JP5436924B2 - バッテリシステム - Google Patents

Description

本発明は、複数の角形電池からなる電池セルを積層するように連結して、電池セルの間に送風ダクトで強制送風して冷却するバッテリシステムに関する。

複数の角形電池を積層するバッテリシステムは開発されている（特許文献１及び２参照）。
特許文献１のバッテリシステムは、多数の角形電池を冷却隙間ができるようにスペーサを挟着して積層して電池ブロックとしている。スペーサで設けられる冷却隙間は、空気などの冷却媒体を送風している。このバッテリシステムは、積層している多数の角形電池を、冷却隙間に送風される空気などの冷却媒体で冷却する。また、特許文献２のバッテリシステムは、角形電池の間に放熱板を挟着して電池ブロックとしている。このバッテリシステムは、放熱板を介して、積層している多数の角形電池を冷却する。

特開２００１−２３７０２号公報 特開平８−３２１２９号公報

以上の公報に記載されるバッテリシステムは、積層する角形電池の個数が増加すると、すべての電池を均一な温度として、すなわち温度差を小さくしながら冷却するのが難しい欠点がある。多数の角形電池を積層するバッテリシステムは、角形電池の温度差をできる限り小さくすることが大切である。それは、電池に温度差ができると残容量が不均一となり、このことが電池の寿命を短くするからである。電池は温度によって充放電の効率が変化するので、温度差ができると各々の電池を同じ電流で充放電しても残容量に差ができる。残容量に差ができると、残容量が大きくなる電池は過充電されやすく、また残容量が小さくなる電池は過放電されやすくなって、バッテリシステムとしての寿命を短くする原因となる。とくに、この種のバッテリシステムは、ハイブリッドカーのように、多数の電池を積層して、大電流で充放電する用途に使用されることから、製造コストが極めて高価になるので、いかにして寿命を長くするかが大切である。とくに、多数の電池を使用するバッテリシステムになるほど製造コストが高くなるので、寿命を長くすることが要求される。ところが、多数の電池を積層するほど、バッテリシステムは温度差が大きくなって寿命が短くなる特性がある。

本発明は、従来の角形電池を積層しているバッテリシステムが有する以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な構造としながら、電池セルの温度差を小さくして寿命を長くできるバッテリシステム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

本発明のバッテリシステムは、複数の角形電池からなる電池セル１を、間に冷却気体を通過させる冷却隙間４を設けて積層してなる電池ブロック３と、この電池ブロック３の両側に配設されて、冷却隙間４に強制送風して電池セル１を冷却する供給ダクト６、５６、７６と排出ダクト７、５７、７７からなる送風ダクト５、５５、７５と、送風ダクト５、５５、７５に冷却気体を強制送風する強制送風機構９を備えている。バッテリシステムは、強制送風機構９で強制送風される冷却気体を、供給ダクト６、５６、７６から冷却隙間４を通過して排出ダクト７、５７、７７に送風して、電池セル１を冷却するようにしている。さらに、バッテリシステムは、供給ダクト６、５６、７６に、送風方向の全長を横幅よりも大きくしてなる細長い形状であって、風上側の端部を先端に向かって次第に細くしてなる温度均等化壁８、５８、７８を配置している。

以上のバッテリシステムは、極めて簡単な構造としながら、各々の電池セルの温度差を小さくして寿命を長くできる特徴がある。それは、排出ダクトに簡単な形状の温度均等化壁を設けて、各々の電池セルの温度差を小さくできるからである。
たとえば、１８個のリチウムイオン電池からなる角形電池の電池ブロックを２列に配置して、その間に供給ダクトを設け、この供給ダクトから、電池ブロックを構成する電池セルの間の冷却隙間に冷却気体を強制送風して電池セルを冷却すると、電池セルの最低温度は２３℃、最高温度が３３℃となり、温度差は１０℃となる。これに対して、本発明のバッテリシステムは、供給ダクトに温度均等化壁を配置して同じ強制送風機構で強制送風すると、角形電池の最低温度は２３℃、最高温度は２８℃となって、温度差が５℃に低減する。このことから、本発明のバッテリシステムは、電池ブロックを同じ構造と配置としながら、供給ダクトに温度均等化壁を配置することで、温度差を１０℃から５℃と半減できる。

本発明のバッテリシステムは、供給ダクト６、５６、７６の上下の対向位置に温度均等化壁８、５８、７８を配設することができる。
以上のバッテリシステムは、供給ダクトの上下に温度均等化壁を配置することで、各々の電池セル自体の局部的な温度差を少なくしながら、各々の電池セルの温度差も少なくできる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、温度均等化壁８、５８、７８の風下側の端部を先端に向かって次第に細くすることができる。
このバッテリシステムは、風上側と風下側の両方の端部を次第に細くしているので、温度均等化壁に沿って流れる冷却気体が乱流を起こすのを防止できる。このため、供給ダクトに送風される冷却気体の圧力損失をより少なくできる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、温度均等化壁８、５８、７８の風上側の端部を、先端に向かって上下幅を狭くするように傾斜する形状とすることができる。
このバッテリシステムは、温度均等化壁の風上側において冷却気体をスムーズに送風して乱流を防止できる。このため、冷却気体の圧力損失を少なくしながら、電池セルを効率よく冷却できる。

本発明のバッテリシステムは、温度均等化壁８、５８、７８の風下側の端部を、先端に向かって上下幅を狭くするように傾斜する形状としてすることができる。
このバッテリシステムは、温度均等化壁の風下側において冷却気体をスムーズに送風して乱流を防止できる。このため冷却気体の圧力損失を少なくしながら、電池セルを効率よく冷却できる。

本発明のバッテリシステムは、温度均等化壁８、５８、７８を、壁の頂上縁に向かって幅を狭くすることができる。
このバッテリシステムは、最も温度が高くなる電池セルの近傍に温度均等化壁の頂上縁を配置することで、この電池セルの温度上昇を少なくして、電池セルの温度差を少なくできる。

本発明のバッテリシステムは、電池ブロック３が、積層してなる電池セル１の両端面に配置している一対のエンドプレート１０と、一対のエンドプレート１０を連結してなる連結材１１とを備えて、この連結材１１を、所定の上下幅を有するバインドバー１１Ｘとして、このバインドバー１１Ｘを、電池セル１の両側であって、その上下に配設することができる。さらに、このバインドバー１１Ｘの連結材１１によって、電池セル１の両側に開口している冷却隙間４の開口部１４を、バインドバー１１Ｘで閉塞してなる、上下に位置する閉塞部１４Ａと、上下の閉塞部１４Ａの間にあって送風ダクト５、５５、７５に連結してなる露出部１４Ｂとに区画し、供給ダクト６、５６、７６に配置している温度均等化壁８、５８、７８を、閉塞部１４Ａと露出部１４Ｂの外側に配置することができる。

以上のバッテリシステムは、温度均等化壁を閉塞部と露出部とに配置するので、閉塞部に配置される温度均等化壁は、供給ダクトに強制送風される冷却気体を電池セルの冷却に有効に利用して、温度が高くなる電池セルを効率よく冷却できる。閉塞部に配置される温度均等化壁によって、供給ダクトに強制送風される冷却気体を、効率よく露出部から冷却隙間に流入して電池セルを冷却できるからである。

本発明のバッテリシステムは、温度均等化壁８、５８、７８が、バインドバー１１Ｘに接近して配置してなる幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂと、露出部１４Ｂの外側にあって、頂上縁に向かって電池セルの側面との間隔を広くしてなるテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａとを備えることができる。
このバッテリシステムは、温度均等化壁のテーパー部を温度が高くなる電池セルの近傍に配置することで、高温になる電池セルを効率よく冷却できる。それは、テーパー部でもって、高温になる電池セルの近傍で冷却気体の流速を速くして冷却隙間により多量の冷却気体を強制送風できるからである。

本発明のバッテリシステムは、電池ブロック３を２列に配列して、隣接する電池ブロック３の間に供給ダクト６を設けて、この供給ダクト６の上下の対向位置に、あるいは上縁又は下縁に沿って温度均等化壁８を配設することができる。
このバッテリシステムは、２列に配置する電池ブロックの間の供給ダクトに温度均等化壁を設けることで、その両側に配置している各々の電池ブロックを構成する電池セルの温度差を少なくできる。

本発明のバッテリシステムは、電池ブロック３を２列に配列して、隣接する電池ブロック３の間に供給ダクト６を設けて、この供給ダクト６の上下の対向位置に温度均等化壁８を配設することができる。この温度均等化壁８は、その幅広部８Ｂを２列に隣接する電池ブロック３のバインドバー１１Ｘの間に配置して、テーパー部８Ａを露出部１４Ｂの間に配置することができる。
以上のバッテリシステムは、供給ダクトに送風される冷却気体でもって、２列の電池ブロックを効率よく冷却し、さらに電池ブロックを構成する電池セルの温度差を少なくできる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、供給ダクト６の上下対向位置に配置している温度均等化壁８の幅広部８Ｂを２列に配置している電池ブロック３のバインドバー１１Ｘの間に配設し、テーパー部８Ａを電池ブロック３の露出部１４Ｂの間に配設して、互いに対向する頂上部を頂上縁に向かって次第に幅を狭くすることができる。
このバッテリシステムは、テーパー部を２列の電池ブロックの温度が高くなる電池セルの近傍に配置することで、高温になる電池セルを効率よく冷却して温度差を少なくできる。

本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの内部構造を示す斜視図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの概略斜視図である。 図３に示すバッテリシステムの概略水平断面図である。 図４に示すバッテリシステムの一部拡大Ｖ−Ｖ線断面図である。 図４に示すバッテリシステムのＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図３に示すバッテリシステムの内部構造を示す一部拡大概略斜視図である。 図２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。 電池セルとセパレータの積層構造を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略斜視図である。 図１０に示すバッテリシステムの概略水平断面図である。 図１１に示すバッテリシステムの一部拡大ＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 図１０に示すバッテリシステムの内部構造を示す一部拡大概略斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略斜視図である。 図１４に示すバッテリシステムの概略水平断面図である。 図１５に示すバッテリシステムの一部拡大ＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。 図１４に示すバッテリシステムの内部構造を示す一部拡大概略斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１ないし図９は、本発明の第１の実施例のバッテリシステムを示し、図１０ないし図１３は、本発明の第２の実施例のバッテリシステムを示し、図１４ないし図１７は、本発明の第３の実施例のバッテリシステムを示す。これらの実施例に示すバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただし、ハイブリッドカーや電気自動車以外の車両に使用し、また、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。

以下の実施例に示すバッテリシステムは、複数の角形電池からなる電池セル１を冷却隙間４ができる状態で積層している電池ブロック３と、この電池ブロック３の電池セル１に冷却気体を強制送風して冷却する強制送風機構９とを備える。電池ブロック３は、積層している電池セル１の間にスペーサ２を挟着している。このスペーサ２は、図９に示すように、電池セル１との間に冷却隙間４ができる形状としている。さらに、図のスペーサ２は、両面に電池セル１を嵌着構造で連結している。電池セル１に嵌着構造で連結されるスペーサ２を介して、隣接する電池セル１の位置ずれを阻止して積層している。

角形電池の電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、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。図の電池セル１は、所定の厚さを有する四角形で、上面の両端部には正負の電極端子１３を突出して設けており、上面の中央部には安全弁の開口部１Ａを設けている。積層される電池セル１は、隣接する電極端子１３を連結具（図示せず）で連結して、互いに直列に接続される。バッテリシステムは、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３を積層状態で連結して、互いに直列に接続している。電池セル１は、正負の電極端子１３をバスバー（図示せず）で連結して互いに直列に接続することができる。隣接する電池セル１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る。ただし、バッテリシステムは、隣接する電池セルを並列に接続することもできる。電池セル１は、金属製の外装缶で製作している。この電池セル１は、隣接する電池セル１の外装缶のショートを防止するために絶縁材のスペーサ２を挟着している。電池セルは、外装缶をプラスチックなどの絶縁材で製作することもできる。この電池セルは、外装缶を絶縁して積層する必要がないので、スペーサを金属製とすることもできる。

スペーサ２は、プラスチック等の絶縁材で製作して、隣接する電池セル１を絶縁している。スペーサ２は、図６に示すように、電池セル１を冷却するために、電池セル１との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間４を設けている。図９のスペーサ２は、電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝２Ａを設けて、電池セル１との間に冷却隙間４を設けている。図のスペーサ２は、複数の溝２Ａを、互いに平行に所定の間隔で設けている。図９のスペーサ２は、両面に溝２Ａを設けており、互いに隣接する電池セル１とスペーサ２との間に冷却隙間４を設けている。この構造は、スペーサ２の両側に形成される冷却隙間４で、両側の電池セル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、電池セル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４は、電池ブロック３の左右に開口するように水平方向に設けている。さらに、図９のスペーサ２は、両側に切欠部２Ｂを設けている。このスペーサ２は、両側に設けた切欠部２Ｂにおいて、隣接する電池セル１の対向面の間隔を広くして、冷却気体の通過抵抗を少なくできる。このため、冷却気体を切欠部２Ｂからスペーサ２と電池セル１との間の冷却隙間４にスムーズに送風して、電池セル１を効果的に冷却できる。以上のように、冷却隙間４に強制送風される空気は、電池セル１の外装缶を直接に効率よく冷却する。この構造は、電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。

電池ブロック３は、両端にエンドプレート１０を設けて、一対のエンドプレート１０を連結材１１で連結して、積層している電池セル１とスペーサ２とを挟着する状態に固定している。エンドプレート１０は、電池セル１の外形にほぼ等しい外形の四角形としている。連結材１１は、図８に示すように、両端を内側に折曲して折曲片１１Ａをエンドプレート１０に止ネジ１２で固定している。図示しないが、連結材はエンドプレートの外側面に止ネジで固定することもできる。このエンドプレートは、外側面に雌ねじ孔を設けて、連結材を貫通する止ネジをねじ込んで固定する。エンドプレートの外側面に固定される連結材は折曲片を設けることなく、直線上としてエンドプレートに固定される。

図８のエンドプレート１０は、外側に補強リブ１０Ａを一体的に成形して設けて補強しているプラスチックや金属製である。さらに、エンドプレート１０の外側の表面に、連結材１１の折曲片１１Ａを連結する連結孔１０ａを設けている。図８のエンドプレート１０は、外側表面の四隅部に４個の連結孔１０ａを設けている。連結孔１０ａは雌ネジ穴である。このエンドプレート１０は、連結材１１を貫通する止ネジ１２を雌ネジ穴１０ａにねじ込んで連結材１１を固定することができる。

連結材１１は、所定の上下幅を有するバインドバー１１Ｘである。バインドバー１１Ｘの連結材１１は、所定の幅を有する金属板である。エンドプレート１０の四隅部に両端を固定している連結材１１であるバインドバー１１Ｘは、電池セル１の両側であって、その上下に配設される。両側の上下にバインドバー１１Ｘを配置している電池ブロック３は、電池セル１の間に設けている冷却隙間４の上下の一部をバインドバー１１Ｘで閉塞することになる。すなわち、バインドバー１１Ｘで閉塞される冷却隙間４は、開口部１４から冷却気体が流入されない。したがって、電池セル１の両側に開口している冷却隙間４の開口部１４は、このバインドバー１１Ｘで閉塞される上下に位置する閉塞部１４Ａと、バインドバー１１Ｘで開口部１４が閉塞されない露出部１４Ｂとに区画される。露出部１４Ｂは、上下の閉塞部１４Ａの間にあって送風ダクト５に連結される。この露出部１４Ｂは、供給ダクト６に連結されて、供給ダクト６から冷却気体が強制送風される。電池ブロック３は、その両側面の上下にバインドバー１１Ｘの連結材１１を配置しているので、両側に開口する冷却隙間４は、バインドバー１１Ｘによって上下の閉塞部１４Ａと、露出部１４Ｂとに区画される。一方の露出部１４Ｂは供給ダクト６に連結され、他方の露出部１４Ｂは排出ダクト７に連結されて、冷却気体に送風される冷却気体で電池セル１は冷却される。

以上の電池ブロック３は、図２、図４、図５、及び図７に示すように、２列に分離して配列されて、２列の電池ブロック３の間と外側に送風ダクト５が設けられる。図のバッテリシステムは、２列の電池ブロック３の間に、各々の冷却隙間４に連結する供給ダクト６を設けている。さらに、２列に分離された電池ブロック３の外側には排出ダクト７を設けており、排出ダクト７と供給ダクト６との間に複数の冷却隙間４を並列に連結している。このバッテリシステムは、図１と図４の矢印で示すように、強制送風機構９でもって供給ダクト６から排出ダクト７に向けて冷却気体を強制送風して電池セル１を冷却する。供給ダクト６から排出ダクト７に強制送風される冷却気体は、供給ダクト６から分岐されて、各々の冷却隙間４に送風されて電池セル１を冷却する。電池セル１を冷却した冷却気体は、排出ダクト７に集合して排気される。

図のバッテリシステムは、２列の電池ブロック３の間に供給ダクト６を設けて、外側に排出ダクト７を設けているが、本発明のバッテリシステムは、供給ダクトと排出ダクトとを反対に配置することもできる。図１０ないし図１３に示すバッテリシステムは、２列の電池ブロック３の外側に供給ダクト５６を設けて、２列の電池ブロック３の間に、各々の冷却隙間４に連結する排出ダクト５７を設けている。このバッテリシステムは、図１０と図１１の矢印で示すように、強制送風機構９でもって、外側の供給ダクト５６から中間の排出ダクト５７に向けて冷却気体を強制送風して電池セル１を冷却する。外側の供給ダクト５６から強制送風される冷却気体は、各々の冷却隙間４に送風されて電池セル１を冷却する。電池セル１を冷却した冷却気体は、中間の排出ダクト５７に集合して排気される。

図１ないし図５、及び図１０ないし図１３のバッテリシステムは、４組の電池ブロック３からなり、これら４個の電池ブロック３を、２行２列に配列している。各行を構成する２個の電池ブロック３は、２列に平行に並べて、中間と外側に送風ダクト５、５５を設けている。さらに、図に示すバッテリシステムは、互いに平行に並べた２個ずつの電池ブロック３を２行に分離して配置している。すなわち、互いに隣接する行を構成する２個ずつの電池ブロック３の間に中間遮断壁１９を配置して、各行の電池ブロック３の中間と外側に設けられる送風ダクト５、５５同士を遮断している。したがって、このバッテリシステムは、図４と図１１に示すように、各行の電池ブロック３に、別々の供給ダクト６、５６から冷却気体を供給し、冷却隙間４に強制送風した冷却気体を別々の排出ダクト７、５７から排出している。図のバッテリシステムは、供給ダクト６、５６と排出ダクト７、５７に、冷却気体を逆方向に強制送風して、電池セル１を冷却している。

以上のバッテリシステムは、２列に並列に配置してなる２個の電池ブロック３を、２行に分離して、全体で２行２列に配置しているが、バッテリシステムは、２列に並列に配置してなる２個の電池ブロックのみで構成すること、すなわち１行２列に配置することもできる。このバッテリシステムは、供給ダクトと排出ダクトに、冷却気体を逆方向に強制送風して電池セルを冷却することも、同じ方向に強制送風して電池セルを冷却することもできる。さらに、２行２列に配置される４個の電池ブロックは、各行の電池ブロックの間と送風ダクトの間に中間遮断壁を配置することなく、列方向に隣接する２個の電池ブロックを直線状に連結すると共に、これらの電池ブロックを２列平行に並べて、中間と外側に送風ダクトを設けることもできる。このバッテリシステムは、２行２列に配置される電池ブロックの中間に設ける送風ダクトと外側に設ける送風ダクトのいずれか一方を供給ダクトとして他方を排出ダクトとし、供給ダクトから供給される冷却気体を冷却隙間４に強制送風して排出ダクトから排出する。このバッテリシステムも、供給ダクトと排出ダクトに、冷却気体を逆方向に強制送風して電池セルを冷却することも、同じ方向に強制送風して電池セルを冷却することもできる。

互いに平行に配列される２列の電池ブロック３の間に設けられる送風ダクト５の面積は、２列の電池ブロック３の外側に設けられる送風ダクト５の面積の２倍とする。それは、図１ないし図５に示すバッテリシステムにおいては、２個の電池ブロック３の中間に設けた供給ダクト６に強制送風される冷却気体を２分岐して、両側に設けた排出ダクト７に送風して排気し、図１０ないし図１３に示すバッテリシステムにおいては、両側に設けたふたつの供給ダクト５６に強制送風される冷却気体を、中間に設けた排出ダクト５７に送風して排気するからである。すなわち、図１ないし図５に示すバッテリシステムにおいて、供給ダクト６は、両側の排出ダクト７の２倍の冷却気体を送風するので、その断面積を２倍として圧力損失を小さくする。図５のバッテリシステムは、中間の送風ダクト５である供給ダクト６の断面積を大きくするために、供給ダクト６の横幅を排出ダクト７の横幅の２倍としている。また、図１０ないし図１３に示すバッテリシステムにおいて、中間の排出供給ダクト５７は、両側の供給ダクト５６の２倍の冷却気体を送風するので、その断面積を２倍として圧力損失を小さくする。図１２のバッテリシステムは、中間の送風ダクト５５である排出ダクト５７の断面積を大きくするために、排出ダクト５７の横幅を供給ダクト５６の横幅の２倍としている。

以上のバッテリシステムは、電池ブロック３を互いに平行に２列に配列しており、２列に配列される電池ブロック３の中間と外側に送風ダクト５、５５を設けている。ただ、バッテリシステムは、１列の電池ブロックで構成することもできる。図１４ないし図１７のバッテリシステムは、１列の電池ブロック３の両側に送風ダクト７５を設けており、一方の送風ダクト７５を供給ダクト７６として、他方の送風ダクト７５を排出ダクト７７としている。このバッテリシステムは、図１４と図１５の矢印で示すように、強制送風機構９でもって、供給ダクト７６から排出ダクト７７に向けて冷却気体を強制送風して電池セル１を冷却する。供給ダクト７６から強制送風される冷却気体は、各々の冷却隙間４に送風されて電池セル１を冷却する。電池セル１を冷却した冷却気体は、排出ダクト７７に集合して排気される。このバッテリシステムは、供給ダクト７６と排出ダクト７７に送風される冷却気体の流量が等しくなるので、電池ブロック３の両側に設けられる供給ダクト７６と排出ダクト７７の断面積を等しく、すなわち、供給ダクト７６の横幅と排出ダクト７７の横幅とを等しくしている。

供給ダクト６、５６、７６には温度均等化壁８、５８、７８を配置して、電池セル１の温度差を少なくしている。温度均等化壁８、５８、７８は、冷却気体の送風方向の全長を横幅よりも大きくしている細長い形状であって、風上側の端部を先端に向かって次第に細くしている。図７、図１３、及び図１７の温度均等化壁８、５８、７８は、風下側の端部も先端に向かって次第に細くして、風下側における冷却気体の乱流を少なくしてスムーズに送風できるようにしている。供給ダクト６、５６、７６内における乱流は、圧力損失を増加させる原因となる。したがって、温度均等化壁８、５８、７８の風上側と風下側の両方を先端に向かって次第に細くする構造は、乱流による圧力損失を少なくできる。

さらに、図の温度均等化壁８、５８、７８は、風上側と風下側の端部を、先端に向かって上下幅を狭くするように傾斜する形状として、全体の形状を中央部を高くする山形としている。図７、図１３、及び図１７のバッテリシステムは、供給ダクト６、５６、７６の上下の対向位置に温度均等化壁８、５８、７８を配設しているので、供給ダクト６、５６、７６の下側に配設される温度均等化壁８、５８、７８は、先端に向かって下り勾配に傾斜する形状とし、上側に配設される温度均等化壁８、５８、７８は、先端に向かって登り勾配に傾斜する形状として、全体を山形にしている。供給ダクト６、５６、７６の上下に温度均等化壁８、５８、７８を配置する構造は、温度均等化壁８、５８、７８を低くして、すなわち上下幅の狭い温度均等化壁を設けて電池セル１の温度差を少なくできるので、圧力損失をより少なくしながら、電池セル１の温度差も少なくできる。ただし、本発明のバッテリシステムは、必ずしも供給ダクトの上下に温度均等化壁を配置する必要はなく、たとえば、図示しないが、供給ダクトの上側のみに、あるいは下側のみに温度均等化壁を配置することもできる。

さらに、図５、図１２、及び図１６の温度均等化壁８、５８、７８は、頂上縁に向かって次第に横幅を狭くするテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを設けて、電池ブロック１の対向面との間隔を頂上縁に向かって次第に広くしている。下側の温度均等化壁８、５８、７８のテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａは、上方に向かって横幅を次第に狭くして、電池ブロック３の対向面との間隔を次第に広くしている。上側の温度均等化壁８、５８、７８のテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａは、下側に向かって横幅を次第に狭くして、電池ブロック３の対向面との間隔を次第に広くしている。図５、図７、図１２、図１３、図１６、及び図１７の温度均等化壁８、５８、７８は、全体をテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａとすることなく、上下方向に分けてテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａと幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂとを設けている。下側の温度均等化壁８、５８、７８は幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂを下に、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを上に設けており、上側の温度均等化壁８、５８、７８は幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂを上に、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを下に設けている。幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂは、横幅を変化させない形状とし、あるいは上下方向に横幅を変化させる割合をテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａよりも少なくして両側面を垂直面ないし垂直面に近い状態としている。

図５と図７のバッテリシステムは、２列の電池ブロック３の間に供給ダクト６を設けて、ここに温度均等化壁８を配置しているので、温度均等化壁８のテーパー部８Ａは、両面の傾斜角（α）を同じ角度として、両面に配設している電池ブロック３の対向面との間隔を同じにしている。両側の電池ブロック３の電池セル１を均一に冷却するためである。また、図１２と図１３のバッテリシステムは、２列の電池ブロック３の外側に供給ダクト５６を設けて、ここに温度均等化壁５８を配置しているので、温度均等化壁５８のテーパー部５８Ａは、電池ブロック３との対向面である内側面を傾斜面として、外側面を垂直面としている。２列の電池ブロック３の両外側に設けられる供給ダクト５６に対向して配置される温度均等化壁５８は、傾斜角（α）を同じ角度として、電池ブロック３の対向面との間隔を左右対称にしている。２列の電池ブロック３の電池セル１を均一に冷却するためである。さらにまた、図１６と図１７のバッテリシステムは、１列の電池ブロック３の両側に対向して供給ダクト７６と排出ダクト７７とを設けているので、一方の送風ダクト７５である供給ダクト７６に温度均等化壁７８を配置している。この温度均等化壁７８のテーパー部７８Ａは、電池ブロック３との対向面である内側面を傾斜面として、外側面を垂直面としている。

テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの水平面に対する傾斜角（α）は、幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂの横幅とテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの高さから特定される。テーパー部は、傾斜角（α）を大きく、かつ幅広部の横幅を広くしてテーパー部を高く、傾斜角（α）を小さく、幅広部の横幅を狭くしてテーパー部を低くする。

以上の温度均等化壁８、５８、７８は、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの送風方向の長さと高さとを、電池セル１の温度差が最低となる値に設定する。図４、図１１、及び図１５に示すバッテリシステムは、送風方向において風下側に配置している電池セルの温１度が風上側の電池セル１よりも高くなる。図４、図１１、及び図１５のバッテリシステムは、風下側の電池セルの温度を低くして、電池セル１の温度差を少なくするために、供給ダクト６、５６、７６の風下側に温度均等化壁８、５８、７８を配置している。この温度均等化壁８、５８、７８は、風下側の半分に配置している電池セル１の温度差をさらに少なくするように、送風方向の長さと、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの高さを特定している。

温度均等化壁を設けないバッテリシステムは、電池ブロックの風上側に配置している全体の１／２の電池セル、すなわち９個の電池セルと、風下側に配置している１／２の電池セルである９個の電池セルに温度差ができる。とくに、風下側に配置している９個の電池セルは温度が高くなって、温度差も大きくなる。供給ダクト６、５６、７６の流入側と排出側に配置される電池セル１は、両側のエンドプレート１０から冷却されて温度が低くなる。また、流入側から冷却された気体が流入されることから、風下側に配置している電池セルの温度が最も高くなる。風下側に配置している９個の電池セルは、その中央に配置している１４個目の電池セルの温度が最も高くなる。風下側の中央に配置している電池セルよりも風上側や風下側になるしたがって、電池セルの温度は低くなる。たとえば、風下側の中央に配置している電池セルの温度が約３４℃に上昇するとき、風下側の両端部に配置している電池セル、すなわち１０番目と１８番目の電池セルの温度は３０℃以下となる。この状態で、風上側の最も低温の電池セルの温度は約２３℃となる。

図のバッテリシステムは、供給ダクト６、５６、７６の風下側に配置している電池セル１をより効率よく冷却するために、供給ダクト６、５６、７６の風下側に温度均等化壁８、５８、７８を配置している。この温度均等化壁８、５８、７８は、風下側に配置している各々の電池セル１の温度を低くすると共に、温度差を少なくするように、送風方向の長さと、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの高さを特定している。温度均等化壁８、５８、７８は、供給ダクト６、５６、７６内にあって、強制送風される冷却気体をより効率よく冷却隙間４に流入して、温度が高くなる電池セル１の温度を低下させる。

図５ないし図７、図１２、図１３、図１６、及び図１７のバッテリシステムは、温度均等化壁８、５８、７８の幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂを、電池ブロック３のバインドバー１１Ｘと対向する位置に配置して、温度均等化壁８、５８、７８のテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを電池ブロック３の露出部１４Ｂと対向する位置に配置している。すなわち、幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂは、電池ブロック３の閉塞部１４Ａの外側に配置され、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを露出部１４Ｂの外側に配置している。図５のバッテリシステムは、温度均等化壁８の幅広部８Ｂを、２列に配置している電池ブロック３のバインドバー１１Ｘの間に配置して、温度均等化壁８のテーパー部８Ｂを２列の電池ブロック３の露出部１４Ｂの間に配置している。

ここで、閉塞部１４Ａは、バインドバー１１Ｘで開口部１４を閉塞しているので、仮に閉塞部１４Ａの外側に冷却気体を送風するとしても、冷却気体が冷却隙間４に流入することはない。図５、図１１、及び図１６の断面図に示すバッテリシステムは、その風下側に配設している温度均等化壁８、５８、７８の幅広部８Ｂ、５８Ｂ、７８Ｂを、連結材１１のバインドバー１１Ｘとの間に隙間ができないように、あるいは、バインドバーに接近して配置する。この構造のバッテリシステムは、電池ブロック３の風下側において、バインドバー１１Ｘで閉塞される閉塞部１４Ａの外側には冷却気体を送風せず、送風される全ての冷却気体を電池ブロック３の露出部１４Ｂに送風し、露出部１４Ｂからスムーズに効率よく冷却隙間４に流入して電池セル１を効率よく冷却する。

さらに、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａは、露出部１４Ｂに突出して、電池温度が高くなる領域で上下幅を広くして、露出部１４Ｂとの対向面にテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを配置している。したがって、供給ダクト６、５６、７６に送風される冷却気体は、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａと露出部１４Ｂとの間を流動し、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａでもって流速が速くなり、また、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａによってスムーズに冷却隙間４に流入されて、電池セル１を効率よく冷却する。したがって、温度均等化壁８、５８、７８は、電池セル１の温度が最も高くなる領域に、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの最も上下幅の広い領域を配置することで、温度が高くなる電池セルを他の電池セルよりも効率よく冷却して、電池温度を低くできる。したがって、温度均等化壁８、５８、７８は、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの上下幅で高温になる電池セルの冷却効率を特定し、テーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの送風方向の長さで温度を低下させる電池セルを特定できる。図４ないし図７、図１１ないし図１３、及び図１５ないし１７のバッテリシステムは、風下側の電池セルをより効率よく冷却するために、供給ダクト６、５６、７６の風下側に温度均等化壁８、５８、７８を配置し、さらに風下側にあって温度が高くなる電池セルの領域でテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａを高くしている。以上のように、温度均等化壁８、５８、７８は、その長さで冷却する電池セルの個数をコントロールでき、または上下幅で高温になる電池セルの冷却効率を特定できるので、温度均等化壁８、５８、７８を設けない状態で、温度が高くなる電池セルの領域に設けられ、さらに最も高温になる電池セルの最高温度を低下させる温度でテーパー部８Ａ、５８Ａ、７８Ａの高さを特定して、バッテリシステムの温度差を最も少なくできる。

以上のバッテリシステムは、電池ブロック３を外装ケース２０に固定して定位置に配置している。図１と図２に示すバッテリシステムは、外装ケース２０を下ケース２０Ａと上ケース２０Ｂとで構成する。上ケース２０Ｂと下ケース２０Ａは、外側に突出する鍔部２１を有し、この鍔部２１をボルト２４とナット２５で固定している。図の外装ケース２０は、鍔部２１を電池ブロック３の側面に配置している。ただ、鍔部は、電池ブロックの上部や下部、あるいはその中間に配置することもできる。この外装ケース２０は、エンドプレート１０を下ケース２０Ａに止ネジ（図示せず）で固定して、電池ブロック３を固定している。止ネジは、下ケース２０Ａを貫通してエンドプレート１０のネジ孔（図示せず）にねじ込まれて、電池ブロック３を外装ケース２０に固定する。止ネジは、頭部を下ケース２０Ａから突出させている。さらに、図１と図２の外装ケース２０は、内部に電池ブロック３を固定して、電池ブロック３の外側面と外装ケース２０の側壁２２の内面との間に送風ダクト５を設けている。
さらに、外装ケース２０は、両端に端面プレート３０を連結している。端面プレート３０は、電池ブロック３に連結される状態で、供給ダクト６と排出ダクト７からなる送風ダクト５に連結される連結ダクト３１を、プラスチックなどで一体的に成形して外側に突出するように設けている。この連結ダクト３１は、強制送風機構９に連結され、あるいはバッテリシステムから冷却気体を排気する外部排気ダクト（図示せず）に連結される。この端面プレート３０は、図示しないが、係止構造で電池ブロックのエンドプレートに連結している。ただ、端面プレートは、係止構造以外の連結構造で電池ブロックに連結し、あるいは、外装ケースに固定することもできる。

１…電池セル １Ａ…開口部
２…スペーサ ２Ａ…溝
２Ｂ…切欠部
３…電池ブロック
４…冷却隙間
５…送風ダクト
６…供給ダクト
７…排出ダクト
８…温度均等化壁 ８Ａ…テーパー部
８Ｂ…幅広部
９…強制送風機構
１０…エンドプレート １０Ａ…補強リブ
１０ａ…連結孔
１１…連結材 １１Ａ…折曲片
１１Ｘ…バインドバー
１２…止ネジ
１３…電極端子
１４…開口部 １４Ａ…閉塞部
１４Ｂ…露出部
１９…中間遮断壁
２０…外装ケース ２０Ａ…下ケース
２０Ｂ…上ケース
２１…鍔部
２２…側壁
２４…ボルト
２５…ナット
３０…端面プレート
３１…連結ダクト
５５…送風ダクト
５６…供給ダクト
５７…排出ダクト
５８…温度均等化壁 ５８Ａ…テーパー部
５８Ｂ…幅広部
７５…送風ダクト
７６…供給ダクト
７７…排出ダクト
７８…温度均等化壁 ７８Ａ…テーパー部
７８Ｂ…幅広部

Claims (11)

1. 複数の角形電池からなる電池セルが、間に冷却気体を通過させる冷却隙間を設けて積層してなる電池ブロックと、この電池ブロックの両側に配設されて、冷却隙間に強制送風して電池セルを冷却する供給ダクトと排出ダクトからなる送風ダクトと、送風ダクトに冷却気体を強制送風する強制送風機構を備え、
   前記強制送風機構で強制送風される冷却気体が、前記供給ダクトから前記冷却隙間を通過して排出ダクトに送風されて、電池セルが冷却されるようにしてなるバッテリシステムであって、
   前記供給ダクトに、送風方向の全長を横幅よりも大きくしてなる細長い形状であって、風上側の端部を先端に向かって次第に細くしてなる温度均等化壁を配置すると共に、
   前記温度均等化壁が、壁の頂上縁に向かって横幅を狭くしてなることを特徴とするバッテリシステム。
2. 冷却隙間が形成されるように積層される複数の角形電池を含む電池ブロックと、
   前記電池ブロックの両側に配設される供給ダクト及び排出ダクトと、
   冷却気体を強制送風する強制送風機構とを備え、
   前記強制送風機構で強制送風される冷却気体が、前記供給ダクトから前記冷却隙間を通過して排出ダクトに送風されて、電池セルが冷却されるようにしてなるバッテリシステムであって、
   さらに、前記供給ダクトに配置される温度均等化壁を備え、
   前記温度均等化壁は、
   送風方向の全長を横幅よりも大きくしてなる細長い形状で、かつ
   風上側の端部を先端に向かって次第に細くしてなる形状で、かつ
   該温度均等化壁の頂上縁に向かって横幅を狭くしてなる形状に形成されることを特徴とするバッテリシステム。
3. 前記供給ダクトの上下の対向位置に温度均等化壁を配設している請求項１または請求項２に記載されるバッテリシステム。
4. 前記温度均等化壁が、風下側の端部を、先端に向かって次第に細くしてなる請求項１か
   ら３のいずれかに記載されるバッテリシステム。
5. 前記温度均等化壁が、風上側の端部を、先端に向かって上下幅を狭くするように傾斜する形状としてなる請求項１から３のいずれかに記載されるバッテリシステム。
6. 前記温度均等化壁が、風下側の端部を、先端に向かって上下幅を狭くするように傾斜する形状としてなる請求項１から３のいずれかに記載されるバッテリシステム。
7. 請求項１または請求項２に記載のバッテリシステムであって、
   前記電池ブロックは、
   積層してなる複数の角形電池の両端面に配置される一対のエンドプレートと、
   前記一対のエンドプレートに連結され、所定の上下幅を有する形状の複数のバインドバーとを含み、
   前記複数のバインドバーは、前記電池ブロックの両側面であって、かつ前記電池ブロックの上下端部に配設され、
   前記電池ブロックは、前記供給ダクトに臨む一面において、
   前記複数のバインドバーによって覆われる閉塞部と、
   前記閉塞部の間にあって、前記供給ダクトに連結してなる露出部とを含み、
   前記温度均等化壁は、前記閉塞部と前記露出部の外側に配置されることを特徴とするバッテリシステム。
8. 前記温度均等化壁が、バインドバーに接近して配置してなる幅広部と、露出部の外側にあって、頂上縁に向かって電池セルの側面との間隔を広くしてなるテーパー部とを備える請求項７に記載されるバッテリシステム。
9. 前記電池ブロックが２列に配列されて、隣接する電池ブロックの間に供給ダクトを設けており、この供給ダクトの上下の対向位置に、あるいは上縁又は下縁に沿って温度均等化壁を配設している請求項１または請求項２に記載されるバッテリシステム。
10. 前記電池ブロックが２列に配列されて、隣接する電池ブロックの間に供給ダクトを設けており、この供給ダクトの上下の対向位置に温度均等化壁を配設しており、
    この温度均等化壁が、その幅広部を２列に隣接する電池ブロックのバインドバーの間に配置して、テーパー部を露出部の間に配置している請求項８に記載されるバッテリシステム。
11. 前記供給ダクトの上下対向位置に配置している温度均等化壁が、その幅広部を２列に配置している電池ブロックのバインドバーの間に配設され、テーパー部が電池ブロックの露出部の間であって、互いに対向する頂上部を頂上縁に向かって次第に幅を狭くしている請求項１０に記載されるバッテリシステム。
    

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