WO2025088940A1 - 電源装置 - Google Patents

Abstract

電源装置は、複数の二次電池セルを備える組電池を外装ケースに収納して、組電池と外装ケースの間に熱伝導部材を積層している。組電池は、複数の二次電池セルを互いに平行な姿勢で並べて、両端面をそれぞれ同一面に配置する電池ホルダを備え、二次電池セルの熱伝導面を電池ホルダから表出させて熱伝導部材に熱結合させている。複数の二次電池セルは、所定の第一間隔を設けて配置された複数の二次電池セルからなる複数の電池群で構成されると共に、複数の電池群が第一間隔よりも広い第二間隔を設けて配置されており、熱伝導部材はシート状またはプレート状で、複数の電池群に跨がって熱結合している。

Description

電源装置

　本発明は複数の二次電池セルを外装ケースに収納している電源装置に関する。

　複数の二次電池セルを外装ケースに収納している電源装置は、工場用、家庭用などの蓄電システムの電源やハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源などに利用される。これらの電源装置は、例えば、複数の二次電池セルを組電池として外装ケースに内蔵するが、多数の二次電池セルを備える電源装置は、いずれかの二次電池セルに内部短絡などの不安全事象が発生した場合に、二次電池セルが発熱し、その熱によって近接する二次電池セルが加熱され、連鎖的に不具合が生じる虞がある。とくに、発生した熱を外部に逃がすルートがないと、籠もった熱は最終的に隣接する二次電池セルへ放出されるため、連鎖的な不具合が生じやすくなる。遮蔽された電池ブロックの内部で発熱すると、電池ブロック内の電池セルが全数加熱されて不具合を生じる可能性が高い。

　近年は、電源装置の高出力化、高容量化が求められており、このような要求に応えるためには、容量の大きな二次電池セルを使用することに加えて、二次電池セルの本数の多い電源装置とする必要があるが、この場合、いずれかの二次電池セルに不安全事象が発生して高温に発熱すると、発熱した発熱電池セルの周辺で熱が籠もりやすく、不具合が生じやすくなる問題点があった。連鎖的な発熱を避ける方法として、二次電池セルを集合してなる電池ブロックの中に断熱材や放熱板を入れて放熱特性を向上させるものがあるが、この構造は、追加部品の点数が多くなり、また構造も複雑になる問題点がある。

特開平９－３０６４４７号公報

　本発明は、複数の二次電池セルを備える電源装置において、複数の二次電池セルが集合された電池ブロックの内部においていずれかの二次電池セルが異常な状態となって発熱した際に、異常電池セルから発生した熱で隣接する二次電池セルが加熱されて、隣接する二次電池セルが連鎖的に不具合が生じるのを防ぐことができる。

　本発明のある態様に係る電源装置は、複数の二次電池セルを備える組電池と、組電池を収納してなる外装ケースと、組電池と外装ケースの間に積層されて、複数の二次電池セルに熱結合された熱伝導部材とを備えている。二次電池セルは円筒形電池で、組電池は、複数の二次電池セルを互いに平行な姿勢で多段多列に並べて、二次電池セルの長さ方向の両端面をそれぞれ同一面に配置する電池ホルダを備え、複数の二次電池セルの一方の端面を熱伝導面として電池ホルダから表出させて熱伝導部材に熱結合させている。複数の二次電池セルは、互いに隣接する二次電池セル間に所定の第一間隔（ｄ１）を設けて配置された複数の二次電池セルからなる複数の電池群で構成されると共に、複数の電池群が互いに隣接する電池群同士の二次電池セル間に第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置されている。熱伝導部材はシート状またはプレート状で、複数の電池群に跨がって熱結合している。

　本発明の電源装置は、外装ケース内に収納された二次電池セルに不安全事象が生じて発熱する状態となっても、内部で熱が籠もるのを抑制して連ら的な不具合の発生を有効に防止できる特長がある。

図１は、本発明の実施形態１に係る電源装置の斜視図である。 図２は、図１に示す電源装置の分解斜視図である。 図３は、図１に示す電源装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線垂直断面図である。 図４は、図１に示す電源装置のＩＶ－ＩＶ線垂直断面図である。 図５は、図２に示す組電池の斜視図である。 図６は、図５に示す組電池の分解斜視図である。 図７は、図５に示す電池ブロックの斜視図である。 図８は、図７に示す電池ブロックの一部拡大平面図である。 図９は、図７に示す電池ブロックの一部拡大分解斜視図である。 図１０は、図９に示す電池ブロックを下側から見た一部拡大分解斜視図である。 図１１は、図７に示す電池ブロックの電池ユニットの水平断面図である。 図１２は、図１１に示す電池ユニットを構成する二次電池セルの概略配置図である。 図１３は、複数の二次電池セルの上端部を接着剤で固定した状態を示す水平断面図である。 図１４は、複数の二次電池セルの下端部を接着剤で固定した状態を示す水平断面図である。 図１５は、他の実施例に係る電池群の構成とその配列を示す概略配置図である。 図１６は、他の実施例に係る電池群の構成とその配列を示す概略配置図である。

　まず、本発明の一つの着目点について説明する。外形を円筒形とする多数の二次電池セルを互いに平行な姿勢で多段多列に配置する構造の電源装置は、隣接する二次電池セル同士の間隔を狭くすることで多数の二次電池セルを省スペースに配置でき、電源装置の外形を小さくしながら高容量化できる。しかしながら、電池間隔を狭くて多数の二次電池セルを配置する構造では、いずれかの二次電池セルに異常が生じて発熱した場合に、発熱した発熱電池セルの周辺で熱が籠もって、発熱電池セルが異常な高温となり、あるいは隣接する電池セルが加熱されて、隣接する電池セルが連鎖的に不具合が発生する弊害があった。このような弊害を解消するために、隣接する二次電池セル同士の間隔を広くすることで、二次電池セル間における熱の移動を抑制して連鎖的な不具合の発生を防止することができる。しかしながら、隣接する二次電池セル間の間隔を広くすると、多数の二次電池セルを省スペースに配置できず、電源装置の外形が大きくなってしまう問題点が生じる。このように、多数の二次電池セル同士の間隔を狭くして省スペースに配置して電源装置の外形を小さくすることと、いずれかの二次電池セルに異常が生じて発熱した際に、この二次電池セルの周辺で熱が籠もって連ら的な不具合の発生が生じるのを防止することは互いに相反する特性であって、これらを同時に満たすことはできなかった。

　本発明者は、以上の問題点を解消するために、試行錯誤を繰り返して様々な構造を検討した結果、複数の二次電池セルの一端面に熱伝導部材を熱結合させて配置し、発熱時においては発熱した発熱電池セルから熱伝導部材に熱伝導させて放熱する構造とすることで、特定の二次電池セル間の間隔を狭くして多数の二次電池セルを省スペースに配置する構造としても、発熱電池セルの周辺で熱が籠もって不具合が連鎖的に生じるのを回避できることを見いだし本発明に至ったものである。すなわち、本発明は、複数の二次電池セルの放熱状態と、複数の二次電池セル間の間隔をコントロールすることで、多数の二次電池セルを省スペースに配置する構造としながら、発熱電池セルの周辺で熱が籠もって不具合が連鎖的に生じるのを有効に防止できる電源装置を実現するものである。

　本発明の一実施形態にかかる電源装置は、複数の二次電池セルを備える組電池と、組電池を収納してなる外装ケースと、組電池と前記外装ケースの間に積層されて、複数の二次電池セルに熱結合された熱伝導部材と、を備える電源装置であって、二次電池セルは円筒形電池で、組電池は、複数の二次電池セルを互いに平行な姿勢で多段多列に並べて、二次電池セルの長さ方向の両端面をそれぞれ同一面に配置する電池ホルダを備え、複数の二次電池セルの一方の端面を熱伝導面として電池ホルダから表出させて熱伝導部材に熱結合させている。複数の二次電池セルは、互いに隣接する二次電池セル間に所定の第一間隔（ｄ１）を設けて配置された複数の二次電池セルからなる複数の電池群で構成されると共に、複数の電池群が互いに隣接する電池群同士の二次電池セル間に第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置されており、熱伝導部材はシート状またはプレート状で、複数の電池群に跨がって熱結合されている。

　以上の構成によると、互いに隣接する二次電池セル間に所定の第一間隔を設けた複数の電池群を第一間隔よりも広い第二間隔を設けて配置すると共に、発熱した発熱電池セルの熱を熱伝導部材を介して周囲に熱伝導させて発熱電池セルの熱を拡散しながら放熱することで、いずれかの二次電池セルに不安全事象が生じて発熱する事態となっても、発熱電池セルの周囲に熱が籠もるのを有効に防止して、隣接する電池群間での延焼を確実に防止しながら、発熱電池セルを含む電池群においても延焼を有効に防止できる特長が実現できる。

　以上の電源装置は、第一間隔を設けて配置された複数の二次電池セルで構成される複数の電池群を第一間隔よりも広い第二間隔を設けて配置することと、二次電池セルの一方の端面を熱伝導面として複数の電池群に跨がって熱伝導部材を熱結合させて、発熱電池セルの熱を熱伝導部材に熱伝導させて広範囲に放熱することとの相乗効果により、いずれかの二次電池セルが発熱する状態となっても、発熱電池セルの周辺で熱が籠もるのを防止して延焼が生じるのを防止することを特長とする。電源装置は、複数の二次電池セルの間隔を第一間隔と第一間隔よりも広い第二間隔とに調整するだけでは、発熱電池セルの熱が籠もって延焼が生じるのを防止できず、また、複数の二次電池セルの一方の端面を熱伝導部材に熱結合させるだけでも発熱電池セルの熱を十分に放熱できず、発熱電池セルの熱が籠もって延焼が生じるのを防止できない。本発明の電源装置は、複数の二次電池セルの間隔を第一間隔と第一間隔よりも広い第二間隔とに調整しながら、二次電池セルの一方の端面を熱伝導面として、複数の二次電池セルに跨がって熱伝導部材を熱結合する独特の構成とすることで、発熱電池セルの熱が籠もって延焼が生じるのを有効に防止できる。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池ホルダが、二次電池セルの長さ方向の中間で分割された第一分割ホルダと第二分割ホルダとを備えている。第一分割ホルダは、複数の二次電池セルの第１の端面側の端部をそれぞれ保持する複数の保持筒部を備え、複数の保持筒部を多段多列に連結すると共に、複数の保持筒部の先端を表面プレートで閉塞して、表面プレートに、二次電池セルの第１の端面に設けた正負の電極を表出させる電極窓を開口している。第二分割ホルダは、複数の二次電池セルの第２の端面側の端部をそれぞれ保持する複数の保持筒部を備え、複数の保持筒部を多段多列に連結すると共に、複数の保持筒部の先端を開口して二次電池セルの熱伝導面を表出させる開口窓を設けている。

　上記構成によると、電池ホルダを第一分割ホルダと第二分割ホルダに分割し、第一分割ホルダが備える複数の保持筒部の先端を閉塞してなる表面プレートに、二次電池セルの正負の電極を表出させる電極窓を開口するので、電池ホルダに収納される複数の二次電池セルの電極を電極窓から表出させて電気接続しながら、第二分割ホルダが備える複数の保持筒部の先端を開口して設けた開口窓から二次電池セルの熱伝導面を表出させて二次電池セルを熱伝導部材に確実に熱結合できる。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池ホルダが樹脂製で、互いに隣接する二次電池セル同士を、難燃性を有する接着剤を介して固定して所定の間隔に保持している。

　上記構成によると、互いに隣接する二次電池同士を難燃性を有する接着剤で固定しているので、いずれかの二次電池セルに不安全事象が生じて発熱や発火等の障害が発生し、樹脂製の電池ホルダが高温の熱により溶融される事態となっても、互いに隣接する二次電池同士を固定する接着剤は燃焼することなく、二次電池セル同士を所定の間隔に保持するので、内蔵された二次電池セルが不規則に倒れる等の弊害を確実に防止して安全性を向上できる。さらに、以上の電源装置は、隣接する二次電池同士を接着剤で固定するので、円筒形電池である二次電池セルの回転を防止できる特長もある。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、難燃性を有する接着剤を、シリコーン系、エポキシ系、ジルコニア・シリカ系のいずれかの接着剤としている。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、第一分割ホルダが、互いに隣接する二次電池セル同士の間に位置して開口された複数の境界窓を表面プレートに備えており、境界窓から表出する保持筒部を部分的に切除して、対向する二次電池セルの側面を表出させる溝状の切除部が形成して、切除部の両側に配置される二次電池セルの間に接着剤を充填する充填凹部を形成している。

　上記構成によると、第一分割ホルダの表面プレートが、互いに隣接する二次電池セル同士の間に開口された複数の境界窓を備え、この境界窓の内側に接着剤を充填する充填凹部を設けているので、電池ホルダの外部から簡単かつ容易に充填凹部に接着剤を充填して隣接する二次電池セル同士を接着して固定できる。とくに、この充填凹部は、境界窓から表出する保持筒部を部分的に切除して設けた切除部によって、両側に配置される二次電池セルの側面の間に充填凹部を形成するので、この切除部の深さや幅を調整することで充填凹部の形状や大きさを容易に調整でき、二次電池セル同士を確実に接着して固定できる特長がある。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、第二分割ホルダが、開口窓の開口縁部において、互いに隣接する二次電池セル同士の間に位置して保持筒部を部分的に切除して、対向する二次電池セルの側面を表出させる溝状の切除部を形成して、切除部の両側に配置される二次電池セルの間に接着剤を充填する充填凹部を形成している。

　上記構成によると、第二分割ホルダが、開口窓の開口縁部において、互いに隣接する二次電池セル同士の間に位置して、接着剤を充填する充填凹部を設けるので、電池ホルダの外部から簡単かつ容易に充填凹部に接着剤を充填して隣接する二次電池セル同士を接着して固定できる。とくに、この充填凹部は、互いに隣接する二次電池セルの間の保持筒部を部分的に切除して設けた切除部によって、両側に配置される二次電池セルの側面の間に充填凹部を形成するので、この切除部の深さや幅を調整することで充填凹部の形状や大きさを容易に調整でき、二次電池セル同士を確実に接着して固定できる特長がある。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、充填凹部が、電池群を構成する複数の二次電池セル同士の間に形成された第一充填凹部と、互いに隣接する電池群間において隣接する二次電池セル同士の間に形成された第二充填凹部とを備えており、第一充填凹部に充填される接着剤で形成される第一接着部を介して、電池群を構成する複数の二次電池セル同士を第一間隔（ｄ１）に保持し、第二充填凹部に充填される接着剤で形成される第二接着部を介して、電池群間において隣接する二次電池セル同士を第二間隔（ｄ２）に保持している。

　上記構成によると、各電池群を構成する複数の二次電池同士を第一充填凹部に形成される第一接着部を介して第一間隔に保持し、互いに隣接する電池群間において、隣接する二次電池同士を第二充填凹部に形成される第二接着部を介して第二間隔に保持するので、電池ホルダで保持される複数の二次電池セルを第一接着部と第二接着部を介して所定の間隔で確実に固定できる。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池ホルダが、互いに隣接する電池群同士の間に配置される区画壁を備えている。

　上記構成によると、互いに隣接する電池群同士の間に区画壁を設けるので、電池群間において第二間隔を設けて配置される二次電池セル同士の熱伝達をより効果的に抑制して電池群間における延焼を確実に防止できる特長がある。このように、電池群間の熱伝達を区画壁で抑制する構造は、第二間隔を狭くしながら電池群間の延焼を防止できるので、多数の二次電池セルを省スペースに配置できる特長も実現できる。また、電池群同士の間に区画壁を設ける構造は、電池群間における絶縁性を向上できる特長もある。したがって、互いに隣接する電池群間で二次電池セルを直列に接続する構造においては、直列接続される二次電池セル同士を効果的に絶縁してショート等の弊害を防止できる特長もある。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池ホルダが、複数の二次電池セルの両端部をそれぞれ挿入して保持する複数の保持筒部を対向して備えており、保持筒部同士の間に空気層を設けて、二次電池セルの中間部を表出させている。

　上記構成によると、電池ホルダが、複数の二次電池セルの両端部を保持する保持筒部を対向して備え、保持筒部同士の間に空気層を設けて二次電池セルの中間部を表出させているので、二次電池セルの間に設けた空気層により、隣接する二次電池セル間の熱伝導を効果的に抑制して熱が籠もるのを有効に防止できる。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池ホルダが、複数の保持筒部の外周に沿って成形された外周壁を備えており、外周壁の内側に複数の二次電池セルを収納する収納空間を形成している。

　上記構成によると、電池ホルダが、複数の保持筒部の外周に沿って成形された外周壁を備えており、外周壁の内側に二次電池セルの収納空間を形成するので、電池ホルダに収納される複数の二次電池セルの周囲を外周壁で絶縁できる。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池ホルダが、互いに隣接する電池群同士の間に配置される区画壁を備えており、区画壁が保持筒部に一体的に成形されると共に、区画壁の両端を外周壁に連結して、区画壁と外周壁とで電池群を収納する区画室を形成している。

　上記構成によると、互いに隣接する電池群の間に配置される区画壁を保持筒部に一体的に成形すると共に、区画壁の両端を外周壁に連結するので、区画壁の熱容量を高めて電池群間における延焼を効果的に抑制できる。また、区画壁と外周壁とで形成される区画室に電池群を収納するので、隣接する電池群同士をより確実に絶縁できる特長もある。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、互いに隣接する電池群同士が、一方の電池群において互いに隣接する二次電池セル同士の間にできる谷間に、他方の電池群の二次電池セルが位置するように配置している。

　上記構成によると、隣接する電池群間において二次電池セル同士の間に第一間隔よりも広い第二間隔を設けながら複数の電池群を配置する構造としながらも、一方の電池群の二次電池セル同士の間にできる谷間に、他方の電池群の二次電池セルが位置するように配置するので、多数の二次電池セルを省スペースに配置して電源装置の外形が大きくなるのを低減できる。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池群は、複数の二次電池セルが第一間隔を設けて直径方向に一列に配置されており、複数の電池群を、第二間隔を設けて複数列に配列している。

　上記構成によると、複数の二次電池セルを第一間隔を設けて直径方向に一列に配置して各電池群を構成しながら、複数の電池群を第二間隔を設けて複数列に配列するので、各電池群においては、二次電池セルを一列に配列することで隣接する二次電池セル間における延焼を効果的に防止しながら、複数の電池群を第二間隔を設けて配列することで、複数の電池群間における延焼をも有効に防止して安全性を向上できる特長が実現できる。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池群が複数の二次電池セルを互いに並列に接続しており、複数の電池群が互いに直列に接続されている。

　上記構成によると、各電池群において、第一間隔を設けて配置される複数の二次電池を互いに並列接続しながら、第一間隔よりも広い間隔を有する第二間隔を設けて配列される複数の電池群同士を互いに直列に接続するので、直列接続される電池群同士をより確実に絶縁してショート等の弊害を有効に防止できる。また、互いに直列に接続される電池群間において、隣接する二次電池セル間の間隔を広げることで、水没時や電解液漏れ時の短絡を軽減できる特長もある。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電池群において、任意の二次電池セルに対して第一間隔（ｄ１）を設けて互いに隣接して配置される二次電池セルを４本以下としている。

　以上の構成によると、各電池群を構成する複数の二次電池セルにおいて、任意の二次電池セルに対して第一間隔を設けて互いに隣接して配置される二次電池セルを４本以下とするので、いずれかの二次電池セルが発熱した状態においても、この発熱電池セルに対して第一間隔を設けて配置された、言い換えると最接近して配置される隣接二次電池セルを４本以下として、発熱した二次電池セルの周辺において熱が籠もるのを有効に防止して電池群内における延焼を有効に防止できる。

　本発明の他の実施形態に係る電源装置は、第一間隔（ｄ１）を二次電池セルの外径（Ｒ）の８％～１５％とし、第二間隔（ｄ２）を第一間隔（ｄ１）の１．５～２．５倍としている。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

　本発明の電源装置は、据え置き型の蓄電用途で家庭用、事業所用、工場用などの蓄電システムの電源やサーバのバックアップ用電源として、あるいはハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源などに使用するのに適している。以下、本発明の一実施形態として、蓄電システムの電源として用いる電源装置について説明する。

　［実施形態１］
　本発明の実施形態１に係る電源装置を図１～図９に示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る電源装置を示す斜視図を、図２は図１の電源装置の分解斜視図を、図３は図１の電源装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線垂直断面図を、図４は図１の電源装置のＩＶ－ＩＶ線垂直断面図を、図５及び図６は組電池の斜視図と分解斜視図を、図７～図９は電池ブロックの斜視図、平面図、分解斜視図を、図１０は図７の電源装置を下方から見た分解斜視図を、図１１は電池ユニットの水平断面図を、図１２は、電池ユニットを構成する二次電池セルの概略配置図をそれぞれ示している。

　これらの図に示す電源装置１００は、複数の二次電池セル１を備える組電池１０と、この組電池１０を収納する外装ケース５と、組電池１０と外装ケース５の間に積層されて、複数の二次電池セル１に熱結合された熱伝導部材６とを備えている。二次電池セル１は円筒形電池で、組電池１０は、複数の二次電池セル１を互いに平行な姿勢で多段多列に並べて、二次電池セル１の長さ方向の両端面をそれぞれ同一面に配置する電池ホルダ２０を備え、複数の二次電池セル１の一方の端面を熱伝導面１ｃとして電池ホルダ２０から表出させて熱伝導部材６に熱結合させている。複数の二次電池セル１は、互いに隣接する二次電池セル１間に所定の第一間隔（ｄ１）を設けて配置された複数の二次電池セル１からなる複数の電池群２で構成されると共に、複数の電池群２が互いに隣接する電池群２同士の二次電池セル１間に第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置されている。熱伝導部材はシート状またはプレート状で、複数の電池群に跨がって熱結合されている。

　（組電池１０）
　組電池１０は、互いに連結された複数の電池ブロック１１で構成されている。図５と図６の組電池１０は、図において前後に配置された４組の電池ブロック１１を備えている。各電池ブロック１１は、図７～図１０に示すように、左右に区画された２つの電池ユニット１２で構成されており、各電池ユニット１２に３５本の二次電池セル１を配置して、電池ブロック１１全体では７０本の二次電池セル１を定位置に配置している。したがって、組電池１０全体では、７０本×４組の２８０本の二次電池セル１を備えている。各電池ブロック１１は、区画隙間３４を介して２つの電池ユニット１２に区画されている。組電池１０が備える二次電池セル１の本数は、電源装置の用途、充放電容量、最大負荷電流、各電池セルの容量などを考慮して最適個数とされるが、たとえば数百本とすることができる。組電池１０は、二次電池セル１を直列に接続する数を増やして出力電圧を高くし、二次電池セル１を並列に接続する個数を多くして負荷に供給する最大電流や組電池１０全体の充放電容量を大きくできる。

　（電池群２）
　複数の二次電池セル１は、電池ホルダ２０により所定の姿勢で保持されると共に、互いに隣接する二次電池セル１間の間隔が所定の間隔となるように保持されている。複数の二次電池セル１は、図１１及び図１２に示すように、互いに隣接する二次電池セル１の間に所定の第一間隔（ｄ１）を設けて配置された複数の二次電池セル１からなる複数の電池群２で構成されている。さらに、複数の電池群２は、互いに隣接する電池群２同士の間に第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置されている。なお、図１２は、複数の二次電池セル１の位置関係をわかりやすくするために、二次電池セル１のみを表示している。

　図１１及び図１２に示す電池ユニット１２は、複数の二次電池セル１を第一間隔（ｄ１）を設けて直径方向に一列に並べて配置して電池群２を構成している。さらに、電池ユニット１２は、互いに隣接する電池群２間において隣接する二次電池セル１同士の間に第二間隔（ｄ２）を設けて複数列に配列している。互いに隣接する電池群２同士は、一方の電池群２において互いに隣接する二次電池セル１同士の間にできる谷間に、他方の電池群２の二次電池セル１が位置するように配置している。すなわち、前後方向に配列される複数列の電池群２において、隣接する電池群２間で左右方向にずれた姿勢であって、互いに隣接する電池群２間において、一方の電池群２における二次電池セル１間の谷間に他方の電池群２における二次電池セル１の突出する湾曲面が位置するように配列している。

　図７～図１２に示す電池ブロック１１は、２つの電池ユニット１２で構成されており、各電池ユニット１２は、７本の二次電池セル１を左右方向に一列に並べて電池群２とし、５組の電池群２を前後方向に５列に配列している。各電池群２は、７本の二次電池セル１を所定の第一間隔（ｄ１）を設けて等間隔で一列に並べている。さらに、前後に隣接する電池群２間においては、互いに隣接する二次電池セル１間に第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置している。この構造は、いずれかの二次電池セル１が発熱した際に、発熱電池セル１’に最接近する第一間隔（ｄ１）で配置される二次電池セル１は両側に配置された２個の二次電池セル１のみであり、隣接する電池群２間においては、第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置されるため、発熱電池セル１’の周辺で熱がこもるのを防止して電池群２間における熱の移動が抑制される。

　ここで、各電池群２において、隣接する二次電池セル１間に設ける第一間隔（ｄ１）は、二次電池セル１の外径（Ｒ）の８％～１５％とすることができる。また、隣接する電池群２間において、隣接する二次電池セル１同士の間に設ける第二間隔（ｄ２）は第一間隔（ｄ１）の１．５～２．５倍とすることができる。さらに、図１１及び図１２に示すように、複数の二次電池セル１を直径方向に一列に並べて電池群２とし、複数の電池群を前後に複数列に並べる構造においては、前後に隣接する電池群の中心線同士の間隔（Ｄ）が、二次電池セル１の外形（Ｒ）よりも大きくなるようにする。

　（二次電池セル１）
　図１と図２に示す電源装置１００は、複数の二次電池セル１を所定の配列で集合して組電池１０として外装ケース５に収納している。二次電池セル１は、円筒形電池である。円筒形電池である二次電池セル１は、図示しないが、金属製で有底円筒状の外装缶に電極体を収納して電解液を充填し、外装缶の開口部をカシメ加工して封口体で気密に閉塞している。この二次電池セル１は、封口体と外装缶を正負の電極としている。二次電池セル１は、封口体で閉塞された端面を第１の端面１Ａとし、外装缶の底面を第２の端面１Ｂとしている。二次電池セル１の第１の端面１Ａは、ガスケット等の絶縁材を介して絶縁された封口板の中央部を中心電極１ａとし、外周部に形成されたリング状のカシメ部を外周電極１ｂとしている。さらに、二次電池セル１は、第２の端面１Ｂを熱伝導部材６に熱結合させる熱結合面１ｃとしている。

　このような二次電池セル１には、エネルギー効率の高い非水電解液二次電池、例えばリチウムイオン二次電池が好適に使用できる。ただ、本発明の電源装置は、二次電池セルをリチウムイオン二次電池には特定しない。二次電池セルには、充電できるすべての電池、例えばニッケル水素電池やニッカド電池、あるいは全個体電池などの二次電池も使用できる。

　（電池ホルダ２０）
　複数の二次電池セル１は、電池ホルダ２０を介して所定の姿勢で定位置に配置されている。電池ホルダ２０は、複数の二次電池セル１を、封口体で閉塞された第１の端面１Ａが図において上向きとなり、外装缶の底面である第２の端面１Ｂが下向きとなる上下姿勢であって、互いに平行な姿勢となるように配置している。さらに、電池ホルダ２０は、複数の二次電池セル１の両端面である第１の端面１Ａと第２の端面１Ｂをそれぞれ同一平面に配置するように保持している。電池ホルダ２０は、複数の二次電池セル１をそれぞれ内側に収納して、二次電池セル１の長さ方向の両端部を保持する複数の保持筒部２１を備えており、これらの保持筒部２１を介して各二次電池セル１を所定の間隔で定位置に保持している。保持筒部２１は、二次電池セル１の外周面に沿う筒状としており、保持筒部２１の内形は二次電池セル１の外形にほぼ等しく、挿入された二次電池セル１を位置ずれなく定位置に保持する。電池ホルダ２０は、好ましくは、絶縁性、耐熱性に優れた材質で構成され、例えばポリカーボネートやＡＢＳ等の樹脂製とする。

　図７～図１１に示す電池ホルダ２０は、複数の二次電池セル１を平面視において、俵積みの配列に近似する配列で収納するように複数の保持筒部２１を設けている。図に示す配列構造は、平面視において直径方向に１列に並べた二次電池セル１同士の谷間に位置して、隣接する列の二次電池セル１を配置することで、多数の二次電池セル１を省スペースに収納しながら、隣接する列間における電池間隔を広くできるようにしている。このため、電池ホルダ２０は、多数の二次電池セル１を効率よく収納して高容量化を実現しながら、隣接する電池列間における電池間隔を広くすることができる。

　図３、図４、図９、及び図１０の電池ホルダ２０は、二次電池セル１の長手方向の中間で分割された第一分割ホルダ２０Ａと第二分割ホルダ２０Ｂとを備えている。第一分割ホルダ２０Ａは、複数の二次電池セル１の第１の端面１Ａ側の端部をそれぞれ保持する複数の保持筒部２１を備えている。第一分割ホルダ２０Ａは、複数の保持筒部２１を多段多列に連結すると共に、複数の保持筒部２１の先端を表面プレート２２で閉塞している。表面プレート２２は、図９に示すように、二次電池セル１の第１の端面１Ａに設けた正負の電極を表出させる電極窓２３を開口している。

　第二分割ホルダ２０Ｂは、複数の二次電池セル１の第２の端面１Ｂ側の端部をそれぞれ保持する複数の保持筒部２１を備えている。第二分割ホルダ２０Ｂは、複数の保持筒部２１を多段多列に連結すると共に、複数の保持筒部２１の先端（図においては下端）を開口して二次電池セル１の熱伝導面１ｃを表出させる開口窓２４を設けている。図３と図４に示す第二分割電池ホルダ２０Ｂは、二次電池セル１の熱伝導面１ｃを広い面積で表出させるために、開口窓２４の内径を二次電池セル１の外径とほぼ等しくすると共に、二次電池セル１が抜け落ちるのを防止するために、図１０に示すように、開口窓２４の開口縁部には複数のストッパ３２を開口窓の内側方向に突出して設けている。以上の構造の第二分割ホルダ２０Ｂは、開口窓２４の開口縁部に設けたストッパ３２により二次電池セル１の通過を阻止しながら、開口窓２４から二次電池セル１の底面である熱伝導面１ｃを表出させる。

　さらに、第一分割ホルダ２０Ａと第二分割ホルダ２０Ｂは、それぞれ多段多列に連結された複数の保持筒部２１の外周に沿って成形された外周壁２６を備えている。第一分割ホルダ２０Ａと第二分割ホルダ２０Ｂは、外周壁２６の対向面で連結されて、外周壁２６の内側に複数の二次電池セル１を収納する収納空間３０を形成している。この構造は、電池ホルダ２０に収納される複数の二次電池セル１の周囲を外周壁２６で絶縁できる。以上の電池ホルダ２０は、第一分割ホルダ２０Ａと第二分割ホルダ２０Ｂのそれぞれの保持筒部２１で二次電池セル１の両端部を保持する状態で、複数の二次電池セル１を両端側から挟んで定位置に保持している。

　以上のようにして、複数の二次電池セル１を収納空間３０に収納する電池ホルダ２０は、二次電池セル１の両端部を保持する第一分割ホルダ２０Ａの保持筒部２１と第二分割ホルダ２０Ｂの保持筒部２１との間に空洞部を設けて、二次電池セル１の中間部の全体を被覆することなく表出させている。このように、複数の二次電池セル１の中間部を表出させる状態で配置する構造は、隣接する二次電池セル１間に空気層３３を設けている。空気は、他の物質に比べて熱伝導率が極めて低い特性がある。したがって、隣接する二次電池セル１間に空気層３３を設ける構造は、隣接する二次電池セル１間における熱伝導を効果的に抑制できる特長がある。

　さらに、図４、及び図９～図１１に示す電池ホルダ２０は、互いに隣接する電池群２同士の間に配置される区画壁２５を備えている。区画壁２５は、保持筒部２１に一体的に成形されている。この電池ホルダ２０は、図１１に示す互いに隣接する電池群２同士の間に区画壁２５と空気層３４を設けている。このように、隣接する電池群２同士の間に区画壁２５を備える構造は、電池群２間において第二間隔（ｄ２）を設けて配置される二次電池セル１同士の熱伝達をより効果的に抑制して電池群２間における延焼を確実に防止できる特長がある。また、電池群２同士の間に区画壁２５を設ける構造は、電池群２間における絶縁性を向上できる特長もある。このため、詳細には後述するが、互いに隣接する電池群２間で二次電池セル１を直列に接続する構造においては、直列接続される二次電池セル１同士を効果的に絶縁してショート等の弊害を防止できる特長もある。

　さらに、図に示す電池ホルダ２０は、区画壁２５の両端を外周壁２６に連結しており、区画壁２５と外周壁２６とで電池群２の周囲を包囲して、その内側に電池群２を収納する区画室３１を形成している。この構造は、区画壁２５と外周壁２６とで電池群２を取り囲むことで、電池群２同士を確実に絶縁しながら配置できると共に、区画壁２５を外周壁２６に連結することで、電池ホルダを補強できる特長がある。また、図４と図１１に示す区画壁２５は、隣接する電池群２の二次電池セル１に対して片側面を接近させる状態で配置している。このため、いずれかの二次電池セル１が発熱した際には、発熱電池セル１’の熱を区画壁２５に伝導させて区画壁２５の熱容量により放熱できる特長もある。

　以上の電池ホルダ２０は、互いに隣接する電池群２間に配置される区画壁２５を備えているが、区画壁２５は、各電池群２を構成する二次電池セル１同士の間に配置することもできる。さらに、電池ホルダは、区画壁を省略することもできる。区画壁を設けない電池ホルダは、互いに隣接する二次電池セル同士の間に空気層を設けて熱伝導を抑制する。

　（リード板１３）
　電池ホルダ２０に収納された複数の二次電池セル１は、図７～図９に示すように、電池ホルダ２０の表面プレート２２上においてリード板１３を介して互いに接続される。リード板１３は、二次電池セル１の第１の端面１Ａにおいて正負の電極を接続して、複数の二次電池セル１を並列と直列に接続する。図８の一部拡大図に示す二次電池セル１は、一方の電極を封口体の中央部に配置された中心電極１ａで構成し、他方の電極を第１の端面１Ａの外周部に形成されたカシメ部からなる外周電極１ｂとしている。図７～図９に示す電池ブロック１１は、左右に隣接する電池ユニット１２間において、直線状に配置された電池群２に沿って電池ホルダ２０の上面に配置された複数枚のリード板１３を備えている。前後方向に隣り合う電池群２同士に跨がって配置されるリード板１３は、直線状に配置された一方の電池群２の二次電池セル１同士を並列に接続すると共に、他方の電池群２の二次電池セル１同士を並列に接続し、さらに、隣接する電池群２同士を直列に接続する構造としている。

　図８の一部拡大図に示すリード板１３は、左右方向に配列された電池群２の延在方向に延長された本体部１３Ａを備えており、この本体部１３Ａから突出して設けられて対向する電池群２の各二次電池セル１の中心電極１ａに接続される第１の連結タブ１３ａと、本体部１３Ａから突出して設けられて隣接する電池群２の各二次電池セル１の外周電極１ｂに接続される第２の連結タブ１３ｂとを備えている。複数のリード板１３の間には、隣接するリード板１３を絶縁するための絶縁壁２７が設けられており、この絶縁壁２７を電池群２を構成する各二次電池セル１の第１の端面１Ａの上方であって、中心電極１ａから偏在するように配置して、直列接続される二次電池セル１同士のショートを防止している。絶縁壁２７の両側には、二次電池セル１の中心電極１ａと外周電極１ｂを表出させる電極窓２３を開口している。

　以上のように、隣り合う電池群２列同士の間に配置される各リード板１３は、電池ユニット１２に跨がって直線状に配置された２つの電池群２を構成する１４本の二次電池セル１同士を互いに並列に接続すると共に、隣接して配置される電池群２同士を直列に接続して、電池ブロック１１全体では、７０本の二次電池セル１を、１４並列５直列に接続している。さらに、隣り合う電池ブロック１１同士を連結バスバー１４で直列に接続して、組電池１０全体では、２８０本の二次電池セル１を、１４並列２０直列に接続している。リード板１３及び連結バスバー１４は、ニッケルやアルミニウム等の導電性に優れた金属板で構成される。本発明は、複数の二次電池セル１を第１の端面１Ａが同一平面状となるように配列しながら正負の電極を接続して、複数の二次電池セル１を並列と直列に接続するが、複数の二次電池セルの接続状態を以上に限定するものではない。組電池は、各電池ブロックを構成する二次電池セルの本数や配列を種々に変更できると共に、複数の電池ブロックの配列や接続状態を種々に変更することができる。

　（接着剤４）
　さらに、組電池１０は、電池ホルダ２０で定位置に保持される複数の二次電池セル１を、互いに隣接する二次電池セル１間において、難燃性を有する接着剤４を介して固定して所定の間隔に保持している。このような難燃性を有する接着剤４として、例えば、シリコーン系やエポキシ系、ジルコニア・シリカ系の接着剤が使用できる。シリコーン系やエポキシ系、ジルコニア・シリカ系の接着剤４は、高温の熱に晒される状態となっても、燃焼して消失することも溶融することもなく、炭化するのみであるため、高温下においても隣接する二次電池セル１同士を固定された状態に保持できる。このように、互いに隣接する二次電池セル１同士を難燃性を有する接着剤４で固定する構造は、いずれかの二次電池セル１に不安全事象が生じて発熱や発火等の障害が発生し、樹脂製の電池ホルダ２０が高温に加熱されて溶融する事態となっても、接着剤４は燃焼や溶融により失われることなく、二次電池セル１同士を所定の間隔に保持することができる。このため、電池ホルダ２０が溶融される状態においても、内蔵された二次電池セル１が不規則に倒れる等の弊害を確実に防止して安全性を向上できる。

　互いに隣接する二次電池セル１同士を接着剤４で固定する構造は、例えば、二次電池セル１の長さ方向の両端部を互いに隣接する二次電池セル１間でそれぞれ接着することでより確実に固定状態に保持できる。図３及び図４に示す組電池１０は、第一分割ホルダ２０Ａの上部と第二分割ホルダ２０Ｂの下端部において二次電池セル１の端部を固定する状態を示している。

　図３と図４に示す第一分割ホルダ２０Ａは、二次電池セル１の第１の端面１Ａ側の端部において、隣接する二次電池セル１の間に接着剤４を充填するために、互いに隣接する二次電池セル１同士の間に位置して表面プレート２２に複数の境界窓２８を開口して設けている。さらに、第一分割ホルダ２０Ａは、表面プレート２２に開口された境界窓２８から表出する保持筒部２１を部分的に切除して、対向する二次電池セル１の側面を表出させる溝状の切除部２９を形成しており、この切除部２９の両側に配置される二次電池セル１の側面の間に接着剤４を充填する充填凹部４０を形成している。

　図３と図４に示す第一分割ホルダ２０Ａは、電池群２を構成する二次電池セル１同士の間に位置して設けた境界窓２８と、互いに隣接する電池群２間において隣接する二次電池セル１同士の間に設けた境界窓２８とを備えている。図９においては、隣接する電池群２間に設けられた境界窓２８は、リード板１３の第２の連結タブ１３ｂを二次電池セル１の外周電極１ｂに接続するために設けた電極窓２３を併用している。

　図１０に示す第二分割ホルダ２０Ｂは、開口窓２４の開口縁部において、互いに隣接する二次電池セル１同士の間に位置して保持筒部２１を部分的に切除して、対向する二次電池セル１の側面を表出させる溝状の切除部２９を形成しており、図３と図４に示すように、この切除部２９の両側に配置される二次電池セル１の側面の間に接着剤４を充填する充填凹部４０を形成している。この充填凹部４０は、図１０に示すように、開口縁部に設けた二次電池セル１の抜けを防止するストッパ３２と位置をずらして設けている。

　以上のように、第一分割ホルダ２０Ａと第二分割ホルダ２０Ｂに形成される充填凹部４０は、電池群２を構成する複数の二次電池セル１同士の間に形成される第一充填凹部４０Ａと、互いに隣接する電池群２間において隣接する二次電池セル１同士の間に形成される第二充填凹部４０Ｂとを備えている。この電池ホルダ２０は、第一充填凹部４０Ａに充填される接着剤４で形成される第一接着部４Ａを介して電池群２を構成する複数の二次電池セル１同士を第一間隔（ｄ１）に保持し、第二充填凹部４０Ｂに充填される接着剤４で形成される第二接着部４Ｂを介して電池群２間において隣接する二次電池セル１同士を第二間隔（ｄ２）に保持する。図１３は、複数の二次電池セル１の上端部を第一接着部４Ａと第二接着部４Ｂで固定する状態を示し、図１４は、複数の二次電池セル１の下端部を第一接着部４Ａと第二接着部４Ｂで固定する状態を示している。なお、これらの図は、接着剤４による二次電池セル１の固定状態をわかりやすくするために、二次電池セル１と接着剤４と電池ホルダ２０以外の部材は、省略している。これらの図に示ように、複数の二次電池セル１は、互いに隣接する二次電池同士１の間が接着剤４で固定されることで確実に所定の間隔に保持される。

　二次電池セル１の第１の端面１Ａ側において、隣接する二次電池同士１を固定する接着剤４は、リード板１３を固定する前工程として充填凹部４０に充填することができるが、好ましくは、リード板１３を固定した後、充填凹部４０に充填する。これにより、接着剤４の充填時に、二次電池セル１の電極付近に接着剤が付着することによる接触不良を解消できる。また、リード板１３を接続後に接着剤４を充填することで、接着剤４がリード板１３に付着することで、リード板１３を二次電池セル１や電池ホルダ２０の定位置に固定できる利点も得られる。したがって、リード板１３は、二次電池セル１に接続した状態で境界窓２８を表出するための開口部１３ｃを開口している。

　（熱伝導部材３）
　熱伝導部材３は、組電池１０と外装ケース５との間に積層されて、電池ホルダ２０に収納された複数の二次電池セル１に熱結合される。電池ホルダ２０に収納された複数の二次電池セル１は、図３と図４に示すように、電池ホルダ２０の下面側において第２の端面１Ｂである熱伝導面１ｃを表出させており、この熱伝導面１ｃに熱伝導部材３が面接触状態で配置されて熱結合される。熱伝導部材３は、シート状又はプレート状であって、複数の電池群２に跨がって熱結合されて、発熱電池セル１’の熱伝導面１ｃから放熱される熱を周囲に拡散して効率よく放熱する。

　シート状の熱伝導部材３には、例えば、熱伝導シート３Ａが使用できる。熱伝導シート３Ａは、熱伝導性と絶縁性に優れたシート材で、好ましくはある程度の弾性を有するものが使用できる。このような材質として、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、シリコーン系の樹脂等が挙げられる。熱伝導シート３Ａには、例えば、熱伝導性に優れた１ｍｍ～３ｍｍの弾性変形するクッションシートが使用できる。熱伝導シート３Ａは、外装ケース５の底プレート５１を組電池１０の電池ホルダ２０に連結する状態で二次電池セル１と底プレート５１とに押しつぶされる状態で挟まれて、上面を二次電池セル１の熱伝導面１ｃに密着させている。底プレート５１は、熱伝導シート３Ａを介して各々の二次電池セル１に熱結合状態に密着されて二次電池セル１を効率よく放熱する。この熱伝導シート３Ａは、二次電池セル１と底プレート５１との間に効率よく熱伝導する特性の性質、例えば、シリコン樹脂シート、熱伝導性の優れたフィラーを充填しているプラスチックシート、マイカ等が使用される。熱伝導性の優れたフィラーとして、セラミックフィラーや金属フィラーを樹脂に配合することができる。さらに、熱伝導シート３Ａと二次電池セル１との間にシリコンオイル等の熱伝導ペーストを塗布してより効率よく熱伝導できる構造にできる。

　図２に示す熱伝導部材３は、組電池１０の底面全体に対して４分割された４枚の熱伝導シート３Ａで構成している。この構造は、各電池ブロック１１の電池ホルダ２０を固定ネジ５７を介して底プレート５１に確実に固定しながら、複数の電池群２を構成する複数の二次電池セル１に跨がって熱結合状態で配置できる。各熱伝導シート３Ａは、図２に示すように、組電池１０を構成する４組の電池ブロック１１のうち、互いに隣接する電池ブロック１１間に跨がる２組の電池ユニット１２に対向して配置される。この構造は、いずれかの二次電池セルが発熱した際に、発熱電池セル１’の熱を隣接する電池ブロック１１に跨がって熱伝導させて放熱できる。ただ、熱伝導シートは、１枚として４組の電池ブロック全体に対向させることも、２枚として２組の電池ブロックに対向させることも、８枚として各電池ユニットに対向させることもできる。熱伝導シートの大きさや分割数は、種々に変更できる。熱伝導シート３Ａは、図２に示すように、熱伝導性を有する絶縁シート１５を介して底プレート５１に積層される。

　（外装ケース５）
　外装ケース５は、図１～図６に示すように、外形を箱形とし、その内部を中空として、組電池１０を収納している。図に示す外装ケース５は、複数の金属板を組み合わせた構造としている。図２の分解斜視図に示す例では、外装ケース５は、対向して配置される底面プレート５１と天面プレート５２を、両側の側面プレート５３と両端の端面プレート５４、５６で連結して全体の外形を箱形としている。

　図１と図２に示す外装ケース５は、天面プレート５２の両側に側面プレート５３を連結し、天面プレート５２の一端に端面プレート５４を連結してなる第１ケース５０Ａと、底面プレート５１の両側と一端に、それぞれ第１ケース５０Ａの側面プレート５３と端面プレート５４を固定するための固定片５５を設けてなる第２ケース５０Ｂと、第１ケース５０Ａに設けた端面プレート５４と対向する端面に配置される閉塞プレート５６を備える第３ケース５０Ｃとで構成している。この外装ケース５は、これらのケースを互いに連結して全体の外形を箱形に形成している。

　以上の電源装置１００は、第一間隔（ｄ１）を設けて配置された複数の二次電池セル１で構成される複数の電池群２を第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置することと、二次電池セル１の一方の端面を熱伝導面１ｃとして複数の電池群２に跨がって熱伝導部材３を熱結合させて、発熱電池セル１’の熱を熱伝導部材３に熱伝導させて広範囲に放熱することとの相乗効果により、発熱電池セル１’の周辺で熱が籠もって高温に加熱されるのを防止して隣接する二次電池セル１が連鎖的に延焼が生じるのを防止するものである。さらに、以上の電源装置１００は、隣接する電池群間においては、隣接する二次電池セル１間に第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置するが、各電池群２においては、隣接する二次電池セル１間に第二間隔（ｄ２）よりも狭い第一間隔（ｄ１）を設けて配置することで、多数の二次電池セル１を省スペースに配置して電源装置１００の外形を小さくできる特徴も実現する。

　ここで、本実施形態における二次電池セル１の配列が、電池群２間における二次電池セル１間の間隔を広くしながらも、多数の二次電池セル１を省スペースに配置できることを以下のようにして検証した。

　［比較例１］
　外径（Ｒ）を２１ｍｍとする二次電池セルを、左右方向に１列７本を並べて電池列とし、この電池列を前後５列に並べる配列において、互いに隣接する二次電池セル間の間隔が全ての２ｍｍとなるようにして、二次電池セルの中心が正三角形の頂点に位置する俵積みの姿勢で配置した。このとき、３５本の二次電池セル１を収容するために必要な面積は約１６０．６ｃｍ２となった。

　［比較例２］
　同様に、外径（Ｒ）を２１ｍｍとする二次電池セルを、互いに隣接する二次電池セル１間の間隔が全て４ｍｍとなるようにして、二次電池セルの中心が正三角形の頂点に位置する俵積みの姿勢で配置した。このとき、３５本の二次電池セル１を収容するために必要な面積は約１７５．８ｃｍ２となった。

　［実施例１］
　これに対して、外径（Ｒ）を２１ｍｍとする二次電池セル１を、図１２に示すように、第一間隔（ｄ１）を２ｍｍとして左右方向に１列７本を並べて電池群２とし、この電池群２を前後５列に並べて、隣接する電池群２間における二次電池セル１間の第二間隔（ｄ２）が４ｍｍとなるように配置した。このとき、３５本の二次電池セル１を収容するために必要な面積は約１６４．０ｃｍ２となった。

　以上のように、外径（Ｒ）を２１ｍｍとする３５本の二次電池セルを俵積みの姿勢で配置する場合、全ての二次電池セル間の間隔を２ｍｍから４ｍｍにすると、３５本の二次電池セル１を収容するために必要な面積は約１６０．６ｃｍ２から約１７５．８ｃｍ２となり、必要な面積が約９．５％も大きくなった。これに対して、本実施例のように、隣接する二次電池セル１同士を第一間隔（ｄ１）を２ｍｍとして直径方向に並べた電池群２を、隣接する電池群２間における二次電池セル１間の第二間隔（ｄ２）が４ｍｍとなるように配置すると、３５本の二次電池セル１を収容するために必要な面積は約１６４．０ｃｍ２となり、全ての間隔を２ｍｍとする配列に対して、面積の増加は約２．１％であった。これらのことからも、本実施形態のように、互いに隣接する二次電池セル１間に第一間隔（ｄ１）を設けて配置された複数の二次電池セル１からなる複数の電池群２を、互いに隣接する電池群２同士の二次電池セル１間に第一間隔（ｄ１）よりも広い第二間隔（ｄ２）を設けて配置する構造によると、電池群間における間隔を広く確保してしながらも、全体の面積効率を低下させることなく多数の二次電池セル１を省スペースに配置できることが分かる。

　（他の実施例）
　以上の実施例では、複数の二次電池セル１を直径方向に１列に並べて電池群２とし、複数の電池群２を俵積みの姿勢に近似するように左右方向に位置をずらしながら前後に並べる配列としているが、電池群は、複数の二次電池セル１を２列に並べることもできる。また、以上の実施例では、互いに直列に接続される電池群間において第二間隔（ｄ２）を設けているが、互いに並列に接続される電池群間において第二間隔（ｄ２）を設けることもできる。

　さらにまた、以上の実施例では、各電池群２を構成する複数の二次電池セル１を並列に接続し、前後に隣接する複数の電池群２を直列に接続するが、各電池群を構成する二次電池セルを直列に接続し、隣接する複数の電池群を並列に接続することもできる。

　（実施例２）
　図１５に示す例では、直径方向に一列に並べた４本の二次電池セル１で電池群２を構成している。さらに、図の電池ユニット１２は、この電池群２の延在方向（図において左右方向）に２つの電池群２を並べると共に、この電池群２の延在方向と交差する方向（図において前後方向）に５列に電池群２を並べる状態を示している。このように各電池群２において一列に並べる二次電池セル１の数を少なくする構造は、電池群２内で熱が籠もるのをさらに抑制して電池群間における延焼を低減できる特長がある。この電池ユニット１２は、例えば、図において左右方向並ぶ２つの電池群２を並列接続すると共に、前後方向に並ぶ５列の電池群２を直列に接続する。すなわち、この電池ユニットは、４０本の二次電池セルを８並列５直列に接続する。

　（実施例３）
　図１６に示す例では、直径方向に一列に並べた３本の二次電池セル１を２段に配列する６本の二次電池セル１で電池群２を構成している。さらに、図の電池ユニット１２は、図において左右方向に２つの電池群２を並べると共に、前後方向に３段に電池群２を並べる状態を示している。このように各電池群２において二次電池セル１を２列に並べる構造では、任意の二次電池セル１に対して第一間隔（ｄ１）を設けて互いに隣接して配置される二次電池セル１の最大数が４本以下となる。例えば、図１６において、左上に位置する電池群２では、二次電池セルＡに対して第一間隔（ｄ１）を設けて隣接する二次電池セル１は２本となり、二次電池セルＢに対して第一間隔（ｄ１）を設けて隣接する二次電池セル１は３本となり、二次電池セルＣに対して第一間隔（ｄ１）を設けて隣接する二次電池セル１は４本となる。したがって、各電池群２において、任意の二次電池セル１に対して第一間隔（ｄ１）を設けて互いに隣接して配置される二次電池セル１が４本以下となるようにして、電池群２内において熱が籠もるのを抑制する。この電池ユニット１２は、例えば、図において左右方向並ぶ２つの電池群２を並列接続すると共に、前後方向に並ぶ３段の電池群２を直列に接続する。すなわち、この電池ユニット１２は、３６本の二次電池セル１を１２並列３直列に接続する。

　本発明に係る電源装置は、据え置き型の蓄電用途で家庭用、事業所用、工場用などの蓄電システムの電源やサーバのバックアップ用電源として、あるいはハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源などに好適に使用できる。

１００　　電源装置
１　　電池セル
１’　　発熱電池セル
１Ａ　　第１の端面
１ａ　　中心電極
１ｂ　　カシメ凸条
１Ｂ　　第２の端面
１ｃ　　熱伝導面
２　　電池群
３　　熱伝導部材
３Ａ　　熱伝導シート
５　　外装ケース
１０　　組電池
１１　　電池ブロック
１２　　電池ユニット
１３　　リード板
１３Ａ　　本体部
１３ａ　　第１の連結タブ
１３ｂ　　第２の連結タブ
１３ｃ　　開口部
１４　　連結バスバー
１５　　絶縁シート
２０　　電池ホルダ
２０Ａ　　第一分割ホルダ
２０Ｂ　　第二分割ホルダ
２１　　保持部
２２　　表面プレート
２３　　電極窓
２４　　開口窓
２５　　区画壁
２６　　外周壁
２７　　絶縁壁
２８　　境界窓
２９　　切除部
３０　　収納空間
３１　　区画室
３２　　ストッパ
３３　　空気層
３４　　区画隙間
４０　　充填凹部
４０Ａ　　第一充填凹部
４０Ｂ　　第二充填凹部
５０Ａ　　第１ケース
５０Ｂ　　第２ケース
５０Ｃ　　第３ケース
５１　　底面プレート
５２　　天面プレート
５３　　側面プレート
５４　　端面プレート
５５　　固定片
５６　　端面プレート
５７　　固定ネジ

Claims (16)

1. 　複数の二次電池セルを備える組電池と、
   　前記組電池を収納してなる外装ケースと、
   　前記組電池と前記外装ケースの間に積層されて、前記複数の二次電池セルに熱結合された熱伝導部材と、
   を備える電源装置であって、
   　前記複数の二次電池セルは円筒形電池で、
   　前記組電池は、前記複数の二次電池セルを互いに平行な姿勢で多段多列に並べて、前記複数の二次電池セルの長さ方向の両端面をそれぞれ同一面に配置する電池ホルダを備え、前記複数の二次電池セルの前記両端面のうちの一方の端面を熱伝導面として前記電池ホルダから表出させて前記熱伝導部材に熱結合させており、
   　前記複数の二次電池セルは、互いに隣接する前記二次電池セル間に所定の第一間隔を設けて配置された前記複数の二次電池セルからそれぞれなる複数の電池群で構成されると共に、前記複数の電池群が互いに隣接する電池群同士の前記二次電池セル間に前記第一間隔よりも広い第二間隔を設けて配置されており、
   　前記熱伝導部材はシート状またはプレート状で、前記複数の電池群に跨がって熱結合されてなる電源装置。
2. 　請求項１に記載される電源装置であって、
   　前記電池ホルダは、前記二次電池セルの長さ方向の中間で分割された第一分割ホルダと第二分割ホルダとを備え、
   　前記第一分割ホルダは、
   　　　　前記複数の二次電池セルの前記両端面のうちの第１の端面側の端部をそれぞれ保持して、互いに多段多列に連結された複数の第１の保持筒部と、
   　　　　前記複数の第１の保持筒部の先端を閉塞する表面プレートと、
   を備え、
   　前記表面プレートに、前記複数の二次電池セルの前記第１の端面に設けた正負の電極を表出させる電極窓を開口しており、
   　前記第二分割ホルダは、前記複数の二次電池セルの前記両端面のうちの第２の端面側の端部をそれぞれ保持して多段多列に互いに連結された複数の第２の保持筒部を備え、
   　前記複数の第２の保持筒部の先端を開口して前記複数の二次電池セルの前記熱伝導面を表出させる開口窓を設けてなる電源装置。
3. 　請求項２に記載される電源装置であって、
   　前記電池ホルダが樹脂製で、互いに隣接する前記二次電池セル同士が、難燃性を有する接着剤を介して固定されて所定の間隔に保持されてなる電源装置。
4. 　請求項３に記載される電源装置であって、
   　前記接着剤が、シリコーン系、エポキシ系、ジルコニア・シリカ系のいずれかである電源装置。
5. 　請求項３に記載される電源装置であって、
   　前記第一分割ホルダは、前記表面プレートが互いに隣接する前記二次電池セル同士の間に位置して開口された複数の境界窓を備えており、
   　前記境界窓から表出する前記複数の第１の保持筒部が部分的に切除されて、対向する前記二次電池セルの側面を表出させる溝状の切除部が形成されて、前記切除部の両側に配置される前記二次電池セルの間に前記接着剤を充填する充填凹部が形成されてなる電源装置。
6. 　請求項３に記載される電源装置であって、
   　前記第二分割ホルダは、前記開口窓の開口縁部において、互いに隣接する前記二次電池セル同士の間に位置して前記複数の第２の保持筒部が部分的に切除されて、対向する前記二次電池セルの側面を表出させる溝状の切除部が形成されて、前記切除部の両側に配置される前記二次電池セルの間に前記接着剤を充填する充填凹部が形成されてなる電源装置。
7. 　請求項５または６に記載される電源装置であって、
   　前記充填凹部が、
   　　　　前記電池群を構成する前記複数の二次電池セル同士の間に形成された第一充填凹部と、
   　　　　互いに隣接する前記電池群間において隣接する前記二次電池セル同士の間に形成された第二充填凹部と、
   　を備え、
   　前記第一充填凹部に充填される前記接着剤で形成される第一接着部を介して前記電池群を構成する前記複数の二次電池セル同士が第一間隔に保持され、
   　前記第二充填凹部に充填される前記接着剤で形成される第二接着部を介して前記電池群間において隣接する前記二次電池セル同士が第二間隔に保持されてなる電源装置。
8. 　請求項１に記載される電源装置であって、
   　前記電池ホルダが、互いに隣接する前記電池群同士の間に配置される区画壁を備える電源装置。
9. 　請求項１に記載される電源装置であって、
   　前記電池ホルダは、前記複数の二次電池セルの両端部をそれぞれ挿入して保持する複数の保持筒部を対向して備えており、前記保持筒部同士の間に空気層を設けて、前記二次電池セルの中間部を表出させてなる電源装置。
10. 　請求項９に記載される電源装置であって、
    　前記電池ホルダが、前記複数の保持筒部の外周に沿って成形された外周壁を備えており、
    　前記外周壁の内側に前記複数の二次電池セルを収納する収納空間が形成されてなる電源装置。
11. 　請求項１０に記載される電源装置であって、
    　前記電池ホルダが、互いに隣接する前記電池群同士の間に配置される区画壁を備えており、
    　前記区画壁が前記保持筒部に一体的に成形されると共に、前記区画壁の両端が前記外周壁に連結されており、前記区画壁と前記外周壁とで前記電池群を収納する区画室が形成されてなる電源装置。
12. 　請求項１ないし６、及び８ないし１１のいずれかに記載される電源装置であって、
    　互いに隣接する前記電池群同士は、一方の前記電池群において互いに隣接する前記二次電池セル同士の間にできる谷間に、他方の前記電池群の前記二次電池セルが位置するように配置されている電源装置。
13. 　請求項１ないし６、及び８ないし１１のいずれかに記載される電源装置であって、
    　前記電池群は、前記複数の二次電池セルが前記第一間隔を設けて直径方向に一列に配置されており、
    　前記複数の電池群が、前記第二間隔を設けて複数列に配列されてなる電源装置。
14. 　請求項１ないし６、及び８ないし１１のいずれかに記載される電源装置であって、
    　前記電池群は、前記複数の二次電池セルが互いに並列に接続されており、
    　前記複数の電池群が互いに直列に接続されてなる電源装置。
15. 　請求項１ないし６、及び８ないし１１のいずれかに記載される電源装置であって、
    　前記複数の電池群において、前記複数の二次電池セルのうちの任意の二次電池セルに対して前記第一間隔を設けて互いに隣接して配置される二次電池セルが４本以下である電源装置。
16. 　請求項１ないし６、及び８ないし１１のいずれかに記載される電源装置であって、
    　前記第一間隔が前記複数の二次電池セルのそれぞれの外径の８％～１５％であって、
    　前記第二間隔が前記第一間隔の１．５～２．５倍である電源装置。

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