(57)【要約】【課題】電池ユニットにおいて、平行な複数列に配置された複数の電池セルをそれぞれ含む複数の電池モジュールを高密度に組み合わせる構造を実現することである。【解決手段】電池ユニットは、平行な複数列に配置された複数の電池セルをそれぞれ含み、互いに反対側の２つの外面に電池セルの配置に応じた波形凹凸部２０が形成される複数の電池モジュール４４を含む。複数の電池モジュール４４は、少なくとも２つの電池モジュール４４において、波形凹凸部２０を形成する凹部２２と凸部２４とが互いに対向するように重なって一体的に組み合わされる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な複数列に配置された複数の電池セルをそれぞれ含み、互いに反対側の２つの外面に前記電池セルの配置に応じた波形凹凸部が形成される複数の電池モジュールを備え、
前記複数の電池モジュールは、少なくとも２つの電池モジュールにおいて、前記波形凹凸部を形成する凹部と凸部とが互いに対向するように重なって一体的に組み合わされる、電池ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の電池ユニットにおいて、
前記各電池モジュールは、平行な複数列に千鳥配置された前記複数の電池セルをそれぞれ含む、電池ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の電池ユニットにおいて、
前記複数の電池モジュールは、少なくとも２つの電池モジュールにおいて、前記複数の電池セルが全体的に千鳥配置されるように一体的に組み合わされている、電池ユニット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の電池ユニットにおいて、
前記波形凹凸部を形成する複数の前記凹部の少なくとも一部は、断面円弧形の凹面状に形成され、
前記波形凹凸部を形成する複数の前記凸部の少なくとも一部は、断面円弧形の凸面状に形成される、電池ユニット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の電池ユニットにおいて、
前記少なくとも２つの電池モジュールは、前記波形凹凸部を形成する少なくとも一部の凹部または凸部に設けられた直線状の凹溝と、前記波形凹凸部を形成する少なくとも一部の凸部または凹部に設けられた直線状の凸壁とを含み、
前記少なくとも２つの電池モジュールは、互いに対向する前記凹溝と前記凸壁とが係合された状態で一体的に組み合わされている、電池ユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１に記載の電池ユニットにおいて、
前記凹部と前記凸部とが対向して形成される複数の凹凸対向部の少なくとも一部において、前記電池セルの長さ方向に沿う直線状隙間が形成され、
前記直線状隙間に冷媒を流すための冷却管が挿入されている、電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルをそれぞれ含む複数の電池モジュールを備える電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直線状に配置された複数の電池セルをホルダに保持した電池モジュールを複数個、平行に並べて結合して電源モジュールブロックを形成することが記載されている。複数のホルダのそれぞれの外面には凹部と凸部とが設けられる。２つのホルダの凹部と凸部とを互いに対向させ、それぞれの凹部に凸部を挿入し嵌着することで２つのホルダは連結されている。
【０００３】
特許文献２には、内側に第１、第２挟み込み部を含み一体形成されたグロメットと、各挟み込み部に保持されたバッテリとをそれぞれ有する複数のバッテリモジュールを含み、複数のグロメットが外面に設けられた凹部と凸部との係合構造により組み合わされた構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８５４５９号公報
【特許文献２】特開２００９−８７８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２のいずれにも、平行な複数列に配置された複数の電池セルをそれぞれ含む複数の電池モジュールを高密度に組み合わせる構造を実現することは記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電池ユニットは、平行な複数列に配置された複数の電池セルをそれぞれ含み、互いに反対側の２つの外面に電池セルの配置に応じた波形凹凸部が形成される複数の電池モジュールを備え、複数の電池モジュールは、少なくとも２つの電池モジュールにおいて、前記波形凹凸部を形成する凹部と凸部とが互いに対向するように重なって一体的に組み合わされる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電池ユニットによれば、平行な複数列に配置された複数の電池セルをそれぞれ含む複数の電池モジュールを高密度に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における電池ユニットを示す斜視図である。
【図２】図１の電池ユニットを別の方向から見た斜視図である。
【図３】図１の電池ユニットを構成する電池ユニット本体を示している図２のＡ部に対応する図である。
【図４】図３の右側から見た図である。
【図５】図４のＢ部拡大図である。
【図６】図４の電池ユニット本体から固定プレートを取り出して、下側構成部材に固定する前の状態で示す斜視図である。
【図７】集合ダクトを形成するダクト本体を示す図である。
【図８】図４の電池ユニット本体を構成する１つの電池モジュールを取り出して示す斜視図である。
【図９】図８の裏側から見た図である。
【図１０】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】図８の電池モジュールにおいて、電池セルの数を少なくしてダクトカバー、負極カバー、及び端子保持部を取り外して示す斜視図である。
【図１２】図９のＤ−Ｄ断面図である。
【図１３】図３のＥ−Ｅ断面を概略的に示す図である。
【図１４】電池ユニットの別例を示している図１３に対応する図である。
【図１５】電池ユニットの別例の第２例を示している図１３のＦ部拡大対応図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１、図２は、本発明の実施形態における電池ユニット３０において、方向を変えて見た斜視図を示している。図３は、図２のＡ部において、上側の集合ダクトと左右両側のサイドプレートとを取り外して示す図である。電池ユニット３０は、電動モータを駆動源として用いる電動車両に、蓄電装置として搭載して用いられる。電動車両として、例えば電気自動車、ハイブリッド車両、または燃料電池車が用いられる。ハイブリッド車両は、エンジン及び電動モータが搭載されて必要に応じてエンジン及び電動モータの一方または両方により駆動される。電池ユニット３０が車両の蓄電装置として用いられる場合、電池ユニット３０は電動モータに電力を供給する。電池ユニット３０は、車両の回生制動時に電動モータから回収した電力により充電されてもよい。電池ユニット３０は、車両の外部に設けられた交流電源から、充電装置によって直流電力に変換された電力により充電されてもよい。
【００１０】
なお、電池ユニット３０は、車両に搭載する用途に用いる場合に限定せず、例えば建物内の電気機器へ電力を供給するために用いられてもよい。
【００１１】
電池ユニット３０は、電池ユニット本体３２と、電池ユニット３０の左右両側に固定される２つのサイドプレート３４，３６と、電池ユニット本体３２の上側に固定される集合ダクト３８とを含んで一体的に構成される。図３、図４に示すように、電池ユニット本体３２は、横並びで配置され一体的に組み合わされた複数の（図示の例では３つの）電池モジュール組４０と、複数の電池モジュール組４０の下側に設けられた固定プレート４２とを含む。
【００１２】
図１から図４、及び後述する図面の一部では、互いに直交する３軸方向として、高さ方向Ｈ、長さ方向Ｌ、幅方向Ｗが示されている。高さ方向Ｈは、電池ユニット３０が水平面上に設置された場合の上下方向または鉛直方向である。長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗは水平面で互いに直交する方向である。ここでは電池ユニット３０を構成する後述の電池モジュール４４の長い方を長さ方向Ｌとし、短い方を左右方向である幅方向Ｗとした。
【００１３】
各電池モジュール組４０は、高さ方向Ｈに沿って積み上げられた複数の（図示の例では４つの）電池モジュール４４を含む。後述の図１０、図１１に示すように各電池モジュール４４は、平行な複数列に千鳥配置された複数の電池セル２をそれぞれ含み、電池セルケース３、ダクトカバー６、負極カバー７及び端子保持部８を含んで一体的に組み合わせることにより形成される。各電池モジュール４４は直方体状に形成され、互いに反対側となる上下両側の２つの外面には、電池セル２を収納保持する電池セルケース３と、正極ホルダ１０及び負極ホルダ１６との外面によって、電池セル２の配置に応じた波形凹凸部２０が形成される。
【００１４】
後述するように、各電池モジュール組４０において、各電池モジュール４４は、高さ方向Ｈである上下方向にそれぞれの波形凹凸部２０が対向するように重ね合わされる。この場合、図５に示すように、上下に対向する各２つの電池モジュール４４において、波形凹凸部２０を形成する凹部２２と凸部２４とが互いに対向して重なるように重なって一体的に組み合わされる。
【００１５】
図３に示すように、複数の電池モジュール組４０は、互いに幅方向Ｗに沿って突き合わされて組み合わされ、下側の固定プレート４２上に載置されている。各電池モジュール組４０を構成する最下端の電池モジュール４４と固定プレート４２とは一体的に組み合わされている。電池モジュール４４の詳しい構成は後で説明する。
【００１６】
図６に示すように、固定プレート４２は、板部４６の上面に形成されたプレート側波形凹凸部４８、板部４６の長さ方向Ｌの両側面に突出して形成された取付部５０と、位置ずれ阻止部５２とを含む。プレート側波形凹凸部４８は、それぞれ断面円弧形の凹部５４と凸部５６とを交互に連続させる断面波形に形成される。複数の凹部５４のうち、一部の凹部５４の底部には断面矩形の凹溝５８が形成されている。
【００１７】
プレート側波形凹凸部４８には、最下端の各電池モジュール４４の下面に形成された波形凹凸部２０の凹部２２と凸部２４とに、プレート側波形凹凸部４８の凸部５６と凹部５４とがそれぞれ互いに対向するように重ね合される。この場合、プレート側波形凹凸部４８を形成する凹部５４内に最下端の電池モジュール４４の凸部２４が対向して、固定プレート４２と最下端の電池モジュール４４とが一体的に組み合わされる。この状態で、最下端の電池モジュール４４の凸部２４に形成される後述の凸壁２６が凹溝５８内に挿入され互いに係合する。
【００１８】
取付部５０は、下側の被固定部であって、電動車両の車体を構成する下側構成部材６０に固定するために設けられる。具体的には、取付部５０には上下に貫通する孔６２が形成される。下側構成部材６０に形成された孔６４に挿入された図示しないボルトが取付部５０の孔６２に挿入され、図示しないナットで結合されることにより、固定プレート４２は下側構成部材６０に固定される。下側構成部材は車体に固定される部材であってもよい。
【００１９】
位置ずれ阻止部５２は、板部４６の下側面の長さ方向Ｌに沿って離れた２個所位置から下方に突出し、幅方向Ｗに沿うように、互いに平行に形成される。各位置ずれ阻止部５２は、取付部５０が下側構成部材６０に固定された状態で、下側構成部材６０の上面から突出する２つの下側突部６６の一方側面（図６の左側面）に、それぞれ長さ方向Ｌに沿って対向する。車体に固定プレート４２が固定された状態で長さ方向Ｌは車両の前後方向に一致し、下側突部６６の一方側面は車両の前後方向について後側面である。
【００２０】
この構成によって車両の前部が障害物に衝突することで、固定プレート４２に車両前方に移動する方向の力が加わっても、下側突部６６と位置ずれ阻止部５２との係合によって固定プレート４２の前方への移動が阻止される。車体に固定プレート４２が固定された状態で下側突部６６と位置ずれ阻止部５２との間に前後方向の隙間が形成されていてもよい。位置ずれ阻止部５２は、板部４６の下側面に１つのみ設けられてもよい。
【００２１】
図１、図２に戻って左右のサイドプレート３４，３６は、電池ユニット３０の左右両側である幅方向Ｗの両側に電池ユニット本体３２を挟むように設けられる。各サイドプレート３４，３６は、板部６８の下端部に外側に曲げ形成することにより設けられた取付板部７０を含んでいる。取付板部７０には取付孔７２が形成される。固定プレート４２の幅方向Ｗの両端部において、取付板部７０の下側には図示しない第２取付部が突出して形成される。第２取付部に高さ方向に貫通して形成される孔と、取付板部７０の取付孔７２とに挿入された図示しないボルトと、このボルトに結合されたナットとによって、サイドプレート３４，３６は固定プレート４２に固定される。サイドプレート３４，３６は直接に車体等の被固定部に固定されてもよい。
【００２２】
各サイドプレート３４，３６の上端部には、水平方向の外側に突出する図示しない第２取付板部が設けられる。第２取付板部に上下方向に貫通する孔が形成される。第２取付板部の孔に、後述する集合ダクト３８の幅方向Ｗ両端部に設けられた図示しないダクト取付部の孔に挿入された図示しないボルトが挿入され、このボルトにナットが結合されることによって、集合ダクト３８と各サイドプレート３４，３６とが固定される。これによって、電池ユニット本体３２、サイドプレート３４，３６、及び集合ダクト３８が一体的に結合されて電池ユニット３０が形成される。
【００２３】
集合ダクト３８は、ダクト本体７４と、ダクト本体７４の幅方向Ｗの両端部に固定された第１端部材７６及び第２端部材７８とを含んで構成される。図７に示すようにダクト本体７４は、長さ方向Ｌの中間部の内側において、第１流路８０及び第２流路８２を含む。第１流路８０及び第２流路８２は壁部８４により互いに分離され、各流路８０，８２の両端はダクト本体７４の幅方向Ｗの両端において開口する。ダクト本体７４の下側面には、断面円弧形の凹部８８と凸部９０とを交互に連続させる断面波形のダクト側波形凹凸部９２が形成される。複数の凹部８８のうち、一部の凹部８８の底部には断面矩形の凹溝９４が形成される。
【００２４】
図１に示すように、ダクト本体７４の下端部の複数個所にダクト孔９６が形成される。電池ユニット本体３２の幅方向Ｗの一方側（図１の右側）の電池モジュール組４０と、幅方向Ｗの中間の電池モジュール組４０とを構成する各電池モジュール４４にそれぞれ設けられた後述のダクトカバー６（図８）の内側空間が、図示しない連結部材と、ダクト孔９６とを介してダクト本体７４の内側に連通する。連結部材を省略して、一方側及び中間の電池モジュール組４０を構成する電池モジュール４４のそれぞれに設けられたダクトカバー６の内側と、ダクト本体７４内とを直接に、または別の１つ以上の電池モジュール４４に設けられたダクトカバー６の内側を介して連通させてもよい。
【００２５】
第１端部材７６は、ダクト本体７４の幅方向Ｗの一端（図１の表側端）において、長さ方向Ｌの一方側（図１の右側）に固定される。第１端部材７６の内側には、ダクト本体７４の第１流路８０と連通する入口流路９８が形成される。第１端部材７６の下端部にはダクト孔１００が形成される。入口流路９８は、電池ユニット本体３２の幅方向Ｗ他方側（図１の表側）の電池モジュール組４０に設けられた各ダクトカバー６の内側と、ダクト孔１００を介して連通する。
【００２６】
第２端部材７８は、ダクト本体７４の幅方向Ｗの他端（図１の裏側端）に固定される。第２端部材７８の内側には、ダクト本体７４の第１流路８０及び第２流路８２と連通する中間流路１０２が形成される。
【００２７】
第１端部材７６及び第２端部材７８の下側面にも、ダクト本体７４のダクト側波形凹凸部９２と同様に、端側波形凹凸部１０４，１０６が形成される。
【００２８】
ダクト側波形凹凸部９２及び端側波形凹凸部１０４，１０６には、最上端の各電池モジュール４４の上面に形成された波形凹凸部２０の凹部２２と凸部２４とに、ダクト側波形凹凸部９２、及び端側波形凹凸部１０４，１０６の凸部９０と凹部８８とがそれぞれ互いに対向するように重ね合される。この状態で、最上端の電池モジュール４４の凸部２４に形成される後述の凸壁２６が凹溝９４内に挿入され互いに係合する。
【００２９】
後述のように、各電池モジュール４４の内部で電池セル２（図１０、図１１）から噴出されたガスは、図１に矢印αで示すように、各ダクトカバー６の内側から集合ダクト３８の入口流路９８または第１流路８０に送られ、中間流路１０２、第２流路８２を通じて外部に排出される。このように集合ダクト３８内でガスがＵ字形に折り返すように流れて外部に排出されるので、集合ダクト３８内を流れるガス経路が長くなる。このため、ガスが集合ダクト３８を介して長い経路で放熱されるため、放熱性が高くなるので、集合ダクト３８から排出されるガスの温度を十分に低下できる。
【００３０】
次に、各電池モジュール４４の詳細構造を説明する。図８は、電池モジュール４４を示す斜視図である。図９は図８の裏側から見た図であり、図１０は図８のＣ−Ｃ断面図である。図１１は、図８の電池モジュール４４において、電池セル２の数を少なくしてダクトカバー、負極カバー及び端子保持部を取り外して示す斜視図である。
【００３１】
電池モジュール４４の長さ方向Ｌの両端部には端子部９が突出形成される。２つの端子部９のうち、一方側の端子部９が正極端子であり、他方側の端子部９が負極端子である。端子部９は、電池モジュール４４に含まれる最少単位の電池セル２の電極に電気的に接続されて、電池セル２に対し充放電を行う場合の入出力端子となる。電池ユニット３０において、複数の電池モジュール４４の端子部９は、図示しないバスバーによって直列または並列に電気的に接続される。
【００３２】
図１０に示すように、電池モジュール４４は、平行な複数列に千鳥配置された複数の（図示の例では３２個の）電池セル２を含む。電池モジュール４４は、複数の電池セル２を並列接続して所定の電池容量が得られるように構成される。ここでは隣接する電池セル２の間の隙間を小さくする千鳥型の配置関係で電池セル２が配置され、高さ方向Ｈに沿って３列の電池列が配置され、それぞれの電池列では長さ方向Ｌに沿って、１１個、１０個、１１個の電池セル２が配置されている。
【００３３】
図１１では、説明を分かりやすくするために電池セル２を少なくして示している。図１１に示すように、電池モジュール４４はすべての電池セル２について各正極側を一方側に揃え、各負極側を他方側に揃えて所定の配置関係で整列配置される。電池モジュール４４は、電池セル２、電池セルケース３、正極ホルダ１０、及び負極ホルダ１６と、図１２に示すダクトカバー６及び負極カバー７とを含んで構成される。
【００３４】
図１２に示すように、電池セルケース３は電池セル２を収納して保持し、正極側に正極側集電部４が配置され、負極側に負極側集電部５が配置される。電池セルケース３に正極ホルダ１０及び負極ホルダ１６を介して正極側集電部４及び負極側集電部５が結合される。
【００３５】
電池セル２は、電池モジュール４４を構成する電池の最小単位となる充放電可能な二次電池である。二次電池としては、リチウムイオン電池が用いられる。これ以外に、ニッケル水素電池、アルカリ電池等を用いてもよい。
【００３６】
電池セル２は、円筒形の外形を有する。円筒形の両端部のうち一方端が正極端子、他方端が負極端子として用いられる。本実施形態では、図１２に示す電池セル２の上端に正極端子が設けられ、下端に負極端子が設けられている。なお、電池セル２は円筒形の電池に限らず、他の外形を有する電池であってもよい。
【００３７】
電池セル２は、正極端子側に安全弁１３を有する。安全弁１３は、電池セル２の内部で行われる電気化学反応によって発生するガスの圧力が予め定めた閾値圧力を超えたときに、電池内部からセル外部に排ガスとして放出する機能を有する。安全弁１３は、ガス圧が閾値圧力を超えた時に破断される金属シート、または閾値圧力を超えたときに弁座から離れる弁体を含む構成としてもよい。
【００３８】
電池セルケース３は、複数の電池セル２を所定の配置関係で整列配置して保持する保持容器である。電池セルケース３は、電池セル２の高さ方向である幅方向Ｗの寸法と同じ幅方向Ｗの寸法を有し、電池セルケース３の両端側がそれぞれ開口し、電池セル２と同数の貫通孔形状の電池収納部が設けられる枠体で、それぞれの電池セル２は、電池収納部の１つに収納配置される。
【００３９】
電池収納部の配置は、電池セル２の配置関係に対応して、千鳥型の配置関係で複数の電池収納部を有する。かかる電池セルケース３としては、熱伝導性のよい材料を用いることができる。例えば電池セルケース３として、アルミニウムを主材料とする金属の押出成形によって所定の形状としたものを用いてもよい。また、熱伝導性のよい材料であれば、アルミニウム以外に銅や樹脂等を用いてもよい。
【００４０】
電池セルケース３において、電池セル２の各正極側が一方側に揃えられ、各負極側が他方側に揃えられる。さらに、電池セルケース３の外面の互いに反対側となる一方側面（図８の上側面で図１１の右側面）及び他方側面（図８の下側面で図１１の左側面）には、それぞれ電池セル２の外形に沿うように、電池セル２の配置に応じた断面円弧形で波形のケース側波形凹凸部２７が形成される。ケース側波形凹凸部２７は、後述のホルダ側波形凹凸部２８，２９とともに波形凹凸部２０を形成する。
【００４１】
正極側集電部４は、電池セルケース３の一方側の開口を塞ぐように配置されて、整列配置された電池セル２の正極側をそれぞれ電気的に接続する接続部材である。正極側集電部４は、正極側絶縁板の機能を有する正極ホルダ１０、正極板１１、正極リード板１２で構成される。
【００４２】
正極ホルダ１０は、電池セルケース３と正極板１１、正極リード板１２との間に配置され、これらの間を電気的に絶縁する板材である。正極ホルダ１０には、電池セル２の正極電極を突き出させる電池セルと同数の円形等の開口が設けられる。かかる正極ホルダ１０としては、所定の耐熱性と電気絶縁性とを有する樹脂成型品または樹脂シートを所定の形状に加工したものが用いられる。正極ホルダ１０の代わりに、互いに別部材の正極側絶縁板と樹脂製の一方側ホルダとが用いられてもよい。この場合、正極側絶縁板は正極側集電部４を形成し、一方側ホルダは正極側絶縁板の周囲に結合される。
【００４３】
正極板１１は、電池セル２の正極電極にそれぞれ個別に接触する位置関係で配置され、電池セル２と同数の電極接触部を有する薄板である。かかる正極板１１としては、電気的導電性を有する金属薄板について、エッチングまたはプレス加工等によって、周囲に略Ｃ字状の切欠部が形成された所定形状の電極接触部を形成したものを用いることができる。
【００４４】
正極リード板１２は、正極板１１と電気的に接続され、複数の電極接触部を相互接続して少なくとも１つの正極側出力端子とする電極板である。かかる正極リード板１２としては、電気的導電性を有し、適当な厚さと強度を有する金属薄板を用いることができる。正極リード板１２としては、金属薄板についてエッチングまたはプレス加工等で、円形等の開口が形成された所定形状の電極接触部を形成したものを用いることができる。
【００４５】
負極側集電部５は、電池セルケース３の他方側の開口に配置され、整列配置された電池セル２の負極側をそれぞれ電気的に接続する接続部材である。負極側集電部５は、負極ホルダ１６、負極板１７、負極リード板１８で構成される。
【００４６】
負極ホルダ１６は、電池セルケース３と負極板１７、負極リード板１８との間に配置され、これらの間を電気的に絶縁する板材である。負極ホルダ１６には、電池セル２の負極電極を露出させ、電池セル２と同数の円形等の開口が設けられる。かかる負極ホルダ１６としては、所定の耐熱性と電気絶縁性とを有する樹脂成型品または樹脂シートを所定の形状に加工したものが用いられる。負極ホルダ１６の代わりに、互いに別部材の負極側絶縁板と樹脂製の他方側ホルダとが用いられてもよい。この場合、負極側絶縁板は負極側集電部５を形成し、他方側ホルダは負極側絶縁板の周囲に結合される。
【００４７】
負極板１７は、電池セル２の負極電極にそれぞれ個別に接触する位置関係で配置され、電池セル２と同数の電極接触部を有する電極部材である。かかる負極板１７としては、電気的導電性を有する金属薄板について、エッチングまたはプレス加工等によって、略Ｃ字状の切欠部を形成することにより区画された電極接触部を形成したものを用いることができる。また、負極板１７の電極接触部には、電池セル２に過電流が流れることで予め定めた閾値温度を超えるときに溶断する電流遮断素子を設けてもよい。
【００４８】
負極リード板１８は、負極板１７と電気的に接続され、複数の電極接触部のそれぞれを相互接続して少なくとも１つの負極側出力端子とする電極板である。かかる負極リード板１８としては、電気的導電性を有し、適当な厚さと強度を有する金属薄板を、エッチングまたはプレス加工等で、負極板１７の電極接触部に対応して円形等の開口が形成されたものを用いることができる。
【００４９】
ホルダ１０，１６は、電池セルケース３の一方側に配置される正極側集電部４及び他方側に配置される負極側集電部５の他の構成部材を、例えばボルト等の締結部材を用いて締結し、電池セルケース３、正極側集電部４、負極側集電部５を全体として一体化するために用いられる。ホルダ１０，１６の外面の互いに反対側となる一方側面（上側面）及び他方側面（下側面）には、それぞれ断面円弧形で波形のホルダ側波形凹凸部２８，２９が形成される。
【００５０】
電池セルケース３及びホルダ１０，１６が一体化された状態で、電池モジュール４４の互いに反対側となる一方側面（上側面）及び他方側面（下側面）には、それぞれ断面円弧形の波形凹凸部２０が形成される。波形凹凸部２０は、ホルダ側波形凹凸部２８，２９とケース側波形凹凸部２７とが連続した部分により形成される。
【００５１】
波形凹凸部２０は、断面円弧形で凹面状の凹部２２と、断面円弧形で凸面状の凸部２４とが交互に連結された断面波形に形成されている。凹部２２及び凸部２４は、それぞれ電池セルケース３及びホルダ１０，１６が連結された部分の軸方向全長にわたって形成されてもよい。複数の凸部２４のうち、一部の凸部２４の頂部には、直線状の凸壁２６が設けられる。複数の凹部２２のうち、凸壁２６の一方側（図８の右側）に隣り合う凹部２２の底部には、直線状の凹溝２５が設けられる。凸壁２６及び凹溝２５は、それぞれ矩形の断面を有する。凸壁２６及び凹溝２５は、幅方向Ｗに沿うように平行に設けられる。図８の例では、凸壁２６は、凸部２４の軸方向中間部のみ、例えば電池セルケース３を形成する部分にのみ設けられる。なお、凸壁２６は、凸部２４の軸方向全長に設けられてもよい。凹溝２５は、凹部２２の軸方向全長に設けられる。
【００５２】
図９、図１０に示すように、両側の波形凹凸部２０において、複数の凸壁２６は、長さ方向Ｌについて互いに同位置に設けられる。複数の凹溝２５は、電池モジュール４４の一方側面（図９、図１０の上側面）では凸壁２６に対し長さ方向一方側（図９、図１０の左側）に隣り合う凹部２２に形成され、他方側面（図９、図１０の下側面）では凸壁２６に対し長さ方向他方側（図９、図１０の右側）に隣り合う凹部２２に形成される。
【００５３】
凹溝２５及び凸壁２６は、重なり合う電池モジュール４４で互いに係合されることによって、後述のように隣り合う電池モジュール４４の位置ずれを防止できる。
【００５４】
なお、ホルダは別々に構成されていなくてもよく、例えば、電池セルケース３の側面を覆う側部と、正極側を覆う上部と、負極側を覆う下部とが一体に構成されてもよい。この場合、ホルダの互いに反対側の２つの側面に設けられたホルダ側波形凹凸部によって、電池モジュールの両側面の波形凹凸部が形成されてもよい。
【００５５】
ホルダ１０，１６は、長さ方向Ｌの両端部に設けられた端子保持部８を介して一体的に結合される。端子保持部８は、端子部９をそれぞれ保持する。
【００５６】
上記の構成を有する電池モジュール４４の幅方向Ｗの一方側端には、内部にダクト室１４を有し、片側が開口するダクトカバー６が設けられる。ダクトカバー６は、正極ホルダ１０の一方側に被せるように固定される。一方、負極側集電部５の他方側には、負極カバー７が設けられる。
【００５７】
ダクト室１４が、安全弁１３が設けられた電池セル２の正極端子に開口部または切欠部を介して臨むとともに、ダクトカバー６の上端部及び下端部の一方または両方に形成された図示しない排気口に連通する。電池セル２の安全弁１３から噴出したガスは、ダクト室１４から排気口、集合ダクト３８（図１、図２）を介して外部に排出可能に構成される。この場合、各電池セル２から噴出したガスは、集合ダクト３８を通じて電池モジュール４４の外部に排出される。ダクトカバー６は、熱伝導性の良い材料を用いる。例えばアルミニウムを主材料とする金属板により形成される。
【００５８】
上記のような電池モジュール４４では、図９に示すように軸方向一方端面側から軸方向に見た場合に、互いに反対側となる両側面に外形として波形凹凸部２０が現れるように、ダクトカバー６及び負極カバー７は、波形凹凸部２０の幅方向Ｗの両端を塞がない形状とする。具体的には、カバー６，７の軸方向に見た外形は、電池セルケース３の軸方向に見た外形に比べて小さくする。なお、ダクトカバー６及び負極カバー７の互いに反対側となる両側面にも、波形凹凸部２０を形成するカバー側波形凹凸部が形成されてもよい。
【００５９】
また、波形凹凸部は、電池セルケース３に形成されたケース側波形凹凸部２７のみによって形成されてもよい。この場合、電池モジュール４４を軸方向一方端面側から軸方向に見た場合に、互いに反対側となる両側面に外形としてケース側波形凹凸部２７が現れるように、ホルダ１０，１６は、波形凹凸部の幅方向Ｗの両端を塞がない小さい形状とする。具体的には、ホルダ１０，１６の軸方向に見た外形は、電池セルケース３の軸方向に見た外形に比べて小さくする。
【００６０】
なお、上記では電池モジュール４４として、各電池セル２が並列接続される場合を説明したが、直列接続された横並びの電池セルが含まれてもよいし、あるいは直列または並列接続された複数組の電池セルが含まれてもよい。
【００６１】
図４に示すように、各電池モジュール組４０において、電池モジュール４４は高さ方向Ｈに沿って重ね合される。この場合、上下に隣り合う電池モジュール４４において、ダクトカバー６の内側は直接に、または図示しない連結部材を介して互いに連通するように接続される。
【００６２】
また、図５に示すように、上下に対向する各２つの電池モジュール４４において、波形凹凸部２０を形成する凹部２２と凸部２４とが互いに対向して重なるように長さ方向Ｌにずれて組み合わされ、それが上下に並んだ各２つの電池モジュール４４で繰り返されている。この場合、上端の電池モジュール４４と長さ方向位置が同じ一方側の電池モジュール４４と、上端の電池モジュール４４の長さ方向一方側にずれた他方側の電池モジュール４４とが、高さ方向Ｈに沿って交互に配置される。他方側電池モジュール４４は、一方側電池モジュール４４に対して、波形凹凸部２０を形成する隣り合う凸部２４の間隔を１ピッチとした場合の半ピッチ分ずれている。
【００６３】
図１３は、図３のＥ−Ｅ断面を概略的に示す図である。図１３に示すように、各電池モジュール組４０において、複数の電池モジュール４４は、互いに隣り合う各２つの電池モジュール４４において、複数の電池セル２が全体的に千鳥配置されるように一体的に組み合わされている。また、図５に戻って、各電池モジュール４４において、互いに隣り合う各２つの電池モジュール４４は、互いに対向する凹溝２５と凸壁２６とが係合された状態で一体的に組み合わされている。図５では、説明を分かりやすくするために２つの電池モジュール４４のうち、上側の電池モジュール４４を斜格子で示している。
【００６４】
この状態で、互いに隣り合う各２つの電池モジュール４４の間には、凹部２２と凸部２４とが対向して形成される複数の凹凸対向部１０７が形成される。複数の凹凸対向部１０７のうち、凹溝２５と凸壁２６とのいずれもが形成されない部分である一部の凹凸対向部１０７には、電池セル２の長さ方向である幅方向Ｗに沿う直線状隙間１０８が形成される。複数の直線状隙間１０８の一部または全部には、図５に破線Ｐで示す冷却管１１０が挿入される。冷却管１１０は、電池モジュール４４間に突き抜けるように挿入される。冷却管１１０は、冷媒、例えば冷却水を流すために用いられる。冷却管１１０には、冷却部としての図示しない冷媒ポンプが接続され、冷媒ポンプから冷媒が送られ、冷却管１１０内を流れることで冷却管１１０に接触した電池モジュール４４を冷却する。冷却管１１０は、冷媒ポンプとともに冷媒が循環する循環経路を形成する。循環経路に冷媒と空気とを熱交換させるための熱交換器を設けてもよい。冷媒として冷却油を用いることもできる。
【００６５】
各電池モジュール組４０は、上記のように複数個が横並びで配置され、幅方向Ｗの両側に配置されたサイドプレート３４，３６で挟まれた状態で、下側に設けられた固定プレート４２上に乗せられて、集合ダクト３８とともに一体的に固定される。この状態で、最下端の電池モジュール４４の下面に設けられた凸部２４が、固定プレート４２の上面のプレート側波形凹凸部４８を形成する凹部５４内に対向するように、固定プレート４２及び最下端の電池モジュール４４が一体的に組み合わされ、電池ユニット３０が形成される。
【００６６】
なお、各電池モジュール４４を形成する電池セル２の数は３２個に限定するものではなく、種々の数の電池セル２によって電池モジュールを形成できる。また、各電池モジュール組４０を形成する電池モジュール４４の数は４つに限定されるものではなく、種々の数の電池モジュール４４によって電池モジュール組を形成できる。また、電池ユニット３０を形成する電池モジュール組４０の数は３つに限定されるものではなく、種々の数の電池モジュール組４０によって電池ユニットを形成できる。電池ユニット３０において、電池モジュール４４の総数は、電池ユニット３０に要求される出力または容量に応じて適宜変更される。
【００６７】
上記の電池ユニット３０によれば、複数の電池モジュール４４は、複数の電池モジュール組４０の互いに対向する各２つの電池モジュール４４において、波形凹凸部２０を形成する凹部２２と凸部２４とが互いに対向するように重なって一体的に組み合わされる。このため、平行な複数列に千鳥配置された複数の電池セル２をそれぞれ含む複数の電池モジュール４４を高密度に組み合わせることができるので、電池モジュール４４の高さ方向Ｈの寸法を小さくできる。
【００６８】
また、各電池モジュール４４において、互いに隣り合う各２つの電池モジュール４４は、互いに対向する凹溝２５と凸壁２６とが係合された状態で一体的に組み合わされている。このため、隣り合う電池モジュール４４が長さ方向Ｌにずれる位置ずれを防止できる。また、波形凹凸部２０を形成する凹部２２は断面円弧形の凹面状に形成され、凸部２４は断面円弧形の凸面状に形成され、互いに係合する凹溝２５と凸壁２６との係合部の形状精度を高くすればよく、各波形凹凸部２０の形状の全部を高精度に加工する必要はない。また、凹溝２５及び凸壁２６を係合させて各電池モジュール４４を組み合わせる場合に、凹溝２５の一方端側から凸壁２６を幅方向Ｗに沿ってスライドさせて組み合わせることができるので、組合せ作業を容易に行える。
【００６９】
また、凹溝２５及び凸壁２６の一部または全部は、凹部２２及び凸部２４のうち、電池セルケース３により構成する部分を金属の押出成形で形成する場合に同時に形成できる。
【００７０】
また、複数の凹凸対向部１０７の一部に形成された直線状隙間１０８の少なくとも一部に冷却管１１０が挿入されるので、隣り合う電池モジュール４４の間の空間を有効に利用できる。
【００７１】
図１４は、電池ユニットの別例を示している図１３に対応する図である。図１４に示す例では、図１から図１３に示した電池ユニットを構成する各電池モジュール組４０において、隣り合う２つの電池モジュール４４は、波形凹凸部２０を形成する隣り合う凸部２４の間隔を１ピッチとした場合の１．５ピッチ分ずれている。このように隣り合う電池モジュール４４の波形凹凸部２０は、凹部２２と凸部２４とが対向するように組み合わされていればよく、波形凹凸部２０をずらす程度は限定しない。
【００７２】
図１５は、電池ユニットの別例の第２例を示している図１３のＦ部拡大対応図である。図１５に示す例では、図１から図１３に示した構成、または図１４に示した別例の構成において、波形凹凸部２０を形成する凹部２２及び凸部２４は、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿う平面部と、平面部に対し傾斜した傾斜部とを交互に連続させた台形の断面形状を有する。
【００７３】
電池モジュール組４０は、複数の電池モジュール４４を重ね合せ、波形凹凸部２０を形成する凹部２２と凸部２４とが互いに対向するように重なって一体的に組み合わされている。この状態で、各電池モジュール組４０を形成する隣り合う電池モジュール４４において、凹部２２と凸部２４とが係合する。なお、上記の各実施形態において、波形凹凸部を形成する凹部及び凸部の形状は、断面円弧形の曲面状または台形状に限定するものではなく、三角波の断面形状、または、別の多角形の一部となる形状としてもよい。
【００７４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、各電池モジュール組４０の凹部２２と凸部２４とが対向する複数の凹凸対向部に直線状隙間を形成せず、隣り合う電池モジュール４４間に冷却管を配置しなくてもよい。
【００７５】
また、上記では凹溝２５は波形凹凸部を形成する凹部に形成し、凸壁２６は波形凹凸部を形成する凸部に形成する場合を説明したが、凹溝は凸部の頂部に形成し、凸壁は凹部の底部に形成し、隣り合う電池モジュールにおいて凹溝及び凸壁を互いに係合させてもよい。
【００７６】
また、電池ユニット３０がサイドプレート３４，３６及び集合ダクト３８を含む場合を説明したが、図１から図１３に示した電池ユニット本体３２で、サイドプレート３４，３６及び集合ダクト３８を省略して、互いにねじ部を有する結合手段で結合して電池ユニットを形成してもよい。この場合、電池セル２から噴出されたガスが各電池モジュール４４のダクトカバー６に形成された排気口を通じて外部に排出される構成としてもよい。また、上記では各電池モジュールにおいて電池セル２が千鳥配置された場合を説明したが、各電池モジュールにおいて、電池セル２が平行な複数列に配置されていれば、千鳥配置でない構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
２  電池セル、３  電池セルケース、４  正極側集電部、５  負極側集電部、６  ダクトカバー、７  負極カバー、８  端子保持部、９  端子部、１０  正極ホルダ、１１  正極板、１２  正極リード板、１３  安全弁、１４  ダクト室、１６  負極ホルダ、１７  負極板、１８  負極リード板、２０  波形凹凸部、２２  凹部、２４  凸部、２５  凹溝、２６  凸壁、２７  ケース側波形凹凸部、２８，２９  ホルダ側波形凹凸部、３０  電池ユニット、３２  電池ユニット本体、３４，３６  サイドプレート、３８  集合ダクト、４０  電池モジュール組、４２  固定プレート、４４  電池モジュール、４６  板部、４８  プレート側波形凹凸部、５０  取付部、５２  位置ずれ阻止部、５４  凹部、５６  凸部、５８  凹溝、６０  下側構成部材、６２，６４  孔、６６  下側突部、６８  板部、７０  取付板部、７２  取付孔、７４  ダクト本体、７６  第１端部材、７８  第２端部材、８０  第１流路、８２  第２流路、８４  壁部、８６  ダクト側波形凹凸部、８８  凹部、９０  凸部、９２  ダクト側波形凹凸部、９４  凹溝、９６  ダクト孔、９８  入口流路、１００  ダクト孔、１０２  中間流路、１０４，１０６  端側波形凹凸部、１０７  凹凸対向部、１０８  直線状隙間、１１０  冷却管。
【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】
2015069872.tif 000013
【図１２】
2015069872.tif 000014
【図１３】
2015069872.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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