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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123855
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】セルユニット、及び組電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/659 20140101AFI20240905BHJP
H01M 50/209 20210101ALI20240905BHJP
H01M 50/202 20210101ALI20240905BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20240905BHJP
H01M 50/293 20210101ALI20240905BHJP
H01M 50/244 20210101ALI20240905BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20240905BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20240905BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20240905BHJP
H01M 10/6551 20140101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
H01M10/659
H01M50/209
H01M50/202 501S
H01M50/202 401H
H01M50/204 401H
H01M50/293
H01M50/244 Z
H01M10/613
H01M10/625
H01M10/647
H01M10/6551
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023031621
(22)【出願日】2023-03-02
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】近藤 敦美
(72)【発明者】
【氏名】坂本 浩太郎
(72)【発明者】
【氏名】冨樫 法仁
(72)【発明者】
【氏名】王 蕾
(72)【発明者】
【氏名】吉川 賢一
【テーマコード（参考）】
5H031
5H040
【Ｆターム（参考）】
5H031AA09
5H031KK01
5H040AA28
5H040AS01
5H040AS04
5H040AT02
5H040LL01
5H040LL06
(57)【要約】
【課題】充放電によって、セルが温度上昇するときに、温度上昇を一時的に抑制する。
【解決手段】角柱セルと、絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面を覆うように該角柱セルを把持する把持板と、前記把持板の下面に接着された金属板と、前記金属板により上面が接着封止されるとともに、該金属板及び前記把持板を介して前記角柱セルが載置固定される相変化材料充填部と、前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロックと、を備えるセルユニット。
【選択図】図１
【解決手段】角柱セルと、絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面を覆うように該角柱セルを把持する把持板と、前記把持板の下面に接着された金属板と、前記金属板により上面が接着封止されるとともに、該金属板及び前記把持板を介して前記角柱セルが載置固定される相変化材料充填部と、前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロックと、を備えるセルユニット。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
角柱セルと、
絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面を覆うように該角柱セルを把持する把持板と、
前記把持板の下面に接着された金属板と、
前記金属板により上面が接着封止されるとともに、該金属板及び前記把持板を介して前記角柱セルが載置固定される相変化材料充填部と、
前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、
前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロックと、を備えるセルユニット。
絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面を覆うように該角柱セルを把持する把持板と、
前記把持板の下面に接着された金属板と、
前記金属板により上面が接着封止されるとともに、該金属板及び前記把持板を介して前記角柱セルが載置固定される相変化材料充填部と、
前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、
前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロックと、を備えるセルユニット。
【請求項2】
前記充填空間は、正六角柱状であり、
前記相変化材料充填部は、複数の前記充填空間により形成されたハニカム構造を有する請求項１に記載のセルユニット。
前記相変化材料充填部は、複数の前記充填空間により形成されたハニカム構造を有する請求項１に記載のセルユニット。
【請求項3】
前記相変化材料充填部の複数の前記充填空間は、それぞれ矩形体状である請求項１に記載のセルユニット。
【請求項4】
前記把持板と前記角柱セルの一対の長側面との間に、相変化材料が密封された袋が挟まれた請求項１、２又は３に記載のセルユニット。
【請求項5】
前記金属板と前記相変化材料充填部との間にホットメルトフィルムが配設され、
該相変化材料充填部は、該金属板及び該ホットメルトフィルムにより上面が接着封止された請求項１、２又は３に記載のセルユニット。
該相変化材料充填部は、該金属板及び該ホットメルトフィルムにより上面が接着封止された請求項１、２又は３に記載のセルユニット。
【請求項6】
複数の角柱セルと、
絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面をそれぞれ覆うように該角柱セルを把持するセル把持部と、
該セル把持部により把持された前記角柱セルを収容室に並列させて複数収容する樹脂ケースと、
前記セル把持部の下面に倣って変形可能であり、前記樹脂ケースの底板に貫通形成された枠孔に収容され、前記セル把持部の下面に密着する伝熱可塑性材料と、
前記セル把持部の下方に配設され前記伝熱可塑性材料を介して前記セル把持部と接着された金属板と、
前記金属板により上面が接着封止される相変化材料充填部と、
前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、
前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において複数の前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置にそれぞれ配設された金属仕切りブロックと、を備える組電池。
絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面をそれぞれ覆うように該角柱セルを把持するセル把持部と、
該セル把持部により把持された前記角柱セルを収容室に並列させて複数収容する樹脂ケースと、
前記セル把持部の下面に倣って変形可能であり、前記樹脂ケースの底板に貫通形成された枠孔に収容され、前記セル把持部の下面に密着する伝熱可塑性材料と、
前記セル把持部の下方に配設され前記伝熱可塑性材料を介して前記セル把持部と接着された金属板と、
前記金属板により上面が接着封止される相変化材料充填部と、
前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、
前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において複数の前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置にそれぞれ配設された金属仕切りブロックと、を備える組電池。
【請求項7】
前記充填空間は、正六角柱状であり、
前記相変化材料充填部は、複数の前記充填空間により形成されたハニカム構造を有する請求項６に記載の組電池。
前記相変化材料充填部は、複数の前記充填空間により形成されたハニカム構造を有する請求項６に記載の組電池。
【請求項8】
前記相変化材料充填部の複数の前記充填空間は、それぞれ矩形体状である請求項６に記載の組電池。
【請求項9】
前記金属板と前記相変化材料充填部との間にホットメルトフィルムが配設され、
該相変化材料充填部は、該金属板及び該ホットメルトフィルムにより上面が接着封止された請求項６、７又は８に記載の組電池。
該相変化材料充填部は、該金属板及び該ホットメルトフィルムにより上面が接着封止された請求項６、７又は８に記載の組電池。
【請求項10】
前記セル把持部は、前記角柱セルの一対の長側面に当接する絶縁仕切り板を備え、
該セル把持部により把持され前記樹脂ケースの収容室に複数並べて収容された前記角柱セルの一対の長側面に沿う方向において、１つの前記角柱セルの一対の長側面に当接する前記絶縁仕切り板と、１つの前記角柱セルの隣に位置する別の前記角柱セルの一対の長側面に当接する前記絶縁仕切り板と、の間に該絶縁仕切り板同士の干渉を防ぐ隙間が設けられており、
該隙間に、前記角柱セルの一対の短側面と、該一対の短側面と前記一対の長側面とで形成される該角柱セルの角部と、を覆うように接触するセパレータが配設された請求項６に記載の組電池。
該セル把持部により把持され前記樹脂ケースの収容室に複数並べて収容された前記角柱セルの一対の長側面に沿う方向において、１つの前記角柱セルの一対の長側面に当接する前記絶縁仕切り板と、１つの前記角柱セルの隣に位置する別の前記角柱セルの一対の長側面に当接する前記絶縁仕切り板と、の間に該絶縁仕切り板同士の干渉を防ぐ隙間が設けられており、
該隙間に、前記角柱セルの一対の短側面と、該一対の短側面と前記一対の長側面とで形成される該角柱セルの角部と、を覆うように接触するセパレータが配設された請求項６に記載の組電池。
【請求項11】
前記樹脂ケースは、前記収容室の外に設けられボルトが通る第１の貫通孔を備え、
前記金属板は、前記第１の貫通孔に連通するとともに前記ボルトが通る第２の貫通孔を備え、
前記相変化材料充填部は、前記第２の貫通孔に連通するとともに前記ボルトが通る第３の貫通孔を備え、
前記冷却台は、前記第３の貫通孔に連通するとともに前記ボルトが螺合するボルト穴を備え、
前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔、前記第３の貫通孔に通されるとともに前記冷却台のボルト穴に螺合した前記ボルトによって、前記樹脂ケース、前記金属板、前記相変化材料充填部、及び前記冷却台が締結固定される請求項６に記載の組電池。
前記金属板は、前記第１の貫通孔に連通するとともに前記ボルトが通る第２の貫通孔を備え、
前記相変化材料充填部は、前記第２の貫通孔に連通するとともに前記ボルトが通る第３の貫通孔を備え、
前記冷却台は、前記第３の貫通孔に連通するとともに前記ボルトが螺合するボルト穴を備え、
前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔、前記第３の貫通孔に通されるとともに前記冷却台のボルト穴に螺合した前記ボルトによって、前記樹脂ケース、前記金属板、前記相変化材料充填部、及び前記冷却台が締結固定される請求項６に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、セルユニット、及び組電池に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、組電池（電池モジュール）は、絶縁性を持たせた樹脂ケース内に複数のセル（電池）を収容し、所望の電圧電流となるように直並列にバスバー等で接続されたセル群を備えている。そして、セル群が正常な状態となっているか否かを監視する監視基板を、樹脂ケース等に収納し、該監視基板に主回路と通信ケーブル配線部とを配設する場合がある。該監視基板は、例えば、Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＭＵ）と呼ばれている。そして、組電池をさらに複数個直並列に配置することで、電池システム、電池盤、又は電池パックとして所望の電力、電圧、及び電流を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６８９２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
非常走行用電池装置やＵＰＳ（無停電電源装置）用蓄電池盤に用いられ、充放電時において急速に温度上昇する電池システムがある。そして、電池システムのモジュール内において、他のセルよりも温度が高いセルがあると、そのセルだけ先に内部の劣化が加速する。そのため、内部抵抗が上昇し、且ジュール熱が上昇することで、セル温度が上昇して容量が減少する。例えば、リチウムイオン電池等はエネルギー密度が低いので、高密度に組電池、電池システム、電池盤、又は電池パックに複数配置することが多く、配置場所によって、セルの急速充放電により急速に温度上昇するホットスポットができやすい。そして、ホットスポットの発生は、上記電池システム等における全体の性能低下の原因となる。
【0005】
充放電によって、セルが例えば急激に温度上昇するときに、温度上昇を一時的にパッシブに抑制するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するための本実施形態に係るセルユニットは、角柱セルと、絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面を覆うように該角柱セルを把持する把持板と、前記把持板の下面に接着された金属板と、前記金属板により上面が接着封止されるとともに、該金属板及び前記把持板を介して前記角柱セルが載置固定される相変化材料充填部と、前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロックと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
（セルユニットの実施形態１）
以下、図１、図２を用いてセルユニット１の例示的かつ模式的な実施形態を開示する。セルユニット１を、実施形態１のセルユニット１とする。なお、以下の説明では、便宜上、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向が規定されている。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は、互いに直交している。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で形成される平面を水平面とし、Ｚ軸方向を鉛直方向とする。Ｘ軸方向は、セルユニット１の角柱セル１０（以下、セル１０とする）の長手方向に沿う方向である。Ｙ軸方向は、セル１０の短手方向に沿う方向である。Ｚ軸方向は、セル１０の高さ方向に沿う方向である。Ｘ軸方向は、＋Ｘ方向と－Ｘ方向とを含む。Ｙ軸方向は、＋Ｙ方向と－Ｙ方向とを含む。Ｚ軸方向は、＋Ｚ方向（上方向）と－Ｚ方向（下方向）とを含む。なお、本実施形態における上下のような方向を示す表現は、便宜上の呼称であり、セルユニット１の位置、姿勢、及び使用態様を限定するものではない。
以下、図１、図２を用いてセルユニット１の例示的かつ模式的な実施形態を開示する。セルユニット１を、実施形態１のセルユニット１とする。なお、以下の説明では、便宜上、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向が規定されている。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は、互いに直交している。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で形成される平面を水平面とし、Ｚ軸方向を鉛直方向とする。Ｘ軸方向は、セルユニット１の角柱セル１０（以下、セル１０とする）の長手方向に沿う方向である。Ｙ軸方向は、セル１０の短手方向に沿う方向である。Ｚ軸方向は、セル１０の高さ方向に沿う方向である。Ｘ軸方向は、＋Ｘ方向と－Ｘ方向とを含む。Ｙ軸方向は、＋Ｙ方向と－Ｙ方向とを含む。Ｚ軸方向は、＋Ｚ方向（上方向）と－Ｚ方向（下方向）とを含む。なお、本実施形態における上下のような方向を示す表現は、便宜上の呼称であり、セルユニット１の位置、姿勢、及び使用態様を限定するものではない。
【0009】
セル１０は、電池セル、単電池、又は電池等とも称される。セル１０は、例えば、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された扁平又は略直方体形状の外装容器１００と、外装容器１００内に非水電解液と共に収容された図示しない発電要素と、を備えている。セル１０は、角柱型の缶セルである。
【0010】
外装容器１００は、有底矩形筒状の容器本体１０１と、容器本体１０１の上部側の開口に溶融等によって一体的に取り付けられた図示しない蓋と、を有する。そして、図示しない蓋のＺ軸方向における上面は、略平坦な端子面１０３となる。端子面１０３に、正極端子１０４と負極端子１０５との２種の端子が、Ｘ軸方向に間隔を空けて形成されている。
【0011】
セル１０は、端子面１０３の略中央に外装容器１００内に発生したガスを排出するラブチャー１０６、及び非水電解液を外装容器１００の内部に注入するための注液口１０７を備えている。ラブチャー１０６は、端子面１０３の正極端子１０４と負極端子１０５との間に位置する薄肉部にＸ字状の溝部を設けたものである。
【0012】
外装容器１００は、Ｚ軸方向において端子面１０３に対向する底面１０８と、底面１０８から連続的に立設する一対の短側面１０２と、底面１０８から連続に立設する一対の長側面１０９と、を有している。図１において、一対の短側面１０２はＸ軸方向において対向する側面であり、一対の長側面１０９はＹ軸方向において対向する側面である。セル１０の底面１０８、一対の短側面１０２、及び一対の長側面１０９は、略平坦面となっている。
【0013】
電流入出力用の正極端子１０４及び負極端子１０５は、端子面１０３にかしめ固定されるか、あるいは図示しない蓋を成形する際に鋳込まれることで、端子面１０３に取り付けられている。正極端子１０４及び負極端子１０５は、端子面１０３上において互いに電気的に絶縁されている。正極端子１０４及び負極端子１０５は、例えば、略平坦な平板状に形成されている。
【0014】
外装容器１００内に収容された図示しない発電要素は、その正極が正極端子１０４と電気的に接続している。発電要素の負極は、負極端子１０５と電気的に接続している。発電要素は例えば、倦回型電極群を含む。
【0015】
図示しない発電要素は、例えばコイルが巻回されて非水電解液とともに外装容器１００内に収納されているため、巻回方向、積層方向、及び面内方向によって熱伝導率が異なり、放熱のしやすさが角柱のセル１０のそれぞれの面によって異なる。そして、一般的にセル１０においては、セル１０のＺ軸方向における例えば下半分が、熱抵抗が他の部分よりも低くなる傾向がある。
【0016】
図１に示すように、セル１０は、絶縁性能を有する把持板１１によって、一対の長側面１０９及び底面１０８が覆われた状態で、把持板１１によって把持されている。
把持板１１は、例えば、Ｘ軸方向から見て略Ｕ字状に形成され絶縁塗装がされた金属板である。把持板は、例えば、公知の放熱材料であるアルミニウムで形成されている。
把持板１１は、例えば、Ｘ軸方向から見て略Ｕ字状に形成され絶縁塗装がされた金属板である。把持板は、例えば、公知の放熱材料であるアルミニウムで形成されている。
【0017】
把持板１１は、平板状の底部１１０と、底部１１０のＹ軸方向における両縁から垂直又は略垂直に立設された一対の壁部１１１と、を備えている。底部１１０の上面及び下面、並びに壁部１１１の外側面及び内側面は、略平坦面となっている。そして、図２に示すように、セルユニット１においては、把持板１１の底部１１０にセル１０の底面１０８が当接し、把持板１１の一対の壁部１１１にセル１０の一対の長側面１０９が当接するように、把持板１１内にセル１０が嵌合する。即ち、把持板１１は、セル１０をＹ軸方向両側からセル１０を挟み把持固定できるとともに、セル１０を抜き取るようにして取り外すこともできる。なお、把持板１１の壁部１１１のＸ軸方向における縁部分に、セル１０のＸ軸方向における移動を規制する突起状の小さなストッパを設けてもよい。
【0018】
把持板１１の絶縁塗装は、例えば電着塗装であり、把持板１１の表面の略全体にわたってなされている。即ち、把持板１１の底部１１０及び一対の壁部１１１の表面全体に、絶縁塗装がなされている。該電着塗装層は、例えば数十μｍの厚さであり、セル１０が把持板１１によって一対の長側面１０９が覆われて把持された状態における熱抵抗の影響が低くなる厚さに設定されている。把持板１１の絶縁塗装は、電着塗装に限定されず、例えば、エポキシ樹脂等の電気的絶縁性を有する樹脂が薄膜状に形成された塗装であってもよい。この場合の絶縁塗装は、液状樹脂を把持板１１の表面に塗布後に乾燥して一体化したものである。なお、該絶縁塗装は、例えば、把持板１１の表面に予めシート状のものを貼り付けて実現されてもよい。
なお、絶縁性能を有する把持板１１は、アルミニウム板に絶縁塗装を施した構成に限定されず、電気的絶縁性を有する所定の樹脂からなる樹脂板であってもよい。
なお、絶縁性能を有する把持板１１は、アルミニウム板に絶縁塗装を施した構成に限定されず、電気的絶縁性を有する所定の樹脂からなる樹脂板であってもよい。
【0019】
図１、図２に示すように、把持板１１の下方には、平面視矩形の金属板１２が配設されている。金属板１２は、例えばアルミニウム板である。セル１０の一対の長側面１０９及び底面１０８を覆った状態でセル１０を把持した把持板１１の下面は、金属板１２の上面１２１に例えば接着材を用いて接着される。使用される接着剤は、例えば、２液硬化型のエポキシ樹脂系接着剤であるが、これに限定されるものではない。また、該接着剤の代わりに、極薄の両面テープ、又はホットメルトフィルムを用いてもよい。
【0020】
セルユニット１は、金属板１２によりその上面２０ａが接着封止されるとともに、金属板１２及び把持板１１を介してセル１０が載置固定される相変化材料充填部２と、相変化材料充填部２の下面２０ｂに接着されるヒートシンク１５と、を備えている。
【0021】
例えば、ヒートシンク１５は、所定の金属材で略直方体状に形成されている。ヒートシンク１５は、相変化材料充填部２の下面２０ｂに接着される冷却台の一例である。ヒートシンク１５は、板状の複数のフィン１５０を下面側に有している。各フィン１５０は、Ｘ軸方向に沿って延在している。複数のフィン１５０は、Ｙ軸方向に互いに間隔をあけて並べられており、隣り合うフィン１５０とフィン１５０との間を空気がＸ軸方向に沿って流れていく。ヒートシンク１５は、相変化材料充填部２内に充填された相変化材料２３が融解した後に、温度上昇する相変化材料２３の熱を奪いセルユニット１外に該空気と共に放熱する。
【0022】
実施形態１のセルユニット１では、例えば、ヒートシンク１５の平坦面である上面１５１に、Ｘ軸方向に延在する帯状のホットメルトフィルム１６が配設されている。ホットメルトフィルム１６は、例えば、絶縁性能を備えている。そして、ホットメルトフィルム１６によって、ヒートシンク１５の上面１５１と相変化材料充填部２の下面２０ｂとが加熱接着される。即ち、ホットメルトフィルム１６が、Ｚ軸方向におけるヒートシンク１５と相変化材料充填部２との間に配設された状態となる。
【0023】
ホットメルトフィルム１６は、例えば、熱可塑性材料であるナイロン系材料で構成されており、熱伝導率が一例として約０．４［Ｗ／ｍＫ］である。ホットメルトフィルム１６は、例えば、厚さが約５０μｍに設定されており、発熱体であるセル１０と比べて熱抵抗が十分に低くなっている。そのため、一つのセル１０当たりの発熱量［Ｗ］を１Ｗ～数Ｗと仮定した場合に、セル１０からヒートシンク１５に対する伝熱がホットメルトフィルム１６によって妨げられることはほとんどない。なお、ホットメルトフィルム１６の材質、熱伝導率、及び厚さは、上記例に限定されるものではない。また、相変化材料充填部２の下面２０ｂに対するヒートシンク１５の接着は、ホットメルトフィルム１６による例に限定されない。
【0024】
例えば、実施形態１のセルユニット１では、金属板１２と相変化材料充填部２との間に、Ｘ軸方向に延在する帯状のホットメルトフィルム１７が配設されている。そして、ホットメルトフィルム１７によって、金属板１２の下面１２０と相変化材料充填部２の上面２０ａとが加熱接着される。即ち、相変化材料充填部２は、金属板１２及びホットメルトフィルム１７により上面２０ａが接着封止されている。ホットメルトフィルム１７は、ホットメルトフィルム１６と例えば同一のものを用いるため、材質等についての説明は省略する。
【0025】
相変化材料充填部２は、ケーシング２０と、ケーシング２０内に配設された複数の金属仕切り板２１（以下、仕切り板２１とする）によって仕切られた複数の充填空間２２と、各充填空間２２に充填された相変化材料（ＰＣＭ：Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）２３と、ケーシング２０内においてセル１０の底面１０８の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロック２４（以下、仕切りブロック２４とする）と、を備えている。
【0026】
アルミニウム等の所定の金属からなるケーシング２０は、ケーシング２０の長手方向（Ｘ軸方向）において対向する一対の側壁２００と、ケーシング２０の短手方向（Ｙ軸方向）において対向する一対の側壁２０１と、図示しない底板と、を備える。図１、図２に示す一対の側壁２００は、一対の側壁２０１よりも厚さが厚く形成されているが、厚く形成されていなくてもよい。
【0027】
セルユニット１は、セル１０、金属板１２、ケーシング２０、及びヒートシンク１５の短手方向（Ｙ軸方向）が、互いに平行又は略平行の状態になっている。また、セル１０、金属板１２、ケーシング２０、及びヒートシンク１５の長手方向（Ｘ軸方向）が、互いに平行又は略平行の状態になっている。
【0028】
実施形態１のセルユニット１では、ケーシング２０内に複数の仕切り板２１で仕切られて形成された複数の充填空間２２は、正六角柱状である。仕切り板２１の材質は、例えば、アルミニウムである。そして、相変化材料充填部２は、複数の仕切り板２１で形成された正六角柱状の複数の充填空間２２を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に隙間なく並べた構造（ハニカム構造）を備えている。相変化材料充填部２の上面２０ａは、主に複数の充填空間２２のＺ軸方向における上側開口で形成されている。また、相変化材料充填部２の下面２０ｂは、ケーシング２０の図示しない底板の下面である。
【0029】
ホットメルトフィルム１６によって、ヒートシンク１５の上面１５１と相変化材料充填部２の図示しない底板の下面２０ｂとが加熱接着される。なお、ケーシング２０が図示しない底板を備えておらず、複数の充填空間２２がＺ軸方向において、上下ともに開口していてもよい。この場合には、ホットメルトフィルム１６によって、ヒートシンク１５の上面１５１と相変化材料充填部２の下面２０ｂとが加熱接着されることで、複数の充填空間２２のＺ軸方向における下側開口が接着封止される。これによって、複数の充填空間２２のせん断方向における剛性が高められる。
【0030】
なお、フィン１５０を備えるヒートシンク１５に代えて、例えば、金属板１２と略同様の金属板を、ホットメルトフィルム１６によって相変化材料充填部２の下面２０ｂに加熱接着して、該金属板を相変化材料充填部２の下面２０ｂに接着される冷却台として用いてもよい。
【0031】
複数の充填空間２２には、一度溶かされて液体状態となっている相変化材料２３が充填される。その後、常温（例えば、摂氏２５℃）程度まで相変化材料２３が冷却されることで、相変化材料２３が各充填空間２２の中で充填されたまま固体になる。なお、図１においては、各充填空間２２内で固体となった複数の正六角柱状の相変化材料２３の中から、一つを充填空間２２より抜き出して示している。
【0032】
相変化材料２３は、例えば、常温である２５℃付近では個体の状態であり、かつ、固体から液体へ相変化を起こす融点が４５℃～６５℃である不燃性の材料が用いられる。また、相変化材料２３は、例えば、熱伝導率が約０．２［Ｗ／ｍＫ］～約０．４［Ｗ／ｍＫ］である。本実施形態では、相変化材料２３として例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を用いている。より具体的には、相変化材料２３は、例えば、融点６０℃程度であるポリエチレングリコールを用いる。なお、相変化材料２３は、ポリエチレングリコールに限定されず、酢酸ナトリウム三水和物を用いてもよい。酢酸ナトリウム三水和物は、例えば、融点が５８℃であり、融解熱、即ち固体から液体に相転移する時に必要な熱量が２６４ｊ／ｇであり、難燃性である。
【0033】
セル１０が充放電によって発熱した場合に、底面１０８を通過する放熱量に対応する熱抵抗が低いので、セルユニット１においては底面１０８側に相変化材料２３を配置することによって、セル１０の急激な温度上昇を一時的に抑制することができる。
【0034】
上記のように、相変化材料２３が各充填空間２２の中に充填され正六角柱状の固体になった状態で、ホットメルトフィルム１７によって、相変化材料充填部２の上面２０ａと、セル１０及び把持板１１が一体となった金属板１２の下面とが加熱接着されることで、図２に示すように、複数の充填空間２２のＺ軸方向における上側開口が封止され、液体になった場合の相変化材料２３が充填空間２２から流出してしまうことが無いようになる。
【0035】
図１に示す仕切りブロック２４は、把持板１１、金属板１２、及びホットメルトフィルム１７を介して相変化材料充填部２の上面２０ａに固定されたセル１０の底面１０８の中央部に対応するように、ケーシング２０内の略中央となる位置に配設されている。仕切りブロック２４は、例えば、アルミニウムを矩形体に形成したものである。仕切りブロック２４によって、ケーシング２０内の複数の充填空間２２が、Ｘ軸方向において二つの群に分けられた状態となる。
【0036】
（セルユニットの実施形態２）
図３は、実施形態２のセルユニット１Ａである。セルユニット１Ａは、図１、図２に示す実施形態１のセルユニット１の構成の一部を変更したものであり、セルユニット１と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略する。
図３は、実施形態２のセルユニット１Ａである。セルユニット１Ａは、図１、図２に示す実施形態１のセルユニット１の構成の一部を変更したものであり、セルユニット１と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略する。
【0037】
セルユニット１Ａは、金属板１２及び把持板１１を介してセル１０が載置固定される相変化材料充填部２Ａと、相変化材料充填部２Ａの下面２５ｂに接着されるヒートシンク１５と、を備えている。
【0038】
相変化材料充填部２Ａは、ケーシング２５と、ケーシング２５内に配設された金属仕切り板２６（以下、仕切り板２６とする）によって仕切られた複数の充填空間２７と、複数の充填空間２７に充填された相変化材料２３と、ケーシング２５内においてセル１０の底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロック２９（以下、仕切りブロック２９とする）と、を備えている。
【0039】
アルミニウム等の所定の金属で形成されたケーシング２５は、Ｘ軸方向において対向する一対の側壁２５０と、ケーシング２５のＹ軸方向において対向する一対の側壁２５１と、を備える。例えば、一対の側壁２５０は、一対の側壁２５１よりも厚さが厚く形成されている。
【0040】
複数の仕切り板２６は、Ｘ軸方向における一対の側壁２５０と仕切りブロック２９との間に配置される。互いに対して間隔を空けて配置される複数の仕切り板２６によって、相変化材料充填部２Ａの複数の充填空間２７は、それぞれ矩形体状に形成されている。
【0041】
例えば、一対の側壁２５１には、それぞれの充填空間２７に液状の相変化材料２３を充填するための注入口２５３が、Ｘ軸方向に間隔を空けて複数形成されている。
【0042】
本実施形態２のセルユニット１Ａでは、ヒートシンク１５の上面１５１に、Ｘ軸方向に延在する矩形板状の金属板１８が配設されている。金属板１８は、例えば、アルミニウム板である。そして、金属板１８の上面１８０は、相変化材料充填部２Ａの下面２５ｂにホットメルトフィルム１６によって加熱接着される。そして、ホットメルトフィルム１６によって、金属板１８の上面１８０と相変化材料充填部２Ａの下面２５ｂとが加熱接着されることで、複数の充填空間２７のＺ軸方向における下側開口が封止される。金属板１８の下面１８１は、ヒートシンク１５の上面１５１に、例えば接着材、両面テープ、又はホットメルトフィルムを介して接着される。
なお、相変化材料充填部２Ａの下面２５ｂを、ホットメルトフィルム１６によって、ヒートシンク１５の上面１５１に直に加熱接着してもよい。
なお、相変化材料充填部２Ａの下面２５ｂを、ホットメルトフィルム１６によって、ヒートシンク１５の上面１５１に直に加熱接着してもよい。
【0043】
例えば、複数の充填空間２７のＺ軸方向における下側開口が上記のように封止された状態で、複数の充填空間２７に、一度溶かされて液体となっている相変化材料２３が注入口２５３から充填される。その後、常温（例えば、２５℃）程度まで相変化材料２３が冷却されることで、相変化材料２３が各充填空間２７の中で固体になる。なお、相変化材料２３が、各充填空間２７に充填された後、注入口２５３は例えばレーザ溶接などによって塞がれる。なお、図３においては、理解のために、各充填空間２７内で固体となった矩形体状の複数の相変化材料２３の中から、一つを充填空間２７より抜き出して示している。
【0044】
アルミニウムで形成されケーシング２５内に配設された仕切りブロック２９は、その機能等が実施形態１のセルユニット１における仕切りブロック２４と略同一であるため、説明を省略する。
【0045】
実施形態１のセルユニット１と同様に、実施形態２のセルユニット１Ａにおいても、金属板１２の上面１２１に、セル１０を把持した把持板１１の底部１１０の下面が接着剤等を用いて接着される。セルユニット１Ａは、例えば、セル１０、金属板１２、ケーシング２５、金属板１８、及びヒートシンク１５の短手方向（Ｙ軸方向）が、互いに平行又は略平行の状態になっている。また、セル１０、金属板１２、ケーシング２５、金属板１８、及びヒートシンク１５の長手方向（Ｘ軸方向）が、互いに平行又は略平行の状態になっている。
【0046】
例えば、実施形態２のセルユニット１Ａにおいては、把持板１１とセル１０の一対の長側面１０９との間に、相変化材料２３が密封された袋１９が挟まれている。袋１９は、所定の樹脂で形成され可撓性を備えるパウチ等である。袋１９は、把持板１１の一対の壁部１１１の内側面側に接着されていてもよいし、一対の壁部１１１の内側面にポケットを形成して該ポケットに収容されていてもよい。袋１９は、セル１０の一対の長側面１０９の両面にそれぞれ接触していてもよいし、一対の長側面１０９のうち片方の長側面１０９のみに接触していてもよい。
【0047】
セル１０は、充放電により発熱した場合に、面積の最も広い一対の長側面１０９から放熱を行いやすい。よって、把持板１１とセル１０の一対の長側面１０９との間に、相変化材料２３が密封された袋１９が挟まれていることで、セル１０の一対の長側面１０９から袋１９内の相変化材料２３に熱が伝達されて、袋１９内の相変化材料２３が効率よく融解する。そして、袋１９内の相変化材料２３の相変化時の潜熱によって、セル１０の温度上昇を抑制することが可能となる。なお、セルユニット１Ａは、袋１９を備えていなくてもよい。また、図１、２に示す実施形態１のセルユニット１が袋１９を備える構成となっていてもよい。
【0048】
図示しない電源から例えば図１、図２に示す実施形態１のセルユニット１に電力が供給されることにより、セルユニット１が充電される。また、セルユニット１から負荷へ電力が供給されることにより、セルユニット１が放電する。以下に、セル１０が例えば急速な充放電を繰り返すことで発熱する場合における、セルユニット１のセル１０の温度上昇を抑制する機能について説明する。
【0049】
図４は、図２に示す相変化材料充填部２を備える実施形態１のセルユニット１のセル１０の温度の上昇と、相変化材料充填部２を備えていない従来のセルユニットのセルの温度の上昇とを比較するためのグラフである。図４において、実線で示すグラフＧ１は、実施形態１のセルユニット１におけるセル１０の温度と時間との関係を示すグラフである。また、破線で示すグラフＧ２は、相変化材料充填部２を備えていない、換言すれば、図１に示す相変化材料２３による温度上昇の抑制がなされないセルユニットにおけるセルの温度と時間との関係を示すグラフである。図４において、横軸は時間［秒］を示し、縦軸は温度［℃］を示している。
【0050】
セルユニット１は、例えば、非常走行用電池装置等の電池システムに組み込まれて使用される。なお、セルユニット１が組み込まれる電池システムは、ＣＭＵ（Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と称される監視基板、バッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）、これらの上位制御手段でありセルユニット１を含む電池システムの各部の多重制御を行うコントローラ、防火壁、又は消火設備等の少なくとも一つを備えている。しかし、図４に示すグラフＧ１及びグラフＧ２は、セルに対するＣＭＵによる監視制御が失われてしまったり、外部事故による圧力でセルが内部短絡してしまったりする場合におけるセルの温度と時間との関係を示している。
【0051】
例えば、図４に示す温度Ｔ１を、図１、図２に示すセル１０の発熱する前の開始温度Ｔ１として、開始温度Ｔ１からセル１０の温度が充放電等により上昇していく。即ち、充放電の反復によって、主に内部抵抗と充放電電流の２乗との積でジュール熱と反応熱とが発生して、セル１０の温度が上昇していく。
【0052】
セル１０は、ＣＭＵによる監視制御等が失われている場合には、途中から熱暴走状態となり、例えば電解液沸点温度Ｔ２を超えると、外装容器１００内の電解液が沸騰する。これによって、ラブチャー１０６がひらき、霧状になった非水電解液がセル１０外部に噴出する。そして、噴出した非水電解液の気中濃度が所定条件を満たし、かつ噴出した非水電解液が発火点温度Ｔ３になると火災が起きる可能性がある。
【0053】
図４に示す時間Ｓ０における所定の温度Ｔ４をセル１０の保護温度とし、温度Ｔ５を火災予兆とみなす温度だとする。温度Ｔ５は、例えば、約６５℃～約７５℃である。実施形態１のセルユニット１におけるセル１０の温度と時間との関係を示すグラフＧ１と、温度上昇抑制がなされないセルユニットにおけるセルの温度と時間との関係を示すグラフＧ２とを比較すると、実施形態１のセルユニット１におけるセル１０は、温度Ｔ４から温度Ｔ５に到達する間で温度上昇が抑制されている。即ち、温度上昇抑制がなされないセルユニットにおけるセルが火災予兆とみなす温度Ｔ５に到達する時間Ｓ１よりも、セルユニット１におけるセル１０が温度Ｔ５に到達する時間Ｓ２は遅く（長く）なっている。また、温度上昇抑制がなされないセルユニットにおけるセルが電解液沸点温度Ｔ２に到達する時間Ｓ１１よりも、セルユニット１におけるセル１０が電解液沸点温度Ｔ２に到達する時間Ｓ２１は遅くなっている。
【0054】
例えば、セルユニット１が組み込まれた電池システムの傍にいる作業者、運転者、又は乗員等が、該電池システムから退避する場合等に、退避時間を時間Ｓ０から開始すると考える。そして、実施形態１のセルユニット１におけるセル１０は、温度上昇抑制がなされないセルユニットにおけるセルよりも、時間Ｓ１と時間Ｓ１よりも遅い時間Ｓ２との間の差分時間ΔＳａを、上記退避時間のために多く充てることが可能となる。即ち、実施形態１のセルユニット１では、セル１０の例えば急速な充放電を行った場合等に、急激な温度上昇が起きることを抑制でき、発熱時の退避時間を差分時間ΔＳａ分増加させることができる。
【0055】
図１、図２に示すセルユニット１が上記のように退避時間を増加させることができる理由について説明する。本実施形態１のセルユニット１では、セル１０が発熱すると、セル１０の熱が、把持板１１、及び金属板１２を介して、セル１０の下方に位置する相変化材料充填部２に伝えられる。相変化材料充填部２は、ケーシング２０内に配設された金属仕切り板２１によって仕切られた複数の充填空間２２を備えており、複数の充填空間２２によりハニカム構造を形成している。そして、各充填空間２２には、例えば、常温である２５℃程度においては個体であり、融点が６０℃程度の相変化材料２３が充填されている。そのため、相変化材料充填部２で、セル１０から伝わってきた熱を個体の状態から融解する際の潜熱として相変化材料２３が吸収する。該熱吸収によって、セル１０の例えば急速な充放電を行った場合等における急激な温度上昇を抑制できる。
【0056】
また、充填空間２２に充填されている相変化材料２３は、熱伝導率が約０．２［Ｗ／ｍＫ］～約０．４［Ｗ／ｍＫ］と低いが、ケーシング２０内において金属仕切り板２１によって周囲を囲繞された状態になっているため、セル１０から伝わった熱を熱伝導率が高い金属仕切り板２１を介して、効率よく吸収することができ、相変化における潜熱により、セル１０の温度上昇を抑える効果を最大限に引き出すことが可能になる。さらに、相変化材料充填部２は、セル１０の熱抵抗がより低くなる底面１０８の下方に配設されているため、セル１０から相変化材料２３が熱をより吸収しやすくなっている。また、相変化材料充填部２の下面２０ｂには、ヒートシンク１５が接着されているため、相変化材料２３が潜熱を使い終えた後においても、ヒートシンク１５による吸熱がなされ、セル１０の温度上昇を抑える効果を最大限に引き出すことが可能になる。
【0057】
相変化材料充填部２において、複数の充填空間２２からなるハニカム構造は、せん断方向（Ｘ軸Ｙ軸平面方向）における剛性が低い。しかし、相変化材料充填部２の上面２０ａをホットメルトフィルム１７及び金属板１２で接着封止しているため、相変化材料２３のケーシング２０からの流出を防ぎつつ、剛性を上げることができる。また、セルユニット１では、相変化材料充填部２は、複数の充填空間２２に相変化材料２３を充填しているため、従来よりもセルユニット１全体の軽量化を図ることができる。
【0058】
セルユニット１は、ケーシング２０内においてセル１０の底面１０８の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロック２４を備えている。仮に、ケーシング２０内に仕切りブロック２４を配設していない場合、即ち、ケーシング２０内全域が複数の充填空間２２にそれぞれ充填された相変化材料２３で占められている場合を想定する。セル１０は、充放電による発熱が起きると、中央部分に熱が澱みやすい性質を有している。そのため、ケーシング２０内全域が充填空間２２に充填された相変化材料２３で占められている場合には、相変化材料充填部２の上面２０ａに固定されたセル１０の底面１０８の中央部に対応する位置にある相変化材料２３が、他の相変化材料２３に比べて温度が高くなり溶けやすくなる。そして、セル１０の底面１０８の中央部に対応する位置にある相変化材料２３の相変化時の潜熱のみが、セル１０の温度上昇を抑制するために使用される傾向があり、セル１０の底面１０８の中央部に対応する位置から外れた位置にある相変化材料２３が効率よく溶けずに潜熱を使いきれない場合がある。
【0059】
本実施形態のセルユニット１においては、相変化材料充填部２の上面２０ａに固定されたセル１０の底面１０８の中央部に対応するように、仕切りブロック２４が配設されている。そして、仕切りブロック２４によって、ケーシング２０内の複数の充填空間２２が、Ｘ軸方向において二つの群に分けられている。仕切りブロック２４を設けることで、セル１０から仕切りブロック２４を通して、仕切りブロック２４のＸ軸方向における両側に位置する充填空間２２内の相変化材料２３に熱が伝わる。そして、ケーシング２０内の相変化材料２３全体が、略均一に効率よく溶けて潜熱によるセル１０の温度上昇抑制効果が得られる。即ち、仕切りブロック２４は、ケーシング２０内の相変化材料２３の温度分布を均一化して、相変化材料２３全体を溶けやすくする。そして、セルユニット１は、相変化材料２３全体を効率よく融解させて、相変化材料２３の潜熱によって、セル１０の充放電時の急速な温度上昇を抑えることができる。
【0060】
上記効果は、実施形態２のセルユニット１Ａにおいても、略同様に得ることが可能である。また、実施形態２のセルユニット１Ａは、把持板１１とセル１０の一対の長側面１０９との間に、相変化材料２３が密封された袋１９が挟まれていることで、一対の長側面１０９から袋１９内の相変化材料２３に熱が伝達されて、袋１９内の相変化材料２３が効率よく融解する。そして、袋１９内の相変化材料２３の相変化時の潜熱によって、セル１０の急激な温度上昇をさらに抑制できる。
【0061】
（組電池の実施形態）
以下、図５～図９を用いて本実施形態の組電池４について開示する。実施形態の組電池４は、種々の装置や、機械、設備等に設置され、それら種々の装置や、機械、設備の電源として使用される。組電池４は、自動車や鉄道車両等の電源等、移動型の電源としても使用される他、例えば、ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ Ｏｆ Ｓａｌｅｓ）システム用の電源等、定置型の電源としても使用されうる。また、種々の装置等には、複数の、本実施形態で示される組電池４を、直列あるいは並列に接続したセット（例えば棚状に上下に重ねたセット）として搭載することもできる。組電池４は、電池モジュールや電池装置等とも称される。
以下、図５～図９を用いて本実施形態の組電池４について開示する。実施形態の組電池４は、種々の装置や、機械、設備等に設置され、それら種々の装置や、機械、設備の電源として使用される。組電池４は、自動車や鉄道車両等の電源等、移動型の電源としても使用される他、例えば、ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ Ｏｆ Ｓａｌｅｓ）システム用の電源等、定置型の電源としても使用されうる。また、種々の装置等には、複数の、本実施形態で示される組電池４を、直列あるいは並列に接続したセット（例えば棚状に上下に重ねたセット）として搭載することもできる。組電池４は、電池モジュールや電池装置等とも称される。
【0062】
図に示す組電池４は、複数の角柱セル１０を備えている。セル１０は、図１に示すセルユニット１のセル１０と同一であるため、説明を省略する。なお、以下に説明される組電池４に含まれるセル１０の数や配置等は、本実施形態で開示されるものには限定されない。
【0063】
図５に示すように、組電池４は、絶縁性能を有し複数のセル１０の一対の長側面１０９及び底面１０８をそれぞれ覆うように複数のセル１０を把持するセル把持部４１を、例えば３つ備えている。また、組電池４は、セル把持部４１により把持された複数のセル１０を収容室５０（図７参照）に並列させて収容する樹脂ケース５を備えている。なお、図５において、樹脂ケース５は、組電池４の内部の構造を説明するために二点鎖線により簡略化して示している。
【0064】
図５に示すセル把持部４１は、アルミニウム等で形成されており、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向を短手方向とする矩形の底板４１２を備えている。底板４１２は、水平面（Ｘ軸Ｙ軸平面）に水平に延在している。そして、底板４１２の上面に、Ｙ軸方向に互いに等間隔を空けて絶縁仕切り板４１１が例えば垂直に立設している。
【0065】
セル把持部４１は、例えば、底板４１２の表面及び各絶縁仕切り板４１１の表面に絶縁塗装が施されていることで、絶縁性能を有している、なお、セル把持部４１は、電気的絶縁性を有する所定の樹脂で形成されていてもよい。
【0066】
本実施形態においては、例えば、９枚の絶縁仕切り板４１１が底板４１２上に立設しており、Ｙ軸方向に隣り合う一枚の絶縁仕切り板４１１と別の一枚の絶縁仕切り板４１１との間に、セル１０が一つ配設される。そして、セル把持部４１の底板４１２にセル１０の底面１０８が当接し、かつ、セル把持部４１のＹ軸方向において隣り合う絶縁仕切り板４１１にセル１０の一対の長側面１０９が当接するように、セル把持部４１内にセル１０が嵌合する。即ち、セル把持部４１は、複数のセル１０をＹ軸方向両側から挟み込み把持して固定できるとともに、各セル１０を抜き取るように取り外すこともできる。
【0067】
また、図５に示すように、１つのセル把持部４１は、Ｙ軸方向に並ぶ８つのセル１０を把持している。Ｙ軸方向に並ぶ８つのセル１０を、１つのセル列１０Ａとする。セル列１０Ａにおいて、Ｙ軸方向において隣り合う各セル１０は、各絶縁仕切り板４１１によって絶縁されている。そして、組電池４は、セル把持部４１と一体となったセル列１０Ａを、Ｘ軸方向に並べて３つ有している。例えばリチウムイオン電池であるセル１０は、エネルギー密度が低いが、セル把持部４１に把持された複数のセル１０間の隙間はほとんど無く、セル１０を高密度に並べた状態とすることができる。
【0068】
なお、セル把持部４１は、図５に示す例に限定されるものではなく、例えば、一つのセル１０を一つのセル把持部が把持する構成となっていてもよい。即ち、図１に示すセル１０を把持する把持板１１が、セル把持部となってもよい。この場合には、下側ケース５Ｂの収容室５０内に、１つのセル１０を把持した把持板１１がＹ軸方向に例えば８つ並べられて、一つのセル列１０Ａを形成する。
【0069】
図５～図８に示す樹脂ケース５は、電気的絶縁性を有する材料から形成される。樹脂ケース５を形成する材料としては、例えば、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の電気的絶縁性を有するエンプラ樹脂が挙げられる。
【0070】
樹脂ケース５は、平面視矩形で蓋形状の上側ケース５Ａと、上側ケース５Ａと組み合わされる下側ケース５Ｂとを備えている。上側ケース５Ａは、即ち、組電池４の上蓋となる。
【0071】
図６、図７において具体的な形状を示す下側ケース５Ｂは、長手方向（Ｘ軸方向）において対向する一対の側壁５２、樹脂ケース５の短手方向（Ｙ軸方向）において対向する一対の側壁５３、及び底板５５を備える。なお、図６においては、下側ケース５Ｂに上側ケース５Ａが嵌合した状態を示している。図７においては、下側ケース５Ｂのみを図示している。
【0072】
図７に示すように、下側ケース５Ｂの内部には、セル把持部４１に把持された複数のセル１０からなるセル列１０Ａを収容するための収容室５０が形成されている。一対の側壁５２と一対の側壁５３とは例えば一体的に接続されており、収容室５０側方全周を囲む。
【0073】
図７に示すように、下側ケース５Ｂは、例えば２つの仕切り壁をセパレータ５６として備えている。電気的絶縁性を備える各セパレータ５６は、Ｘ軸方向において一対の側壁５２の間に配置され、互いに対して離れて配置される。セパレータ５６のそれぞれは、収容室５０内において、高さ方向（Ｚ軸方向）に沿って連続して延設される。そして、２つのセパレータ５６によって下側ケース５Ｂの収容室５０は、収容する３つのセル列１０Ａと同数の３つの領域５０２に仕切られる。即ち、収容室５０は、セパレータ５６によって、Ｘ軸方向において３分割される。
【0074】
また、図８に示すように、セル把持部４１により把持され下側ケース５Ｂの収容室５０に複数並べて収容されたセル１０の一対の長側面１０９に沿う方向（Ｘ軸方向）において、１つのセル１０の一対の長側面１０９に当接する絶縁仕切り板４１１と、１つのセル１０の隣に位置する別のセル１０の一対の長側面１０９に当接する絶縁仕切り板４１１と、の間に隙間５０９が設けられている。該隙間５０９は、１つのセル１０の一対の長側面１０９に当接する絶縁仕切り板４１１と、１つのセル１０の隣に位置する別のセル１０の一対の長側面１０９に当接する絶縁仕切り板４１１との干渉を防ぐ役割を果たす。
【0075】
図７、図８に示すセパレータ５６は、該隙間に配設された状態となっている。また、図８に示すように、セパレータ５６は、セル把持部４１によって把持された複数のセル１０の一対の短側面１０２、及び一対の短側面１０２と一対の長側面１０９とで形成されるセル１０の角部１０８ｃを覆うように、一対の短側面１０２及び角部１０８ｃに接触している。
【0076】
なお、組電池４において、３つのセル把持部４１が１つのセル把持部として一体となっており、また、下側ケース５Ｂの収容室５０がセパレータ５６によって３つに分割されておらず１つの収容室となっていてもよい。この場合には、複数のセル１０を把持した１つのセル把持部が樹脂ケース５の１つの収容室に収容される。また、１つのセル１０の一対の長側面１０９に当接する絶縁仕切り板と、１つのセル１０の隣に位置する別のセル１０の一対の長側面１０９に当接する絶縁仕切り板の間に絶縁仕切り板同士の干渉を防ぐ隙間を設け、該隙間に樹脂ケース５とは別体となっているセパレータを配設してもよい。
【0077】
例えば、図１に示すセル１０を把持する把持板１１が、セル把持部となっている場合には、下側ケース５Ｂの収容室５０内に、１つのセル１０を把持した把持板１１がＹ軸方向に例えば８つ並べられて、一つのセル列１０Ａを形成する。この場合には、下側ケース５Ｂの底板５５上に、複数の区分け板がＹ軸方向に等間隔を空けて立設していてもよい。領域５０２のそれぞれは、該区分け板によって、領域５０２に収容するセル１０を把持した把持板１１の数（例えば８つ）と同一の数に区分けされる。そして、区分け板によって、セル列１０Ａに含まれる複数のセル１０のＹ軸方向における適切な位置決めがなされるようにしてもよい。
【0078】
下側ケース５Ｂの底板５５は、Ｚ軸方向の下側から、複数のセル１０を把持したセル把持部４１を支持する。底板５５には、図６～図８に示すように３つの枠孔５５４が貫通形成されている。底板５５では、枠孔５５４のそれぞれは、領域５０２の１つと対応する位置に形成される。枠孔５５４は、例えば、平面視略矩形状に貫通形成されている。
【0079】
図５、図７に示す下側ケース５Ｂに収容されたセル列１０Ａのそれぞれでは、セル１０の長手方向が樹脂ケース５の長手方向（Ｘ軸方向）と平行又は略平行の状態に、セル１０が配列される。図７に示す３つの領域５０２では、複数のセル１０を把持するセル把持部４１の下面は、底板５５の枠孔５５４以外の領域によって支持される。また、セル列１０Ａでは、セル１０の短手方向が、樹脂ケース５の短手方向（Ｙ軸方向）と平行又は略平行の状態になる。そして、セル列１０Ａでは、セル１０のそれぞれの高さ方向が、樹脂ケース５の高さ方向（Ｚ軸方向）と平行又は略平行の状態になっている。また、セル列１０Ａの１つのセル１０は、別の１つのセル列１０ＡのＹ軸方向において同順番となる１つのセル１０と、互いにＹ軸方向及びＺ軸方向にほとんどずれることなく配列される。
【0080】
図６～図８に示す収容室５０の領域５０２のそれぞれは、枠孔５５４の対応する１つを通して、下側ケース５Ｂの外部に対して開口する。領域５０２のそれぞれでは、全周に渡って内周側へ突出する状態に底板５５が形成され、枠孔５５４のそれぞれでは、底板５５の突出端によって、全周に渡ってその縁が形成される。
【0081】
複数のセル１０を把持し下側ケース５Ｂに収容されたセル把持部４１の底板４１２の下面は、例えば、下側ケース５Ｂの底板５５の上面に図示しない接着剤、又は両面テープによって接着される。
【0082】
組電池４は、図６、図８に示すように、セル把持部４１の下面に倣って変形可能であり、下側ケース５Ｂの底板５５に貫通形成された枠孔５５４に収容され、セル把持部４１の下面に密着する伝熱可塑性材料７１（以下、可塑性材料７１とする）を備えている。また、組電池４は、図５、図８に示すように、セル把持部４１の下方に配設され可塑性材料７１を介してセル把持部４１と接着された金属板７２を備えている。
【0083】
図５、図８に示す金属板７２の材質は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、又は銅板等である。金属板７２は、組電池４の高さ方向（Ｚ軸方向）について底板５５が位置する下側から、下側ケース５Ｂに取付けられる。なお、金属板７２は、図５に示す例においては、下側ケース５Ｂの底板５５と略同程度の大きさの平面視略矩形状に形成されているが、必要に応じて適切な寸法及び形状等に形成される。金属板７２は、例えば、その表面に絶縁層が形成されている。金属板７２の絶縁層は、例えば、電着塗装で形成されたもの、又は予め絶縁性能を有するシート状のものを貼り付けて形成されたものである
【0084】
図６、図８に示すように、組電池４において、例えば、可塑性材料７１は３枚配設されている。そして、下側ケース５Ｂの枠孔５５４の形状に対応するように、可塑性材料７１は平面視略矩形状に形成されており、その全周が枠孔５５４に入る大きさに設定されている。
【0085】
可塑性材料７１のそれぞれは、下側ケース５Ｂ及び空気に比べて熱伝導性が高い。可塑性材料７１としては、シリコーン等の可塑性及び電気的絶縁性を有する樹脂が挙げられる。また、可塑性材料７１のそれぞれは、金属板７２に比べて、熱伝導性が低い。可塑性材料７１のそれぞれは、組電池４の高さ方向について、複数のセル１０を把持したセル把持部４１と、金属板７２との間で挟まれる。可塑性材料７１は、プレス加工機等によってＺ軸方向における上方から下方に向かって所定の押圧力がセル１０に加えられた場合に、セル把持部４１の略平坦な下面に倣って柔軟に変形可能である。また、可塑性材料７１は、セル把持部４１の下面及び金属板７２の上面７２５に対して十分な粘着性、及び密着性を備えるものを選定する。
【0086】
可塑性材料７１のそれぞれは、枠孔５５４に収容された状態で収容室５０において領域５０２の対応する１つに配置される。また、可塑性材料７１のそれぞれは、領域５０２の対応する１つにおいて、Ｙ軸方向に並ぶ複数のセル１０のセル列１０Ａの対応する１つのセル把持部４１の下面に密着及び当接する。各セル１０は、セル把持部４１、下側ケース５Ｂ、及び可塑性材料７１等によって、金属板７２に対して、電気的に絶縁される。
【0087】
複数のセル１０が充放電することで発生した熱は、セル把持部４１、及び可塑性材料７１を通して金属板７２へ伝達される。したがって、セル把持部４１、及び可塑性材料７１によって、複数のセル１０から金属板７２への空気中を通らない伝熱経路が形成される。
【0088】
図５、図８に示すように、金属板７２の下方には、平面視が矩形となる相変化材料充填部６が配設されている。相変化材料充填部６は、ケーシング６０と、ケーシング６０内に配設された複数の金属仕切り板６１（以下、仕切り板６１とする）によって仕切られた複数の充填空間６２と、複数の充填空間６２に充填された相変化材料２３と、ケーシング６０内において複数のセル１０の底面１０８の中央部に対応する位置にそれぞれ配設された金属仕切りブロック６０２（以下、仕切りブロック６０２とする）と、を備える。
【0089】
図５、図８に示すように、アルミニウム等の所定の金属で形成されたケーシング６０は、例えば、ケーシング６０の長手方向（Ｘ軸方向）において対向する一対の側壁６００と、ケーシング６０の短手方向（Ｙ軸方向）において対向する一対の側壁６０１と、底板６０５と、を備える。
【0090】
本実施形態の相変化材料充填部６では、ケーシング６０内に複数の仕切り板６１で仕切られて形成された充填空間６２は、正六角柱状である。即ち、相変化材料充填部６は、複数の仕切り板６１で形成された正六角柱状の複数の充填空間６２を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に隙間なく並べた構造（ハニカム構造）を備えている。仕切り板６１の材質は、例えば、アルミニウムである。相変化材料充填部６の上面６０ａは、主に複数の充填空間６２のＺ軸方向における上側開口で形成されている。また、相変化材料充填部６の下面６０ｂは、ケーシング６０の底板６０５の下面である。
【0091】
なお、相変化材料充填部６は、複数の充填空間６２をＸ軸方向及びＹ軸方向に隙間なく並べたハニカム構造の代わりに、仕切り板によって仕切られた矩形体状の複数の充填空間が、ケーシング６０内にＸ軸方向及びＹ軸方向に隙間なく並べられた平面視略格子状となる構造を備えていてもよい。
【0092】
本実施形態の相変化材料充填部６は、例えば、図５、図９に示すように、ケーシング６０内において一対の側壁６０１の間を横断するようにＹ軸方向に延在する仕切りブロック６０２を備えている。仕切りブロック６０２は、例えば、アルミニウムをバー状に形成したものであり、ケーシング６０にＸ軸方向に等間隔を空けて５つ配設されている。仕切りブロック６０２は、複数の充填空間６２をＸ軸方向及びＹ軸方向に隙間なく並べたハニカム構造の剛性を高める。仕切りブロック６０２の上面は、充填空間６２に充填された各相変化材料２３の上面と略面一となっている。
【0093】
図９に示すように、ケーシング６０の中央部には、充填空間６２ではなく、中央ブロック６４が設けられている。中央ブロック６４は、例えば、アルミニウムを矩形体に形成したものである。中央ブロック６４は、相変化材料２３がそれぞれ充填された充填空間６２によってその周囲を囲繞されている。
【0094】
図９において二点鎖線で示す複数の矩形の枠６０６は、セル把持部４１によって把持され破線で簡略化して示す各セル１０がそれぞれ１つずつ対応する位置を仮想的に示している。そして、図９に示すように、仕切りブロック６０２は、樹脂ケース５に収容された複数のセル１０の底面１０８の中央部に、Ｚ軸方向において対向する位置に配設されている。
【0095】
図５に示す相変化材料充填部６の中央領域上に位置し組電池４の中心付近となる例えば２つのセル１０（中央のセル列１０Ａの４番目と５番目のセル１０）は、周囲が他のセル１０に囲まれているため、特に温度が高くなりがちなホットスポットとなるセルである。以下、ホットスポットとなる２つのセル１０をセル群１０Ｃとする。
【0096】
そして、図９に示す金属で形成された中央ブロック６４は、ホットスポットとなるセル群１０Ｃに対応する。即ち、本実施形態の組電池４では、セル群１０Ｃは、図９に示す充填空間６２に充填された相変化材料２３とＺ軸方向において対向していない。なお、ホットスポットとなるセル１０は、組電池４におけるセル１０の数等によって変わる。例えば、組電池４の中心付近となる４つのセル１０をホットスポットとなるセル群として、中央ブロック６４をさらに広い面積となるように配設してもよい。また、組電池４は、中央ブロック６４を備えていなくてもよい。
【0097】
【0098】
複数の充填空間６２に、一度溶かされて液体状態となっている相変化材料２３が充填される。充填後、常温（例えば、２５℃）程度まで相変化材料２３が冷却されることで、相変化材料２３が各充填空間６２の中で固体になる。なお、図５においては、相変化材料２３の理解のために、固体となった複数の正六角柱状の相変化材料２３の中から、一つを充填空間６２より抜き出して示している。
【0099】
本実施形態の組電池４では、図８に示すように、金属板７２と相変化材料充填部６との間に、薄いホットメルトフィルム１７Ａが配設されている。ホットメルトフィルム１７Ａは、例えば、相変化材料充填部６の上面６０ａの略全域を覆うことが可能な大きさに設定されている。そして、上記のように、相変化材料２３が各充填空間６２の中に充填されたまま正六角柱状の固体になった状態で、ホットメルトフィルム１７Ａによって、相変化材料充填部６の上面６０ａと金属板７２とが加熱接着されることで、複数の充填空間６２のＺ軸方向における上側開口が封止される。ホットメルトフィルム１７Ａは、図１に示すセルユニット１におけるホットメルトフィルム１７と材質や機能等が同じであり、組電池４用にサイズ変更したものであるため、詳しい説明を省略する。
【0100】
図５、図８に示すように、相変化材料充填部６の下方には、平面視が矩形に形成されたヒートシンク１５Ａが配設されている。ヒートシンク１５Ａは、図１に示すヒートシンク１５を、組電池４用にサイズ変更したものである。ヒートシンク１５Ａは、隣り合うフィン１５０とフィン１５０との間を空気がＸ軸方向に沿って流れていき、セル１０の熱を吸収して融解後に温度上昇する相変化材料２３の熱を、組電池４外に該空気と共に放熱する。ヒートシンク１５Ａは、相変化材料充填部６の下面６０ｂに接着される冷却台の一例である。
【0101】
本実施形態の組電池４では、例えば、図８に示すヒートシンク１５Ａの平坦面である上面１５１に、薄いホットメルトフィルム１６Ａが配設されている。そして、ホットメルトフィルム１６Ａによって、ヒートシンク１５Ａの上面１５１と相変化材料充填部６の底板６０５の下面６０ｂとが加熱接着される。即ち、ホットメルトフィルム１６Ａが、Ｚ軸方向におけるヒートシンク１５Ａと相変化材料充填部６との間に配設された状態となる。ホットメルトフィルム１６Ａは、図１に示すセルユニット１で用いられたホットメルトフィルム１６と、材質や機能等が同じであり、組電池４用にサイズ変更したものであるため、詳しい説明を省略する。
【0102】
図６、図７に示すように、下側ケース５Ｂの一対の側壁５２の外側面の４角となる部分には、外側から内側に向かって略矩形の切り欠き５２０が形成されており、切り欠き５２０内に、下側ケース５Ｂ外側における底板５５の上面が一部露出している。切り欠き５２０内で露出する底板５５には、外側へ突出する突出端５５５が設けられている。そして、下側ケース５Ｂの４角にそれぞれ位置する４つの突出端５５５には、その上面から底板５５の下面に至る第１の貫通孔５５１が形成されている。このように第１の貫通孔５５１は、下側ケース５Ｂの収容室５０の外側であり下側ケース５Ｂの例えば４角となる位置にそれぞれ形成されている。各第１の貫通孔５５１には、図７に示すボルト５７が挿通される。
【0103】
図５に示すように、例えば、金属板７２の４角近傍部分には、下側ケース５Ｂの底板５５の４つの第１の貫通孔５５１にＺ軸方向においてそれぞれ対応して連通する第２の貫通孔７２２が形成されている。
例えば、相変化材料充填部６のケーシング６０の４角部分には、下側ケース５Ｂの第１の貫通孔５５１及び金属板７２の第２の貫通孔７２２に対応するように、第３の貫通孔６０８が一対の側壁６００をＺ軸方向に貫通形成されている。なお、ケーシング６０の４角部分に、Ｘ軸方向においてケーシング６０から突出する突片を形成し、該突片に第３の貫通孔６０８を貫通形成する構成としてもよい。
例えば、相変化材料充填部６のケーシング６０の４角部分には、下側ケース５Ｂの第１の貫通孔５５１及び金属板７２の第２の貫通孔７２２に対応するように、第３の貫通孔６０８が一対の側壁６００をＺ軸方向に貫通形成されている。なお、ケーシング６０の４角部分に、Ｘ軸方向においてケーシング６０から突出する突片を形成し、該突片に第３の貫通孔６０８を貫通形成する構成としてもよい。
【0104】
図５に示すように、ヒートシンク１５Ａの４角部分には、対応する下側ケース５Ｂの第１の貫通孔５５１、金属板７２の第２の貫通孔７２２、相変化材料充填部６の第３の貫通孔６０８からずれることなく配置されたボルト穴１５７が形成されている。そして、図９に示すボルト５７が、第１の貫通孔５５１、第２の貫通孔７２２、及び第３の貫通孔６０８に通されてボルト穴１５７に螺合される。下側ケース５Ｂの４角全てで同様にボルト５７の挿通及び螺合がなされることで、下側ケース５Ｂ、金属板７２、相変化材料充填部６、及びヒートシンク１５Ａが締結固定されて一体化する。したがって、ヒートシンク１５Ａは、ボルト５７による上記締結固定を解除し、さらに、相変化材料充填部６とのホットメルトフィルム１６Ａによる接着を解除することで、相変化材料充填部６及び下側ケース５Ｂ等と分離可能である。なお、ヒートシンク１５Ａと相変化材料充填部６とをホットメルトフィルム１６Ａで接着せずに、ボルト５７による締結固定のみとしてもよい。
【0105】
組電池４では、図８に示す下側ケース５Ｂに複数のセル１０が収容された状態で、複数のセル１０の各端子面１０３全体を覆う図示しない中蓋が、複数のセル１０上に配設される。図示しない中蓋は、セル１０の正極端子１０４及び負極端子１０５を上方に露出させるための端子露出孔を複数備えている。そして、該端子露出孔から該中蓋の上方に露出した各セル１０の正極端子１０４及び負極端子１０５に、図９において破線で簡略化して示すバスバー４２を取り付け可能となっている。
【0106】
図８に示すバスバー４２は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金を平板状に形成したものである。バスバー４２は、例えば、図５に示すＹ軸方向に隣り合う各セル１０の正極端子１０４及び負極端子１０５に、ろう材を用いてレーザ溶接される。具体的には、セル列１０Ａの一つのセル１０の正極端子１０４に、バスバー４２の一端部が溶接され、Ｙ軸方向における隣のセル１０の負極端子１０５に、該バスバー４２の他端部が溶接される。また、該一つのセル１０の負極端子１０５は、前記の隣とは反対側の隣のセル１０の正極端子１０４とバスバー４２によって溶接される。
【0107】
樹脂ケース５内において、例えば、－Ｙ方向における端位置に位置するセル１０のバスバー４２で接続されていない正極端子１０４は、バスバーを介して図示しない正極の電源入出力用端子と接続される。また、樹脂ケース５内において＋Ｙ方向における端位置に位置するセル１０のバスバー４２で接続されていない負極端子１０５は、バスバーを介して図示しない負極の電源入出力用端子と接続される。図示しない正極の電源入出力用端子及び図示しない負極の電源入出力用端子が、充電電源や負荷と接続されることで、組電池４の充放電等の利用がなされる。
【0108】
複数のセル１０は、複数のバスバー４２により、例えば直列に接続されて組電池４となる。なお、電気的に並列に接続されている複数のセル１０を含む組電池４では、負極端子１０５同士がバスバー４２により接続されるとともに正極端子１０４同士がバスバー４２により接続されることで、複数のセル１０が電気的に接続され得る。また、組電池４において、図５、図８に示すＸ軸方向において隣り合うセル１０同士が、バスバー４２で接続されてもよい。
【0109】
図８に示すように、組電池４は、監視基板４４を備えている。監視基板４４は、例えば各バスバー４２を介して各セル１０と電気的に接続され、セル１０の温度及び電圧等の測定、及びセル１０の制御等を行う。例えば、監視基板４４は、矩形板状に形成されており、ＣＭＵ（Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）基板とも称される。監視基板４４は、セル監視ＩＣ等を搭載しており、図示しない固定部材によって各バスバー４２に接続される。そして監視基板４４は、セル１０の電圧及び温度を測定し、例えば図示しない上位制御装置とデータ授受可能に構成される。上位制御装置の一例としては、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）である。
【0110】
図６に示すように、例えば、上側ケース５Ａには、外部通信用コネクタ５９４が配設されており、この外部通信用コネクタ５９４を通して、監視基板４４は上位制御装置とデータの授受を行う。
【0111】
下側ケース５Ｂ内のセル把持部４１に把持された複数のセル１０からなる３つのセル列１０Ａに、図８に示す監視基板４４が接続された状態で、監視基板４４の上方から、図６、図８に示す上側ケース５Ａが下側ケース５Ｂに装着される。即ち、下側ケース５Ｂが上側ケース５Ａによって蓋をされた状態となる。
【0112】
【0113】
図６、図８に示す上側ケース５Ａは、矩形平板状の天板５９０と、天板５９０の外周縁から－Ｚ方向に垂下する４枚の側壁５９１と、を備えている。例えば、図８に示すように、４枚の側壁５９１の下端側は、上側ケース５Ａの内部側に向かって一段の段差を生む凸部５９３が形成されている。
【0114】
例えば、図８に示すように、上側ケース５Ａは下側ケース５Ｂに嵌合する。即ち、上側ケース５Ａの４枚の側壁５９１が、下側ケース５Ｂの収容室５０内に入り込む。そして、下側ケース５Ｂの一対の側壁５２及び一対の側壁５３に形成された凹部５８と、上側ケース５Ａの各側壁５９１の凸部５９３とがラビリンス状には嵌り合う。上側ケース５Ａと下側ケース５Ｂとがラビリンス状に嵌合することで、例えば、セル１０の端子面１０３上から上側ケース５Ａの側壁５９１側に流れる外部短絡が、樹脂ケース５外部に達してしまうことを防止できる。なお、セル１０の底面１０８側からの外部短絡を防止するために、図８に示す下側ケース５Ｂの下部外周縁に、相変化材料充填部６の外側面を囲繞するように垂下する壁を設けてもよい。
【0115】
電源から図５～図８に示す組電池４に電力が供給されることにより、組電池４が充電される。また、組電池４から負荷へ電力が供給されることにより、組電池４が放電する。以下に、組電池４が例えば急速な充放電を繰り返すことで発熱する場合における、組電池４の温度上昇を抑制する機能について説明する。
【0116】
相変化材料充填部６を備える組電池４におけるセル１０の温度の上昇と、相変化材料充填部６を備えていない従来の組電池のセルの温度の上昇との比較は、先に説明した、相変化材料充填部６を備える実施形態１のセルユニット１のセル１０の温度の上昇と、相変化材料充填部を備えていないセルユニットのセルの温度の上昇との比較と略同様となる。即ち、図４において、実線で示すグラフＧ１は、本実施形態の組電池４におけるセル１０の温度と時間との関係を示すグラフである。また、破線で示すグラフＧ２は、相変化材料充填部６を備えていない、換言すれば、図５に示す相変化材料２３による温度上昇抑制がなされない組電池におけるセルの温度と時間との関係を示すグラフである。
【0117】
組電池４は、例えば、ＵＰＳ用蓄電池盤に組み込まれた状態で使用される。図４に示すグラフＧ１及びグラフＧ２は、例えば、セルに対する監視基板４４（図８参照）による監視制御が失われてしまったり、外部事故による圧力でセルが内部短絡してしまったりする場合におけるセルの温度と時間との関係を示している。
【0118】
実施形態の組電池４におけるセル１０は、温度Ｔ４と温度Ｔ５との間で温度上昇が抑制されている。即ち、温度上昇抑制がなされない組電池におけるセルが火災予兆とみなす温度Ｔ５に到達する時間Ｓ１よりも、組電池４におけるセル１０が温度Ｔ５に到達する時間Ｓ２は遅くなっている。また、温度上昇抑制がなされない組電池におけるセルが電解液沸点温度Ｔ２に到達する時間Ｓ１１よりも、組電池４におけるセル１０が電解液沸点温度Ｔ２に到達する時間Ｓ２１は遅くなっている。
【0119】
したがって、例えば、組電池４が組み込まれたＵＰＳ用蓄電池盤の傍にいる作業者、運転者、又は乗員等が、該電池盤から退避する場合等に、実施形態の組電池４におけるセル１０は、温度上昇抑制がなされない組電池におけるセルよりも、時間Ｓ１と時間Ｓ１よりも遅い時間Ｓ２との間の差分時間ΔＳａを上記退避のために充てることが可能となる。即ち、実施形態の組電池４は、セル１０の例えば急速な充放電を行った場合等に、急激な温度上昇が起きることを抑制でき、発熱時の退避時間を差分時間ΔＳａ分増加させることが可能となる。
【0120】
組電池４が上記退避時間を増加させることができる理由について説明する。即ち、本実施形態の組電池４では、図８に示すセル１０が発熱すると、セル１０の熱が、セル把持部４１、可塑性材料７１、及び金属板７２を通して、セル１０の下方に配設された相変化材料充填部６に伝えられる。
【0121】
相変化材料充填部６は、金属で形成されケーシング６０内に配設された複数の仕切り板６１によって仕切られた複数の充填空間６２を備えており、複数の充填空間６２によりハニカム構造を形成している。そして、各充填空間６２には、例えば、常温２５℃程度においては個体であり、融点が６０℃程度の相変化材料２３が充填されている。そのため、各充填空間６２に充填されている相変化材料２３は、セル１０から伝わった熱を、個体の状態から液体へ融解する相変化の際の潜熱として吸収する。これによって、組電池４が例えば急速な充放電を行った場合等に、急激な温度上昇が起きることを抑制できる。
【0122】
また、充填空間２２に充填されている相変化材料２３は、熱伝導率が約０．２［Ｗ／ｍＫ］～約０．４［Ｗ／ｍＫ］と低いが、ケーシング６０内において金属仕切り板６１によって周囲を囲繞された状態になっているため、セル１０から伝わった熱を熱伝導率が高い金属仕切り板６１を介して、効率よく吸収でき、相変化における潜熱によりセル１０の温度上昇を抑える効果を最大限に引き出すことが可能になる。さらに、相変化材料充填部６は、熱抵抗がより低くなるセル１０の底面１０８の下方に配設されているため、セル１０からの熱を相変化材料２３がより吸収しやすくなっている。また、相変化材料充填部６の下面６０ｂには、ヒートシンク１５Ａが接着されているため、相変化材料２３が個体から液体に相変化した後においても、セル１０の急激な温度上昇を抑える効果を最大限に引き出すことができる。
【0123】
相変化材料充填部６において、複数の充填空間６２からなるハニカム構造は、せん断方向（Ｘ軸Ｙ軸平面方向）における剛性が低い。しかし、相変化材料充填部６の上面６０ａをホットメルトフィルム１７Ａ及び金属板７２で接着封止しているため、相変化材料２３のケーシング６０からの流出を防ぎつつ、剛性を上げることができる。また、組電池４においては、相変化材料充填部６は、複数の充填空間６２に相変化材料２３を充填しているため、従来よりも組電池全体の軽量化を図ることができる。
【0124】
また、組電池４は、ケーシング６０内において複数のセル１０の底面１０８の中央部に対応する位置にそれぞれ配設された金属仕切りブロック６０２を備えている。仮に、ケーシング６０内に仕切りブロック６０２を配設していない場合、即ち、ケーシング６０内全域が充填空間６２に充填された相変化材料２３で占められている場合を想定する。各セル１０は、充放電による発熱が起きると、中央部分に熱が澱みやすい性質を有している。そのため、ケーシング６０内全域が充填空間６２に充填された相変化材料２３で占められている場合には、相変化材料充填部６の上面６０ａに固定された各セル１０の底面１０８の中央部に対応する位置にある相変化材料２３が、他の相変化材料２３に比べて温度が高くなり、各セル１０の底面１０８の中央部に対応する位置にある相変化材料２３のみが相変化を起こしやすくなる。そして、各セル１０の底面１０８の中央部に対応する位置にある相変化材料２３の相変化時の潜熱のみが、各セル１０の温度上昇を抑制するために使用される傾向があり、各セル１０の底面１０８の中央部に対応する位置から外れた位置にある相変化材料２３が効率よく溶けずに、潜熱を使いきれない場合がある。
【0125】
本実施形態の組電池４においては、相変化材料充填部６の上面６０ａに固定された各セル１０の底面１０８の中央部に対応するように、仕切りブロック６０２が複数配設されている。仕切りブロック６０２を設けることで、各セル１０から仕切りブロック６０２を通して、仕切りブロック６０２のＸ軸方向における両側に位置する充填空間６２内の相変化材料２３に熱が伝わる。このため、ケーシング６０内の相変化材料２３全体が、略均一に効率よく溶けて潜熱による各セル１０の温度上昇抑制効果が得られる。即ち、各仕切りブロック６０２は、ケーシング６０内の相変化材料２３の温度分布を均一化して、相変化材料２３全体を溶けやすくする。以上のように、組電池４は、相変化材料２３全体を効率よく融解させた際の潜熱により、各セル１０の充放電時の急速な温度上昇を抑えることができる。
【0126】
本実施形態の組電池４では、ホットスポットとなるセル群１０Ｃに含まれるセル１０は、充填空間６２に充填された相変化材料２３とＺ軸方向において対向しておらず、中央ブロック６４とＺ軸方向において対向している。
仮に、ケーシング６０内に中央ブロック６４を配設していない場合を想定する。該仮の場合には、相変化材料充填部６の上面６０ａに固定されたホットスポットとなるセル群１０Ｃに対応する位置にある相変化材料２３が、他の相変化材料２３に比べて温度が高くなり、セル群１０Ｃに対応する位置にある相変化材料２３のみが溶けやすくなってしまう傾向がある。
仮に、ケーシング６０内に中央ブロック６４を配設していない場合を想定する。該仮の場合には、相変化材料充填部６の上面６０ａに固定されたホットスポットとなるセル群１０Ｃに対応する位置にある相変化材料２３が、他の相変化材料２３に比べて温度が高くなり、セル群１０Ｃに対応する位置にある相変化材料２３のみが溶けやすくなってしまう傾向がある。
【0127】
しかし、本実施形態の組電池４においては、中央ブロック６４を設けることで、セル群１０Ｃから、中央ブロック６４を通して、中央ブロック６４のＸ軸方向における両側に位置する充填空間６２内の相変化材料２３に熱が伝わる。そして、ケーシング６０内の相変化材料２３全体が、略均一に効率よく溶けて各セル１０の温度上昇抑制効果が得られる。即ち、中央ブロック６４は、ケーシング６０内の相変化材料２３の温度分布を均一化して、相変化材料２３全体を溶けやすくする。以上のように、組電池４は、相変化材料２３全体を効率よく融解させて、相変化材料２３の潜熱によって、各セル１０の充放電時の急速な温度上昇を抑制できる。
【0128】
図１０は、相変化材料充填部６を備える組電池４の温度の上昇と、相変化材料充填部６を備えていない組電池の温度の上昇とを比較するためのグラフである。図１０において、下段側に実線で示すグラフＧ４は、本実施形態の組電池４の温度と時間との関係を示すグラフである。また、下段側に破線で示すグラフＧ５は、相変化材料充填部６を備えず相変化材料２３による温度上昇抑制がなされない組電池の温度と時間との関係を示すグラフである。グラフＧ４及びグラフＧ５において、横軸は時間を示し、縦軸は温度［℃］を示している。また、図１０における上段側に実線で示すグラフＧ６は、組電池４の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と時間との関係を示している。グラフＧ６において、横軸は時間を示し、縦軸はＳＯＣ［％］を示している。
【0129】
組電池４が組み込まれるＵＰＳ用蓄電池盤は、通電中は高い充電率で保持され、電源喪失時に、停電から電源が復旧するまでの数分間から数十分間に、高いＣレートで放電、又は電力を供給する機能がある。Ｃレートとは、充電及び放電のスピードのことであり、定電流充放電測定の場合、セルの理論容量を１時間で完全充電（または放電）させる電流の大きさは１Ｃで定義される。
【0130】
ＵＰＳ用蓄電池盤の動作中において、時間Ｓ６から高いＣレート（例えば、５Ｃ）で放電していると、組電池の各セルの温度上昇が進行する。ここで、グラフＧ４とグラフＧ５との比較により確認できるように、相変化材料充填部６を備える組電池４は、相変化材料充填部６を備えていない組電池よりも、相変化材料２３が相変化している時間（時間Ｓ６から時間Ｓ７まで間）における温度上昇を抑えることができる。
【0131】
時間Ｓ７に５ＣのＣレートで行う放電が終了し、これ以降は、セル回復のためにＣレートを例えば１Ｃ以下として低いＣレートで充電を行う。低いＣレートの充電ならば、組電池４の温度がこれ以上上昇することは無い。そして、常温（約２５℃）までに組電池４の各セル１０の温度が下がる過程で、相変化材料２３が液体から固体に相変化し元に戻る。
【0132】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0133】
１：実施形態１のセルユニット
１０：セル
１１：把持板 １２：金属板 １５：ヒートシンク
１６，１７：ホットメルトフィルム
２：相変化材料充填部
２１：金属仕切り板 ２２：充填空間 ２３：相変化材料 ２４：金属仕切りブロック
１Ａ：実施形態２のセルユニット
２Ａ：相変化材料充填部 ２６：金属仕切り板 ２７：充填空間
４：組電池
４１：セル把持部 ４１１：絶縁仕切り板
４２：バスバー ４４：監視基板
５：樹脂ケース
５Ａ：上側ケース
５Ｂ：下側ケース ５０：収容室 ５６：セパレータ
６：相変化材料充填部
６０：ケーシング ６１：金属仕切り板 ６２：充填空間
７１：可塑性材料 ７２：金属板
１０：セル
１１：把持板 １２：金属板 １５：ヒートシンク
１６，１７：ホットメルトフィルム
２：相変化材料充填部
２１：金属仕切り板 ２２：充填空間 ２３：相変化材料 ２４：金属仕切りブロック
１Ａ：実施形態２のセルユニット
２Ａ：相変化材料充填部 ２６：金属仕切り板 ２７：充填空間
４：組電池
４１：セル把持部 ４１１：絶縁仕切り板
４２：バスバー ４４：監視基板
５：樹脂ケース
５Ａ：上側ケース
５Ｂ：下側ケース ５０：収容室 ５６：セパレータ
６：相変化材料充填部
６０：ケーシング ６１：金属仕切り板 ６２：充填空間
７１：可塑性材料 ７２：金属板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】