JP2012009388A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】単純かつ小型でありながら充分な放熱性能を発揮する。
【解決手段】
組電池１は、一対の支持枠２，４の中間に、支持・冷却枠３を配置し、支持・冷却枠３と、両側の支持枠２，４によって、複数の円筒型の単電池列８Ｒを挟持している。支持枠２，４および支持・冷却枠３の幅方向両側面には、サイドプレートが装着され、単電池８の軸方向両端部はサイドプレートによって支持されている。接触面２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃおよび４ａ〜４ｃの相互接触によって、単電池８から支持枠に伝達された熱は、すみやかに支持・冷却枠３に伝達される。支持・冷却枠３には、幅方向中央であって、厚さ方向中央の位置で、長手方向（単電池列方向）に、貫通する冷却パイプ５によって冷媒通路が設けられ、これによって、支持・冷却枠３が冷却されるとともに、支持・冷却枠３を介して支持枠２，４が冷却される。
【選択図】図４

Description

本発明は組電池に係り、単電池を複数保持する枠体を備えた組電池に関する。

組電池（集合電池）は、複数の二次電池（単電池）を電気的に直列あるいは並列接続することによって、高電圧化、高容量化を得る。組電池における単電池は、例えば、端子相互を端子ブスバに溶接し、あるいは、端子に形成されたネジ部に端子ブスバを締結固定することにより、直列、並列接続される。組電池における単電池は、絶縁性の枠体に保持されることにより、遊動することなく固定される。

このような組電池を自動車用電源等、高電力を要する製品に使用する場合には、単電池の総数は数十個に及び、充放電時の自己発熱により、電池内部の材料が劣化し、寿命が低下する可能性がある。

特許文献１の組電池は、保持部材で画定された単電池の空間に冷却風を通過させることで直接的に電池表面から熱を奪う構成を採用している。

特開２００７−７３２０５

特許文献１の組電池は、組電池の保持部材で画定された単電池の空間に冷却風を通過させることで電池表面から熱を奪う構成になっているが、気体の流動性を確保するために、これら単電池間の空間距離を広くする必要があり、組電池全体は大きくなってしまう。

（１）請求項１の発明による組電池は、複数の単電池を列状に並べた第１の単電池列と、前記第１の単電池列をその一の面で接触支持するとともに内部に冷却媒体の通路が形成された第１の支持部材部材とを備えることを特徴とする。
（２）請求項４の発明による組電池は、複数の単電池を列状に並べた第１の単電池列と、複数の単電池を列状に並べ前記第１の単電池列と階層的に配設された第２の単電池列と、前記第１の単電池列と第２の単電池列とを両面で支持し、内部に冷媒通路が形成された両面支持部材と、前記両面支持部材との間で前記第１の単電池列を挟持する第１の片面支持部材と、前記両面支持部材との間で前記第２の単電池列を挟持する第２の片面支持部材と備えることを特徴とする。
（３）請求項５の発明による組電池は、複数の単電池を列状に並べた第１の単電池列と、複数の単電池を列状に並べ前記第１の単電池列と階層的に配設された第２および第３の単電池列と、前記第１の単電池列と第２の単電池列とを両面で支持し、内部に冷媒通路が形成された第１の両面支持部材と、前記第２の単電池列と第３の単電池列とを両面で支持する第２の両面支持部材と、前記第１の両面支持部材との間で前記第１の単電池列を挟持する第１の片面支持部材と、前記第２の両面支持部材との間で前記第３の単電池列を挟持し、内部に冷媒通路が形成された第２の片面支持部材部材と備えることを特徴とする。
（４）請求項６の発明による組電池は、複数の単電池を列状に並べた第１の単電池列と、複数の単電池を列状に並べ前記第１の単電池列と階層的に配設された第２〜第４の単電池列と、前記第１の単電池列と第２の単電池列とを両面で支持し、内部に冷媒通路が形成された第１の両面支持部材と、前記第２の単電池列と第３の単電池列とを両面で支持する第２の両面支持部材と、前記第３の単電池列と第４の単電池列とを両面で支持し、内部に冷媒通路が形成された第３の両面支持部材と、前記第１の両面支持部材との間で前記第１の単電池列を挟持する第１の片面支持部材と、前記第３の両面支持部材との間で前記第４の単電池列を挟持する第２の片面支持部材と備えることを特徴とする。

本発明によれば、単純かつ小型でありながら充分な放熱性能を有する組電池を提供することができる。

本発明による組電池が適用される電気自動車の一例を示す構成図。 本発明による組電池の第１実施形態の外観を示す斜視図。 図１の組電池の分解斜視図。 図１の組電池の縦断面図。 本発明による組電池の第２実施形態を示す縦断面図。 本発明による組電池の第３実施形態を示す縦断面図。 本発明による組電池の第４実施形態を示す縦断面図。 本発明による組電池の第５実施形態を示す縦断面図。 本発明による組電池の第６実施形態を示す平面図。 図９のＡ−Ａ矢視線に沿う縦断面図。 本発明による組電池の第７実施形態を示す平面図。 本発明による組電池の第８実施形態を示す平面図。 本発明による組電池の第９実施形態を示す分解斜視図。 図１３の組電池の縦断面図。 本発明の実施例の組電池を集合させた組電池集合体を示す正面図。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態では、本発明による電池制御装置および蓄電装置をハイブリッド自動車用駆動システムに適用した場合について説明する。なお、以下に説明する実施形態の構成は、ハイブリッド電車などの鉄道車両などにも適用できる。また本発明による電池制御装置および蓄電装置は電気自動車にも適用可能である。

＜ハイブリッド自動車用駆動システムの概略構成＞
まず、図１を用いて、ハイブリッド自動車用駆動システムについて説明する。図１に示すハイブリッド自動車２０１の駆動システムは、駆動輪２０２に機械的に接続された車軸２０３がデファレンシャルギア２０４と接続され、デファレンシャルギア２０４の入力軸が変速機２０５と接続されている。そして、駆動源として、内燃機関であるエンジン２０６と電動発電機２０７の駆動力を切替える駆動力切替装置２０８を介して変速機２０５の入力となっている。

図１では駆動輪２０２の駆動源として、エンジン２０６と電動発電機２０７とが並列に配置された、いわゆるパラレルハイブリッド方式である。また、ハイブリッド自動車用駆動システムには、駆動輪２０２の駆動源として電動発電機２０７のエネルギーを用い、エンジン２０６のエネルギーは電動発電機２０７の駆動源、すなわち蓄電器を充電するようにした、いわゆるシリアルハイブリッド方式があり、本発明はこれらの方式、又は組合せた方式共に採用することができる。

電動発電機２０７には電力変換装置２０９を介して、電源装置である蓄電装置２１１が電気的に接続されている。電力変換装置２０９は制御装置１０によって制御される。

電動発電機２０７を電動機として作動させる時には、電力変換装置２０９は、蓄電装置２１１から出力された直流電力を三相交流電力に変換する直流−交流変換回路として機能する。また、回生制動の際に電動発電機２０７を発電機として作動させる時には、電力変換装置２０９は、電動発電機２０７から出力された三相交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換回路として機能する。電力変換装置２０９の直流側には、蓄電装置２１１のモジュール電池の正負極端子が電気的に接続される。電力変換装置２０９の交流側には２つのスイッチング半導体素子による３直列回路があり、直列回路の２つのスイッチング半導体素子の中間には、電動発電機２０７の電機子巻線の３つの相の巻線が電気的に接続されるようになっている。

電動発電機２０７は、駆動輪２０５を駆動するための原動機として機能し、電機子（固定子）と、電機子に対向配置され、回転可能に保持された界磁（回転子）とを備え、永久磁石の磁束を界磁に用いた永久磁石界磁式三相交流同期回転電機である。電動発電機２０７は、電機子巻線に供給された三相交流電力により形成されて同期速度で回転する回転磁界と、永久磁石の磁束との磁気的な作用に基づいて、駆動輪２０５の駆動に必要な回転動力を発生する。

電動発電機２０７を電動機として駆動する時には、電機子は、電力変換装置２０９によって制御された三相交流電力の供給を受けて回転磁界を発生させる。一方、電動発電機９を発電機として駆動する時には、電機子は、磁束の鎖交により三相交流電力を発生させる部位となり、磁性体である電機子鉄心（固定子鉄心）と、電機子鉄心に装着された三相の電機子巻線（固定子巻線）とを備えている。界磁は、電動発電機２０７を電動機或いは発電機として駆動する時、界磁磁束を発生させる部位であり、磁性体である界磁鉄心（回転子鉄心）と、界磁鉄心に装着された永久磁石とを備えている。

電動発電機２０７としては、電機子巻線に供給された三相交流電力により形成されて同期速度で回転する回転磁界と、巻線の励磁による磁束との磁気的な作用に基づいて、回転動力を発生する巻線界磁式三相交流同期回転電機、或いは三相交流誘導回転電機などを採用してもよい。巻線界磁式三相交流同期回転電機の場合、電機子の構成は永久磁石界磁式三相交流同期回転電機と基本的に同じである。一方、界磁の構成は異なっており、磁性体である界磁鉄心に界磁巻線（回転子巻線）を巻く構成になっている。尚、巻線界磁式三相交流同期回転電機では、界磁巻線が巻かれた界磁鉄心に永久磁石を装着し、巻線による磁束の漏れを抑える場合もある。界磁巻線は外部電源から界磁電流の供給を受けて励磁されることにより磁束を発生する。

電動発電機２０７には駆動力切替装置２０８、変速機２０５、デファレンシャルギア２０４を介して駆動輪２０２の車軸２０３が機械的に接続されている。変速機２０５は、電動発電機２０７から出力された回転動力を変速してデファレンシャルギア２０４に伝達する。デファレンシャルギア２０４は、変速機２０５から出力された回転動力を左右の車軸２０３に伝達する。駆動力切替装置２０８は、エンジン制御や走行制御などの上位制御装置（不図示）によって切替えられ、エンジン制御での加速走行、アイドルストップからの電動発電機２０７によるエンジン始動、ブレーキ制御における回生ブレーキ協調などで切替えて電動機又は発電機として動作させる。

蓄電装置２１１は、電動発電機２０７が回生時に発生した電力を自身の駆動用電力として充電し、電動発電機２０７を発電機として駆動する祭に、この駆動に必要な電力を放電する駆動用車載電源である。例えば、１００Ｖ以上の定格電圧を有するように、数十本のリチウムイオン電池により構成された組電池である。尚、蓄電装置２１１の詳細な構成については後述する。

蓄電装置２１１には、電動発電機２０７の他に、車載補機（たとえばパワーステアリング装置，エアーブレーキ）に動力を供給する電動アクチュエータ、蓄電装置２１１よりも定格電圧が低く、車内電装品（たとえばライト，オーディオ、車載電子制御装置）に駆動電力を供給する電装用電源である低圧バッテリなどがＤＣ／ＤＣコンバータを介して電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータは、蓄電装置２１１の出力電圧を降圧して電動アクチュエータや低圧バッテリなどに供給したり、低圧バッテリの出力電圧を昇圧して蓄電装置２１１などに供給したりする昇降圧装置である。低圧バッテリには定格電圧１２Ｖの鉛バッテリを用いている。低圧バッテリとしては、同じ定格電圧を有するリチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリを用いてもよい。

ハイブリッド自動車２０１の力行時（発進、加速、通常走行など）、制御装置１０に正のトルク指令が与えられて電力変換装置２０９の作動が制御されると、蓄電装置２１１に蓄電された直流電力は電力変換装置２０９により三相交流電力に変換されて電動発電機２０７に供給される。これにより、電動発電機２０７が駆動されて回転動力が発生する。発生した回転動力は、駆動力切替装置２０８、変速機２０５及びデファレンシャルギア２０４を介して車軸２０３に伝達され、駆動輪２０２を駆動する。

ハイブリッド自動車２０１の回生時（減速、制動など）、制御装置１０に負のトルク指令が与えられて電力変換装置２０９の作動が制御されると、駆動輪２０２の回転動力により駆動される電動発電機２０７から発生した三相交流電力は直流電力に変換されて蓄電装置２１１に供給される。これにより、変換された直流電力は蓄電装置２１１に充電される。

制御装置１０は、上位制御装置（不図示）から出力されたトルク指令値から電流指令値を演算すると共に、電流指令値と、電力変換装置２０９の間を流れる実電流との差分に基づいて電圧指令値を演算し、この演算された電圧指令値に基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）信号を発生させ、そのＰＷＭ信号を電力変換装置２０９に出力する。

次に、本発明による組電池の実施形態を、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図２〜図４に示すように、組電池１は複数の円筒型の単電池８を有し、これら複数の単電池８は、一対の片面支持枠２、４と支持・冷却枠３とによって保持されている。単電池８は、その中心が直線状に並ぶように、支持・冷却枠３の両側に複数（例えば６個）配列されており、片面支持枠２、４には、単電池８の半円筒面を収容する半円筒状収納溝２ｄ、４ｄが形成され、さらに、支持・冷却枠３の両面には、同様の半円筒状収納溝３ｄが形成されている。

片面支持枠２、４、支持・冷却枠３は、単電池８の列（単電池列８Ｒという。）に沿った方向を長手方向とする長方形状の平面形状を有する。上側片面支持枠２と支持・冷却枠３の長手方向の両端部および中央部には、その幅方向の端部にボルト９が挿通され、ボルト９は下側片面支持枠４に螺合されている。これによって、片面支持枠２、４は支持・冷却枠３に連結され、各単電池８は、収納溝２ｄ、３ｄによって形成される収納空間２０内、および収納溝４ｄ、３ｄによって形成される収納空間２０内に収納され、外周面が枠２，３，４の収容溝２ｄ、３ｄ、４ｄによって支承、保持されている。換言すると、互いに階層的に配置された第１および第２の単電池列8Ｒは、一対の支持部材，３および３，４により挟持されている。

片面支持枠２、４および支持・冷却枠３の幅方向両側面には、ボルト６ｃによって、サイドプレート６ａ、７ａが装着され、単電池８の軸方向両端部はサイドプレート６ａ、７ａによって支持されている。

サイドプレート６ａには、片面支持枠２、４および支持・冷却枠３への組み付け前に、あらかじめ、単電池８の正負極に接続される端子ブスバ６ｂが装着されて、サイドプレート組立体６として構成される。サイドプレート７ａには、片面支持枠２、４および支持・冷却枠３への組み付け前に、あらかじめ、単電池８の正負極に接続される端子ブスバ７ｂが装着されて、サイドプレート組立体７として構成される。サイドプレート６ａ、７ａには、単電池８の軸方向両端部が嵌入される凹部６ｄ、７ｄが形成され、端子ブスバ６ｂ、７ｂに対して単電池８の正負極接続位置が設定される。

片面支持枠２、４および支持・冷却枠３は、伝熱性の良い材料、例えばアルミニウム、伝熱性の高い樹脂よりなり、ダイカストやモールド成形によって形成される。サイドプレート６ａ、７ａは絶縁材、例えば樹脂よりなり、モールド成形される。

単電池８の円筒外周面は樹脂シート８ａによって被覆されつつ、収納溝２ｄ、３ｄ、４ｄに密着している。樹脂シート８ａは、熱伝導性および絶縁性が良好な樹脂によって形成され、単電池８は片面支持枠２、４および支持・冷却枠３に対して絶縁され、かつ、単電池８の熱は片面支持枠２、４および支持・冷却枠３に伝達される。したがって、樹脂シート８ａは熱伝導性の高い材料を採用するのが好ましい。

上側片面支持枠２には、長手方向両端部と中央部に、支持・冷却枠３に接触する接触面２ａ、２ｂ、２ｃが形成され、下面片面支持枠４には、長手方向両端部と中央部に、支持・冷却枠３に接触する接触面４ａ、４ｂ、４ｃが形成されている。支持・冷却枠３には、接触面２ａ、４ａ、接触面２ｂ、４ｂ、接触面２ｃ、４ｃにそれぞれ接触する接触面３ａ、３ｂ、３ｃが形成されている。接触面２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃの相互接触、接触面２ａ〜２ｃ、４ａ〜４ｃの相互接触によって、単電池８から片面支持枠２、４に伝達された熱は、すみやかに支持・冷却枠３に伝達される。

図２〜図４に示すように、支持・冷却枠３には、幅方向中央であって、厚さ方向中央の位置で、長手方向（単電池８配列方向）に、貫通する冷却パイプ５によって冷媒通路が設けられている。冷却パイプ５には、冷却水が冷媒として一方向もしくは双方向に流される。これによって、支持・冷却枠３が冷却されるとともに、支持・冷却枠３を介して、片面支持枠２、４が冷却される。

冷却パイプ５はステンレス鋼等の耐腐食性材料によって、支持・冷却枠３と別体で製作され、支持・冷却枠３の鋳造時にインサートされ、あるいは、鋳造後に圧入されて固定される。冷却パイプ５は支持・冷却枠３に密着し、支持・冷却枠３を良好な冷却効率で冷却する。

冷却パイプ５には、支持・冷却枠３の長手方向両端面と接する部位に拡径部５１Ｅが、両端部５２Ｅがそれぞれ形成されている。拡径部５１Ｅは、冷却パイプ５の支持・冷却枠３に対する抜け止めとなり、拡径部５２Ｅは、後述する図１５に示される樹脂ホース１１、１１０に対する抜け止めとなる。拡径部５１Ｅ、５２Ｅはステンレスパイプに対するシュリンク加工によって形成される。

電気自動車やハイブリッド電気自動車の車載蓄電装置として図２〜図4に示す組電池１を使用する場合、複数の組電池１を集合した組電池集合体として使用される。

組電池集合体は、筐体１０内に複数の組電池１を、例えば、縦３列、横２列に配列して収納し、各組電池１はボルト等で、筐体１０に固定される。組電池１は長手方向に２個ずつ直列しており、直列した組電池１、１の冷却パイプ５、５は樹脂ホース１１によって相互に接続されている。樹脂ホース１１が接続された端部の反対側の一方の端部は導入側、他方の端部は排出側とされ、導入側において、冷却パイプ５には導入側樹脂ホース１１０Ａが接続され、排出側において、冷却パイプ５には、排出側樹脂ホース１１０Bが接続されている。

冷却水は、導入側樹脂ホース１２Ａから一方の冷却パイプ５に導入され、この冷却パイプ５から樹脂ホース１１を通って、直列した冷却パイプ５に導かれる。その後、この冷却パイプ５から、排出側樹脂ホース１１０Ｂに排出される。これによって、組電池集合体における全ての単電池８を良好な冷却効率で冷却することができる。

なお、筐体１０内には、組電池１を制御するバッテリーコントローラー１３と安全装置となるリレーユニット１４が収納され、組電池１に接続される。

以上説明した組電池によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）単電池列８Ｒのそれぞれの単電池８は、冷媒通路を有する冷媒でそれ自身が冷却される冷却・支持枠３により支持されるので、冷却風を流通させる無駄な空間を形成することなく、効率よく単電池８を冷却でき、組電池１を小型化できる。

（２）一の単電池列８Ｒは一対の支持枠２，３で挟持され、他の単電池列８Ｒは一対の支持枠３，４で挟持される。一対の支持枠２，３および一対の支持枠３，４は、互いに接する接触面２ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃを有するので、支持枠２，４から接触面を介して冷却・支持枠３へ熱伝達が行われるので、単電池8が効果的に冷却される。

（３）冷却パイプ５は、支持・冷却枠３とは別体の耐腐食性材料によって形成されているので、充分な耐腐食性を確保でき、さらに、支持・冷却枠３を軽量化することができる。仮に、支持・冷却枠３に孔加工によって冷却パイプを形成した場合、支持・冷却枠３の鬆等、鋳造欠陥に配慮する必要があるが、別体とすることによって、品質の安定化が容易である。

（４）冷却パイプ５は、単電池列８Ｒに沿って配設されているので、全ての単電池８を均等かつ効率的に冷却できる。また、冷却パイプ５は、支持・冷却枠３の肉厚内に埋設され、別段の冷媒通路を設ける必要がないので、組電池１は単純かつ小型に構成される。すなわち、単電池列８Ｒに沿った支持・冷却枠３に単電池１を密着させることによって、組電池１は、単純かつ小型でありながら充分な放熱性能を有する。

［第２実施形態］
次に、本発明による組電池の第２実施形態を、図５を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態は、第１実施例における一方の下側片面支持枠４を省略し、かつ、支持・冷却枠３において下側片面支持枠４との間で収納空間２０を形成する収納溝３ｄを省略した支持・冷却枠３０を採用したものである。

図５に示すように、支持・冷却枠３０は、第１実施形態の厚さの半分の厚さを有し、上側片面支持枠２に対向する面にのみ収納溝３ｄが形成されている。単電池列８Ｒは、上側片面支持枠２の収納溝２ｄと支持・冷却枠３０の収納溝３ｄとによって形成される収納空間２０内に収納、保持されている。支持・冷却枠３０には、第１実施形態の冷却パイプ５と同様の冷却パイプ５０が埋設されている。

第２実施形態による組電池は、より少数の単電池８を備えた組電池１において、第１実施形態と同様の効果を奏する。

［第３実施形態］
次に、本発明による組電池の第３実施形態を、図６を参照して説明する。なお、図中、第１、第２実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

図６に示すように、第３実施形態の組電池は、第１〜第３の単電池列８Ｒを有する。組電池１は、第1実施形態の下側片面支持枠４に代えて、厚さ方向両面に収納溝４ｄが形成された下側両面支持枠４０を採用する。また、下側両面支持枠４０のさらに下側には、第２実施形態の組電池で採用した支持・冷却枠３０が配置されている。すなわち、組電池１は、上側片面支持枠２、第１支持・冷却枠３、両面支持枠４０、第２支持・冷却枠３０を順次配置して構成されている。

第１〜第３の単電池列８Ｒ、換言すると上中下の三階層の単電池列８Ｒは、上側片面支持枠２の収納溝２ｄと第１支持・冷却枠３の収納溝３ｄとによって形成される収納空間２０と、両面支持枠４０の内側の収納溝４ｄと第２支持・冷却枠３の収納溝３ｄとによって形成される収納空間２０と、両面支持枠４０の外側の収納溝４ｄと第２支持・冷却枠３０の収納溝３ｄとによって形成される収納空間２０とに、それぞれ収納、保持されている。

第３実施形態は、第１支持・冷却枠３によってその両面の単電池列８Ｒの単電池８を冷却し、第２支持・冷却枠３０によって、第２支持・冷却枠３０に沿った単電池列８Ｒの単電池８を冷却する。

両面支持枠４０には、長手方向両端部と中央部に、第１支持・冷却枠３に接触する接触面４０Ａ、４０ｂ、４０ｃが形成され、第２支持・冷却枠３０には、長手方向両端部と中央部に、冷却枠４０に接触する接触面３０Ａ、３０ｂ、３０ｃが形成されている。これによって、接触面２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃの相互接触、接触面３ａ〜３ｃ、４０ａ〜４０ｃの相互接触、接触面４０ａＡ〜４０ｃ、３０ａ〜３０ｃの相互接触によって、単電池８００から支持枠２、４０に伝達された熱は、すみやかに第１および第２支持・冷却枠３、３０に伝達される。

第３実施形態は、第１実施形態より多数の単電池８を備えた組電池１において、第１実施形態と同様の効果を奏する。

［第４実施形態］
次に、本発明による組電池の第４実施形態を、図７を参照して説明する。なお、図中、第１〜第３実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

第４実施形態は、第３実施形態の第２支持・冷却枠３０に代えて、第１実施形態の支持・冷却枠３を採用し、この支持・冷却枠３の下側にさらに単電池列８Ｒを配置し、さらに、この単電池列８Ｒの下側に、第１実施形態と同様の片面支持枠４を配置したものである。

図７に示すように、第４実施形態の組電池１は、第１〜第４の単電池列８Ｒを有する。組電池１は、第1実施形態と同様の片面支持枠２、支持・冷却枠３の組み合わせと、支持・冷却枠３、片面支持枠４の組み合わせとを、第３実施形態の両面支持枠４０を挟んで、重ね合わせたものである。
第４実施形態は、一対の支持・冷却枠３によって、その両面の単電池列８Ｒの単電池８を冷却する。

第４実施形態は、第３実施形態よりさらに多数の単電池８を備えた組電池１において、第１実施形態と同様の効果を奏する。

［第５実施形態］
次に、本発明による組電池の第５実施形態を、図８を参照して説明する。なお、図中、第１〜第４実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

第１〜第４実施形態では、冷却パイプ５、５０の内径は一定であったが、図８に示すように、第５実施形態は、内径が下流（排出側）に向かって徐々に小径となる冷却パイプ５００を、支持・冷却枠３に適用している。図中、冷媒の流れの方向を矢印Ｆで示す。冷却水は上流（導入側）で最も低温であり、下流に向かって昇温していくため、流速が一定の場合、下流ほど冷却効果が低下する。これに対して、下流に向かって内径を小さくすると、流速は下流に向かって上昇し、レイノルズ数が増大するため、熱伝達率が高まる。これによって、冷却パイプ５００の全長に渡って、均一な冷却効果が得られる。

なお、内径を漸減させた冷却パイプ５００は、支持・冷却枠３のみならず、支持・冷却枠３０に適用することができることはいうまでもない。

［第６実施形態］
次に、本発明による組電池の第６実施形態を、図９および図１０を参照して説明する。なお、図中、第１〜第５実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

図９、図１０に示すように、第６実施形態は、支持・冷却枠３の幅方向に蛇行する冷却パイプ５１を採用している。これによって、第１〜第５実施形態に比較して、冷却パイプ５１と支持・冷却枠３との接触面積が増加し、冷却効果を高めることができる。

［第７実施形態］
次に、本発明による組電池の第７実施形態を、図１１を参照して説明する。なお、図中、第１〜第５実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

図１１に示すように、第７実施形態は、支持・冷却枠３の長手方向の始端から終端に至り、折り返して始端に戻る往復経路の冷却パイプ５２を採用している。
これによって、第１〜第５実施形態に比較して、冷却パイプ５２と支持・冷却枠３との接触面積が増加し、冷却効果を高めることができる。

［第８実施形態］
次に、本発明による組電池の第８実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、図中、第１〜第５実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

図１２に示すように、第８実施形態は、支持・冷却枠３の導入側と排出側の中間で２分岐した冷却パイプ５３を採用している。このような分岐、合流によって、第１〜第５実施形態に比較して、冷却パイプ５３と支持・冷却枠３との接触面積が増加し、冷却効果を高めることができる。

［第９実施形態］
次に、本発明による組電池の第９実施形態を、図１３、図１４を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

第１〜第８実施形態の単電池８は円筒型であったが、第９実施形態は扁平角形の単電池８００に関するものである。

図１３、図１４に示すように、組電池１００は、上側片面支持枠２００、第１支持・冷却枠３００、両面支持枠４００、第２支持・冷却枠３０１を順次配置して構成され、第１および第２支持・冷却枠３００、３０１には、冷却パイプ５０１が設けられている。単電池列８００Ｒは、上側片面支持枠２００の収納溝２００ｄと第１支持・冷却枠３００の収納溝３００ｄとによって形成される収納空間２２０、両面支持枠４００の上側の収納溝４００ｄと第２支持・冷却枠３００の収納溝３００ｄとによって形成される収納空間２２０、両面支持枠４００の下側の収納溝４００ｄと第２支持・冷却枠３０１の収納溝３０１ｄとによって形成される収納空間２２０に、それぞれ収納、保持されている。

単電池列８００Ｒは、単電池８００を、その厚さ方向中心が直線状に並ぶように配列され、組電池１００の厚さが最小限に抑えられている。支持枠２００、４００には、単電池８００の１／２の厚さの長方形状収納溝２００ｄ、４００ｄが形成され、さらに、第１および第２支持・冷却枠３００、３０１には、同様の長方形状収納溝３００ｄ、３０１ｄが形成されている。

支持枠２００、４００、支持・冷却枠３００、３０１は、単電池列８００Ｒに沿った方向を長手方向とする長方形状の平面形状を有する。支持枠２００、４００、支持・冷却枠３００、３０１の長手方向の両端部には、その幅方向の端部にボルト９００が挿通され、ボルト９００はナット９０１によって締め付け固定されている。これによって、支持枠２００、４００、支持・冷却枠３００、３０１は相互に連結され、各単電池８００は、収納溝２００ｄ、３００ｄによって形成される収納空間２２０内、および収納溝４００ｄ、３０１ｄによって形成される収納空間２２０内に収納され、厚さ方向について支承、保持される。

支持枠２００、４００および支持・冷却枠３００、３０１の幅方向両側面には、ボルト（図示省略）によって、サイドプレート６００、７００が装着され、単電池８００の軸方向両端部はサイドプレート組立体６００、７００におけるサイドプレート６００Ａ、７００Ａによって支持されている。

サイドプレート６００Ａには、支持枠２００、４００および支持・冷却枠３００、３０１への組み付け前に、あらかじめ、単電池８００の正負極に接続される端子ブスバ（図示省略）が装着されて、サイドプレート組立体６００として構成される。サイドプレート７００Ａには、支持枠２００、４００および支持・冷却枠３００、３０１への組み付け前に、あらかじめ、単電池８００の正負極に接続される端子ブスバ（図示省略）が装着されて、サイドプレート組立体７００として構成される。

支持枠２００、４００、支持・冷却枠３００、３０１、サイドプレート６００Ａ、７００Ａは、支持枠２、４、支持・冷却枠３、サイドプレート６ａ、７ａと同様の材料、製法によって形成される。単電池８００の外周面は、樹脂シート８ａと同様の樹脂シート８００Ａによって被覆されつつ、収納溝２００ｄ、３００ｄ、３０１ｄ、４００ｄに密着し、熱伝導性および絶縁性が確保されている。

支持枠２００には、長手方向両端部と中央部２箇所に、支持・冷却枠３００に接触する接触面２００Ａ、２００ｂ、２００ｃが形成され、両面支持枠４００には、長手方向両端部と中央部２箇所に、支持・冷却枠３００、３０１に接触する接触面４００Ａ、４００ｂ、４００ｃが形成されている。支持・冷却枠３００、３０１には、接触面２００Ａ、４００Ａ、接触面２００ｂ、４００ｂ、接触面２００ｃ、４００ｃにそれぞれ接触する接触面３００Ａ、３００ｂ、３００ｄ、３０１Ａ、３０１ｂ、３０１ｃが形成されている。接触面２００ａ〜２００ｃ、３００ａ〜３００ｃの相互接触、接触面３００ａ〜３００ｃ、４００ａ〜４００ｃの相互接触、接触面４００ａ〜４００ｃ、３０１ａ〜３０１ｃの相互接触によって、単電池８００から支持枠２００、４００に伝達された熱は、すみやかに支持・冷却枠３００、３０１に伝達される。

第9実施形態は、扁平角形の単電池８００について、単純かつ小型でありながら充分な放熱性能を有する。

なお、本実施形態の組電池１００は３列の単電池列８００Ｒを収納したが、本実施形態の支持枠、冷却・支持枠を、第１実施形態の支持枠、冷却・支持枠、第２実施形態の支持枠、冷却・支持枠、第４実施形態の支持枠、冷却・支持枠を、それぞれ適用することによって、２列、１列、４列の扁平角形単電池列の組電池を構成して、第１、第２、第４実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態、およびこのような単電池列数の異なる組電池において、第５〜第８実施形態の冷却パイプの構成を採用することも当然可能である。

［変形例］
第１〜第４実施形態では、単電池列８Ｒには６個の単電池８が含まれていたが、より少数あるいは多数の単電池よりなる単電池列に本発明を適用することができる。

第９実施形態では、単電池列８００Ｒには３個の単電池８００が含まれていたが、より少数あるいは多数の単電池よりなる単電池列に本発明を適用することができる。

以上の実施形態では、円筒型および扁平角形の単電池のための組電池について説明したが、ラミネート状その他の形状の単電池に本発明を適用することができる。

第５〜第８実施形態は、冷却・支持枠における冷却パイプの熱伝達向上のための構成の例を示すものであるが、熱伝達率向上、接触面積向上のための周知の任意の構成を採用することができる。

以上の実施形態では、冷却・支持枠とは別体の冷却パイプを採用したが、冷却・支持枠に孔加工によって冷媒通路を形成して、冷却・支持枠を冷却することも当然可能である。

以上の実施形態では、単電池列における単電池は直線状に配列したが、円弧状、Ｌ字状、コ字状等、種々の配列形態の単電池列に本発明を適用することができる。

第８実施形態は、冷却パイプ５３を２分岐し、合流したが、３分岐以上とすることも勿論可能である。

１：組電池 ２、４、２００：支持枠
２Ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃ、３０ａ〜３０ｃ、４０ａ〜４０ｃ、２００Ａ〜２００ｃ、３００Ａ〜３００ｃ、３０１Ａ〜３０１ｃ、４００Ａ〜４００ｃ：接触面
２ｄ、２００ｄ：収納溝 ３、３０，３００、３０１：支持・冷却枠
３ｄ、３００ｄ、３０１ｄ：収納溝 ４０，４００：両面支持枠
４ｄ、４００ｄ：収納 ５、５０、５１、５２、５３、５０１：冷却パイプ
６、７、６００、７００：サイドプレート組立体
６ａ、７ａ、６００ａ、７００ａ：サイドプレート
６ｂ、７ｂ：端子ブスバ ６ｄ、７ｄ：凹部
８、８００：単電池 ８Ａ、８００Ａ：樹脂シート
８Ｒ、８００Ｒ：単電池列 ９：ボルト
１０：筐体 １１、１１０：樹脂ホース
１２：外部パイプ １３：バッテリーコントローラー
１４：リレーユニット ２０、２２０：収容空間
５１Ｅ、５２Ｅ：拡径部 ９０１：ナット

Claims (14)

1. 複数の単電池を列状に並べた第１の単電池列と、
   前記第１の単電池列をその一の面で接触支持するとともに内部に冷却媒体の通路が形成された第１の支持部材部材とを備えることを特徴とする組電池。
2. 請求項１記載の組電池において、
   前記単電池の他の面に接触しつつ、前記第１の支持部材部材との間で前記第１の単電池列を挟持する第２の支持部材とを有することを特徴とする組電池。
3. 請求項２記載の組電池において、
   前記第１の支持部材部材と第２の支持部材とは、互いに接触して相互に熱伝達する接触面をそれぞれ有することを特徴とする組電池。
4. 複数の単電池を列状に並べた第１の単電池列と、
   複数の単電池を列状に並べ前記第１の単電池列と階層的に配設された第２の単電池列と、
   前記第１の単電池列と第２の単電池列とを両面で支持し、内部に冷媒通路が形成された両面支持部材と、
   前記両面支持部材との間で前記第１の単電池列を挟持する第１の片面支持部材と、
   前記両面支持部材との間で前記第２の単電池列を挟持する第２の片面支持部材と備えることを特徴とする組電池。
5. 複数の単電池を列状に並べた第１の単電池列と、
   複数の単電池を列状に並べ前記第１の単電池列と階層的に配設された第２および第３の単電池列と、
   前記第１の単電池列と第２の単電池列とを両面で支持し、内部に冷媒通路が形成された第１の両面支持部材と、
   前記第２の単電池列と第３の単電池列とを両面で支持する第２の両面支持部材と、
   前記第１の両面支持部材との間で前記第１の単電池列を挟持する第１の片面支持部材と、
   前記第２の両面支持部材との間で前記第３の単電池列を挟持し、内部に冷媒通路が形成された第２の片面支持部材部材と備えることを特徴とする組電池。
6. 複数の単電池を列状に並べた第１の単電池列と、
   複数の単電池を列状に並べ前記第１の単電池列と階層的に配設された第２〜第４の単電池列と、
   前記第１の単電池列と第２の単電池列とを両面で支持し、内部に冷媒通路が形成された第１の両面支持部材と、
   前記第２の単電池列と第３の単電池列とを両面で支持する第２の両面支持部材と、
   前記第３の単電池列と第４の単電池列とを両面で支持し、内部に冷媒通路が形成された第３の両面支持部材と、
   前記第１の両面支持部材との間で前記第１の単電池列を挟持する第１の片面支持部材と、
   前記第３の両面支持部材との間で前記第４の単電池列を挟持する第２の片面支持部材と備えることを特徴とする組電池。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の組電池において、
   前記冷媒通路は前記支持部材の内部を前記単電池が並ぶ方向に直線状に延在していることを特徴とする組電池。
8. 請求項７に記載の組電池において、
   前記冷媒通路は下流ほど流路断面積が小さいことを特徴とする組電池。
9. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の組電池において、
   前記冷媒通路は前記支持部材の内部で蛇行することを特徴とする組電池。
10. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記冷媒通路は前記支持部材の内部を前記単電池が並ぶ方向に直線状に延在する往路と、前記往路でＵターンする復路とを有することを特徴とする組電池。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記単電池は円筒型であり、前記単電池は、その中心軸が直線状に並ぶように配列されることを特徴とする組電池。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記単電池は扁平角形であり、前記単電池は、それらの側面同士が互いに対向するよう直線状に並列されていることを特徴とする組電池。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記冷媒通路は前記支持部材とは別体の冷却パイプによって形成され、前記冷却パイプは、前記支持部材に埋設されていることを特徴とする組電池。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記単電池は絶縁性および熱伝導性を有する樹脂シートによって被覆されていることを特徴とする組電池。

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