JP2011034775A

JP2011034775A - 組電池の冷却構造、及び、バッテリーシステム

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Publication number: JP2011034775A
Application number: JP2009179140A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kurosawa; 美暁黒澤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17
Also published as: WO2011013767A1

Abstract

【課題】冷却プレートによる組電池の冷却構造において、冷却プレートを用いて効率よく組電池を冷却する。
【解決手段】セパレーター２０は、角形電池１０の上面２４を保持する上面保持部３１と、側面２７を保持する一対の側面保持部３４と、下面を保持する下面保持部３５と、角形電池１０の間に延在する絶縁部３０とを備え、冷却面４１側に位置する下面保持部３５に、角形電池１０の冷却面４１側の面の一対の隅部３８を残して、角形電池１０の冷却面４１側の面を露出させるように切り欠き部３６を形成し、この切り欠き部３６を通して組電池１１の冷却面４１に熱伝導シートを当接し、この熱伝導シートに冷却プレートを当接した。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数の角形電池を配列した組電池の冷却構造、及び、バッテリーシステムに関する。

従来複数の電池を配列した組電池を備えるバッテリー装置が知られている。この種のバッテリー装置には、組電池とプレートとを一体的に構成し、冷却水によりプレートを冷却することにより、組電池を冷却可能としたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１４８１８７号公報

上述したバッテリー装置のように冷却用のプレートを利用して組電池を冷却するバッテリー装置では、当該プレートを用いて効率よく組電池を冷却したいとするニーズがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷却プレートを用いて効率よく組電池を冷却することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、絶縁性を有するセパレーターを間に挟んで複数の角形電池を配列して組電池を形成し、前記組電池の冷却面側に絶縁性を有する熱伝導シートを介して冷却プレートを設けたバッテリー装置の冷却構造において、前記セパレーターは、前記角形電池の上面を保持する上面保持部と、一対の側面を保持する一対の側面保持部と、下面を保持する下面保持部と、互いに隣接する角形電池の間に延在する絶縁部とを備え、前記セパレーターの複数の保持部のうち前記冷却面側に位置する保持部に、前記角形電池の前記冷却面側の面の一対の隅部を残して、当該角形電池の前記冷却面側の面を露出させるように切り欠き部を形成し、この切り欠き部を通して前記組電池の前記冷却面に前記熱伝導シートを当接し、この熱伝導シートに前記冷却プレートを当接したことを特徴とする。
この構成によれば、切り欠き部を通して組電池の冷却面に、セパレーターを介在させることなく直接熱伝導シートを当接させることができるため、熱伝導シートを介して、組電池と冷却プレートとの間で効率よく熱交換を行うことができ、組電池の冷却効率を向上することができる。

ここで、上記発明の組電池の冷却構造において、前記絶縁部を平板状に形成し、前記絶縁部の前記冷却面側の端部と、各角形電池の冷却面側の面とを同一平面としたようにしてもよい。
この構成によれば、前記絶縁部の前記冷却面側の端部と、各角形電池の冷却面側の面とを同一平面とすることにより、組電池の冷却面が平面状となり、熱伝導シートを組電池の冷却面にむら無く均一に当接することができ、組電池と冷却プレートとの間で効率よく熱交換を行うことができ、組電池の冷却効率を向上することができる。

また、上記発明の組電池の冷却構造において、前記冷却プレートによって前記熱伝導シートを前記組電池の前記冷却面に向かって押圧した状態を維持する構成としたようにしてもよい。
この構成によれば、冷却プレートによって熱伝導シートを組電池の冷却面に押圧することにより、組電池の冷却面に確実に熱伝導シートを当接させることができる。

また、上記発明の組電池の冷却構造において、前記熱伝導シートは弾性を有する部材であり、前記冷却プレートによって、前記熱伝導シートを弾性変形させた状態で前記組電池の前記冷却面に向かって押圧した状態を維持する構成としたようにしてもよい。
この構成によれば、冷却プレートによって弾性を有する熱伝導シートを組電池の冷却面に押圧することにより、組電池の冷却面により確実、かつ、均一に熱伝導シートを当接させることができる。

また、上記発明の組電池の冷却構造において、前記角形電池の上面に端子を設け、前記角形電池の下面を、前記角形電池の前記冷却面側の面としたようにしてもよい。
この構成によれば、端子が設けられた上面と反対側に存在する下面側から角形電池が冷却されることとなり、角形電池全体を効率よく向上させることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明は、絶縁性を有するセパレーターを間に挟んで複数の角形電池を配列して組電池を形成し、前記組電池の冷却面側に絶縁性を有する熱伝導シートを介して冷却プレートを設けたバッテリーシステムにおいて、前記セパレーターは、前記角形電池の上面を保持する上面保持部と、一対の側面を保持する一対の側面保持部と、下面を保持する下面保持部と、互いに隣接する角形電池の間に延在する絶縁部とを備え、前記セパレーターの複数の保持部のうち前記冷却面側に位置する保持部に、前記角形電池の前記冷却面側の面の長手方向の隅部を残して、当該角形電池の前記冷却面側の面を露出させるように切り欠き部を形成し、この切り欠き部に前記熱伝導シートを当接し、この熱伝導シートに前記冷却プレートを当接したことを特徴とする。

本発明によれば、冷却プレートを用いて効率よく組電池を冷却することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るバッテリーシステム１の構成を模式的に示す図である。
本実施形態に係るバッテリーシステム１は、電動機を駆動源としたハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される車載用のバッテリーシステムである。図１に示すように、バッテリーシステム１は、複数の角形電池１０が配列されて構成された組電池１１と、この組電池１１を冷却するための冷却プレート１２と、を備えており、これら組電池１１と、冷却プレート１２とによって電池冷却ユニット１３が構成されている。冷却プレート１２には、冷媒配管１５を介して、圧縮機１６、凝縮器１７及び減圧器１８が接続されており、これら機器によって冷凍サイクル１９が構成されている。

図２は、電池冷却ユニット１３の斜視図であり、図３は、図２の電池冷却ユニット１３を正面から見た図である。図４は、電池冷却ユニット１３において、組電池１１と冷却プレート１２とを分解した状態を示す斜視図であり、図５は、図４の状態の電池冷却ユニット１３を正面から見た図である。図６は、後述するセパレーター２０から角形電池１０を取り外した状態の組電池１１を示す図である。なお、以下の説明において、前後、上下、左右は、図２に示す前後、上下、左右を基準とするものとする。
図２に示すように、電池冷却ユニット１３は、冷却プレート１２と、この冷却プレート１２に載置された状態で固定され、冷却プレート１２によって冷却される組電池１１とを備えている。図２に示す例では、１つの冷却プレート１２に、２つの組電池１１が載置された状態で図示せぬ固定具によって固定されている。冷却プレート１２にたいし、組電池１１が載置、固定される際の具体な態様については、第４実施形態及び第５実施形態にて説明する。

冷却プレート１２は薄板状に形成されており、組電池１１が載置される側の面に熱交換面２２が形成されている。組電池１１の冷却時、冷凍サイクル１９内を冷媒が循環することによって冷却プレート１２が冷却用の熱交換器として機能し、冷却プレート１２と組電池１１との間で熱交換が行われ、これにより組電池１１が冷却される。
冷却プレート１２として、例えば、冷媒が流通するチューブ（不図示）が複数前後方向に沿って平行に配列された扁平多穴型（マイクロチャネル型）の冷却プレートを好適に用いることができる。このような扁平多穴型（マイクロチャネル型）の冷却プレートを用いれば、熱交換面２２の面積を広くとった場合でも、冷却プレート１２の厚みを薄くすることができ、電池冷却ユニット１３のコンパクト化を図ることができる。

組電池１１は、図２、４、６に示すように、複数の角形電池１０が所定の方向に並んで配列されて構成されており、互いに隣接する角形電池１０の間にはセパレーター２０が設けられている。
組電池１１を構成する角形電池１０のそれぞれは、図６示すように、前後方向の幅よりも左右方向の幅が広い直方体形状をしており、端子２３が設けられた上面２４（図２、図３及び図５）、この上面２４の反対側に位置する下面２５（図３−図６）、前後方向の面である一対の対向面２６、２６、及び、左右方向の面である一対の側面２７、２７がそれぞれ形成されている。本実施形態に係る角形電池１０は、その内部に正極及び負極をセパレーターを介して巻回した発電要素を含む非水電解質二次電池を、アルミニウム又はアルミニウム合金製の角型平板状のケースに収納して構成されている。非水電解質二次電池には、例えば、リチウムイオン二次電池等が好適に用いられる。

図７は、セパレーター２０の斜視図である。
セパレーター２０は、組電池１１において、互いに隣接する角形電池１０を電気的に絶縁するための部材であり、絶縁性を有する材料によって形成されている。
セパレーター２０は、図７に示すように、互いに隣接する角形電池１０の間に介在する平板状の絶縁部３０を備えている。絶縁部３０の形状は、角形電池１０の対向面２６の形状と略同一とされ、セパレーター２０と角形電池１０とを組み合わせて組電池１１を構成する際、この絶縁部３０の全域に角形電池１０の対向面２６の全域が当接する。
絶縁部３０の上端３０ｕには、角形電池１０の上面保持部３１が設けられている。この上面保持部３１は、セパレーター２０と角形電池１０を組み合わせて組電池１１を構成した際に、角形電池１０の上面２４を保持し、角形電池１０の上方へ向かう移動を規制し、角形電池１０の上下方向に対する位置決めを行う。上面保持部３１には、角形電池１０の端子２３を吐出させるための端子切り欠き部３２が形成されている。
また、絶縁部３０の左右方向の側端３０ｓ、３０ｓには、側面保持部３４、３４が設けられている。上面保持部３１の左右方向における端部と、側面保持部３４、３４の上端部とは連結されており、上面保持部３１及び側面保持部３４は、一体的に形成されている。この側面保持部３４、３４は、セパレーター２０と角形電池１０を組み合わせて組電池１１を構成した際に、角形電池１０の一対の側面２７、２７のそれぞれを保持し、角形電池１０の左右方向へ向かう移動を規制し、角形電池１０の左右方向に対する位置決めを行う。

また、絶縁部３０の下端３０ｄ側には、角形電池１０の下面保持部３５が設けられている。この下面保持部３５は、側面保持部３４、３４の下端に連結され、側面保持部３４、３４の下端から内側に向かってわずかに延出して構成されている。この下面保持部３５は、セパレーター２０と角形電池１０を組み合わせて組電池１１を構成した際に、角形電池１０の下面２５を保持し、角形電池１０の下方へ向かう移動を規制し、角形電池１０の上下方向に対する位置決めを行う。
図７に示すように、下面保持部３５には、左右方向に大きく切り欠かれた切り欠き部３６が形成されている。角形電池１０とセパレーター２０とを組み合わせて組電池１１を構成した場合、下面保持部３５は、角形電池１０の下面２５の一対の隅部３８（図３、図５及び図６）を残した状態で、切り欠き部３６により角形電池１０の下面２５の大部分が露出する。この切り欠き部３６は、後述する熱伝導シート４０を、直接、組電池１１の冷却側の面である冷却面４１に当接するために形成された切り欠きであるが、詳細は後述する。

上述した角形電池１０とセパレーター２０は、以下のように組み合わされて組電池１１を構成する。
すなわち、図６を参照して、２つの異なるセパレーター２０Ａ、２０Ｂを組み合わせた場合、セパレーター２０Ａの上面保持部３１Ａの端子切り欠き部３２を除く後端と、セパレーター２０Ｂの上面保持部３１Ｂの端子切り欠き部３２を除く前端とが接触する。同時に、セパレーター２０Ａの側面保持部３４Ａ、３４Ａの後端と、セパレーター２０Ｂの側面保持部３４Ｂ、３４Ｂの前端とが接触すると共に、セパレーター２０Ａの切り欠き部３６を除く下面保持部３５Ａ、３５Ａの後端と、セパレーター２０Ｂの切り欠き部３６を除く側面保持部３５Ｂ、３５Ｂの前端とが接触する。そして、それぞれのセパレーター２０Ａ、２０Ｂの絶縁部３０Ａ、３０Ｂ、上面保持部３１Ａ、３１Ｂ、下面保持部３５Ａ、３５Ｂ、及び、側面保持部３４Ａ、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｂにより囲まれた空間に、電池収納部３７が形成され、この電池収納部３７に角形電池１０が収納される。

電池収納部３７に収納された角形電池１０は、絶縁部３０Ａ、３０Ｂによって、隣接する他の角形電池１０との間で電気的に絶縁された上で、絶縁部３０Ａ、３０Ｂ、上面保持部３１Ａ、３１Ｂ、下面保持部３５Ａ、３５Ｂ、及び、側面保持部３４Ａ、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｂにより電池収納部３７における位置決めがされ、電池収納部３７内で保持される。
上述したように、本実施形態に係るバッテリーシステム１は、車両に適用されるものであるが、車両の走行に伴って振動が発生した場合であっても、絶縁部３０Ａ、３０Ｂ、上面保持部３１Ａ、３１Ｂ、下面保持部３５Ａ、３５Ｂ、及び、側面保持部３４Ａ、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｂにより、電池収納部３７に収納された角形電池１０が保持される。このため、振動に起因して、角形電池１０が組電池１１から外れてしまうと行った事態が発生することが防止される。
なお、組電池１１を構成する角形電池１０及びセパレーター２０は、図示せぬ固定枠によって結束され、組電池１１としての形状が維持される。

図４を参照して、組電池１１の下面には、冷却プレート１２の熱交換面２２と対向する冷却面４１が形成される。
冷却面４１は、組電池１１の下面２５と、セパレーター２０の絶縁部３０の下端３０ｄとによって形成された面である。上述したように、絶縁部３０は、角形電池１０の対向面２６と略同一形状であり、角形電池１０とセパレーター２０とを組み合わせて組電池１１を構成した場合、角形電池１０の対向面２６の全域が絶縁部３０の全域に当接した状態となる。このため、角形電池１０とセパレーター２０とを組み合わせた状態において、角形電池１０の下面２５と、絶縁部３０の下端３０ｄとが同一面上に位置することとなり、組電池１１の冷却面４１は略平面となる。
また、上述したように、組電池１１を構成する各セパレーター２０の下面保持部３５には、角形電池１０の下面２５の一対の隅部３８を残して、この下面２５露出するように大きく切り欠いて形成された切り欠き部３６が形成されている。この切り欠き部３６によって、冷却面４１の左右方向における一対の隅部を除く大部分の領域が露出した状態となっている。

組電池１１の冷却面４１の露出部分には、熱伝導シート４０の上面が当接される。
この熱伝導シート４０は、組電池１１と、冷却プレート１２との間に介在し、組電池１１と冷却プレート１２を電気的に絶縁した上で、組電池１１及び冷却プレート１２間の熱交換を媒介するシートである。このような目的のため、熱伝導シート４０は、絶縁性を有し、かつ、高い熱伝導性を有する材料によって形成されている。また、本実施形態に係る熱伝導シート４０は、弾性を有している。

図８は、電池冷却ユニット１３の断面図である。
この熱伝導シート４０は、組電池１１と冷却プレート１２との間に以下のような状態で介在する。
すなわち、図５に示すように、冷却プレート１２に対して組電池１１を固定する前における熱伝導シート４０の上下方向における高さＨ１は、下面保持部３５の上下方向における高さＨ２よりも、高く形成されている。そして、冷却プレート１２に対して組電池１１を載置、固定する場合、冷却プレート１２の熱交換面２２によって、熱伝導シート４０を組電池１１の冷却面４１に向かって押しつけ、組電池１１の冷却面４１と冷却プレート１２の熱交換面２２によって熱伝導シート４０を挟持する。その際、図３に示すように、冷却プレート１２の熱交換面２２によって、組電池１１の冷却面４１に向かって熱伝導シート４０が押しつけられた状態が維持されるよう、冷却プレート１２に対して組電池１１を固定する。これにより、熱伝導シート４０は、冷却プレート１２の押圧によって弾性変形した状態で、冷却面４１に押しつけられた状態となる。このため、図８に示すように、組電池１１の冷却面４１を構成する角形電池１０のそれぞれの下面２５に熱伝導シート４０が押しつけられ、隅部３８を除く角形電池１０のそれぞれの下面のほぼ全域に確実に熱伝導シート４０が接触されることとなる。特に、本実施形態では、組電池１１の冷却面４１が平面であるため、押圧された熱伝導シート４０は、冷却面４１を構成する角形電池１０のそれぞれの下面２５に均一に当接する。これにより、角形電池１０のそれぞれの下面２５を均一にまんべんなく冷却することができ、角形電池１０のそれぞれの冷却効率を向上することができ、ひいては、組電池１１の冷却効率を向上することができる。

また、図３に示すように、冷却プレート１２に組電池１１が載置、固定された場合、角形電池１０の下面２５すなわち組電池１１の冷却面４１と、冷却プレート１２の熱交換面２２と、下面保持部３５、３５の端部３５ａ、３５ａ（図３、図５）によって囲まれた空間に、熱伝導シート４０が弾性変形した状態で収納された状態となる。このとき、組電池１１の冷却面４１と、冷却プレート１２の熱交換面２２との間に下面保持部３５が介在し、この下面保持部３５により組電池１１の冷却面４１と冷却プレート１２の熱交換面２２とが物理的に離れた状態となる。
ここで、上述したように、本実施形態に係るバッテリーシステム１は、車両に搭載されるバッテリーシステムであるが、車両の走行に伴って発生する振動に起因して、冷却プレート１２に破損が生じた場合であっても、組電池１１の冷却面４１と冷却プレート１２の熱交換面２２とが物理的に乖離された状態が維持され、確実に組電池１１と冷却プレート１２とが電気的に絶縁されることが求められる。これを踏まえ、本実施形態では、冷却プレート１２に組電池１１が載置、固定された場合、下面保持部３５により組電池１１の冷却面４１と冷却プレート１２の熱交換面２２とが物理的に離れた状態となっており、冷却プレート１２に破損が生じた場合であっても、この状態が維持される構成となっている。このため、冷却プレート１２に破損が生じた場合であっても、組電池１１と冷却プレート１２との電気的な絶縁状態を確実に維持することができる。
つまり、セパレーター２０の下面保持部３５は、角形電池１０の一対の隅部３８を残した状態で切り欠いて形成された切り欠き部３６を備えており、これにより、組電池１１の冷却効率の向上、及び、組電池１１と冷却プレート１２との間における絶縁性の維持、の双方を実現している。

以上説明したように、本実施形態に係るセパレーター２０は、角形電池１０の上面２４を保持する上面保持部３１と、一対の側面２７を保持する一対の側面保持部３４と、下面２５を保持する下面保持部３５と、互いに隣接する角形電池１０の間に延在する絶縁部３０とを備えている。そして、セパレーター２０の複数の保持部のうち冷却面４１側に位置する下面保持部３５に、角形電池１０の下面２５の一対の隅部３８を残して、角形電池１０の下面２５を露出させるように切り欠き部３６を形成し、この切り欠き部３６を通して組電池１１の冷却面４１に熱伝導シート４０を当接し、この熱伝導シート４０に冷却プレート１２を当接した。
これによれば、切り欠き部３６を通して組電池１１の冷却面４１に、セパレーター２０を介在させることなく直接熱伝導シート４０を当接させることができるため、熱伝導シート４０を介して、組電池１１と冷却プレート１２との間で効率よく熱交換を行うことができ、組電池１１の冷却効率を向上することができる。

また、本実施形態では、セパレーター２０の絶縁部３０を平板状に形成し、絶縁部３０の冷却面４１側の下端３０ｄ（端部）と、各角形電池１０の下面２５とを同一平面とした。
これによれば、絶縁部３０の下端３０ｄと、角形電池１０の下面２５とを同一平面とすることにより、組電池１１の冷却面４１が平面となり、熱伝導シート４０を組電池１１の冷却面４１に均一に当接することができ、組電池１１と冷却プレート１２との間で効率よく熱交換を行うことができ、組電池１１の冷却効率を向上することができる。

また、本実施形態では、熱伝導シート４０は弾性を有する部材であり、冷却プレート１２によって、熱伝導シート４０を組電池１１の冷却面４１に押しつけ、熱伝導シート４０を弾性変形させた状態を維持する。
これによれば、冷却プレート１２によって弾性を有する熱伝導シート４０を組電池１１の冷却面４１に押圧することにより、組電池１１の冷却面４１により確実、かつ、均一に熱伝導シート４０を当接させることができる。

また、本実施形態では、角形電池１０における端子２３が設けられた上面２４と反対側の面である下面２５が、組電池１１における冷却面４１側の面となっている。
これによれば、端子２３が設けられた上面２４と反対側に存在する下面２５側から角形電池１０が冷却されることとなり、角形電池１０全体を効率よく向上させることができる。

＜第２実施形態＞
次いで、第２実施形態について説明する。なお、以下の説明について、上述した第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図９は、本実施形態に係るバッテリーシステム１ｂの電池冷却ユニット１３ｂの斜視図であり、図１０は、本実施形態に係るセパレーター２０ｂの斜視図である。
上述した第１実施形態に係るバッテリーシステム１では、組電池１１の冷却面４１は、組電池１１の下面２５によって構成されていたが、本実施形態に係るバッテリーシステム１ｂでは、組電池１１ｂの冷却面４１ｂは、角形電池１０の右側面２７ｒによって構成されている。すなわち、組電池１１ｂの冷却面４１ｂは、組電池１１ｂの下面ではなく右側面に形成されている。

詳述すると、図９及び図１０に示すように、セパレーター２０ｂは、角形電池１０とセパレーター２０ｂとを組み合わせて組電池１１ｂを構成した場合に、角形電池１０の上面２４を保持する上面保持部３１ｂと、下面を保持する下面保持部３５ｂと、互いに隣接する角形電池１０の間に介在する平板状の絶縁部３０ｂとを備えている。この絶縁部３０ｂは、角形電池１０の対向面２６と略同一形状をしているため、角形電池１０とセパレーター２０ｂとを組み合わせて組電池１１ｂを構成した場合、角形電池１０の右側面２７ｒと、セパレーター２０ｂの絶縁部３０ｂの右端３０ｂｒとが同一面上に形成され、角形電池１０の右側面２７ｒとセパレーター２０Ｂの右端３０ｂｒとによって形成される冷却面４１ｂが略平面となる。

さらに、セパレーター２０ｂは、角形電池１０の左側面を保持する左側面保持部３４ｂｌと、右側面２７ｒを保持する右側面保持部３４ｂｒとを備えている。
右側面保持部３４ｂｒは、図９及び図１０に示すように、角形電池１０とセパレーター２０ｂとを組み合わせて組電池１１ｂを構成した場合において、各角形電池１０の右側面２７ｒの一対の隅部３８ｂを残して組電池１１ｂの冷却面４１ｂが露出するように、上下方向に大きく切り欠いて形成された切り欠き部３６ｂが形成されている。
本実施形態に係る電池冷却ユニット１３ｂでは、図９に示すように、組電池１１の冷却面４１ｂに対して、各セパレーター２０ｂの切り欠き部３６ｂを通して、直接、熱伝導シート４０が当接され、この熱伝導シート４０に冷却プレート１２が当接される。

熱伝導シート４０は、上述した第１実施形態と同様、冷却プレート１２の熱交換面２２によって、組電池１１ｂの冷却面４１ｂに押しつけられた状態で、冷却プレート１２の熱交換面２２と組電池１１ｂの冷却面４１ｂとによって挟持される。これにより、熱伝導シート４０は、組電池１１ｂの冷却面４１ｂと、冷却プレート１２の熱交換面２２と、右側面保持部３４ｂｒの端部５０とによって囲まれた空間に弾性変形した状態で収納される。これにより、上述した第１実施形態と同様、組電池１１ｂの冷却面４１ｂを構成する角形電池１０の右側面２７ｒのそれぞれに熱伝導シート４０が、確実、かつ、均一に押しつけられ、これにより、角形電池１０、及び、組電池１１ｂの冷却効率の向上が図られる。さらに、右側面保持部３４ｂｒにより、組電池１１ｂの冷却面４１ｂと、冷却プレート１２の熱交換面２２とが離れた状態が維持され、これにより、熱伝導シート４０が破損した場合であっても、組電池１１ｂと冷却プレート１２との電気的な絶縁が確保される。
このように、第１実施形態に示すように冷却面４１を角形電池１０の下面によって構成することもでき、また、第２実施形態に示すように、冷却面４１ｂを角形電池１０の右側面２７ｒによって構成することもできる。つまり、バッテリーシステム１、１ｂが適用される車両の状態、形態に応じて、組電池１１、組電池１１ｂと冷却プレート１２との位置関係を最適に変更することができる。

＜第３実施形態＞
次いで、第３実施形態について説明する。
図１１は、本実施形態に係る組電池１１ｃの一部を示す斜視図である。図１２は、本実施形態に係るセパレーター２０ｃの斜視図である。図１３は、組電池１１ｃと、熱伝導シート４０ｃ、４０ｃと、冷却プレート１２とを分解した状態の電池冷却ユニット１３ｃを示す図である。
なお、以下の説明において、上述した第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係るセパレーター２０ｃは、中央保持部材５１を備える点のみが、第１実施形態に係るセパレーター２０と異なっている。詳述すると、セパレーター２０ｃの絶縁部３０の下端３０ｄの左右方向における略中央に、前後方向に延びる棒状の中央保持部材５１が設けられている。この中央保持部材５１は、図１１に示すように、角形電池１０と、セパレーター２０ｃとを組み合わせて組電池１１ｃを構成した場合に、各セパレーター２０ｃの中央保持部材５１の前後が連結され、組電池１１ｃの冷却面４１の左右方向における略中央を、前後方向に細長く延在する。

本実施形態では、組電池１１ｃと冷却プレート１２との間に以下のようにして、熱伝導シート４０ｃ、４０ｃが介在する。
すなわち、上述した第１実施形態と異なり、１つの組電池１１ｃに対し、２枚の熱伝導シート４０ｃ、４０ｃが用いられる。そして、組電池１１ｃの冷却面４１と、冷却プレート１２の熱交換面２２と、左側の下面保持部３５の端部３５ａと、中央保持部材５１の左側面とに囲まれた空間５３（図１３）に、一方の熱伝導シート４０ｃが収納される。同様に、組電池１１ｃの冷却面４１と、冷却プレート１２の熱交換面２２と、右側の下面保持部３５の端部３５ａと、中央保持部材５１の右側面とに囲まれた空間５４（図１４）に、他方の熱伝導シート４０ｃが収納される。その際、第１実施形態と同様、熱伝導シート４０ｃ、４０ｃのそれぞれは、組電池１１ｃの冷却面４１に向かって押しつけられ、組電池１１ｃの冷却面４１に、直接、当接する。このため、組電池１１ｃの冷却面４１を構成する各角形電池１０のそれぞれの下面２５に確実、かつ、均一に熱伝導シート４０が当接され、これにより組電池１１の冷却効率の向上が図れる。
さらに、本実施形態では、下面保持部３５のみならず、中央保持部材５１によって、組電池１１と、冷却プレート１２との物理的な乖離状態が維持される。このため、熱伝導シート４０に破損があった場合であっても、より確実に組電池１１と冷却プレート１２との電気的な絶縁状態を維持することが可能である。

＜第４実施形態＞
次いで、第４実施形態について説明する。
図１４は、第４実施形態に係る電池冷却ユニット６０の斜視図である。
本実施形態では、組電池６３に対して、冷却プレート６１が載置、固定される際の態様について説明する。なお、以下の説明において、図１４の矢印に示すように、冷却プレート６１の長手方向に延びる方向を左右方向、この左右方向と水平面において直交する方向を前後方向、上下に延びる方向を上下方向というものとする。
本実施形態に係る冷却プレート６１は、後方に形成された後面６４に冷媒配管１５が接続されている。図１４に示すように、後面６４は、冷却プレート６１の側面のうち、長手方向に延びる面であり、その点で第１実施形態に係る冷却プレート１２と構成が異なっている。

そして、冷却プレート６１の熱交換面６２には、２つの組電池６３が載置、固定されている。組電池６３のそれぞれは、上述した第１実施形態と同一の角形電池１０が、セパレーター２０を介して６つ並んで配置されて構成されている。
組電池６３の左側の側面、すなわち、図１４を参照して、２つの組電池６３のうち、前方に配置された組電池６３Ａが備える６つの角形電池１０の中で、最も右側に配置された角形電池１０Ｒの右方に、固定板６５Ｒが設けられている。固定板６５Ｒは、角形電池１０Ｒの対向面と略同一形状の面を有する薄板状の部材である。同様に、組電池６３Ａが備える６つの角形電池１０の中で、最も左側に配置された角形電池１０Ｌの左方に固定板６５Ｌが設けられている。つまり、組電池６３Ａは、固定板６５Ｌ及び固定板６５Ｒによって挟まれた状態となっている。

冷却プレート６１において、固定板６５Ｒに対応する位置には、フランジ６６Ｒが設けられており、フランジ６６Ｒと固定板６５Ｒとが複数のネジ６８によって固定されることにより、冷却プレート６１に対して固定板６５Ｒが固定されている。同様に、冷却プレート６１において、固定板６５Ｌに対応する位置には、フランジ６６Ｌが設けられており、フランジ６６Ｌと固定板６５Ｌとが複数のネジ６８によって固定されることにより、冷却プレート６１に対して固定板６５Ｌが固定されている。

固定板６５Ｒと固定板６５Ｌとの間には、これら固定板を左右方向の中央に向かって締め付けるための締め付け具６９が上下方向に間隔をあけて２つ設けられている。この締め付け具６９は、組電池６３Ａの前方に形成された面に沿って左右方向に延びる左右延在部７０と、左右延在部７０の右端から略直角に曲がって、固定板６５Ｒの右方に形成された面に沿って延在する押圧部７１Ｒと、左右延在部７０の左端から略直角に曲がって、固定板６５Ｌの左方に形成された面に沿って延在する押圧部７１Ｌとを備えている。締め付け具６９は、押圧部７１Ｒ及び押圧部７１Ｌによって固定板６５Ｒを左方に向かって締め付けると共に、固定板６５Ｌを右方に向かって締め付けることにより、固定板６５Ｒ及び固定板６５Ｌに挟まれた組電池６３Ａを、固定板６５Ｒ及び固定板６５Ｌに対して固定する。すなわち、冷却プレート６１に対して、固定板６５Ｒ及び固定板６５Ｌがネジ６８によって固定され、これら固定板６５Ｒ及び固定板６５Ｌに対して締め付け具６９によって組電池６３Ａが固定され、これにより、冷却プレート６１に対して組電池６３Ａが固定される。
２つの組電池６３のうち、もう一方の組電池６３Ｂについても、組電池６３Ａと同様の方法によって、冷却プレート６１に対して固定される。

さらに、組電池６３Ａの右方に設けられた固定板６５Ｒと、組電池６３Ｂの右方に設けられた固定板６５Ｒとが、連結具７３を介して連結されている。同様に、図示は省略したが、組電池６３Ａの左方に設けられた固定板６５Ｌと、組電池６３Ｂの左方に設けられた固定板６５Ｌとが、連結具７３を介して連結されている。連結具７３を介して、組電池６３Ａに係る固定板６５Ｒと組電池６３Ｂに係る固定板６５Ｌとが連結されることにより、冷却プレート６１に対して、組電池６３Ａ及び組電池６３Ｂの双方がさらに強固に固定される。

＜第５実施形態＞
次いで、第５実施形態について説明する。
図１５は、本実施形態に係る電池冷却ユニット８０の斜視図である。図１６は、図１５後述する前面板８６を取り外した状態の電池冷却ユニット８０を正面から見た図である。
本実施形態では、冷却プレート８２に対して組電池８１が載置、固定される際の態様について説明する。なお、以下の説明において、上下、前後、左右は、図１５中に矢印で示す上下、前後、左右を基準とするものとする。

本実施形態では、図１５に示すように、第１実施形態と同様の態様で、２つの組電池８１が並べて配置されている。そして、この組電池８１を囲むように左側面板８４、右側面板８５、前面板８６、及び、後面板８７が設けられている。左側面板８４は、左右に並んで配置された２つの組電池８１のうち、左方に配置された組電池８１Ｌの左側面に接触した状態で、当該左側面に沿って延在する板状の部材である。右側面板８５は、左右に並んで配置された２つの組電池８１のうち、右方に配置された組電池８１Ｒの右側面に接触した状態で、当該右側面に沿って延在する板状の部材である。前面板８６は、組電池８１Ｌ及び組電池８１Ｒの前面に接触した状態で、当該前面に沿って延在する板状の部材である。後面板８７は、組電池８１Ｌ及び組電池８１Ｒの後面に接触した状態で、当該後面に沿って延在する板状の部材である。組電池８１Ｌ及び組電池８１Ｒは、左右に並んだ状態が維持されたまま、これら左側面板８４、右側面板８５、前面板８６、及び、後面板８７によって前後方向に対する動きやぶれ、及び、左右方向に対する動きや、ぶれが規制される。

前面板８６は、左側面板８４及び右側面板８５の前端において、これら左側面板８４及び右側面板８５にネジ９５（図１６参照）によって固定される。同様に、後面板８７は、左側面板８４及び右側面板８５の後端において、これら左側面板８４及び右側面板８５にネジ（不図示）によって固定される。その際、左側面板８４は、右方に向かって締め付けられると共に、右側面板８５は、左方に向かって締め付けられるが、これら左側面板８４及び右側面板８５によって挟持されることにより、組電池８１Ｌ及び組電池８１Ｒは、左側面板８４及び右側面板８５に対して固定される。

また、冷却プレート８２において、左側面板８４に対応する位置には、左フランジ８８が形成されている。左フランジ８８には、複数のネジ９０が貫通するための貫通孔が形成されており、ネジ９０によって左フランジ８８に対し左側面板８４が固定される。同様に、ネジ９０によって、右フランジ８９に対し右側面板８５が固定される。このようにして、冷却プレート８２に対し、左側面板８４及び右側面板８５が固定される。
つまり、冷却プレート８２に対し、左側面板８４及び右側面板８５がネジ９０によって固定され、これら左側面板８４及び右側面板８５に挟持されることにより、組電池８１Ｌ及び組電池８１Ｒが、左側面板８４及び右側面板８５に対して固定され、これにより冷却プレート８２に対し、組電池８１Ｌ及び組電池８１Ｒが固定される。

なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上述した第１実施形態では、図１に示すように、１つの冷却プレート１２の上に、２つの組電池１１が載置された状態で固定されているが、冷却プレート１２における組電池１１の位置や、組電池１１の個数、組電池１１が備える角形電池１０の個数は、電池冷却ユニット１３が設置される状況等に応じて任意に変更可能である。
また、冷却プレート１２は、蒸発器として機能することにより、組電池１１を冷却していたが、これにかぎらず、冷却プレート１２内を冷却水が巡回するようにし、この冷却水の作用によって組電池１１を冷却するようにしてもよい。

第１実施形態に係るバッテリーシステムの構成を示す図である。電池冷却ユニットの斜視図である。図２の電池冷却ユニットを正面から見た図である。組電池と冷却プレートとを分解した状態の電池冷却ユニットの斜視図である。図４の電池冷却ユニットを正面から見た図である。組電池の斜視図である。セパレーターの斜視図である。電池冷却ユニットの断面図である。第２実施形態に係るバッテリーシステムの電池冷却ユニットの斜視図である。セパレーターの斜視図である。第３実施形態に係る組電池の斜視図である。セパレーターの斜視図である。組電池と冷却プレートとを分解した状態の電池冷却ユニットを正面から見た図である。第４実施形態に係る電池冷却ユニットの斜視図である。第５実施形態に係る電池冷却ユニットの斜視図である。図１５の電池冷却ユニットを正面から見た図である。

１、１ｂバッテリーシステム
１０角形電池
１１、１１ｂ、１１ｃ、６３、８１組電池
１２、６１、８２冷却プレート
２０、２０ｂ、２０ｃセパレーター
２４上面
２５下面
２７側面
３０、３０ｂ絶縁部
３０ｄ下端（端部）
３１、３１ｂ上面保持部
３４、３４ｂｌ、３４ｂｒ側面保持部
３５、３５ｂ下面保持部
３６、３６ｂ切り欠き部部
３８、３８ｂ隅部
４０、４０ｃ熱伝導シート
４１、４１ｂ冷却面
４１ｂ冷却面

Claims

絶縁性を有するセパレーターを間に挟んで複数の角形電池を配列して組電池を形成し、前記組電池の冷却面側に絶縁性を有する熱伝導シートを介して冷却プレートを設けたバッテリー装置の冷却構造において、
前記セパレーターは、前記角形電池の上面を保持する上面保持部と、一対の側面を保持する一対の側面保持部と、下面を保持する下面保持部と、互いに隣接する角形電池の間に延在する絶縁部とを備え、
前記セパレーターの複数の保持部のうち前記冷却面側に位置する保持部に、前記角形電池の前記冷却面側の面の一対の隅部を残して、当該角形電池の前記冷却面側の面を露出させるように切り欠き部を形成し、この切り欠き部を通して前記組電池の前記冷却面に前記熱伝導シートを当接し、この熱伝導シートに前記冷却プレートを当接したことを特徴とする組電池の冷却構造。
前記絶縁部を平板状に形成し、前記絶縁部の前記冷却面側の端部と、各角形電池の冷却面側の面とを同一平面としたことを特徴とする請求項１に記載の組電池の冷却構造。
前記冷却プレートによって前記熱伝導シートを前記組電池の前記冷却面に向かって押圧した状態を維持する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の組電池の冷却構造。
前記熱伝導シートは弾性を有する部材であり、前記冷却プレートによって、前記熱伝導シートを弾性変形させた状態で前記組電池の前記冷却面に向かって押圧した状態を維持する構成としたことを特徴とする請求項３に記載の組電池の冷却構造。
前記角形電池の上面に端子を設け、前記角形電池の下面を、前記角形電池の前記冷却面側の面としたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の組電池の冷却構造。
絶縁性を有するセパレーターを間に挟んで複数の角形電池を配列して組電池を形成し、前記組電池の冷却面側に絶縁性を有する熱伝導シートを介して冷却プレートを設けたバッテリーシステムにおいて、
前記セパレーターは、前記角形電池の上面を保持する上面保持部と、一対の側面を保持する一対の側面保持部と、下面を保持する下面保持部と、互いに隣接する角形電池の間に延在する絶縁部とを備え、
前記セパレーターの複数の保持部のうち前記冷却面側に位置する保持部に、前記角形電池の前記冷却面側の面の長手方向の隅部を残して、当該角形電池の前記冷却面側の面を露出させるように切り欠き部を形成し、この切り欠き部に前記熱伝導シートを当接し、この熱伝導シートに前記冷却プレートを当接したことを特徴とするバッテリーシステム。