(57)【要約】【課題】より効率的にセルを冷却することができる電池モジュールを提供する。【解決手段】一つの実施の形態に係る電池モジュールは、並んで配置される複数のセルと、第１の熱媒体が流される第１の流路を有するヒートシンクと、前記セルを前記ヒートシンクに熱的に接続する放熱部と、を備える。隣り合う前記セルの間に第２の熱媒体が流れる第２の流路が形成される。【選択図】図５
2015088236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並んで配置される複数のセルと、
第１の熱媒体が流される第１の流路を有するヒートシンクと、
前記セルを前記ヒートシンクに熱的に接続する放熱部と、
を具備し、
隣り合う前記セルの間に第２の熱媒体が流れる第２の流路が形成される、
電池モジュール。
【請求項２】
前記セルの表面が前記第２の流路の一部を形成する、請求項１の電池モジュール。
【請求項３】
隣り合う前記セルの間に位置し、前記セルの前記表面とともに前記第２の流路を形成するセパレータ、をさらに具備する請求項２の電池モジュール。
【請求項４】
前記複数のセルは、第１の面、前記第１の面の反対側に位置する第２の面、及び前記第１の面と交差する方向に延びる第３の面、を有する第１のセルを含み、
前記ヒートシンクは、前記第３の面に向く支持面を有し、
前記放熱部は、前記第１の面に接触する第１の部分、と前記第３の面及び前記支持面に挟まれる第２の部分と、を有するとともに前記第１のセルを前記ヒートシンクに熱的に接続する第１の放熱部材を含み、
前記セパレータは、前記第２の面に接するとともに、前記第２の流路を前記第２の面とともに形成する第１の凹部を有する、請求項３の電池モジュール。
【請求項５】
前記複数のセルは、前記第２の面に向く第４の面、前記第４の面の反対側に位置する第５の面、及び前記第４の面と交差する方向に延びる第６の面、を有する第２のセルを含み、
前記支持面は、前記第６の面に向き、
前記放熱部は、前記第５の面に接触する第３の部分と、前記第６の面及び前記支持面に挟まれる第４の部分と、を有するとともに前記第２のセルを前記ヒートシンクに熱的に接続する第２の放熱部材を含み、
前記セパレータは、前記第２の面と前記第４の面とに挟まれるとともに、前記第２の熱媒体が流れる第３の流路を前記第４の面とともに形成する第２の凹部をさらに有する、請求項４の電池モジュール。
【請求項６】
前記複数のセルを挟むことで、前記第１のセルを前記第１の部分に押し付け、前記第２のセルを前記第３の部分に押し付ける、第１の加圧部をさらに具備する、請求項５の電池モジュール。
【請求項７】
前記複数のセルを前記ヒートシンクに向かって押すことで、前記第１のセルを前記第２の部分に押し付け、前記第２のセルを前記第４の部分に押し付け、前記第２の部分及び前記第４の部分に前記支持面を押し付ける、第２の加圧部をさらに具備する、請求項６の電池モジュール。
【請求項８】
前記第１の流路及び前記第２の流路の少なくとも一方において、並べられた前記複数のセルのうち中央部分に配置された前記セルに対応する場所で流れる前記第１又は第２の熱媒体の量が、当該中央部分に配置された前記セルよりも外側に配置された前記セルに対応する場所で流れる当該第１又は第２の熱媒体の量よりも多い、請求項７の電池モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一つの電池モジュールと、
前記第１の流路に前記第１の熱媒体を流す間接冷却部と、
前記第２の流路に前記第２の熱媒体を流す直接冷却部と、
前記間接冷却部が前記第１の流路に流す前記第１の熱媒体の量を変化させるとともに、前記直接冷却部が前記第２の流路に流す前記第２の熱媒体の量を変化させる制御部と、
を具備する電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電池モジュール及び電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池の電池モジュールは、積層された複数のセルを有する。これらのセルは、充放電する際に発熱する。このため、セルに、例えば放熱のための板材が取り付けられる。当該板材は、セルを、例えば冷媒が流れるヒートシンクに熱的に接続する。セルは、上記板材を介して、当該ヒートシンクによって冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７１０２９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４８２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記電池モジュールは、定格で充放電を行う装置に限らず、例えば定格以外の電流量で充放電を行う種々の装置に搭載されることがある。充放電における電流量により、セルの発熱量は異なる。
【０００５】
本発明の解決すべき課題の一つは、より効率的にセルを冷却することができる電池モジュール及び電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施の形態に係る電池モジュールは、並んで配置される複数のセルと、第１の熱媒体が流される第１の流路を有するヒートシンクと、前記セルを前記ヒートシンクに熱的に接続する放熱部と、を備える。隣り合う前記セルの間に第２の熱媒体が流れる第２の流路が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の電池モジュールを分解して示す斜視図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の複数のセル、放熱プレート、第１及び第２の絶縁板を示す斜視図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の電池モジュールを示す断面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の電池モジュールの一部を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の電池システムを概略的に示す断面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の電池システムの機能的構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第２の実施の形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。
【図９】図９は、第３の実施の形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態のセル及び放熱プレートを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態の電池モジュールの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。
【０００９】
図１は、電池モジュール１０を示す斜視図である。電池システム１は、電池モジュール１０を有する。電池システム１及び電池モジュール１０は、例えば、蓄電池、バッテリユニット、電源、電力供給部、又は充放電装置のようにも称され得る。
【００１０】
図２は、電池モジュール１０を分解して示す斜視図である。図２に示すように、電池モジュール１０は、複数のセル１１と、複数の放熱プレート１２と、複数の第１の絶縁板１３と、複数の第２の絶縁板１４と、ヒートシンク１５と、第１の加圧部１６と、第２の加圧部１７と、を有する。セル１１は、例えば、電池、蓄電部、又は部品とも称され得る。複数の放熱プレート１２は、放熱部の一例であり、例えば、伝熱部、熱伝導部、接続部、又は放熱部とも称され得る。第１の絶縁板１３は、セパレータの一例であり、例えば、絶縁部、隔壁、壁部、介在部、通風部、空冷部、又はダクトとも称され得る。第１及び第２の加圧部１６，１７は、例えば、押圧部、挟持部、圧縮部、又は保持部とも称され得る。
【００１１】
図３は、複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４を示す斜視図である。図３に示すように、複数のセル１１と、複数の放熱プレート１２と、複数の第１の絶縁板１３と、複数の第２の絶縁板１４とは、一列に並んで配置される。言い換えると、複数のセル１１は、放熱プレート１２、第１の絶縁板１３、及び第２の絶縁板１４を介して積層される。なお、複数のセル１１と、複数の放熱プレート１２と、複数の第１の絶縁板１３と、複数の第２の絶縁板１４とは、複数列に並んでも良い。
【００１２】
図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４が並ぶ方向に沿う。
【００１３】
図２に示すように、並んで配置された複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４は、ヒートシンク１５の上方に位置する。ヒートシンク１５は、支持面２１を有する。複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４は、この支持面２１の上に配置される。支持面２１は、例えば、絶縁体によってコーティングされる。
【００１４】
セル１１は、略直方体に形成された、いわゆる角型リチウムイオン二次電池である。なお、セル１１は、他の形状を有しても良いし、他の種類の電池であっても良い。図３に示すように、セル１１は、ケース２３と、蓋体２４と、をそれぞれ有する。
【００１５】
ケース２３は、一面が開放された略直方体の箱型に形成される。ケース２３は、例えば、アルミニウム合金のような金属によって形成される。ケース２３は、例えば、コイル状に捲回された正極、負極、及び絶縁フィルムと、電解質とを収容する。ケース２３の表面は、例えば絶縁体によってコーティングされる。
【００１６】
蓋体２４は、ケース２３の開放された部分を塞ぐ。蓋体２４は、正極端子２５と、負極端子２６と、ラプチャ安全弁（以下、弁と称する）２７とを有する。正極端子２５及び負極端子２６は、ケース２３に収容された前記正極及び負極にそれぞれ電気的に接続される。
【００１７】
弁２７は、正極端子２５と負極端子２６との間に位置する。なお、弁２７は、他の場所に位置しても良い。弁２７は、ケース２３の中の圧力が閾値よりも高くなった場合に開放され、ケース２３の中の圧力を低下させる。なお、弁２７の代わりに、例えば、ケース２３の中の過剰な圧力を低下させるための切欠が、蓋体２４に設けられても良い。
【００１８】
複数のセル１１は、それぞれの蓋体２４が同じ方向に向くように並べられる。複数のセル１１の蓋体２４は、例えば、Ｚ軸に沿う方向（上方）に向く。さらに、複数のセル１１は、Ｘ軸に沿う方向において、正極端子２５と負極端子２６が交互に配置されるように並べられる。なお、複数のセル１１の配置はこれに限らない。
【００１９】
図４は、電池モジュール１０を示す断面図である。図５は、電池モジュール１０の一部を拡大して示す断面図である。図５に示すように、複数のセル１１は、隣り合うセル１１Ａとセル１１Ｂとを含む。セル１１Ａは、第１のセルの一例である。セル１１Ｂは、第２のセルの一例である。なお、セル１１Ａ及びセル１１Ｂは、他のセル１１と同じものである。
【００２０】
セル１１Ａは、第１の側面３１と、第２の側面３２と、第１の底面３３とを有する。第１の側面３１は、第１の面の一例である。第２の側面３２は、セルの表面及び第２の面の一例である。第１の底面３３は、第３の面の一例である。第１及び第２の側面３１，３２と第１の底面３３とは、例えば、表面又は壁とも称され得る。
【００２１】
第２の側面３２は、第１の側面３１の反対側に位置する。第１の底面３３は、第１の側面３１及び第２の側面３２と交差する方向、例えば直交する方向に延びる。第１の底面３３は、第１の側面３１と第２の側面３２とをつなぐとともに、Ｙ軸に沿う方向に延びる。第１の底面３３は、蓋体２４の反対側に位置し、ヒートシンク１５の支持面２１に向く。
【００２２】
セル１１Ｂは、第３の側面３５と、第４の側面３６と、第２の底面３７とを有する。第３の側面３５は、セルの表面及び第４の面の一例である。第４の側面３６は、第５の面の一例である。第２の底面３７は、第６の面の一例である。第３及び第４の側面３５，３６と第２の底面３７とは、例えば、表面又は壁とも称され得る。
【００２３】
第３の側面３５は、セル１１Ａの第２の側面３２に向く。第４の側面３６は、第３の側面３５の反対側に位置する。第２の底面３７は、第３の側面３５及び第４の側面３６と交差する方向、例えば直交する方向に延びる。第２の底面３７は、第３の側面３５と第４の側面３６とをつなぐとともに、第１の底面３３と平行に、Ｙ軸に沿う方向に延びる。第２の底面３７は、蓋体２４の反対側に位置し、ヒートシンク１５の支持面２１に向く。
【００２４】
放熱プレート１２は、例えば、銅によって、略Ｌ型に形成された金属板である。なお、放熱プレート１２はこれに限らず、例えば他の材料によって形成されても良い。放熱プレート１２は、セル１１の表面に当接するとともに、ヒートシンク１５の表面に当接する。これにより、放熱プレート１２は、セル１１をヒートシンク１５に熱的に接続する。
【００２５】
複数の放熱プレート１２は、放熱プレート１２Ａと、放熱プレート１２Ｂとを含む。放熱プレート１２Ａは、第１の放熱部材の一例である。放熱プレート１２Ｂは、第２の放熱部材の一例である。なお、放熱プレート１２Ａ及び放熱プレート１２Ｂは、他の放熱プレート１２と同じものである。
【００２６】
放熱プレート１２Ａは、第１の部分４１と、第２の部分４２とを有する。第１の部分４１は、例えば、長辺部又は長部とも称され得る。第２の部分４２は、例えば、短辺部又は短部とも称され得る。
【００２７】
第１の部分４１は、Ｚ軸に沿う方向に立ち上がるとともに、Ｙ軸に沿う方向に延びる板状の部分である。第１の部分４１は、セル１１Ａの、第１の側面３１に接触する。第１の部分４１は、例えば、第１の側面３１の中心部分を含む、第１の側面３１のほぼ全域に接触する。なお、第１の部分４１は、第１の側面３１の一部にのみ接触しても良い。第１の部分４１は、例えば、グリースを介して第１の側面３１に接触する。
【００２８】
第２の部分４２は、第１の部分４１と交差する方向、例えば直交する方向に延びる板状の部分である。第２の部分４２は、セル１１Ａの、第１の底面３３に接触する。第２の部分４２は、例えば、グリースを介して第１の底面３３に接触する。
【００２９】
第２の部分４２の一方の面はセル１１Ａに接触するが、第２の部分４２の他方の面は、ヒートシンク１５の支持面２１に接触する。このため、第２の部分４２は、セル１１Ａの第１の底面３３と、ヒートシンク１５の支持面２１とに挟まれる。第２の部分４２は、例えば、グリースを介して支持面２１に接触する。これにより、放熱プレート１２Ａは、セル１１Ａをヒートシンク１５に熱的に接続する。
【００３０】
放熱プレート１２Ｂは、第３の部分４５と、第４の部分４６とを有する。第３の部分４５は、例えば、長辺部又は長部とも称され得る。第４の部分４６は、例えば、短辺部又は短部とも称され得る。
【００３１】
第３の部分４５は、Ｚ軸に沿う方向に立ち上がるとともに、Ｙ軸に沿う方向に延びる板状の部分である。第３の部分４５は、セル１１Ｂの、第４の側面３６に接触する。第３の部分４５は、例えば、第４の側面３６の中心部分を含む、第４の側面３６のほぼ全域に接触する。なお、第３の部分４５は、第４の側面３６の一部にのみ接触しても良い。第３の部分４５は、例えば、グリースを介して第４の側面３６に接触する。
【００３２】
第４の部分４６は、第３の部分４５と交差する方向、例えば直交する方向に延びる板状の部分である。第４の部分４６は、セル１１Ｂの、第２の底面３７に接触する。第４の部分４６は、例えば、グリースを介して第２の底面３７に接触する。
【００３３】
第４の部分４６の一方の面はセル１１Ｂに接触するが、第４の部分４６の他方の面は、ヒートシンク１５の支持面２１に接触する。このため、第４の部分４６は、セル１１Ｂの第２の底面３７と、ヒートシンク１５の支持面２１とに挟まれる。第４の部分４６は、例えば、グリースを介して支持面２１に接触する。これにより、放熱プレート１２Ｂは、セル１１Ｂをヒートシンク１５に熱的に接続する。
【００３４】
第１の絶縁板１３は、略直方体に形成され、隣り合うセル１１Ａ及びセル１１Ｂの間に位置する。すなわち、第１の絶縁板１３は、セル１１Ａの第２の側面３２と、セル１１Ｂの第３の側面３５とに挟まれる。セル１１Ａ及びセル１１Ｂは、第１の絶縁板１３によって互いに離間される。第１の絶縁板１３は、例えばフェノール樹脂のような樹脂によって形成され、絶縁性を有する。なお、第１の絶縁板１３は、他の材料によって形成されても良い。
【００３５】
第１の絶縁板１３は、第１の当接面５１と、第２の当接面５２と、二つの第１の凹部５３と、二つの第２の凹部５４とを有する。第１の当接面５１は、セル１１Ａの第２の側面３２に当接する。第２の当接面５２は、第１の当接面５１の反対側に位置し、セル１１Ｂの第３の側面３５に当接する。
【００３６】
二つの第１の凹部５３は、第１の当接面５１にそれぞれ形成される。第１の凹部５３は、Ｙ軸に沿う方向にそれぞれ延びる。第１の凹部５３は、セル１１Ａの第２の側面３２とともに、第１の通風路５６を形成する。第１の通風路５６は、第２の流路の一例である。言い換えると、セル１１Ａの第２の側面３２は、第１の通風路５６の一部を形成する。第１の通風路５６は、Ｙ軸に沿う方向、すなわち、複数のセル１１が並ぶ方向（Ｘ軸に沿う方向）と交差する方向に延びる。
【００３７】
二つの第１の凹部５３の間に、第１の凸部５７が形成される。第１の凸部５７は、セル１１Ａの第２の側面３２の中心部に当接する。言い換えると、第１の凸部５７は、セル１１Ａの中心部を押す。これにより、第１の凸部５７は、セル１１Ａの膨張を抑制する。
【００３８】
二つの第２の凹部５４は、第２の当接面５２にそれぞれ形成される。第２の凹部５４は、Ｙ軸に沿う方向にそれぞれ延びる。第２の凹部５４は、セル１１Ｂの第３の側面３５とともに、第２の通風路５８を形成する。第２の通風路５８は、第３の流路の一例である。第１及び第２の通風路５６，５８は、例えば、通風隙間、導風部、空冷部、又はダクトとも称され得る。言い換えると、セル１１Ｂの第３の側面３５は、第２の通風路５８の一部を形成する。第２の通風路５８は、Ｙ軸に沿う方向、すなわち、複数のセル１１が並ぶ方向（Ｘ軸に沿う方向）と交差する方向に延びる。
【００３９】
二つの第２の凹部５４の間に、第２の凸部５９が形成される。第２の凸部５９は、セル１１Ｂの第３の側面３５の中心部に当接する。言い換えると、第２の凸部５９は、セル１１Ｂの中心部を押す。これにより、第２の凸部５９は、セル１１Ｂの膨張を抑制する。
【００４０】
上述のように、隣り合うセル１１Ａ及びセル１１Ｂの間に、第１及び第２の通風路５６，５８が形成される。第１及び第２の通風路５６，５８を流れる風（空気）は、セル１１Ａの第２の側面３２と、セル１１Ｂの第３の側面３５と、に直接的に接する。当該風（空気）は、第２の熱媒体の一例である。言い換えると、セル１１Ａ及びセル１１Ｂは、直接空気冷却される。なお、第２の熱媒体は空気に限らず、冷媒のような、種々の流体であっても良い。
【００４１】
図５に示す二つの第２の絶縁板１４は、略直方体に形成され、隣り合うセル１１Ａと他のセル１１との間、及び隣り合うセル１１Ｂと他のセル１１との間に、それぞれ配置される。第１の絶縁板１３と第２の絶縁板１４とは、Ｘ軸に沿う方向において、交互に配置される。
【００４２】
第２の絶縁板１４は、第１の絶縁板１３と同じく、例えばフェノール樹脂のような樹脂によって形成され、絶縁性を有する。なお、第１の絶縁板１３は、他の材料によって形成されても良い。
【００４３】
一方の第２の絶縁板１４は、セル１１Ａに接する放熱プレート１２Ａと、セル１１Ａと隣り合う他のセル１１に接する放熱プレート１２と、に挟まれる。すなわち、隣り合う放熱プレート１２，１２Ａは、第２の絶縁板１４によって互いに離間され、絶縁される。
【００４４】
他方の第２の絶縁板１４は、セル１１Ｂに接する放熱プレート１２Ｂと、セル１１Ｂと隣り合う他のセル１１に接する放熱プレート１２と、に挟まれる。すなわち、隣り合う放熱プレート１２，１２Ｂは、第２の絶縁板１４によって互いに離間され、絶縁される。
【００４５】
ヒートシンク１５は、例えばアルミニウム合金によって形成される。なお、ヒートシンク１５は、他の材料によって形成されても良い。ヒートシンク１５は、略直方体に形成され、上記の支持面２１と、複数の流路６１とを有する。流路６１は、第１の流路の一例である。
【００４６】
複数の流路６１は、Ｙ軸に沿う方向、すなわち、セル１１が並ぶ方向（Ｘ軸に沿う方向）と交差する方向に延びる。複数の流路６１は、例えば、複数のセル１１に対応して配置される。すなわち、セル１１の下方に、対応する流路６１が配置される。なお、流路６１の配置はこれに限らない。複数の流路６１の断面積は、おおよそ等しい。
【００４７】
流路６１に、例えば水が流される。水は、第１の熱媒体の一例である。なお、第１の熱媒体はこれに限らず、油、空気、又は冷媒のような、種々の流体であって良い。流路６１に水が流されることで、ヒートシンク１５は、セル１１よりも低温になる。このため、セル１１の熱は、放熱プレート１２を通り、ヒートシンク１５に向かって移動（伝熱）する。すなわち、複数のセル１１は、流路６１に水が流れるヒートシンク１５によって除熱される。言い換えると、複数のセル１１は、間接的に水冷（液冷）される。
【００４８】
図２に示すように、第１の加圧部１６は、一対のエンドプレート６３と、複数の第１の固定板６４と、一対のサイドプレート６５と、複数の第１のボルト６６と、複数の第２のボルト６７と、を有する。エンドプレート６３は、例えば、壁部、当接部、又は挟持部とも称され得る。第１及び第２のボルト６６，６７は、例えば、締結具、締め付け部、又は調節部とも称され得る。
【００４９】
エンドプレート６１は、それぞれ略直方体に形成される。図４に示すように、エンドプレート６１の高さ（Ｚ軸に沿う長さ）Ｈ１は、セル１１の高さＨ２よりも短い。なお、エンドプレート６１の寸法はこれに限らない。
【００５０】
一対のエンドプレート６３は、並べられた複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４の両端に位置する放熱プレート１２に、それぞれ当接する。言い換えると、一対のエンドプレート６３は、並べられた複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４を、Ｘ軸に沿う方向に挟む。
【００５１】
複数の第１の固定板６４は、例えば、Ｙ軸に沿う方向に延びる鋼板である。第１の固定板６４は、エンドプレート６３の外面に設けられた複数の第１の溝６８にそれぞれ取り付けられる。当該エンドプレート６３の外面は、放熱プレート１２に当接するエンドプレート６３の内面の反対側に位置する。複数の第１の固定板６４は、エンドプレート６３の上端近傍と、下端近傍とに、それぞれ配置される。
【００５２】
図２に示すように、一対のサイドプレート６５は、並べられた複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４を、Ｙ軸に沿う方向に挟む。サイドプレート６５は、複数の通風孔６９を有する。通風孔６９の個数は、例えばセル１１の個数の半分である。
【００５３】
通風孔６９は、Ｘ軸に沿う方向に並べられ、第１及び第２の通風路５６，５８に対応して配置される。すなわち、第１及び第２の通風路５６，５８は、サイドプレート６５に塞がれず、対応する通風孔６９によって開放される。前記風は、通風孔６９を通って、第１及び第２の通風路５６，５８を出入りする。すなわち、セル１１が発した熱は、第１及び第２の通風路５６，５８と通風孔６９とを通って、電池モジュール１０の外部に排出される。
【００５４】
サイドプレート６５は、一方のエンドプレート６３に取り付けられた第１の固定板６４と、他方のエンドプレート６３に取り付けられた第１の固定板６４と、の間に位置する。サイドプレート６５の長さ（Ｘ軸に沿う長さ）は、一方のエンドプレート６３に取り付けられた第１の固定板６４と、他方のエンドプレート６３に取り付けられた第１の固定板６４と、の間の距離よりも短い。なお、サイドプレート６５の寸法は、これに限らない。
【００５５】
第１のボルト６６は、ヒートシンク１５に、一対のエンドプレート６３を取り付ける。第１のボルト６６は、ヒートシンク１５に設けられてＸ軸に沿う方向に延びた孔又は切欠を通り、エンドプレート６３に設けられたネジ孔に挿入される。エンドプレート６３は、Ｘ軸に沿う方向に移動可能である。
【００５６】
第２のボルト６７は、第１の固定板６４に、サイドプレート６５を取り付ける。サイドプレート６５の一方の端部は、一方のエンドプレート６３に取り付けられた第１の固定板６４に取り付けられる。サイドプレート６５の他方の端部は、他方のエンドプレート６３に取り付けられた第１の固定板６４に取り付けられる。
【００５７】
第２のボルト６７が締められることで、第１の固定板６４が取り付けられた一対のサイドプレート６５は、並べられた複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４を、Ｘ軸に沿う方向（積層方向）に圧縮する。これにより、セル１１は、接触する放熱プレート１２に押し付けられる。例えば、セル１１Ａは、放熱プレート１２Ａの第１の部分４１に押し付けられる。セル１１Ｂは、放熱プレート１２Ｂの第３の部分４５に押し付けられる。すなわち、セル１１が放熱プレート１２に密着し、セル１１と放熱プレート１２との間の接触熱抵抗が低減する。
【００５８】
第２の加圧部１７は、端子カバー７１と、第２の固定板７２と、複数の第３のボルト７３とを有する。端子カバー７１は、例えば、壁部、当接部、又は挟持部とも称され得る。第３のボルト７３は、例えば、締結具、締め付け部、又は調節部とも称され得る。
【００５９】
端子カバー７１は、複数のセル１１の蓋体２４に当接する。このため、端子カバー７１とヒートシンク１５とは、並べられた複数のセル１１、複数の放熱プレート１２、複数の第１の絶縁板１３、及び複数の第２の絶縁板１４を、Ｚ軸に沿う方向に挟む。端子カバー７１は、複数の端子孔７５を有する。複数の端子孔７５は、セル１１の正極端子２５及び負極端子２６を、それぞれ露出させる。
【００６０】
露出された正極端子２５は、隣り合う負極端子２６に、接続バスバー７６によって電気的に接続される。すなわち、並べられた複数のセル１１は、直列に接続される。接続された複数のセル１１の端に位置する正極端子２５及び負極端子２６には、ターミナルバスバー７７が取り付けられる。ターミナルバスバー７７は、例えば、他のモジュール（外部装置）に電気的に接続される。
【００６１】
第２の固定板７２は、例えば、Ｘ軸に沿う方向に延びる鋼板である。第２の固定板７２は、端子カバー７１の上面に設けられた第２の溝７８に取り付けられる。当該端子カバー７１の上面は、セル１１の蓋体２４に当接する端子カバー７１の下面の反対側に位置する。第２の固定板７２は、蓋体２４の弁２７の上方に位置する。
【００６２】
第３のボルト７３は、エンドプレート６３の上端近傍に位置する第１の固定板６４に、第２の固定板７２を取り付ける。第２の固定板７２の一方の端部は、一方のエンドプレート６３に取り付けられた第１の固定板６４に取り付けられる。第２の固定板７２の他方の端部は、他方のエンドプレート６３に取り付けられた第１の固定板６４に取り付けられる。
【００６３】
第３のボルト７３が締められることで、第２の固定板７２が取り付けられた端子カバー７１は、複数のセル１１をヒートシンク１５に向かって押す。これにより、セル１１が接触する放熱プレート１２に押し付けられるとともに、放熱プレート１２がヒートシンク１５に押し付けられる。例えば、セル１１Ａは、放熱プレート１２Ａの第２の部分４２に押し付けられる。セル１１Ｂは、放熱プレート１２Ｂの第４の部分４６に押し付けられる。放熱プレート１２Ａ，１２Ｂの第２及び第４の部分４２，４６は、ヒートシンク１５の支持面２１に押し付けられる。すなわち、放熱プレート１２がヒートシンク１５に密着し、放熱プレート１２とヒートシンク１５との間の接触熱抵抗が低減する。
【００６４】
図１に示すように、複数のセル１１は、ヒートシンク１５、エンドプレート６３、サイドプレート６５、及び端子カバー７１に覆われる。セル１１の、正極端子２５及び負極端子２６以外の部分は、殆どが覆い隠される。
【００６５】
図６は、電池システム１を概略的に示す断面図である。図６に示すように、電池システム１は、筐体８１と、循環装置８２と、送風機８３とを有する。循環装置８２は、直接冷却部の一例であり、例えば、液体供給部、熱媒体供給部、流体供給部とも称され得る。送風機８３は、間接冷却部の一例であり、例えば、空気供給部、熱媒体供給部、流体供給部とも称され得る。
【００６６】
筐体８１は、樹脂のような種々の材料によって箱型に形成される。筐体８１は、電池モジュール１０と、循環装置８２とを収容する。なお、循環装置８２は、筐体８１の外に位置しても良い。
【００６７】
循環装置８２は、ポンプ８５と、複数のパイプ８６とを有する。パイプ８６は、複数の流路６１の一方の端部（入口）と、他方の端部（出口）とにそれぞれ接続される。パイプ８６は、ポンプ８５を、複数の流路６１に接続する。ポンプ８５は、パイプ８６を介して、流路６１に水を流す。当該水は、パイプ８６を通って、ポンプ８５に戻される。戻された水は、ポンプ８５において冷却される。このように、循環装置８２は、流路６１を通る水を循環させる。
【００６８】
送風機８３は、筐体８１に取り付けられ、筐体８１の内部に外気を流入させる。筐体８１に流入した空気は、風として複数の第１及び第２の通風路５６，５８を流れる。すなわち、送風機８３は、第１及び第２の通風路５６，５８に風を流す。送風機８３が流す風は、筐体８１に設けられる排気口から、筐体８１の外部に排出される。なお、送風機８３が生じさせた風を第１及び第２の通風路５６，５８に導くダクトが、筐体８１の内部にあっても良い。
【００６９】
筐体８１に、複数の電池モジュール１０が収容されても良い。この場合、一つの循環装置８２及び送風機８３が、複数の電池モジュール１０に、水及び風を供給しても良い。これに限らず、一つの電池モジュール１０に一つの対応する循環装置８２及び送風機８３が、水及び風を供給しても良い。
【００７０】
図７は、電池システム１の機能的構成を示すブロック図である。図７に示すように、電池システム１は、制御部９１と、複数の検知部９２とを有する。制御部９１は、循環装置８２と、送風機８３と、複数の検知部９２とに接続される。
【００７１】
複数の検知部９２は、複数のセル１１の正極端子２５又は負極端子２６にそれぞれ取り付けられる。検知部９２は、例えばサーミスタであり、取り付けられたセル１１の温度を測定する。検知部９２は、測定したセル１１の温度情報を、制御部９１に出力する。
【００７２】
制御部９１は、例えば、コンピュータであるが、種々の部品又は装置であっても良い。制御部９１は、循環装置８２が流路６１に流す水の量を変化させるとともに、送風機８３が第１及び第２の通風路５６，５８に流す風の量を変化させる。制御部９１は、例えば、電池モジュール１０の充放電時の電流に応じて、循環装置８２が流路６１に流す水の流速と、送風機８３が第１及び第２の通風路５６，５８に流す風の流速と、を変化させる。なお、セル１１の発熱は、一般的に、電流の二乗に比例する。
【００７３】
例えば、電池モジュール１０が定格、又は定格より低い電流で充放電を行う場合、制御部９１は、循環装置８２及び送風機８３を停止させる。すなわち、制御部９１は、電池モジュール１０を自然空冷する。
【００７４】
電池モジュール１０が、例えば定格の２〜３倍の電流で充放電を行う場合、制御部９１は、送風機８３を作動させる。すなわち、制御部９１は、送風機８３によって、電池モジュール１０を強制空冷する。
【００７５】
電池モジュール１０が、例えば定格の４倍の電流で充放電を行う場合、制御部９１は、送風機８３を停止させ、循環装置８２を作動させる。すなわち、制御部９１は、電池モジュール１０を、循環装置８２によって間接的に水冷するとともに、自然空冷する。
【００７６】
電池モジュール１０が、例えば定格の５倍の電流で充放電を行う場合、制御部９１は、循環装置８２及び送風機８３を作動させる。すなわち、制御部９１は、電池モジュール１０を、循環装置８２によって間接的に水冷するとともに、送風機８３によって強制空冷する。
【００７７】
制御部９１はさらに、検知部９２が測定したセル１１の温度が閾値を越えたとき、循環装置８２及び送風機８３を作動させる。なお、複数の閾値が設けられ、セル１１の温度によって、制御部９１が、循環装置８２及び送風機８３の少なくとも一つを作動させても良い。
【００７８】
第１の実施の形態に係る電池システム１において、セル１１は、放熱プレート１２によって、水が流されるヒートシンク１５に熱的に接続される。すなわち、当該セル１１は、放熱プレート１２を介する間接冷却がなされる。さらに、並べられた複数のセル１１の間に第１及び第２の通風路５６，５８が形成され、これらの第１及び第２の通風路５６，５８を通る風がセル１１の表面に接する。すなわち、当該セル１１は、風による直接冷却がなされる。このように、セル１１は、間接冷却と直接冷却との二種類の方法によって冷却される。
【００７９】
電池モジュール１０は、定格以外の種々の電流量で充放電を行うことがある。このため、複数種類の方法でセル１１を冷却する当該電池モジュール１０は、より効率的にセル１１を冷却することができる。
【００８０】
例えば、セル１１の発熱量が低い場合、制御部９１によって循環装置８２及び送風機８３が停止させられ、セル１１は自然空冷される。これにより、循環装置８２及び送風機８３による過剰な運転コストが生じることが抑制される。
【００８１】
また、セル１１の発熱量が高い場合、制御部９１によって循環装置８２及び送風機８３が作動し、セル１１は水冷による間接冷却と、強制空冷による直接冷却とを受ける。これにより、セル１１の温度上昇を抑制できる。
【００８２】
このように、セル１１は、条件に応じて間接冷却と直接冷却との二種類の方法によって冷却される。このため、単一の電池システム１が、定格以外の電流量で充放電を行う種々の装置に対応できる。したがって、搭載される装置ごとに電池システム１の設計を変形する必要が無く、少品種大量生産によるコスト低減をすることができる。
【００８３】
隣り合うセル１１の間に第１の絶縁板１３が配置される。これにより、例えば、隣り合うセル１１の間に短絡が生じることが抑制される。さらに、第１の絶縁板１３が、第１及び第２の通風路５６，５８を形成する。これにより、セル１１の間の絶縁とセル１１の直接冷却とを同時に実現することができ、例えば部品点数の増加を抑制できる。
【００８４】
放熱プレート１２Ａ，１２Ｂは、セル１１Ａ，１１Ｂの第１及び第３の側面３１，３５に接触する第１及び第３部分４１，４５を有する略Ｌ字型に形成される。これにより、より高温になりやすいセル１１の中心部がより効率的に冷却されることができる。
【００８５】
第１の絶縁板１３は、セル１１Ａの第２の側面３２とともに第１の通風路５６を形成する第１の凹部５３と、セル１１Ｂの第３の側面３５とともに第２の通風路５８を形成する第２の凹部５４と、を有する。言い換えると、一つの第１の絶縁板１３が、二つのセル１１Ａ，１１Ｂを冷却するための第１及び第２の通風路５６，５８を形成する。これにより、電池モジュール１０をより小型化できる。
【００８６】
流路６１と第１及び第２の通風路５６，５８とは、セル１１が並ぶ方向（Ｘ軸に沿う方向）と交差する方向（Ｙ軸に沿う方向）に延びる。これにより、各セル１１がより均等に冷却されることができ、各セル１１の温度の不均衡が生じることを抑制できる。
【００８７】
第１の加圧部１６は、セル１１Ａを放熱プレート１２Ａの第１の部分４１に押し付け、セル１１Ｂを放熱プレート１２Ｂの第３の部分４５に押し付ける。これにより、セル１１Ａ，１１Ｂと、放熱プレート１２Ａ，１２Ｂとの間で、より効率的に熱が伝わることができる。
【００８８】
第２の加圧部１７は、放熱プレート１２Ａ，１２Ｂの第２及び第４の部分４２，７６が、セル１１Ａ，１１Ｂとヒートシンク１５とによって圧縮されるように、セル１１をヒートシンク１５に向かって押す。これにより、セル１１Ａ，１１Ｂと、ヒートシンク１５との間で、より効率的に熱が伝わることができる。
【００８９】
制御部９１は、循環装置８２及び送風機８３を制御し、循環装置８２及び送風機８３が流す水及び風の量を変化させる。これにより、より効率的にセル１１が冷却されることができる。
【００９０】
以下に、第２の実施の形態について、図８を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
【００９１】
図８は、第２の実施の形態に係る電池モジュール１０を、サイドプレート６５を除いて示す斜視図である。図８に示すように、第２の実施形態の流路６１の個数は、セル１１の個数よりも少ない。
【００９２】
複数の流路６１は、二つの流路６１Ａと、二つの流路６１Ｂとを含む。流路６１Ａと流路６１Ｂとは、それぞれ異なる断面積を有する。流路６１Ａは、並んだ複数のセル１１の列において、中央部分に位置する二つのセル１１の下方を通る。流路６１Ｂは、並んだ複数のセル１１の列において、流路６１Ａが下方を通るセル１１の外側に位置する二つのセル１１の下方を通る。
【００９３】
流路６１Ａの断面積は、流路６１Ｂの断面積よりも大きい。すなわち、流路６１Ａを流れる水の量は、流路６１Ｂを流れる水の量よりも多い。言い換えると、流路６１において、並べられたセル１１のうち中央部分に配置されたセル１１に対応する場所（流路６１Ａ）で流れる水の量が、当該中央部分に配置されたセル１１よりも外側に配置されたセル１１に対応する場所（流路６１Ｂ）で流れる水の量よりも多い。したがって、列の中央部に位置するセル１１は、その外側に位置するセル１１よりも強力に冷却される。
【００９４】
第２の実施形態の電池モジュール１０によれば、中央部分に位置するセル１１は、高温になりやすいため、断面積が大きい流路６１Ａを流れる水によってより強力に冷却される。したがって、複数のセル１１の間の温度の不均衡が抑制される。なお、各セル１１の温度差は、例えば５℃以下に抑えられる。
【００９５】
なお、ヒートシンク１５は、一つの流路６１のみを有しても良い。当該一つの流路６１は、例えば、複数のセル１１の下方を通る。当該流路６１において、並んだ複数のセル１１の列の中央部分の下方の断面積が広く、当該列の外側の下方の断面積が狭くとも良い。
【００９６】
また、複数の流路６１を流れる水の量は、各流路６１の断面積に限らず、例えば各流路６１を流れる水の流速によって変えられても良い。例えば、並んだ複数のセル１１の列の中央部分の下方に位置する流路６１を流れる水の流速が速く、当該列の外側の下方に位置する流路６１を流れる水の流速が遅くされても良い。
【００９７】
さらに、第１及び第２の通風路５６，５８を流れる風（空気）の量が、場所によって変えられても良い。例えば、並んだ複数のセル１１の列の中央部分に位置する第１及び第２の通風路５６，５８の断面積が広く、当該列の外側に位置する第１及び第２の通風路５６，５８の断面積が狭くされても良い。
【００９８】
以下に、第３の実施の形態について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、第３の実施の形態に係る電池モジュール１０を、サイドプレート６５を除いて示す斜視図である。図１０は、セル１１及び放熱プレート１２を示す斜視図である。
【００９９】
図１０に示すように、第３の実施形態において、一つのセル１１に二つの放熱プレート１２が接触する。すなわち、セル１１の一方の側面と底面とに一つの放熱プレート１２が接触し、セル１１の他方の側面と底面とに、他の放熱プレート１２が接触する。
【０１００】
セル１１の底面にそれぞれ接触する二つの放熱プレート１２の一部は、隙間を介して並ぶ。このため、放熱プレート１２は、より確実にセル１１の側面に接触する。なお、セル１１の底面にそれぞれ接触する二つの放熱プレート１２の一部は、Ｚ軸に沿って重ねられても良い。
【０１０１】
図９に示すように、第３の実施形態において、電池モジュール１０は第２の絶縁板１４を有さない。このため、複数のセル１１と、複数の放熱プレート１２と、複数の第１の絶縁板１３とが、Ｘ軸に沿って並ぶ。
【０１０２】
第１の通風路５６は、第１の凹部５３と、放熱プレート１２の表面とによって形成される。第２の通風路５８は、第２の凹部５４と、放熱プレート１２の表面とによって形成される。
【０１０３】
セル１１は、放熱プレート１２を介して、第１及び第２の通風路５６，５８を通る風（空気）によって冷却される。言い換えると、セル１１は、間接的に空気冷却される。さらに、セル１１は、二つの放熱プレート１２を介して、流路６１に水が流れるヒートシンク１５によって冷却される。言い換えると、セル１１は、間接的に水冷（液冷）される。
【０１０４】
第３の実施形態の電池モジュール１０によれば、セル１１の二つの側面に放熱プレート１２がそれぞれ接触する。これにより、セル１１の中心部分の熱がヒートシンク１５に伝わり易くなり、より効率的にセル１１を冷却することができる。
【０１０５】
図１１は、第３の実施形態の電池モジュール１０の変形例を示す斜視図である。図９において、流路６１がそれぞれ二つのセル１１の下方に位置したが、図１１に示すように、各セル１１の下方に対応する一つの流路６１が配置されても良い。
【０１０６】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、セルは、放熱部によって、第１の熱媒体が流れるヒートシンクに熱的に接続される。さらに、並ぶ複数のセルの間に、第２の熱媒体が流れる第２の流路が形成される。このため、セルは、二種類の方法によって、より効率的に冷却される。
【０１０７】
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。
【符号の説明】
【０１０８】
１…電池システム、１０…電池モジュール、１１，１１Ａ，１１Ｂ…セル、１２，１２Ａ，１２Ｂ…放熱プレート、１３…第１の絶縁板、１５…ヒートシンク、１６…第１の加圧部、１７…第２の加圧部、２１…支持面、３１…第１の側面、３２…第２の側面、３３…第１の底面、３５…第３の側面、３６…第４の側面、３７…第２の底面、４１…第１の部分、４２…第２の部分、４５…第３の部分、４６…第４の部分、５３…第１の凹部、５４…第２の凹部、５６…第１の通風路、５８…第２の通風路、６１，６１Ａ，６１Ｂ…流路、８２…循環装置、８３…送風機、９１…制御部。
【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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