(57)【要約】      （修正有）【課題】質量やコストを増大することなく、冷却風などの冷却媒体による効率の良い冷却を達成できる電池外装体を提供する。【解決手段】電池外装体は、組電池を構成するために、内部にセルユニットを収納して、冷却風が流通する通路をなす隙間を隔てて複数個が配列される。電池外装体は、略直方体であり、隣接する電池モジュール１０との隙間に臨む基面と、冷却風の流通方向に直交する基面の端部に、該基面の一部として形成され、隙間を介して対向する他の電池モジュール１０と共に冷却風の流入口６３を形成する流入部３７と、冷却風の流通方向に平行な基面の端部に、該基面の一部として形成される側端部と、を有する。流入部３７は、基面の外側に向かうほど、他の電池モジュール１０の表面までの距離が大きく、かつ、末端における他の電池モジュール１０の表面までの距離が、側端部の末端における他の電池モジュール１０の表面までの距離に比べて大きい。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池を構成するために、内部に電池要素を収納して、冷却媒体が流通する通路をなす隙間を隔てて複数個が配列される略直方体の電池外装体であって、
前記隙間に臨む基面と、
前記基面の前記冷却媒体の流通方向に直交する端部に、該基面の一部として形成され、前記隙間を介して対向する他の電池と共に前記冷却媒体の流入口を形成する流入部と、
前記基面の前記冷却媒体の流通方向に平行な端部に、該基面の一部として形成される側端部と、
を有し、
前記流入部は、前記基面の外側に向かうほど、前記他の電池の表面までの距離が大きく、かつ、末端における前記他の電池の表面までの距離が、前記側端部の末端における前記他の電池の表面までの距離に比べて大きいことを特徴とする電池外装体。
【請求項２】
前記流通方向における前記流入部の曲率は、前記流通方向に直交する方向における前記側端部の曲率よりも大きい請求項１に記載の電池外装体。
【請求項３】
前記基面の外周縁から略垂直に延び、該基面と共に一面が開口した容器を形成する側面と、
前記容器の開口を閉じる蓋体と、
をさらに有し、
前記容器と前記蓋体とは、前記容器の前記側面に沿って突出する接合部により接合される請求項１または請求項２に記載の電池外装体。
【請求項４】
前記接合部は、前記容器の側面と前記蓋体とを巻き締めて形成される請求項３に記載の電池外装体。
【請求項５】
前記電池要素は、内部に発電要素が封止された複数の扁平型電池が組み合わさって形成されており、
前記扁平型電池は、前記流入部に向かって電極が延びるように配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池外装体。
【請求項６】
前記基面の前記冷却媒体の流通方向に直交する端部に、該基面の一部として形成され、前記隙間を介して対向する他の電池と共に前記冷却媒体の流出口を形成する流出部をさらに有し、
前記流出部は、前記基面の外側に向かうほど、前記他の電池の表面までの距離が大きく、かつ、末端における前記他の電池の表面までの距離が、前記側端部の末端における前記他の電池の表面までの距離に比べて大きい請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池外装体。
【請求項７】
略矩形の基面と、
前記基面の外周縁に対して略垂直に伸びる側面と、
前記基面の一部として形成され、前記基面と前記側面とを接続する境界面と、
を有し、内部に電池要素を収納可能な電池外装体であって、
対向する一組の前記境界面の曲率が、他の対向する一組の前記境界面の曲率よりも大きいことを特徴とする電池外装体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池要素を収納する電池外装体に関し、組電池に適した電池外装体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池を所定の間隔に配列し、電池間に冷却風を流通させて、電池を冷却する組電池が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような組電池では、電池間に冷却風を流通させるために、電池間の距離を十分に確保する必要がある。電池間の隙間が小さいと、冷却風の流路入口が小さくなり、冷却効率が低下するからである。
【特許文献１】特開２００１−２２９８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電池間の距離を十分に確保すると、全方向に対して均等に流通抵抗が低下する。この結果、冷却風は冷却の必要がないところにも流れ込みやすく、効率良く電池を冷却できないという問題がある。
【０００５】
別体のガイド板を設けて、冷却風の経路を制御することによって、上記問題を解決できる。しかし、別体のガイド板を設けるのでは、質量やコストの増大という新たな問題を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、質量やコストを増大することなく、冷却風などの冷却媒体による効率の良い冷却を達成できる電池外装体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】
【０００７】
（１）本発明の電池外装体は、組電池を構成するために、内部に電池要素を収納して、冷却媒体が流通する通路をなす隙間を隔てて複数個が配列される略直方体の電池外装体であって、前記隙間に臨む基面と、前記基面の前記冷却媒体の流通方向に直交する端部に、該基面の一部として形成され、前記隙間を介して対向する他の電池と共に前記冷却媒体の流入口を形成する流入部と、前記基面の前記冷却媒体の流通方向に平行な端部に、該基面の一部として形成される側端部と、を有し、前記流入部は、前記基面の外側に向かうほど、前記他の電池の表面までの距離が大きく、かつ、末端における前記他の電池の表面までの距離が、前記側端部の末端における前記他の電池の表面までの距離に比べて大きいことを特徴とする。
【０００８】
（２）本発明の電池外装体は、略矩形の基面と、前記基面の外周縁に対して略垂直に伸びる側面と、前記基面の一部として形成され、前記基面と前記側面とを接続する境界面と、を有し、内部に電池要素を収納可能な電池外装体であって、対向する一組の前記境界面の曲率が、他の対向する一組の前記境界面の曲率よりも大きいことを特徴とする電池外装体。
【発明の効果】
【０００９】
上記（１）の本発明の電池外装体によれば、流入部は、末端における他の電池の表面までの距離が、側端部の末端における他の電池の表面までの距離に比べて大きいので、流入部近傍における流通抵抗が小さく、容易に冷却媒体を電池間に誘導できる。一方、側端部近傍における流通抵抗は大きいので、電池間の冷却媒体は、不必要なところに流れ込まない。当初の冷却媒体の流通方向に従って、冷却媒体を流通させられる。
【００１０】
また、流入部と側端部とが基面の一部として形成されているので、冷却媒体の流れを制御するために別部品を設ける必要がなく、質量およびコストの増大を防止できる。
【００１１】
上記（２）の本発明の電池外装体によれば、対向する一組の前記境界面の曲率が、他の対向する一組の前記境界面の曲率よりも大きいので、冷却媒体が流通する隙間を隔てて複数個の電池を配列し、電池間に冷却媒体を流せば、曲率が大きい境界面近傍の方が流通抵抗が小さいので、曲率が大きい境界面同士を結ぶ流路が形成される。したがって、電池表面に効率よく冷却媒体を流通させられる。
【００１２】
また、電池外装体の一部として、境界面が形成されているので、冷却媒体の流れを制御するために別部品を設ける必要がなく、質量およびコストの増大を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本実施形態に係る電池外装体は、電池モジュール（電池）の外装を形成する筐体である。最初に、電池外装体を含めて電池モジュールの概略について説明する。
【００１５】
図１は組電池を組み立てる際の単位ユニットである電池モジュールの一例を示す斜視図、図２は図１に示される電池モジュールを上下反転し、さらに分解して示す斜視図、図３は扁平型電池を示す斜視図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、電池モジュール１０は、セルユニット（電池要素）２０と、該セルユニット２０を収納する電池外装体３０とを有する。
【００１７】
セルユニット２０は、図３に示すような正極板、負極板、セパレータを積層した積層体と電解液とからなる発電要素を、ラミネートフィルムなどの外装内に封止すると共に、正極端子および負極端子としての電極タブ４１、４２を外部に導出した扁平型電池４０を複数枚（図２に示す例では８枚）正負極を交互に積層して直列に接続してなる。セルユニット２０は、各扁平型電池４０から延びる電極タブ４１、４２を保持する絶縁スペーサ２１と、正負の出力端子２２、２３とを含む。絶縁スペーサ２１には、電圧検出端子に接続されるコネクタを差し込む差込口２４が設けられている。この差込口２４は、セルユニット２０を電池外装体内に収納したときにも電池外装体３０から露出される。正負の出力端子２２、２３も、電池外装体３０から露出される。
【００１８】
電池外装体３０は、一面が開口した容器３１と、該容器３１の開口を閉じる蓋体３２とを有する。
【００１９】
容器３１は、略矩形の基面３３と、該基面３３の外周縁から略垂直に伸びる側面３４とを含む。側面３４には、セルユニット２０収納時に、上記差込口２４や正負の出力端子２２、２３を露出するための切り欠き部３４ａ、３４ｂ、３４ｃが設けられている。
【００２０】
蓋体３２は、縁部がカシメ加工によって、容器３１の側面３４に巻き締められている（図１拡大図参照）。カシメ加工なので、蓋体３２と容器３１とを接合する接合部３５は、容器３１の側面３４に沿って突出する。
【００２１】
容器３１および蓋体３２は、比較的薄肉の鋼板またはアルミニウム板から形成され、プレス加工によって所定形状が付与されている。
【００２２】
セルユニット２０の収納時には、セルユニット２０の絶縁スペーサ２１に設けられた貫通孔２５と、基面３３および蓋体３２に設けられた孔３６との位置が一致する。
【００２３】
電池モジュール１０を複数個、縦に積層および横に配列することによって、組電池５０が構成される。
【００２４】
図４は、組電池の概略構成を示す斜視図である。
【００２５】
図４に示す組電池５０おいては、蓋体３２を下に向けた状態で電池モジュール１０を積層および配列している。図中では、電池モジュール１０を３段積層し、４列配列している。
【００２６】
各電池モジュール１０は、各電池モジュール間にスペーサ（不図示）を設けて積層されると共に通しボルト５１が貫通されて、固定される。これにより、電池モジュール１０間に、隙間が形成される。この隙間は、後述する冷却媒体の通路となる。
【００２７】
通しボルト５１は、拘束板５２にも挿通されている。各電池モジュール１０は、拘束板５２により平面方向に固定される。電池モジュール１０同士は、正負の出力端子２２、２３を図示しない導電性の板により接続されて、電気的に接続される。
【００２８】
組電池５０は、使用時に発熱する。高温になりすぎると電池性能を低下してしまうので、組電池５０をたとえば車両に搭載する際には、冷却構造内に配置され、冷却されている。
【００２９】
図５は、組電池を冷却する冷却構造の一例を示す平面図である。
【００３０】
組電池５０の周囲には、冷却媒体を流通させるための経路が形成されている。ここでは、冷却媒体として空気が用いられる。ただし、冷却媒体は空気に限定されるものではない。冷却液等を流通させることもできる。
【００３１】
経路６１、６２は、組電池５０の両側に設けられている。冷却風は、図中矢印で示すように、経路６１から流入され、組電池５０を通り抜けて、反対側の経路６２から排出される。冷却風は、組電池５０を構成する電池モジュール１０間の隙間を通り抜ける。
【００３２】
本実施形態では、電池モジュール１０の筐体である電池外装体３０の形状を工夫することにより、冷却風の流通、特に、積層される電池モジュール間の冷却風の流通を制御することを特徴とする。したがって、以下では、電池モジュール１０間を通り抜ける冷却風に注目して、図６〜図８を参照して、電池外装体３０の形状的特徴を説明する。なお、図７および図８では、理解の容易のため、電池モジュール１０のうち、電池外装体３０のみを示し、扁平型電池４０などの他の構成は省略している。
【００３３】
図６は電池モジュール上を冷却風が流通する様子を示す平面図、図７は図６に示す電池モジュールの７−７線に沿った電池外装体の断面図、図８は図６に示す電池モジュールの８−８線に沿った電池外装体の断面図である。
【００３４】
図６に白抜き矢印で示すように、冷却風が電池モジュール１０と、図示しない上層の電池モジュール１０との間を流通する。
【００３５】
電池モジュール１０の電池外装体３０は、図７に示すように、基面３３の冷却風の流通方向に直交する端部に、基面３３の一部として流入部３７および流出部３８が形成されている。流入部３７および流出部３８は、下層の電池モジュール１０ｂの蓋体３２ｂと共に、冷却媒体の流入口６３および流出口６４を形成する。
【００３６】
流入部３７および流出部３８は、基面３３の外側に向かうほど、蓋体３２ｂとの距離が大きくなるように、曲面として形成されている。流入部３７および流出部３８の冷却風の流通方向の曲率を参照番号Ｒ１として示す。
【００３７】
また、電池モジュール１０の電池外装体３０は、図８に示すように、基面３３の冷却風の流通方向に平行な端部に、基面３３の一部として側端部３９が形成されている。側端部３９は、基面３３の外側に向かうほど、下層の電池モジュール１０ｂの蓋体３２ｂとの距離が大きくなるように、曲面に形成されている。側端部３９の冷却風の流通方向に直交する方向の曲率を参照番号Ｒ２として示す。
【００３８】
上記の流入部３７および流出部３８の曲率Ｒ１は、側端部３９の曲率Ｒ２よりも大きい。したがって、流入部３７および流出部３８の末端から他の電池モジュール１０までの距離が、側端部３９近傍の末端から他の電池モジュール１０までの距離よりも大きくなる。したがって、流入口６３および流出口６４の方が、側端部３９近傍よりも冷却媒体の流通抵抗が小さくなる。
【００３９】
特に、電池モジュール１０には、上述したように、蓋体３２と容器３１との接合部３５が、電池モジュール１０間の隙間を塞ぐように突出している。したがって、側端部３９近傍においては、接合部３５により、電池モジュール１０間の隙間が塞がれる。一方、流入部３７および流出部３８近傍では、大きな曲率Ｒ１により、接合部３５の突出にかからず、流入口６３および流出口６４が塞がれない。これにより、側端部３９近傍から冷却風が漏れることなく、流入口６３から流出口６４に向かう冷却媒体の流通経路が形成される。
【００４０】
以上のように、本実施形態の電池外装体３０によれば、流入部３７および流出部３８の曲率Ｒ１が、側端部３９の曲率Ｒ２よりも大きい。したがって、側端部３９近傍が電池外装体３０の接合部３５により塞がれても、流入口６３および流出口６４は塞がれないので、電池モジュール１０間の冷却媒体は、不必要なところに流れ込まない。当初の冷却媒体の流通方向に従って、冷却媒体を流通させられる。
【００４１】
また、流入部３７と側端部３９とが基面３３の一部として形成されているので、冷却媒体の流れを制御するために別部品を設ける必要がなく、質量およびコストの増大を防止できる。
【００４２】
さらに、電池外装体３０の接合部３５が電池モジュール１０の積層方向に突出していても、流入部３７および流出部３８の大きな曲率Ｒ１により、流入口６３および流出口６４は塞がれない。したがって、冷却風を電池モジュール１０間に流通させるために、電池モジュール１０間の間隔を広げる必要がなく、結果として、組電池５０を小型化でき、体積効率を向上できる。
【００４３】
加えて、上記電池外装体３０によれば、容器３１と蓋体３２が巻き締めにより接合されている。したがって、接合時に高熱が発生せず、内部の扁平型電池４０等に影響を与えることなく、容易に接合できる。
【００４４】
また、上記電池外装体３０によれば、電極タブ４１、４２が流入部３７および流出部３８に向かって延びるように、セルユニット２０が内部に収納される。セルユニット２０において、扁平型電池４０の本体部分では厚さを調整できないが、電極タブ４１、４２の部分では電極タブ４１、４２間の距離を縮めることにより厚さを調整できる。したがって、流入部３７および流出部３８の大きな曲率Ｒ１により、該当する部分の収納体積が小さくても、セルユニット２０の電極タブ４１、４２間の距離を調節して全体として薄くすることにより、電池外装体３０全体の厚さを大きくせずに、セルユニット２０を収納できる。結果として、電池モジュール１０の大型化を防止できる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、流入部３７と流出部３８とを曲面に形成している。しかし、これに限定されない。流入部３７および流出部３８は、基面３３の外側に向かって流入口６３および流出口６４を広げるようにテーパー状に形成されてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、流入部３７と流出部３８の曲率Ｒ１を側端部３９の曲率Ｒ２よりも大きくすることによって、冷却風の通路を制御し、効率よく電池モジュール１０を冷却している。しかし、これに限定されない。たとえば、電池モジュール１０の接合部３５の長さを調整して、同様の作用が得られる。この場合、冷却風の流通方向に直交する接合部３５の長さを短くし、流通方向に平行な接合部３５の長さを長くする。これにより、電池モジュール１０の流入口６３および流出口６４が開口され、側端部３９が閉じられる。したがって、冷却風の流通方向を制御できる。
【００４７】
また、上記実施形態では、流入部３７と流出部３８の曲率Ｒ１を等しく形成している。しかし、これに限定されない。突出する接合部３５に完全に塞がれなければ、流入部３７および流出部３８は、異なる曲率に形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】組電池を組み立てる際の単位ユニットである電池モジュールの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示される電池モジュールを上下反転し、さらに分解して示す斜視図である。
【図３】扁平型電池を示す斜視図である。
【図４】組電池の概略構成を示す斜視図である。
【図５】組電池を冷却する冷却構造の一例を示す平面図である。
【図６】電池モジュール上を冷却風が流通する様子を示す平面図である。
【図７】図６に示す電池モジュールの７−７線に沿った電池外装体の断面図である。
【図８】図６に示す電池モジュールの８−８線に沿った電池外装体の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…電池モジュール、
２０…セルユニット、
２１…絶縁スペーサ、
２２…出力端子、
２４…差込口、
２５…貫通孔、
３０…電池外装体、
３１…容器、
３２…蓋体、
３３…基面、
３４…側面、
３５…接合部、
３６…孔、
３７…流入部、
３８…流出部、
３９…側端部、
４０…扁平型電池、
４１、４２…電極タブ、
５０…組電池、
５１…通しボルト、
５２…拘束板、
６１、６２…経路、
６３…流入口、
６４…流出口。
【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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