(57)【要約】【課題】電池モジュールを複数配列した場合に各電池モジュールの位置によらずに各電池モジュールの電池セルを同等に冷却することが可能な複数の電池モジュール及び少なくとも１つの電池モジュールを備えた電池ユニットを提供する。【解決手段】複数の電池セルを含む電池モジュールはダクトを備え、ダクトは、複数の電池セルの配列方向に延びるとともに複数の電池セルを冷却する冷却流体が流通し、電池モジュールには、ダクトから冷却流体が供給される供給空間と、複数の電池セルに対して供給空間とは反対側に位置する排気空間とが画定され、供給空間と排気空間とは、隣り合う電池セル間の隙間を介して連通している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを含む電池モジュールであって、
前記電池モジュールはダクトを備え、該ダクトは、前記複数の電池セルの配列方向に延びるとともに前記複数の電池セルを冷却する冷却流体が流通し、
前記電池モジュールには、
前記ダクトから前記冷却流体が供給される供給空間と、
前記複数の電池セルに対して前記供給空間とは反対側に位置する排気空間と
が画定され、
前記供給空間と前記排気空間とは、隣り合う電池セル間の隙間を介して連通している電池モジュール。
【請求項２】
前記ダクトには、該ダクトの内部と外部とを連通する少なくとも１つの第１開口部が形成され、該少なくとも１つの第１開口部が前記供給空間に開口するように前記ダクトが設けられている、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記ダクトには、該ダクトの内部と外部とを連通する少なくとも１つの第２開口部がさらに形成され、該少なくとも１つの第２開口部は、前記供給空間から前記排気空間に向かう方向に開口する、請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記複数の電池セルとの間に前記供給空間を画定する仕切板と、
前記複数の電池セルとともに前記排気空間を画定する一対の支柱部材と、
前記一対の支柱部材のそれぞれと前記ダクトとに固定された一対の梁部材と、
前記複数の電池セルが載置される床板と
を備え、
前記ダクトは前記仕切板に固定され、前記床板は、前記一対の支柱部材と前記一対の梁部材と前記ダクトとによって支持される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記複数の電池セルのそれぞれには安全弁が設けられ、
前記安全弁は、前記電池セルの表面のうち前記排気空間に露出する表面に設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記排気空間の内壁面の少なくとも一部に断熱材が設けられている請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記排気空間に露出する前記表面には、前記安全弁を取り囲むように前記断熱材が設けられている、請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記複数の電池セルが載置される床板を備え、
前記安全弁は、前記排気空間内において、前記安全弁の法線と前記床板に対して垂直な方向とが鋭角の角度をなして上方を向くように設けられている、請求項５〜７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記複数の電池セルが載置される床板を備え、
前記排気空間内に、前記電池セルの内容物の有無を検出するための検出部材が設けられている、請求項５〜８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記前記ダクトの内壁にダクト内断熱材が設けられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記複数の電池セルと前記供給空間と前記排気空間とを取り囲むようにモジュール内断熱材が設けられている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電池モジュールを複数備える電池ユニットであって、
前記複数の電池モジュールはそれぞれ、前記複数の電池セルが載置される床板を備え、
前記複数の電池モジュールのうち、前記複数の電池セルの配列方向に隣り合う２つの電池モジュールにおいて、前記ダクト同士及び前記供給空間同士が接続し、前記床板に対して垂直な方向又は前記床板に対して平行な方向に隣り合う２つの電池モジュールにおいて、前記排気空間同士が接続する電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の電池セルを含む電池モジュール及び少なくとも１つの電池モジュールを備えた電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は一般的に、複数の電池セルを含む少なくとも１つの電池モジュールを備えた電池ユニットの形態で構成されている。二次電池の充放電時に各電池セルは発熱する。電池セルが高温になると電池容量が少なくなる等の問題が生じるので、各電池セルを冷却しながら二次電池を使用する必要がある。
【０００３】
近年では、二次電池の設置コストや設置面積を低減するために各電池セルを高密度で並べる必要性が生じている。このような二次電池を冷却流体で冷却しようとすると、配列された電池セルのうち、外側にある電池セルは比較的冷却しやすいものの、内部に配置される電池セルは冷却されにくいため、二次電池内で電池セルごとに温度のばらつきが生じ、電池セルごとに電池容量のばらつきが生じるので、二次電池ユニット全体の性能低下につながる。このため、各電池セルを均一に冷却する必要性が存在する。
【０００４】
特許文献１には、各電池セルの冷却効果を向上した電池モジュールが開示されている。この電池モジュールでは、複数の電池セルが配置される床面上に、冷却流体が流れる溝を複数の電池セルの配列方向に延びるように形成することで、互いに隣り合う２つの電池セル間の隙間に冷却流体が流入するようにしている。互いに隣り合う２つの電池セル間の隙間に流入した冷却流体は隙間内を上昇することで、各隙間を構成する互いに隣り合う２つの電池セルのそれぞれが冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１３０７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の電池モジュールでは、溝を流れる冷却流体の流れ方向に向かって、各隙間に流入する冷却流体の流量が少なくなる可能性がある。また、冷却流体が溝を流れる間に各電池セルの下面に冷却流体が接するので、冷却流体が溝を流れるに従い、冷却流体の温度が上昇する可能性もある。そうすると、各電池セルの冷却効果にばらつきが生じるおそれがある。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、電池モジュールを複数配列した場合に各電池モジュールの位置によらずに各電池モジュールの電池セルを同等に冷却することが可能な電池モジュール及び少なくとも１つの電池モジュールを備えた電池ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の少なくとも１つの実施形態に係る電池モジュールは、複数の電池セルを含む電池モジュールであって、前記電池モジュールはダクトを備え、該ダクトは、前記複数の電池セルの配列方向に延びるとともに前記複数の電池セルを冷却する冷却流体が流通し、前記電池モジュールには、前記ダクトから前記冷却流体が供給される供給空間と、前記複数の電池セルに対して前記供給空間とは反対側に位置する排気空間とが画定され、前記供給空間と前記排気空間とは、隣り合う電池セル間の隙間を介して連通している。
【０００９】
この構成によると、複数の電池モジュールがある方向に配列されると、各電池モジュールの各ダクト及び各供給空間が接続される。そうすると、ダクトから各電池モジュールの供給空間に冷却流体が供給されるので、電池モジュールの位置によらず各供給空間には同程度の量の冷却流体が供給されるようになる。また、複数の電池モジュールがある方向に配列されると、各電池モジュールの排気空間が接続される。供給空間に供給された冷却流体は、隣り合う電池セル間の隙間を流通する際に各電池セルを冷却した後、排気空間に流入する。ある方向に配列された複数の電池モジュールの各排気空間が接続されているので、各排気空間に流入した冷却流体が各排気空間の接続方向に流通してスムーズに排気されるようになる。したがって、電池モジュールを複数配列した場合に各電池モジュールの位置によらずに各電池モジュールの電池セルを同等に冷却することが可能になる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、前記ダクトには、該ダクトの内部と外部とを連通する少なくとも１つの第１開口部が形成され、該少なくとも１つの第１開口部が前記供給空間に開口するように前記ダクトが設けられてもよい。
【００１１】
この構成によると、ダクトを流通する冷却流体は各第１開口部を介して供給空間に供給される。電池モジュールを複数配列した場合に、各電池モジュールの各ダクトの第１開口部の開口面積や角度を適切に調整することにより、各第１開口部から流出する冷却流体の流量を同程度にすることができるので、各電池モジュールの位置によらず各供給空間には同量の冷却流体が供給されるようになる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、前記ダクトには、該ダクトの内部と外部とを連通する少なくとも１つの第２開口部がさらに形成され、該少なくとも１つの第２開口部は、前記供給空間から前記排気空間に向かう方向に開口してもよい。
【００１３】
この構成によると、第１開口部だけでなく第２開口部からも冷却流体が流出する。第１開口部が供給空間の下方から供給空間に開口するようにダクトを設けると、第２開口部から流出した冷却流体は電池セルの下側を供給空間に向かって流出するようになる。そうすると、電池セルの下側に別の電池モジュールが配置されている場合、第２開口部から流出した冷却流体は、この電池モジュールの各電池セルの上側を流れるようになるので、冷却範囲を増加することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、前記複数の電池セルとの間に前記供給空間を画定する仕切板と、前記複数の電池セルとともに前記排気空間を画定する一対の支柱部材と、前記一対の支柱部材のそれぞれと前記ダクトとに固定された一対の梁部材と、前記複数の電池セルが載置される床板とを備え、前記ダクトは前記仕切板に固定され、前記床板は、前記一対の支柱部材と前記一対の梁部材と前記ダクトとによって支持されてもよい。この構成によると、電池モジュールの荷重を受ける構造部材を有しているので、電池ユニットを安定させることができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、前記複数の電池セルのそれぞれには安全弁が設けられ、前記安全弁は、前記電池セルの表面のうち前記排気空間に露出する表面に設けられてもよい。
【００１６】
通常、安全弁は、電池セルの正極端子及び負極端子間に位置していることが多い。この構成において、電池セルに異常が生じて安全弁が開いた場合には、安全弁を介して噴出された電池セルの高温の内容物が電池の上部及び隣の電池セルにかかり、ある電池セルの異常が他の電池セルに波及するおそれがある。しかし、この構成によると、安全弁が開いて電池セルの高温の内容物が噴出したとしても、高温の内容物は、排気空間に噴出されて、排気空間に流入した冷却流体と共に電池モジュールの外部に排気されるので、ある電池セルの異常が他の電池セルに波及するおそれを低減することができる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、前記排気空間の内壁面の少なくとも一部に断熱材が設けられてもよい。安全弁が開いて電池セルから高温の内容物が排気空間に噴出されても、排気空間の内壁面に高温の内容物が接することで内壁面の温度が上昇し、その熱が他の電池セルに伝わって、ある電池セルの異常が他の電池セルに波及する可能性がある。しかし、この構成によると、排気空間の内壁面に断熱材を設けて、噴出された高温の内容物が内壁面に直接接しないようにすることにより、ある電池セルの異常が他の電池セルに波及する可能性を低減することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、前記排気空間に露出する前記表面には、前記安全弁を取り囲むように前記断熱材が設けられてもよい。安全弁が開いて電池セルから高温の内容物が排気空間に噴出されても、排気空間に露出する電池セルの表面に高温の内容物が接することで、電池セルが加熱されて、ある電池セルの異常が他の電池セルに波及する可能性がある。しかし、この構成によると、排気空間に露出する電池セルの表面に断熱材を設けて、排気空間に露出する電池セルの表面に高温の内容物が直接接しないようにすることにより、ある電池セルの異常が他の電池セルに波及する可能性を低減することができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、前記複数の電池セルが載置される床板を備え、前記安全弁は、前記排気空間内において、前記安全弁の法線と前記床板に対して垂直な方向とが鋭角の角度をなして上方を向くように設けられてもよい。
【００２０】
この構成によると、安全弁を介して噴出した高温の内容物は、床板に対して垂直な方向の速度成分を有している。そのため、高温の内容物は冷却流体と共に排気空間を床板に対して垂直な方向に流れやすくなるので、高温の内容物をよりスムーズに電池モジュールの外部に排気することができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、前記複数の電池セルが載置される床板を備え、前記排気空間内に、前記電池セルの内容物の有無を検出するための検出部材が設けられてもよい。
【００２２】
それぞれの排気空間が接続されるようにして複数の電池モジュールが配列され、それらのうちのある電池モジュール内の電池セルから安全弁を介して内容物が噴出した場合、どの電池モジュール内の電池セルから内容物が噴出したのかを特定するのは難しい。しかし、この構成によると、電池モジュールの排気空間内に、電池セルの内容物の有無を検出するための検出部材が設けられているので、各検出部材の検出結果に基づいて、どの電池モジュール内の電池セルから内容物が噴出したかを速やかに特定することができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、前記ダクトの内壁にダクト内断熱材が設けられてもよい。この構成によると、冷却流体が供給空間に供給される前に、他の電池モジュールからの入熱によって加熱さることや、排気空間から排出された冷却流体によって加熱されることを抑制できるので、温度の低い冷却流体を供給することができ、その結果、電池セルの冷却効率の低下を抑制することができる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、前記複数の電池セルと前記供給空間と前記排気空間とを取り囲むようにモジュール内断熱材が設けられてもよい。
【００２５】
この構成によると、他の電池モジュールからの入熱による冷却流体の加熱を抑制できるので、電池セルの冷却効率の低下を抑制することができる。また、ある電池モジュールに異常が発生して温度が上昇しても、その熱が他の電池モジュールに入熱することを抑制できるので、ある電池モジュールの異常が他の電池モジュールに波及する可能性を低減することができる。
【００２６】
本開示の少なくとも１つの実施形態に係る電池ユニットは、上記いずれかの電池モジュールを複数備える電池ユニットであって、前記複数の電池モジュールはそれぞれ、前記複数の電池セルが載置される床板を備え、前記複数の電池モジュールのうち、前記複数の電池セルの配列方向に隣り合う２つの電池モジュールにおいて、前記ダクト同士及び前記供給空間同士が接続し、前記床板に対して垂直な方向又は前記床板に対して平行な方向に隣り合う２つの電池モジュールにおいて、前記排気空間同士が接続する。
【００２７】
この構成によると、複数の電池セルの配列方向に配列された複数の電池モジュールにおいて、各電池モジュールの各ダクト及び各供給空間が複数の電池セルの配列方向に接続される。そうすると、ダクトから各電池モジュールの供給空間に冷却流体が供給されるので、電池モジュールの位置によらず各供給空間には同程度の量の冷却流体が供給されるようになる。また、複数の電池セルが載置される床板に対して垂直な方向又は床板に対して平行な方向に配列された複数の電池モジュールにおいて、各電池モジュールの排気空間が接続される。供給空間に供給された冷却流体は、各電池セルを冷却した後に排気空間に流入する。床板に対して垂直な方向又は床板に対して平行な方向に配列された複数の電池モジュールの各排気空間が接続されているので、各排気空間に流入した冷却流体が各排気空間の接続方向に流通してスムーズに排気されるようになる。したがって、複数の電池モジュールのそれぞれの位置によらずに各電池モジュールの電池セルを同等に冷却することが可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、複数の電池モジュールがある方向に配列されると、各電池モジュールの各ダクト及び各供給空間が接続される。そうすると、ダクトから各電池モジュールの供給空間に冷却流体が供給されるので、電池モジュールの位置によらず各供給空間には同程度の量の冷却流体が供給されるようになる。また、複数の電池モジュールがある方向に配列されると、各電池モジュールの排気空間が接続される。供給空間に供給された冷却流体は、隣り合う電池セル間の隙間を流通する際に各電池セルを冷却した後、排気空間に流入する。ある方向に配列された複数の電池モジュールの各排気空間が接続されているので、各排気空間に流入した冷却流体が各排気空間の接続方向に流通してスムーズに排気されるようになる。したがって、電池モジュールを複数配列した場合に各電池モジュールの位置によらずに各電池モジュールの電池セルを同等に冷却することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示の実施形態１に係る電池モジュールを複数備えた電池ユニットの斜視図である。
【図２】本開示の実施形態１に係る電池ユニットのうちの１つの電池モジュールの平面図である。
【図３】本開示の実施形態１に係る電池ユニットのうちの１つの電池モジュールの側面図である。
【図４】本開示の実施形態１に係る電池モジュールのダクトの斜視図である。
【図５】本開示の実施形態１に係る電池ユニットにおいて排気空間内の冷却流体の流れを説明するための図である。
【図６】本開示の実施形態２に係る電池ユニットにおいて電池モジュールの荷重を受ける構造部材の構成を示す図である。
【図７】本開示の実施形態２に係る電池ユニットの構造部材において梁部材が固定される構造を説明するための図である。
【図８】本開示の実施形態３に係る電池モジュールの電池セルの４つの側面のうちの１つの側面に面するように電池セルを見た図である。
【図９】本開示の実施形態３に係る電池モジュールの電池セルの変形例の４つの側面のうちの１つの側面に面するように電池セルを見た図である。
【図１０】本開示の実施形態３に係る電池モジュールの排気空間の構成を説明するための図である。
【図１１】本開示の実施形態４に係る電池モジュールの電池セルの４つの側面のうちの１つの側面に面するように電池セルを見た図である。
【図１２】本開示の実施形態４に係る電池モジュールの電池セルの平面図である。
【図１３】本開示の実施形態５に係る電池モジュールの排気空間を複数の電池セルの配列方向に見た図である。
【図１４】本開示の実施形態５に係る電池ユニットにおいて、電池セルの内容物が噴出した電池モジュールを特定する方法を説明するための模式図である。
【図１５】本開示の実施形態６に係る電池モジュールのダクトの側面図である。
【図１６】本開示の実施形態６に係る電池モジュールのダクトの第１開口部近傍の断面図である。
【図１７】本開示の実施形態７に係る電池ユニットのうちの１つの電池モジュールの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、数、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
（実施形態１）
図１に示されるように、本開示の実施形態１に係る電池ユニット１は、複数の電池モジュール２を備え、各電池モジュール２は、床板１１と、床板１１上に配列された４つの電池セル３を含んでいる。図１では、床板１１に平行な方向に２つの電池モジュール２が配列され、それらのうちの一方の電池モジュール２の上に１つの電池モジュール２が配列されている。実際には、床板１１に平行な方向に任意の数の電池モジュール２を配列することができるとともに、床板１１に垂直な方向にも任意の数の電池モジュール２を配列することができる。
【００３２】
図２に示されるように、各電池モジュール２の各電池セル３には、正極端子３ａ及び負極端子３ｂと、温度や電圧、電池容量等を計測する計測ユニット４とが設けられている。隣り合う電池セル３の正極端子３ａ及び負極端子３ｂはバスバー５によって接続されている。ここで、正極端子３ａ及び負極端子３ｂと、計測ユニット４と、バスバー５とを電池セル３の端子部と定義する。尚、電池モジュール２に含まれる電池セル３の個数である４は、あくまでも例示であり、２又は３つの電池モジュールが含まれてもよいし、５以上の電池モジュールが含まれてもよい。配列方向に隣り合う２つの電池セル３間には、隙間６が形成されている。
【００３３】
図３に示されるように、複数の電池セル３（図３では、１つの電池セル３のみが描かれている）は、床板１１上に載置されている。また、各電池セル３に面するように仕切板１２が配置されている。仕切板１２は、複数の電池セル３の配列方向に対して直交する方向（図３では左右方向）に隣り合う電池モジュール間を仕切るためのものである。仕切板１２と複数の電池セル３との間には空間（以下、供給空間１４という）が画定されている。各電池モジュール２において、供給空間１４は、複数の電池セル３の配列方向における両端が開口している。このため、複数の電池セル３の配列方向に複数の電池モジュール２を配置すると、各電池モジュール２の各供給空間１４が複数の電池セル３の配列方向に接続される。
【００３４】
複数の電池セル３に対して供給空間１４とは反対側に、一対の支柱部材１５（図３では１つの支柱部材１５のみが描かれている。図２では両方の支柱部材１５が描かれている。）が複数の電池セル３の配列方向に間隔をあけて設けられている。各支柱部材１５は、複数の電池セル３に対して、上述した仕切板１２と反対側に設けられた別の仕切板１２’にボルト１６によって固定されている。尚、仕切板１２’に対する支柱部材１５の固定はボルト１６によることに限定するものではなく、リベットや溶接等で固定してもよい。
【００３５】
図２に示されるように、複数の電池セル３に対して供給空間１４と反対側に、複数の電池セル３と、一対の支柱部材１５と、一対の支柱部材１５が固定される仕切板１２’とによって空間（以下、排気空間１７という）が画定されている。排気空間１７は、隙間６を介して供給空間１４と連通している。各電池モジュール２において、排気空間１７は、床板１１（図３参照）に対して垂直な方向における両端が開口している。このため、床板１１に対して垂直な方向に複数の電池モジュール２を配置すると、各電池モジュール２の各排気空間１７が床板１１に対して垂直な方向に接続される。
【００３６】
図３に示されるように、仕切板１２には、床板１１に対して垂直な方向における供給空間１４の下端縁に沿うように、複数の電池セル３の配列方向（図３の紙面に対して垂直な方向）に延びるダクト２０が固定されている。各電池モジュール２において、ダクト２０は、複数の電池セル３の配列方向における両端が開口している。このため、複数の電池セル３の配列方向に複数の電池モジュール２を配置すると、各電池モジュール２の各ダクト２０が複数の電池セル３の配列方向に接続される。
【００３７】
正方形の断面を有するダクト２０の外周面から、仕切板１２に面するようにフランジ部２０ａが延びるとともに、床板１１に対して平行な方向に支持板部２０ｂが延びている。フランジ部２０ａと仕切板１２とがボルト２１によって締結されることで、ダクト２０が仕切板１２に固定されている。
【００３８】
各支柱部材１５には、その上端付近に、供給空間１４側に向かって床板１１に対して平行な方向に延びる支持板部１５ａが形成されている。排気空間１７（図２参照）側の床板１１の端縁部は支持板部１５ａ上に載置された状態でボルトやリベット、溶接等で固定されている。供給空間１４側の床板１１の端縁部は支持板部２０ｂ上に載置されている。このような床板１１上に複数の電池セル３（図２又は３参照）を載置することができる。
【００３９】
尚、図３では、ダクト２０は正方形の断面を有するように描かれているが、円、楕円、又は多角形等の任意の断面を有してもよい。ただし、本開示では、ダクト２０は正方形の断面を有する形態として説明する。図４に示されるように、ダクト２０には、供給空間１４（図２又は３参照）の床板１１（図３参照）に対して垂直な方向における下端縁に面する面２０ｃに、ダクト２０の内部と外部とを連通する第１開口部２１が形成されている。第１開口部２１は、床板１１に対して垂直な方向に向かって供給空間１４に開口する。尚、図４では、ダクト２０に４つの第１開口部２１が形成されているが、第１開口部２１の個数は任意であり、１〜３つの第１開口部２１を形成してもよいし、５つ以上の第１開口部２１を形成してもよい。また、第１開口部２１は、孔やスリット等、任意の形態であってもよい。
【００４０】
必須の構成ではないが、ダクト２０には、支柱部材１５（図２又は３参照）に面する面２０ｄに、ダクト２０の内部と外部とを連通する第２開口部２２を形成してもよい。第２開口部２２は、供給空間１４から排気空間１７に向かう方向に開口する。尚、図４では、ダクト２０に４つの第２開口部２２が形成されているが、第２開口部２２の個数は任意であり、１〜３つの第２開口部２２を形成してもよいし、５つ以上の第２開口部２２を形成してもよい。また、第２開口部２２は、孔やスリット等、任意の形態であってもよい。
【００４１】
次に、本開示の実施形態１に係る電池ユニット１において各電池セルを冷却するための動作について説明する。
図３に示されるように、例えば冷たい空気のような冷却流体をダクト２０に流通させる。ダクト２０には、床板１１に対して垂直な方向に向かって供給空間１４に開口するように第１開口部２１（図４参照）が開いているので、ダクト２０を流通する冷却流体の一部が各第１開口部２１を介して供給空間１４に流入する。複数の電池セル３の配列方向に複数の電池モジュール２が配列されている場合、各電池モジュール２の各供給空間１４及び各ダクト２０のそれぞれが接続されているので、各供給空間１４に第１開口部２１を介して冷却流体が供給される。各電池モジュール２の各ダクト２０の第１開口部２１の開口面積や角度を適切に調整することにより、各第１開口部２１から流出する冷却流体の流量を同程度にすることができるので、各電池モジュール２の位置によらず各供給空間１４には同程度の量の冷却流体が供給されるようにすることができる。
【００４２】
図２に示されるように、各電池モジュール２において、供給空間１４に供給された冷却流体は、配列方向に隣り合う電池セル３間に形成された隙間６を流通して排気空間１７に流入する。冷却流体が隙間６を流通する間に、隙間６を画定する電池セル３の表面に接することにより、電池セル３が冷却される。冷却流体は電池セル３を冷却することにより昇温するので、排気空間１７に流入した冷却流体の温度は、供給空間１４内の冷却流体の温度よりも高くなっている。温度が高いほど冷却流体は上昇する傾向が強くなるので、排気空間１７に流入した冷却流体は、排気空間１７内を上昇する。
【００４３】
図５に示されるように、床板１１（図３参照）に対して垂直な方向に配列された複数の電池モジュール２，２’の排気空間１７，１７’はそれぞれ、床板１１に対して垂直な方向に接続されているので、ある電池モジュール２の排気空間１７を矢印Ａのように上昇する冷却流体は、その電池モジュール２の上に配置されている電池モジュール２’の排気空間１７’に流入する。電池モジュール２’おいても電池セル３を冷却した冷却流体が排気空間１７’に流入し、排気空間１７から上昇してきた冷却流体と合流する。冷却流体はさらに矢印Ｂのように上昇し、一番上に配置された図示しない電池モジュールの排気空間から排気される。尚、一番上に配置された電池モジュールの排気空間の上端から任意の吸引機器を用いて吸引することで冷却流体を確実に排気させるようにしてもよい。吸引機器を用いれば、各排気空間１７が床板１１に対して平行な方向に接続されている構成であっても、一方又は両方の端から冷却流体を確実に排気することができる。
【００４４】
このように、ダクト２０から第１開口部２１を介して各電池モジュール２の供給空間１４に冷却流体が供給されるので、電池モジュール２の位置によらず各供給空間１４には同程度の量の冷却流体が供給されるようになる。また、供給空間１４に供給された冷却流体は、各電池セル３を冷却した後に排気空間１７に流入し、排気空間１７内を上昇する。床板１１に対して垂直な方向に配列された複数の電池モジュール２の各排気空間１７が床板１１に対して垂直な方向に接続しているので、各排気空間１７に流入した冷却流体が上方に流通して電池ユニット１の外部にスムーズに排気されるようになる。したがって、電池モジュール２を床板１１に対して平行な方向及び垂直な方向に複数配列した場合に各電池モジュール２の位置によらずに各電池モジュール２の電池セル３を同等に冷却することが可能になる。
【００４５】
尚、図４に示されるように、ダクト２０に第２開口部２２が形成されている場合には、ダクト２０を流通する冷却流体の一部は、第２開口部２２からもダクト２０の外部へ流出する。前述したように、第２開口部２２は、供給空間１４から排気空間１７に向かう方向に開口しているので、図３に示されるように、第２開口部２２から流出した冷却流体は、電池セル３の上面と床板１１との間を流通する。冷却流体は、電池セル３の上面と床板１１との間を流通する間、電池セル３の端子部に接するので、電池セル３の端子部の冷却も可能になる。ただし、端子部が上面にない電池セル３では端子部の冷却はできないが、少なくとも上面は冷却されるので、冷却範囲を増加することができる。電池セル３の端子部を冷却した冷却流体は、排気空間１７に流入するので、隙間６（図２参照）を流通した冷却流体と同じ動作で電池ユニット１の外部に排出される。
【００４６】
（実施形態２）
次に、実施形態２に係る電池モジュール及び電池ユニットについて説明する。実施形態２に係る電池モジュール及び電池ユニットは、実施形態１に対して、電池モジュールの荷重を受ける構造部材の構成を変更したものである。尚、実施形態２において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
図６に示されるように、各支柱部材１５とダクト２０とに固定された梁部材３０が設けられている。梁部材３０の構成は特に限定しないが、例えば図７に示されるように、梁部材３０は、床板１１（図６参照）に対して平行な上面を有する板形状の第１部材３０ａと、第１部材３０ａの下面からこの下面に対して垂直に延びる板形状の第２部材３０ｂとからＴ字状の断面形状を有する構成とすることができる。各支柱部材１５の上端付近に設けられたフランジ部１５ａを、第２部材３０ｂを挟むように互いに間隔をあけて設けられた２つの板状部材１５ａ１，１５ａ２から構成し、これらのそれぞれにボルト３１（図６参照）が挿入可能な孔を形成し、この孔に対応する位置に第２部材３０ｂにもボルト３１が挿入可能な孔を形成することで、梁部材３０の一端をフランジ部１５ａにボルト３１によって固定することができる。
【００４８】
一方、ダクト２０にもフランジ部２５を設け、フランジ部２５が第２部材３０ｂを挟むように互いに間隔をあけて設けられた２つの板状部材２５ａ１，２５ａ２を有するように構成されている。これらのそれぞれにボルト３２（図６参照）が挿入可能な孔を形成し、この孔に対応する位置に第２部材３０ｂにもボルト３２が挿入可能な孔を形成することで、梁部材３０の一端をフランジ部２５にボルト３２によって固定することができる。
【００４９】
図６に示されるように、床板１１を梁部材３０及びダクト２０の支持板部２０ｂ上に載置した状態で、床板１１は、梁部材３０及び仕切板１２にボルトやリベット、溶接等によって固定される。この実施形態２に係る電池ユニットは、電池モジュールの荷重を受ける構造部材を有しているので、実施形態１に比べて電池ユニットが安定する。
【００５０】
尚、実施形態２において電池セルを冷却するための構成は実施形態１と同じであるので、実施形態１における動作と同じ動作によって、電池モジュールの位置によらずに各電池モジュールの電池セルを同等に冷却することが可能になる。
【００５１】
（実施形態３）
次に、実施形態３に係る電池モジュール及び電池ユニットについて説明する。実施形態３に係る電池モジュール及び電池ユニットは、実施形態１又は２に対して、各電池セルに設けられた安全弁の位置を限定したものである。以下では、実施形態１の構成に対して安全弁の位置を限定した構成で実施形態３を説明するが、実施形態２の構成に対して安全弁の位置を限定して実施形態３を構成してもよい。尚、実施形態３において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
図８に示されるように、各電池セル３の４つの側面のうち、排気空間１７（図２参照）に露出する表面３ｃに安全弁４０が設けられている。また、必須の構成ではないが、図９に示されるように、安全弁４０を取り囲むように表面３ｃに断熱材４１を設けてもよい。さらに、必須の構成ではないが、図１０に示されるように、排気空間１７を画定する仕切板１２及び支柱部材１５のそれぞれに断熱材４１を設けてもよい。その他の構成は実施形態１と同じである。
【００５３】
実施形態３において電池セルを冷却するための構成は実施形態１と同じであるので、実施形態１における動作と同じ動作によって、電池モジュールの位置によらずに各電池モジュールの電池セルを同等に冷却することが可能になる。
【００５４】
通常、安全弁は、電池セル３の正極端子３ａ及び負極端子３ｂ間に位置していることが多い。この通常の構成において、電池セル３に異常が生じて安全弁が開いた場合には、安全弁を介して噴出された電池セル３の高温の内容物（高温のガス）が電池セルの上部及び隣の電池セルにかかり、ある電池セルの異常が他の電池セルに波及するおそれがある。しかし、実施形態３では、安全弁４０が開いて電池セルから高温のガスが噴出したとしても、排気空間１７に噴出されて、排気空間１７を上昇する冷却流体と共に電池ユニット１の外部に排気されるので、ある電池セルの異常が他の電池セルに波及するおそれを低減することができる。
【００５５】
ただし、安全弁４０が開いて電池セル３から高温のガスが排気空間１７に噴出されても、排気空間１７に露出する電池セル３の表面３ｃに高温のガスが接することで、電池セル３が加熱されて、ある電池セル３の異常が他の電池セルに波及する可能性がある。しかし、図９に示されるように、排気空間１７に露出する電池セル３の表面３ｃに断熱材４１を設けて、排気空間１７に露出する電池セル３の表面３ｃに高温のガスが直接接しないようにすることにより、ある電池セル３の異常が他の電池セルに波及する可能性を低減することができる。
【００５６】
また、安全弁４０が開いて電池セル３から高温のガスが排気空間１７に噴出されても、排気空間１７の内壁面（仕切板１２、支柱部材１５、表面３ｃ）に高温のガスが接することで内壁面の温度が上昇し、その熱が他の電池セルに伝わって、ある電池セル３の異常が他の電池セルに波及する可能性がある。しかし、図９及び１０に示されるように、排気空間１７の内壁面に断熱材４１を設けて、噴出された高温のガスが内壁面に直接接しないようにすることにより、ある電池セル３の異常が他の電池セルに波及する可能性を低減することができる。
【００５７】
（実施形態４）
次に、実施形態４に係る電池モジュール及び電池ユニットについて説明する。実施形態４に係る電池モジュール及び電池ユニットは、実施形態３に対して、安全弁の位置を変更したものである。尚、実施形態４において、実施形態３の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
図１１に示されるように、各電池セル３の４つの側面のうち、排気空間１７に露出する表面３ｃに、表面３ｃに対して突出する突出部５０が設けられている。突出部５０は、斜め上方向を向く上面５０ａと、斜め下方向を向く下面５０ｂとを含んでいる。上面５０ａの法線ＮＬは、床板１１（図３参照）に対して垂直な方向ＶＲに対して鋭角の角度θをなしている。図１２に示されるように、突出部５０の上面５０ａには、電池セル３の安全弁４０が設けられている。尚、突出部５０の上面５０ａの法線ＮＬは安全弁４０の法線でもある。その他の構成は実施形態１と同じである。
【００５９】
実施形態４において電池セルを冷却するための構成は実施形態１と同じであるので、実施形態１における動作と同じ動作によって、電池モジュールの位置によらずに各電池モジュールの電池セルを同等に冷却することが可能になる。
【００６０】
実施形態４では、安全弁４０は、排気空間１７内において、床板１１（図３参照）に対して斜め上方向を向いているので、安全弁４０を介して噴出した高温のガスは、床板１１に対して垂直な方向の速度成分を有している。そのため、高温のガスは冷却流体と共に排気空間１７を床板１１に対して垂直な方向に流れやすくなるので、高温のガスをよりスムーズに電池ユニット１の外部に排気することができる。
【００６１】
（実施形態５）
次に、実施形態５に係る電池モジュール及び電池ユニットについて説明する。実施形態５に係る電池モジュール及び電池ユニットは、実施形態３又は４に対して、各排気空間内に電池セル３の内容物の有無を検出するための検出部材を設けたものである。以下では、実施形態４の構成に対して検出部材を付加した構成で実施形態５を説明するが、実施形態３の構成に対して検出部材を付加して実施形態５を構成してもよい。尚、実施形態５において、実施形態４の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
図１３に示されるように、排気空間１７には、突出部５０の上面５０ａに設けられた安全弁４０（図１２参照）よりも上方の位置に、電池セル３の内容物の有無を検出することのできるガスセンサ６０（検出部材）が設けられている。その他の構成は実施形態４と同じである。
【００６３】
ある電池モジュール２内のある電池セル３に異常が発生し、その電池セル３に設けられた安全弁４０が開いて、その電池セル３から高温のガスが排気空間１７に噴出されると、高温のガスは排気空間１７内を床板１１に対して垂直な方向に上昇する。実施形態５では、排気空間１７において安全弁４０よりも上方の位置にガスセンサ６０が設けられているので、ガスセンサ６０が高温のガスを検出する。
【００６４】
図１４に示されるように、複数の電池モジュール２が床板１１（図１３参照）に対して垂直な方向及び平行な方向に配列されている場合、当該垂直な方向に配列された複数の電池モジュール２の各排気空間１７は当該垂直な方向に接続され、当該垂直な方向に接続された各排気空間１７を高温のガスが上昇するので、高温のガスが噴出した電池セル３を含む電池モジュール２（斜線部分）及びそれよりも上側に配列された複数の電池モジュール２の各ガスセンサ６０が高温のガスを検出する。一方で、高温のガスが噴出した電池セル３を含む電池モジュール２が設けられた列とは異なる列の電池モジュール２及び高温のガスが噴出した電池セル３を含む電池モジュール２よりも下側に配列された複数の電池モジュール２の各ガスセンサ６０は、高温のガスを検出しない。図１４において、各電池モジュール２に設けられた各ガスセンサ６０について、高温のガスを検出したものを黒丸で表し、高温のガスを検出していないものを白丸で表している。
【００６５】
そうすると、高温のガスを検出した複数のガスセンサ６０が設けられた列のうち、最も下側に位置するガスセンサ６０が設けられた電池モジュール２のいずれかの電池セル３（図１１又は１２参照）から高温のガスが噴出したと特定できる。すなわち、複数の電池モジュール２のどれに異常が発生したかを速やかに特定することができる。
【００６６】
尚、電池モジュール２の各排気空間１７が床板１１に対して平行な方向に接続された構成において、吸引機器を用いることによって高温のガスが当該平行な方向に流れていれば、高温のガスが噴出した電池セルを含む電池モジュール及びそれよりも高温のガスの流れ方向下流側に配列された複数の電池モジュールの各ガスセンサが高温のガスを検出するようになるので、高温のガスを検出した複数のガスセンサのうち、高温のガスの流れ方向の最も上流側に位置するガスセンサが設けられた電池モジュールのいずれかの電池セルから高温のガスが噴出したと特定できる。ただし、各排気空間１７が床板１１に対して垂直な方向及び平行な方向のいずれの方向に接続されていたとしても、高温のガスが特定の方向に流れていない、又は、高温のガスの流速が小さい場合は、各ガスセンサによる検出の有無から異常の電池モジュールを特定することは難しい。しかし、高温のガスが噴出した電池セルを含む電池モジュールに設けられたガスセンサが最も早く高温のガスを検出するので、最も早く高温のガスを検出したガスセンサを含む電池モジュールのいずれかの電池セルから高温のガスが噴出したと特定することもできる。
【００６７】
実施形態５では、ガスセンサ６０を検出部材として使用しているが、ガスセンサに限定するものではない。安全弁４０が開いたときに高温のガスが噴出されるので、温度センサを検出部材として使用してもよい。この場合、予め設定された設定温度以上の温度を検出した温度センサから、どの電池モジュール２に異常が発生したかを特定することができる。
【００６８】
尚、ガスセンサ６０又は温度センサとしての検出部材は、図１３に示されるように、仕切板１２に固定するようにして設けることもできる。あるいは、各電池モジュール２の各排気空間１７が床板１１に対して垂直な方向に接続されている場合には、棒状部材や紐や糸等に適当な間隔をあけて設けた複数の検出部材を、接続された排気空間内に吊り下げるように設けてもよい。
【００６９】
また、図１３に示されるように、検出部材がガスセンサ６０である場合、ガスセンサ６０は、安全弁４０（図１２参照）の中心を通る安全弁４０の法線ＮＬ’よりも上方に設置されることが好ましく、ガスセンサ６０が仕切板１２に固定される場合には、法線ＮＬ’と仕切板１２との交点Ｐよりも上方に設置されることが好ましい。一方、検出部材が温度センサである場合、温度センサは、法線ＮＬ’上に設置されることが好ましく、温度センサが仕切板１２に固定される場合には、交点Ｐ上に設置されることが好ましい。
【００７０】
（実施形態６）
次に、実施形態６に係る電池モジュール及び電池ユニットについて説明する。実施形態６に係る電池モジュール及び電池ユニットは、実施形態１〜５のいずれかに対して、ダクト２０の内壁に断熱材を設けたものである。以下では、実施形態１の構成に対して断熱材を付加した構成で実施形態６を説明するが、実施形態２〜５のいずれかの構成に対して断熱材を付加して実施形態６を構成してもよい。尚、実施形態６において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７１】
図１５に示されるように、ダクト２０の内壁２０ｅに断熱材（以下、ダクト内断熱材７０という）が設けられている。尚、ダクト２０には、第１開口部２１（及び第２開口部２２）が設けられているが、内壁２０ｅにダクト内断熱材７０を設ける際に、第１開口部２１（及び第２開口部２２）（図４参照）を塞がないようにする必要がある。このため、ダクト内断熱材７０として固体断熱材を施工するか、あるいは、軟質系の断熱材を用いる場合には、例えば図１６に示されるように、第１開口部２１（言及しないが、第２開口部２２も同じ）をダクト２０の内部に突き出した構造（内部突き出し部２１ａを有する構造）に形成し、この内部突き出し部２１ａを取り囲むように内壁２０ｅに軟質系の断熱材を塗布して、ダクト内断熱材７０を内壁２０ｅに設けてもよい。その他の構成は実施形態１と同じである。
【００７２】
実施形態６では、冷却流体が供給空間１４（図２又は３参照）に供給される前に、ダクト２０の外部から内部に熱が移動して冷却流体が加熱されることを抑制できるので、温度の低い冷却流体を供給することができ、その結果、電池セル３（図２又は３参照）の冷却効率の低下を抑制することができる。
【００７３】
（実施形態７）
次に、実施形態７に係る電池モジュール及び電池ユニットについて説明する。実施形態７に係る電池モジュール及び電池ユニットは、実施形態１〜６のいずれかに対して、複数の電池セル３と供給空間１４と排気空間１７とを取り囲むように断熱材を設けたものである。以下では、実施形態１の構成に対して断熱材を付加した構成で実施形態７を説明するが、実施形態２〜６のいずれかの構成に対して断熱材を付加して実施形態７を構成してもよい。尚、実施形態７において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
図１７に示されるように、各電池モジュール２において、電池セル３が載置される床板１１の面と、電池セル３の上方に位置する床板１１の面と、供給空間１４を画定する仕切板１２の面と、支柱部材１５が固定される仕切板１２’の面とのそれぞれに、断熱材（以下、モジュール内断熱材８０）が設けられている。すなわち、モジュール内断熱材８０は、複数の電池セル３と供給空間１４と排気空間１７（図２又は３参照）とを取り囲むように設けられている。その他の構成は実施形態１と同じである。
【００７５】
モジュール内断熱材８０により、他の電池モジュールからの入熱による冷却流体の加熱を抑制できるので、電池セル３の冷却効率の低下を抑制することができる。また、ある電池モジュール２に異常が発生して温度が上昇しても、その熱が他の電池モジュールに入熱することを抑制できるので、ある電池セル３の異常が他の電池セルに波及する可能性を低減することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  電池ユニット
２  電池モジュール
３  電池セル
３ｃ  （排気空間に露出する電池セルの）表面
６  隙間
１１  床板
１２  仕切板
１４  供給空間
１５  支柱部材
１７  排気空間
２０  ダクト
２０ｅ  （ダクトの）内壁
２１  第１開口部
２２  第２開口部
３０  梁部材
４０  安全弁
４１  断熱材
６０  ガスセンサ（検出部材）
７０  ダクト内断熱材
８０  モジュール内断熱材
【図１】
2020181699.tif 000003
【図２】
2020181699.tif 000004
【図３】
2020181699.tif 000005
【図４】
2020181699.tif 000006
【図５】
2020181699.tif 000007
【図６】
2020181699.tif 000008
【図７】
2020181699.tif 000009
【図８】
2020181699.tif 000010
【図９】
2020181699.tif 000011
【図１０】
2020181699.tif 000012
【図１１】
2020181699.tif 000013
【図１２】
2020181699.tif 000014
【図１３】
2020181699.tif 000015
【図１４】
2020181699.tif 000016
【図１５】
2020181699.tif 000017
【図１６】
2020181699.tif 000018
【図１７】
2020181699.tif 000019