(57)【要約】【課題】バインドバーとエンドプレートとを充分な結合強度で連結して、電池積層体を理想的な加圧状態に保持する。【解決手段】バッテリシステムは、複数の角形電池１を積層してなる電池積層体２と、電池積層体２を加圧する一対のエンドプレート３と、エンドプレートを一定の間隔に固定するバインドバー４とを備え、さらに電池積層体２が載置される固定フレーム９を備える。エンドプレート３は、固定ボルト２３を挿通する第１の貫通孔３ａを上下に貫通して設けている。バインドバー４の両端に設けた連結部４Ｐは、固定ボルト２３を挿通する位置に第２の貫通孔４ａを設けている。バッテリシステムは、バインドバー４の第２の貫通孔４ａと、エンドプレート３の第１の貫通孔３ａに挿入される固定ボルト２３が固定フレーム９に固定されて、バインドバー４がエンドプレート３に固定され、バインドバー４とエンドプレート３が固定フレーム９に固定されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角形電池を積層してなる電池積層体と、
電池積層体の対向面にあって角形電池を積層方向に加圧する一対のエンドプレートと、
前記エンドプレートの上下に連結されて、エンドプレートを一定の間隔に固定してなるバインドバーとを備えるバッテリシステムであって、
さらに、電池積層体が載置されて、車両に固定される固定フレームを備え、
前記バインドバー両端に設けた連結部がエンドプレートに固定され、
前記エンドプレートは、固定ボルトを介して前記固定フレームに固定される第１の貫通孔を上面から下面に垂直方向に貫通して設けており、
前記エンドプレートの上下に連結されるバインドバーの連結部は、前記エンドプレートに設けてなる第１の貫通孔の開口部をカバーする位置にあって、前記第１の貫通孔に挿入される固定ボルトを挿通する位置に第２の貫通孔を設けており、
前記バインドバーに設けてなる第２の貫通孔と、前記エンドプレートに設けてなる第１の貫通孔に、前記固定フレームに固定される固定ボルトが挿入されて、この固定ボルトでもって、前記バインドバーが前記エンドプレートに固定されて、前記バインドバーと前記エンドプレートが車両に固定される前記固定フレームに固定されるようにしてなる車両用のバッテリシステム。
【請求項２】
前記エンドプレートが所定の厚さを有する四角形の板状で、四角形の四隅部にバインドバーを連結してなる請求項１に記載される車両用のバッテリシステム。
【請求項３】
前記バインドバーが、水平部と垂直部とを直角に連結して横断面形状をＬ字状としており、Ｌ字状のバインドバーが角形電池の四隅に配置されて、
前記バインドバーの水平部が角形電池の上下にあって、上下方向の移動を阻止し、バインドバーの垂直部が角形電池の両側にあって水平方向の移動を阻止してなる請求項１または２に記載される車両用のバッテリシステム。
【請求項４】
前記バインドバーが、連結部の端縁に端面プレートを連結しており、この端面プレートを前記エンドプレートの外側面に配置して、バインドバーをエンドプレートに連結してなる請求項３に記載される車両用のバッテリシステム。
【請求項５】
前記エンドプレートがアルミニウム製で、前記第１の貫通孔に挿通される固定ボルトの中間部をエンドプレートの表面に露出させる開口部を設けて、開口部の上下に第１の貫通孔を設けてなる請求項１から４のいずれかに記載される車両用のバッテリシステム。
【請求項６】
前記開口部が、第１の貫通孔に挿通される固定ボルトをエンドプレートの片面に露出させる溝である請求項５に記載される車両用のバッテリシステム。
【請求項７】
前記開口部が、第１の貫通孔に挿通される固定ボルトをエンドプレートの両面に露出させるスリットである請求項５に記載される車両用のバッテリシステム。
【請求項８】
前記角形電池が、電池ケースを金属ケースとする非水系電解液電池である請求項１から７のいずれかに記載される車両用のバッテリシステム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のバッテリシステムを備えてなる電動車両であって、
前記バッテリシステムと、該バッテリシステムから電力供給される走行用のモータと、前記バッテリシステム及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることを特徴とするバッテリシステムを備える電動車両。
【請求項１０】
請求項９に記載のバッテリシステムを備える電動車両であって、
前記固定フレームは、車両のシャーシであることを特徴とするバッテリシステムを備える電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて車両の走行用モータに電力を供給するバッテリシステムに関し、とくに、複数の角形電池を積層してなる電池積層体の両端にエンドプレートを配置し、エンドプレートにバインドバーを連結して複数の角形電池を加圧状態に固定している車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のバッテリシステムとして、多数の角形電池を積層して電池積層体とし、この電池積層体の対向面に一対のエンドプレートを配置して、エンドプレートにバインドバーを連結して、角形電池を積層加圧状態に固定している構造のものが開発されている。（特許文献１参照）
【０００３】
このバッテリシステムは、図１と図２に示すように、多数の角形電池２０１を積層してなる電池積層体２０２の両端にエンドプレート２０３を配置し、このエンドプレート２０３にバインドバー２０４を連結して、電池積層体２０２を加圧状態に固定して電池ブロック２１０としている。電池ブロック２１０は、バインドバー２０４の両端を止ネジ２２４でエンドプレート２０３にネジ止めして、エンドプレート２０３を一定の間隔に固定して、電池積層体２０２を加圧状態に固定している。さらに、この電池ブロック２１０は、外装ケース２０９の底板２０９Ａを貫通する固定ネジ２２３を下からエンドプレート２０３にねじ込んで、外装ケース２０９に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８７５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のバッテリシステムは、図３に示すように、バインドバー２０４がエンドプレート２０３のみに固定されるので、バインドバー２０４とエンドプレート２０３とを充分な結合強度で固定するのが難しい欠点がある。とくに、車両用のバッテリシステムは、燃費効率をよくするために使用されることから軽量化が要求されており、エンドプレートがアルミニウムやプラスチック製とされるので、エンドプレート２０３に強固に止ネジ２２４をねじ込んで固定するのが難しい。このため、電池積層体２０２の圧力でエンドプレート２０３が強く押されて、バインドバー２０４をエンドプレート２０３に固定している止ネジ２２４に反対方向の力が作用すると、図３の鎖線で示すように傾いて、エンドプレート２０３の間隔が広くなって、膨張する角形電池２０１を一定の間隔に加圧状態に保持できなくなる。この弊害は、エンドプレートを鉄等の強靭な材料として少なくできるが、鉄製のエンドプレートではバッテリシステムが極めて重くなる弊害が発生する。
【０００６】
また、車両用のバッテリシステムは、軽量化に加えて、振動を受ける環境で使用されることから、優れた耐振動強度も要求される。さらに、電池積層体をエンドプレートで挟着しているバッテリシステムは、充放電が繰り返されると経時的に角形電池が膨張するので、角形電池の膨張による弊害も防止する必要がある。優れた耐振動強度と、角形電池の膨張による弊害を阻止するために、この種のバッテリシステムは、電池積層体をエンドプレートで相当な圧力で加圧する状態に固定している。耐振動強度が充分でないバッテリシステムは、車両の振動で隣接する角形電池が相対的に上下左右に移動して損傷する等の弊害がある。とくに、この種のバッテリシステムは、隣接する角形電池の電極端子に金属板のバスバーを固定して直列や並列に接続しているので、隣接する角形電池が相対的に移動すると、電極端子やバスバーなどの固定部分に歪み力が作用して、破損され、あるいは変形する等の弊害が発生する。また、充放電によって経時的に角形電池が膨張すると、内部抵抗が増加して電気特性が低下する等の弊害も発生する。耐振動強度を向上し、かつ角形電池の膨張を阻止するために、電池積層体はエンドプレートでもって相当な圧力で加圧しながら積層状態に固定している。電池積層体は、バインドバーに連結されるエンドプレートで加圧されるので、バインドバーをいかに強固にエンドプレートに固定できるかは、この種のバッテリシステムにとって極めて大切である。
【０００７】
本発明の大切な目的は、バインドバーとエンドプレートとを充分な結合強度で連結して、一対のエンドプレートでもって電池積層体を理想的な加圧状態に固定でき、しかも長期間にわたって理想的な加圧状態に保持できる車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
本発明の車両用のバッテリシステムは、複数の角形電池１を積層してなる電池積層体２と、電池積層体２の対向面にあって角形電池１を積層方向に加圧する一対のエンドプレート３と、エンドプレート３の上下に連結されて、エンドプレート３を一定の間隔に固定してなるバインドバー４とを備えている。さらに、バッテリシステムは、電池積層体２が載置されて車両に固定される固定フレーム９を備えている。バインドバー３は、両端に設けた連結部４Ｐがエンドプレート３に固定されている。エンドプレート３は、固定ボルト２３を介して固定フレーム９に固定される第１の貫通孔３ａを上面から下面に垂直方向に貫通して設けている。エンドプレート３の上下に連結されるバインドバー４の連結部４Ｐは、エンドプレート３に設けてなる第１の貫通孔３ａの開口部をカバーする位置にあって、第１の貫通孔３ａに挿入される固定ボルト２３を挿通する位置に第２の貫通孔４ａを設けている。バッテリシステムは、バインドバー４に設けてなる第２の貫通孔４ａと、エンドプレート３に設けてなる第１の貫通孔３ａに、固定フレーム９に固定される固定ボルト２３が挿入されて、この固定ボルト２３でもって、バインドバー４がエンドプレート３に固定されて、バインドバー４とエンドプレート３が車両に固定される固定フレーム９に固定されている。
【０００９】
以上のバッテリシステムは、簡単かつ容易に組み立てして車両に固定できる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、バインドバーとエンドプレートとの貫通孔に挿通される固定ボルトを車両に固定される固定フレームにねじ込んで、バインドバーをエンドプレートに固定して、両方を固定フレームに固定できるからである。この構成によると、長期間にわたって、一対のエンドプレートの間隔を一定に保持して、各角形電池の経時的な膨張による電気特性の低下を有効に防止できる特徴も実現する。それは、以上のバッテリシステムが、エンドプレートを上下に貫通する長い固定ボルトで、車両に固定される固定フレームに固定されるからである。
【００１０】
従来のバッテリシステムは、ネジの頭側の一端をバインドバーの貫通孔に挿通して先端部をエンドプレートにねじ込んで固定するので、エンドプレートが電池積層体に強く押圧され続け、さらに角形電池が膨張して圧力が強くなると、図３の矢印で示すように、止ネジ２２４に作用する力で鎖線で示すように傾いて、エンドプレート２０３の間隔が広がり、角形電池２０１の加圧状態が変化する欠点がある。
【００１１】
これに対して、以上のバッテリシステムは、固定ボルトの両端部をバインドバーの第２の貫通孔に挿通して、その間をエンドプレートの第１の貫通孔に挿通してバインドバーをエンドプレートに固定するので、従来の止ネジのように、両端に反対方向に働く強い力が作用しない。このため、固定ボルトがエンドプレートの圧力で傾斜してエンドプレートの間隔が広がることがなく、長期間にわたってエンドプレートの間隔を一定に保持できる特徴がある。
【００１２】
また、以上のバッテリシステムは、固定ボルトをエンドプレートの雌ねじ孔にねじ込んでネジ止めして固定するのではない。このため、第１の貫通孔の内面に雌ネジを設ける必要がなく、また雌ネジに噛み合って強く連結する強度も要求されない。したがって、第１の貫通孔の内径を大きくして、固定ボルトを太くできる。太い固定ボルトの全体にバランスよく、バインドバーとエンドプレートの力が作用するので、強靭な固定ボルトでもって、常にエンドプレートの間隔を一定に保持できる特徴がある。
【００１３】
また、以上のバッテリシステムは、バインドバーとエンドプレートとを充分な結合強度で連結して、一対のエンドプレートでもって電池積層体を理想的な加圧状態に固定でき、しかも長期間にわたって理想的な加圧状態に保持できる特徴も実現する。それは、エンドプレートに連結しているバインドバーを、車両のシャーシや外装ケース等の固定フレームに固定する固定ボルトを介してエンドプレートに固定するからである。
【００１４】
さらに、以上のバッテリシステムは、電池積層体をエンドプレートで挟着する状態に固定しながら、極めて強固に車両に固定できる特徴もある。それは、バインドバーとエンドプレートを貫通する固定ボルトが固定される固定フレームを車両に固定し、あるいは、車両のシャーシを固定フレームとして、バインドバーとエンドプレートを貫通する固定ボルトを車両のシャーシに直接に固定して、電池積層体をエンドプレートで挟着する状態に保持して、車両に固定することができるからである。
【００１５】
本発明のバッテリシステムは、エンドプレート３を所定の厚さを有する四角形の板状として、四角形の四隅部にバインドバー４を連結することができる。
以上のバッテリシステムは、四角形のエンドプレートの四隅部に４本のバインドバーを連結するので、バインドバーでもってエンドプレートを理想的な状態で固定できる。
【００１６】
本発明のバッテリシステムは、バインドバー４が、水平部４Ｘと垂直部４Ｙとを直角に連結して横断面形状をＬ字状とすると共に、Ｌ字状のバインドバー４を角形電池１の四隅に配置し、バインドバー４の水平部４Ｘが角形電池１の上下にあって、上下方向の移動を阻止し、バインドバー４の垂直部４Ｙが角形電池１の両側にあって水平方向の移動を阻止することができる。
以上のバッテリシステムは、バインドバーで角形電池の上下左右方向の相対移動を阻止できるので、耐振動強度をより向上できる特徴がある。
【００１７】
本発明のバッテリシステムは、バインドバー４が、連結部４Ｐの端縁に端面プレート４Ｔを連結しており、この端面プレート４Ｔをエンドプレート３の外側面に配置して、バインドバー４をエンドプレート３に連結することができる。
以上のバッテリシステムは、端面プレートをエンドプレートに係止して、エンドプレートを一定の間隔に保持できる特徴がある。
【００１８】
本発明のバッテリシステムは、エンドプレート３がアルミニウム製で、第１の貫通孔３ａに挿通される固定ボルト２３の中間部をエンドプレート３の表面に露出させる開口部３Ｘを設けて、開口部３Ｘの上下に第１の貫通孔３ａを設けることができる。
以上のバッテリシステムは、エンドプレートに設けた開口部でもって、固定ボルトの中間部をエンドプレートの表面に露出させているので、固定ボルトの固定状態を開口部から確認できる特徴がある。たとえば、長期間にわたる振動で固定ボルトが中間で破断されると、開口部から固定ボルトの破断を簡単に確認できる。
【００１９】
本発明のバッテリシステムは、開口部３Ｘを、第１の貫通孔３ａに挿通される固定ボルト２３をエンドプレート３の片面に露出させる溝３Ｘａとすることができる。
以上のバッテリシステムは、開口部をエンドプレートの片面に開口するので、固定ボルトの一部をエンドプレートの表面に露出させながら、エンドプレートの強度低下を防止できる特徴がある。
【００２０】
本発明のバッテリシステムは、開口部３Ｘを、第１の貫通孔３ａに挿通される固定ボルト２３をエンドプレート３の両面に露出させるスリット３Ｘｂとすることができる。
以上のバッテリシステムは、固定ボルトをエンドプレートの両面に露出させるので、エンドプレートを表裏なく電池積層体の端面に積層して、電池積層体を加圧状態に固定して、固定ボルトの損傷を確認できる。
【００２１】
本発明のバッテリシステムは、角形電池１を、電池ケース１０を金属ケースとする非水系電解液電池とすることができる。
以上のバッテリシステムは、角形電池を金属ケースの非水系電解液電池とするので、エンドプレートで電池積層体を加圧状態に固定して、各角形電池を一定の圧力で加圧状態に保持でき、また、容積に対する充放電できる容量を大きくできる。
【００２２】
本発明の電動車両は、上記のいずれかのバッテリシステム１００と、このバッテリシステム１００から電力供給される走行用のモータ９３と、バッテリシステム１００及びモータ９３を搭載してなる車両本体９０と、モータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。
以上の電動車両は、複数の角形電池を備えるバッテリシステムを車両に搭載しながら、走行時に受ける振動や、繰り返し充放電されて経時的に膨張する角形電池による弊害を有効に防止できる。それは、バインドバーとエンドプレートを貫通する固定ボルトを固定フレームに固定することで、電池積層体をエンドプレートで挟着する状態に保持して、固定フレームに固定できるからである。
【００２３】
本発明の電動車両は、固定フレーム９を、車両のシャーシ９２とすることができる。
以上の電動車両は、バインドバーとエンドプレートを貫通する固定ボルトを車両のシャーシに直接に固定するので、作業効率を向上しながら、極めて強固に車両に固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図２】図１に示すバッテリシステムの電池ブロックの分解斜視図である。
【図３】従来のバッテリシステムのバインドバーとエンドプレートの連結部分に外側方向に力が作用する状態を示す概略平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態にかかるバッテリシステムの斜視図である。
【図５】図４に示すバッテリシステムの一部拡大垂直縦断面図である。
【図６】図４に示すバッテリシステムの分解斜視図である。
【図７】図４に示すバッテリシステムのエンドプレートの垂直断面図である。
【図８】角形電池とスペーサの積層構造を示す分解斜視図である。
【図９】他の構造のスペーサと角形電池とを積層してなる電池積層体の分解斜視図である。
【図１０】エンドプレートの他の一例を示す垂直断面図である。
【図１１】図４に示すバッテリシステムのバインドバーの拡大斜視図である。
【図１２】図１１に示すバインドバーの展開図である。
【図１３】エンジンとモータで走行するハイブリッドカーにバッテリシステムを搭載する例を示すブロック図である。
【図１４】モータのみで走行する電気自動車にバッテリシステムを搭載する例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両を例示するものであって、本発明は車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
【００２６】
図４ないし図８に示すバッテリシステムは、複数の角形電池１を積層している電池積層体２と、電池積層体２の積層方向の両端部に配置している一対のエンドプレート３と、両端部を一対のエンドプレート３に連結して、複数の角形電池１を積層方向に加圧状態で固定しているバインドバー４と、電池積層体２が載置されて車両に固定される固定フレーム９と、バインドバー４とエンドプレート３とを固定フレーム９に固定する固定ボルト２３とを備える。
【００２７】
角形電池１は、図６と図８に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形の電池で、厚さ方向に積層されて電池積層体２としている。角形電池１は、電池ケース１０を金属ケースとする非水系電解液電池である。非水系電解液電池である角形電池１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図の角形電池１は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池積層体２としている。
【００２８】
角形電池１は、外形を角形とする金属製の電池ケース１０に、電極体（図示せず）を収納して電解液を充填している。金属ケースからなる電池ケース１０は、アルミニウムやアルミニウム合金で製造することができる。電池ケース１０は、底を閉塞する筒状に金属板をプレス加工している外装缶１０Ａと、この外装缶１０Ａの開口部を気密に閉塞している封口板１０Ｂとを備えている。封口板１０Ｂは平面状の金属板で、その外形を外装缶１０Ａの開口部の形状としている。この封口板１０Ｂはレーザー溶接して外装缶１０Ａの外周縁に固定されて外装缶１０Ａの開口部を気密に閉塞している。外装缶１０Ａに固定される封口板１０Ｂは、その両端部に正負の電極端子１３を固定しており、さらに正負の電極端子１３の中間にはガス排出口１２を設けている。ガス排出口１２の内側には、所定の内圧で開弁する排出弁１１を設けている。図６に示す電池積層体２は、複数の角形電池１を、排出弁１１を設けた面が略同一面に位置する姿勢で積層して、各角形電池１の排出弁１１を第１の表面２Ａに配置している。図の電池積層体２は、排出弁１１を設けている封口板１０Ｂを上面とする姿勢で、複数の角形電池１を積層している。
【００２９】
排出弁１１は、角形電池１の内圧が設定圧力よりも高くなると開弁して、内圧の上昇を防止する。この排出弁１１は、ガス排出口１２を閉塞する弁体（図示せず）を内蔵している。弁体は、設定圧力で破壊される薄膜、あるいは設定圧力で開弁するように弾性体で弁座に押圧されている弁である。排出弁１１が開弁されると、ガス排出口１２を介して角形電池１の内部が外部に開放され、内部のガスを放出して内圧の上昇が防止される。
【００３０】
互いに積層される複数の角形電池１は、正負の電極端子１３を接続して互いに直列及び／又は並列に接続される。バッテリシステムは、隣接する角形電池１の正負の電極端子１３を、バスバー１４を介して互いに直列及び／又は並列に接続する。隣接する角形電池を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくでき、隣接する角形電池を並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。
【００３１】
図５と図６に示す電池積層体２は、１４個の角形電池１を、スペーサ７を介して互いに積層しており、これらの角形電池１を直列に接続している。図の電池積層体２は、互いに隣接する角形電池１同士を逆向きに並べており、その両側において隣接する電極端子１３同士をバスバー１４で連結して、隣り合う２個の角形電池１を直列に接続して、すべての角形電池１を直列に接続している。ただ、本発明は、電池積層体を構成する角形電池の個数とその接続状態を特定しない。
【００３２】
電池積層体２は、図５と図８に示すように、積層している角形電池１の間にスペーサ７を挟着している。スペーサ７は、隣接する角形電池１を絶縁する。図に示すスペーサ７は、プラスチックを板状に成形した絶縁プレートである。とくに、熱伝導率の小さい材質のプラスチックで成形されるスペーサは、隣接する角形電池の熱暴走を効果的に防止できる効果もある。このスペーサ７は、角形電池１を嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する角形電池１を位置ずれしないように積層できる。
【００３３】
以上のように、スペーサ７で絶縁して積層される角形電池１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。ただ、電池積層体は、必ずしも角形電池の間にスペーサを介在させる必要はない。例えば、角形電池の外装缶を絶縁材で成形し、あるいは角形電池の外装缶の外周を絶縁シートや絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する角形電池同士を絶縁することによって、スペーサを不要とできるからである。さらに、角形電池の間にスペーサを介在させない電池積層体は、角形電池の間に冷却風を強制送風して角形電池を冷却する空冷式を採用することなく、冷媒等を用いて直接冷却する方式を採用して角形電池を冷却できる。
【００３４】
さらに、図５と図８に示すスペーサ７は、角形電池１を効果的に冷却するために、角形電池１との間に挟着される部分に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間１６を設けている。図５と図８のスペーサ７は、角形電池１との対向面に、両側縁まで延びる溝１５を設けて、角形電池１との間に冷却隙間１６を設けている。図のスペーサ７は、複数の溝１５を、互いに平行に所定の間隔で設けている。図のスペーサ７は、両面に溝１５を設けており、互いに隣接する角形電池１とスペーサ７との間に冷却隙間１６を設けている。この構造は、スペーサ７の両側に形成される冷却隙間１６で、両側の角形電池１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、スペーサは、片面にのみ溝を設けて、角形電池とスペーサとの間に冷却隙間を設けることもできる。図の冷却隙間１６は、電池積層体２の左右に開口するように水平方向に設けている。冷却隙間１６に強制送風される空気は、角形電池１の外装缶１０Ａを直接に効率よく冷却する。この構造は、角形電池１の熱暴走を有効に阻止しながら、角形電池１を効率よく冷却できる特徴がある。
【００３５】
以上のスペーサ７は、角形電池１との間に冷却隙間１６を設けて、この冷却隙間１６に冷却用の空気などの冷却気体を強制的に送風して、角形電池１を冷却できる。ただ、スペーサは、必ずしも角形電池との間に冷却隙間を設ける必要はなく、図９に示すように、スペーサ３７を電池積層体３２の表面に露出する長さとして、露出部３７Ａを冷却プレート２０に熱結合状態に連結する構造とすることもできる。このバッテリシステムは、冷却プレート２０を冷却し、冷却プレート２０でスペーサ３７を冷却して、スペーサ３７で角形電池１を冷却することができる。冷却プレート２０は、表面に放熱フィン（図示せず）を設けて冷却し、あるいは、内部に冷却用の冷媒や冷却液を循環させて強制的に冷却できる。さらに、図示しないが、角形電池に間にスペーサを配置することなく、角形電池の表面を絶縁して絶縁することもできる。
【００３６】
エンドプレート３はバインドバー４に連結されて一定の間隔に固定される。このエンドプレート３は、アルミニウムを所定の厚さの板状に加工して製作される。ただ、エンドプレートは、プラスチックを板状に成形して、外側面に金属板を積層する構造とすることもできる。エンドプレート３の外形は、角形電池１の外形にほぼ等しく、あるいはこれよりもわずかに大きく、四隅部にバインドバー４を連結して、電池積層体２を加圧状態に固定して変形しない四角形の板状である。図４、図６、及び図７に示すエンドプレート３は、四隅部にバインドバー４を連結して、角形電池１の表面に面接触状態に密着し、角形電池１を均一な圧力で加圧状態に固定する。エンドプレート３は、電池積層体２を両端面から加圧して、角形電池１を加圧状態に保持する。
【００３７】
エンドプレート３は、固定ボルト２３を介して車両に固定される固定フレーム９に固定される。固定ボルト２３は、バインドバー４をエンドプレート３に固定するボルトにも併用される。エンドプレート３は、固定ボルト２３を挿通するために、第１の貫通孔３ａを上面から下面に垂直方向に貫通して設けている。図４のバッテリシステムは、エンドプレート３の四隅部にバインドバー４を連結しているので、第１の貫通孔３ａをエンドプレート３の両側部に設けている。バインドバー４は、エンドプレート３両側に設けている第１の貫通孔３ａの上面と下面の両方に連結されて、固定ボルト２３を介してエンドプレート３の四隅部に固定される。
【００３８】
エンドプレート３は、図４〜図７に示すように、第１の貫通孔３ａに挿通される固定ボルト２３の中間部をエンドプレート３表面に露出させる開口部３Ｘを設けて、開口部３Ｘの上下に第１の貫通孔３ａを設けている。固定ボルト２３は、開口部３Ｘの内面に非接触状態で配置されている。すなわち、開口部３Ｘの内面と固定ボルト２３との間に隙間を設けている。開口部３Ｘに露出する固定ボルト２３を外部からより観察できるようにするためである。この開口部３Ｘは、内幅を第１の貫通孔３ａの内径よりも広くしている。開口部３Ｘは、図５の一部拡大図に示すように、固定ボルト２３をエンドプレート３Ａの片面に露出させる溝３Ｘａとし、あるいは、図１０に示すように、固定ボルト２３をエンドプレート３Ｂの両面に露出させるスリット３Ｘｂとしている。固定ボルト２３をエンドプレート３の片面に露出させるエンドプレート３Ａは、バッテリシステムの外側から固定ボルト２３の露出部を観察できるように、開口部３Ｘをエンドプレート３の外側に開口させる。
【００３９】
バッテリシステムは、電池積層体２の両端部にエンドプレート３を配置し、両端のエンドプレート３をプレス機（図示せず）で加圧して、角形電池１を積層方向に加圧する状態に保持し、この状態でエンドプレート３にバインドバー４を固定して、電池積層体２を所定の締め付け圧に保持して固定する。エンドプレート３がバインドバー４に連結された後、プレス機の加圧状態は解除される。
【００４０】
バインドバー４は、両端に設けた連結部４Ｐをエンドプレート３に固定している。このバインドバー４は、水平部４Ｘと垂直部４Ｙとを直角に連結してなる、横断面形状をＬ字状とする金属板である。バインドバー４の金属板は、鉄や鉄合金である。図６と図１１のバインドバー４は、連結部４Ｐの端縁に端面プレート４Ｔを連結している。端面プレート４Ｔは、垂直部４Ｙ及び水平部４Ｘの端縁に連結される。この端面プレート４Ｔは、エンドプレート３の外側面に面接触状態で接触するように、垂直部４Ｙと水平部４Ｘに対して直角に連結される。この形状のバインドバー４は、金属板をプレス加工して製作できるが、図１１と図１２に示すバインドバー４は、水平部４Ｘの外側に、突出部４Ｚを設けて、この突出部４Ｚで端面プレート４Ｔを形成している。図に示す突出部４Ｚは、水平部４Ｘの外側端縁に連結してなる端面プレート４Ｔと、この端面プレート４Ｔの垂直部４Ｙ側の１辺に連結している積層部４Ｒとからなる。このバインドバー４は、突出部４Ｚの端面プレート４Ｔを水平部４Ｘに対して直角に折曲加工し、さらに、積層部４Ｒを端面プレート４Ｔに対して直角に折曲加工して、この積層部４Ｒを垂直部４Ｙに溶接して固定している。これにより、バインドバー４は、端縁に垂直姿勢の端面プレート４Ｔを形成している。溶接される積層部４Ｒは、垂直部４Ｙとの境界に沿って溶接され、あるいは、垂直部４Ｙに重ね合わせてスポット溶接などの方法で連結される。図のバインドバー４は、水平部４Ｘに突出部４Ｚを設けて、この突出部４Ｚを折曲加工すると共に、積層部４Ｒを垂直部４Ｙに固定して垂直姿勢の端面プレート４Ｔを形成するが、バインドバーは、垂直部に突出部を設けて、この突出部を折曲加工して端面プレートを設けて、積層部を水平部に溶接して固定することもできる。さらに、バインドバーは、水平部と垂直部の両方に突出部を設けて、これらの突出部を折曲加工すると共に、折曲された突出部を互いに積層して溶接して端面プレートを設けることもできる。
【００４１】
バインドバー４は、端面プレート４Ｔをエンドプレート３の外側面に配置し、これをエンドプレート３に係止する状態で、エンドプレート３に連結される。バインドバー４は、端面プレート４Ｔをエンドプレート３に係止する状態で、垂直部４Ｙを貫通する止ネジ２４でエンドプレート３の側面に固定される。図のバインドバー４は、止ネジ２４を挿通する挿通孔４ｂを垂直部４Ｙの両端部に開口しており、エンドプレート３Ａは、止ネジ２４をねじ込む位置に雌ねじ孔３ｂを設けている。
【００４２】
バインドバー４は、止ネジ２４でエンドプレート３に連結されるが、さらに、車両に固定される固定フレーム９にねじ込んで固定される固定ボルト２３を介してエンドプレート３に強固に固定される。固定ボルト２３を挿通するために、バインドバー４は、両端の連結部４Ｐに、固定ボルト２３を挿通する第２の貫通孔４ａを、水平部４Ｘを貫通して設けている。バインドバー４の連結部４Ｐは、水平部４Ｘをエンドプレート３に設けている第１の貫通孔３ａの開口縁部をカバーする位置として、第１の貫通孔３ａに挿入される固定ボルト２３を挿通する位置に第２の貫通孔４ａを設けている。すなわち、バインドバー４がエンドプレート３に固定される状態で、バインドバー４の第２の貫通孔４ａとエンドプレート３の第１の貫通孔３ａは、直線状に配置されて、ここに固定ボルト２３が挿通される。
【００４３】
固定ボルト２３は、図７に示すように、上側のバインドバー４の第２の貫通孔４ａから、エンドプレート３の第１の貫通孔３ａを通過し、さらに、下側のバインドバー４の第２の貫通孔４ａを通過して、固定フレーム９にねじ込んで固定される。固定フレーム９は、固定ボルト２３をねじ込んで固定する位置に雌ねじ孔１９を設けている。雌ねじ孔１９は、固定フレーム９に直接に設けられ、あるいは固定フレームの下面にナットを溶接などの方法で固定して設けられる。
【００４４】
以上のバッテリシステム１００は、バインドバー４の両端を一対のエンドプレート３に固定して、一対のエンドプレート３で電池積層体２を挟んで、各角形電池１を所定の締め付け圧で積層方向に加圧して固定する。エンドプレート３が角形電池１を加圧する圧力は、好ましくは、１０ｋＰａ以上で１ＭＰａ以下に設定される。締め付け圧が弱すぎると、角形電池１の膨張を効果的に抑制できず、反対に強すぎると角形電池１の電池ケース１０を損傷する弊害が発生する。とくに、電池ケース１０を金属ケースとする角形電池１は、角形電池１の積層方向への電池ケース１０の変形量が極めて小さく、実質的にはほとんど変化しないため、締め付け圧が弱すぎると、複数の角形電池１を確実に加圧状態に保持できず、また、締め付け圧が強すぎると角形電池１の電池ケース１０が損傷する弊害が発生する。このため、締め付け圧を所定の範囲としながら、各角形電池１を積層方向に加圧して固定することは極めて大切である。したがって、締め付け圧は、角形電池１の種類や大きさ、さらに、電池ケース１０の材質、形状、肉厚、大きさ、電極体の物性などを考慮して最適値に設定される。
【００４５】
止ネジ２４でバインドバー４をエンドプレート３に固定しているバッテリシステムは、エンドプレート３で電池積層体２を圧縮状態に固定している。このバッテリシステムは、角形電池１が繰り返し充放電されて次第に膨張すると、電池積層体２がエンドプレート３を加圧する圧力がさらに強くなる。この状態でエンドプレート３の間隔が広くなると、角形電池１の膨張を確実に阻止できなくなって、角形電池１の電気特性が低下して寿命が短くなる等の弊害が発生する。図４〜図７のバッテリシステムは、バインドバー４の第２の貫通孔４ａと、エンドプレート３の第１の貫通孔３ａに挿通される固定ボルト２３を車両に固定される固定フレーム９にねじ込んで車両に固定する独特の構造で、エンドプレート３の間隔を一定に保持する。
【００４６】
固定フレーム９は、上面に電池積層体２が載置されると共に、バインドバー４とエンドプレート３を貫通する固定ボルト２３がねじ込まれて、電池積層体２を定位置に固定する。この固定フレーム９は、車両に固定されるフレームであって、例えば、車両のシャーシ９２とすることができる。固定フレーム９を車両のシャーシ９２とするバッテリシステムは、バインドバー４をエンドプレート３に固定する状態で車両に載せられ、固定ボルト２３をバインドバー４の第２の貫通孔４ａとエンドプレート３の第１の貫通孔３ａに挿通し、固定ボルト２３の先端をシャーシ９２の雌ねじ孔１９にねじ込んで、車両のシャーシ９２に固定される。固定ボルト２３は、バインドバー４をさらに強固にエンドプレート３に固定し、かつ、バインドバー４とエンドプレート３とをシャーシ９２に強固に固定する。この構造は、図５と図１３に示すように、バインドバー４とエンドプレート３を貫通する固定ボルト２３を、車両のシャーシ９２に直接に固定することで、バッテリシステム１００を極めて強固に車両に固定できる。
【００４７】
なお、以上の実施形態では、固定フレーム９として、車両のシャーシ９２に電池積層体２を固定する構成としているが、必ずしも車両のシャーシ９２に固定する必要はない。バッテリシステムは、電池積層体が載置される固定フレームと、固定フレームとエンドプレートを固定する固定ボルトを備え、この固定ボルトが、エンドプレートとバインドバーとを、共に固定フレームに固定する構成とすればよい。例えば、バッテリシステムが収納される外装ケースや外装フレームを備える構成では、固定ボルトを介して、バインドバーとエンドプレートとを共に外装ケースや外装フレームに固定し、この外装ケースや外装フレームを車両に固定することができる。したがって、固定フレームは、電池積層体を収納する筐体である外装ケースやこの外装ケースのフレームとし、あるいは、上面に電池積層体を載置して固定可能なベースプレートやフレームとすることができる。
【００４８】
バッテリシステムは、たとえば、固定フレームとして金属製のベースプレートを製作して、このベースプートの上に電池積層体を載置すると共に、バインドバーの第２の貫通孔とエンドプレートの第１の貫通孔に挿通した固定ボルトをベースプレートの雌ねじ孔にねじ込んで電池積層体を固定フレームに固定することもできる。このバッテリシステム１００は、図１４に示すように、固定フレーム９であるベースプレート９Ａを車両のシャーシ９２に固定して、車両に固定される。
【００４９】
以上のバッテリシステムは、電動車両に搭載されて、電動車両を走行させるモータに電力を供給する。バッテリシステムを搭載する電動車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの電動車両の電源として使用される。
【００５０】
（ハイブリッド自動車用バッテリシステム）
図１３は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車にバッテリシステムを搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステムを搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００と、バッテリシステム１００の角形電池を充電する発電機９４と、エンジン９６、モータ９３、バッテリシステム１００、及び発電機９４を搭載してなる車両本体９０と、エンジン９６又はモータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。バッテリシステム１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、バッテリシステム１００の角形電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、バッテリシステム１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム１００の角形電池を充電する。
【００５１】
（電気自動車用バッテリシステム）
また、図１４は、モータのみで走行する電気自動車にバッテリシステムを搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステムを搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００と、このバッテリシステム１００の角形電池を充電する発電機９４と、モータ９３、バッテリシステム１００、及び発電機９４を搭載してなる車両本体９０と、モータ９３で駆動されて車両本体９０を走行させる車輪９７とを備えている。バッテリシステム１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、バッテリシステム１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム１００の角形電池を充電する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のバッテリシステムは、大電力が要求される車両のモータに電力を供給する電源装置に最適に使用される。
【符号の説明】
【００５３】
１００…バッテリシステム
１…角形電池
２…電池積層体              ２Ａ…第１の表面
３…エンドプレート          ３Ａ…エンドプレート
３Ｂ…エンドプレート
３ａ…第１の貫通孔
３ｂ…雌ねじ孔
３Ｘ…開口部
３Ｘａ…溝
３Ｘｂ…スリット
４…バインドバー            ４Ｘ…水平部
４Ｙ…垂直部
４Ｚ…突出部
４Ｐ…連結部
４Ｔ…端面プレート
４Ｒ…積層部
４ａ…第２の貫通孔
４ｂ…挿通孔
７…スペーサ
９…固定フレーム            ９Ａ…ベースプレート
１０…電池ケース            １０Ａ…外装缶
１０Ｂ…封口板
１１…排出弁
１２…ガス排出口
１３…電極端子
１４…バスバー
１５…冷却溝
１６…冷却隙間
１９…雌ねじ孔
２０…冷却プレート
２３…固定ネジ
２４…止ネジ
３２…電池積層体
３７…スペーサ              ３７Ａ…露出部
９０…車両本体
９２…シャーシ
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…車輪
２０１…角形電池
２０２…電池積層体
２０３…エンドプレート
２０４…バインドバー
２０９…外装ケース          ２０９Ａ…底板
２１０…電池ブロック
２２３…固定ネジ
２２４…止ネジ
ＥＶ…車両
ＨＶ…車両
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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