(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な複数の単電池と、該単電池から生じる熱を外部に放散させる冷却機構と、を備えた組電池であって、
前記単電池は、シート状の電極が重ね合わされて長手方向に捲回された形態の電極体が電解質とともに容器に収容された構成を有し、該電極体の捲回軸方向の一端および他端には正極端子および負極端子がそれぞれ接続されており、
前記容器の形状は扁平な角形形状であり、前記電極体は、該電極体の正極端子接続側端部および負極端子接続側端部がそれぞれ前記容器の横方向の一端部および他端部に位置するように該容器内に収容されており、
前記組電池は、複数の前記単電池を積層方向に配列してなり、隣接する前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備え、
前記冷却機構は、隣接する前記単電池の扁平面間に形成された冷媒通路を含み、該冷媒通路は前記スペーサプレートに面して形成されており、
前記スペーサプレートは、前記電極体の前記正極端子接続側端部および前記負極端子接続側端部に比べてそれらの中央部の冷却効率が高くなるように、該スペーサプレートの横方向の両端部に比べてそれらの中央部のほうが熱伝導率の高い材料により構成されている、組電池。
【請求項２】
前記スペーサプレートは、前記横方向の両端部に比べて前記中央部では、前記容器の扁平面が前記冷媒通路に露出する面積の割合が高くなるように構成されている、請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
充放電可能な複数の単電池と、該単電池から生じる熱を外部に放散させる冷却機構と、を備えた組電池であって、
前記単電池は、シート状の電極が重ね合わされて長手方向に捲回された形態の電極体が電解質とともに容器に収容された構成を有し、該電極体の捲回軸方向の一端および他端には正極端子および負極端子がそれぞれ接続されており、
前記容器の形状は扁平な角形形状であり、前記電極体は、該電極体の正極端子接続側端部および負極端子接続側端部がそれぞれ前記容器の横方向の一端部および他端部に位置するように該容器内に収容されており、
前記組電池は、複数の前記単電池を積層方向に配列してなり、
前記冷却機構は、隣接する前記単電池の扁平面間に形成された冷媒通路を含み、
前記容器の扁平面の前記横方向の両端部に比べてそれらの中央部では、該扁平面が前記冷媒通路に露出する面積の割合を高くすることにより、前記電極体の前記正極端子接続側端部および前記負極端子接続側端部に比べてそれらの中央部の冷却効率が高くなるように構成されている、組電池。
【請求項４】
前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備え、前記冷媒通路は該スペーサプレートに面して形成されており、
前記スペーサプレートには、該プレートの横方向の一端から他端に至る冷媒通路を区画する溝であって該横方向の一端から他端に向かって延びる横溝が形成されており、
前記スペーサプレートの横方向の中央部には、該プレートの縦方向の上端から下端に至る冷媒通路を区画する溝であって前記横溝と交差して延びる縦溝が形成されている、請求項３に記載の組電池。
【請求項５】
前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備え、前記冷媒通路は該スペーサプレートに面して形成されており、
前記スペーサプレートには、前記容器の横方向の一端部、他端部および中央部の夫々に、該プレートの縦方向の上端から下端に至る前記冷媒通路を区画する溝であって該縦方向の上端から下端に向かって延びる縦溝が形成されており、
前記横方向の両端部に比べて前記中央部では、前記縦溝が、より大きな開口幅および／またはより小さなピッチで形成されている、請求項３に記載の組電池。
【請求項６】
前記スペーサプレートの横方向の中央部には、該プレートを厚み方向に貫通する開口部が形成されている、請求項１，２，４および５のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項７】
前記スペーサプレートは、前記横方向の両端部に比べてそれらの中央部のほうが熱伝導率の高い材料により構成されている、請求項４から６のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項８】
前記単電池はリチウムイオン電池である、請求項１から７のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の組電池を備える車両。
【請求項１０】
充放電可能な複数の単電池および該単電池から生じる熱を外部に放散させる冷却機構を備えた組電池と、
前記冷却機構の作動を制御する冷却制御手段と、
を備えた電源システムであって、
前記単電池は、シート状の電極が重ね合わされて長手方向に捲回された形態の電極体が電解質とともに容器に収容された構成を有し、該電極体の捲回軸方向の一端および他端には正極端子および負極端子がそれぞれ接続されており、
前記容器の形状は扁平な角形形状であり、前記電極体は、該電極体の正極端子接続側端部および負極端子接続側端部がそれぞれ前記容器の横方向の一端部および他端部に位置するように該容器内に収容されており、
前記組電池は、複数の前記単電池を積層方向に配列してなり、
前記冷却機構は、前記電極体の前記正極端子接続側端部および前記負極端子接続側端部とそれらの中央部との相対的な冷却効率を変更し得るように構成されており、
前記冷却制御手段は、前記組電池の放電電流値を検出する電流値検出手段と、その検出値に応じて前記冷却効率を変更する冷却効率調節手段とを備え、前記検出値が所定値よりも高いときに前記電極体の両端部に比べて該電極体の中央部の相対的な冷却効率をより高くするように前記冷却機構の作動を制御する、電源システム。
【請求項１１】
前記冷却機構は：
隣接する前記単電池の扁平面間に形成された冷媒通路、ここで該冷媒通路は前記容器の横方向の一端部、他端部およびそれらの中央部の夫々に、該容器の縦方向に形成されている；および、
前記冷媒通路のうち少なくとも一部の開口を少なくとも部分的に遮蔽し得る遮蔽部材であって、前記冷却制御手段により前記遮蔽のタイミングを制御可能に構成された遮蔽部材；
を包含する、請求項１０に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記単電池はリチウムイオン電池である、請求項１０または１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の電源システムを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池を用いて構築された組電池および該組電池を備える電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
正極と負極との間をリチウムイオンが行き来することによって充電および放電するリチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池あるいはキャパシタ等の蓄電素子を単電池とし、複数の該単電池を用いて構築された組電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池を単電池として複数直列に接続した組電池は、車両搭載用高出力電源等として好ましく用いられるものとして期待されている。リチウムイオン電池（単電池）に関する従来技術文献として例えば特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００２−２３１３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、リチウムイオン電池の用途のなかには、ハイレート放電（急速放電）を行う態様で使用されることが想定されるものがある。車両の動力源に用いられる組電池（例えば、動力源として電池と内燃機関等のように作動原理の異なる他の動力源とを併用するハイブリッド車両に搭載される組電池）を構築する単電池としてのリチウムイオン電池は、このような使用態様が想定されるリチウムイオン電池の代表例である。しかし、従来の一般的なリチウムイオン電池は、ローレートでの使用（充放電）に対しては比較的高い耐久性を示すものであっても、ハイレートで使用されると性能劣化（内部抵抗の上昇等）を起こしやすいことが知られていた。組電池を構成する単電池のいずれかにおいてこのような性能劣化が起こると、組電池全体としての性能が大幅に低下することとなり得る。
【０００４】
特許文献１には、特定構造の炭素材料に導電材を添加した組成の負極と所定濃度の電解液とを用いることによって充放電サイクル経過による内部抵抗の上昇を抑える技術が記載されている。しかしながら、かかる技術によってもハイレート放電（例えば、車両動力源用のリチウムイオン電池等において求められるレベルの急速放電）を繰り返す充放電パターンに対する耐久性を十分に向上させることはできなかった。
【０００５】
そこで本発明は、ハイレートでの使用に対しても良好な耐久性を示す組電池（典型的には、リチウムイオン電池を単電池として構築された組電池）を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、組電池を備える電源システムであって、ハイレートで使用されても該組電池の性能をよりよく維持することのできる電源システムの提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、電極体の一端および他端に正極端子および負極端子がそれぞれ接続された形態の単電池（例えばリチウムイオン電池）に対してハイレート充放電を行うと、上記正極端子接続側端部および負極端子接続側端部の温度上昇に比べてそれらの中央部の温度上昇が大きいことから、該中央部と前記両端部との間に温度差（温度の偏り）が生じることを見出した。このような温度分布が存在すると、相対的に高温の箇所に電池反応（電流）が集中して当該箇所の劣化が進行しやすくなる結果、単電池全体（ひいては、該単電池を構成要素として含む組電池全体）の性能が通常よりも早く劣化することとなり得る。しかも、電池反応が集中する箇所は発熱量も多くなるため、いったん生じた温度差がますます拡大するという悪循環に陥りがちである。そこで本発明者は、かかる温度差を解消または緩和し得る構成を見出して本発明を完成した。
【０００７】
本発明により提供される組電池は、充放電可能な複数の単電池（典型的にはリチウムイオン電池）と、該単電池から生じる熱を外部に放散させる冷却機構とを備える。前記単電池は、シート状の電極が重ね合わされた形態の電極体（典型的には、該重ね合わされたシート状電極が長手方向に捲回された形態の捲回電極体）が電解質とともに容器に収容された構成を有する。該電極体の一端および他端には正負の電極端子がそれぞれ接続されている。そして、前記冷却機構は、前記電極体の正極端子接続側端部および負極端子接続側端部（すなわち両端部）に比べて、それらの中央部の冷却効率が高くなるように構成されている。
【０００８】
かかる構成の組電池によると、ハイレート使用により単電池の両端部に比べて中央部の温度が大きく上昇しがちであるところ、該中央部を両端部よりも高効率に冷却することによって中央部と両端部との間に温度差が生じる事象を解消または緩和することができる。これにより、単電池内における電池反応の偏りおよびこれに起因する部分的な劣化（例えば内部抵抗の上昇）促進を防止し得る。その結果、組電池全体としてハイレート使用に対する耐久性を向上させることができる。
【０００９】
なお、本明細書において「単電池」とは、組電池を構成する個々の蓄電素子を指す用語であって、特に限定しない限り種々の組成の電池、キャパシタを包含する。また、「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池を包含する。リチウムイオン電池を構成する蓄電素子は、ここでいう「単電池」に包含される典型例であり、そのような単電池を複数備えて成るリチウムイオン電池モジュールは、ここで開示される「組電池」の一つの典型例である。ここに開示される技術は、扁平形状の外形を有する単電池（例えばリチウムイオン電池）の所定数を、その扁平面が積み重なる方向（積層方向）に配列し、それらの単電池の電極端子を直列または並列に接続してなる組電池に特に好ましく適用され得る。
【００１０】
ここに開示される技術の好ましい適用対象として、前記単電池が扁平な角型形状の容器を備え、前記電極体（典型的には捲回電極体）は、前記正極端子接続側端部および前記負極端子接続側端部（両端部）がそれぞれ前記容器の横方向の一端部および他端部に位置するようにして該容器内に収容されており、複数の前記単電池が積層方向に配列された構成の組電池が例示される。上記冷却機構は、隣接する前記単電池の扁平面間に形成された冷媒通路（冷媒として機能し得る流体（典型的には空気）を流通させ得る通路）を含む。該冷媒通路は、典型的には、隣接する単電池のうち少なくとも一方の扁平面に面して（上記冷媒通路の少なくとも一部が上記扁平面により区画されるように）形成されている。
【００１１】
このような構成を有する組電池の好ましい一態様では、該組電池が、前記積層方向の配列において隣接する前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備える。該冷媒通路は前記プレートに面して（典型的には、該プレートを挟む少なくとも一方の単電池の扁平面と前記プレートとの間に）形成されている。そして、前記スペーサプレートは、前記横方向の両端部（一端部および他端部）に比べてそれらの中央部のほうが熱伝導率の高い材料により構成されている。かかる構成によると、上記プレートの中央部に設けられた高熱伝導率部分（すなわち、両端部に比べて冷却効率の高い部分）を介して、単電池の横方向中央部の熱を両端部に比べてより効率よく放散させることができる。これにより、中央部と両端部との間に温度差が生じる事象を解消または緩和することができる。
【００１２】
なお、上記スペーサプレートは、例えば、少なくとも一方の表面に横方向の一端から他端に至るように形成された複数の平行な溝（横溝）を有する構成であり得る。また、少なくとも一方の表面に縦方向の上端から下端（横方向と交差（典型的には直交）する平面方向をいい、鉛直方向に限定されない。）に至るように形成された複数の平行な溝（縦溝）を有する構成のスペーサプレートであり得る。あるいは、一方の表面に上記横溝が形成され、他方の表面に上記縦溝が形成された構成のスペーサプレートであってもよい。
【００１３】
このように横方向の中央部を両端部よりも熱伝導率の高い材料により構成したスペーサプレートによると、例えば横方向の中央部と両端部とで該プレートの構造（冷媒通路を形成する溝の形状や配置等）自体は概ね同様としても、両端部に比べて中央部の冷却効率を高くすることができる。したがって、より単純な構造のスペーサプレートによって本発明の効果（すなわち、単電池の中央部と両端部との温度差を緩和することによって組電池の耐久性を向上させる効果）を実現し得る。また、横方向の中央部を両端部よりも熱伝導率の高い材料により構成したスペーサプレートにおいて、横方向の両端部に比べて中央部では上記扁平面が前記冷媒通路に露出する面積の割合が高くなるように、中央部と両端部とで該プレートの構造を異ならせてもよい。かかる構造のスペーサプレートによると、両端部に対する中央部の冷却効率をより高くすることができ、これにより中央部と両端部との温度差をよりよく緩和または解消することができる。
【００１４】
上記構成を有する組電池の好ましい他の一態様では、前記冷却機構が、前記扁平面の前記横方向の両端部に比べて前記中央部では該扁平面が前記冷媒通路に露出する面積の割合が高くなるように構成されている。かかる構成によると、単電池の横方向の中央部では、上記冷媒通路に露出した扁平面を介して、該単電池内で生じた熱を両端部に比べてより効率よく放散させることができる。これにより、中央部と両端部との間に温度差が生じる事象を解消または緩和することができる。
【００１５】
上記組電池は、前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備え、該プレートに面して（典型的には、該プレートを挟む少なくとも一方の単電池の扁平面と前記プレートとの間に）前記冷媒通路が形成された構成であり得る。あるいは、例えば扁平面を構成する容器自体に複数の畝状の凸部が略平行に設けられており、かかる凸部を有する扁平面が隣接する単電池の扁平面に押し付けられることで該凸部の間に両扁平面に面する（すなわち、隣接する単電池の容器外面により区画された）冷媒通路が形成される構成であってもよい。
【００１６】
ここに開示される組電池であって上記スペーサプレート（横方向の中央部が両端部よりも熱伝導率の高い材料からなるプレートであり得る。）を有するいずれかの組電池は、前記スペーサプレートに、該プレートの横方向の一端から他端に至る冷媒通路を区画する溝であって該横方向の一端から他端に向かって延びる横溝が形成された態様であり得る。好ましい一態様では、前記スペーサプレートの横方向の中央部には、該プレートの縦方向の上端から下端に至る冷媒通路を区画する溝であって前記横溝と交差して延びる縦溝が形成されている。かかる構成によると、上記横溝を介して扁平面の横方向に冷媒を流通させることで単電池の全体を冷却するとともに、該単電池の中央部では更に上記縦溝を介して扁平面の縦方向に冷媒を流通させ得ることから、該中央部を両端部に比べてより高効率に冷却することができる。これにより、中央部と両端部との間に温度差が生じる事象を解消または緩和することができる。
【００１７】
ここに開示される組電池であって上記スペーサプレート（横方向の中央部が両端部よりも熱伝導率の高い材料からなるプレートであり得る。）を有するいずれかの組電池は、前記スペーサプレートに、該プレートの縦方向の上端から下端に至る前記冷媒通路を区画する溝であって該縦方向の上端から下端に向かって延びる縦溝が、前記容器の横方向の一端部、他端部および中央部の夫々に形成された態様であり得る。好ましい一態様では、前記横方向の両端部に比べて前記中央部では、前記縦溝が、より大きな開口幅および／またはより小さなピッチで形成されている。かかる構成によると、上記縦溝を介して冷媒を流通させることで単電池の両端部および中央部を冷却することができ、且つ両端部に比べて中央部では扁平面の面積当たりにより多くの冷媒を流通させ得ることから、該中央部を両端部に比べてより高効率に冷却することができる。これにより、中央部と両端部との間に温度差が生じる事象を解消または緩和することができる。
【００１８】
前記スペーサプレートの横方向の中央部には、該プレートを厚み方向に貫通する開口部が形成されていてもよい。かかる構成のスペーサプレートによると、上記開口部を利用して中央部の熱を放散させ得ることから、該中央部を両端部に比べてより高効率に冷却することができる。これにより、中央部と両端部との間に温度差が生じる事象を解消または緩和することができる。
【００１９】
このように横方向の中央部と両端部とで構造が異なるスペーサプレートは、中央部と両端部とが（典型的には該プレートの全体が）同質の材料により形成されていてもよく、あるいは例えば中央部が両端部に比べて熱伝導率の高い材料により形成されていてもよい。全体が同質の材料により形成されたスペーサプレートは、該プレートの製造が容易であるので好ましい。また、中央部が両端部に比べて熱伝導率の高い材料により形成されたスペーサプレートによると、両端部に対する中央部の冷却効率をより高くすることができ、これにより中央部と両端部との温度差をよりよく緩和または解消することができる。
【００２０】
ここに開示されるいずれかの組電池は、上述のようにハイレートでの使用に対して良好な耐久性を発揮し得ることから、車両に搭載される組電池（例えば、自動車等の車両のモータ（電動機）用の電源）として好適である。したがって本発明によると、ここに開示されるいずれかの組電池を備えた車両が提供される。
【００２１】
本発明によると、また、充放電可能な複数の単電池（典型的にはリチウムイオン電池）および該単電池から生じる熱を外部に放散させる冷却機構を備えた組電池と、前記冷却機構の作動を制御する冷却制御手段とを備えた電源システムが提供される。前記単電池は、シート状の電極が重ね合わされた形態の電極体（典型的には、該重ね合わされたシート状電極が長手方向に捲回された形態の捲回電極体）が電解質とともに容器に収容された構成を有する。該電極体の一端および他端には正負の電極端子がそれぞれ接続されている。前記冷却機構は、前記電極体の正極端子接続側端部および負極端子接続側端部（両端部）とそれらの中央部との相対的な冷却効率を変更し得るように構成されている。前記冷却制御手段は、前記組電池の放電電流値を検出する電流値検出手段と、その検出値に応じて前記冷却効率を変更する冷却効率調節手段とを備え、前記検出値が所定値よりも高いときに前記中央部の相対的な冷却効率をより高くするように前記冷却機構の作動を制御し得るように構成されている。
【００２２】
かかる構成の電源システムによると、中央部と両端部との温度差が大きくなりやすいハイレート充放電時にはローレート充放電時に比べて前記中央部の相対的な冷却効率（両端部に対する冷却効率）がより高くなるように、中央部と両端部との冷却効率のバランスを変更（調節）することができる。このことによって、ハイレートおよびローレートのいずれの使用条件においても単電池内の温度差を適切に緩和または解消することができる。
【００２３】
ここに開示される電源システムを構成する組電池は、前記単電池が扁平な角型形状の容器を備え、前記電極体（典型的には捲回電極体）は、前記正極端子接続部側端部および前記負極端子接続部側端部（両端部）がそれぞれ前記容器の横方向の一端部および他端部に位置するようにして該容器内に収容されており、複数の前記単電池を積層方向に配列された構成の組電池であり得る。前記冷却機構は、隣接する前記単電池の扁平面間に形成された冷媒通路を包含する。ここで、該冷媒通路は前記容器の横方向の一端部、他端部およびそれらの中央部の夫々に、該容器の縦方向に形成されている。
【００２４】
上記組電池は、前記単電池の扁平面間に配置されたスペーサプレートを備え、該プレートに面して（典型的には、該プレートを挟む少なくとも一方の単電池の扁平面と前記プレートとの間に）前記冷媒通路が形成された構成であり得る。あるいは、例えば扁平面を構成する容器自体に複数の畝状の凸部が略平行に設けられており、かかる凸部を有する扁平面が隣接する単電池の扁平面に押し付けられることで該凸部の間に両扁平面に面する（すなわち、隣接する単電池の容器外面により区画された）冷媒通路が形成される構成であってもよい。
【００２５】
好ましい一態様では、前記冷却機構が、さらに、前記冷媒通路のうち少なくとも一部の開口を少なくとも部分的に遮蔽し得る遮蔽部材であって、前記冷却制御手段により前記遮蔽のタイミングを制御可能に構成された遮蔽部材を包含する。かかる構成の電源システムによると、上記遮蔽部材が中央部および／または両端部の冷媒通路を遮蔽する程度をローレート時とハイレート時とで異ならせることによって、ハイレート時には中央部の相対的な冷却効率がより高くなるように冷却効率のバランスを変更（調節）することができる。このことによって、ハイレートおよびローレートのいずれの使用条件においても単電池内の温度差を適切に緩和または解消することができる。
【００２６】
ここに開示されるいずれかの電源システムは、該システムを構成する組電池において上述のようにハイレート使用に対する良好な耐久性を実現し得ることから、車両に搭載される電源システム（例えば、自動車等の車両のモータ（電動機）用の電源システム）として好適である。したがって本発明によると、ここに開示されるいずれかの電源システムを備えた車両が提供される。
【００２７】
ここに開示される技術の好ましい適用対象として、５０Ａ以上（例えば５０Ａ〜２５０Ａ）、さらには１００Ａ以上（例えば１００Ａ〜２００Ａ）のハイレート放電を含む充放電サイクルで使用され得ることが想定されるリチウムイオン電池；理論容量が１Ａｈ以上（さらには３Ａｈ以上）の大容量タイプであって１０Ｃ以上（例えば１０Ｃ〜５０Ｃ）さらには２０Ｃ以上（例えば２０Ｃ〜４０Ｃ）のハイレート放電を含む充放電サイクルで使用されることが想定されるリチウムイオン電池；等を単電池として備える組電池および該組電池を備える電源システムが例示される。
【００２８】
また、ここに開示される技術の好ましい適用対象として、電極体を捲回軸の側方からみたときのサイズが捲回軸方向（図４の横方向）について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であるリチウムイオン電池を単電池として備える組電池および該組電池を備える電源システムが例示される。このように電極体の軸長が比較的長い（大型の）リチウムイオン電池では、軸方向の両端部と中央部とで温度差が大きくなりがちであることから、本発明を適用することが特に有益である。
【００２９】
また、ここに開示される技術は、正負の電極シートとセパレータとが扁平に捲回された電極体を備え、該電極体を扁平面の法線方向（捲回軸の横方向）からみたサイズが捲回軸方向について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であり、且つ高さ方向（図３の縦方向）について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であるリチウムイオン電池に好ましく適用され得る。このように電極体の軸長が比較的長く且つ高さの大きい（大型の）リチウムイオン電池では、軸方向の両端部と中央部とで温度差が大きくなりがちであることから、本発明を適用することが特に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
【００３１】
なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、正極、負極およびセパレータの構成および製法、電極体の製造方法、車両への組電池搭載方法）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００３２】
本発明に係る組電池は、特に自動車等の車両に搭載されるモータ（電動機）用電源として好適に使用し得る。したがって本発明は、図１８に模式的に示すように、かかる組電池１０を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）１を提供する。
【００３３】
また、本発明に係る電源システムは、特に自動車等の車両に搭載されるモータ（電動機）用の電源システムとして好適に使用し得る。したがって本発明は、かかる電源システムを搭載した車両（例えば図１８に模式的に示すように、組電池１０を含んで構築された電源システム２を備える自動車）１を提供する。
【００３４】
＜例１＞
単電池としてリチウムイオン電池を用いる場合を例として、図１〜５を参照しつつ、本実施形態（例１）に係る組電池１０の構成を説明する。
【００３５】
本実施形態に係る組電池１０は、複数の充放電可能な単電池（ここではリチウムイオン電池）２０を備える。単電池２０は、従来の一般的な組電池に装備される単電池と同様、所定の電池構成材料（正負極それぞれの集電体に正負極それぞれの活物質が保持されたシート状の電極、セパレータ等）を具備する扁平形状の捲回電極体８０が、適当な液状電解質（電解液）とともに、該電極体を収容し得る形状（ここでは扁平な直方体形状すなわち角型）の容器５０に収容された構成を有する。容器５０を構成する材質は、例えば典型的な単電池で使用されるものと同様とすることができ、特に制限はない。単電池２０の放熱性等の観点から、金属製（例えばアルミニウム製）の容器５０を好ましく使用し得る。容器５０の上面には、捲回電極体８０の正極および負極とそれぞれ電気的に接続する正極端子６０および負極端子６２が設けられている。そして、隣接する単電池２０間において一方の正極端子６０と他方の負極端子６２とが接続具６４によって電気的に接続されている。このように複数の単電池２０を直列に接続することにより、所望する電圧の組電池１０が構築されている。
【００３６】
図３および図４を参照しつつ、単電池２０の構成をより詳しく説明する。
【００３７】
電極体８０は、図４に示すように、通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、長尺シート状の正極８２（以下「正極シート８２」ともいう。）と長尺シート状の負極８４（以下「負極シート８４」ともいう。）とを計二枚の長尺シート状セパレータ８６（以下「セパレータシート８６」ともいう。）とともに積層して長手方向に捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向（捲回軸に対して横方向）から押しつぶして拉げさせることによって作製され得る。
【００３８】
ここで、正極シート８２と負極シート８４とは、これら長尺状シートの幅方向に位置をややずらして重ね合わされた状態で捲回される。その結果として、捲回電極体８０の捲回軸方向の一方および他方の端部には、図４に示すように、正極シート８２の幅方向の一端が捲回コア部分８１（すなわち正極シート８２の正極活物質層形成部分と負極シート８４の負極活物質層形成部分とセパレータシート８６とが密に捲回された部分）から外方にはみ出した正極はみ出し部（正極端子接続部）８２Ａと、負極シート８４の幅方向の一端が捲回コア部分８１から外方にはみ出した負極はみ出し部（負極端子接続部）８４Ａとがそれぞれ形成されている。正極はみ出し部（すなわち正極活物質層の非形成部分）８２Ａおよび負極はみ出し部（すなわち負極活物質層の非形成部分）８４Ａには正極リード端子８２Ｂおよび負極リード端子８４Ｂがそれぞれ付設されており、それらのリード端子８２Ｂ，８４Ｂがそれぞれ上述の正極端子６０および負極端子６２と電気的に接続される。
【００３９】
かかる捲回電極体８０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シート８２は長尺状の正極集電体の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔（本実施形態）その他の正極に適する金属箔が好適に使用され得る。正極活物質としては従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、リチウムニッケル系複合酸化物（リチウムとニッケルとを構成金属元素として含む酸化物をいい、ニッケルサイトの一部（典型的には半分以下）がコバルトやアルミニウム等の他の金属元素で置換されたものを包含する意味である。典型的にはＬｉＮｉＯ２）、リチウムコバルト系複合酸化物（典型的にはＬｉＣｏＯ２）、リチウムマンガン系複合酸化物（典型的にはＬｉＭｎ２Ｏ４）等のリチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。例えば、厚さ５μｍ〜２０μｍ（例えば１５μｍ）程度の長尺状アルミニウム箔を集電体として使用し、その表面の所定領域に常法によりリチウムニッケル系複合酸化物を主体とする正極活物質層を形成することによって好適な正極シート８２が得られる。
【００４０】
一方、負極シート８４は長尺状の負極集電体の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔（本実施形態）その他の負極に適する金属箔が好適に使用され得る。負極活物質としては従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボンやアモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物（リチウムチタン酸化物等）、リチウム遷移金属窒化物等が挙げられる。例えば、厚さ５μｍ〜２０μｍ（例えば１０μｍ）程度の長尺状銅箔を使用し、その表面の所定領域に常法によって炭素系材料（典型的には黒鉛）を主体とする負極活物質層を形成することによって好適な負極シート８４が得られる。
【００４１】
また、正負極シート８２，８４間に使用される好適なセパレータシート８６としては、合成樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン）により構成されたものが例示される。例えば、ポリオレフィン系樹脂からなる厚さ５μｍ〜３０μｍ（例えば２５μｍ）程度の多孔質セパレータシートを好適に使用し得る。
【００４２】
得られた扁平形状の捲回電極体８０を容器５０内に、図３に示すように捲回軸が横倒しになるようにして（すなわち、電極体８０の正極はみ出し部８２Ａ側の部分および負極はみ出し部８４Ａ側の部分が容器５０の横方向の一端部および他端部にそれぞれ位置するようにして）収容するとともに、適当な非水電解液（図示せず）を注入して封止することによって単電池２０が構築される。上記電解液としては、例えば、非水溶媒（ジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒等）中に適当な支持塩（例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩）を適当量（例えば濃度１M）含むものを好ましく用いることができる。
【００４３】
本実施形態の組電池１０では、図１および図２に示すように、上記構成を有する複数（ここでは４つを図示している。）の単電池２０が所定方向に配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されている。具体的には、複数の単電池２０は、それぞれの正極端子６０および負極端子６２が交互に配置されるように一つづつ反転させて配置されており、容器５０の側壁をなす扁平面５２（容器５０の幅広な面、すなわち容器５０内に収容される捲回電極体８０の扁平面に対応する面）が互いに向かい合う方向（積層方向）に配列される。
【００４４】
配列させた単電池２０の周囲には、複数の単電池２０をまとめて拘束する拘束部材が配備される。すなわち、単電池配列方向の最外側に位置する単電池２０のさらに外側には、一対の拘束板７０Ａ，７０Ｂが配置される。また、当該一対の拘束板７０Ａ，７０Ｂを架橋するように締付け用ビーム材７２が取り付けられる。そして、ビーム材７２の端部をビス７４により拘束板７０Ａに締め付け且つ固定することによって、上記単電池２０をその配列方向に所定の荷重が加わるように（例えば、扁平面５２の受ける面圧が２×１０６〜５×１０６Ｐａ程度となるように）拘束することができる。ビーム材７２の締め付け具合に応じたレベルで、締め付け方向（すなわち配列方向）への拘束荷重（面圧）が各単電池２０の扁平面５２に加えられる。
【００４５】
ここで、上記配列された単電池２０の間隙の少なくとも一箇所（図示した例では隣接する各単電池２０の間および単電池配列方向の両アウトサイド）にはスペーサプレート１４０が配置される。これにより組電池１０の冷却機構としての冷媒通路１４６が形成される。本実施形態のスペーサプレート１４０は、図３および図５によく示されるように、全体として容器５０の扁平面５２とほぼ同じサイズの長方形板状を呈し、その一方の表面は横方向に直線状に延びる畝状の凸部１４２および溝状の凹部１４４が交互に形成された凹凸形状（すなわち、図３に示すように側面からみて櫛型の凹凸形状）となっている。特に限定するものではないが、凸部４２の幅を例えば０．２ｃｍ程度とし、直線状に形成された凹部４４の幅を０．８ｃｍ程度、凹部４４の深さ（すなわち凸部４２の高さ）を０．２ｃｍ程度とすることができる。一方、プレート１４０の他方の表面（裏面）はフラットな形状である。
【００４６】
かかる形状のプレート１４０を図２に示すように単電池２０とともに拘束すると、図３に示すように、該プレート１４０の表面側（凹凸形状が形成された側）に隣接する単電池２０の扁平面５２に凸部１４２の先端が密接する一方、該凸部１４２の間に形成された凹部（横溝）１４４は扁平面５２と接触しないことから、隣接する単電池２０の扁平面５２間に、一方の単電池２０の扁平面５２およびプレート１４０（溝１４４）に面する空隙１４６が形成される。この空隙１４６に冷却用媒体（典型的には空気）を流通させる（すなわち、該空隙１４６を冷媒通路として利用する）ことにより、単電池２０で発生する熱を放散させることができる。なお、プレート１４０の裏面は、他方の単電池２０の扁平面５２にその全面が密接している。
【００４７】
ここで、図５に示すように、本実施形態のプレート１４０は、横方向の一端部（正極端子接続側端部）１４０Ａおよび他端部（負極端子接続側端部）１４０Ｂと、それらの中央部１４０Ｃとに異なる構成材料を用いて形成されている。上記表面の凹凸形状（凸部１４２および凹部１４４）は、これら材質の異なる部分に跨って、プレート１４０の横方向の一端から他端に至るように形成されている。これらの構成材料は、両端部１４０Ａ，１４０Ｂの構成材料に比べて中央部１４０Ｃの構成材料の熱伝導率のほうが高くなるような組み合わせで選択される。例えば、両端部１４０Ａ，１４０Ｂの構成材料として樹脂材料（例えば、軽量で硬質なポリプロピレンその他の合成樹脂材料）を、中央部１４０Ｃの構成材料として金属材料（例えば、軽量で熱伝導性の高いアルミニウムその他の金属材料）を好ましく採用し得る。また、両端部１４０Ａ，１４０Ｂの構成材料と中央部１４０Ｃの構成材料との組み合わせが、熱伝導率の異なる樹脂材料同士または金属材料同士であってもよい。あるいは、例えば両端部１４０Ａ，１４０Ｂの構成材料としてポリプロピレン等の樹脂材料を用い、中央部１４０Ｃの構成材料として該樹脂材料と金属との複合材料（例えば、金属粒子、金属繊維等が混入された樹脂材料）を用いてもよい。
【００４８】
なお、一端部１４０Ａ、他端部１４０Ｂおよび中央部１４０Ｃの幅（横方向長さ）は特に限定されず、単電池および組電池の構成、組電池の使用態様、目標とする温度差緩和の程度等を考慮して適宜設定することができる。通常は、製造容易性等の観点から一端部１４０Ａと他端部１４０Ｂとを同程度の幅とすることが好ましい。例えば、一端部：中央部：他端部の幅の比率が１：２：１〜２：１：２程度である構成を好ましく採用し得る。本実施形態では上記比率を概ね１：１：１としている。
【００４９】
ここで、熱流速密度（単位時間に単位面積を流れる熱量）Ｊと熱伝導率λとの間には次式：Ｊ＝−λ（ｇｒａｄＴ）；で表される関係がある（式中のｇｒａｄＴは温度勾配を示す）。したがって、放熱部材（ここではスペーサプレート１４０）を構成する材料の熱伝導率λが例えば２倍になると、該部材により放熱される熱量も同じ倍率（ここでは２倍）で増加する。このことを利用して、上記構成のプレート１４０によると、単電池２０のうち両端部１４０Ａ，１４０Ｂに密接する部分（捲回電極体８０の軸方向両端部に対応する。）に比べて中央部１４０Ｃに密接する部分（電極体８０の軸方向中央部に対応する。）では、より熱伝導率の高い材料により構成された中央部１４０Ｃを介して、より効率よく放熱を行う（すなわち、中央部１４０Ｃに密接する部分をより高効率に冷却する）ことができる。本実施態様では、中央部１４０Ｃの構成材料としてアルミニウム（室温付近における熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ程度）、両端部１４０Ａ，１４０Ｂの構成材料としてポリプロピレン樹脂（熱伝導率０．１７〜０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ程度）を使用する。この組み合わせでは中央部１４０Ｃの熱伝導率が両端部１４０Ａ，Ｂの１０００倍以上である。これにより捲回電極体８０の両端部に比べて中央部の冷却効率をより高くすることができる。
【００５０】
上記構成を採用する意義を確認するため、上記実施形態における単電池２０と同様の構成を有するリチウムイオン電池を作製し、ハイレート充放電によって両端部と中央部との間に生じる温度差を測定した。
【００５１】
すなわち、ニッケル酸リチウム粉末（正極活物質）とアセチレンブラック（導電材）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、これら材料の質量比が８７：１０：３となるようにイオン交換水と混合して活物質組成物（正極活物質組成物）を調製した。正極集電体としては長尺状のアルミニウム箔を使用し、該集電体のうち幅方向の一端を残して（正極はみ出し部８２Ａ）それ以外の領域の両面に、上記正極活物質組成物を帯状に塗布して乾燥させた。乾燥後、正極集電体およびその両面に設けられた活物質層を含む全体をプレスして正極シート８２を得た。
【００５２】
また、天然黒鉛（粉末）とスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とＣＭＣとを、これら材料の質量比が９８：１：１となるようにイオン交換水と混合して活物質組成物（負極活物質組成物）を調製した。負極集電体としては長尺状の銅箔を使用し、該集電体のうち幅方向の一端を残して（負極はみ出し部８４Ａ）それ以外の領域の両面に、上記負極活物質組成物を帯状に塗布して乾燥させた。乾燥後、負極集電体およびその両面に設けられた活物質層を含む全体をプレスして負極シート８４を得た。
【００５３】
セパレータシート８６としては二枚の多孔質ポリエチレンシートを使用した。これらのセパレータシート８６と上記で得られた正極シート３２および負極シート３４とを、はみ出し部３２Ａ，３４Ａがそれぞれの幅方向の両側からはみ出すように積層して長手方向に捲回し、その捲回体を側方から押しつぶして扁平形状の捲回電極体８０を得た。
【００５４】
この電極体８０の正極はみ出し部８２Ａを構成する正極シート８２を径方向（扁平面に対する法線方向）に寄せ集めてアルミニウム製の正極リード端子８２Ｂを溶接し、負極はみ出し部８４Ａを構成する負極シート８４を径方向に寄せ集めて銅製の負極リード端子８４Ｂを溶接した。これらのリード端子８２Ｂ，８４Ｂを容器５０の正極端子６０および負極端子６２にそれぞれ接続した。
【００５５】
容器５０としては、高さ（縦方向長さ）９．２ｃｍ、幅（横方向長さ）１１ｃｍ、厚さ１．３５ｃｍの扁平な箱型の外形を有するアルミニウム容器を使用した。図２に示すように容器５０の内部に捲回電極体８０を収容した。また、各部の温度を外部から測定可能とするため、リチウムイオン電池２０の作製において容器５０の一方の端部（正極端子側の端部）、他方の端部（負極端子側の端部）およびそれらの中央部にそれぞれ熱電対をセットした。この容器５０に、ＥＣとＤＭＣとＥＭＣとの混合溶媒に支持塩としてのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液を注入した後、該容器５０を封止した。その後、常法により初期充放電処理（コンディショニング）を行って、理論容量５Ａｈのリチウムイオン電池２０を得た。
【００５６】
上記で得られたリチウムイオン電池２０に対し、１５０Ａ（放電時間率３０Ｃに相当する。）で１０秒間のハイレート放電を含む充放電パターンを付与し、これによる各部の温度変化を上記熱電対による検出値から把握した。より具体的には、室温（約２５℃）環境下において以下の（１）〜（４）の充放電パターンを付与し、その前後で各部の温度を比較することにより、上記充放電パターンによる各部の温度上昇幅を求めた。
【００５７】
［充放電パターン］
（１）１５０Ａで１０秒間放電。
【００５８】
（２）５秒間休止。
【００５９】
（３）４０Ａで１２０秒間ＣＣ−ＣＶ充電（４０Ａで３．７２Ｖまで定電流充電後、合計充電時間が１２０秒となるまで定電圧充電）。
【００６０】
（４）５秒間休止。
【００６１】
その結果、上記充放電パターン（１サイクル）の前後で、電池の両端部における温度上層幅は１．２℃であったのに対し、中央部の温度上昇幅は２．２℃であった。すなわち、上記のようなハイレート（急速）充放電パターンでは、わずか１０秒間のハイレート放電を１回行っただけでも電池の両端部と中央部との間に明確な温度差が生じた。さらに充放電パターンを継続すると、相対的に高温の箇所に電池反応（電流）が集中し、これにより上記高温の箇所においてより多くの熱が発生することにより、いったん生じた温度差がますます拡大することとなる。例えば、上記充放電パターンを連続して繰り返した後における中央部と両端部との温度差は７℃に拡大していた。
【００６２】
ハイレート充放電によって上記のような温度分布を生じる単電池を用いて上記実施形態と同様の組電池１０を構築した場合における単電池２０の横方向の温度分布イメージを図６に示す。図中の二点鎖線は、該組電池１０を構成するスペーサプレートとして、上記実施形態のスペーサプレート１４０と同様の外形を有し、ただし上記実施形態とは異なり両端部１４０Ａ，Ｂのみならず中央部１４０Ｃもポリプロピレン樹脂により構成された（すなわち全体が単一の材料からなる）スペーサプレートを用いた場合の温度分布を模式的に示している。このように、電池の横方向の各部における断面形状および熱伝導率（ひいては冷却効率）が同じスペーサプレートによると、単電池２０の両端部と中央部との間に温度差が生じる。
【００６３】
図６中の一点鎖線は、上記実施形態のスペーサプレート１４０と同様の外形を有し、ただし上記実施形態とは異なり中央部１４０Ｃのみならず両端部１４０Ａ，Ｂもアルミニウムにより構成されたスペーサプレートを用いた場合の温度分布を模式的に示している。このように全体がアルミニウム製のプレートによると、全体がポリプロピレン樹脂製のプレートに比べて電池の横方向の各部における冷却効率は上昇するものの、横方向の各部におけるプレートの断面形状および熱伝導率が同じであることに変わりはないことから、依然として単電池２０の両端部と中央部との間に温度差が生じる。
【００６４】
これに対して本実施形態のスペーサプレート１４０では、両端部１４０Ａ，Ｂをポリプロピレン樹脂により構成するとともに中央部１４０Ｃのみを熱伝導率の高いアルミニウムにより構成することにより、図６に実線で模式的に示すように、全体がポリプロピレン樹脂製のスペーサプレートを用いた場合（二点鎖線）に比べて中央部の温度を集中的に（両端部よりも大きく）低下させることができる（図６中の下向き矢印）。これにより、中央部と両端部との間の温度差を緩和する（温度分布をなだらかにする）ことができる。
【００６５】
＜例２＞
本実施形態に係る組電池は、上述した例１に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる一例である。すなわち本実施形態では、図５に示す形状のスペーサプレート１４０に代えて、図７に示すように、縦方向に直線状に延びて該縦方向の一端（上端）から他端（下端）に至る凸部２４３および凹部（縦溝）２４５が交互に平行に形成されたスペーサプレート２４０を用いる。その他の部分の構成は例１に係る組電池１０と同様である。すなわち、本実施形態のプレート２４０は、例１のスペーサプレート１４０と同様に、両端部２４０Ａ，２４０Ｂの構成材料（例えばポリプロピレン樹脂）に比べて、中央部２４０Ｃはより熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウム）により構成されている。
【００６６】
かかる構成のスペーサプレート２４０を隣接する単電池２０間に配置すると、該プレート２４０の凹部（縦溝）２４５と該プレート２４０の表面側に隣接する容器５０の扁平面５２との間に、縦方向の上端から下端まで延びる冷媒通路２４７が区画形成される。そして、プレート２４０の両端部２４０Ａ，２４０Ｂに形成された（容器５０の横方向の両端部に面する）冷媒通路２４７に比べて、中央部２４０Ｃに形成された（容器５０の横方向の両端部に面する）冷媒通路２４７によるとより多くの熱を放散させる（すなわち、中央部１４０Ｃに密接する部分をより高効率に冷却する）ことができる。これにより両端部と中央部との温度差を緩和または解消することができる。
【００６７】
＜例３＞
本実施形態に係る組電池は、上述した例１に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる他の例である。すなわち図８に示すように、本実施形態のスペーサプレート３４０は、図５に示すスペーサプレート１４０の横方向の中央部において、隣り合う凹部（横溝）１４４を隔てる壁面（凸部１４２）に切れ目３４１が設けられた構成を有する。このことによって、横溝１４４と交差して縦方向に延びる一本の縦溝３４５が形成されている。横溝１４４と縦溝３４５とはそれらの交点で連絡している。その他の部分の構成は例１に係る組電池１０と同様である。すなわち、本実施形態のプレート３４０は、例１のスペーサプレート１４０と同様に、両端部３４０Ａ，３４０Ｂの構成材料（例えばポリプロピレン樹脂）に比べて、中央部３４０Ｃはより熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウム）により構成されている。
【００６８】
かかる構成のスペーサプレート３４０を隣接する単電池２０間に配置すると、該プレート３４０の凹部（横溝）１４４と該プレート３４０の表面側に隣接する容器５０の扁平面５２との間に、横方向の一端から他端まで延びる冷媒通路１４６が区画形成される。さらに、容器５０の中央部には、縦溝３４５と扁平面５２との間に縦方向の上端から他端に至る冷媒通路３４７が形成される。したがって、扁平面５２の両端部に比べて中央部では、該中央部を縦断する冷媒通路３４７（縦溝３４５）が設けられていることにより、該扁平面５２が冷媒通路１４６，３４７に露出する面積の割合が高くなっている。本実施形態によると、プレート３４０の中央部３４０Ｃが熱伝導率の高い材料からなることにより横方向に冷媒を流通させる冷媒通路１４６のみによっても中央部を高効率に冷却し得るところ（例１）、さらに縦方向に冷媒を流通させる冷媒通路３４７が中央部３４０Ｃに形成されていることによって、電池中央部の冷却効率をより高くすることができる。
【００６９】
＜例４＞
本実施形態に係る組電池は、上述した例１に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる他の例である。すなわち図９に示すように、本実施形態のスペーサプレート４４０には、その横方向の中央部４４０Ｃのうち縦方向の中央部に、該プレート４４０を厚み方向に貫通する長方形状の開口部４４８が設けられている。この開口部４４８を横断する部分では凸部１４２が途切れている。その他の部分の構成は例１に係る組電池１０と同様である。すなわち、本実施形態のプレート４４０は、例１のスペーサプレート１４０と同様に、両端部４４０Ａ，４４０Ｂの構成材料（例えばポリプロピレン樹脂）に比べて、中央部４４０Ｃはより熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウム）により構成されている。
【００７０】
かかる構成のスペーサプレート４４０を隣接する単電池２０間に配置すると、該プレート４４０の凹部（横溝）１４４と該プレート４４０の表面側に隣接する容器５０の扁平面５２との間に、横方向の一端から他端まで延びる冷媒通路１４６が区画形成される。横方向の中央部では、プレート４４０の裏面側（フラットな側）に隣接する容器５０の扁平面５２が開口部４４８を通じて冷媒通路１４６に露出し（したがって、その露出面からの放熱を利用して上記裏面側に隣接する容器５０の中央部を両端部よりも効率よく冷却することができる。）、また開口部４４８では凸部１４２（プレート４４０の表面側に隣接する扁平面５２に密接する部分）が途切れていることにより、両端部に比べて中央部では扁平面５２が冷媒通路１４６に露出する面積の割合が高くなっている。本実施形態によると、プレート４４０の中央部４４０Ｃが熱伝導率の高い材料からなることに加えて、扁平面の中央部が両端部に比べて多く冷媒通路１４６に露出していることにより、電池中央部の冷却効率をさらに高めることができる。
【００７１】
＜例５＞
本実施形態に係る組電池は、上述した例１に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる他の例である。すなわち図１０に示すように、本実施形態のスペーサプレート５４０には、その横方向の中央部５４０Ｃに、該中央部５４０Ｃの上端および下端を若干残して、プレート５４０を厚み方向に貫通する概ね正方形状の開口部５４８が設けられている。また、開口部５４８の内側には、上記正方形状の両対角線に沿うＸ型の筋交い５４９が設けられている。筋交い５４９の厚みは溝１４４におけるプレート５４０の厚みとほぼ同等である。凸部１４４の横方向の中央部は開口部５４８により途切れているが、筋交い５４９のうち凸部１４４の延長線上に位置する箇所には、凸部１４２と同じ高さの凸部５４２が形成されている。その他の部分の構成は例１に係る組電池１０と同様である。すなわち、本実施形態のプレート５４０は、例１のスペーサプレート１４０と同様に、両端部５４０Ａ，５４０Ｂの構成材料（例えばポリプロピレン樹脂）に比べて、中央部５４０Ｃはより熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウム）により構成されている。
【００７２】
かかる構成のスペーサプレート５４０を隣接する単電池２０間に配置すると、該プレート５４０の凹部（横溝）１４４と該プレート５４０の表面側に隣接する容器５０の扁平面５２との間に、横方向の一端から他端まで延びる冷媒通路１４６が区画形成される。横方向の中央部では、プレート５４０の裏面側に隣接する容器５０の扁平面５２が開口部５４８を通じて冷媒通路１４６に露出し（したがって、その露出面からの放熱を利用して上記裏面側に隣接する容器５０の中央部を両端部よりも効率よく冷却することができる。）、また開口部５４８では凸部１４２が途切れていることにより、両端部に比べて中央部では扁平面５２が冷媒通路１４６に露出する面積の割合が高くなっている。本実施形態によると、プレート４４０の中央部４４０Ｃが熱伝導率の高い材料からなることに加えて、このように扁平面の中央部が両端部に比べて多く冷媒通路１４６に露出していることにより、電池中央部の冷却効率をさらに高めることができる。また、図示するように、開口部５４８が形成された中央部５４０Ｃでは凸部１４２が途切れていることにより冷媒通路１４６がプレート５４０の上端および下端にも開放されて（開口して）いるので、該中央部５４０Ｃでは冷媒を縦方向にも流通させることができ、これにより中央部の冷却効率をさらに高めることができる。さらに、開口部５４８の内側に筋交い５４９を設けることでプレート５４０の強度（形状維持性）を高め、且つ筋交い５４９（開口部５４８の内側）のうち凸部１４２の延長線上に位置する部分に凸部５４２が設けられていることにより、開口部５４８を比較的大面積としても、組電池１０において単電池２０の扁平面５２間に十分な拘束力を加えることができる。
【００７３】
＜例６＞
本実施形態に係る組電池は、上述した例１に係る組電池とはスペーサプレートの外形が異なる他の例である。図１１に示すように、本実施形態のスペーサプレート６４０は、例２のスペーサプレート２４０（図７参照）と同様に、縦方向に直線状に延びて該縦方向の上端から下端に至る凸部２４３および凹部（縦溝）２４５が交互に平行に形成された構成を有する。ただし、スペーサプレート２４０では横方向の各部で凸部２４３および凹部２４５の形状（幅）およびピッチが均等であったのに対して、プレート６４０では両端部６４０Ａ，６４０Ｂに比べて中央部６４０Ｃでは凸部２４３の幅が狭くなるように（したがって凹部２４５のピッチが小さくなるように）構成されている。その他の部分の構成は例１に係る組電池１０と同様である。すなわち、本実施形態のプレート６４０は、例１のスペーサプレート１４０と同様に、両端部６４０Ａ，６４０Ｂの構成材料（例えばポリプロピレン樹脂）に比べて、中央部６４０Ｃはより熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウム）により構成されている。
【００７４】
かかる構成のスペーサプレート６４０を隣接する単電池２０間に配置すると、該プレート５４０の凹部（縦溝）２４５と該プレート６４０の表面側に隣接する容器５０の扁平面５２との間に、縦方向の上端から下端まで延びる冷媒通路２４７が区画形成される。そして、プレート６４０の両端部６４０Ａ，６４０Ｂに比べて中央部６４０Ｃでは、凹部２４５の形成ピッチが小さいことにより、扁平面５２が冷媒通路２４７に露出する面積の割合が高くなっている。本実施形態によると、プレート６４０の中央部６４０Ｃが熱伝導率の高い材料からなることに加えて、中央部６４０Ｃでは冷媒通路２４７が高密度に形成されていることにより、電池中央部の冷却効率をより高くすることができる。
【００７５】
なお、例３〜６ではスペーサプレート３４０，４４０，５４０，６４０の中央部を両端部よりも熱伝導率の高い材料により構成した例につき説明したが、これらのプレート３４０，４４０，５４０，６４０と同様の外形を有するスペーサプレートでは、該プレートの中央部と両端部とを同一の材料により形成した場合にも、該プレートを用いて構築された組電池において単電池の横方向両端部に比べて中央部を高効率に冷却することができる。
【００７６】
＜例７＞
本実施形態は、電池の使用状況（ここでは放電レート）に応じて両端部と中央部との冷却効率のバランスを変更し得るように構成された組電池および該組電池を含んで構成された電源システムに関する。
【００７７】
図１２に示すように、本実施形態の組電池１は、図７に示す例２のスペーサプレート２４０と同様の外形を有し、ただし横方向の一端部７４０Ａ，他端部７４０Ｂおよび中央部７４Ｃの全体が単一の材料（例えばポリプロピレン樹脂）により構成されたスペーサプレート７４０を備える。その他の部分の構成は例１に係る組電池１０と同様である。すなわち、スペーサプレート７４０には縦方向に直線状に延びて該縦方向の一端（上端）から他端（下端）に至る凸部２４３および凹部（縦溝）２４５が交互に平行に形成されており、プレート２４０の凹部（縦溝）２４５と該プレート２４０の表面側に隣接する容器５０の扁平面５２との間には縦方向の上端から下端まで延びる冷媒通路２４７が区画形成されている。なお、図を見やすくするため、図１２には単電池２０のうち３つのみを示すとともに、単電池配列の両アウトサイドに配置されたスペーサプレートおよび拘束部材の図示を省略している。
【００７８】
図１２において左下を向いた面は組電池１０の下面に相当し、ここに冷媒通路２４７の下端が開口している。上記下面には、冷媒通路２４７の下端開口部に対応する位置に開口部（スリット）７７２を有する板状の案内部材７７０が取り付けられる。案内部材７７０の外側面には、該部材７７０のうちプレート７４０の横方向に延びる両辺に沿って、遮蔽部材７８０を横方向に摺動可能に保持する案内路７７６が設けられている。この遮蔽部材７８０には、冷媒通路２４７およびこれに対応する開口部７７２と少なくとも部分的に重複し得る位置に開口部（スリット）７８２が形成されている。また、該スリット７８２の間には、横方向の両端部に設けられた冷媒通路２４７およびこれに対応する開口部７７２を少なくとも部分的に遮蔽可能な遮蔽部７８４が形成されている。
【００７９】
電子制御システム２は、上記構成を有する組電池１０と、該組電池の充放電電流を検出する電流計７５２および電池制御ユニット７６０を含む冷却制御手段７５０とを備える。電子制御ユニット７６０は、ＣＰＵ７６２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７６２の他に、処理プログラム等が記憶されたＲＯＭ７６４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６６と、図示しない入出力ポートとを備えている。遮蔽部材７８０には図示しない動力源が接続されており、該動力源が電池制御ユニット７６０からの遮蔽部材位置信号を受けて作動することにより、プレート７４０および案内部材７７０に対する遮蔽部材７８０の横方向位置を異ならせることができる。
【００８０】
このような構成を有する本実施形態の電源システム２の作動例を説明する。なお、初期状態（電池の非使用時における状態）では、図１３に示すように、案内部材７７０の開口部７７２（冷媒通路２４７の下端開口部と一致する。）と遮蔽部材７８０の開口部７８２とがプレート７４０の横方向の一端部７４０Ａ、他端部７４０Ｂおよび中央部７４０Ｃのいずれの部分においても完全に重複するように、電池の横方向に対する案内部材７７０およびプレート７４０と遮蔽部材７８０との位置関係が設定されている。換言すれば、両端部および中央部のいずれの位置にある冷媒通路２４７の下端開口部も、案内部材７７０の開口部７７２および遮蔽部材７８０の開口部７８２を介して、完全に（遮蔽されることなく）外部に開放されている。
【００８１】
図１７は、電池制御ユニット７６０のＣＰＵ７６２により実行される冷却効率バランス調節ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは、ＲＯＭ７６４に記憶され、ＣＰＵ７６２により所定時間ごと（例えば数ミリ秒ごと）に繰り返し実行される。このルーチンが開始されると、ＣＰＵ７６２は、まず遮蔽部材位置フラグＦが０か１かを判定する（ステップＳ１００）。この遮蔽部材位置フラグＦは、案内部材７７０およびプレート７４０に対して遮蔽部材７８０が図１３に示す位置（基準位置）にあるときには０にセットされ、この状態から遮蔽部材７８０が左方にずれて（図１３中の白抜き矢印参照）図１４に示す位置（ハイレート位置）にあるときには１にセットされるフラグである。
【００８２】
ステップＳ１００において遮蔽部材位置フラグＦが０のときは、続いて、現時点において充放電レート（典型的には放電レート）が所定値以上（例えば１００Ａ以上）のハイレートに該当するか否かを電流計７５２の検出値に基づき判定する（ステップＳ１１０）。そして、ハイレートでない場合には、そのままこのルーチンを終了する。一方、ハイレート充放電が行われていると判定した場合には、図１３に示す基準位置から図１４に示すハイレート位置へと遮蔽部材７８０を移動させるとともに（ステップＳ１２０）、遮蔽部材位置フラグＦを１にセットし（ステップＳ１３０）、このルーチンを終了する。
【００８３】
ステップＳ１００において遮蔽部材位置フラグＦが１のときも、続いて、現時点において充放電レート（典型的には放電レート）が所定値以上（例えば１００Ａ以上）のハイレートに該当するか否か（すなわち、前回のルーチン実行時からハイレート状態が継続しているか否か）を電流計７５２の検出値に基づき判定する（ステップＳ１４０）。そして、ハイレート充放電が行われていると判定した場合には、そのままこのルーチンを終了する。一方、ハイレートではないと判定した場合（すなわちハイレート状態が止んでいる場合）には、図１４に示すハイレート位置から図１３に示す基準位置へと遮蔽部材７８０を移動させるとともに（ステップＳ１５０）、遮蔽部材位置フラグＦを０にセットし（ステップＳ１６０）、このルーチンを終了する。
【００８４】
遮蔽部材７８０が図１４に示す位置にある状態では、プレート７４０の中央部７４０Ｃに形成された冷媒通路２４７は図１３に示す状態のときと同様に完全に外部に開放されているのに対し、両端部７４０Ａ，Ｂに形成された冷媒通路２４７は、遮蔽部材７８０の両端部７８０Ａ，Ｂに形成された遮蔽部７８４によって部分的に遮蔽される。換言すれば、図１３に示す状態に比べて図１４に示す状態では、両端部７４０Ａ，Ｂに形成された冷媒通路２４７に流通される冷媒Ｃの量が絞られる。その結果、図１４に示す状態では、図１３に示す状態に比べて、両端部に対する中央部の相対的な冷却効率がより高くなる。このように、基準位置（図１３）とハイレート位置（図１４）との間で遮蔽部材７８０を移動（スライド）させることにより、両端部と中央部との冷却効率バランスを異ならせることができる。そして上記ルーチンを実行することにより、ハイレート時にのみ遮蔽部材７８０を図１４に示す位置に移動させ、ハイレート状態が止んだら基準位置に戻すことができる。このことによって、ハイレートおよびローレートのいずれの使用条件においても単電池内の温度差を適切に緩和または解消することができる。また、充放電レートに基づいて遮蔽部材７８０の位置を制御するので、例えば両端部と中央部との温度差に基づいて遮蔽部材７８０の位置を制御する手法に比べて、より迅速に対処することが可能である。
【００８５】
なお、上記ではハイレート時にのみ両端部の冷媒通路を部分的に遮蔽することで中央部の相対的な冷却効率を高める例につき説明したが、変形例として、例えばハイレート時にのみ中央部の冷媒通路の部分的な遮蔽を解除することで中央部の相対的な冷却効率を高めてもよい。例えば図１５および図１６に示すように、図１２〜１４に示すスペーサプレート７４０に代えて、同様に縦方向に貫通する冷媒通路２４７を形成するが、両端部８４０Ａ，Ｂに比べて中央部８４０Ｃでは凸部の幅がより狭く且つ凹部の幅がより広く形成されたスペーサプレート８４０を用いて、案内部材７７０を省略した点以外は図１２に示す例と同様の電源システム２を構築する。
【００８６】
本変形例では、図１５に示す初期状態（遮蔽部材８８０が基準位置にある状態）において、プレート８４０の両端部８８０Ａ，Ｂに設けられた冷媒通路２４７の下端開口は遮蔽部材８８０の両端部８８０Ａ，Ｂに形成された開口部８８２を通じて外部に完全に開放されている。一方、プレート８４０の中央部８４０Ｃに設けられた冷媒通路２４７の下端開口は、遮蔽部材８８０の中央部８８０Ｃにある遮蔽部８８４によって部分的に遮蔽されている。その結果、両端部と中央部とで冷媒通路２４７を流通する冷媒Ｃの量が例えば同程度となっている。
【００８７】
そして、ハイレート放電を検知したときには（例えば図１７に示す処理ルーチンにより）、遮蔽部材８８０を図１５に示す基準位置から図１６に示すハイレート位置に移動（スライド）させる。すると、プレート８４０の中央部８４０Ｃに設けられた冷媒通路２４７の部分的な遮蔽が解除されて冷媒Ｃの流通量が増す一方、両端部８４０Ａ，Ｂに設けられた冷媒通路２４７の開口面積は初期状態と変わらないことにより、両端部に対する中央部の冷却効率を高めることができる。
【００８８】
なお、上記実施形態におけるプレート７４０，８４０の中央部７４０Ｃ，８４０Ｃを、例２のプレート２４０（図７参照）と同様に、それぞれ両端部７４０Ａ，Ｂおよび８４０Ａ，Ｂよりも熱伝導率の高い材料により形成してもよい。かかる構成のスペーサプレートによると、中央部と両端部との冷却効率バランスをより大きく異ならせることができる。
【００８９】
以上、本発明の組電池および該組電池を備える電源システムの好ましい実施形態のいくつかを詳細に説明したが、本発明をかかる具体的実施形態に限定する意図ではない。
【００９０】
また、図１に示す組電池１０は本発明を説明するために敢えてシンプルな構成としてあるが、本発明の構成および効果を損なわない限りにおいて様々な変形や装備の追加が行われ得ることは当業者には明らかである。例えば、自動車等の車両に搭載する場合、組電池の主要部（単電池群等）を保護するための外装カバー、車両の所定部位に当該組電池を固定するための部品、複数の組電池（電池モジュール）を相互に連結するための部品等が装備され得るが、このような装備の有無は本発明の技術的範囲を左右するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】例１に係る組電池の構成を示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る組電池の構成を示す側面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】捲回電極体の一構成例を示す正面図である。
【図５】例１に係る組電池のスペーサプレートを示す斜視図である。
【図６】電池の横方向に対する温度分布イメージを模式的に示す説明図である。
【図７】例２に係る組電池のスペーサプレートを示す斜視図である。
【図８】例３に係る組電池のスペーサプレートを示す斜視図である。
【図９】例４に係る組電池のスペーサプレートを示す斜視図である。
【図１０】例５に係る組電池のスペーサプレートを示す斜視図である。
【図１１】例６に係る組電池のスペーサプレートを示す斜視図である。
【図１２】例７に係る電源システムの概略構成を示す説明図である。
【図１３】例７において遮蔽部材が基準位置にある状態を示す断面図である。
【図１４】例７において遮蔽部材がハイレート位置にある状態を示す断面図である。
【図１５】例７の変形例において遮蔽部材が基準位置にある状態を示す断面図である。
【図１６】例７の変形例において遮蔽部材がハイレート位置にある状態を示す断面図である。
【図１７】冷却効率バランス調節ルーチンのフローチャートである。
【図１８】組電池または電源システムを備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１：自動車（車両）
２：電源システム
１０：組電池
２０：単電池
５０：容器
５２：側壁（扁平面）
６０：正極端子
６２：負極端子
８０：捲回電極体（電極体）
８１：捲回コア部分
８２：正極シート（シート状正極）
８２Ａ：正極側はみ出し部
８４：負極シート（シート状負極）
８４Ａ：負極側はみ出し部
１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０，７４０，８４０：スペーサプレート（冷却機構）
１４０Ａ，２４０Ａ，３４０Ａ，４４０Ａ，５４０Ａ，６４０Ａ，７４０Ａ，８４０Ａ：横方向の一端部
１４０Ｂ，２４０Ｂ，３４０Ｂ，４４０Ｂ，５４０Ｂ，６４０Ｂ，７４０Ｂ，８４０Ｂ：横方向の他端部
１４０Ｃ，２４０Ｃ，３４０Ｃ，４４０Ｃ，５４０Ｃ，６４０Ｃ，７４０Ｃ，８４０Ｃ：横方向の一端部
１４２，２４３，５４２：凸部
１４４：凹部（横溝）
２４５：凹部（縦溝）
３４５：縦溝
１４６，２４７，３４７：冷媒通路（冷却機構）
４４８，５４８：開口部
５４９：筋交い
７５０：冷却制御手段
７５２：電流計（電流値検出手段）
７６０：電子制御ユニット（冷却効率調節手段）
７８０，８８０：遮蔽部材（冷却機構）
７８２，８８２：開口部
７８４，８８４：遮蔽部
【図１】
0005120631.tif 000002
【図２】
0005120631.tif 000003
【図３】
0005120631.tif 000004
【図４】
0005120631.tif 000005
【図５】
0005120631.tif 000006
【図６】
0005120631.tif 000007
【図７】
0005120631.tif 000008
【図８】
0005120631.tif 000009
【図９】
0005120631.tif 000010
【図１０】
0005120631.tif 000011
【図１１】
0005120631.tif 000012
【図１２】
0005120631.tif 000013
【図１３】
0005120631.tif 000014
【図１４】
0005120631.tif 000015
【図１５】
0005120631.tif 000016
【図１６】
0005120631.tif 000017
【図１７】
0005120631.tif 000018
【図１８】
0005120631.tif 000019