(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池容器内に正・負極の電極板を有する発電要素が収容され、前記電池容器の一側面に前記正・負極の電極板に接続された正・負極の外部端子が配置された複数個の二次電池セルが電気的に接続された組電池と、
前記各二次電池セルの一側面に対向する他側面に熱的に結合して配置された冷却構造部と、
前記組電池および前記冷却構造部を収容するケースと、
前記ケース内に収容され、前記組電池と前記ケースの一側面との間の空間に配置されたファンと、を備え、
前記ファンは、前記ケース内の空気を、前記冷却構造部側に向けて送風し、前記冷却構造部の周囲と前記ケース内面との間を通して、前記ファンが配置された側とは反対側の空間に移動させ、さらには、前記ファンが配置された側とは反対側の前記ケースの側面に沿って前記冷却構造部側とは反対側に移動させ、前記ファンが配置された側とは反対側の空間から前記ファンが配置された側の空間に前記正・負極の外部端子を冷却しながら移動させ、再び前記冷却構造部側に向けて送風するように対流させることを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電モジュールおいて、前記冷却構造部は、内部を冷却媒体が循環する配管と、この配管の外周に密着して設けられた冷却板とを含むことを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電モジュールにおいて、前記冷却構造部は、さらに、前記冷却板と前記各二次電池セルの他側面との間に介装された熱伝導性絶縁シートとを含むことを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、前記各二次電池セルは、前記正・負極の外部端子が配置された前記一側面に隣接する一対の大面積の側面を有する角形二次電池セルであり、前記ファンは、前記組電池の一端側における前記二次電池セルの一対の大面積の側面のうち、外側の側面と前記ケースの内面との間の空間に配置され、この空間内に、前記ケース内の空気を前記ファン側に案内するダクトが設けられていることを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄電モジュールにおいて、前記ダクトは、前記冷却構造部とは反対側の前記ケースの内面を移動する空気の入口を有し、前記入口に対向するコーナー部に傾斜部を有することを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、少なくとも前記ファンと前記冷却構造部との間に、前記冷却構造部に熱結合された冷却用のフィンが設けられていることを特徴とする蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電モジュールに関し、より詳細には、冷却機能を有する蓄電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池セル、ニッケル水素二次電池セル、ニッケルカドミウム二次電池セル等の二次電池セルは、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源として近年、急速に普及しつつある。
自動車用の電源として用いられる二次電池セルは、通常、複数個の二次電池セルをバスバーで直列に接続された蓄電モジュールとされる。
二次電池セルは、充放電する際に流れる電流と内部抵抗に起因する発熱が生じるものであり、また、高温度の環境で使用されることがあるため、冷却機能を備えた電池モジュールとすることが多い。
【０００３】
冷却機能を備えた電池モジュールとして下記の構造が知られている。
複数の二次電池セルが接続されて構成された組電池の上下に一対の送風ダクトを設け、送風ダクトの外側に一対の循環チャンバーを設ける。また、各二次電池セルを離間して配列し、各二次電池セル間に両端において送風ダクトに連結される冷却ダクトと、両端において循環チャンバーに連結される熱交換パイプを配設する。
送風ダクト内には冷却ファンから空気が供給され、熱交換パイプ内には液体循環機により熱交換液が循環されて各二次電池セルが冷却される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された電池モジュールは、送風ダクト、冷却ダクト、循環チャンバー、熱交換パイプ等、多数の冷却用部材を有するうえ、二次電池セル間に冷却ダクトおよび熱交換パイプを配設する等、構造が複雑であるため、製造コストが高くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明蓄電モジュールは、電池容器内に正・負極の電極板を有する発電要素が収容され、電池容器の一側面に正・負極の電極板に接続された正・負極の外部端子が配置された複数個の二次電池セルが電気的に接続された組電池と、各二次電池セルの一側面に対向する他側面に熱的に結合して配置された冷却構造部と、組電池および冷却構造部を収容するケースと、ケース内に収容され、組電池とケースの一側面との間の空間に配置されたファンと、を備え、ファンは、ケース内の空気を、冷却構造部側に向けて送風し、冷却構造部の周囲とケース内面との間を通して、ファンが配置された側とは反対側の空間に移動させ、さらには、ファンが配置された側とは反対側のケースの側面に沿って冷却構造部側とは反対側に移動させ、ファンが配置された側とは反対側の空間からファンが配置された側の空間に正・負極の外部端子を冷却しながら移動させ、再び冷却構造部側に向けて送風するように対流させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の蓄電モジュールによれば、ファンによりケース内の空気を冷却構造部に向けて送風し、ケース内の空気を、冷却構造部の周囲とケース内面との間を通って送風方向に沿って対流させる。ケース内に空気の対流を生じさせることにより、正・負極の外部端子側の高温となり易い部位が冷却される。このようにして、冷却効率を向上させることにより、部分点数を削減し、かつ、構造を簡素とすることが可能となるので、製造コストを安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は、本発明の蓄電モジュールの一実施の形態の側面図であり、（ｂ）は、１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線で切断した平面図。
【図２】図１(a)に図示された組電池の外観斜視図。
【図３】図２に図示された組電池を構成する二次電池セルの外観斜視図。
【図４】図２に図示された組電池のＩＶ−ＩＶ線に沿う切断断面図。
【図５】二次電池セルに収容された発電要素の拡大斜視図。
【図６】図１（ａ）、図１（ｂ）に図示された冷却構造部の拡大断面図。
【図７】冷却システムの概略の一例を示す構成図。
【図８】本発明の蓄電モジュールの実施形態２の側面図。
【図９】本発明の蓄電モジュールの実施形態３の側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
--実施形態１-
［蓄電モジュール全体構成]
以下、本発明の蓄電モジュールの一実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の蓄電モジュールは、例えば、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置の蓄電装置として、適用することができる。電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
図１（ａ）は、本発明の蓄電モジュールの一実施の形態としての側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線で切断した平面図である。
蓄電モジュール１はケース３１を有する。ケース３１内には、複数の電池セル１０が接続して構成された組電池２０と、組電池２０の下部に配設された冷却構造部５０と、組電池２０の一端側の電池セル１０とケース３１の内面との間の空間に配置された電動ファン３５が収容されている。
冷却構造部５０には、冷却媒体をｘ方向から冷却構造部５０に流入し、冷却構造部５０において組電池２０の各電池セル１０が発する熱と熱交換をして各電池セル１０を冷却した後、冷却媒体を蓄電モジュール１から流出するための配管３３が連結されている。
【００１０】
図２は、図１（ａ）に図示された組電池の外観斜視図であり、図３は、図２に図示された組電池を構成する二次電池セルの外観斜視図である。
組電池２０は、本実施形態においては、相互に電気的に接続された８個の電池セル１０により構成される。但し、電池セル１０の個数は、８個に限られるものではなく、それ以上でも、それ以下でも、任意な数とすることができる。本実施形態では、各電池セル１０はリチウムイオン二次電池セルとして例示する。
【００１１】
[電池セルの構造]
各電池セル１０は、電池容器の一側面から外部に露出した正極外部端子１１と負極外部端子１２を有する。
各電池セル１０は、隣接する電池セル同士が、それぞれの正極外部端子１１と負極外部端子１２とが相手方の逆極性の外部端子１２、１１に対向するように交互に逆向きにされて、互いに平行に配置されている。
つまり、各電池セル１０は、正極外部端子１１が隣接する電池セル１０の負極外部端子に、また、負極外部端子１２が正極外部端子１１に対向するように配置されている。
そして、相互に隣接する一方の電池セル１０の正極外部端子１１と他方の電池セル１０の負極外部端子１２とが、バスバー１３により接続されている。これにより、組電池２０を構成するすべての電池セル１０は直列に接続されている。
【００１２】
但し、組電池２０の配列の最前部（図１（ａ）、図２における最も左側）に位置する電池セル１０の正極外部端子１１と、最後尾（図１（ａ）、図２における最も右側）に位置する電池セル１０の負極外部端子１２は、バスバー１３には接続されていない。
【００１３】
各電池セル１０は、底部を有し、上部が開口された電池缶２と、電池缶２の開口された上部を覆う電池蓋３とにより構成される電池容器を有する。電池容器は、細長い矩形状の底面と、この底面の長辺に隣接する一対の大面積の側面と、底面の短辺に隣接する一対の少面積の側面を有する。
各電池セル１０の正極外部端子１１と負極外部端子１２とは、電池蓋３に設けられている。電池蓋３における正極外部端子１１と負極外部端子１２の間には開裂弁１４と、電池容器内に電解液を注入するための注液部１５が形成されている。
【００１４】
開裂弁１４は、過充電または内部短絡による発熱等の異常が発生し、電池セル１０内の圧力が高くなったときに開裂して内部に発生するガスを排出する機能を有する。開裂弁１４は、プレスにより電池蓋３の一部に、断面Ｖ字またはＵ字形状の溝を形成し、残部を薄肉とされた構造を有する。断面Ｖ字またはＵ字形状の溝を形成することにより薄肉とされた部分は、電池容器内に発生するガスの圧力により開裂し、電解液を含んでミスト状となったガスが外部に放出される。
【００１５】
注液部１５は、図示はしないが、電池蓋３に形成された開口部と、この開口部を塞ぐ注液栓とから構成される。開口部を介して電池缶２内に電解液を注入した後、開口部を注液栓で塞ぎ、レーザ溶接によりこの注液栓を電池蓋３の開口部の周縁部に接合することにより、電池容器を封止する。
【００１６】
［組電池の構造］
図４は、図２に図示された組電池のＩＶ−ＩＶ線に沿う切断断面図である。
各電池セル１０における正極外部端子１１と負極外部端子１２は、それぞれ、径大の根元部２３と、おねじが形成された径小の取付部２４を有するボルト状構造を有する。
隣接する電池セル１０の相対向する正・負極の外部端子１１、１２を接続するバスバー１３は、正・負極外部端子１１、１２のおねじに噛合されたナット２１により固定されている。
【００１７】
電池セル１０の電池蓋３には、中央部に開口部を有する絶縁部材１６が嵌合される貫通孔が形成されている。絶縁部材１６に形成された貫通孔に電極接続板１７ａまたは１７ｂが嵌合している。
【００１８】
一方の電極接続板１７ａと正極集電板１８ａとがかしめられ、電池蓋３に固定されている。電極接続板１７ａと正極集電板１８ａはアルミニウム系金属により形成されている。
他方の電極接続板１７ｂと負極集電板１８ｂとがかしめられ、電池蓋３に固定されている。電極接続板１７ｂと負極集電板１８ｂは銅系金属により形成されている。
正極集電板１８ａおよび負極集電板１８ｂは、電池蓋３に取り付けられた取付部分から、ほぼ垂直方向に折曲され、さらに電池セルの厚さ方向の中央部側に傾斜されたうえ、中央部側において、再度、取付部に垂直な方向に屈曲された形状を有する。
【００１９】
正・負極の集電板１８ａ、１８ｂおよび電極接続板１７ａ、１７ｂは、絶縁部材１６によって、電池蓋３とは絶縁されている。
各電極接続板１７ａ、１７ｂ上には、正極外部端子１１または負極外部端子１２が接続されている。この接続は、正極外部端子１１または負極外部端子１２と各電極接続板１７ａ、１７ｂとを、直接または導電接続板（図示せず）を介してかしめることにより行うことができる。
【００２０】
隣接する正極外部端子１１および負極外部端子１２は、バスバー１３により接続されている。バスバー１３には、正極外部端子１１および負極外部端子１２の取付部２４を挿通する貫通孔が形成されている。正・負極の外部端子１１、１２の取付部２４にバスバー１３を、その貫通孔を挿通することにより取り付け、ナット２１を各取付部２４のおねじに締結してバスバー１３を固定する。この状態で、正極外部端子１１および負極外部端子１２はバスバー１３により電気的に導通されている。
【００２１】
各電池容器内には正極板および負極板がセパレータを介して捲回して形成された発電要素６が収納されている。正極集電板１８ａは正極板に、負極集電板１８ｂは負極板に超音波溶接により接合されている。
【００２２】
[発電要素の構造]
図５は、発電要素６の拡大斜視図である。
図５に示すように、発電要素６は、セパレータ６Ｃ、負極板６Ｄ、セパレータ６Ｃ、正極板６Ｅの順に重ねられて複数周捲回し、扁平状に潰した扁平捲回構造を有している。発電要素６は軸芯を省略して軽量化されており、軸芯の代用として、その捲回開始端部（発電要素中心部）にはセパレータ６Ｃが数周巻かれている。また、捲回終了端部（発電要素表層部）にもセパレータ６Ｃが数周捲回されて絶縁性が確保され、さらに、巻き解けを防止するためにセパレータ６Ｃの捲回終了端の片面は、粘着剤が塗着されたテープ（不図示）で止められている。
【００２３】
正極板６Ｅは、アルミニウム合金箔（正極集電箔）の両面に、正極活物質として、例えば、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物を含む正極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されて作製されている。アルミニウム合金箔の両面には、長手方向に沿う一側に、正極活物質合剤が塗工されず、アルミニウム合金箔が露出された正極未塗工部６Ａが形成されている。
【００２４】
負極板６Ｄは、銅合金箔（負極集電箔）の両面に、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含む負極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されて作製されている。銅合金箔の両面には、長手方向に沿う一側に、負極活物質合剤が塗工されず、銅合金箔が露出された負極未塗工部６Ｂが形成されている。正極未塗工部６Ａと負極未塗工部６Ｂは発電要素６の互いに反対の周縁端部に設けられている。
【００２５】
なお、負極板６Ｄの捲回方向の長さは、正極板６Ｅおよび負極板６Ｄを捲回したときに、捲回最内周および最外周で捲回方向に正極板６Ｅが負極板６Ｄからはみ出すことがないように、正極板６Ｅの長さより長く設定されている。また、負極板６Ｄに塗工された負極活物質合剤の捲回方向に直交する方向の長さ、換言すれば、幅方向の長さは、正極板６Ｅに塗工された正極活物質合剤の幅よりも大きく形成されている。したがって、幅方向においても、正極板６Ｅに塗工された正極活物質合剤が負極板６Ｄに塗工された負極活物質合剤よりも外側にはみ出すことはない。正極活物質に対向しない負極集電箔の部分があると、正極活物質に含まれるリチウムがイオン化し、セパレータを浸透してその部分に析出する。これにより、内部短絡が発生する可能性がある。このように、負極活物質領域を正極活物質領域よりも広くすることにより、それを防ぐことができる。
【００２６】
セパレータ６Ｃは、リチウムイオンが通過可能な微多孔性シート材で構成されており、本例では、数十μｍ厚のポリエチレンシートが用いられている。
【００２７】
上述した如く、発電要素６は、セパレータ６Ｃ、負極板６Ｄ、セパレータ６Ｃ、正極板６Ｅの順に重ねられて複数周捲回し、扁平状に潰された扁平捲回構造を有している。
図５に図示されるように、この扁平捲回構造の発電要素６における正極未塗工部６Ａおよび負極未塗工部６Ｂは、それぞれ、幅方向における一端側および他端側において軸芯の周囲に捲回されて、捲回部分が相互に重合された多層構造を形成する。
【００２８】
そして、正極集電板１８ａは、捲回部分が相互に重合された正極未塗工部６Ａに超音波溶接により接合される。重合された正極未塗工部６Ａ同士も相互に超音波溶接により接合される。
負極集電板１８ｂは、捲回部分が相互に重合された負極未塗工部６Ｂに超音波溶接により接合される。重合された負極未塗工部６Ｂ同士も相互に超音波溶接により接合される。
【００２９】
正・負極電極板１８ａ、１８ｂにより正・負極の外部端子１１、１２を発電要素６の正・負極の未塗工部６Ａ、６Ｂに接続した後、電池蓋３の周縁部を、レーザ溶接により電池缶２に接合する。そして、電池蓋３の注液部１５に設けられた開口部から非水電解液を注入し、この開口部を注液栓により封止することにより図３に図示される電池セル１０が作製される。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることができる。
【００３０】
[冷却構造部の構造]
図１（ａ）において、組電池２０を構成する各電池セル１０の底部側、換言すれば、正・負極に外部端子１１、１２が設けられた電池蓋３の反対側には、冷却構造部５０が、各電池セル１０に熱結合して配置されている。
図６は、図１（ａ）、図１（ｂ）に図示された冷却構造部５０の拡大断面図である。
冷却構造部５０は、冷却媒体５１と、冷却媒体５１が循環する通路となる配管３３と、配管３３の外表面に密着する冷却板５２と、一面が冷却板５２に密着し、他面が各電池セル１０の底部に密着する熱伝導性シート５３により構成される。
【００３１】
冷却媒体５１としては、例えば、フッ素系不活性液体、シリコンオイル等の液体を用いることができる。
配管３３は、ＳＵＳ等により形成され、電池セル１０の配列方向に延出されている。配管３３は、図１（ｂ）に図示されるよう複数本（図１（ｂ）では２本として図示）が平行に配設されている。
冷却板５２は、熱伝導性が高い、例えば、アルミニウム等により形成され、組電池２０の底部の面積とほぼ同じか、またはそれよりも大きい面積を有する。
熱伝導性シート５３は、表裏両面に密着性を有する柔軟な薄い絶縁体で形成され、組電池２０の各電池セル１０の底部と良好に熱結合する。
【００３２】
図１（ａ）に図示されるように、組電池２０の一端側の電池セル１０の一対の大面積の側面のうち、外側の側面とケース３１の内面との間の空間には電動ファン３５が収容されている。電動ファン３５は、高さ方向において、電池セル１０の底部と電池蓋３との中間に配置されている。
この位置において電動ファン３５を駆動すると、ケース３１の空気を電動ファン３５の上部側から引込み、ケース３１内の下部側に送風する。これにより、ケース３１内の空気が矢印ｙ方向に移動し、さらに、ケース３１に底面に沿って矢印ｘ方向に移動し、冷却構造部５０の表面とケース３１との内面との間を通過する。図１（ｂ）の矢印ＡＲは冷却構造部５０の周囲を流れる冷却風の向きを示す。冷却構造部５０は、配管３３内を循環する冷却媒体５１により、各電池セル１０と熱交換を行い、各電池セル１０を底部側から冷却する。また、各電池セル１０の表面に接触して高温となった空気を冷却する。
【００３３】
冷却された空気は、ケース３１の側面に沿って下から上に上昇し、電動ファン３５が配置された空間と反対側において、ケース３１の上部側の内面と各電池セル１０との間の空間を移動し、さらに、電動ファン３５に引込まれる。そして、電動ファン３５により再び矢印ｙ方向に送風される。このようにして、電動ファン３５を駆動することにより、ケース３１の内面に沿って、ケース３１内の空気を移動させ、強制的に対流を生じさせる。
【００３４】
各電池セル１０は、充放電の際に発電要素６を流れる電流と内部抵抗に起因して発熱する。各電池セル１０の電池容器の底部側には、冷却構造部５０が熱結合しているので、電池容器の底部側は速やかに冷却される。これに対し、電池蓋３側は、冷却構造部５０から離れている分、冷却構造部５０による冷却効果は低減する。このため、正・負極の外部端子１１、１２は高温になりやすい。
【００３５】
このように、電池セル１０の底部側と、正・負極の外部端子１１、１２側とでは、大きな温度差が生じやすい。大きな温度差が生じた状態において、正・負極の外部端子１１、１２側を十分に冷却するには、冷却能力を極めて大きくする必要があり、効率が悪い。また、冷却能力を大きくするために、多数の部品を使用したり、冷却用の配管の配設を複雑にしたりすると、蓄電モジュールの製造コストが高くなる。
【００３６】
これに対し、本実施形態の蓄電モジュール１では、電動ファン３５を駆動して、冷却構造部５０側に送風し、ケース３１内の空気を、図１（ｂ）に矢印ＡＲで示すようにケース３１の内面と組電池２０との間の空間を移動させ、強制的に対流を生じさせるようにしている。このため、電池セル１０の正・負極の外部端子１１、１２に伝導された熱は、対流する空気により冷却される。
本実施形態において、ケース３１内において空気の対流を生じさせる部材は、電動ファン３５のみである。ケース３１および組電池２０には格別、構造や、形状の変更も必要がない。また、配管３３の配設も直線的であり、組電池２０と交錯するような曲線部を有していない。
このように、部品点数が少なく、かつ、構造も簡素にして冷却効率のよい蓄電モジュール１を実現することできるので、蓄電モジュール１の製造コストを低減することができる。
【００３７】
[全体システム]
図１（ａ）に図示された蓄電モジュール１は、バスバー１３に接続されていない最前部に位置する電池セル１０の正極外部端子１１が他の電池モジュールの最後尾の電池セル１０の負極外部端子１２に接続されるか、または図示はしないがインバータ装置の高電位側に接続される。また、蓄電モジュール１は、バスバー１３に接続されていない最後尾に位置する電池セル１０の負極外部端子１２が他の電池モジュールの最前列の電池セルの正極外部端子に接続されるか、または図示はしないがインバータ装置の低電位側に接続される。
このように、複数個の蓄電モジュール１が直列に接続されて高電圧の電池モジュール装置を構成し、図示しないインバータ装置に接続される。
【００３８】
インバータ装置は、電池モジュール装置からの直流電力を３相交流電力に変換し、例えば、車両駆動用システムであれば、電動機・発電機を駆動する。また、電動機・発電機が発電機として駆動されている状態では、回生電力をインバータ装置に供給して各電池セル１０を充電する。
【００３９】
また、図示はしないが、組電池２０の各バスバー１３は電圧検出用の接続導体により、マルチプレクサを介して差動増幅器を含むＩＣおよびこのＩＣの上位コントローラとして機能するマイコンに接続されている。マルチプレクサにより、順次、接続される電池セル１０が切換えられ、差動増幅器により電池セル１０の電圧が検出される。検出された各電池セル１０の電圧は、Ａ／Ｄ変換回路においてデジタル値に変換されてマイコンの記憶部に保持される。各電池セル１０が過充電となったことが検出された場合、各電池セル１０の正極端子と負極端子との間に配置されたバランシングスイッチ（図示せず）をオンし、各電池セル１０を放電する。
【００４０】
マイコンおよび複数のＩＣで構成されるセルコントローラは、各電池セル１０の電圧、総電圧、電流の測定を制御すると共に、充放電を制御する。
マイコンは、入力された各電池セル１０の温度、または組電池２０の平均温度に基づいて、組電池２０を冷却する冷却用の電動ファン３５の回転数または冷却媒体の供給量を調整するドライバーおよびポンプ回転数を制御する。
【００４１】
[冷却システム]
図７は、冷却システムの一例の概略を示す構成図である。
図７においては、蓄電モジュール装置は、１個の蓄電モジュール１として図示されている。しかし、上述した如く、複数の蓄電モジュール１を直列に接続して構成することができる。
蓄電モジュール１の冷却構造部５０は、配管３３を介して、ポンプ７１、タンク７２、ラジエータ７３に接続されている。配管３３、ポンプ７１、タンク７２、ラジエータ７３は、配管３３内を流動する冷却媒体５１を循環させる冷却ループを形成している。
【００４２】
ポンプ７１は、油圧式または電動式のもので、タンク７２に貯留された冷却媒体５１を吸引して配管３３内に押し出し、配管３３内を矢印ｘ方向に移動させて蓄電モジュール１の冷却構造部５０に供給する。冷却媒体５１は、冷却構造部５０を通過する際、蓄電モジュール１の各電池セル１０に蓄積された熱と熱交換を行って各電池セル１０を冷却する。電池セル１０と熱交換を行って温度が上昇した冷却媒体５１は、蓄電モジュール１の外部に流出され、ラジエータ７３により冷却される。ラジエータ７３は、例えば、大気との間で熱交換を行う。
タンク７２は、冷却媒体５１を一時的に貯蔵して、温度変化等による冷却媒体５１の体積変化を吸収するバッファとしての機能を有する。
上述した如く、各電池セル１０の温度または組電池２０平均温度に基づき、マイコン（図示せず）によりポンプ７１の回転数が制御され、冷却構造部５０への冷却媒体５１の供給量が調整される。また、マイコンは電動ファン３５の回転数を制御し、冷却構造部５０と組電池２０の上部側との間を対流する風量を調整する。
【００４３】
[実施例]
図１（ａ）、図１（ｂ）に図示された通り、ケース３１内に冷却板５２を収容し、配管３３をケース３１の外部から、ケース３１内部および冷却板５２に設けられた貫通孔（図示せず）を挿通した。冷却板５２の上面に熱伝導性シート５３を密着してケース３１内に冷却構造部５０を形成した。
熱伝導性シート５３の上面に組電池２０を、組電池２０の各電池セル１０の底部を熱伝導性シート５３に密着させて配置した。
【００４４】
組電池２０の一端側の電池セル１０の一対の大面積の側面のうち、外側の側面とケース３１の内面との間の空間に電動ファン３５を配置した。電動ファン３５の高さ方向における位置は、電池セル１０の電池蓋３と電池缶２の底部との中間であった。
【００４５】
電動ファン３５を駆動して、ケース３１内の空気を、矢印ｙに示すように、ケース３１の下部に向かって送風した。ケース３１内の空気は、ケース３１の底部の内面に沿って矢印ｘ方向に移動し、電動ファン３５が配置された空間の反対側の空間を下から上に移動した。さらに、ケース３１の上部側の内面と組電池２０の間の空間を移動し、再び、電動ファン３５から送り出され、このようにして、ケース３１の内面に沿って空気の対流が生じた。電動ファン３５による風量は４ＣＦＭ（Cubic Feet per Minute）であった。
【００４６】
この状態で、電池セル１０の正・負極の外部端子１１、１２と電池缶２の底部との二点で温度を測定した。
比較例として、電動ファン３５を非駆動の状態で、駆動時と同様の条件で、電池セル１０の正・負極の外部端子１１、１２と電池缶２の底部との二点で温度を測定した。
【００４７】
上記実施例と比較例における正・負極の外部端子１１、１２と電池缶２の底部との温度差は、実施例の方が、比較例に比して小さかった。
【００４８】
[実施形態１の効果]
実施形態１に示した本発明の蓄電モジュール１では、図７に一例を示す冷却システムにより、冷却媒体５１を、組電池２０の各電池セル１０が発生する熱と熱交換させ、冷却ループ内を循環させる。
蓄電モジュール１のケース３１内に設けられた電動ファン３５を駆動し、冷却構造部５０側に向けて送風し、ケース３１内面と組電池２０との間の空間を、ケース３１内の空気が冷却構造部５０から正・負極の外部端子１１、１２側に向かって移動する空気の対流を強制的に発生させる。
各電池セル１０内部で発生し、正・負極の外部端子１１、１２および電池蓋３側に伝導された熱は、ケース３１内を対流する空気により冷却される。これにより、冷却構造部５０側と、その反対側の正・負極の外部端子１１、１２側との温度差が小さくなる。
このように、ケース３１内に電動ファン３５を配置するだけの簡単な構造で、冷却効率を向上することができ、製造コストを低減することが可能となる。
また、電動ファン３５を、電池セル１０の底部と上部との間の中間位置に配置したので、電動ファン３５による上部側からの空気の引込みと、下部側に配置された冷却構造部５０への送風が効率的となる。
【００４９】
--実施形態２-
図８は、本発明の蓄電モジュールの実施形態２の側面図である。
実施形態２に示す蓄電モジュール１が、実施形態１と異なる点は、ケース３１内に、電動ファン３５に引込まれて、電動ファン３５から送風される空気の移動を案内するためのダクト５５を設けた点である。
電動ファン３５は、実施形態１の場合と同様に、組電池２０の一端側の電池セル１０の一対の大面積の側面のうち、外側の側面とケース３１の内面との間の空間に配置されている。また、電動ファン３５の高さ方向における位置は、電池セル１０の電池蓋３と電池缶２の底部との中間である。
【００５０】
ダクト５５は、上部がケース３１の上部側の内面に接するように配置されている。ダクト５５は、電池セル１０の底部付近まで延出され、冷却構造部５０の流入側の配管３３に対向している。
ダクト５５の上部には、ケース３１の内面に沿って移動する空気を流入する入口５５ａが形成されている。ダクト５５は、対流により、組電池２０とケース３１の上部側内部との間に移動された空気を、入口５５ａから取り込み、電動ファン３５側に案内する。このため、電動ファン３５により生じる対流が一層円滑となり、各電池セル１０の正・負極の外部端子１１、１２側の冷却効率を向上する。
【００５１】
ダクト５５の入口５５ａに対向する側のコーナー部には、傾斜部５５ｂが形成されている。傾斜部５５ｂは、上側面およびこれに隣接して直交する方向に設けられた側面に跨って傾斜して形成されている。入口５５ａから流入した空気は、傾斜部５５ｂにおいて、円滑に電動ファン３５の方向に向きが変えられる。
【００５２】
実施形態２において、他の構成は実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の図面番号を付して説明を省略する。
【００５３】
実施形態２においても、実施形態１と同様な効果を奏することができる。
また、実施形態２では、ケース３１内に電動ファン３５に引込まれる空気を案内するダクト５５を設けているので、ケース３１内に発生する対流の流れが一層円滑となる。
【００５４】
なお、実施形態２の変形例として、ダクト５５をケース３１のコーナー部の両隣の側部に跨る傾斜部のみを有する部材としてもよい。あるいは、この傾斜部をケース３１設けてもよい。
【００５５】
--実施形態３-
図９は、本発明の蓄電モジュールの実施形態３の側面図である。
実施形態３に示す蓄電モジュール１が、実施形態１と異なる点は、ケース３１内に、冷却構造部５０に熱結合するフィン５６を設けて、冷却面積を増大した点である。
フィン５６は、成形により冷却板５２に一体に形成してもよいし、冷却板５２とは別体として形成し、締結部材による締結等により冷却板５２に固定してもよい。
【００５６】
フィン５６は電動ファン３５に対向する位置に設け、電動ファン３５から送り出される空気が直接当るようにすると冷却効率がよい。しかし、フィン５６を設ける位置は、上記に限定されるものではなく、他の位置に設けてもよい。
【００５７】
実施形態３において、他の構成は実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の図面番号を付して説明を省略する。
【００５８】
実施形態３においても、実施形態１と同様な効果を奏することができる。
また、実施形態３においては、フィン５６を設けることにより冷却面積が増加するので、電池セル１０からの放熱が促進され、冷却効率を向上することができる。
【００５９】
なお、実施形態３に示された冷却構造部５０のフィン５６を一体的に設ける構造に、実施形態２またはその変形例として示したダクト５５または傾斜部を設ける構造を組み合わせてもよい。
【００６０】
上記実施形態において、組電池２０は、各電池セル１０を接続するバスバー１３をねじによる締結で固定する構造として例示した。しかし、バスバー１３と電池セル１０とを溶接により接合する等、他の固定方法を用いてもよい。
【００６１】
上記実施形態においては、組電池２０を構成する電池セル１０としてリチウムイオン二次電池セルを用いた場合で例示した。しかし、本発明の蓄電モジュール１は、ニッケル水素二次電池セル、ニッケルカドミウム二次電池セル等、他の二次電池セルを用いて構成することが可能である。また、二次電池セル以外にも、リチウムイオンキャパシタを適用することが可能である。
【００６２】
上記実施形態に示した蓄電モジュール１を、コンピュータシステムやサーバシステムなどに用いられる無停電電源装置、自家用発電設備に用いられる電源装置など、電動車両以外の電源装置を構成する蓄電装置にも適用することもできる。
【００６３】
その他、発明の蓄電モジュールは、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、組電池と、二次電池セルを冷却する冷却構造部と、組電池とケースの一側面との間の空間に配置されたファンと、を備えファンは、ケース内の空気を、冷却構造部側に向けて送風し、冷却構造部の周囲とケース内面との間を通して、ファンが配置された側とは反対側の空間に移動させ、さらには、ファンが配置された側とは反対側のケースの側面に沿って冷却構造部側とは反対側に移動させ、ファンが配置された側とは反対側の空間からファンが配置された側の空間に正・負極の外部端子を冷却しながら移動させ、再び冷却構造部側に向けて送風するように対流させるものであればよい。
【符号の説明】
【００６４】
１      蓄電モジュール
２      電池缶
３      電池蓋
６      発電要素
１０      電池セル
１１      正極外部端子
１２      負極外部端子
１３      バスバー
３１      ケース
３３      配管
３５      電動ファン
５０      冷却構造部
５１      冷却媒体
５２      冷却板
５３      熱伝導性シート
５５      ダクト
５６      フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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