(57)【要約】【課題】ブロック間バスバを効果的に冷却できる電池ユニットを提供する。【解決手段】軸方向両端に正極および負極が設けられた円筒型の複数の電池セルを備えた電池ユニット１０は、２以上の電池セルを並列接続して構成される複数の電池ブロックと、複数の電池セルの周囲を囲む樹脂ケース１６であって、その周面に前記複数の電池セルを冷却する冷却風の出口開口３６が設けられた樹脂ケース１６と、それぞれが同一の電池ブロックに属する２以上の電池セルの正極同士または負極同士を互いに電気的に接続する複数のセル間バスバと、一つの電池ブロックの正極同士を接続するセル間バスバと、隣接する他の電池ブロックの負極同士を接続するセル間バスバと、を接続するブロック間バスバ２６と、を備え、前記ブロック間バスバ２６は、その一部が前記出口開口３６と対向するように、樹脂ケース１６の外側を通過する。【選択図】図１
2017091989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向両端に正極および負極が設けられた円筒型の複数の電池セルを備えた電池ユニットであって、
２以上の電池セルを並列接続して構成される複数の電池ブロックと、
前記複数の電池セルを、前記正極および負極の向きを揃えた状態で保持するホルダと、
前記ホルダで保持された複数の電池セルの周囲を囲むケースであって、その周面に前記複数の電池セルを冷却する冷却風の出口開口が設けられたケースと、
複数のセル間バスバであって、それぞれが同一の電池ブロックに属する２以上の電池セルの正極同士または負極同士を互いに電気的に接続するセル間バスバと、
複数のブロック間バスバであって、それぞれが、一つの電池ブロックの正極同士を接続するセル間バスバと、隣接する他の電池ブロックの負極同士を接続するセル間バスバと、を接続するブロック間バスバと、
を備え、
前記ブロック間バスバは、その一部が前記出口開口と対向するように、前記ケースの外側を通過する、
ことを特徴とする電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向両端に正極および負極が設けられた円筒型の複数の電池セルを備えた電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、円筒型の電池セルを複数備えた電池ユニットが知られている。例えば、特許文献１には、複数の円筒型の電池セルを、金属からなるモジュールベースにより保持した電池ユニットが開示されている。特許文献１のように、複数の電池セルを、金属製の部材（モジュールベース）で保持することにより、電池セルの熱が、当該金属製部材を介して、均等に分散するため、電池セルの温度のバラツキを低減できる。また、特許文献１では、電池セルに冷却風を当てることで、電池セルの冷却を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０１１３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電池ユニットの中には、複数の円筒型の電池セルを、いくつかのブロックに分けたものが知られている。かかる電池ユニットでは、２以上の電池セルの正極同士および負極同士をセル間バスバで並列接続して一つの電池ブロックを構成し、さらに、電池ブロック同士をブロック間バスバで直列接続する。
【０００５】
こうした構成の電池ユニットにおいては、電池ブロック同士を直列接続するブロック間バスバには、大電流が流れ、大きなジュール熱が発生する。そして、このジュール熱により、ブロック間バスバが、高温になり、当該ブロック間バスバの近傍の電池セルの温度上昇等の問題を招く。
【０００６】
特許文献１等の従来技術では、電池セルそのものの冷却については考慮されているが、電池セルを直列接続するバスバの冷却については、考慮されていなかった。そこで、本発明では、ブロック間バスバを効果的に冷却できる電池ユニット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】
【０００７】
本発明の電池ユニットは、軸方向両端に正極および負極が設けられた円筒型の複数の電池セルを備えた電池ユニットであって、２以上の電池セルを並列接続して構成される複数の電池ブロックと、前記複数の電池セルを、前記正極および負極の向きを揃えた状態で保持するホルダと、前記ホルダで保持された複数の電池セルの周囲を囲むケースであって、その周面に前記複数の電池セルを冷却する冷却風の出口開口が設けられたケースと、複数のセル間バスバであって、それぞれが同一の電池ブロックに属する２以上の電池セルの正極同士または負極同士を互いに電気的に接続するセル間バスバと、複数のブロック間バスバであって、それぞれが、一つの電池ブロックの正極同士を接続するセル間バスバと、隣接する他の電池ブロックの負極同士を接続するセル間バスバと、を接続するブロック間バスバと、を備え、前記ブロック間バスバは、その一部が前記出口開口と対向するように、前記ケースの外側を通過する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ブロック間バスバの一部が、出口開口と対向するため、ブロック間バスバに冷却風が当たりやすくなる。結果として、ブロック間バスバが冷却風で効果的に冷却される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態である電池ユニットの斜視図である。
【図２】電池ユニットの側面図である。
【図３】電池ホルダで電池セルを保持した状態を示す斜視図である。
【図４】セル間バスバの平面図である。
【図５】図２のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態である電池ユニット１０について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である電池ユニット１０の斜視図である。また、図２は、電池ユニット１０の側面図、図３は、電池セル１２を保持した電池ホルダ１４の斜視図、図４は、負極側のセル間バスバ２４の平面図、図５は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１１】
電池ユニット１０は円筒型の電池セル１２を複数備えている。電池セル１２は、充放電可能な二次電池であり、例えば、円筒型のケースに収められたニッケル水素電池、リチウムイオン電池等である。電池セル１２の軸方向両端には、電池セル１２の電極である正極および負極が設けられている。図２に図示する電池ユニット１０は、６０個の電池セル１２を有しており、この６０個の電池セル１２は、４列１５行の配列で並べられている。６０個の電池セル１２は、１５個ごとにブロック分けされ、４つの電池ブロックを構成する。同一の電池ブロックに属する１５個の電池セル１２は、後述するセル間バスバ２４により並列接続される。また、１５個の電池セル１２を並列接続した電池ブロックは、後述するブロック間バスバ２６により、他の電池ブロックに直列接続される。
【００１２】
電池セル１２の負極側端面には、電池セル１２内で生じたガスの放出を許容する排出弁（図示せず）が設けられている。この排出弁は、電池セル１２の内圧が上昇したときに開放できるのであれば、その構成は特に限定されない。排出弁は、例えば、電池セル１２の外装ケースを局所的に肉薄にして構成できる。過充電や過放電、短絡等に起因して電池セル１２の内部でガスが発生し、当該電池セル１２の内圧が上昇すると、当該排出弁（肉薄部）が破断して、ガスが電池セル１２の外部へ放出される。
【００１３】
各電池セル１２は、正極および負極の向きを揃えた状態で起立保持される。本実施形態では、電池セル１２は、正極がある端面を上に向けた起立姿勢で保持される。各電池セル１２は、その下端部が電池ホルダ１４に設けられた収容孔１５に収容されて、電池ホルダ１４に保持される。電池ホルダ１４は略板形状であり、板平面に収容孔１５が二次元的に配置されている。この実施形態では、収容孔１５は、４列１５行の配列で並べられており、隣の列の収容孔１５同士は、半ピッチずれて配置されている。
【００１４】
各収容孔１５は、電池セル１２の円筒形状と嵌まり合う丸孔形状であり、この丸孔内に電池セル１２が挿入され、電池ホルダ１４に起立保持される。収容孔１５の中心軸線方向の長さは、保持した電池セル１２がぐらつかないよう十分な長さとなっている。収容孔１５は、電池ホルダ１４を、その板厚方向において貫通しており、電池セル１２の下端は下方に露出している。電池ホルダ１４は、発生した熱を均等に分散して電池セル１２間での温度のバラツキを低減するために、アルミニウム等の高伝熱材料からなる。
【００１５】
電池ホルダ１４で保持された複数の電池セル１２の周囲は、樹脂ケース１６により覆われている。樹脂ケース１６は、底部が完全開口した略箱型で、その上端近傍には、天井板３０（図５参照）を有する。天井板３０には、配列された各電池セル１２にそれぞれ対応する保持開口３２が設けられている。さらに、樹脂ケース１６の上方は、上方カバー１８で覆われている。
【００１６】
樹脂ケース１６の周面には、入口開口３４（図５参照）および出口開口３６（図１、図２、図５参照）が形成されている。入口開口３４は、電池セル１２を冷却する冷却風を、電池ユニット１０の内部に流入させるための開口である。この入口開口３４は、樹脂ケース１６の一側壁に設けられている。入口開口３４は、高さ方向に長尺なスリット孔であり、長手方向に間隔を開けて複数設けられている。
【００１７】
出口開口３６は、電池ユニット１０の内部に流れ込んだ冷却風を外部に放出するための開口である。この出口開口３６は、複数の電池セル１２を挟んで、入口開口３４と反対側の側壁に設けられている。出口開口３６は、長手方向に長尺なスリット孔である。樹脂ケース１６の側壁には、この出口開口３６が、二次元的に複数配列されている。出口開口３６の上端縁および下端縁は、外側に突出してリブ３８を構成している。
【００１８】
電池ホルダ１４の下方には排気カバー２０が配置される。この排気カバー２０は、その周縁が上方にせり上がった、略舟形となっている。電池ホルダ１４と排気カバー２０との間には、電池セル１２から放出されたガスが流れる排気通路２８が形成される。電池セル１２から排気通路２８に放出されたガスは、電池ユニット１０の外部に排出され、ダクト等によって、適切な位置に導かれる。
【００１９】
電池セル１２の軸方向両側には、電池セル１２の正極同士または負極同士を電気的に接続するセル間バスバ２４が設けられている。正極側のセル間バスバ２４と負極側のセル間バスバ２４の構成は、ほぼ同じである。そのため、以下では、負極側のセル間バスバ２４の構成のみを図４を参照して説明する。
【００２０】
電池ホルダ１４の下方には、電池ブロックと同数のセル間バスバ２４、すなわち、四つのセル間バスバ２４が設けられている。四つのセル間バスバ２４は、互いに間隔を開けて絶縁を保った状態のまま、樹脂４３（図５参照）で一体化される。
【００２１】
各セル間バスバ２４は、一つの電池ブロックを構成する１５個の電池セル１２の負極を互いに電気的に接続する。このセル間バスバ２４は、導電性材料、例えば、銅等からなる平板状部材である。セル間バスバ２４は、配列された各電池セル１２に対応する貫通開口４０が設けられている。貫通開口４０は個々の電池セル１２に対して１個ずつが設けられ、対応する電池セル１２の下端の面が排気通路２８に対して露出するようにしている。電池セル１２から放出されたガスは、この貫通開口４０を通過して排気通路２８に至る。
【００２２】
貫通開口４０内には、セル間バスバ２４の一部である接続片４２が位置している。この接続片４２は、適度な弾性を有した板バネ状になっており、先端に近づくほど、電池セル１２の負極に近づくように傾斜している。そして、全ての接続片４２の先端は、対応する電池セル１２の負極に接触し、これら１５個の電池セル１２の負極同士を電気的に接続する。セル間バスバ２４の幅方向一端は、上方に向かって屈曲され、屈曲部４４を構成する。この屈曲部４４は、樹脂ケース１６の外側において、ブロック間バスバ２６と連結される部位である。
【００２３】
電池セル１２の上方には、負極側セル間バスバと同様の形状の正極側のセル間バスバ２４が配されている。正極側のセル間バスバ２４も、一つの電池ブロックを構成する１５個の電池セル１２の正極同士を電気的に接続する。そして、この負極側および正極側のセル間バスバ２４により、一つの電池ブロックを構成する１５個の電池セル１２が並列に接続される。
【００２４】
四つの電池ブロックは、ブロック間バスバ２６により、直列に接続される。具体的には、ブロック間バスバ２６は、一つの電池ブロックに接続された正極側のセル間バスバ２４と、隣接する他の電池ブロックに接続された負極側のセル間バスバ２４と、を電気的に接続する。ブロック間バスバ２６は、銅等の導電性材料からなる略平板状部材であり、図１、図２、図５に示すように、樹脂ケース１６の外側に配されている。ブロック間バスバ２６は、その上端が、一つの電池ブロックの正極側のセル間バスバ２４に、その下端が、隣接する電池ブロックの負極側のセル間バスバ２４に接続されるように、長手方向前側（図２における右側）に進むにつれ、下方側（負極側）に進むような略平行四辺形状となっている。また、ブロック間バスバ２６の幅は、セル間バスバ２４の端部から立脚する屈曲部４４とほぼ同じ幅となっている。かかるブロック間バスバ２６は、例えば、金属薄板をプレスして、所望の形状に打ち抜くなどして形成される。本実施形態では、ブロック間バスバ２６の最終的な幅よりも十分に幅広の金属薄板を用意し、当該金属薄板の幅方向両端を、幅方向中央に向かって折り畳むことでブロック間バスバ２６が構成されている。
【００２５】
本実施形態のブロック間バスバ２６は、その一部が、出口開口３６と対向するような配置となっている。かかる構成とすることで、電池ユニット１０に供給された冷却風が、ブロック間バスバ２６に当たりやすくなる。また、本実施形態では、出口開口３６の上下縁から立脚するリブ３８を、ブロック間バスバ２６に当接させている。かかる構成とすることで、ブロック間バスバ２６とリブ３８とで囲まれる流路が構成される。
【００２６】
ここで、このような構成とする理由について説明する。従来の電池ユニットでも、樹脂ケース１６の周面には、冷却風の入口開口３４および出口開口３６が形成されていた。そして、従来は、出口開口３６からの冷却風の放出を阻害しないように、ブロック間バスバ２６を、出口開口３６と重複しない位置および形状にしていた。この場合、ブロック間バスバ２６は、比較的、幅細にならざるを得なかった。
【００２７】
しかし、通常、電池ブロック間を直列接続するブロック間バスバ２６には、比較的大きな電流が流れる。電流値が大きければ、その分、発生するジュール熱も大きくなりブロック間バスバ２６が高温になりやすかった。そして、ブロック間バスバ２６が、電池セル１２よりも高温になれば、当該ブロック間バスバ２６の近傍の電池セル１２の温度が上昇してしまい、電池セル１２間での温度のバラツキ等を招いていた。
【００２８】
そこで、本実施形態では、ブロック間バスバ２６を、冷却風の出口開口３６と重複する位置およびサイズに設定し、ブロック間バスバ２６に、冷却風が当たりやすい構成とした。かかる構成とした場合、冷却風によりブロック間バスバ２６が効果的に冷却され、ブロック間バスバ２６が、電池セル１２よりも高温になることが防止できる。なお、出口開口３６から放出される冷却風は、電池セル１２と熱交換した後の風であり、比較的温度が高い。しかし、通常、ブロック間バスバ２６の温度は、電池セル１２よりも高いため、電池セル１２と熱交換した後の冷却風であっても、ブロック間バスバ２６を十分に冷却できる。
【００２９】
また、既述した通り、本実施形態では、ブロック間バスバ２６を出口開口３６のリブ３８に当接させている。そのため、冷却風は、ブロック間バスバ２６とリブ３８とで囲まれた狭い流路にそって流れることになる。冷却風が狭い流路を流れることで、冷却風の風速が上がり、ブロック間バスバ２６と冷却風との熱伝達効率を向上できる。結果として、ブロック間バスバ２６をより効果的に冷却できる。また、ブロック間バスバ２６を、樹脂ケース１６から突出するリブ３８に当接させることで、ブロック間バスバ２６から樹脂ケース１６への伝熱が促進され、ブロック間バスバ２６の冷却効率をより向上できる。
【００３０】
また、本実施形態では、ブロック間バスバ２６を、出口開口３６と重複する形状としている。その結果、ブロック間バスバ２６を、従来技術に比べて幅広にすることが可能となる。ブロック間バスバ２６が幅広になり、断面積が増加すれば、その分、電気抵抗が低下する。電気抵抗が低下することにより、通電に伴う発熱量を低減でき、ブロック間バスバ２６の過熱をより効果的に防止できる。
【００３１】
以上説明した構成は、いずれも一例でありブロック間バスバ２６が出口開口３６と対向するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。本実施形態では、樹脂ケース１６の対向する二面に入口開口３４および出口開口３６を設けたが、これら開口の位置は、適宜、変更されもよい。例えば、樹脂ケース１６の前端または後端に入口開口３４を設け、樹脂ケース１６の両側面に出口開口３６を設けてもよい。また、ブロック間バスバ２６は、隣接する電池ブロックを直列接続できるのであれば、その形状は、適宜、変更されてもよい。例えば、ブロック間バスバ２６は、略平行四辺形では無く、途中で屈曲する略Ｌ字状等でもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  電池ユニット、１２  電池セル、１４  電池ホルダ、１５  収容孔、１６  樹脂ケース、１８  上方カバー、２０  排気カバー、２４  セル間バスバ、２６  ブロック間バスバ、２８  排気通路、３０  天井板、３２  保持開口、３４  入口開口、３６  出口開口、３８  リブ、４０  貫通開口、４２  接続片、４４  屈曲部。
【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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