(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単電池の厚さ方向寸法に対して幅方向寸法が大きくなった長方体状の電槽内に、発電要素がそれぞれ収容された少なくとも４つの単電池を、一対の単電池のそれぞれの厚さ方向側面同士を相互に対向させるとともに幅方向側面同士を相互に隣接するように配置し、かつ、前記一対の単電池同士を幅方向側面同士が相互に対向するように配置した蓄電池であって、
前記各単電池は、冷却ボックスに収容されており、
前記各単電池を冷却するための冷却媒体通路が、前記冷却ボックスの内壁面に対向する前記各単電池の前記幅方向側面と前記内壁面との間に形成された第１通路部分と、互いに対向する前記各単電池の幅方向側面間の間に形成された第２通路部分と、前記各単電池のそれぞれの電槽の外底面と前記冷却ボックスの内底面との間に形成された第３通路部分とを備え、
前記冷却媒体通路における冷却媒体の主たる流れが、前記第１通路部分および前記第２通路部分に形成されていることを特徴とする蓄電池。
【請求項２】
前記冷却媒体通路には、相互に対向する前記各単電池の厚さ方向側面間に形成された第４通路部分が設けられており、前記冷却媒体通路における冷却媒体の従たる流れが、該第４通路部分に形成されている、請求項１記載の蓄電池。
【請求項３】
前記各電槽の外底面には、凹部もしくは凸部がそれぞれ形成されており、
前記冷却ボックスの内底面には、該凹部もしくは凸部と係合する凸部もしくは凹部が形成されている、請求項１記載の蓄電池。
【請求項４】
前記各単電池の幅方向側面に対向する前記冷却ボックスの内壁面には前記冷却媒体通路の前記第１通路部分を形成する第１リブが形成されており、前記内壁面に対向する前記各単電池の幅方向側面には冷却媒体通路の前記第１通路部分を形成する第２リブが前記第１リブに突き合わされて形成されている、請求項１記載の蓄電池。
【請求項５】
前記第１リブと前記第２リブとは超音波によって溶着されている、請求項４記載の蓄電池。
【請求項６】
前記第２リブは、前記単電池における幅方向側面の全面にわたって複数設けられた突起部である、請求項４記載の蓄電池。
【請求項７】
前記第２リブは、前記第１通路部分を前記冷却媒体が前記各単電池の幅方向側面の全面を均等に流通するように設けられている、請求項４記載の蓄電池。
【請求項８】
前記第２リブは、前記単電池における幅方向側面を分割する直線状であって、該第２リブによって分割された領域同士を連通するように形成されている、請求項４記載の蓄電池。
【請求項９】
前記第２リブの断面が、長方形、三角形、曲線形状のうちのいずれかの形状を有している、請求項４記載の蓄電池。
【請求項１０】
前記冷却媒体は、液体である、請求項１記載の蓄電池。
【請求項１１】
前記単電池の発電要素は、該単電池の幅方向側面に対して平行に積層された極板である、請求項１記載の蓄電池。
【請求項１２】
前記各単電池の電槽は、電槽ケースによって一体化されて前記冷却ボックスに収容されており、
該冷却ボックスは、蓋体によって封止されている、請求項１記載の蓄電池。
【請求項１３】
前記各単電池の電槽、前記電槽ケース、前記蓋体および前記冷却ボックスは、合成樹脂によって形成されており、前記各単電池の電槽は前記電槽ケースと溶着または接着によって互いに接合されており、前記蓋体は、前記電槽ケースおよび前記冷却ボックスと溶着または接着によって互いに接合されている、請求項１２記載の蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池に関し、特に複数の単電池を連結して所要の電力容量が得られるように集合電池の形態に構成された蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、水素蓄電池等からなる単電池を複数個連結して構成された大容量の蓄電池が、各種の家電製品、電気自動車等に利用されている。このような大容量の蓄電池では、通常、薄い長方体状に構成された複数の単電池が相互に密接するように配置されて拘束されている。各単電池には、複数の正極板と複数の負極板とが電解液を含むセパレータを介して、それぞれ交互に積層されて収容されている。このような単電池では、周囲温度が高い場合あるいは大電流によって放電した場合に各単電池の電槽に収容されている各極板が十分に放熱されず、電池温度が上昇して電池寿命が低下するおそれがある。このような問題を解決するために、複数個の単電池を連結して構成された大容量の蓄電池を冷却するための以下に示すような構成が提案されている。
【０００３】
特開２０００−１６４１８６号公報には、厚さに対して幅方向の寸法が大きくなった長方体に構成された複数の単電池を、それぞれの幅方向に沿った側面（幅方向側面）が同一平面内に位置するように直列に接続して構成された集合電池において、各単電池の幅方向側面に、それぞれが上下方向に沿った複数のリブを形成し、各リブ間に単電池の上下方向に沿って冷媒を強制流通させる冷媒流路を形成することにより、各単電池を冷却する構成が開示されている。
【０００４】
特開平６−２１５８０４号公報には、長方体状に構成されたモノブロック蓄電池の幅方向に沿った両側の壁面に沿ってそれぞれ側板を設けて、各壁面と各側板との間に冷媒流路（流体循環室）を形成し、この冷媒流路に冷媒を供給する構成が開示されている。
【０００５】
特開２０００−２５１９５０号公報には、複数の単電池をそれぞれの幅方向側面同士が相互に対向するように配置して連結することによって形成された集合電池において、各単電池間に冷媒流路をそれぞれ形成するとともに、各冷媒流路にそれぞれ連通する冷媒流路を各単電池の両側の厚さ方向側面に沿って形成して、各冷媒流路に冷媒を流す構成が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特開２０００−１６４１８６号公報に記載の構成では、各単電池の冷媒流路に冷媒を分配するための構成を追加する必要がある。このため、集合電池全体の構成が複雑となり、組立工数も多くなって、コスト高になる等の問題がある。
【０００７】
また前述した特開平６−２１５８０４号公報に記載の構成は、複数個の単電池を連結して集合電池の形態に構成された蓄電池の側面のみを冷却する構成であるため、電池の負荷が大きく、発熱量が大きい場合には充分な冷却効果を得ることが困難であり、この構成を用いて冷却するためには、各単電池の冷媒流路に冷媒を分配するための構成を追加する必要がある。このため、前述した特開２０００−１６４１８６号公報に記載の構成と同様に、集合電池全体の構成が複雑となり、組立工数も多くなって、コスト高になる等の問題がある。
【０００８】
さらに前述した特開２０００−２５１９５０号公報に記載の構成では、冷却媒体は主として各単電池の厚さ方向側面に沿って流れ、各単電池間に形成された冷媒流路には、あまり流れない。各単電池には複数の極板が相互に積層された状態で、各極板が単電池の幅方向側面に沿って収容されており、その一方、厚さ方向側面と極板との間には電池の製作を円滑に行うための空間が設けられている。より高い冷却効率を得るには幅方向側面に積極的に冷却媒体を流す必要があるが、この構成では主として厚み方向側面に冷却媒体が流れるため、十分な冷却効率を得ることができないという問題がある。
【０００９】
さらに、この公報に記載されているように、複数の単電池をそれぞれの幅方向側面同士が対向するように配置して一体的に連結する構成では、両端部に配置された単電池に作用する圧力が小さくなるため、その単電池には電解液の液枯れが発生しやすく、他の単電池よりも著しく寿命が短くなるという問題がある。以下具体的に説明する。
【００１０】
図１５は、従来の蓄電池の概略構成図であり、図１６は、この従来の蓄電池における単電池の膨張を説明する図である。図１５を参照すると、この従来の蓄電池３００は、厚さおよび高さに対して幅方向寸法が大きな長方体状の６つの単電池３０１、３０２、３０３、３０４、３０５および３０６を、それぞれの幅方向に沿って形成された幅方向側面同士を相互に対向するように配置して、一体的に連結している。各単電池には正極板および負極板となる複数の極板が積層されて、各単電池の幅方向側面に沿った状態で収容されている。このような構成を有する蓄電池３００では、各単電池３０１〜３０６において、放電サイクルが繰り返されると、各極板が膨張し、図１６に示すように、中央に配置された単電池３０３および３０４から外側に向かって各単電池３０１〜３０６が膨張する。この場合、各単電池３０１〜３０６は、外側に配置されているほど拘束力が小さく、従って、大きく膨張する。
【００１１】
このように、各単電池３０１〜３０６の電槽が膨張すると、外側の単電池ほど大きく膨張するので、外側の単電池ほど電槽内の各極板に作用する圧力が小さくなる。このように各極板に作用する圧力が小さくなると、隣接する極板の間隔が大きくなって電解液の液飛びが大きくなるために電解液の液枯れが発生しやすくなるという問題がある。
【００１２】
図１７は、従来の蓄電池の寿命特性を示すグラフである。前述したように、外側の単電池ほど加わる圧力が小さくなるので、両端部に配置された単電池３０１および３０６に作用する圧力は、他の単電池３０２〜３０５に作用する圧力に比較して小さく、電解液の液枯れが発生しやすくなる。その結果、図１７に示すように、両端の単電池３０１および３０６の寿命は、他の単電池３０２〜３０５の寿命よりも著しく短くなり、蓄電池を構成する各単電池の寿命にばらつきが生じるという問題がある。
【００１３】
このような各単電池３０１〜３０６の電槽の膨張を抑制するために、図１８に示すように、蓄電池の両端に膨張抑制板３１１および３１２をそれぞれ設けて、この膨張抑制板３１１および３１２によって、すべての単電池３０１〜３０６を一体的に拘束する構成が知られている。しかし、この構成によっても、両端部に配置された各単電池３０１および３０６の電槽の膨張を十分に抑制することはできない。
【００１４】
図１９は、図１６に示す蓄電池をＥＶ（電気自動車）に用いた場合の各単電池の温度分布を示すグラフである。図１６に示す蓄電池を大電流の入出力を伴うＥＶに用いると、図１９に示すように各単電池３０１〜３０６の間の温度バラツキが大きくなるという問題がある。図１９に示す点３０１Ｂ〜点３０６Ｂは、各単電池３０１〜３０６の温度をそれぞれ表しており、中央部に配置された単電池３０３および３０４の温度は高く、両端部に近くなるほど単電池の温度が低くなっている。このように、各単電池３０１〜３０６の温度バラツキが大きくなって、中央部に配置された単電池の温度が高くなると、格子状の極板の腐食、極板に設けられた活物質の劣化が加速され、その単電池の出力電圧の早期低下を引き起こし、蓄電池の寿命が短くなるという問題がある。
【００１５】
本発明は係る問題を解決するものであり、その目的は、複数個の単電池を連結して構成された蓄電池において、各単電池の冷却効率が高い蓄電池を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、複数個の単電池を連結して構成された蓄電池において、各単電池を冷却するためのコストが低い蓄電池を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、複数個の単電池を連結して構成された蓄電池において、各単電池の寿命にばらつきが生じない蓄電池を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蓄電池は、単電池の厚さ方向寸法に対して幅方向寸法が大きくなった長方体状の電槽内に、発電要素がそれぞれ収容された少なくとも４つの単電池を、一対の単電池のそれぞれの厚さ方向側面同士を相互に対向させるとともに幅方向側面同士を相互に隣接するように配置し、かつ、前記一対の単電池同士を幅方向側面同士が相互に対向するように配置した蓄電池であって、前記各単電池は、冷却ボックスに収容されており、前記各単電池を冷却するための冷却媒体通路が、前記冷却ボックスの内壁面に対向する前記各単電池の前記幅方向側面と前記内壁面との間に形成された第１通路部分と、互いに対向する前記各単電池の幅方向側面間の間に形成された第２通路部分と、前記各単電池のそれぞれの電槽の外底面と前記冷却ボックスの内底面との間に形成された第３通路部分とを備え、前記冷却媒体通路における冷却媒体の主たる流れが、前記第１通路部分および前記第２通路部分に形成されていることを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００１９】
前記冷却媒体通路には、相互に対向する前記各単電池の厚さ方向側面間に形成された第４通路部分が設けられており、前記冷却媒体通路における冷却媒体の従たる流れが、該第４通路部分に形成されていてもよい。
【００２３】
前記各電槽の外底面には、凹部もしくは凸部がそれぞれ形成されており、前記冷却ボックスの内底面には、該凹部もしくは凸部と係合する凸部もしくは凹部が形成されていてもよい。
【００２４】
前記各単電池の幅方向側面に対向する前記冷却ボックスの内壁面には前記冷却媒体通路の前記第１通路部分を形成する第１リブが形成されており、前記内壁面に対向する前記各単電池の幅方向側面には冷却媒体通路の前記第１通路部分を形成する第２リブが前記第１リブに突き合わされて形成されていてもよい。
【００２５】
前記第１リブと前記第２リブとは超音波によって溶着されていてもよい。
【００２６】
前記第２リブは、前記単電池における幅方向側面の全面にわたって複数設けられた突起部であってもよい。
【００２７】
前記第２リブは、前記第１通路部分を前記冷却媒体が前記各単電池の幅方向側面の全面を均等に流通するように設けられていてもよい。
【００２８】
前記第２リブは、前記単電池における幅方向側面を分割する直線状であって、該第２リブによって分割された領域同士を連通するように形成されていてもよい。
【００２９】
前記第２リブの断面が、長方形、三角形、曲線形状のうちのいずれかの形状を有していてもよい。
【００３０】
前記冷却媒体は、液体であってもよい。
【００３１】
前記単電池の発電要素は、該単電池の幅方向側面に対して平行に積層された極板であってもよい。
【００３２】
前記各単電池の電槽は、電槽ケースによって一体化されて前記冷却ボックスに収容されており、該冷却ボックスは、蓋体によって封止されていてもよい。
【００３３】
前記各単電池の電槽、前記電槽ケース、前記蓋体および前記冷却ボックスは、合成樹脂によって形成されており、前記各単電池の電槽は前記電槽ケースと溶着または接着によって互いに接合されており、前記蓋体は、前記電槽ケースおよび前記冷却ボックスと溶着または接着によって互いに接合されていてもよい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電池１００を斜め正面方向から見た斜視図であり、図２は、図１の方向と反対の背面方向から、この蓄電池１００を見た斜視図である。この蓄電池１００は、集合電池を構成する複数個の単電池を高い冷却効率により冷却する。この蓄電池１００は、その内部に収容した複数個の単電池を冷却するための冷却ボックス１０と、この冷却ボックス１０を封止する蓋体２０とを有している。この冷却ボックス１０と蓋体２０とは、合成樹脂によって形成されている。
【００３５】
図３は、冷却ボックス１０から蓋体２０を取り除いた状態における蓄電池１００の斜視図である。この冷却ボックス１０には、３行×２列に配置され電気的に直列に接続された６つの単電池３０がフレーム状の電槽ケース４０により一体化された状態で収容されている。この電槽ケース４０は、合成樹脂によって形成されている。この電槽ケース４０の各端部には、単電池３０を冷却する冷却媒体である冷却水を注入および排出するための円筒状の入口オリフィス４１および出口オリフィス４２がそれぞれ上方に突出するように設けられている。
【００３６】
図４は、３行×２列に配置された各単電池３０を電槽ケース４０によって一体的に結合した状態の斜視図である。図５は、この電槽ケース４０を取り除いた状態における３行×２列に配置された単電池３０の斜視図である。図５を参照すると、各単電池３０は、発電要素を収容した電槽３１を有している。各電槽３１は、厚さに対して幅方向寸法が大きな薄い長方体状に構成されており、厚さ方向側面３２と厚さ方向側面３２よりも幅の広い幅方向側面３３とを有する長方体状に形成されている。各電槽３１は、合成樹脂によって形成されている。各電槽３１の内部には、複数の正極板および負極板が希硫酸等を保持した格子状のセパレータをそれぞれ介して交互に積層された発電要素がそれぞれ収容されている。正極板および負極板を構成する各極板は、幅方向側面３３に対してそれぞれ平行な状態になっている。各電槽３１の幅方向側面３３には、それぞれが円柱状の複数の突起部３４が一定の間隔を空けて均一に分布されるように設けられている。
【００３７】
図４を参照すると、電槽ケース４０は、３行×２列に配置された各単電池３０の上部を拘束して一体化するように、一対の幅方向側面保持部４３と一対の厚さ方向側面保持部４４とによって長方形の枠状に形成されている。長方形の枠状に形成された電槽ケース４０の内部は、一対の厚さ方向側面保持部４４によって長手方向に３等分されるとともに、１つの幅方向側面保持部４３によって幅方向に２等分されて、３行２列の中空部分が形成されている。そして、各中空部分に各単電池３０の上部がそれぞれ嵌合されている。電槽ケース４０は、各単電池３０の電槽３１と溶着または接着によって接合されている。
【００３８】
図４および図５を参照すると、各列を構成する３つの単電池３０は、それぞれの厚さ方向側面３２同士が対向するように配置されており、各行を構成する２つの単電池３０は、それぞれの幅方向側面３３同士が対向するように配置されている。
【００３９】
一方の端部において１行を構成する一対の単電池３０を除く他の４つの単電池３０の上部には、電槽３１内に収容されているすべての正極板に一括して接続された正極側のストラップ３５と、電槽３１内に収容されているすべての負極板に一括して接続された負極側のストラップ３５とがそれぞれ設けられている。各ストラップ３５は、断面Ｌ字形状に構成されている。そして、これら４つの単電池３０における列方向に隣接する単電池３０同士は、一方の単電池３０の正極側のストラップ３５と他方の単電池３０の負極側のストラップ３５とが、両単電池３０間の厚さ方向側面保持部４４に設けられた貫通孔を介して電気的に接続されることによって直列に接続されている。
【００４０】
他の４つの単電池３０のうちの他方の端部において１行を構成する一対の単電池３０同士は、一方の単電池３０の正極側のストラップ３５と、他方の単電池３０の負極側のストラップ３５とが、両単電池間の幅方向側面保持部４３に設けられた貫通孔を介して電気的に接続されることによって直列に接続されている。
【００４１】
一方の端部において１行を構成する一対の単電池３０の一方には、電槽３１内に収容されているすべての正極板に一括して接続された正極側のストラップ３５と、電槽３１内に収容されているすべての負極板に一括して接続された負極側の端子部３６とが上部に設けられており、１行を構成する一対の単電池３０の他方には、電槽３１内に収容されているすべての負極板に一括して接続された負極側のストラップ３５と、電槽３１内に収容されているすべての正極板に一括して接続された正極側の端子部３６とが上部に設けられている。
【００４２】
そして、一方の単電池３０の正極側のストラップ３５と、この単電池３０に対して列方向に隣接する単電池３０の負極側のストラップ３５とが、両単電池間の厚さ方向側面保持部４４に設けられた貫通孔を介して電気的に接続されることによって直列に接続されており、他方の単電池３０の負極側のストラップ３５と、この単電池３０に対して列方向に隣接する単電池３０の正極側のストラップ３５とが、両単電池間の厚さ方向側面保持部４４に設けられた貫通孔を介して電気的に接続されることによって直列に接続されている。このように、３行×２列に配置された６つの単電池３０はＵ字状に直列に接続されている。
【００４３】
入口オリフィス４１および出口オリフィス４２は、電槽ケース４０の各端部に位置する厚さ方向側面保持部４４の中央部の外側にそれぞれ設けられている。
【００４４】
図６は、冷却ボックス１０の斜視図である。この冷却ボックス１０は、上面が開放された中空の略長方体になっている。この冷却ボックス１０の開放された上面には、電槽ケース４０によって一体化された２行×３列の単電池３０が上方から挿入される。挿入された単電池３０と冷却ボックス１０の内壁面１１との間には、適当な空間が形成されている。この冷却ボックス１０の内壁面１１には、それぞれが上下方向に沿って伸びる複数のリブ１２が互いに適当な間隔を空けて平行に形成されている。冷却ボックス１０の中に収容された各単電池３０の電槽３１における幅方向側面３３に形成された突起部３４は、冷却ボックス１０の内壁面１１に設けられた上下方向に沿った各リブ１２に突き合わされて、超音波によって各リブ１２にそれぞれ溶着されるようになっている。従って、冷却ボックス１０の内壁面１１における各リブ１２と各単電池３０の突起部３４との間には上下方向に沿った空間が形成される。
【００４５】
図７は、蓋体２０を図２と同じ方向から見た斜視図である。この蓋体２０の一方の端部には、直列に接続された３行×２列の単電池３０を蓄電池１００の外部に接続するための２本の電池端子２１が上方に突出するように設けられており、冷却ボックス１０の一方の端部に配置された一対の単電池３０の各端子部３６にそれぞれ電気的に接続されるようになっている。また、各端部には、電槽ケース４０に突設された入口オリフィス４１および出口オリフィス４２がそれぞれ貫通するようにオリフィス装着穴２２および２３が形成されている。
【００４６】
６つの単電池３０を一体化した電槽ケース４０が冷却ボックス１０の上部から挿入されると、冷却ボックス１０内の電槽ケース４０上に蓋体２０が装着される。蓋体２０が冷却ボックス１０内の電槽ケース４０上に装着されると、図２に示すように、この蓋体２０に形成されたオリフィス装着穴２２および２３内を入口オリフィス４１および出口オリフィス４２が、それぞれ貫通する。そして、蓋体２０は、電槽ケース４０および冷却ボックス１０と、溶着または接着によって互いに接合される。
【００４７】
図８Ａは、６つの単電池３０を一体にした電槽ケース４０を挿入し、蓋体２０を取り付けた状態の冷却ボックス１０の縦断面を示す斜視図であり、図８Ｂは、その縦断面図である。図８Ｃは、出口オリフィス４２を含む端部の縦断面を示す斜視図であり、図８Ｄは、その縦断面図である。図８Ｅは、この出口オリフィス４２およびその周辺部の縦断面を拡大して示す斜視図である。図８Ｆは、この出口オリフィス４２を含む端部の縦断面および横断面を示す斜視図である。
【００４８】
冷却ボックス１０の長手方向の一方の端部における上部外側には、幅方向の全体にわたって中空の注入ヘッダ１３が設けられている。注入ヘッダ１３は、上面が開放されている。電槽ケース４０が冷却ボックス１０に挿入されると、電槽ケース４０の入口オリフィス４１が注入ヘッダ１３の中央部上に位置される。注入ヘッダ１３内には、入口オリフィス４１から冷却媒体が供給される。注入ヘッダ１３は冷却ボックス１０内に収容された単電池３０と冷却ボックス１０の内壁面１１との間の空間に連通している。
【００４９】
冷却ボックス１０の長手方向の他方の端部における上部外側には、幅方向の全体にわたって中空の排出ヘッダ１４が設けられている。排出ヘッダ１４は、上面が開放されている。冷却ボックス１０に電槽ケース４０が挿入されると、電槽ケース４０の出口オリフィス４２が排出ヘッダ１４の中央部上に位置される。排出ヘッダ１４も冷却ボックス１０内に収容された単電池３０と冷却ボックス１０の内壁面１１との間の空間に連通しており、排出ヘッダ１４内には、単電池３０を冷却した冷却媒体が冷却ボックス１０から供給されて出口オリフィス４２から排出される。
【００５０】
次に、電槽ケース４０に設けられた凹部と蓋体２０に設けられた凸部との関係を説明する。図９Ａは、実施の形態に係る、冷却ボックス１０に収容された状態の電槽ケース４０を示す斜視図である。図９Ｂは、この電槽ケース４０に形成された凹部を説明するための斜視図であり、図９Ｃは、その要部斜視図である。図９Ｄは、その正面図である。電槽ケース４０の４つの厚さ方向側面保持部４４のうち出口オリフィス４２に最も近い位置に設けられた厚さ方向側面保持部４４には、台形形状を有する２つの凹部４５が形成されている。この２つの凹部４５は、この厚さ方向側面保持部４４の蓋体２０と対向する位置に形成されており、出口オリフィス４２側に配置された２つの単電池３０のそれぞれに対応する位置に形成されている。
【００５１】
図１０Ａは、実施の形態に係る蓄電池１００の蓋体２０に形成された凸部を説明するための斜視図であり、図１０Ｂは、その正面図である。蓋体２０には、電槽ケース４０の厚さ方向側面保持部４４に形成された２つの凹部４５とそれぞれ係合する２つの凸部２４が設けられている。この凸部２４の側面は台形形状を有しており、その台形の長辺が蓋体２０側に接している。
【００５２】
電槽ケース４０を収容した冷却ボックス１０に蓋体２０を装着すると、蓋体２０に形成された２つの凸部２４は、厚さ方向側面保持部４４に形成された２つの凹部４５とそれぞれ係合する。電槽ケース４０に設けられた入口オリフィス４１および出口オリフィス４２は蓋体２０に設けられたオリフィス装着穴２２および２３をそれぞれ貫通する。
【００５３】
以上のように本実施の形態によれば、蓋体２０に形成された２つの凸部２４が電槽ケース４０の厚さ方向側面保持部４４に形成された２つの凹部４５とそれぞれ係合するので、電槽ケース４０が収容された冷却ボックス１０と蓋体２０とを正しく位置決めすることができる。このため、電槽ケース４０が収容された冷却ボックス１０を蓋体２０によって確実に封止することができるので、冷却ボックス１０に収容された単電池３０の冷却効率を向上させることができる。
【００５４】
図１１Ａは、６つの単電池３０を一体にした電槽ケース４０および蓋体２０を取り付けた状態の冷却ボックス１０の、電池端子２１の断面に沿った縦断面を示す図である。図１１Ｂは、２本の電池端子２１のうちの１本が設けられた端部の縦断面を示す斜視図であり、図１１Ｃは、その縦断面図である。
【００５５】
蓋体２０が冷却ボックス１０に装着されると、２本の電池端子２１は、排出ヘッダ１４の上方に位置される。各電池端子２１はボルト状をしており、インサート成形により蓋体２０と一体に形成されている。蓋体２０が冷却ボックス１０に装着されると、この２本の電池端子２１は、３行×２列に配置された各単電池３０のうち一方の端部において１行を構成する一対の単電池３０にそれぞれ設けられた端子部３６と、蓋体２０に設けられた接続部材によって、それぞれ電気的に接続される。このように、この２本の電池端子２１は、直列に接続された３行×２列の単電池３０を蓄電池１００の外部と接続する。
【００５６】
図１２Ａは、実施の形態に係る各単電池３０の電槽３１を外底面方向から見た斜視図である。図１２Ｂは、冷却ボックス１０の内部に形成された内底面および内壁面を示す斜視図である。図１２Ａを参照すると、各電槽３１の外底面３７には複数の凹部３８が形成されている。この複数の凹部３８は円形形状を有しており、外底面３７の４隅に各１個、２つの長辺および２つの短辺の各中央に各１個づつ、さらに、外底面３７の中央に１個配置されており、合計９個の凹部３８が３行×３列のマトリックス状に形成されている。中央に配置された１個の凹部は、他の凹部よりも大径に形成されている。図１２Ｂを参照すると、冷却ボックス１０の内部に形成された内底面１５には、各電槽３１の外底面３７に形成された９個の凹部３８に対応する位置に、各９個の凹部３８とそれぞれ嵌入係合する９個の凸部１６が設けられている。この凹部３８と凸部１６とによって各電槽３１と冷却ボックス１０とが相互に位置決めされる。
【００５７】
本実施の形態では、各電槽３１の外底面３７には凹部３８を設け、冷却ボックス１０の内底面１５には凸部１６を設ける例を示したが、本発明はこれに限定されない。各電槽３１の外底面３７には凸部を設け冷却ボックス１０の内底面１５には凹部を設けてもよい。
【００５８】
図１３Ａは、実施の形態に係る蓄電池１００の冷却媒体通路を模式的に表す平面図である。前述したように、冷却ボックス１０には、３行×２列に配置された６つの単電池３０の電槽３１が収容されている。
【００５９】
図１３Ａに示すように、冷却ボックス１０の両内壁面１１にそれぞれ対向する各単電池３０の外側のそれぞれの幅方向側面３３と、冷却ボックス１０の両内壁面１１との間にそれぞれ形成された空間によって両側の冷却媒体通路５１がそれぞれ形成されている。この冷却媒体通路５１は、幅方向側面３３と内壁面１１と幅方向側面３３に形成された突起部３４（図４）と内壁面１１に形成されたリブ１２（図６）とによって囲まれている。各電槽３１の内側において互いに対向する幅方向側面３３間には１本の冷却媒体通路５２が形成されている。この冷却媒体通路５２は、幅方向側面３３と幅方向側面３３に形成された突起部３４（図４）とによって囲まれている。互いに対向する厚さ方向側面３２間には４本の冷却媒体通路５３が形成されており、各冷却媒体通路５３は冷却媒体通路５１および５２とそれぞれ連通している。冷却媒体通路５１および５２のそれぞれは、注入ヘッダ１３（図８Ａ）および排出ヘッダ１４（図８Ａ）とそれぞれ連通している。
【００６０】
このような冷却媒体通路５１、５２および５３を有する蓄電池１００においては、冷却媒体が入口オリフィス４１から注入されると、注入された冷却媒体の一部は注入ヘッダ１３を通って中央の冷却媒体通路５２を矢印５５に沿って流通し、冷却媒体通路５２を形成する幅方向側面３３を強制冷却する。冷却媒体の他の一部は、注入ヘッダ１３（図８Ａ）を通って両側の冷却媒体通路５１を矢印５４に沿ってそれぞれ流通し、冷却媒体通路５１を形成する幅方向側面３３をそれぞれ強制冷却する。中央の冷却媒体通路５２を流通する冷却媒体の一部は冷却媒体通路５２から分岐して矢印５６に沿って４本の冷却媒体通路５３をそれぞれ流通する支流を形成する。この冷却媒体通路５３を流通した冷却媒体は、両側の冷却媒体通路５１を流通する冷却媒体と合流する。冷却媒体通路５１、５２を流通した冷却媒体は、排出ヘッダ１４（図８Ａ）を通って出口オリフィス４２から排出される。
【００６１】
この冷却媒体通路５１および５２を流通する冷却媒体は主たる流れである本流を形成し、冷却媒体通路５２から分岐して冷却媒体通路５３を流通する冷却媒体は従たる流れである支流を形成する。このように、この冷却媒体の主たる流れが幅方向側面３３に沿って厚さ方向側面３２に対して直交する方向に流通するように、冷却媒体通路５１および５２が形成されている。
【００６２】
以上のように本実施の形態によれば、冷却媒体通路５１および５２によって冷却媒体の主たる流れが単電池３０の幅方向側面３３に沿って流通する。従って、この冷却媒体の主たる流れは、各電槽３１に収容されている極板に対して平行な方向に沿って流通する。このため、この極板が冷却媒体によってより効率的に強制冷却される。この結果、より高い冷却効率を得ることができる。
【００６３】
さらに本実施の形態によれば、冷却媒体の主たる流れが厚さ方向側面３２に対して直交する方向に流通するので、入口オリフィス４１と出口オリフィス４２とを各々１個ずつ設け、単純な構成の冷却媒体通路によって各電槽を冷却することができる。このため、複数の冷却媒体通路に冷却媒体を分配するための構成を追加する必要がある前述した従来の構成よりも、単電池を冷却する構成がより簡単であって組立工数も少なく、コストが低い蓄電池を得ることができる。
【００６４】
図１３Ｂは、実施の形態に係る蓄電池の電流経路を説明する図であり、図１３Ｃは、比較例に係る蓄電池の電流経路を説明する図である。図１３Ｂを参照すると、図４および図５を参照して前述したように、６つの単電池３０は３行×２列に構成されており、中央の２つの単電池３０のそれぞれは、隣接する両側の単電池３０とストラップ３５を介してそれぞれ電気的に接続されている。この２列の単位電池は一端に配置された２つの単電池３０のストラップ３５を介して電気的に接続されている。このように、６つの単電池は略Ｕ字形状に直列に連結されている。従って、実施の形態に係る蓄電池１００の電流経路は、矢印Ｂに示すように略Ｕ字形状の経路となる。
【００６５】
図１３Ｃを参照すると、比較例に係る蓄電池２００は、６つの単電池２３０を幅方向側面間において隣接させており、ストラップ２３５を一方の厚さ方向側面側と他方の厚さ方向側面側とに交互に配置して、１行×６列に配置された６つの単電池２３０を直列に連結している。従って、比較例に係る蓄電池２００の電流経路は、矢印Ｃに示すように幅方向側面の方向に蛇行した長い経路となる。
【００６６】
このように、実施の形態に係る蓄電池１００の単電池３０は３行×２列に構成され、Ｕ字形状に直列に連結されているので、電流経路を比較例よりも短くすることができる。このため、単電池間の接続部分におけるロスを低減することができるので、発熱が減少する。その結果、高出力を得ることができる。
【００６７】
図１３Ｄは、実施の形態に係る蓄電池における単電池の膨張を説明する図である。図１３Ｄを参照すると、幅方向側面に対して垂直な方向に沿って膨張する単電池は、厚さ方向側面において隣接させた３つの単電池を連結した単位電池を幅方向側面間において隣接させて２列に並列配置した３行×２列に構成されている。このように、実施の形態に係る蓄電池は、単電池が膨張する方向である幅方向側面に対して垂直な方向には２つしか単電池が並んでいない。従って、単電池が膨張する方向である幅方向側面に対して垂直な方向に６つも単電池が並んでいる図１５を用いて前述した従来の構成に比較して、本実施の形態の構成では単電池の膨張が他の単電池に与える影響が小さくなるので、単電池の膨張量が小さくなる。
【００６８】
図１３Ｅは、実施の形態に係る蓄電池における各単電池の膨張を説明するグラフである。横軸は、図１３Ｄに示す各単電池の参照符号を示しており、縦軸は、各単電池の膨張量を示している。実施の形態に係る蓄電池では単電池の膨張が他の単電池に与える影響が少ないので、図１３Ｅに示すように、外側に配置された単電池になるほど膨張量が大きくなる図１５および図１６に示す従来の構成とは異なり、各単電池の膨張量が一様になる。
【００６９】
図１３Ｆは、実施の形態に係る蓄電池における各単電池の寿命特性を説明するグラフである。横軸は各単電池の放電サイクル数を示しており、縦軸は各単電池の電圧を示している。図１３Ｅにおいて説明したように、各単電池の膨張量が一様になるので、各単電池間における群圧のバラツキが抑制される。従って、群圧が小さくなるために電解液の液枯れが生じるという問題が発生しないので、図１３Ｆに示すように、蓄電池を構成する複数個の単電池の寿命がばらつかないという効果を得ることができる。
【００７０】
図１３Ｇは、実施の形態に係る蓄電池における各単電池の温度分布を説明する図である。横軸は図１３Ｄに示す各単電池の参照番号を示しており、縦軸は各単電池の温度を示している。本実施の形態の構成では従来の構成に比べて冷却効率が高くなる事と、全ての単電池の冷却媒体に接する面積が同一となるため、大電流の入出力を伴うＥＶに用いても、図１３Ｇに示すように、従来の構成のように各単電池間の温度バラツキが生じることがないという効果を得ることができる。
【００７１】
図４に示す円柱状の突起部３４は断面が長方形であるが、突起部３４は円錐状で断面が三角形であってもよく、突起部３４の断面は曲線形状であってもよい。さらに、突起部３４は多角柱形状であってもよく、多角錐形状等であってもよい。  図１４Ａは、実施の形態に係る他の電槽１３１の斜視図である。この電槽１３１の幅方向側面１３３には冷却媒体通路を形成する複数のリブ１３４Ａおよび１３４Ｂが設けられている。この複数のリブ１３４Ａおよび１３４Ｂは上下方向に沿ってそれぞれ直線形状に形成されており、適当な間隔を空けて互いに平行に設けられている。各リブ１３４Ａは、幅方向側面１３３の下端から上方向に向かって上端に到達せず、上端の手前まで形成されており、各リブ１３４Ｂは幅方向側面１３３の上端から下方向に向かって下端に到達せず、下端の手前まで形成されている。冷却媒体は、このリブ１３４Ａおよび１３４Ｂに沿って矢印Ａに示すように幅方向側面１３３上を上下方向に蛇行して流通する。このように、この複数のリブ１３４Ａおよび１３４Ｂは、冷却媒体が幅方向側面１３３の全面を均等に流通するように配置されている。以上のように、この電槽１３１を本実施の形態に係る蓄電池１００に用いると、入口オリフィス４１から注入された冷却媒体は電槽１３１の幅方向側面１３３上を上下に蛇行して流れ、幅方向側面１３３の全面を均等に流通するので、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００７２】
図１４Ｂは、電槽の幅方向側面１３３に形成される他のリブの断面の斜視図である。図１４Ｃは、その断面図である。各リブ１３４Ｃ、１３４Ｄ、１３４Ｅおよび１３４Ｆは、幅方向側面１３３上を上下方向に沿った直線状であって、互いに平行に形成されている。リブ１３４Ｃは、このリブが延伸する方向に対して直角な方向の断面が長方形である。このリブの断面はリブ１３４Ｄのように三角形でもよく、リブ１３４Ｅ、１３４Ｆのように曲線形状であってもよい。
【００７３】
図１４Ｄは、電槽の幅方向側面１３３に形成されるさらに他のリブの断面図である。リブ１３４Ｇ、１３４Ｈ、１３４Ｉおよび１３４Ｊは、幅方向側面１３３上を左右方向に沿って延伸して形成されている。リブ１３４Ｇは、その延伸方向に直角な方向の断面が長方形である。リブの断面はリブ１３４Ｈのように三角形であってもよく、リブ１３４Ｉのように曲線形状であってもよい。リブ１３４Ｊのように台形形状であってもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数個の単電池を連結して集合電池の形態に構成された蓄電池において、この複数個の単電池を冷却する際の冷却効率が高い蓄電池を提供することができる。
【００７５】
また本発明によれば、複数個の単電池を連結して集合電池の形態に構成された蓄電池において、この複数個の単電池を冷却するためのコストが低い蓄電池を提供することができる。
【００７６】
さらに本発明によれば、複数個の単電池を連結して集合電池の形態に構成された蓄電池において、この複数個の単電池の寿命にばらつきが生じない蓄電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る蓄電池を斜め正面方向から見た外観を示す斜視図
【図２】実施の形態に係る蓄電池を斜め側面方向から見た外観を示す斜視図
【図３】実施の形態に係る蓄電池の、蓋を取り除いた状態における外観を示す斜視図
【図４】実施の形態に係る蓄電池の、電槽ケースにより一体化された複数の単電池の外観を示す斜視図
【図５】実施の形態に係る蓄電池の、互いに連結された複数の単電池の外観を示す斜視図
【図６】実施の形態に係る蓄電池の冷却ボックスの外観を示す斜視図
【図７】実施の形態に係る蓄電池の蓋体の外観図
【図８Ａ】実施の形態に係る電槽ケースを挿入し蓋体を取り付けた状態の冷却ボックスの縦断面を示す斜視図
【図８Ｂ】実施の形態に係る電槽ケースを挿入し蓋体を取り付けた状態の冷却ボックスの縦断面図
【図８Ｃ】実施の形態に係る蓄電池の出口オリフィスを含む端部の縦断面を示す斜視図
【図８Ｄ】実施の形態に係る蓄電池の出口オリフィスを含む端部の縦断面図
【図８Ｅ】実施の形態に係る蓄電池の出口オリフィスおよびその周辺部の縦断面を拡大して示す斜視図
【図８Ｆ】実施の形態に係る蓄電池の出口オリフィスを含む端部の縦断面および横断面を示す斜視図
【図９Ａ】実施の形態に係る、冷却ボックスに収容された状態の電槽ケースを示す斜視図
【図９Ｂ】実施の形態に係る蓄電池の電槽ケースに形成された凹部を説明するための斜視図
【図９Ｃ】実施の形態に係る蓄電池の電槽ケースの要部拡大斜視図
【図９Ｄ】実施の形態に係る蓄電池の電槽ケースに形成された凹部を説明するための正面図
【図１０Ａ】実施の形態に係る蓄電池の蓋体に形成された凸部を説明するための斜視図
【図１０Ｂ】実施の形態に係る蓄電池の蓋体に形成された凸部を説明するための正面図
【図１１Ａ】実施の形態に係る蓄電池の冷却ボックスの電池端子の断面に沿った横断面を示す図
【図１１Ｂ】実施の形態に係る蓄電池の電池端子が設けられた端部の縦断面を示す斜視図
【図１１Ｃ】実施の形態に係る蓄電池の電池端子が設けられた端部の縦断面図
【図１２Ａ】実施の形態に係る単電池を底面方向から見た斜視図
【図１２Ｂ】実施の形態に係る蓄電池の冷却ボックスの内部に形成された底面および内壁面を示す斜視図
【図１３Ａ】実施の形態に係る蓄電池の冷却媒体通路を模式的に表す平面図
【図１３Ｂ】実施の形態に係る蓄電池の電流経路を説明する図
【図１３Ｃ】比較例に係る蓄電池の電流経路を説明する図
【図１３Ｄ】実施の形態に係る蓄電池における単電池の膨張を説明する図
【図１３Ｅ】実施の形態に係る蓄電池における各単電池の膨張を説明するグラフ
【図１３Ｆ】実施の形態に係る蓄電池における各単電池の寿命特性を説明するグラフ
【図１３Ｇ】実施の形態に係る蓄電池における各単電池の温度分布を説明する図
【図１４Ａ】実施の形態に係る他の電槽の斜視図
【図１４Ｂ】実施の形態に係る電槽の側面に形成される他のリブの断面の斜視図
【図１４Ｃ】実施の形態に係る電槽の側面に形成される他のリブの断面図
【図１４Ｄ】実施の形態に係る電槽の側面に形成されるさらに他のリブの断面図
【図１５】従来の蓄電池の構成図
【図１６】従来の蓄電池における単電池の膨張を説明する図
【図１７】従来の蓄電池の寿命特性を示すグラフ
【図１８】従来の他の蓄電池の構成図
【図１９】従来の蓄電池における各単電池の温度分布を示すグラフ
【符号の説明】
１０  冷却ボックス
１１  内壁面
１５  底面
１６  凸部
２０  蓋体
３０  単電池
３１  電槽
３２  厚さ方向側面
３３  幅方向側面
３４  凹部
３７  底面
３８  凹部
４０  電槽ケース
５１、５２、５３  冷却媒体通路
１００  蓄電池
【図１】
0004107828.tif 000002
【図２】
0004107828.tif 000003
【図３】
0004107828.tif 000004
【図４】
0004107828.tif 000005
【図５】
0004107828.tif 000006
【図６】
0004107828.tif 000007
【図７】
0004107828.tif 000008
【図８Ａ】
0004107828.tif 000009
【図８Ｂ】
0004107828.tif 000010
【図８Ｃ】
0004107828.tif 000011
【図８Ｄ】
0004107828.tif 000012
【図８Ｅ】
0004107828.tif 000013
【図８Ｆ】
0004107828.tif 000014
【図９Ａ】
0004107828.tif 000015
【図９Ｂ】
0004107828.tif 000016
【図９Ｃ】
0004107828.tif 000017
【図９Ｄ】
0004107828.tif 000018
【図１０Ａ】
0004107828.tif 000019
【図１０Ｂ】
0004107828.tif 000020
【図１１Ａ】
0004107828.tif 000021
【図１１Ｂ】
0004107828.tif 000022
【図１１Ｃ】
0004107828.tif 000023
【図１２Ａ】
0004107828.tif 000024
【図１２Ｂ】
0004107828.tif 000025
【図１３Ａ】
0004107828.tif 000026
【図１３Ｂ】
0004107828.tif 000027
【図１３Ｃ】
0004107828.tif 000028
【図１３Ｄ】
0004107828.tif 000029
【図１３Ｅ】
0004107828.tif 000030
【図１３Ｆ】
0004107828.tif 000031
【図１３Ｇ】
0004107828.tif 000032
【図１４Ａ】
0004107828.tif 000033
【図１４Ｂ】
0004107828.tif 000034
【図１４Ｃ】
0004107828.tif 000035
【図１４Ｄ】
0004107828.tif 000036
【図１５】
0004107828.tif 000037
【図１６】
0004107828.tif 000038
【図１７】
0004107828.tif 000039
【図１８】
0004107828.tif 000040
【図１９】
0004107828.tif 000041