(57)【要約】【課題】電池モジュールを確実に保持することができる電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１０００は、第一部材１０と、第一部材１０から離隔し、第一部材１０に沿って延びる第二部材２０と、第一部材１０および第二部材２０に回動可能に取付けられた第三部材３０と、第一部材１０に取付けられた枠体１２１，１２２と、第二部材２０に取付けられた枠体１１１，１１２と、枠体に挟まれた電池モジュール１３０とを備える。第一部材１０に対して第二部材２０を第一の方向に移動させると第三部材３０が第一および第二部材１０，２０に対してある方向に回動して第一および第二部材１０，２０間の距離が小さくなり枠体１２１，１１１が電池モジュール１３０を押圧して電池モジュール１３０が固定される。【選択図】図１
2008218002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材と、
前記第一部材から離隔し、前記第一部材に沿って延びる第二部材と、
前記第一および第二部材に回動可能に取付けられた第三部材と、
前記第一部材に取付けられた第一枠体と、
前記第二部材に取付けられた第二枠体と、
前記第一および第二枠体に挟まれた電池モジュールとを備え、
前記第一部材に対して前記第二部材を第一の方向に移動させると前記第三部材が前記第一および第二部材に対してある方向に回動して前記第一および第二部材間の距離が小さくなり前記第一および第二枠体が前記電池モジュールを押圧して前記電池モジュールが固定され、
前記第一部材に対して前記第二部材を前記第一の方向と異なる第二の方向に移動させると前記第三部材が前記第一および第二部材に対して前記ある方向と反対の方向に回動して前記第一および第二部材間の距離が大きくなり前記第一および第二枠体の間から前記電池モジュールを取外すことが可能となる、電池構造。
【請求項２】
前記第一部材に沿って延びる第四部材と、
前記第四部材から離隔し、前記第四部材に沿って延びる第五部材と、
前記第四および第五部材に回動可能に取付けられた第六部材とをさらに備え、
前記第四部材に前記第一枠体が取付けられ、
前記第五部材に前記第二枠体が取付けられ、
前記第四部材に対して前記第五部材を第一の方向に移動させると前記第六部材が前記第四および第五部材に対してある方向に回動して前記第四および第五部材間の距離が小さくなり前記第一および第二枠体が前記電池モジュールを押圧して前記電池モジュールが固定され、
前記第四部材に対して前記第五部材を前記第一の方向と異なる第二の方向に移動させると前記第六部材が前記第四および第五部材に対して前記ある方向と反対の方向に回動して前記第四および第五部材間の距離が小さくなり前記第一および第二枠体の間から前記電池モジュールを外すことが可能となる、請求項１に記載の電池構造。
【請求項３】
前記電池モジュールは前記第一および第二部材の長手方向に対して傾斜して配置される、請求項１または２に記載の電池構造。
【請求項４】
複数の前記電池モジュールの間に冷媒を通過させる冷媒通路が設けられ、前記冷媒通路は前記第一および第二部材の長手方向に対して傾斜している、請求項１から３のいずれか１項に記載の電池構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池構造に関し、特に複数の電池モジュールを有する電池構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池構造は、たとえば特開２００６−１５６４０５号公報（特許文献１）および特開２００６−６２５４８号公報（特許文献２）に開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１５６４０５号公報
【特許文献２】特開２００６−６２５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、斜めに配置された電池を複数積層してなる電池パックが開示されている。冷媒が各電池間を流れる。
【０００４】
特許文献２では、電池パック筐体の形状を平行四辺形とした技術が開示されている。
従来の技術では、電池モジュールを斜めに配置した場合にそれらを保持することが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、電池モジュールを確実に保持することが可能な電池構造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】
【０００６】
この発明に従った電池構造は、第一部材と、第一部材から離隔し、第一部材に沿って延びる第二部材と、第一および第二部材に回動可能に取付けられた第三部材と、第一部材に取付けられた第一枠体と、第二部材に取付けられた第二枠体と、第一および第二枠体に挟まれた電池モジュールとを備える。第一部材に対して第二部材を第一の方向に移動させると第三部材が第一および第二部材に対してある方向に回動して第一および第二部材間の距離が小さくなり第一および第二枠体が電池モジュールを押圧して電池モジュールが固定される。第一部材に対して第二部材を第一の方向と異なる第二の方向に移動させると第三部材が第一および第二部材に対してある方向と反対の方向に回動して第一および第二部材間の距離が大きくなり第一および第二枠体の間から電池モジュールを外すことが可能となる。
【０００７】
このように構成された電池構造では、第一部材に対して第二部材を第一の方向に移動させると第三部材が第一および第二部材に対してある方向に回動して第一および第二部材間の距離が小さくなり第一および第二枠体が電池モジュールを押圧して電池モジュールが固定されるため確実に電池モジュールを固定することができる。
【０００８】
好ましくは電池構造は、第一部材に沿って延びる第四部材と、第四部材から離隔し、第四部材に沿って延びる第五部材と、第四および第五部材に回動可能に取付けられた第六部材とをさらに備え、第四部材に第一枠体が取付けられ、第二部材に第二枠体が取付けられる。第四部材に対して第五部材を第一の方向に移動させると第六部材が第四および第五部材に対してある方向に回動して第四および第五部材間の距離が小さくなり第一および第二枠体が電池モジュールを押圧して電池モジュールが固定される。第四部材に対して第五部材を第一の方向と異なる第二の方向に移動させると第六部材が第四および第五部材に対してある方向と反対の方向に回動して第四および第五部材間の距離が大きくなり第一および第二枠体の間から電池モジュールを外すことが可能となる。
【０００９】
このように構成された電池構造では、第一から第六の部材で電池モジュールを保持することができる。
【００１０】
好ましくは電池モジュールは第一および第二部材の長手方向に対して傾斜して配置される。
【００１１】
より好ましくは、複数の電池モジュールの間に冷媒を通過させる冷媒通路が設けられ、冷媒通路は第一および第二部材の長手方向に対して傾斜している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照番号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った電池構造の上面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った電池構造としての電池パック１０００は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関と充放電可能な二次電池とを動力源とするハイブリッド車両に搭載されている。
【００１４】
電池パック１０００は、複数の電池モジュール１３０から構成された組電池を備える。複数の電池モジュール１３０は矢印９で示す一方向（電池モジュール１３０の配置方向とも呼ぶ）に並べられている。各々の電池モジュール１３０は、バスバーにより互いに電気的に接続されている。なお、複数の電池モジュール１３０は直列に接続されている場合だけでなく、一部が並列に接続されていてもよい。
【００１５】
電池モジュール１３０は、リチウムイオン電池から形成されている。なお、電池モジュール１３０は充放電可能な二次電池であれば特に限定されず、たとえばニッケル水素電池であってもよい。
【００１６】
積層された電池モジュール１３０の両側は、枠体１１１，１１２，１２１，１２２が配置されている。各々の枠体１１１，１１２，１２１，１２２は複数の電池モジュール１３０を挟み込んだ状態で拘束バンドなどによって互いに結合されている。このような構成により、複数の電池モジュール１３０は一体的に保持されている。
【００１７】
図１では、６種類の拘束バーとしての第一部材１０，第二部材２０，第三部材３０，第四部材４０，第五部材５０および第六部材６０が電池モジュール１３０を保持している。
【００１８】
第一部材１０の先端にはナット１８が取付けられ、ナットを締めることにより第一部材１０を矢印１８ａで示す方向に移動させることが可能である。また、ナット１８を逆回転させることで矢印１８ａと反対側の方向に第一部材１０を移動させることが可能である。
【００１９】
第二部材２０の先端にはナット２８が取付けられ、ナットを締めることにより第二部材２０を矢印２８ａで示す方向に移動させることが可能である。また、ナット２８を逆回転させることで矢印２８ａと反対側の方向に第二部材２０を移動させることが可能である。
【００２０】
第四部材４０の先端にはナット４８が取付けられ、ナットを締めることにより第四部材４０を矢印４８ａで示す方向に移動させることが可能である。また、ナット４８を逆回転させることで矢印４８ａと反対側の方向に第四部材４０を移動させることが可能である。
【００２１】
第五部材５０の先端にはナット５８が取付けられ、ナットを締めることにより第五部材５０を矢印５８ａで示す方向に移動させることが可能である。また、ナット５８を逆回転させることで矢印５８ａと反対側の方向に第五部材５０を移動させることが可能である。
【００２２】
第一部材１０は長手方向に延びておりピン１７により枠体１２１，１２２に固定されている。第二部材２０はピン２７により枠体１１１，１１２に固定されている。第四部材４０はピン４７により枠体１２１，１２２に固定されている。第五部材５０はピン５７により枠体１１１，１１２に固定されている。
【００２３】
第一部材１０、第二部材２０、第四部材４０および第五部材５０は互いに平行に配置されているが、これに限られず、第一部材１０，第二部材２０，第四部材４０，第五部材５０が互いに角度をなすように配置されていてもよい。
【００２４】
また第一部材１０，第二部材２０，第四部材４０，第五部材５０の端部はナット１８，２８，４８，５８により枠体１１１，１２２に係合しているが、これに限られるものではなく、第一部材１０，第二部材２０，第四部材４０，第五部材５０を軸方向に移動させる機構であれば必ずしもナットに限られるものではない。
【００２５】
第三部材３０は第一部材１０と第二部材２０との両方に回動可能にピン３７により取付けられる。第六部材６０は第四部材４０と第五部材５０に共に回動可能にピン６７により取付けられる。
【００２６】
第一部材１０が矢印１８ａで示す方向に移動するか、もしくは第二部材２０が矢印２８ａで示す方向に移動すると第一部材１０および第二部材２０を連結する第三部材３０は矢印９１で示す方向に回動する。これにより第一部材１０と第二部材２０との間の距離が小さくなる。このとき、ピン１７が矢印４で示す方向に枠体１２１，１２２を押圧する。枠体１２１，１２２は電池モジュール１３０を押圧する。また、ピン２７が枠体１１１，１２１を矢印５で示す方向に押圧する。これにより枠体１１１，１１２が電池モジュール１３０を矢印５で示す方向に押圧する。第一部材１０および第二部材２０を用いて枠体１１１，１１２と枠体１２１，１２２との間の距離を小さくすることで２つの枠体１１１，１１２と枠体１２１，１２２とで電池モジュール１３０を拘束する。
【００２７】
第四部材４０が矢印４８ａで示す方向に移動するか、もしくは第五部材５０が矢印５８ａで示す方向に移動すると第四部材４０および第五部材５０を連結する第六部材６０は矢印９１で示す方向に回動する。これにより第四部材４０と第五部材５０との間の距離が小さくなる。このとき、ピン４７が矢印４で示す方向に枠体１２１，１２２を押圧する。枠体１２１，１２２は電池モジュール１３０を押圧する。また、ピン５７が枠体１１１，１２１を矢印５で示す方向に押圧する。これにより枠体１１１，１１２が電池モジュール１３０を矢印５で示す方向に押圧する。第四部材４０および第五部材５０を用いて枠体１１１，１１２と枠体１２１，１２２との間の距離を小さくすることで２つの枠体１１１，１１２と枠体１２１，１２２とで電池モジュール１３０を拘束する。
【００２８】
図２は、図１中の電池モジュールの斜視図である。電池モジュール１３０は、図２で示すように、上面１３１、側面１３２および正面１３３を有する。上面１３１の反対側の面が底面であり、上面１３１と底面とは同じ形状である。側面１３２の反対側に同一形状の側面が設けられる。正面１３３と反対側の面が背面であり、正面１３３と同じ形状とされる。上面１３１は第一辺１３１ａと第二辺１３１ｂとを有し、第一辺１３１ａと第二辺１３１ｂとは鋭角θ２をなしている。鋭角θ２と異なる角が鈍角θ１である。なお、上面１３１、側面１３２および正面１３３の面積の関係は特に制限されるものではなく、どの面が一番大きな面であってもよい。また、この実施の形態では上面１３１が平行四辺形であり、側面１３２と正面１３３とは長方形であるが、これに限定されるものではなく、上面１３１、側面１３２および正面１３３の少なくともいずれか１つが平行四辺形であればよい。他の面は長方形または正方形であればよい。また、平行四辺形でない面は、必ずしも長方形または正方形でなく台形であってもよい。
【００２９】
電池構造は、図示しない吸気チャンバおよび排気チャンバを備え、吸気チャンバの冷媒である空気が電池モジュール１３０周辺を流れ排気チャンバへ送られる。空気を流すための送風機構が吸気チャンバまたは排気チャンバのいずれか一方に設けられている。電池モジュール１３０が使用中に発熱するため、この熱を冷媒である空気（冷却風）で除去する。電池モジュール１３０周辺には冷媒通路１００，１０１，１０２が設けられており、冷媒通路１００，１０１，１０２内を矢印で示す方向に冷却風が通過する。この実施の形態において、冷却風が流れる方向は水平方向であるが、冷却風が流れる方向が垂直方向（鉛直方向）であってもよい。また、冷却風が流れる方向が水平方向および垂直方向のいずれでもなく、水平面に対して傾斜した方向に冷却風が流れていてもよい。
【００３０】
積層方向に隣り合う電池モジュール１３０の間には、スペーサとしての枠体１１１，１１２，１２１，１２２が設けられている。枠体１１１，１１２，１２１，１２２はポリプロピレンやポリプロピレンの重合体等の樹脂材料から構成されている。なお、枠体１１１，１１２，１２１，１２２は、樹脂材料のような有機材料で構成される場合だけでなく、金属やセラミックスなどの無機材料で構成されていてもよい。各々の枠体１１１，１１２，１２１，１２２には、電池モジュール１３０との間の隙間を確保するためのボスやリブを設けてもよい。このような隙間を形成することで、枠体１１１，１１２，１２１，１２２と電池モジュール１３０との間に隙間を形成して、この隙間に冷却風を導くことが可能となる。
【００３１】
矢印１で示す方向が車両の前後方向、車両の左右方向および車両の上下方向のいずれであってもよい。矢印８で示す方向は、電池モジュール１３０の延びる方向であり、この方向に沿って冷媒通路１０２が設けられている。冷却風の流れについて説明すると、第一吸気口２０１から導入された冷却風は矢印１０３で示す方向に冷媒通路１００内を流れる。そして、電池モジュール１３０の鋭角部分１３８近傍で二手に分かれる。これにより一方は冷媒通路１００を通過し、他方は冷媒通路１００に対して傾斜して矢印１０４で示す方向に別の冷媒通路１０２内を流れる。すなわち、一方の冷却風は第一辺１３１ａに沿って傾斜して流れ、他方の冷却風は第二辺１３１ｂに沿って流れる。そして二手に分かれた冷却風が再度合流して排気口２０５から排出される。
【００３２】
図３は、第一から第六部材の構成を説明するための斜視図である。図３を参照して、枠体１１１および枠体１２１の手前側と奥側にそれぞれ積層方向に延びる第一部材１０、第二部材２０、第四部材４０および第五部材５０が配置されている。第三部材３０および第六部材６０は枠体１１１および枠体１２１と同じ方向に傾斜しているが、これに限られるものではなく、枠体１１１および枠体１２１と交差する方向に第三部材３０および第六部材６０が配置されていてもよい。すなわち、図１では第一部材１０と第四部材４０とが同じ方向に移動するように配置されているが、これに限られず第一部材１０と第四部材４０とが逆方向に移動するように配置されていてもよい。
【００３３】
すなわち、この発明に従った電池構造としての電池パック１０００は、第一部材１０と第一部材１０から離隔し、第一部材１０に沿って延びる第二部材２０と、第一部材１０および第二部材２０に回動可能に取付けられた第三部材３０と、第一部材１０に取付けられた第一枠体としての枠体１２１，１２２と、第二部材２０に取付けられた第二枠体としての枠体１１１，１１２と、枠体１２１，１２２および枠体１１１，１１２とに挟まれた電池モジュール１３０とを備える。第一部材１０に対して第二部材２０を第一の方向に移動させると第三部材３０が第一部材１０および第二部材２０に対してある方向としての矢印９１で示す方向に回動して第一部材１０および第二部材２０間の距離が小さくなり枠体１２１，１２２および枠体１１１，１１２が電池モジュール１３０を押圧して電池モジュール１３０が固定される。第一部材１０に対して第二部材２０を第一の方向と異なる第二の方向に移動させると第三部材３０が第一部材１０および第二部材２０に対してある方向と反対の方向である矢印９２で示す方向に回動して第一部材１０および第二部材２０間の距離が大きくなり枠体１２１，１２２と枠体１１１，１１２間から電池モジュール１３０を外すことが可能となる。
【００３４】
電池パック１０００は、さらに、第一部材１０に沿って延びる第四部材４０と、第四部材４０から離隔し、第四部材４０に沿って延びる第五部材５０と、第四部材４０および第五部材５０に回動可能に取付けられた第六部材６０とを備える。第四部材４０に枠体１２１，１２２が取付けられる。第五部材５０に枠体１１１，１１２が取付けられる。第四部材４０に対して第五部材５０を第一の方向に移動させると第六部材６０が第四部材４０および第五部材５０に対してある方向に回動して第四部材および第五部材間の距離が小さくなり枠体１２１，１２２および枠体１１１，１１２が電池モジュール１３０を押圧して電池モジュール１３０が固定される。第四部材４０に対して第五部材５０を第一の方向と異なる第二の方向に移動させると第六部材６０が第四部材４０および第五部材５０に対してある方向と反対の方向に回動して第四部材４０および第五部材５０間の距離が大きくなり枠体１２１，１２２および枠体１１１，１１２の間から電池モジュール１３０を外すことが可能となる。
【００３５】
電池モジュール１３０は第一および第二部材１０，２０の長手方向に対して傾斜して配置されている。複数の電池モジュール１３０の間に冷媒を通過させる冷媒通路１００，１０１，１０２が設けられ、冷媒通路１０２は長手方向に対して傾斜している。
【００３６】
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２に従った電池構造の上面図である。図４を参照して、この発明の実施の形態２に従った電池パック１０００では、第四部材４０から第六部材６０が設けられていない。このように構成された実施の形態２に従った電池パック１０００でも、実施の形態１に従った電池パック１０００と同様の効果がある。
【００３７】
（実施の形態３）
図５は、この発明の実施の形態３に従った電池構造の上面図である。図５を参照して、この発明の実施の形態３に従った電池パック１０００では、各々の電池モジュール１３０が直方体形状とされている。なお、各々の電池モジュール１３０は、直方体ではなく、それぞれの角度が９０度以外の角度をなしていてもよい。
【００３８】
このように構成された実施の形態３に従った電池パック１０００でも、実施の形態１に従った電池パック１０００と同様の効果がある。
【００３９】
（実施の形態４）
図６は、この発明の実施の形態４に従った電池構造の上面図である。図６を参照して、電池パック１０００では、電池モジュール１３０が２列に並んでいる点で、実施の形態１に従った電池パック１０００と異なる。具体的には、第一吸気口２０１側と第二吸気口２０２側から冷却風が取り入れられ、この冷却風がすべて内側に向かって集められる。集められた冷却風は冷却ファン３０１により放出される。各々の電池モジュール１３０の中央の冷媒通路１０７に対して線対称に配置される。なお、必ずしも各々の電池モジュール１３０が中心の冷媒通路１０７に対して線対称に配置される必要はなく、さまざまな配置が可能である。電池パック１０００の内壁１８１，１８２で囲まれた領域に電池モジュール１３０が配置される。電池モジュール１３０は、第一吸気口２０１側では枠体１１１，１１２，１２１，１２２で挟持される。第二吸気口２０２側では電池モジュール１３０は枠体２１１，２１２，２２１，２２２で挟持される。
【００４０】
このように構成された実施の形態４に従った電池パック１０００でも、実施の形態１に従った電池パック１０００と同様の効果がある。
【００４１】
また、実施の形態１から４に従った電池パック１０００において、電池モジュール１３０の形状として平行四辺形の形状を採用すれば、角型の電池モジュールよりも電池パック１０００の体積エネルギ密度を向上させることができる。これにより、従来よりも幅の短い電池パックを得ることができる。さらに、冷却風を導入する際に冷却風の圧損を減らすことが可能となる。
【００４２】
また、実施の形態１では電池パック１０００は、上面１３１、側面１３２、正面１３３の少なくともいずれかが平行四辺形である複数の電池モジュール１３０を備える。電池モジュール１３０は所定の方向（矢印９）の方向に互いに距離を隔てて配置される。複数の電池モジュール１３０は、その第一辺１３１ａが矢印９で示す配置方向と鋭角θ２をなすように配置される。複数の電池モジュール１３０間に冷却風が流される。
【００４３】
冷却風は、電池モジュール１３０が配置された矢印９で示す方向から第二辺１３１ｂに交差する第一辺１３１ａの流れと分岐するように流れる。その分岐部分には、電池モジュール１３０の鋭角部分１３８が位置している。
【００４４】
電池モジュール１３０は、互いに鋭角θ２をなして交差することで平行四辺形を構成する第一辺および第二辺１３１ａ，１３１ｂを有する。隣り合う電池モジュール１３０の第一辺１３１ａが互いに向かい合い、複数の電池モジュール１３０は第二辺１３１ｂ方向に互いに距離を隔てて配置される。複数の電池モジュール１３０の間に第一辺１３１ａに沿って冷媒が流される。
【００４５】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。
【００４６】
まず、本発明はハイブリッド自動車に用いることができるが、このハイブリッド車両として燃料電池と二次電池とを駆動源とする燃料電池ハイブリッド車両または電気自動車を採用することができる。また、この実施の形態におけるハイブリッド車両は、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対し、燃料電池ハイブリッド車両では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動させる。また、二次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド車両で基本的に変わらない。
【００４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施の形態１に従った電池構造の上面図である。
【図２】図１中の電池モジュールの斜視図である。
【図３】第一から第六部材の構成を説明するための斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２に従った電池構造の上面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に従った電池構造の上面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に従った電池構造の上面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１，８，９  矢印、１０  第一部材、２０  第二部材、３０  第三部材、４０  第四部材、５０  第五部材、６０  第六部材、１００，１０１，１０２  冷媒通路、１１１，１１２，１２１，１２２  枠体、１３０  電池モジュール、１３１  上面、１３１ａ  第一辺、１３１ｂ  第二辺、１３２  側面、１３３  正面、１３８  鋭角部分、１３９  鈍角部分。
【図１】
2008218002.tif 000003
【図２】
2008218002.tif 000004
【図３】
2008218002.tif 000005
【図４】
2008218002.tif 000006
【図５】
2008218002.tif 000007
【図６】
2008218002.tif 000008