向の両端部の上に配置された一対のヒータ部を有し、一対のヒータ部によって、隣り合うホルダ同士の間に、冷却媒体が流通する間隙が形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る電池モジュールによると、電池モジュールに使用される複数の素電池を均等に且つ効率良く加温することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池モジュールに使用される素電池の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る電池モジュールに含まれる電池ブロックの構造を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る電池モジュールに含まれる電池ブロックの構造を示す断面図であり、図２に示すIII-III線における断面図である。
【図４】図４(a) 及び(b) は、本発明の第１の実施形態に係る電池モジュールの構造を示す図であり、図４(a) は平面図であり、図４(b) は分解平面図である。
【図５】図５(a) 及び(b) は、本発明の第１の実施形態の他の例に係る電池モジュールの構造を示す図であり、図５(a) は平面図であり、図５(b) は分解平面図である。
【図６】図６(a) 及び(b) は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る電池モジュールの構造を示す図であり、図６(a) は平面図であり、図６(b) は分解平面図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態の他の変形例に係る電池モジュールの構造を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態の他の変形例に係る電池モジュールの構造を示す平面図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態に係る電池モジュールに含まれる電池ブロックの構造を示す斜視図である。
【図１０】図１０(a) 及び(b) は、本発明の第２の実施形態に係る電池モジュールの構造を示す図であり、図１０(a) は平面図であり、図１０(b) は分解平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施形態に係る電池モジュールの構造を示す平面図である。
【図１２】図１２は、電池ブロックの構造を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の第４の実施形態に係る電池モジュールの構造を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の第４の実施形態の他の例に係る電池モジュールの構造を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、ホルダの構造を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、実施例１の電池モジュールの構造を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、加温時間に対する最低温度及び最高温度の変化を示す図である。
【図１８】図１８(a) 及び(b) は、特許文献１に記載の電池モジュールに含まれるプレートの構造を示す図であり、図１８(a) は平面図であり、図１８(b) は図１８(a) に示すXVIII-XVIII線における断面図である。
【図１９】図１９は、特許文献２に記載のヒータ付き組電池構造体の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本願出願人が本発明を完成させるに至った経緯を説明する。
【００２０】
組電池に含まれる複数の素電池は、特許文献２の図１８に示すように、直方体のケースに収容されることが多い。ケースに複数の素電池が収容された組電池同士を接続して、電池モジュールを構成することが多い。このため、素電池を加温するヒータは、ケースの上に配置されることが多い。
【００２１】
本願出願人は、複数の素電池及びホルダ（図２及び図３：２参照、特に、図１５：２Ｘ参照）を有する電池ブロックを、直方体のケースに収容することなく、電池ブロック同士を接続して、電池モジュールを構成することを見出している。このように、本願出願人は、新しい電池モジュールの構造を見出している。ホルダは、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる。これにより、ホルダの軽量化を図る。
【００２２】
本発明は、ホルダがＡｌ（即ち、熱伝導性材料）からなることに着目し、ホルダの上にヒータを配置するものである。これにより、ホルダに収容された複数の素電池を効率良く且つ均等に加温することができる。このように、本発明は、本願出願人が見出した電池モジュールの構造に着目して成された発明である。
【００２３】
以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態は、本発明の単なる例示形態に過ぎず、本発明は、これらに限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形又は変更が可能であり、該変形例及び該変更例も本発明の範囲内に含まれる。図面において、各構成要素は、図示に適した寸法比率で図示されており、図示した寸法比率は、実際の寸法比率とは異なる場合がある。
【００２４】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る電池モジュールについて、図１、図２、図３並びに図４(a) 及び(b) を参照しながら説明する。
【００２５】
−素電池−
図１は、本実施形態に係る電池モジュールに使用される素電池の構造を示す断面図である。
【００２６】
素電池は、例えば、非水電解質二次電池である。図１に示すように、素電池１は、電池ケース１７と、電池ケース１７に収容された電極群１４とを備えている。電池ケース１７の開口上端には、ガスケット１９を介して、封口体１８がかしめつけられている。
【００２７】
電極群１４は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３とを有している。正極１１と負極１２とがそれらの間にセパレータ１３を介して捲回されることで、電極群１４が構成されている。電極群１４の上端には上部絶縁板２０が配置され、電極群１４の下端には下部絶縁板２１が配置されている。
【００２８】
正極リード１５の一端が、正極１１に取り付けられ、正極リード１５の他端が、正極端子を兼ねる封口体１８に接続されている。負極リード１６の一端が、負極１２に取り付けられ、負極リード１６の他端が、負極端子を兼ねる電池ケース１７に接続されている。
【００２９】
なお、本実施形態では、素電池１として、非水電解質二次電池を用いる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
なお、本実施形態では、後述の図２に示すように、素電池１が、円筒型電池である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、角型電池であってもよい。
【００３１】
−電池ブロック−
図２は、本実施形態に係る電池モジュールに含まれる電池ブロックの構造を示す斜視図である。図３は、電池ブロックの構造を示す断面図であり、図２に示すIII-III線における断面図である。なお、図２において、理解を容易にする為に、正極集電板及び負極集電板等の図示を省略している。
【００３２】
本実施形態に係る電池モジュールに含まれる複数の電池ブロックは、後述の図４に示すように、第１の方向（図２の紙面の縦方向）に積層される。
【００３３】
図２及び図３に示すように、各電池ブロック６は、少なくとも、複数（例えば８）の素電池１と、各素電池１が収容される収容部を有するホルダ２とを備えている。なお、本実施形態では、理解を容易にするために、ホルダ２に収容される素電池１の個数が、８である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
ホルダ２には、ホルダ２を貫通する複数の貫通孔が設けられている。言い換えれば、ホルダ２は、複数の収容部（即ち、貫通孔の周囲部分）を有している。収容部には、素電池１が収容されている。収容部は、第１の方向と直交する第２の方向（図２の紙面の横方向，図３の紙面の縦方向）に延びている。
【００３５】
ホルダ２は、第１の方向に対向する第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２を有している。第１の面Ｓ１の上には、ヒータ３が配置されている。ヒータ３は、一対のヒータ部３ｘを有している。一対のヒータ部３ｘは、第１の面Ｓ１における第２の方向の両端部の上に配置されている。ヒータ部３ｘは、第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向（図２の紙面の手前奥方向）に延びている。ヒータ部３ｘは、第１の面Ｓ１における第３の方向の一端から他端まで延びていることが好ましい。
【００３６】
図３に示すように、素電池１の一方の端部（正極端子側）には、正極集電板４が配置されている。正極集電板４により、各素電池１の正極端子が電気的に並列接続されている。
【００３７】
一方、素電池１の他方の端部（負極端子側）には、負極集電板５が配置されている。負極集電板５により、各素電池１の負極端子が電気的に並列接続されている。
【００３８】
収容部の内側面は、素電池１の外側面と接触可能な形状を有している。素電池１が、例えば、円筒型電池である場合、収容部の内周面は、円周状であり、素電池１の外周面は、収容部の内周面と当接している。
【００３９】
ホルダ２は、熱伝導性材料からなる。第１に例えば、ホルダ２は、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）からなる。第２に例えば、ホルダ２は、酸化アルミニウム、酸化チタン若しくは窒化アルミニウムが添加された樹脂からなる。
【００４０】
−電池モジュール−
図４(a) 及び(b) は、本実施形態に係る電池モジュールの構造を示す図であり、図４(a) は平面図であり、図４(b) は分解平面図である。
【００４１】
本実施形態に係る電池モジュールは、図４(a) 及び(b) に示すように、第１の方向（紙面の縦方向、言い換えれば、上下方向）に積層された複数（例えば４）電池ブロック６と、それらの間に複数の電池ブロック６を挟み込んで固定する一対のプレート７とを備えている。なお、本実施形態では、理解を容易にするために、電池モジュールに含まれる電池ブロック６の個数が、４である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
複数の電池ブロック６は、隣り合うホルダ２のうちの一方のホルダ２の第１の面Ｓ１と他方のホルダ２の第２の面Ｓ２とが対向するように積層されている。
【００４３】
隣り合うホルダ２同士の間に介在する一対のヒータ部３ｘによって、隣り合うホルダ２同士の間に、冷却媒体（例えば、空気）が流通する間隙８が形成されている。
【００４４】
最も上側に配置されたホルダ２と上側に配置されたプレート７との間に介在する一対のヒータ部３ｘによって、ホルダ２とプレート７との間に、冷却媒体が流通する間隙９が形成されている。
【００４５】
本実施形態によると、ホルダ２は、熱伝導性材料からなり、ホルダ２の第１の面Ｓ１の上には、ヒータ３が配置されている。このため、ヒータ３からの熱を、ホルダ２に効率良く伝導し、伝導した熱を、外周面が収容部の内周面と当接する素電池１に効率良く伝導することができる。このため、ホルダ２に収容された複数の素電池１を、効率良く且つ均等に加温することができる。従って、電池モジュールが低温環境（例えば−２０℃）下で使用されることがあっても、素電池１を通常に動作させることができる。このように、ホルダ２が熱伝導性材料からなるため、ホルダ２の第１の面Ｓ１の上にヒータ３を部分的に配置しても、複数の素電池１を効率良く且つ均等に加温することができる。
【００４６】
さらに、一対のヒータ部３ｘによって、隣り合うホルダ２同士の間に、間隙８を形成することができる。このため、間隙８を流通する冷却媒体により、隣り合うホルダ２を冷却し、ホルダ２に収容された素電池１を冷却することができる。このように、素電池１を加温することが可能なヒータ３を、一対のヒータ部３ｘで構成することにより、一対のヒータ部３ｘ同士の間に形成される間隙８を流通する冷却媒体により、素電池１を冷却することができ、ヒータ３によって素電池１の冷却能力が損なわれることがない。従って、電池モジュールが、例えば夏場等の高温環境下又は高負荷で使用され、素電池１の冷却が必要となることがあっても、素電池１を冷却することができる。
【００４７】
さらに、一対のヒータ部３ｘのうちの一方のヒータ部３ｘと他方のヒータ部３ｘとの間に、間隙８（又は間隙９）を形成することができる。このため、一方のヒータ部３ｘ及び他方のヒータ部３ｘと隣接する間隙８（又は間隙９）を形成することができる。このため、ヒータ３を使用した後、間隙８（又は間隙９）を流通する冷却媒体により、使用後のヒータ３を冷却することができる。
【００４８】
さらに、電池モジュールの外側に一対のヒータ部３ｘを配置し、電池モジュールの内側に間隙８を形成する。これにより、電池モジュールに含まれる複数の素電池１を効率良く加温する一方、複数の素電池１を効率良く冷却することができる。これは、次の理由による。一般に、電池モジュールの外側は、外気に晒されるため、電池モジュールの外側の熱は、外部に放熱され易いので、電池モジュールの外側は冷却され易い。一方、電池モジュールの内側の熱は、外部に放熱され難いため、電池モジュールの内側に熱が籠もり易い。そこで、本実施形態では、電池モジュールの外側（言い換えれば、冷却され易い側）に一対のヒータ部３ｘを配置し、電池モジュールの内側（言い換えれば、熱が籠もり易い側）に間隙８を形成する。
【００４９】
さらに、後述の第２，第３の実施形態のように、一対のスペーサ（後述の図１０(a) 及び(b) 並びに図１１：１０参照）によって、間隙８を形成するのではなく、一対のヒータ部３ｘによって、間隙８を形成することができる。このように、一対のヒータ部３ｘを有するヒータ３を、一対のスペーサとして兼用することができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、図４(a) に示すように、最も下側に配置されたホルダ２の第２の面Ｓ２と下側に配置されたプレート７とが接触する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、図５(a) 及び(b) に示すように、最も下側に配置されたホルダ２の第２の面Ｓ２における第２の方向の両端部の上に、一対のヒータ部３ｙを配置してもよい。図５(b) に示すように、最も下側に配置された電池ブロック６が有するヒータ３は、一対のヒータ部３ｘの他に、一対のヒータ部３ｙを有していてもよい。このように、ヒータ３を、第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２の両方の上に配置してもよい。
【００５２】
ヒータ部３ｙは、第３の方向に延びている。ヒータ部３ｙは、第２の面Ｓ２における第３の方向の一端から他端まで延びていることが好ましい。
【００５３】
このようにすると、最も下側に配置されたホルダ２と外気に晒されるプレート７との間に、一対のヒータ部３ｙを配置することができる。これにより、ホルダ２を効果的に加温することができる。さらに、一対のヒータ部３ｙによって、ホルダ２とプレート７との間に、冷却媒体が流通する間隙９を形成することができる。
【００５４】
（第１の実施形態の変形例）
以下に、本発明の第１の実施形態の変形例に係る電池モジュールについて、図６(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図６(a) 及び(b) は、本変形例に係る電池モジュールの構造を示す図であり、図６(a) は平面図であり、図６(b) は分解平面図である。なお、図６(a) 及び(b) において、第１の実施形態と同様の構成要素には、第１の実施形態と同一の符号を付す。従って、本変形例では、第１の実施形態と同様の説明を適宜省略する。
【００５５】
本変形例と第１の実施形態との相違点は、次の点である。本変形例に係る電池モジュールは、第１の実施形態と同様の構成要素に加えて、補助ヒータ部３ｚ及び一対のヒータ部３ｙをさらに有している。
【００５６】
具体的には、図６(a) 及び(b) に示すように、各ホルダ２の第２の面Ｓ２における中央部の上には、補助ヒータ部３ｚが配置されている。最も下側に配置されたホルダ２の第２の面Ｓ２における第２の方向の両端部の上には、一対のヒータ部３ｙが配置されている。
【００５７】
図６(b) に示すように、最も下側に配置された電池ブロック６以外の電池ブロック６が有するヒータ３は、一対のヒータ部３ｘ及び補助ヒータ部３ｚを有している。最も下側に配置された電池ブロック６が有するヒータ３は、一対のヒータ部３ｘ、補助ヒータ部３ｚ及び一対のヒータ部３ｙを有している。
【００５８】
補助ヒータ部３ｚは、例えば、第２の面Ｓ２における第３の方向の一端から他端まで延びている。
【００５９】
ここで、隣り合うホルダ２同士の間（即ち、一方のホルダ２と他方のホルダ２との間）に介在する一対のヒータ部３ｘは、その約５０％が、一方のホルダ２の加温に貢献する一方、残りの約５０％が、他方のホルダ２の加温に貢献する。このため、隣り合うホルダ２を効果的に加温することが難しい場合がある。そこで、ホルダ２の第２の面Ｓ２の上に、補助ヒータ部３ｚを配置する。これにより、隣り合うホルダ２を効果的に加温することができる。
【００６０】
なお、本変形例では、最も下側に配置されたホルダ２の第２の面Ｓ２の上に、補助ヒータ部３ｚ及び一対のヒータ部３ｙを配置する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６１】
第１に例えば、図７に示すように、ホルダ２の第２の面Ｓ２の上に、補助ヒータ部３ｚを配置せずに、一対のヒータ部３ｙのみを配置してもよい。上述の通り、補助ヒータ部３ｚは、主に、隣り合うホルダ２を効果的に加温することを目的に配置される。このため、必ずしも、最も下側に配置されたホルダ２（言い換えれば、プレート７と隣り合うホルダ２）の上に、補助ヒータ部３ｚを配置する必要はない。
【００６２】
第２に例えば、図８に示すように、ホルダ２の第２の面Ｓ２の上に、補助ヒータ部３ｚ及び一対のヒータ部３ｙを配置しなくてもよい。
【００６３】
第３に例えば、一対のヒータ部３ｙの代わりに、一対のスペーサ（後述の図１０(a) 及び(b) 並びに図１１：１０参照）を配置してもよい。
【００６４】
最も下側に配置されたホルダ２の第２の面Ｓ２の上への、補助ヒータ部３ｚ及び一対のヒータ部３ｙの配置の要否は、電池モジュールの設計に応じて、適宜決定すればよい。
【００６５】
なお、第１の実施形態及びその変形例では、図２に示すように、ヒータ部３ｘが、第１の面Ｓ１における第３の方向の一端から他端まで延びている場合、言い換えれば、ヒータ部３ｘの第３の方向の長さと、ホルダ２の第３の方向の長さとが同一である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ヒータ部の第３の方向の長さは、ホルダの第３の方向の長さよりも短くてもよい。ヒータ部の第３の方向の長さは、一対のヒータ部の上にホルダが安定して配置されるような長さであればよく、必ずしも、ヒータ部の第３の方向の長さと、ホルダの第３の方向の長さとが同一である必要はない。
【００６６】
なお、第１の実施形態及びその変形例では、図２に示すように、ヒータ部３ｘの第２の方向の端面と、ホルダ２の第２の方向の側面とが面一である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ヒータ部の第２の方向の端面は、ホルダの第２の方向の側面よりも内側に位置していてもよい。ヒータ部は、ホルダの第１の面における第２の方向の端部の上に配置されていればよく、必ずしも、ヒータ部の第２の方向の端面と、ホルダの第２の方向の側面とが面一である必要はない。但し、第１の実施形態のように、ヒータ部３ｘの第２の方向の端面と、ホルダ２の第２の方向の側面とを面一にした場合、最大限の体積を有する間隙８及び間隙９を形成することができる。
【００６７】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る電池モジュールについて、図９並びに図１０(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係る電池モジュールに含まれる電池ブロックの構造を示す斜視図である。図１０(a) 及び(b) は、本実施形態に係る電池モジュールの構造を示す図であり、図１０(a) は平面図であり、図１０(b) は分解平面図である。なお、図９並びに図１０(a) 及び(b) において、第１の実施形態と同様の構成要素には、第１の実施形態と同一の符号を付す。従って、本実施形態では、第１の実施形態と同様の説明を適宜省略する。
【００６８】
図９に示すように、電池ブロック６は、少なくとも、複数の素電池１と、ホルダ２とを備えている。ホルダ２の第１の面Ｓ１の全面の上には、ヒータ３が配置されている。
【００６９】
図１０(a) 及び(b) に示すように、本実施形態に係る電池モジュールは、第１の方向（紙面の縦方向、言い換えれば、上下方向）に積層された複数の電池ブロック６と、ホルダ２の第２の面Ｓ２における第２の方向（紙面の横方向）の両端部の上に配置された一対のスペーサ１０と、それらの間に複数の電池ブロック６を挟み込んで固定する一対のプレート７とを備えている。スペーサ１０は、第３の方向（紙面の手前奥方向）に延びている。
【００７０】
複数の電池ブロック６は、隣り合うホルダ２のうちの一方のホルダ２の第１の面Ｓ１と他方のホルダ２の第２の面Ｓ２とが対向するように積層されている。
【００７１】
隣り合う電池ブロック６同士の間に介在する一対のスペーサ１０によって、隣り合う電池ブロック６同士の間（詳細には、一方の電池ブロック６が有するホルダ２と他方の電池ブロック６が有するヒータ３との間）に、冷却媒体が流通する間隙８が形成されている。
【００７２】
最も下側に位置するホルダ２と下側に位置するプレート７との間に介在する一対のスペーサ１０によって、ホルダ２とシャー７との間に、冷却媒体が流通する間隙９が形成されている。
【００７３】
本実施形態によると、ホルダ２は、熱伝導性材料からなり、ホルダ２の第１の面Ｓ１の上には、ヒータ３が配置されている。このため、ヒータ３からの熱を、ホルダ２に効率良く伝導し、伝導した熱を、外周面が収容部の内周面と当接する素電池１に効率良く伝導することができる。このため、ホルダ２に収容された複数の素電池１を、効率良く且つ均等に加温することができる。
【００７４】
さらに、一対のスペーサ１０によって、隣り合う電池ブロック６同士の間（詳細には、一方の電池ブロック６が有するホルダ２と他方の電池ブロック６が有するヒータ３との間）に、間隙８を形成することができる。このため、間隙８を流通する冷却媒体により、ホルダ２を冷却し、ホルダ２に収容された素電池１を冷却することができる。さらに、ヒータ３を使用した後、間隙８を流通する冷却媒体により、使用後のヒータ３を冷却することができる。
【００７５】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る電池モジュールについて、図１１を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係る電池モジュールの構造を示す平面図である。なお、図１１において、第２の実施形態と同様の構成要素には、第２の実施形態と同一の符号を付す。従って、本実施形態では、第２の実施形態と同様の説明を適宜省略する。
【００７６】
本実施形態と第２の実施形態との相違点は、以下の点である。
【００７７】
本実施形態では、図１１に示すように、複数の電池ブロック６は、隣り合うホルダ２の第１の面Ｓ１同士が対向すると共に、隣り合うホルダ２の第２の面Ｓ２同士が対向するように積層されている。
【００７８】
これに対し、第２の実施形態では、図１０(a) に示すように、複数の電池ブロック６は、隣り合うホルダ２のうちの一方のホルダ２の第１の面Ｓ１と他方のホルダ２の第２の面Ｓ２とが対向するように積層されている。
【００７９】
本実施形態では、隣り合うホルダ２の第１の面Ｓ１同士の間に介在するヒータ３は、隣り合うホルダ２同士によって共有されている。このため、本実施形態に係る電池モジュールに含まれるホルダ２の個数（例えば４）と、電池モジュールに含まれるヒータ３の個数（例えば２）とは互いに異なる。
【００８０】
これに対し、第２の実施形態では、各ヒータ３は、各ホルダ２によって専有されている。このため、第２の実施形態に係る電池モジュールに含まれるホルダ２の個数（例えば４）と、電池モジュールに含まれるヒータ３の個数（例えば４）とは互いに同一である。よって、第２の実施形態に係る電池モジュールの第１の方向の高さは、本実施形態に係る電池モジュールの第１の方向の高さよりも高い。
【００８１】
本実施形態では、隣り合うホルダ２の第２の面Ｓ２同士の間に、冷却媒体が流通する間隙８が形成されている。最も上側に配置されたホルダ２と上側に配置されたプレート７との間に、冷却媒体が流通する間隙９が形成されている。最も下側に配置されたホルダ２と下側に配置されたプレート７との間に、冷却媒体が流通する間隙９が形成されている。
【００８２】
これに対し、第２の実施形態では、隣り合う電池ブロック６同士の間（詳細には、一方の電池ブロック６が有するホルダ２と他方の電池ブロック６が有するヒータ３との間）に、冷却媒体が流通する間隙８が形成されている。最も下側に配置されたホルダ２と下側に配置されたプレート７との間に、冷却媒体が流通する間隙９が形成されている。
【００８３】
本実施形態によると、ホルダ２は、熱伝導性材料からなり、ホルダ２の第１の面Ｓ１の上には、ヒータ３が配置されている。このため、ヒータ３からの熱を、ホルダ２に効率良く伝導し、伝導した熱を、外周面が収容部の内周面と当接する素電池１に効率良く伝導することができる。このため、ホルダ２に収容された複数の素電池１を、効率良く且つ均等に加温することができる。
【００８４】
さらに、一対のスペーサ１０によって、隣り合うホルダ２の第２の面Ｓ２同士の間に、間隙８を形成することができる。このため、間隙８を流通する冷却媒体により、隣り合うホルダ２を冷却し、隣り合うホルダ２に収容された素電池１を冷却することができる。
【００８５】
さらに、隣り合うホルダ２の第１の面Ｓ１同士の間に介在するヒータ３を、隣り合うホルダ２同士によって共有することができる。このため、ヒータ３の個数を削減することができるため、電池ブロック６を高密度に積層することができる。
【００８６】
なお、第２，第３の実施形態では、図１０(a) 及び(b) 並びに図１１に示すように、ホルダ２の第１の面Ｓ１の全面の上に、ヒータ３が配置されている場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。但し、第２，第３の実施形態のように、ヒータ３を、ホルダ２の第１の面Ｓ１の全面の上に配置した場合、ホルダ２の第１の面Ｓ１の全面がヒータ３に接触することができるため、ホルダ２に収容された素電池１を効果的に加温することができる。特に、第３の実施形態の場合、ヒータ３は、隣り合うホルダ２同士によって共有されているため、ヒータ３を、ホルダ２の第１の面Ｓ１の全面の上に配置することが好ましい。
【００８７】
なお、第１の実施形態及びその変形例、並びに第２，第３の実施形態では、第１の方向に対向する第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２のうちの少なくとも一方の面の上に、ヒータ３を配置する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８８】
例えば、図１２に示すように、第３の方向に対向する第３の面Ｓ３及び第４の面Ｓ４のうちの少なくとも一方の面の上に、ヒータ３を配置してもよい。ヒータは、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２、第３の面Ｓ３及び第４の面Ｓ４のうちの少なくとも一つの面の上に配置されていればよい。このようにすると、ホルダ２に収容された複数の素電池１を、効率良く且つ均等に加温することができる。
【００８９】
（第４の実施形態）
以下に、本発明の第４の実施形態に係る電池モジュールについて、図１３を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態に係る電池モジュールの構造を示す斜視図である。なお、図１３において、第１の実施形態と同様の構成要素には、第１の実施形態と同一の符号を付す。従って、本実施形態では、第１の実施形態と同様の説明を適宜省略する。
【００９０】
本実施形態に係る電池モジュールは、行列状に配列された複数（例えば６）の電池ブロック６を備えている。なお、本実施形態では、理解を容易にするために、電池モジュールに含まれる電池ブロック６の個数が、６である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９１】
電池ブロック６は、少なくとも、複数（例えば４）の素電池１と、行方向に延びる収容部を有するホルダ２とを備えている。なお、本実施形態では、理解を容易にするために、ホルダ２に収容される素電池１の個数が、４である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９２】
複数のホルダ２における行方向及び列方向と直交する軸方向の面Ｓの上には、ヒータ３Ｘが配置されている。言い換えれば、ヒータ３Ｘの軸方向の面の上には、複数のホルダ２が配列されている。複数のホルダ２の軸方向の面Ｓの全面は、ヒータ３Ｘと接触している。
【００９３】
本実施形態によると、ホルダ２は、熱伝導性材料からなり、ホルダ２の軸方向の面Ｓの上には、ヒータ３Ｘが配置されている。このため、ヒータ３Ｘからの熱を、ホルダ２に効率良く伝導し、伝導した熱を、外周面が収容部の内周面と当接する素電池１に効率良く伝導することができる。このため、ホルダ２に収容された複数の素電池１を、効率良く且つ均等に加温することができる。
【００９４】
なお、第４の実施形態では、行列状に配列された複数（例えば６）の電池ブロックの群が軸方向に積層されていない場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９５】
例えば、図１４に示すように、複数（例えば６）の電池ブロックの群を軸方向に積層してもよい。この場合、列方向に配列された複数（例えば３）のホルダ２の軸方向の面（言い換えれば、ヒータ３Ｘと接触する面Ｓと対向する面）における行方向の両端部の上に、一対のスペーサ１０Ｘを配置することが好ましい。
【００９６】
なお、第４の実施形態では、図１３に示すように、複数（例えば６）の電池ブロック６を、ヒータ３Ｘの軸方向の面の上に行列状に配列する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９７】
例えば、行列状に配列された複数の電池ブロックを、略直方体形状のケースに収容し、ケースの軸方向の面の上に、ヒータを配置してもよい。この場合、ケースは、複数の電池ブロックが収容される第１のケースと、第１のケースが収容され、且つ、その軸方向の面の上にヒータが配置される第２のケースとを有している。第１のケースは、絶縁性の樹脂からなる。第２のケースは、熱伝導性の金属からなる。
【００９８】
この場合も、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。具体的には、ホルダは、熱伝導性材料からなる。このため、ヒータから第２のケースを通って第１のケースに伝導した熱を、ホルダに効率良く伝導し、伝導した熱を、外周面が収容部の内周面と当接する素電池に効率良く伝導することができる。このため、ホルダに収容された複数の素電池を、効率良く且つ均等に加温することができる。
【００９９】
但し、この場合、ヒータとホルダとの間に、第２のケース及び第１のケースが介在するため、ヒータからの熱は、第２のケース及び第１のケースを通って、ホルダに伝導される。このため、図１３に示すようなヒータ３Ｘの上にホルダ２を配置する場合と比べて、素電池の昇温速度は若干遅くなるものの、第２のケースが、熱伝導性の金属からなると共に、ホルダが、熱伝導性材料からなるため、素電池の昇温速度は充分に速い。
【０１００】
第１のケースの厚さは、第１のケースに収容された複数の電池ブロックを外部から電気的に絶縁することが可能な厚さであればよく、ヒータから第２のケースに伝導した熱が第１のケースを通ってホルダに効率良く伝導することが可能なように比較的薄いことが好ましい。
【０１０１】
なお、第１の実施形態及びその変形例、第２，第３の実施形態、並びに第４の実施形態では、ホルダとして、複数の貫通孔が設けられたホルダ２を用いる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０２】
例えば、図１５に示すように、中空筒状の複数のパイプ２ｘ（収容部）を有するホルダ２Ｘを用いてもよい。隣り合うパイプ２ｘ同士は、互いに結合されている。ホルダ２Ｘの第１の面Ｓ１は、複数の凸面部ｓ１を有している。この場合、図示を省略するが、ヒータ３，３Ｘにおける第１の面Ｓ１と接触する面は、第１の面Ｓ１の凸面部ｓ１と嵌合する凹面部を有している。
【０１０３】
以下に、本発明の有効性を評価するために、実施例１と比較例１とを比較する。
【０１０４】
実施例１の電池モジュールは、第４の実施形態に係る電池モジュール（図１３参照）と同様の構造を有している。具体的には、図１６に示すように、実施例１の電池モジュールは、複数の電池ブロック６を備えている。複数のホルダ２の軸方向の面Ｓの上には、ヒータ３Ｘが配置されている。ホルダ２は、Ａｌからなる。実施例１の電池モジュールに含まれる電池ブロック６の個数は、６である。各ホルダ２に収容される素電池１の個数は、２０（＝７＋６＋７）である。
【０１０５】
比較例１と実施例１との構成上の相違点は、次に示す点である。比較例１では、実施例１のＡｌからなるホルダの代わりに、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋのポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate：ＰＢＴ）からなるホルダを用いる。
【０１０６】
環境温度が−２０℃の下、実施例１及び比較例１の各々の電池モジュールに含まれる複数の素電池を、発熱量が２５０Ｗで且つ温度が７０℃のヒータにより加温し、複数の素電池の温度を測定した。
【０１０７】
加温時間Ｘの時の複数の素電池の温度を測定し、最低温度Ｙｍｉｎ及び最高温度Ｙｍａｘを加温時間Ｘに対してプロットした。図１７は、加温時間に対する最低温度及び最高温度の変化を示す図である。
【０１０８】
図１７に示すように、実施例１の場合、最低温度と最高温度との温度差は、約５℃であり、比較的小さいことが判る。これに対し、比較例１の場合、最低温度と最高温度との温度差は、約３２℃であり、比較的大きいことが判る。
【０１０９】
図１７から判るように、熱伝導性材料（例えばＡｌ）からなるホルダの上に、ヒータを配置した場合、ホルダに収容された複数の素電池を均等に且つ効率良く加温することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、電池モジュールに使用される複数の素電池を均等に且つ効率良く加温することができ、複数の素電池が収容されたホルダを有する電池ブロックを備えた電池モジュールに有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１    素電池
２，２Ｘ    ホルダ
２ｘ    収容部
３，３Ｘ    ヒータ
３ｘ    ヒータ部
３ｙ    ヒータ部
３ｚ    補助ヒータ部
４    正極集電板
５    負極集電板
６    電池ブロック
７    プレート
８，９    間隙
１０，１０Ｘ    スペーサ
１１    正極
１２    負極
１３    セパレータ
１４    電極群
１５    正極リード
１６    負極リード
１７    電池ケース
１８    封口体
１９    ガスケット
２０    正極絶縁板
２１    負極絶縁板
Ｓ１    第１の面
Ｓ２    第２の面
ｓ１    凸面部
【図１】
0005991548.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005991548.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005991548.tif 000008
【図８】
0005991548.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005991548.tif 000011
【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】
0005991548.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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