KR20110048003A - 전원 장치 및 이것을 구비하는 차량 - Google Patents

Abstract

전지 셀의 온도를 위치에 상관없이 균일하게 근접시키도록 온도차를 저감한다. 복수의 각형의 전지 셀(1)과, 각 전지 셀(1)끼리의 사이에 삽입되어 인접하는 전지 셀(1)끼리를 전기적으로 절연함과 함께, 전지 셀(1)의 표면에 열 결합 상태로 접촉되는 수지제의 세퍼레이터(2)와, 전지 셀(1)과 세퍼레이터(2)를, 교대로 적층하여 구성되는 전지 블록(3)의, 대향하는 단부면에 위치하는 단부면 전지 셀(1)을 피복하는, 한 쌍의 단부면 스페이서(17)와, 단부면 스페이서(17)의 표면을 각각 피복하는, 단부면 스페이서(17)보다 두꺼운 한 쌍의 금속제의 엔드 플레이트(10)와, 한 쌍의 엔드 플레이트(10)끼리를 체결하는 연결재(11)를 구비하고, 세퍼레이터(2)는 전지 셀(1)과 접촉하는 표면에, 냉각 기체를 흘리기 위한 냉각 간극(4)을 형성하고 있으며, 단부면 스페이서(17)는 전지 셀(1)과 접촉하는 표면에, 폐색된 공간을 획정하는 중공 형상의 단열층(18)을 형성한다.

Description

전원 장치 및 이것을 구비하는 차량{POWER SUPPLY APPARATUS AND VEHICLE WITH THE SAME}

본 발명은, 복수의 전지 셀을 세퍼레이터를 개재하여 적층하고 있는 전원 장치 및 이것을 사용한 차량에 관한 것이다.

다수의 전지 셀을 적층하고, 전지 셀의 사이의 냉각 간극으로 강제 송풍하는 전원 장치 또는 배터리 시스템은, 하이브리드 카나 전기 자동차 등의 차량용에 이용되고 있다. 이러한 전원 장치에서는, 다수의 전지 셀을 사용하고 있는 관계상, 각각의 전지 셀에 온도 차가 생긴다. 특히, 적층하는 전지 셀의 개수가 증가하면, 모든 전지 셀을 균일한 온도로 하여, 즉 온도차를 작게 하면서 냉각하는 것이 어려워진다. 다수의 전지 셀을 적층하는 차량용의 배터리 시스템은, 전지 셀의 온도차를 가능한 한 작게 하는 것이 매우 중요하다. 그것은, 전지 셀의 온도차가 각각의 전지 셀의 잔류 용량을 불균일하게 하여, 특정한 전지 셀의 수명을 짧게 하기 때문이다. 전지는 온도에 따라 충방전의 효율이 변화되므로, 온도 차가 생기면 각각의 전지를 동일한 전류로 충방전해도 잔류 용량에 차가 생긴다. 잔류 용량에 차가 생기면, 잔류 용량이 커지는 전지는 과충전되기 쉽고, 또한 잔류 용량이 작아지는 전지는 과방전되기 쉬워져, 과충전이나 과방전에 의해 특정한 전지 셀의 열화를 가속시켜, 차량용의 배터리 시스템으로서의 수명을 짧게 하는 원인이 된다. 특히, 차량용의 배터리 시스템은, 하이브리드 카나 플러그인 하이브리드 카, 혹은 전기 자동차와 같이, 다수의 전지를 적층하여, 대전류로 충방전하는 용도로 사용되는 점에서, 제조 비용이 매우 고가가 되므로, 어떻게 하여 수명을 길게 할지가 중요하다. 특히, 다수의 전지를 사용하는 차량용의 배터리 시스템이 될수록 제조 비용이 높아지므로, 수명을 길게 하는 것이 요구된다. 그런데, 다수의 전지를 적층할수록, 차량용의 배터리 시스템은 온도차가 커져 수명이 짧아지는 특성이 있다.

복수의 전지 셀을 적층하고, 전지 셀의 사이에 냉각 기체를 강제 송풍하여 냉각하는 구조의 차량용의 배터리 시스템은 개발되어 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1의 차량용의 배터리 시스템은, 도 25의 단면도에 도시된 바와 같이, 전지 블록(110)의 전지 셀(101) 사이에 냉각 간극(103)을 형성하고, 전지 블록(110)의 양측에 공급 덕트(106)와 배출 덕트(107)를 형성하고 있다. 이 차량용의 배터리 시스템은, 공급 덕트(106)로부터 냉각 간극(103)으로 냉각 기체를 강제 송풍하여, 배출 덕트(107)로부터 배출하여, 전지 셀(101)을 냉각한다.

일본 특허 공개 제2007-250515호 공보

그러나, 냉각 기체에 의해 전지 셀을 순차적으로 냉각하는 방식에서는, 공급 덕트에 가까운 위치에 있는 전지 셀에는, 막 공급된 차가운 냉각 기체에 의해 제대로 냉각되기는 하지만, 냉각 기체가 송풍되어 전지 셀과 열 교환을 반복해 가는 결과, 서서히 냉각 기체가 가열된다. 이로 인해, 냉각 덕트의 길이 방향을 따라 배열된 전지 셀의 온도가, 위치에 의해 차가 발생한다는 문제가 있었다. 이러한 전지 셀의 온도차에 의해, 전지 셀의 특성 열화나 수명에 차를 발생하게 된다. 특히 최저 온도의 전지에 의해, 배터리 시스템의 출력이 제한되기 때문에, 배터리 시스템의 성능을 최대한 뽑아내기 위해서는, 전지 최고 온도와 최저 온도의 차분인 ΔT를 제로에 접근시키는 것이 이상적이다.

본 발명은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 주된 목적은, 전지 셀의 온도차를 저감하여 전지 셀의 성능을 최대한 발휘 가능한 전원 장치 및 이것을 구비하는 차량을 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 복수의 각형의 전지 셀(1)과, 각 전지 셀(1)끼리의 사이에 삽입되어 인접하는 전지 셀(1)끼리를 전기적으로 절연함과 함께, 전지 셀(1)의 표면에 열 결합 상태로 접촉되는 수지제의 세퍼레이터(2)와, 상기 전지 셀(1)과 세퍼레이터(2)를, 교대로 적층하여 구성되는 전지 블록의, 대향하는 단부면에 위치하는 단부면 전지 셀(1)을 피복하는, 한 쌍의 단부면 스페이서(17)와, 상기 단부면 스페이서(17)의 표면을 각각 피복하는, 상기 단부면 스페이서(17)보다 두꺼운 한 쌍의 금속제의 엔드 플레이트(10)와, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트(10)끼리를 체결하는 연결재(11)를 구비하는 전원 장치이며, 상기 세퍼레이터(2)는 상기 전지 셀(1)과 접촉하는 표면에, 냉각 기체를 흘리기 위한 냉각 간극(4)을 형성하고 있으며, 상기 단부면 스페이서(17)는 상기 전지 셀(1)과 접촉하는 표면에, 폐색된 공간을 획정하는 중공 형상의 단열층(18)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 엔드 플레이트를 금속제로 하여 기계적인 체결력을 높이면서, 금속제이기 때문에 열 전도성이 높아, 엔드 플레이트에 면하는 전지 셀의 냉각 능력이 다른 전지 셀보다 높아지는 사태를, 폐색 공간에 의한 공기를 개재시킨 단열층에 의해 저감할 수 있어, 기계적 강도의 향상과 균열화를 도모할 수 있다.

또한, 제2 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 냉각 간극(4)이, 상기 세퍼레이터(2)의 단면을 요철 형상으로 형성하고, 단부 테두리를 개구함으로써 형성되고, 상기 단열층(18)이, 상기 단부면 스페이서(17)의 단면을 요철 형상으로 형성하고, 그 단부 테두리를 폐색함으로써 형성될 수 있다. 이에 의해, 세퍼레이터와 단부면 스페이서의 형상을 거의 공통화하고, 냉각 간극의 단부 테두리를 폐색함으로써 단부면 스페이서를 구성할 수 있으므로, 세퍼레이터 및 단부면 스페이서의 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 제3 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 단열층(18)을, 상기 냉각 간극(4)의 단부 테두리를 폐색하여 형성할 수 있다. 이에 의해, 냉각 간극과 동일한 폭의 단열층을 용이하게 형성하는 것이 가능해져, 단부면 스페이서의 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 제4 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 단열층(18)을, 또한 폐색 공간을 리브에 의해 복수로 분할할 수 있다. 이에 의해, 리브에 의해 단부면 스페이서의 강도를 향상시키는 것 외에, 폐색 공간의 복수로 분할하여 공기의 체류에 의한 단열 효과를 높일 수 있다.

또한, 제5 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 리브를, 산 모양으로 형성할 수 있다. 이에 의해, 리브의 형성을 간소화할 수 있고, 또한 단부면 스페이서의 굽힘 강도 향상에도 기여할 수 있다.

또한, 제6 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 단부면 스페이서(17)가 냉각 간극(4)을 구비하고 있으며, 상기 세퍼레이터(2)의 냉각 간극(4)이, 상기 단부면 스페이서(17)의 냉각 간극보다 수가 많거나 또는 유로의 단면적을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 단부면 스페이서에 면하는 전지 셀의 냉각을 도모하면서, 다른 전지 셀보다 냉각 기체의 유량을 억제함으로써, 냉각 능력의 밸런스를 도모할 수 있다.

또한, 제7 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 단부면 스페이서(17)가, 상기 전지 셀(1)의 높이 방향의 대략 중앙에 상기 냉각 간극(4)을 구비하고, 상기 냉각 간극(4)의 양측에 단열층(18)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 단부면의 전지 셀을 대략 중앙으로부터 냉각할 수 있으므로, 전지 셀의 높이 방향으로 균등하게 냉각을 도모할 수 있다.

또한, 제8 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 세퍼레이터(2) 중, 상기 단부면 스페이서(17)에 면한 세퍼레이터(2)에 단열층(18)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 단부면의 전지 셀에 이어 냉각되기 쉽다고 생각되는 전지 셀에 대해서도 단열층을 형성하여, 전지 셀의 온도차를 저감할 수 있다.

또한, 제9 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 냉각 간극(4)의 단면적이, 상기 전지 블록의 단부면에서 가장 좁고, 내측을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성될 수 있다. 이에 의해, 냉각되기 쉬운 단부면측의 전지 셀일 수록, 냉각 간극의 단면적을 작게 하여 냉각 능력을 저감시켜, 전지 블록의 내측의 셀과의 온도차의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 제10 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 냉각 간극(4)에 냉각 기체를 강제적으로 흘리기 위한 강제 송풍 기구(9)를 접속하는 덕트를 구비할 수 있다. 이에 의해, 냉각 기체를 확실하게 각 세퍼레이터의 냉각 간극에 공급할 수 있어, 전지 셀의 냉각이 도모된다.

또한, 제11 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 연결재(11)를 나사 고정할 수 있다. 이에 의해, 엔드 플레이트를 금속제로 함으로써 나사에 대하여 충분한 강도를 유지할 수 있다.

또한, 제12 측면에 관한 전원 장치를 구비하는 차량에 의하면, 상기한 전원 장치를 구비할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 시스템의 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 배터리 시스템의 내부 구조를 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 시스템의 개략 사시도.
도 4는 도 3에 도시하는 배터리 시스템의 개략 수평 단면도.
도 5는 도 4에 도시하는 배터리 시스템의 일부 확대 V-V선 단면도.
도 6은 도 4에 도시하는 배터리 시스템의 VI-VI선 단면도.
도 7은 도 3에 도시하는 배터리 시스템의 내부 구조를 나타내는 일부 확대 개략 사시도.
도 8은 도 2에 도시하는 배터리 시스템의 전지 블록의 분해 사시도.
도 9는 전지 셀과 세퍼레이터의 적층 구조를 나타내는 분해 사시도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템의 개략 사시도.
도 11은 도 10에 도시하는 배터리 시스템의 개략 수평 단면도.
도 12는 도 11에 도시하는 배터리 시스템의 일부 확대 XII-XII선 단면도.
도 13은 도 10에 도시하는 배터리 시스템의 내부 구조를 나타내는 일부 확대 개략 사시도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템의 개략 사시도.
도 15는 도 14에 도시하는 배터리 시스템의 개략 수평 단면도.
도 16은 도 15에 도시하는 배터리 시스템의 일부 확대 XVI-XVI선 단면도.
도 17은 도 14에 도시하는 배터리 시스템의 내부 구조를 나타내는 일부 확대 개략 사시도.
도 18은 바인드 바의 변형예를 도시하는 사시도.
도 19는 단부면 스페이서를 도시하는 사시도.
도 20은 도 19의 단부면 스페이서를 배면으로부터 본 사시도.
도 21은 단부면 스페이서에 엔드 플레이트를 끼워 맞춘 상태를 도시하는 사시도.
도 22는 전지 블록의 단면도.
도 23은 엔진과 모터로 주행하는 하이브리드 카에 전원 장치를 탑재하는 예를 도시하는 블록도.
도 24는 모터만으로 주행하는 전기 자동차에 전원 장치를 탑재하는 예를 도시하는 블록도.
도 25는 종래의 전원 장치의 수평 단면도.
도 26은 바인드 바에 의해 전지 블록을 고정하는 모습을 도시하는 사시도.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 단, 이하에 기재하는 실시 형태는, 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 전원 장치 및 이것을 구비하는 차량 및 전원 장치의 충방전 제어 방법을 예시하는 것이며, 본 발명은 전원 장치 및 이것을 구비하는 차량 및 전원 장치의 충방전 제어 방법을 이하의 것에 특정하지 않는다. 또한, 특허 청구 범위에 기재하는 부재를 실시 형태의 부재에 특정한다고는 결정하지 않는다. 특히 실시 형태에 기재되어 있는 구성 부재의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다. 또한, 각 도면이 나타내는 부재의 크기나 위치 관계 등은, 설명을 명확히 하기 위하여 과장하는 경우가 있다. 또한 이하의 설명에 있어서, 동일한 명칭, 부호에 대해서는 동일하거나 혹은 동질의 부재를 나타내고 있으며, 상세 설명을 적절히 생략한다. 또한, 본 발명을 구성하는 각 요소는, 복수의 요소를 동일한 부재에 의해 구성하여 1개의 부재에 의해 복수의 요소를 겸용하는 형태로 해도 좋고, 반대로 1개의 부재의 기능을 복수의 부재에 의해 분담하여 실현할 수도 있다. 또한, 일부의 실시예, 실시 형태에 있어서 설명된 내용은, 다른 실시예, 실시 형태 등에 이용 가능한 경우도 있다.

도 1 내지 도 17에 기초하여, 실시 형태에 관한 전원 장치로서, 차량 탑재용의 전원 장치에 적용한 예를 설명한다. 이들의 도면에 있어서, 도 1 내지 도 9는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전원 장치(100)를 나타내고, 도 10 내지 도 13은, 실시 형태 2에 관한 전원 장치(200)를 나타내고, 도 14 내지 도 17은, 실시 형태 3에 관한 전원 장치(300)를 각각 나타낸다. 또한 도 18은 바인드 바의 변형예의 사시도, 도 19는 단부면 스페이서의 사시도, 도 20은 도 19의 단부면 스페이서를 배면으로부터 본 사시도, 도 21은 단부면 스페이서에 엔드 플레이트를 끼워 맞춘 상태의 사시도, 도 22는 전지 블록의 단면도를 각각 나타내고 있다. 이들의 실시예에 기재하는 전원 장치는, 주로 엔진과 모터 양쪽으로 주행하는 하이브리드 카나, 모터만으로 주행하는 전기 자동차 등의 전동 차량의 전원에 최적이다. 단, 본 발명은 하이브리드 카나 전기 자동차 이외의 차량에 사용하고, 또한 전동 차량 이외의 대출력이 요구되는 용도에도 사용할 수 있다.

이들의 도면에 도시된 전원 장치는, 복수의 각형 전지로 이루어지는 전지 셀(1)을 냉각 간극(4)이 생기는 상태로 적층되어 있는 전지 블록(3)과, 이 전지 블록(3)의 전지 셀(1)에 냉각 기체를 강제 송풍하여 냉각하는 강제 송풍 기구(9)를 구비한다. 전지 블록(3)은, 적층되어 있는 전지 셀(1) 사이에 세퍼레이터(2)를 협착하고 있다. 이 세퍼레이터(2)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 전지 셀(1)과의 사이에 냉각 간극(4)이 생기는 형상으로 하고 있다. 또한, 도면의 세퍼레이터(2)는 양면에 전지 셀(1)을 끼움 부착 구조에 의해 연결하고 있다. 전지 셀(1)에 끼움 부착 구조에 의해 연결되는 세퍼레이터(2)를 개재하여 인접하는 전지 셀(1)의 위치 어긋남을 저지하여 적층하고 있다.

각형 전지의 전지 셀(1)은, 리튬 이온 이차 전지이다. 단, 전지 셀은, 니켈 수소 전지나 니켈 카드뮴 전지 등의 이차 전지로 할 수도 있다. 도면의 전지 셀(1)은, 소정의 두께를 갖는 사각형이며, 상면의 양단부에는 정부(正負)의 전극 단자(13)를 돌출시켜 형성하고 있으며, 상면의 중앙부에는 안전 밸브의 개구부(1A)를 형성하고 있다. 적층되는 전지 셀(1)은, 인접하는 전극 단자(13)를 연결구(도시하지 않음)에 의해 연결하여, 서로 직렬로 접속된다. 전원 장치는, 인접하는 전지 셀(1)의 정부의 전극 단자(13)를 적층 상태로 연결하여, 서로 직렬로 접속되어 있다. 전지 셀(1)은, 정부의 전극 단자(13)를 버스 바(도시하지 않음)에 의해 연결하여 서로 직렬로 접속될 수 있다. 인접하는 전지 셀(1)을 서로 직렬로 접속하는 전원 장치는, 출력 전압을 높게 하여 출력을 크게 할 수 있다. 단, 전원 장치는, 인접하는 전지 셀을 병렬로 접속할 수도 있다. 전지 셀(1)은, 금속제의 외장 캔에 의해 제작하고 있다. 이 전지 셀(1)은, 인접하는 전지 셀(1)의 외장 캔의 쇼트를 방지하기 위하여 절연재의 세퍼레이터(2)를 협착하고 있다. 전지 셀은, 외장 캔을 플라스틱 등의 절연재에 의해 제작할 수도 있다. 이 전지 셀은, 외장 캔을 절연하여 적층할 필요가 없기 때문에, 세퍼레이터를 금속제로 할 수도 있다.

세퍼레이터(2)는 플라스틱 등의 절연재에 의해 제작하여, 인접하는 전지 셀(1)을 절연하고 있다. 세퍼레이터(2)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 전지 셀(1)을 냉각하기 위해, 전지 셀(1)과의 사이에, 공기 등의 냉각 기체를 통과시키는 냉각 간극(4)을 형성하고 있다. 도 9의 세퍼레이터(2)는, 전지 셀(1)과의 대향면에, 양쪽 측연부까지 연장되는 홈(2A)을 형성하고, 전지 셀(1)과의 사이에 냉각 간극(4)을 형성하고 있다. 도면의 세퍼레이터(2)는, 복수의 홈(2A)을 서로 평행하게 소정의 간격으로 형성하고 있다. 도 9의 세퍼레이터(2)는 양면에 홈(2A)을 형성하고 있으며, 서로 인접하는 전지 셀(1)과 세퍼레이터(2) 사이에 냉각 간극(4)을 구성한다. 이 구조는, 세퍼레이터(2)의 양측에 형성되는 냉각 간극(4)으로, 양측의 전지 셀(1)을 효과적으로 냉각할 수 있는 특징이 있다. 단, 세퍼레이터는, 편면에만 홈을 형성하고, 전지 셀과 세퍼레이터 사이에 냉각 간극을 형성할 수도 있다. 도면의 냉각 간극(4)은, 전지 블록(3)의 좌우로 개구되도록 수평 방향으로 형성되어 있다. 또한, 도 9의 세퍼레이터(2)는 양측에 절결부(2B)를 형성하고 있다. 이 세퍼레이터(2)는 양측에 형성한 절결부(2B)에 있어서, 인접하는 전지 셀(1)의 대향면의 간격을 넓게 하여, 냉각 기체의 통과 저항을 적게 할 수 있다. 이로 인해, 냉각 기체를 절결부(2B)로부터 세퍼레이터(2)와 전지 셀(1) 사이의 냉각 간극(4)으로 원활하게 송풍하여 전지 셀(1)을 효과적으로 냉각할 수 있다. 이상과 같이, 냉각 간극(4)으로 강제 송풍되는 공기는, 전지 셀(1)의 외장 캔을 직접 효율적으로 냉각한다. 이 구조는, 전지 셀(1)의 열 폭주를 유효하게 저지하면서, 전지 셀(1)을 효율적으로 냉각할 수 있는 특징이 있다.

(엔드 플레이트(10))

전지 블록(3)은, 양단부에 엔드 플레이트(10)를 형성하여, 한 쌍의 엔드 플레이트(10)를 연결재(11)에 의해 연결하여 적층되어 있는 전지 셀(1)과 세퍼레이터(2)를 끼움 장착하는 상태로 고정하고 있다. 엔드 플레이트(10)는, 전지 셀(1)의 외형에 거의 동등한 외형의 사각형으로 하고 있다. 연결재(11)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 양단부를 내측으로 절곡하여 절곡편(11d)을 엔드 플레이트(10)에 고정 나사(12)로 고정하고 있다. 도시하지 않았지만, 연결재의 절곡 부분을 연장하여, 엔드 플레이트를 둘러싸도록 하여 고정 나사로 고정할 수도 있다. 혹은, 엔드 플레이트의 측면에 암나사 구멍을 형성하고, 연결재를 관통하는 고정 나사를 비틀어 넣어 고정해도 좋다. 엔드 플레이트의 외측면에 고정되는 연결재는 절곡편을 형성하지 않고, 직선 형상으로 하여 엔드 플레이트에 고정된다.

도 8의 엔드 플레이트(10)는 외측에 보강 리브(10A)를 일체적으로 성형하여 형성되어 보강하고 있는 금속제이다. 금속제의 엔드 플레이트(10)는 충분한 강도를 갖고, 고정 나사(12)의 체결 토크에도 내성을 갖는다. 또한, 엔드 플레이트(10)의 외측의 표면에, 연결재(11)의 절곡편(11d)을 연결하는 연결 구멍(10a)을 형성하고 있다. 도 8의 엔드 플레이트(10)는, 외측 표면의 네 코너부에 4개의 연결 구멍(10a)을 형성하고 있다. 연결 구멍(10a)은 암나사 구멍이다. 이 엔드 플레이트(10)는, 연결재(11)를 관통하는 고정 나사(12)를 암나사 구멍에 비틀어 넣어 연결재(11)를 고정할 수 있다.

(연결재(11))

연결재(11)는, 소정의 상하폭을 갖는 바인드 바(11X)이다. 바인드 바(11X)의 연결재(11)는, 소정의 폭을 갖는 금속판이다. 엔드 플레이트(10)의 네 코너부에 양단부를 고정하고 있는 연결재(11)인 바인드 바(11X)는, 전지 셀(1)의 양측이며, 그 상하에 배치된다. 양측의 상하에 바인드 바(11X)를 배치하고 있는 전지 블록(3)은, 전지 셀(1) 사이에 형성되어 있는 냉각 간극(4)의 상하의 일부를 바인드 바(11X)에 의해 폐색하게 된다. 즉, 바인드 바(11X)에 의해 폐색되는 냉각 간극(4)은, 개구부(14)로부터 냉각 기체가 유입되지 않는다. 따라서, 전지 셀(1)의 양측에 개구되어 있는 냉각 간극(4)의 개구부(14)는, 이 바인드 바(11X)에 의해 폐색되는 상하에 위치하는 폐색부(14A)와, 바인드 바(11X)에 의해 개구부(14)가 폐색되지 않는 노출부(14B)로 구획된다. 노출부(14B)는, 상하의 폐색부(14A) 사이에 있고 송풍 덕트(5)에 연결된다. 이 노출부(14B)는 공급 덕트(6)에 연결되어, 공급 덕트(6)로부터 냉각 기체가 강제 송풍된다. 전지 블록(3)은, 그 양측면의 상하에 바인드 바(11X)의 연결재(11)를 배치하고 있으므로, 양측에 개구되는 냉각 간극(4)은 바인드 바(11X)에 의해 상하의 폐색부(14A)와, 노출부(14B)로 구획된다. 한쪽의 노출부(14B)는 공급 덕트(6)에 연결되고, 다른 쪽의 노출부(14B)는 배출 덕트(7)에 연결되어, 냉각 기체에 송풍되는 냉각 기체에 의해 전지 셀(1)은 냉각된다.

이상의 전지 블록(3)은, 도 2, 도 4, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 2열로 분리되어 배열되고, 2열의 전지 블록(3) 사이와 외측에 송풍 덕트(5)가 형성된다. 도면의 전원 장치는, 2열의 전지 블록(3) 사이에, 각각의 냉각 간극(4)에 연결되는 공급 덕트(6)를 형성하고 있다. 또한, 2열로 분리된 전지 블록(3)의 외측에는 배출 덕트(7)를 형성하고 있으며, 배출 덕트(7)와 공급 덕트(6) 사이에 복수의 냉각 간극(4)을 병렬로 연결하고 있다. 이 전원 장치는, 도 1과 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이, 강제 송풍 기구(9)에 의해 공급 덕트(6)로부터 배출 덕트(7)를 향하여 냉각 기체를 강제 송풍하여 전지 셀(1)을 냉각한다. 공급 덕트(6)로부터 배출 덕트(7)로 강제 송풍되는 냉각 기체는, 공급 덕트(6)로부터 분기되어, 각각의 냉각 간극(4)으로 송풍되어 전지 셀(1)을 냉각한다. 전지 셀(1)을 냉각한 냉각 기체는, 배출 덕트(7)에 집합되어 배기된다.

도면의 전원 장치는, 2열의 전지 블록(3) 사이에 공급 덕트(6)를 형성하고, 외측에 배출 덕트(7)를 형성하고 있지만, 본 발명의 전원 장치는, 공급 덕트와 배출 덕트를 반대로 교체하여 배치할 수도 있다. 도 10 내지 도 13에 도시한 실시 형태 2에 관한 전원 장치(200)는 2열의 전지 블록(3)의 외측에 공급 덕트(56)를 형성하고, 2열의 전지 블록(3) 사이에, 각각의 냉각 간극(4)에 연결하는 배출 덕트(57)를 형성하고 있다. 이 전원 장치(200)는, 도 10과 도 11의 화살표로 나타낸 바와 같이, 강제 송풍 기구(9)에 의해 외측의 공급 덕트(56)로부터 중간의 배출 덕트(57)를 향하여 냉각 기체를 강제 송풍하여 전지 셀(1)을 냉각한다. 외측의 공급 덕트(56)로부터 강제 송풍되는 냉각 기체는, 각각의 냉각 간극(4)으로 송풍되어 전지 셀(1)을 냉각한다. 전지 셀(1)을 냉각한 냉각 기체는, 중간의 배출 덕트(57)에 집합되어 배기된다. 냉각 기체에는, 공기나 냉매로 열 교환한 공기, 혹은 냉매 등을 이용할 수 있다.

도 1 내지 도 5 및 도 10 내지 도 13의 전원 장치는, 4조의 전지 블록(3)으로 이루어지고, 이들 4개의 전지 블록(3)을 2행 2열로 배열하고 있다. 각 행을 구성하는 2개의 전지 블록(3)은, 2열로 평행하게 배열하고, 중간과 외측에 송풍 덕트(5, 55)를 형성하고 있다. 또한, 도면에 도시된 전원 장치는, 서로 평행하게 배열된 2개씩의 전지 블록(3)을 2행으로 분리하여 배치하고 있다. 즉, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 인접하는 행을 구성하는 2개씩의 전지 블록(3) 사이에 중간 차단벽(19)을 배치하고, 각 행의 전지 블록(3)의 중간과 외측에 형성되는 송풍 덕트(5, 55)끼리를 차단하고 있다. 따라서, 이 전원 장치는, 도 4와 도 11에 도시된 바와 같이, 각 행의 전지 블록(3)에, 별도의 공급 덕트(6, 56)로부터 냉각 기체를 공급하고, 냉각 간극(4)으로 강제 송풍한 냉각 기체를 별도의 배출 덕트(7, 57)로부터 배출하고 있다. 도면의 전원 장치는, 공급 덕트(6, 56)와 배출 덕트(7, 57)에 냉각 기체를 역방향으로 강제 송풍하여, 전지 셀(1)을 냉각하고 있다.

이상의 전원 장치는, 2열로 병렬 배치하여 이루어지는 2개의 전지 블록(3)을, 2행으로 분리하여 전체적으로 2행 2열로 배치하고 있다. 단 전원 장치는, 2열로 병렬 배치하여 이루어지는 2개의 전지 블록만으로 구성하는 것, 즉 1행 2열로 배치할 수도 있다. 이 전원 장치는, 공급 덕트와 배출 덕트에, 냉각 기체를 역방향으로 강제 송풍하여 전지 셀을 냉각하는 것도, 동일한 방향으로 강제 송풍하여 전지 셀을 냉각할 수도 있다. 또한, 2행 2열로 배치되는 4개의 전지 블록은, 각 행의 전지 블록 사이와 송풍 덕트 사이에 중간 차단벽을 배치하지 않고, 열 방향으로 인접하는 2개의 전지 블록을 직선 형상으로 연결함과 함께 이들의 전지 블록을 2열 평행하게 배열하고, 중간과 외측에 송풍 덕트를 형성할 수도 있다. 이 전원 장치는, 2행 2열로 배치되는 전지 블록의 중간에 형성하는 송풍 덕트와 외측에 형성하는 송풍 덕트 중 어느 한쪽을 공급 덕트로 하고 다른 쪽을 배출 덕트로 하여 공급 덕트로부터 공급되는 냉각 기체를 냉각 간극으로 강제 송풍하여 배출 덕트로부터 배출한다. 이 전원 장치도, 공급 덕트와 배출 덕트에, 냉각 기체를 역방향으로 강제 송풍하여 전지 셀을 냉각하는 것도, 동일한 방향으로 강제 송풍하여 전지 셀을 냉각할 수도 있다.

서로 평행하게 배열되는 2열의 전지 블록(3) 사이에 형성되는 송풍 덕트(5)의 면적은, 2열의 전지 블록(3)의 외측에 형성되는 송풍 덕트(5)의 면적의 2배로 한다. 그것은, 도 1 내지 도 5에 도시된 전원 장치에 있어서는, 2개의 전지 블록(3) 중간에 형성한 공급 덕트(6)로 강제 송풍되는 냉각 기체를 2분기하여, 양측에 형성한 배출 덕트(7)로 송풍하여 배기하고, 도 10 내지 도 13에 도시된 전원 장치에 있어서는, 양측에 형성한 2개의 공급 덕트(56)로 강제 송풍되는 냉각 기체를, 중간에 형성한 배출 덕트(57)로 송풍하여 배기하기 때문이다. 즉, 도 1 내지 도 5에 도시된 전원 장치에 있어서, 공급 덕트(6)는 양측의 배출 덕트(7)의 2배의 냉각 기체를 송풍하므로, 그 단면적을 2배로 하여 압력 손실을 작게 한다. 도 5의 전원 장치는, 중간의 송풍 덕트(5)인 공급 덕트(6)의 단면적을 크게 하기 위해 공급 덕트(6)의 가로 폭을 배출 덕트(7)의 가로 폭의 2배로 하고 있다. 또한, 도 10 내지 도 13에 도시된 전원 장치에 있어서, 중간의 배출 공급 덕트(57)는 양측의 공급 덕트(56)의 2배의 냉각 기체를 송풍하므로, 그 단면적을 2배로 하여 압력 손실을 작게 한다. 도 12의 전원 장치는, 중간의 송풍 덕트(55)인 배출 덕트(57)의 단면적을 크게 하기 위해, 배출 덕트(57)의 가로 폭을 공급 덕트(56)의 가로 폭의 2배로 하고 있다.

이상의 전원 장치는, 전지 블록(3)을 서로 평행하게 2열로 배열하고 있으며, 2열로 배열되는 전지 블록(3)의 중간과 외측에 송풍 덕트(5, 55)를 형성하고 있다. 단, 전원 장치는, 1열의 전지 블록으로 구성할 수도 있다. 도 14 내지 도 17에 도시된 실시 형태 3에 관한 전원 장치(300)는, 1열의 전지 블록(3)의 양측에 송풍 덕트(75)를 형성하고 있으며, 한쪽의 송풍 덕트(75)를 공급 덕트(76)로 하고, 다른 쪽의 송풍 덕트(75)를 배출 덕트(77)로 하고 있다. 이 전원 장치(300)는, 도 14와 도 15의 화살표로 나타낸 바와 같이, 강제 송풍 기구(9)에 의해 공급 덕트(76)로부터 배출 덕트(77)를 향하여 냉각 기체를 강제 송풍하여 전지 셀(1)을 냉각한다. 공급 덕트(76)로부터 강제 송풍되는 냉각 기체는, 각각의 냉각 간극(4)으로 송풍되어 전지 셀(1)을 냉각한다. 전지 셀(1)을 냉각한 냉각 기체는, 배출 덕트(77)에 집합되어 배기된다. 이 전원 장치(300)는 공급 덕트(76)와 배출 덕트(77)로 송풍되는 냉각 기체의 유량이 동등해지므로, 전지 블록(3)의 양측에 형성되는 공급 덕트(76)와 배출 덕트(77)의 단면적을 동등하게, 즉 공급 덕트(76)의 가로 폭과 배출 덕트(77)의 가로 폭을 동등하게 하고 있다.

(온도 균등화 플레이트(15))

이 전원 장치는, 전지 블록의 표면에, 온도 균등화 플레이트를 고정할 수 있다. 온도 균등화 플레이트는, 상류측의 전지 셀의 냉각이 보다 제한되도록, 냉각 기체를 저해하도록 냉각 간극(4)을 폐색하도록 배치되고, 그 폐색량이 냉각 기체의 진행 방향을 따라 작아지도록 구성함으로써, 각각의 전지 셀의 온도차를 적게 할 수 있다. 도 6, 도 8에 도시된 전지 블록은, 그 높이 방향의 폭이 전지 블록의 단부 테두리를 향할수록 폭 넓게 형성된 온도 균등화 플레이트(15a)를 고정하고 있다. 또한 변형예에 관한 전원 장치로서, 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이, 전지 블록(3)의 공급 덕트(6)측의 표면에 온도 균등화 플레이트(15)를 고정하여 각각의 전지 셀(1)의 온도차를 적게 할 수 있다. 온도 균등화 플레이트(15)는, 금속판이나 내열성이 있는 플라스틱판으로, 양면에 관통되도록 풍량 조정 개구(16)를 형성하고 있다. 도 18의 (a)에 도시된 바인드 바(11B)의 예에서는 전지 블록(3)의 외측에 온도 균등화 플레이트(15)를 고정하고 있다. 이 온도 균등화 플레이트(15)는, 바인드 바(11D)의 표면에 접착하여 고정된다. 단, 온도 균등화 플레이트는, 도시하지 않았지만, 끼워 맞춤 구조로, 혹은 나사 고정하여 바인드 바의 표면에 고정할 수도 있다. 또한 전원 장치는, 바인드 바와 전지 블록 사이에 온도 균등화 플레이트를 협착하여 고정할 수도 있다.

도 18의 (a)의 온도 균등화 플레이트(15)는, 상하의 중간에 전지 셀(1)의 적층 방향으로 신장되도록 풍량 조정 개구(16)를 형성하고 있다. 이 온도 균등화 플레이트(15)는, 상하로 폐색 바(15A)를 형성하고, 상하의 폐색 바(15A) 사이에 풍량 조정 개구(16)를 형성하고, 또한 상하의 폐색 바(15A)의 양단부를 연결 바(15B)로 연결하고 있다. 이 도면의 온도 균등화 플레이트(15)는, 상측 바(11e)와 하측 바(11f)를 연결하고 있는 바인드 바(11)에 고정되는 외형으로 하고 있다. 정확하게는, 온도 균등화 플레이트(15)는, 그 상하폭을, 바인드 바(11B)의 상측 바(11e)의 수평 리브(11b)와 하측 바(11f)의 수평 리브(11b) 사이에 고정되는 폭으로 하고 길이를 바인드 바(11)의 양단부를 연결하고 있는 연결부(11g)의 외측면에 고정할 수 있도록 하고 있다. 이 온도 균등화 플레이트(15)는, 상하의 폐색 바(15A)를, 바인드 바(11B)의 상측 바(11e)와 하측 바(11f)의 표면에 배치하고, 폐색 바(15A)를 바인드 바(11B)의 폐색부(14A)에 배치할 수 있다. 이 구조에 의하면, 온도 균등화 플레이트(15) 상하에 폐색 바(15A)를 형성하면서, 온도가 높아지는 전지 셀(1)에 인접하는 냉각 간극(4)에 있어서는, 폐색 바(15A)가 냉각 기체의 냉각 간극(4)으로의 유입을 저해하지 않는 구조를 실현할 수 있다. 또한, 온도 균등화 플레이트(15)의 전체 둘레를 바인드 바(11B)에 접착이나 고정 나사, 혹은 끼워 맞춤 구조로 고정하여, 견고하게 고정할 수 있다. 또한 외주를 사각형으로 하여, 그 내측에 풍량 조정 개구(16)를 형성하고 있는 온도 균등화 플레이트(15)는 금속판이나 플라스틱판을 재단하여 간단하게 제조할 수 있다.

도 18의 (a)에 도시된 바인드 바(11B)는, 전지 블록(3)의 양측면의 상하로 배치되고, 그 양단부를 엔드 플레이트(10)에 고정하고 있다. 도 18의 (a)에 도시된 바인드 바(11B)는 전지 블록(3)의 상부 테두리에 배치되는 상측 바(11e)와, 전지 블록(3)의 하부 테두리에 배치되는 하측 바(11f)를 그 양단부에서 서로 연결하고, 연결부(11g)를 엔드 플레이트(10)에 고정하고 있다. 바인드 바(11B)의 연결부(11g)는, 엔드 플레이트(10)의 외주면으로부터 표면을 따르도록 내측으로 절곡되어, 절곡부(11h)를 엔드 플레이트(10)에 고정하고 있다. 이 바인드 바(11B)는, 철이나 철 합금의 금속판을 절단하고, 프레스 가공하여 제작된다. 또한, 도면의 바인드 바(11B)는, 상측 바(11e)와 하측 바(11f)의 횡단면 형상을 L자 형상으로 하고, 수직 리브(11a)에 수평 리브(11b)를 연결하는 형상으로 하고 있다. 이 바인드 바(11B)는, 수직 리브(11a)를 전지 블록(3)의 측면과 평행하게 배치하고, 수평 리브(11b)에 의해 수직 리브(11a)를 보강할 수 있다. 또한, 도 18의 (a)의 바인드 바(11B)는 상측 바(11e)의 상부 테두리에 형성한 수평 리브(11b)에, 외장 케이스의 플랜지부에 고정하는 연결 구멍(11c)을 형성하고 있다.

또한 온도 균등화 플레이트는, 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이, 금속 플레이트의 바인드 바(11C)와 일체 구조로 할 수도 있다. 이 바인드 바(11C)도, 전지 블록의 상부 테두리에 배치되는 상측 바(31A)와, 전지 블록(3)의 하부 테두리에 배치되는 하측 바(31B)를, 그 양단부에 있어서 연결부(31C)에 의해 서로 연결하고 있으며, 연결부(31C)에 형성한 절곡부(31D)를 엔드 플레이트에 고정하고 있다. 이 온도 균등화 플레이트(35)는, 상측 바(31A)와 하측 바(31B) 사이에, 전지 셀(1)의 적층 방향의 개구 폭이 서로 다른 풍량 조정 개구(36)를 형성하고 있다. 이 온도 균등화 플레이트(35)는, 바인드 바(11C)를 절삭 가공하는 공정에 의해 풍량 조정 개구(36)를 형성하고 있다. 이 전지 블록(3)은, 견고하게 고정되는 바인드 바(11C)에 의해 온도 균등화 플레이트(35)를 구성하므로, 온도 균등화 플레이트(35)의 위치 어긋남을 확실하게 방지하여, 장기간에 걸쳐 각각의 전지 셀(1)의 온도차를 적게 할 수 있다.

온도 균등화 플레이트(15, 35)는 공급 덕트(6)의 냉각 기체를 풍량 조정 개구(16, 36)에 통과시켜 각각의 냉각 간극(4)으로 유입시킨다. 냉각 간극(4)의 개구부(14)가 풍량 조정 개구(16, 36)를 통하여 공급 덕트(6)에 개구되기 때문이다. 풍량 조정 개구(16, 36)는 각각의 냉각 간극(4)으로 냉각 기체를 유입할 수 있도록, 전지 셀(1)의 적층 방향으로 신장되는 형상으로 하고 있다. 도 18의 (a), (b)의 온도 균등화 플레이트(15, 35)는 모든 냉각 간극(4)에 냉각 기체를 유입할 수 있도록 풍량 조정 개구(16, 36)를 개구하고 있다. 단, 이 구조는 일례이며, 셀 온도가 상당히 낮아지는 전지 셀이며, 냉각 기체에 의한 냉각을 필요로 하지 않는 구조에 있어서는, 냉각을 필요로 하지 않는 전지 셀에 접하는 냉각 간극을 풍량 조정 개구를 통하여 공급 덕트에 개구할 필요는 없다. 따라서, 풍량 조정 개구는, 반드시 모든 냉각 간극을 공급 덕트에 개구할 필요는 없다. 온도 균등화 플레이트(15, 35)는 풍량 조정 개구(16, 36)의 개구 면적에 의해, 냉각 간극(4)의 개구부(14)를 공급 덕트(6)에 개구되는 면적을 조정하여, 각각의 냉각 간극(4)으로 유입되는 냉각 기체의 풍량을 컨트롤한다.

다수의 전지 셀(1)을 적층하고 있는 전지 블록(3)은, 모든 냉각 간극(4)의 개구 면적을 동일하게 하면, 공급 덕트(6)의 상류측에 배치하고 있는 전지 셀(1)의 온도가 하류측의 전지 셀(1)보다 낮아진다. 공급 덕트(6)로 강제 송풍되는 냉각 기체가, 상류측의 냉각 간극(4)에 보다 많이 유입되고, 하류측의 냉각 간극(4)에 적게 유입되기 때문이다. 도 18의 (a)의 온도 균등화 플레이트(15)는 상류측의 전지 셀(1)의 냉각을 제한하여, 하류측의 전지 셀(1)을 효율적으로 냉각하기 위해, 풍량 조정 개구(16)의 개구 면적을 하류측을 향하여 크게 하고 있다.

도 18의 (a), (b)의 온도 균등화 플레이트(15)는, 풍량 조정 개구(16)의 상류측의 개구 면적을 하류측보다 작게 하여, 상류측의 전지 셀(1)의 냉각을 제한하여, 각각의 전지 셀(1)의 온도차를 적게 하고 있다. 온도 균등화 플레이트(15)의 풍량 조정 개구(16)는 냉각 간극(4)을 공급 덕트(6)에 개구되는 면적을 조정하여, 각각의 냉각 간극(4)으로 유입되는 냉각 기체의 유량을 컨트롤하는 것이기 때문에, 반드시 도면에 도시된 형상으로 할 필요는 없으며, 예를 들어, 온도 균등화 플레이트에 다수의 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍의 밀도나 크기를 조정하거나, 혹은 다수의 슬릿을 형성하여, 전지 셀의 적층 방향으로 개구 면적을 변경할 수도 있다.

(온도 균등화 벽(8, 58, 78))

또한 공급 덕트(6, 56, 76)에는 온도 균등화 벽(8, 58, 78)을 배치하여, 전지 셀(1)의 온도차를 적게 하고 있다. 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 냉각 기체의 송풍 방향의 전체 길이를 가로 폭보다 크게 하고 있는 가늘고 긴 형상이며, 상류측의 단부를 선단을 향하여 점차 가늘게 하고 있다. 도 5 내지 도 7, 도 12, 도 13, 도 15 및 도 17의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 하류측의 단부도 선단을 향하여 점차 가늘게 하여, 하류측에 있어서의 냉각 기체의 난류를 적게 하여 원활하게 송풍할 수 있도록 하고 있다. 공급 덕트(6, 56, 76) 내에 있어서의 난류는, 압력 손실을 증가시키는 원인이 된다. 따라서, 온도 균등화 벽(8, 58, 78)의 상류측과 하류측의 양쪽을 선단을 향하여 점차 가늘게 하는 구조는, 난류에 의한 압력 손실을 적게 할 수 있다.

또한, 도면의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 상류측과 하류측의 단부를, 선단을 향하여 상하폭을 좁게 하도록 경사지는 형상으로 하여, 전체적인 형상을 중앙부를 높게 하는 산 모양으로 하고 있다. 도 7, 도 13 및 도 17의 전원 장치는, 공급 덕트(6, 56, 76)의 상하의 대향 위치에 온도 균등화 벽(8, 58, 78)을 배치하고 있으므로, 공급 덕트(6, 56, 76)의 하측에 배치되는 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 선단을 향하여 내리막 구배로 경사지는 형상으로 하고, 상측에 배치되는 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 선단을 향하여 오름 구배로 경사지는 형상으로 하여, 전체를 산 모양으로 하고 있다. 공급 덕트(6, 56, 76) 상하에 온도 균등화 벽(8, 58, 78)을 배치하는 구조는, 온도 균등화 벽(8, 58, 78)을 낮게 하여, 즉 상하폭이 좁은 온도 균등화 벽을 형성하여 전지 셀의 온도차를 적게 할 수 있으므로, 압력 손실을 보다 적게 하면서, 전지 셀의 온도차도 적게 할 수 있다. 단, 본 발명의 전원 장치는, 반드시 공급 덕트의 상하로 온도 균등화 벽을 배치할 필요는 없고, 예를 들어, 도시하지 않았지만, 공급 덕트의 상측에만, 혹은 하측에만 온도 균등화 벽을 배치할 수도 있다.

또한, 도 5, 도 12 및 도 16의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 정상 테두리를 향하여 점차 가로 폭을 좁게 하는 테이퍼부(8A, 58A, 78A)를 형성하고, 전지 블록(3)의 대향면과의 간격을 정상 테두리를 향하여 점차 넓게 하고 있다. 하측의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)의 테이퍼부(8A, 58A, 78A)는, 상방을 향하여 가로 폭을 점차 좁게 하고, 전지 블록(3)의 대향면과의 간격을 점차 넓게 하고 있다. 상측의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)의 테이퍼부(8A, 58A, 78A)는, 하측을 향하여 가로 폭을 점차 좁게 하고, 전지 블록(3)의 대향면과의 간격을 점차 넓게 하고 있다. 도 5, 도 7, 도 12, 도 13, 도 16 및 도 17의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은 전체를 테이퍼부(8A, 58A, 78A)로 하지 않고, 상하 방향으로 나누어 테이퍼부(8A, 58A, 78A)와 광폭부(8B, 58B, 78B)를 형성하고 있다. 하측의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은 광폭부(8B, 58B, 78B)를 아래로, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)를 위로 형성하고 있으며, 상측의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은 광폭부(8B, 58B, 78B)를 위로 테이퍼부(8A, 58A, 78A)를 아래로 형성하고 있다. 광폭부(8B, 58B, 78B)는 가로 폭을 변화시키지 않는 형상으로 하거나, 혹은 상하 방향으로 가로 폭을 변화시키는 비율을 테이퍼부(8A, 58A, 78A)보다 적게 하여 양측면을 수직면 내지 수직면에 가까운 상태로 하고 있다.

도 5 내지 도 7의 전원 장치는, 2열의 전지 블록(3) 사이에 공급 덕트(6)를 형성하고, 여기에 온도 균등화 벽(8)을 배치하고 있으므로, 온도 균등화 벽(8)의 테이퍼부(8A)는, 양면의 경사각(α)을 동일한 각도로 하여, 양면에 배치하고 있는 전지 블록(3)의 대향면과의 간격을 동일하게 하고 있다. 양측의 전지 블록(3)의 전지 셀(1)을 균일하게 냉각하기 위해서이다. 또한, 도 12와 도 13의 전원 장치는, 2열의 전지 블록(3)의 외측에 공급 덕트(56)를 형성하고, 여기에 온도 균등화 벽(58)을 배치하고 있으므로, 온도 균등화 벽(58)의 테이퍼부(58A)는 전지 블록(3)과의 대향면인 내측면을 경사면으로 하고, 외측면을 수직면으로 하고 있다. 2열의 전지 블록(3)의 양 외측에 형성되는 공급 덕트(56)에 대향하여 배치되는 온도 균등화 벽(58)은 경사각(α)을 동일한 각도로 하고, 전지 블록(3)의 대향면과의 간격을 좌우 대칭으로 하고 있다. 2열의 전지 블록(3)의 전지 셀(1)을 균일하게 냉각하기 위해서이다. 또한, 도 16과 도 17의 전원 장치는, 1열의 전지 블록(3)의 양측에 대향하여 공급 덕트(76)와 배출 덕트(77)를 형성하고 있으므로, 한쪽의 송풍 덕트(75)인 공급 덕트(76)에 온도 균등화 벽(78)을 배치하고 있다. 이 온도 균등화 벽(78)의 테이퍼부(78A)는 전지 블록(3)과의 대향면인 내측면을 경사면으로 하고, 외측면을 수직면으로 하고 있다.

테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 수평면에 대한 경사각(α)은, 광폭부(8B, 58B, 78B)의 가로 폭과 테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 높이로부터 특정된다. 테이퍼부는, 경사각(α)을 크고, 또한 광폭부의 가로 폭을 넓게 하여 테이퍼부를 높고, 경사각(α)을 작고, 광폭부의 가로 폭을 좁게 하여 테이퍼부를 낮게 한다.

이상의 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 송풍 방향의 길이와 높이를, 전지 셀(1)의 온도차가 최저가 되는 값으로 설정한다. 도 4, 도 11 및 도 15에 도시하는 전원 장치는, 송풍 방향에 있어서 하류측에 배치하고 있는 전지 셀의 온도가 상류측의 전지 셀(1)보다 높아진다. 도 4, 도 11 및 도 15의 전원 장치는, 하류측의 전지 셀의 온도를 낮게 하고, 전지 셀(1)의 온도차를 적게 하기 위해, 공급 덕트(6, 56, 76)의 하류측에 온도 균등화 벽(8, 58, 78)을 배치하고 있다. 이 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 하류측의 절반에 배치하고 있는 전지 셀(1)의 온도차를 더 적게 하도록, 송풍 방향의 길이와, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 높이를 특정하고 있다.

온도 균등화 벽을 형성하지 않은 전원 장치는, 전지 블록의 상류측에 배치하고 있는 전체의 1/2의 전지 셀, 즉 9개의 전지 셀과, 하류측에 배치하고 있는 1/2의 전지 셀인 9개의 전지 셀에 온도 차가 생긴다. 특히, 하류측에 배치하고 있는 9개의 전지 셀은 온도가 높아지고, 온도차도 커진다. 공급 덕트(6, 56, 76)의 유입측과 배출측에 배치되는 전지 셀(1)은, 양측의 엔드 플레이트(10)로부터 냉각되어 온도가 낮아진다. 또한, 유입측으로부터 냉각된 기체가 유입되는 점에서, 하류측에 배치하고 있는 전지 셀의 온도가 가장 높아진다. 하류측에 배치하고 있는 9개의 전지 셀은, 그 중앙에 배치하고 있는 14개째의 전지 셀의 온도가 가장 높아진다. 하류측의 중앙에 배치하고 있는 전지 셀보다 상류측이나 하류측이 됨에 따라, 전지 셀의 온도는 낮아진다. 예를 들어, 하류측의 중앙에 배치하고 있는 전지 셀의 온도가 약 34℃로 상승할 때, 하류측의 양단부에 배치하고 있는 전지 셀, 즉 10번째와 18번째의 전지 셀의 온도는 30℃ 이하가 된다. 이 상태에서, 상류측의 가장 저온의 전지 셀의 온도는 약 23℃가 된다.

도면의 전원 장치는, 공급 덕트(6, 56, 76)의 하류측에 배치하고 있는 전지 셀(1)을 보다 효율적으로 냉각하기 위해, 공급 덕트(6, 56, 76)의 하류측에 온도 균등화 벽(8, 58, 78)을 배치하고 있다. 이 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 하류측에 배치하고 있는 각각의 전지 셀(1)의 온도를 낮게 함과 함께, 온도차를 적게 하도록, 송풍 방향의 길이와, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 높이를 특정하고 있다. 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 공급 덕트(6, 56, 76) 내에 있어서, 강제 송풍되는 냉각 기체를 보다 효율적으로 냉각 간극(4)으로 유입하여, 온도가 높아지는 전지 셀(1)의 온도를 저하시킨다.

도 5 내지 도 7, 도 12, 도 13, 도 16 및 도 17의 전원 장치는, 온도 균등화 벽(8, 58, 78)의 광폭부(8B, 58B, 78B)를, 전지 블록(3)의 바인드 바(11X)와 대향하는 위치에 배치하고, 온도 균등화 벽(8, 58, 78)의 테이퍼부(8A, 58A, 78A)를 전지 블록(3)의 노출부(14B)와 대향하는 위치에 배치하고 있다. 즉, 광폭부(8B, 58B, 78B)는 전지 블록(3)의 폐색부(14A)의 외측에 배치되고, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)를 노출부(14B)의 외측에 배치하고 있다. 도 5의 전원 장치는, 온도 균등화 벽(8)의 광폭부(8B)를, 2열로 배치하고 있는 전지 블록(3)의 바인드 바(11X)의 사이에 배치하고, 온도 균등화 벽(8)의 테이퍼부(8B)를 2열의 전지 블록(3)의 노출부(14B) 사이에 배치하고 있다.

여기서, 폐색부(14A)는, 바인드 바(11X)에 의해 개구부(14)를 폐색하고 있으므로, 가령 폐색부(14A) 외측에 냉각 기체를 송풍한다고 해도 냉각 기체가 냉각 간극(4)으로 유입되지는 않는다. 도 5, 도 11 및 도 16의 단면도에 도시된 전원 장치는, 그 하류측에 배치하고 있는 온도 균등화 벽(8, 58, 78)의 광폭부(8B, 58B, 78B)를 연결재(11)의 바인드 바(11X)와의 사이에 간극이 생기지 않도록 혹은 바인드 바에 접근하여 배치한다. 이 구조의 전원 장치는, 전지 블록(3)의 하류측에 있어서, 바인드 바(11X)에 의해 폐색되는 폐색부(14A)의 외측에는 냉각 기체를 송풍하지 않고, 송풍되는 모든 냉각 기체를 전지 블록(3)의 노출부(14B)로 송풍하여, 노출부(14B)로부터 원활하게 효율적으로 냉각 간극(4)으로 유입하여 전지 셀(1)을 효율적으로 냉각한다.

또한, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)는, 노출부(14B)에 돌출되고, 전지 온도가 높아지는 영역에서 상하폭을 넓게 하여, 노출부(14B)와의 대향면에 테이퍼부(8A, 58A, 78A)를 배치하고 있다. 따라서, 공급 덕트(6, 56, 76)로 송풍되는 냉각 기체는, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)와 노출부(14B) 사이를 유동하여, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)에 의해 유속이 빨라지고, 또한 테이퍼부(8A, 58A, 78A)에 의해 원활하게 냉각 간극(4)으로 유입되어, 전지 셀(1)을 효율적으로 냉각한다. 따라서, 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 전지 셀(1)의 온도가 가장 높아지는 영역에, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 가장 상하폭이 넓은 영역을 배치함으로써, 온도가 높아지는 전지 셀을 다른 전지 셀보다 효율적으로 냉각하여, 전지 온도를 낮게 할 수 있다. 따라서, 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 상하폭에서 고온이 되는 전지 셀의 냉각 효율을 특정하여, 테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 송풍 방향의 길이에 의해 온도를 저하시키는 전지 셀을 특정할 수 있다. 도 4 내지 도 7, 도 11 내지 도 13 및 도 15 내지 도 17의 전원 장치는, 하류측의 전지 셀을 보다 효율적으로 냉각하기 위해, 공급 덕트(6, 56, 76)의 하류측에 온도 균등화 벽(8, 58, 78)을 배치하고, 또한 하류측에 있어서 온도가 높아지는 전지 셀의 영역에서 테이퍼부(8A, 58A, 78A)를 높게 하고 있다. 이상과 같이, 온도 균등화 벽(8, 58, 78)은, 그 길이에 따라 냉각하는 전지 셀의 개수를 컨트롤할 수 있고 또는 상하폭에 의해 고온이 되는 전지 셀의 냉각 효율을 특정할 수 있으므로, 온도 균등화 벽(8, 58, 78)을 형성하지 않은 상태에서, 온도가 높아지는 전지 셀의 영역에 형성되고, 또한 가장 고온이 되는 전지 셀의 최고 온도를 저하시키는 온도에서 테이퍼부(8A, 58A, 78A)의 높이를 특정하여, 전원 장치의 온도차를 가장 적게 할 수 있다.

이상의 전원 장치는, 전지 블록(3)을 외장 케이스(20)에 고정하여 정위치에 배치하고 있다. 도 1과 도 2에 도시하는 전원 장치는, 외장 케이스(20)를 하측 케이스(20A)와 상측 케이스(20B)로 구성한다. 상측 케이스(20B)와 하측 케이스(20A)는, 외측으로 돌출되는 플랜지부(21)를 갖고, 이 플랜지부(21)를 볼트(24)와 너트(25)에 의해 고정하고 있다. 도면의 외장 케이스(20)는 플랜지부(21)를 전지 블록(3)의 측면에 배치하고 있다. 단, 플랜지부는, 전지 블록의 상부나 하부, 혹은 그 중간에 배치할 수도 있다. 이 외장 케이스(20)는 엔드 플레이트(10)를 하측 케이스(20A)에 고정 나사(도시하지 않음)에 의해 고정하고, 전지 블록(3)을 고정하고 있다. 고정 나사는, 하측 케이스(20A)를 관통하여 엔드 플레이트(10)의 나사 구멍(도시하지 않음)에 비틀어 넣어져, 전지 블록(3)을 외장 케이스(20)에 고정한다. 고정 나사는, 헤드부를 하측 케이스(20A)로부터 돌출시키고 있다. 또한, 도 1과 도 2의 외장 케이스(20)는 내부에 전지 블록(3)을 고정하고, 전지 블록(3)의 외측면과 외장 케이스(20)의 측벽(22)의 내면 사이에 송풍 덕트(5)를 형성하고 있다.

또한, 외장 케이스(20)는 양단부에 단부면 플레이트(30)를 연결하고 있다. 단부면 플레이트(30)는 전지 블록(3)에 연결되는 상태에서, 공급 덕트(6)가 배출 덕트(7)로 이루어지는 송풍 덕트(5)에 연결되는 연결 덕트(31)를, 플라스틱 등에 의해 일체적으로 성형하여 외측으로 돌출되도록 형성하고 있다. 이 연결 덕트(31)는, 강제 송풍 기구(9)에 연결되거나, 혹은 전원 장치로부터 냉각 기체를 배기하는 외부 배기 덕트(도시하지 않음)에 연결된다. 이 단부면 플레이트는, 도시하지 않았지만, 걸림 구조에 의해 전지 블록의 엔드 플레이트에 연결되어 있다. 단, 단부면 플레이트는, 걸림 구조 이외의 연결 구조에 의해 전지 블록에 연결하거나, 혹은, 외장 케이스에 고정할 수도 있다.

(금속제 엔드 플레이트(10))

전원 장치에서는 일반적으로 엔드 플레이트로서, 성형하기 쉽거나 절연성의 높이 등으로 인해, 수지제의 것이 사용되어 왔다. 또한, 이러한 전지 블록을, 전지 셀과 세퍼레이터의 적층 상태를 고정하기 위해, 엔드 플레이트끼리를 연결재에 의해 고정하는 구조가 채용되어 왔다. 연결재로서, 예를 들어 도 26에 도시된 바와 같이 바인드 바(11D)를 사용하여, 바인드 바(11D)를 양단부를 ㄷ자 형상으로 절곡하여 엔드 플레이트(10D)에 걸고, 고정 나사(12D)를 사용하여, 전지 셀(1D) 및 세퍼레이터(2D)를 교대로 적층한 전지 블록(3D)이 나사 고정된다. 나사 고정을 위해, 엔드 플레이트(10D)에는 나사 구멍이 형성된다. 예를 들어, 수지제의 엔드 플레이트(10D)에 직접 나사 구멍을 형성하거나, 혹은 내면에 나사 홈을 만든 금속제의 통을 인서트 성형한다.

그러나, 어떤 경우든 수지제의 엔드 플레이트(10D)에서는 고정 나사(12D)에 강한 체결 토크를 가한 경우의 응력에 의해, 나사 고정의 부분이 파손될 우려가 있었다. 전지 블록의 고정에는, 각 전지 셀을 세퍼레이터에 확실하게 접촉시키기 위해 충분한 강도가 요구된다. 특히 차량 탑재 용도에 있어서는, 진동이나 충격에도 견딜 수 있는 높은 신뢰성이 요구된다. 이로 인해, 고정 나사의 체결 토크가 높게 설정되게 되지만, 이 결과 수지제의 엔드 플레이트에서는 강도적으로 불충분해질 우려가 있었다. 따라서, 수지제의 엔드 플레이트 대신에, 보다 강성이 우수한 금속제의 엔드 플레이트를 사용하는 것을 생각할 수 있다. 금속제의 엔드 플레이트이면, 나사산을 직접 엔드 플레이트에 형성해도 충분한 강도로 고정할 수 있다.

그러나, 금속제의 엔드 플레이트는 열 전도성이 수지보다 높고, 그 결과, 엔드 플레이트에 면한 전지 셀의 온도가 낮아진다는 문제가 있었다. 원래 수지제 엔드 플레이트에서도 단부 테두리의 전지 셀은 냉각되기 쉬운 경향이 보였지만, 금속제 엔드 플레이트의 경우는 그 차가 더욱 현저해진다. 전지 셀의 냉각은, 충분한 냉각 능력의 발휘뿐만 아니라, 복수의 전지 셀의 온도를 일정하게 유지하는 것, 바꿔 말하면 전지 셀의 온도차가 발생하지 않도록 하는 것이 중요해진다. 전지 셀의 온도가 변동되면, 전지 셀의 전지 용량 등에도 차가 생겨, 과방전이나 과충전의 원인이 되어 전지 셀의 열화가 진행되는 것도 생각할 수 있으므로, 바람직하지 않다.

본 발명자들은 예의 연구한 결과, 단부면에 위치한 전지 셀의 온도가 다른 전지 셀보다 지나치게 내려가는 원인이, 냉각 기체에 의한 것보다, 금속제 엔드 플레이트에 의한 열 전도가 원인인 것을 밝혀냈다. 따라서, 이 금속제 엔드 플레이트와 전지 셀의 열 전도를 억제하기 위해 금속제 엔드 플레이트와 전지 셀 사이에 단부면 스페이서를 개재시키고, 또한 단부면 스페이서에 단열층을 형성함으로써, 열 전도를 억제하는 것에 성공한 것이다. 이하, 상세를 설명한다.

(단부면 스페이서(17))

단부면 스페이서(17)의 사시도를 도 19 및 도 20에 도시한다. 또한 도 21에, 단부면 스페이서(17)에 엔드 플레이트(10)를 끼워 맞춘 상태의 사시도를 나타낸다. 이들의 도면에 도시된 단부면 스페이서(17)는, 도 9의 세퍼레이터(2)와 거의 동일한 외형으로 하고 마찬가지로 수지 등의 절연성 부재에 의해 구성된다. 세퍼레이터(2)와의 차이는, 단열층(18)을 형성하고 있는 점이다. 단열층(18)은, 냉각 기체를 흘리기 위한 냉각 간극의 일부 단부면을 폐색하여 구성할 수 있다. 단부면을 폐색함으로써, 냉각 기체는 냉각 간극을 흐를 수 없어, 공기가 내부에서 정체됨으로써 단열층으로서 기능한다. 도 19 및 도 20의 예에서는, 중앙의 냉각 간극(4)을 남기고, 그 외측의 냉각 간극의 단부 테두리를 폐색하여, 2개의 단열층(18)을 형성하고 있다. 또한 도 19의 중앙의 3개의 냉각 간극(4) 중 중앙의 냉각 간극(4)만을 남기고, 양 옆의 냉각 간극은 도 21에 도시된 바와 같이, 엔드 플레이트(10)와 끼워 맞추었을 때에 엔드 플레이트(10) 단부면의 형상에 의해 폐색된다.

각 단열층(18)은, 공기의 유통이 없는 폐색 공간을 획정한다. 이에 의해 단열 효과가 높은 공기를 전지 셀(1)과 엔드 플레이트(10) 사이에 개재시키고, 또한 공기의 이동이 없도록 폐색 공간 내에 체류시킴으로써 수지제의 엔드 플레이트(10)의 수지보다 더욱 단열성을 높일 수 있다. 또한 폐색 공간은 기밀하게 밀폐시킬 필요는 없어, 공기의 큰 이동이 발생하지 않을 정도로 획정할 수 있으면 충분하다.

또한 단열층(18)은, 폐색 공간을 리브에 의해 복수로 분할하고 있다. 이에 의해 공기의 이동은 더 억제되고, 또한 리브에 의해 단부면 스페이서(17)의 기계적 강도도 향상시킬 수 있다. 또한, 외관을 세퍼레이터로 두드러지게 변화시킴으로써, 조립 작업 시의 단부면 스페이서와 세퍼레이터의 혼동 실수를 저감할 수 있는 효과도 얻을 수 있다. 도 19의 예에서는, 리브는 직선 형상의 산 모양의 연속으로, 톱니 형상으로 폐색 공간 내에 형성되어 있어, 단순한 형상으로 리브의 형성을 간소화함과 함께 비스듬한 리브로 함으로써 단부면 스페이서(17)의 굽힘 강도 향상에도 기여할 수 있다.

이와 같이, 중공 형상의 단열층으로 함으로써, 냉각 간극을 수지의 충전에 의해 완전히 채운 중실의 단열층으로 하는 것보다, 단열성을 높일 수 있다. 일반적으로 수지의 열 전도율보다 공기의 열 전도율이 낮기 때문에, 단열 효과는 높다. 또한 수지의 충전에서는 수지 성형 후의 경화 시에 발생하는 수축, 소위 「위축」에 의해 성형 정밀도가 나빠지기 때문에, 이러한 문제를 피할 수 있는데다가, 사용하는 수지량을 저감시켜 비용 삭감, 경량화에도 기여할 수 있다. 이에 의해, 엔드 플레이트(10)를 금속제로 하여 기계적인 체결력을 높이면서, 금속제이기 때문에 열 전도성이 높아, 엔드 플레이트(10)에 면하는 전지 셀의 냉각 능력이 다른 전지 셀보다 높아지는 사태를, 폐색 공간에 의한 공기를 개재한 단열층(18)에 의해 저감시킬 수 있어, 기계적 강도의 향상과 균열화를 도모할 수 있다.

단부면 스페이서(17)에는, 단열층(18)만을 형성해도 좋지만, 바람직하게는 상술한 바와 같이 냉각 간극(4)을 남긴다. 이에 의해, 단부면 스페이서(17)에 접한 전지 셀(1)의 냉각이 가능해진다. 또한 단부면 스페이서(17)의 중앙에 냉각 간극(4)을 위치시킴으로써 전지 셀(1)을 대략 중앙으로부터 냉각할 수 있으므로, 전지 셀(1)의 높이 방향으로 균등한 냉각이 도모된다.

(인접하는 세퍼레이터)

한편, 세퍼레이터에도 단열층(18B)을 형성할 수 있다. 단열층(18B)은 모든 세퍼레이터에 형성하는 것이 아니고, 바람직하게는 일부의 세퍼레이터, 구체적으로는 전지 셀의 온도가 다른 전지 셀보다 낮은 전지 셀에 접하는 세퍼레이터에 형성한다. 일반적으로, 전지 셀의 온도 분포는, 냉각 기체의 유입측과 유출측, 즉 전지 블록의 단부면에 다른 측의 전지 셀의 온도가 상대적으로 낮고, 내부측에 위치하는 전지 셀의 온도가 높아지는 경향이 있다. 따라서, 온도가 낮은 경향이 있는 전지 셀의 세퍼레이터에는 냉각 간극을 저감시키거나, 혹은 단열층을 부가하여, 상대적으로 전리 셀의 온도를 올림으로써 전지 셀간의 온도차 ΔT를 저감시킬 수 있다.

도 22의 전지 블록의 단면도에 나타내는 예에서는, 단열층을 파선으로 나타내고 있다. 이 전지 블록에서는, 단부면 스페이서(17)가 접하는 단부면측의 전지 셀(1)과, 그 내측의 전지 셀(1) 사이에 배치되는 세퍼레이터(2a)를, 단부면 스페이서(17)와 거의 마찬가지의 형상으로 하고 있다. 즉, 중앙의 3개의 냉각 간극(4)을 남기고, 그 외측의 2개의 냉각 간극에 대해서는 단부면을 폐색하여 단열층(18B)으로 하고 있다. 또한 단부면 스페이서(17)에서는, 중앙의 냉각 간극(4)을 1개만 남기고, 그 좌우의 냉각 간극은 엔드 플레이트(10)에 의해 폐색하고 있지만, 세퍼레이터(2a)에서는 이러한 폐색이 없어, 3개의 냉각 간극(4)이 확보된다. 이에 의해, 단부면 스페이서(17)보다 전지 셀(1)의 냉각 능력을 높여, 단부면에 위치하는 전지 셀(1) 및 그 내측의 전지 셀(1)을 효과적으로 냉각할 수 있다.

마찬가지로, 또한 내측에 위치하는 세퍼레이터(2b)에 대해서는, 냉각 간극(4)을 4개 확보하고, 나머지의 냉각 경로는 폐색하여 단열층(18B)으로 하고 있다. 또한 그 내측의 세퍼레이터(2c)는 냉각 간극(4)을 5개로 하고 그 내측의 세퍼레이터(2d)에 대해서는 모두를 냉각 간극(4)의 상태로 하여 단열층을 형성하고 있지 않는다. 이와 같이, 냉각 간극의 단면적의 합을, 전지 블록의 단부면에서 가장 좁게 하고, 내측을 향함에 따라 서서히 커지도록 하고 있다. 바꿔 말하면, 전지 블록의 단부면으로부터, 냉각 간극의 수를 서서히 늘리거나, 혹은 세퍼레이터의 단열층의 수를 서서히 저감시킴으로써, 단부면으로 갈수록 냉각되기 쉬워지는 경향이 있는 전지 셀의 냉각 능력을 점감시키고, 상대적으로 전지 셀의 온도를 상승시킴으로써 전체적인 전지 셀의 온도를 균일화하는 효과가 도모된다.

이상과 같이 하여, 냉각 기체를 냉각 간극으로 흘려 각 전지 셀을 냉각하는 한편, 단부면의 전지 셀에 대해서는 단열층에 의해 냉각 효과를 저감시키고, 냉각 능력의 차를 저감시켜 전지 셀의 온도를 균일하게 접근시킬 수 있다. 또한, 단부면 스페이서에 상술한 온도 균등화 벽이나 온도 균등화 플레이트를 조합함으로써, 전지 셀의 균열화를 한층 도모할 수 있다.

이상의 전원 장치는, 차량 탑재용의 배터리 시스템으로서 이용할 수 있다. 전원 장치를 탑재하는 차량으로서는, 엔진과 모터 양쪽으로 주행하는 하이브리드 카나 플러그인 하이브리드 카, 혹은 모터만으로 주행하는 전기 자동차 등의 전동 차량을 이용할 수 있고, 이들의 차량의 전원으로서 사용된다.

도 23에 엔진과 모터 양쪽으로 주행하는 하이브리드 카에 전원 장치를 탑재하는 예를 나타낸다. 이 도면에 도시된 전원 장치를 탑재한 차량(HV)은, 차량(HV)을 주행시키는 엔진(96) 및 주행용의 모터(93)와, 모터(93)에 전력을 공급하는 배터리 시스템(100B)과, 배터리 시스템(100B)의 전지를 충전하는 발전기(94)를 구비하고 있다. 배터리 시스템(100B)은, DC/AC 인버터(95)를 통하여 모터(93)와 발전기(94)에 접속하고 있다. 차량(HV)은 배터리 시스템(100B)의 전지를 충방전하면서 모터(93)와 엔진(96) 양쪽으로 주행한다. 모터(93)는 엔진 효율이 나쁜 영역, 예를 들어 가속 시나 저속 주행 시에 구동되어 차량을 주행시킨다. 모터(93)는, 배터리 시스템(100B)으로부터 전력이 공급되어 구동된다. 발전기(94)는, 엔진(96)에 의해 구동되거나, 혹은 차량에 제동을 걸 때의 회생 제동에 의해 구동되어, 배터리 시스템(100B)의 전지를 충전한다.

또한 도 24에, 모터만으로 주행하는 전기 자동차에 전원 장치를 탑재하는 예를 나타낸다. 이 도면에 도시된 전원 장치를 탑재한 차량 EV는, 차량 EV를 주행시키는 주행용의 모터(93)와, 이 모터(93)에 전력을 공급하는 배터리 시스템(100C)과, 이 배터리 시스템(100C)의 전지를 충전하는 발전기(94)를 구비하고 있다. 모터(93)는 배터리 시스템(100C)으로부터 전력이 공급되어 구동된다. 발전기(94)는 차량 EV를 회생 제동할 때의 에너지에 의해 구동되어, 배터리 시스템(100C) 전지를 충전한다.

<산업상 이용 가능성>

본 발명에 관한 차량용 전원 장치 및 이것을 구비하는 차량 및 차량용 전원 장치의 용량 균등화 방법은, EV 주행 모드와 HEV 주행 모드를 전환 가능한 플러그 인식 하이브리드 전기 자동차나 하이브리드식 전기 자동차, 전기 자동차 등의 용량 균등화 방법으로서 적절하게 이용할 수 있다.

100, 200, 300 : 전원 장치
100B, 100C : 배터리 시스템
1, 1D, 101 : 전지 셀
1A, 14 : 개구부
2, 2D, 2a, 2b, 2c, 2d : 세퍼레이터
2A : 홈
2B : 절결부
3, 3D, 110 : 전지 블록
4, 103 : 냉각 간극
5, 55, 75 : 송풍 덕트
6, 56, 76, 106 : 공급 덕트
7, 57, 77, 107 : 배출 덕트
8, 58, 78 : 온도 균등화 벽
8A, 58A, 78A : 테이퍼부
8B, 58B, 78B : 광폭부
9 : 강제 송풍 기구
10, 10D : 엔드 플레이트
10A : 보강 리브
10a, 11c : 연결 구멍
11 : 연결재
11a : 수직 리브
11b : 수평 리브
11d : 절곡편
11e, 31A : 상측 바
11f, 31B : 하측 바
11g, 31C : 연결부
11h, 31D : 절곡부
11X, 11B, 11C, 11D : 바인드 바
12, 12D : 고정 나사
13 : 전극 단자
14A : 폐색부
14B : 노출부
15, 15a, 35 : 온도 균등화 플레이트
15A : 폐색 바
15B : 연결 바
16, 36 : 풍량 조정 개구
17 : 단부면 스페이서
18, 18B : 단열층
19 : 중간 차단벽
20 : 외장 케이스
20A : 하측 케이스
20B : 상측 케이스
21 : 플랜지부
22 : 측벽
24 : 볼트
25 : 너트
30 : 단부면 플레이트
31 : 연결 덕트
93 : 모터
94 : 발전기
95 : DC/AC 인버터
96 : 엔진
EV, HV : 차량

Claims (12)

1. 복수의 각형의 전지 셀(1)과,
   각 전지 셀(1)끼리의 사이에 삽입되어 인접하는 전지 셀(1)끼리를 전기적으로 절연함과 함께, 전지 셀(1)의 표면에 열 결합 상태로 접촉되는 수지제의 세퍼레이터(2)와,
   상기 전지 셀(1)과 세퍼레이터(2)를, 교대로 적층하여 구성되는 전지 블록(3)의, 대향하는 단부면에 위치하는 단부면 전지 셀(1)을 피복하는, 한 쌍의 단부면 스페이서(17)와,
   상기 단부면 스페이서(17)의 표면을 각각 피복하는, 상기 단부면 스페이서(17)보다 두꺼운 한 쌍의 금속제의 엔드 플레이트(10)와,
   상기 한 쌍의 엔드 플레이트(10)끼리를 체결하는 연결재(11)를 구비하는 전원 장치이며,
   상기 세퍼레이터(2)는, 상기 전지 셀(1)과 접촉하는 표면에, 냉각 기체를 흘리기 위한 냉각 간극(4)을 형성하고 있으며,
   상기 단부면 스페이서(17)는, 상기 전지 셀(1)과 접촉하는 표면에, 폐색된 공간을 획정하는 중공 형상의 단열층(18)을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각 간극(4)이, 상기 세퍼레이터(2)의 단면을 요철 형상으로 형성하고, 단부 테두리를 개구함으로써 형성되고,
   상기 단열층(18)이, 상기 단부면 스페이서(17)의 단면을 요철 형상으로 형성하고, 그 단부 테두리를 폐색함으로써 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 단열층(18)이, 상기 냉각 간극(4)의 단부 테두리를 폐색하여 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 단열층(18)이, 또한 폐색 공간을 리브에 의해 복수로 분할되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 리브가, 산 모양으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단부면 스페이서(17)가 냉각 간극(4)을 구비하고 있으며,
   상기 세퍼레이터(2)의 냉각 간극(4)이, 상기 단부면 스페이서(17)의 냉각 간극(4)보다 수가 많거나 또는 유로의 단면적이 큰 것을 특징으로 하는 전원 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 단부면 스페이서(17)가, 상기 전지 셀(1)의 높이 방향의 대략 중앙에 상기 냉각 간극(4)을 구비하고, 상기 냉각 간극(4)의 양측에 단열층(18)을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세퍼레이터(2) 중, 상기 단부면 스페이서(17)에 면한 세퍼레이터(2)가 단열층(18)을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 냉각 간극(4)의 단면적이, 상기 전지 블록(3)의 단부면에서 가장 좁고, 내측을 향함에 따라 서서히 커지도록 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 간극(4)에 냉각 기체를 강제적으로 흘리기 위한 강제 송풍 기구(9)를 접속하는 덕트를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결재(11)가 나사 고정된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 전원 장치를 구비하는 차량.
    

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