(57)【要約】【課題】電池セルの状況に応じた冷却を行いつつ、電池セルが大型化することを防止することができる電池セルの冷却構造を提供すること。【解決手段】直方体形状を呈する電池セル４と、電池セル４の周囲に設けられる封止部４３と、この封止部４３に向けて空気を導入する空気導入口６ａと、封止部４３の内側であって、電池セル４の角部４１ｂの近傍位置に設けられた配風比分配部４５と、を備える。そして、前記配風比分配部４５は、空気導入口６ａに対向する自由端４５ａを有する片持ち形状を呈すると共に、空気導入口６ａから導入される空気の流量又は流速に応じて自由端４５ａの方向を変更し、角部４１ｂから連続する電池セル４の第１側面４１ａに沿って流れる空気量と、角部４１ｂから連続すると共に第１側面４１ａに隣接する第２側面４１ｃに沿って流れる空気量との配分比を変更する構成とした。【選択図】図７
2014116137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体形状を呈する電池セルと、
前記電池セルの周囲に設けられる囲繞部材と、
前記囲繞部材に向けて冷媒を導入する冷媒導入口と、
前記囲繞部材の内側であって、前記電池セルの角部の近傍位置に設けられ、前記冷媒導入口に対向する自由端を有する片持ち形状を呈すると共に、前記冷媒導入口から導入される冷媒の流量又は流速に応じて前記自由端の方向を変更し、前記角部から連続する前記電池セルの第１側面に沿って流れる冷媒量と、前記角部から連続すると共に前記第１側面に隣接する第２側面に沿って流れる冷媒量との配分比を変更する配分比変更手段と、
を備えることを特徴とする電池セルの冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載された電池セルの冷却構造において、
前記電池セルは、発電要素を包む電池外装材と、
前記電池外装材の周囲を熱融着することで前記電池外装材の内部に前記発電要素を内封する封止部と、を備え、
前記封止部により前記囲繞部材を構成すると共に、前記配分比変更手段を、前記封止部に切り込みを設けることで形成する
ことを特徴とする電池セルの冷却構造。
【請求項３】
請求項２に記載された電池セルの冷却構造において、
前記配分比変更手段は、前記自由端と固定端との間を屈曲又は湾曲することで、前記冷媒を受け止めるように形成された冷媒受け部を有する
ことを特徴とする電池セルの冷却構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載された電池セルの冷却構造において、
前記冷媒導入口に冷媒を流入させる冷媒流入手段と、
前記冷媒流入手段による冷媒の流入量を制御する制御手段と、
前記電池セルの前記第１側面、又は、前記第２側面のいずれか一方から突出する電極タブと、
前記電池セルの発熱分布を検出する発熱分布推定手段と、を有し、
前記制御手段は、前記電池セルの発熱分布に応じて、前記冷媒流入手段による冷媒の流入量を制御する
ことを特徴とする電池セルの冷却構造。
【請求項５】
発電要素を包む電池外装材と、
前記電池外装材の周囲を熱融着して前記電池外装材の内部に前記発電要素を内封する封止部と、を備えた長方体形状を呈する電池セルと、を備え、
前記封止部に切り込みを設けることで、前記電池セルの角部の近傍に、前記封止部に向けて冷媒を導入する冷媒導入口に対向する自由端と、前記自由端と固定端の間を屈曲又は湾曲して形成された前記冷媒を受け止める冷媒受け部と、を有し、前記冷媒導入口から導入される冷媒の流量又は流速に応じて、前記角部から連続する前記電池セルの第１側面に沿って流れる冷媒量と、前記角部から連続すると共に前記第１側面に隣接する第２側面に沿って流れる冷媒量との配分比を変更する片持ち形状の配分比変更手段を形成する
ことを特徴とする電池セル。
【請求項６】
発電要素を包む電池外装材と、前記電池外装材の周囲を熱融着して前記電池外装材の内部に前記発電要素を内封する封止部と、を備えた長方体形状を呈する電池セルを複数積層した組電池において、
前記封止部に切り込みを設けることで、前記電池セルの角部の近傍に、前記封止部に向けて冷媒を導入する冷媒導入口に対向する自由端と、前記自由端と固定端の間を屈曲又は湾曲して形成された前記冷媒を受け止める冷媒受け部と、を有し、前記冷媒導入口から導入される冷媒の流量又は流速に応じて、前記角部から連続する前記電池セルの第１側面に沿って流れる冷媒量と、前記角部から連続すると共に前記第１側面に隣接する第２側面に沿って流れる冷媒量との配分比を変更する片持ち形状の配分比変更手段を形成し、
隣接する電池セル間において、前記冷媒受け部同士が対向するように、複数の電池セルを積層する
ことを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セルの二つの側面に沿って流れる冷媒量の配分比を変更する配分比変更手段を有する電池セルの冷却構造と、これを備える電池セル及び組電池に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池セルを内蔵した電池ケースの内部に、二つの送風路を形成すると共に、この二つの送風路の間にフラップ機構を設けた電池セルの冷却構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電池セルの冷却構造では、ファンが駆動することで生じた風圧によってフラップ機構を回動させ、一方の送風路を閉鎖することで冷媒（空気）の流れる経路を限定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-324037号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の電池セルの冷却構造では、フラップ機構の固定端を電池ケースの内周面に回動可能に設けている。すなわち、フラップ機構は電池セルとは異なる位置（電池セルから離れた位置）に別途設けられている。そのため、このフラップ機構を設置するための専用のスペースを電池ケースの内部に確保する必要があり、電池セルが大型化してしまうという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電池セルの状況に応じた冷却を行いつつ、電池セルが大型化することを防止することができる電池セルの冷却構造と、それを備えた電池セル及び組電池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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の電池セルの冷却構造は、電池セルと、囲繞部材と、冷媒導入口と、配分比変更手段と、を備えている。
前記電池セルは、直方体形状を呈している。
前記囲繞部材は、前記電池セルの周囲に設けられる。
前記冷媒導入口は、前記囲繞部材に向けて冷媒を導入する。
前記配分比変更手段は、前記囲繞部材の内側であって、前記電池セルの角部の近傍位置に設けられ、前記冷媒導入口に対向する自由端を有する片持ち形状を呈すると共に、前記冷媒導入口から導入される冷媒の流量又は流速に応じて前記自由端の方向を変更し、前記角部から連続する前記電池セルの第１側面に沿って流れる冷媒量と、前記角部から連続すると共に前記第１側面に隣接する第２側面に沿って流れる冷媒量との配分比を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電池セルの冷却構造では、電池セルの周囲の周囲に設けられた囲繞部材の内側であって、直方体形状の電池セルの角部の近傍に、冷媒導入口に対向する自由端を有する片持ち形状の配分比変更手段が設けられている。そして、冷媒導入口から導入される冷媒の流量又は流速に応じて、この配分比変更手段の自由端の方向が変更され、電池セルの第１側面に沿って流れる冷媒量と、第２側面に沿って流れる冷媒量との配分比が変更される。
すなわち、冷媒導入口から導入される冷媒の流量又は流速を調整することで、電池セルの第１側面に沿って流れる冷媒量と、第２側面に沿って流れる冷媒量の配分比が変更でき、電池セルの状況に応じた冷却を行うことができる。
また、配分比変更手段が、電池セルの周囲に設けられた囲繞部材の内側に設けられるため、この配風比変更手段を設けるための専用スペースを電池セルから離れた位置に確保する必要がなくなる。この結果、電池セルが大型化することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の組電池を適用した冷却装置を示す外観斜視図である。
【図２】実施例１の組電池の内部を示す斜視図である。
【図３】実施例１の組電池の内部を示す分解斜視図である。
【図４】実施例１の組電池を示す要部断面図である。
【図５】実施例１の組電池を示す長手方向の外観側面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ断面図である。
【図７】実施例１の電池セルを示す図であり、(a)は外観斜視図を示し、(b)は図７(a)におけるＢ部の平面図である。
【図８】実施例１の配風比分配部における空気の流速変化及び圧力変化を示す説明図であり、(a)は空気流量が比較的少ないときを示し、(b)は空気流量が比較的多いときを示す。
【図９】実施例１の配風比分配部の変形状態を説明する説明図である。
【図１０】配風比分配部の撓み角と空気流量又は空気流速との関係を示す図である。
【図１１】実施例１の電池ケース内の風路を示す説明図である。
【図１２】実施例１にて実行される配風比制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】電池セルの最大発熱部位に対する目標配風比を示す図である。
【図１４】目標配風比に対する排気ファンの風量を示す図である。
【図１５】(a)は、実施例１にて実行される発熱分布推定処理の流れを示すフローチャートであり、(b)は、バッテリSOCに対する電池セルの最大発熱部位を示す図である。
【図１６】(a)は、充電初期での電池セルの発熱分布を示す図であり、(b)は、充電初期での配風比を示す説明図である。
【図１７】(a)は、充電中期から後期での電池セルの発熱分布を示す図であり、(b)は、充電中期から後期での配風比を示す説明図である。
【図１８】実施例１の電池セルの他の例を示す外観斜視図である。
【図１９】(a)は、発熱分布推定処理の他の例の流れを示すフローチャートであり、(b)は、電池セル推定温度と電池セル部位を示す図である。
【図２０】(a)は、発熱分布推定処理のさらに他の例の流れを示すフローチャートであり、(b)は、充放電継続時間に対する電池セルの最大発熱部位を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電池セルの冷却構造を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【００１０】
（実施例１）
実施例１の電池セルの冷却構造の構成を、「電池セルの冷却構造の適用例の構成」、「組電池の構成」、「電池セルの詳細構成」に分けて説明する。
【００１１】
［電池セルの冷却構造の適用例の構成］
図１は、実施例１の組電池を適用した冷却装置を示す外観斜視図である。以下、図１に基づき、実施例１の電池セルの冷却構造の適用例の構成を説明する。
【００１２】
実施例１の組電池１は、例えばモータの電力源になる二次電池である。ここでは、走行駆動源にモータを利用する電動車両（電気自動車、ハイブリッド車等）に搭載される。この組電池１は、図１に示す冷却装置１００に内蔵され、車両の床下、車室内、トランクルーム等に配置される。
【００１３】
前記冷却装置１００は、図１に示すように、組電池１を内蔵する外装ケース１０１と、外装ケース１０１に冷却冷媒である空気を導入する空気導入ダクト１０２と、外装ケース１０１に導入された空気を排出する空気排出ダクト１０３と、を備えている。
【００１４】
前記外装ケース１０１には、組電池１の空気導入口６ａが風上側に、空気排出口６ｂが風下側になるように配置される。具体的には、組電池１の空気導入口６ａが空気導入ダクト１０２側に向けられ、組電池１の空気排出口６ｂが空気排出ダクト１０３側に向けられる。
【００１５】
前記空気排出ダクト１０３の外装ケース１０１側には、排気ファン（冷媒流入手段）１０４が取り付けられている。この排気ファン１０４の回転速度（排気量）は、ファンコントローラ（制御手段）１０５によって制御される。
ここで、ファンコントローラ１０５は、組電池１における最大発熱部位を推定する発熱部位推定部（発熱分布推定手段）１０５ａを有している。この発熱部位推定部１０５ａには、組電池１の電池容量検出値（以下、「バッテリSOC（State Of Charge）」という）と、組電池１の複数の特定箇所の温度検出値と、組電池１が実行した充電又は放電の継続時間（以下、「充放電継続時間」という）と、が入力される。そして、このファンコントローラ１０５は、発熱部位推定部１０５ａにより推定された組電池１の最大発熱部位に応じて、排気ファン１０４を制御する。
なお、バッテリSOCは、組電池１の満充電の状態を100%、組電池１が完全放電の状態を0%とし、SOCセンサ１０６ａによって検出される。また、組電池１の温度検出値は、組電池１の特定箇所に設けられた温度センサ１０６ｂによって検出される。また、充放電継続時間は、タイマー１０６ｃによって検出される。
【００１６】
そして、この排気ファン１０４が駆動することで、空気排出ダクト１０３を介して外装ケース１０１内の空気が強制的に排出され、外装ケース１０１内が負圧になる。これにより、空気導入ダクト１０２を介して外装ケース１０１内に空気が導入される。
なお、外装ケース１０１内に導入された空気は、組電池１と熱交換を行い、組電池１を冷却する。
【００１７】
［組電池の構成］
図２は、実施例１の組電池の内部を示す斜視図である。図３は、実施例１の組電池の内部を示す分解斜視図である。図４は、実施例１の組電池を示す要部断面図である。図５は、実施例１の組電池を示す長手方向の外観側面図である。図６は、図５におけるＡ−Ａ断面図である。以下、図２〜図６に基づき、実施例１の組電池の構成を説明する。
【００１８】
前記組電池１は、図２に示すように、電池ケース２と、複数の電池セルセット３,…と、を備えている。
【００１９】
前記電池ケース２は、複数の電池セルセット３を内蔵すると共に、冷却装置１００の外装ケース１０１内に配置される直方体形状の筐体である。
この電池ケース２の長手方向の一方の側面２Ａには、空気導入口（冷媒導入口）６ａと、後述する正電極タブ４４ａが突出する複数の正電極挿通孔７ａ,…と、後述する負電極タブ４４ｂが突出する複数の負電極挿通孔７ｂ,…と、が形成されている（図４,５参照）。また、長手方向の他方の側面２Ｂには、空気排出口（冷媒排出口）６ｂが形成されている（図４参照）。
なお、図４に示すように、空気導入口６ａは電池ケース２の上部位置に形成され、空気排出口６ｂは電池ケース２の下部位置に形成されている。また、図５に示すように、複数の正電極挿通孔７ａ,…は、空気導入口６ａの下方位置に横方向に並んで形成されている。さらに、複数の負電極挿通孔７ｂ,…は、各正電極挿通孔７ａの下方位置に対応して形成されている。
【００２０】
前記複数の電池セルセット３,…は、図３に示すように、それぞれ一対の電池セル４,４と、スペーサ５と、を有している。そして、図２に示すように、電池セル４の厚み方向に積層された状態で電池ケース２に内蔵される。ここで、各電池セル４の周囲には、後述する封止部４３が形成されている。そして、図６に示すように、隣接する電池セルセット３,３の各封止部４３の間に生じる隙間、及び、最外部に配置された電池セル４の封止部４３と電池ケース２の内側面との間に生じる隙間が、それぞれ空気の流れる風路（冷媒流路）８になる。これにより、風路８は、封止部４３に沿って形成されることとなる。
【００２１】
また、各電池セルセット３は、一対の電池セル４,４がスペーサ５を挟んで一体化されることで形成されている。すなわち、前記スペーサ５は、一対の電池セル４,４の間に挟まれる枠部材である。このスペーサ５は、図３に示すように、封止部４３が接合されるスペーサ本体５ａと、電池セル４の後述する発電要素４１が挿入される開口部５ｂと、を有している。
【００２２】
［電池セルの詳細構成］
図７は実施例１の電池セルを示す図であり、(a)は外観斜視図を示し、(b)は図７(a)におけるＢ部の平面図である。以下、図７に基づき、電池セルの詳細構成を説明する。
【００２３】
前記電池セル４は、図７(a)に示すように、発電要素４１と、電池外装材４２と、封止部４３と、を備えており、扁平な直方体形状を呈している。
【００２４】
前記発電要素４１は、扁平な直方体形状を呈しており、厚み方向の一つの側面、ここでは、電池ケース２に内蔵された際に長手方向の一方の側面２Ａに対向する第１側面４１ａから、電力を取り出すための正電極タブ４４ａ及び負電極タブ４４ｂが引き出されている。ここで、正電極タブ４４ａと負電極タブ４４ｂは、縦（高さ）方向に並んでいる。そして、この発電要素４１は、この正電極タブ４４ａ,負電極タブ４４ｂを介して充放電可能となっている。
【００２５】
前記電池外装材４２は、正電極タブ４４ａ及び負電極タブ４４ｂを外部に引き出した状態で発電要素４１を包むラミネートフィルムである。この電池外装材４２は、ここでは、発電要素４１を厚み方向の両側から挟み込む。この電池外装材４２は、熱融着層、金属箔、保護層をこの順に積層した３層構造になっている。
前記金属箔には、延性や展性に優れると共に可撓性が要求される金属が用いられ、具体的にはアルミニウム等からなる。この金属箔の厚さは、例えば、４６μｍ程度である。
前記金属箔の内面側に位置する熱融着層は、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン−メタクリレート共重合樹脂、エチレン−（メタ）クリレート共重合樹脂等の熱可塑性樹脂層を、接着剤層を介して、或いは接着剤層を用いずに熱融着により貼り合わせて構成される。
前記金属箔の外面側に位置する保護層は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、あるいはナイロン樹脂等によって構成される。
【００２６】
前記封止部４３は、電池外装材４２の周囲（ここでは全周）を熱融着することで形成され、電池外装材４２の内部に発電要素４１を内封する。すなわち、この封止部４３は、電池セル４を取り囲む囲繞部材に相当する。この封止部４３は、ここでは、発電要素４１の厚み方向の一方の側面を覆う電池外装材４２の熱融着層と、発電要素４１の厚み方向の他方の側面を覆う電池外装材４２の熱融着層を、重ね合わせて熱融着することで形成されている。これにより、封止部４３は、発電要素４１の厚み方向に対して直交する方向に突出形成されることとなる。
つまり、発電要素４１の厚み方向の側面は、この封止部４３によって厚み方向に二分割され、封止部４３がスペーサ５のスペーサ本体５ａに接合されると、発電要素４１のうち、厚み方向の半分がスペーサ５の開口部５ｂに挿入されることとなる。
【００２７】
また、この封止部４３は、発電要素４１を包む電池外装材４２の一部であり、発電要素４１に熱的に接続されている。なお「熱的に接続されている」とは、熱伝導による熱移動が可能な接続或いは接触を意味する。
これにより、発電要素４１の熱は封止部４３へと伝導される。一方、風路８を流れる空気が封止部４３と接触すると、空気と封止部４３との間で熱交換が行われる。これにより、発電要素４１の熱は、封止部４３を介して風路８を流れる空気に放熱され、冷却されることとなる。
【００２８】
さらに、この封止部４３は、電池セル４の角部となる発電要素４１の一つの角部４１ｂ近傍位置に、配風比分配部（配分比変更手段）４５が形成されている。ここで、角部４１ｂは、正電極タブ４４ａ及び負電極タブ４４ｂが引き出された発電要素４１の第１側面４１ａが連続する角部分である。なお、封止部４３の一部によって配風比分配部４５が形成されるため、この配風比分配部４５は、囲繞部材である封止部４３から突出することはなく、この封止部４３の内側に設けられることとなる。
【００２９】
前記配風比分配部４５は、角部４１ｂから連続する第１側面４１ａのうち、スペーサ５の開口部５ｂに挿入されない部分（風路８に臨む部分）に沿って流れる空気量と、この角部４１ｂから連続すると共に第１側面４１ａに隣接する第２側面４１ｃのうち、スペーサ５の開口部５ｂに挿入されない部分（風路８に臨む部分）に沿って流れる空気量との配分比を変更するものである。この配風比分配部４５は、封止部４３の角部４１ｂ近傍位置であって第２側面４１ｃに対向する位置に、第１側面４１ａに沿う方向（水平方向）に延びる切り込み４３ａを設けることで、封止部４３の一部に形成される。
すなわち、配風比分配部４５は、発電要素４１の周囲を取り囲む封止部４３のうち、切り込み４３ａによって切り離された角部４１ｂに対応する角の部分に形成され、図６に示すように、空気導入口６ａに対向する自由端４５ａを有する片持ち形状を呈する。
【００３０】
さらに、この配風比分配部４５は、固定端の近傍位置に縦方向に延びる第１折曲線α１が形成され、この第１折曲線α１と自由端４５ａの間に縦方向に延びる第２折曲線α２が形成されている。そして、この第１,第２折曲線α１,α２において、蛇腹状に折り曲げられることで、自由端４５ａと第２折曲線α２との間に、空気受け面（冷媒受け部）４５ｂが形成される。
【００３１】
前記空気受け面４５ｂは、空気導入口６ａから電池ケース２内に導入された空気を受け止める面であり、風路８に臨んでいる。つまり、電池セル４がスペーサ５と接合した際に、この空気受け面４５ｂは、第１側面４１ａや第２側面４１ｃのうち、スペーサ５の開口部５ｂに挿入されない部分に面し、スペーサ５とは反対側に向くこととなる（図２参照）。
さらに、複数の電池セルセット３,…を積層して組電池１を構成した際には、図６に示すように、隣接する電池セルセット３の電池セル４間において、空気受け面４５ｂ同士が互いに対向する。このとき、一方の電池セル４の配風比分配部４５の第２折曲線α２と、他方の電池セル４の配風比分配部４５の第２折曲線α２とが近接し、この間が隙間の最も小さくなる極小部βとなる。
【００３２】
次に、実施例１の電池セルの冷却構造における作用を、「配風比分配部による配風作用」、「配風比制御処理」、「電池セル冷却作用」に分けて説明する。
【００３３】
［配風比分配部による配風作用］
図８は、実施例１の配風比分配部における空気の流速変化及び圧力変化を示す説明図であり、(a)は空気流量が比較的少ないときを示し、(b)は空気流量が比較的多いときを示す。図９は、実施例１の配風比分配部の変形状態を説明する説明図である。図１０は、配風比分配部の撓み角と空気流量又は空気流速との関係を示す図である。図１１は、実施例１の電池ケース内の風路を示す説明図である。以下、図８〜図１１に基づき、配風比分配部による配風作用を説明する。
【００３４】
実施例１の電池セルの冷却構造において、組電池１を冷却するには、まず、冷却装置１００の排気ファン１０４を駆動する。これにより、空気導入ダクト１０２から空気が強制的に吸い込まれて外装ケース１０１内を流れた後、空気排出ダクト１０３から大気へと排出される。このとき、外装ケース１０１に流れ込んだ空気は、組電池１の電池ケース２に形成された空気導入口６ａから電池ケース２内へ流れ込み、風路８を流れる。そして、この風路８を流れた空気は、空気排出口６ｂから電池ケース２の外部へと流れ出て、空気排出ダクト１０３へと流れていく。
【００３５】
ここで、空気導入口６ａの内側近傍位置には、電池セル４の封止部４３に形成された配風比分配部４５が配置されている。この配風比分配部４５は、図６に示すように、隣接する電池セルセット３の電池セル４間において、空気受け面４５ｂ同士が互いに対向し、互いの第２折曲線α２の間が隙間の最も小さくなる極小部βとなっている。
【００３６】
そのため、空気導入口６ａから風路８へと空気が流れた際に生じる配風比分配部４５に作用する静圧は、図８(a),(b)に示すように、空気の流量に拘らず、第２折曲線α２の付近（極小部β）が最も低下する。一方、配風比分配部４５を流れる空気の流速は、第２折曲線α２の付近（極小部β）が最も高くなる。
【００３７】
これにより、配風比分配部４５は、極小部β付近がいわゆる負圧の状態になり、固定端近傍位置の第１折曲線α１を中心に、自由端４５ａの方向が互いに近接するように変形する（図９参照）。
【００３８】
さらに、このとき、図８(a),(b)に示すように、空気の流量が多いほど、極小部βにおける配風比分配部４５に作用する静圧が小さくなり、流速が早くなる。そのため、この配風比分配部４５の変形量、つまり、配風比分配部４５の撓み角θ（図９参照）は、図１０に示すように、空気導入口６ａから流れ込む空気の流量が多いほど、すなわち配風比分配部４５に作用する風圧の全圧が高いほど大きくなる。また、配風比分配部４５に作用する風圧の全圧が高ければ、空気導入口６ａから流れ込む空気の流速は早くなる。そのため、撓み角θは、空気導入口６ａから流れ込む空気の流速が早いほど大きくなる（図１０参照）。
【００３９】
そして、この配風比分配部４５が撓むほど、空気受け面４５ｂによって受け止める空気量が増大し、この配風比分配部４５に対して水平に流れる空気量が低減する。つまり、配風比分配部４５の撓み角θが大きくなるほど、極小部βは小さくなり、第２側面４１ｃに沿った流路断面積は狭くなる。そのため、封止部４３に沿って形成される風路８のうち、発電要素４１の第１側面４１ａに沿って延在した後、水平方向に向かって屈曲し空気排出口６ｂに連続する風路（以下「第１風路」という）８Ａ（図１１参照）を流れる空気量が増大する。また、配風比分配部４５から第２側面４１ｃに沿って延在した後、下方に向かって屈曲し空気排出口６ｂに連続する風路（以下「第２風路」という）８Ｂを流れる空気量が低減する。
【００４０】
これにより、配風比分配部４５により、空気導入口６ａから導入される空気の流量又は流速に応じて、第１側面４１ａに沿って流れる空気量と、第２側面４１ｃに沿って流れる空気量との配分比が変更されることとなる。
【００４１】
［配風比制御処理］
図１２は、実施例１にて実行される配風比制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図１２に基づき、実施例１の配風比制御処理を説明する。
【００４２】
ステップＳ１では、組電池１の各電池セルセット３における電池セル４において、充電又は放電のいずれか一方が実行されているか否かを判断する。YES（充電放実行中）の場合は、ステップＳ２へ移行する。NO（充放電不実行）の場合は、エンドへ移行し、電池セル４の冷却は不要であると判断し、この配風比制御処理を終了する。ここで、電池セル４の充放電の実行は、SOCセンサ１０６ａによって検出される組電池１のバッテリSOCに変動があるか否かに基づいて判断する。
【００４３】
ステップＳ２では、ステップＳ１での充放電実行中との判断に続き、電池セル４が発熱しているとして、電池温度を計測し、ステップＳ３へ移行する。ここで、電池温度の計測は、予め組電池１の特定箇所に設けられた温度センサ１０６ｂによって行われる。
【００４４】
ステップＳ３では、ステップＳ２での電池温度の計測に続き、計測された電池温度が予め設定された閾値温度を上回っているか否かを判断する。YES（電池温度＞閾値温度）の場合は、ステップＳ４へ移行する。NO（電池温度≦閾値温度）の場合は、ステップＳ１へ戻る。ここで、「閾値温度」とは、電池セル４の冷却が必要と判断する電池温度の上限値であり、電池セル４の機能を担保できる電池温度において任意に設定することができる。
【００４５】
ステップＳ４では、ステップＳ３での電池温度＞閾値温度との判断に続き、電池セル４の冷却が必要であるとして、後述する発熱分布推定処理を実行し、電池セル４における最大発熱部位を推定し、ステップＳ５へ移行する。
【００４６】
ステップＳ５では、ステップＳ４での発熱分布推定処理の実行に続き、推定した最大発熱部位に応じた目標配風比を設定し、ステップＳ６へ移行する。ここで、「目標配風比」とは、第１風路８Ａを流れる空気量と、第２風路８Ｂを流れる空気量との比である。この目標配風比は、最大発熱部位に応じて目標配風比を一義的に設定する図１３に示すマップに基づいて設定される。
【００４７】
ステップＳ６では、ステップＳ５での目標配風比の設定に続き、設定された目標配風比を実現する排気ファン１０４の風量を設定し、ステップＳ７へ移行する。この排気ファン風量は、目標配風比に応じて風量を一義的に設定する図１４に示すマップに基づいて設定される。
【００４８】
ステップＳ７では、ステップＳ６での排気ファン風量の設定に続き、ファンコントローラ１０５から排気ファン１０４へと制御指令を出力し、排気ファン１０４の駆動制御を行い、ステップＳ１へと戻る。
これにより、組電池１の空気導入口６ａから導入される空気量（風量又は風速）が制御され、配風比分配部４５の自由端４５ａが変形して、第１風路８Ａを流れる空気量と、第２風路８Ｂを流れる空気量が変化する。
【００４９】
［発熱分布推定処理］
図１５(a)は、実施例１にて実行される発熱分布推定処理の流れを示すフローチャートであり、(b)は、バッテリSOCに対する電池セルの最大発熱部位を示す図である。以下、図１５(a)に基づき、実施例１の発熱分布推定処理を説明する。なお、この発熱分布推定処理は、ファンコントローラ１０５が有する発熱部位推定部１０５ａによって実行される。
【００５０】
ステップＳ41では、組電池１におけるバッテリSOCを取得し、ステップＳ42へ移行する。ここで、バッテリSOCは、SOCセンサ１０６ａによって検出する。
【００５１】
ステップＳ42では、ステップＳ41でのバッテリSOCの取得に続き、取得したバッテリSOCに基づいて各電池セルセット３の電池セル４における最大発熱部位を推定し、エンドへ移行してこの発熱分布推定処理を終了する。ここで、「最大発熱部位」とは、電池セル４のうち、最も温度が高くなっている部分である。
この最大発熱部位は、図１５(b)に示すようにバッテリSOCに応じて異なる。すなわち、バッテリSOCが比較的低いときには、正電極タブ４４ａ及び負電極タブ４４ｂの近傍、つまり第１側面４１ａの近傍部位が最大発熱部位となり、バッテリSOCが増加するに伴って、電池セル４の中央部が最大発熱部位となる。
【００５２】
［電池セルの冷却作用］
図１６(a)は、充電初期での電池セルの発熱分布を示す図であり、(b)は、充電初期での配風比を示す説明図である。図１７(a)は、充電中期から後期での電池セルの発熱分布を示す図であり、(b)は、充電中期から後期での配風比を示す説明図である。以下、図１６及び図１７に基づき、実施例１の電池セルの冷却構造における冷却作用を説明する。
【００５３】
実施例１の組電池１において、充電が実行されると、図１２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進み、計測された電池温度が閾値温度を上回っていれば、ステップＳ４へと進んで、発熱分布推定処理が行われる。
【００５４】
このとき、充電初期であれば、バッテリSOCは比較的低くなっており、図１６(a)に示すように、正電極タブ４４ａ及び負電極タブ４４ｂの近傍領域（網掛けで示す領域）の温度が最も高温になる。つまり、図１５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ41→ステップＳ42へと進んで、タブ側（発電要素４１の第１側面４１ａの近傍部位）が最大発熱部位であると推定される。
【００５５】
そして、最大発熱部位が推定されたら、図１２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５へ進み、第１風路８Ａと第２風路８Ｂにおける目標配風比が設定される。このとき、タブ側（発電要素４１の第１側面４１ａの近傍部位）が最大発熱部位と推定されたため、第１風路８Ａの方が第２風路８Ｂよりも送風量が多くなるように設定される。
【００５６】
目標配風比が設定されたら、図１２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ６へ進み、目標配風比を実現する排気ファン１０４の風量が設定され、ステップＳ７へと進んで排気ファン１０４が駆動制御される。ここでは、第１風路８Ａの送風量の方を第２風路８Ｂの送風量よりも多くするため、排気ファン１０４の風量が高くなるように設定される。
【００５７】
この結果、配風比分配部４５において、空気受け面４５ｂによって受け止める空気量が増大し、配風比分配部４５の撓み角θが大きくなる。そのため、図１６(b)に示すように、第１風路８Ａを流れる空気量、すなわち第１側面４１ａに沿って流れる空気量が増大し、この第１側面４１ａに沿って延びる封止部４３からの放熱量が増大する。これにより、電池セル４において、正電極タブ４４ａ及び負電極タブ４４ｂの近傍領域（網掛けで示す領域）を重点的に冷却することができる。
【００５８】
これに対し、図１２に示すフローチャートにおいてステップＳ４へと進んで発熱分布推定処理が行われた際に、充電中期から後期であれば、バッテリSOCは比較的高くなっており、図１７(a)に示すように、電池セル４の中央部領域（網掛けで示す領域）の温度が最も高温になる。つまり、図１５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ41→ステップＳ42へと進んで、セル中央部（発電要素４１の中心部分の周囲部位）が最大発熱部位であると推定される。
【００５９】
そして、最大発熱部位が推定されたら、図１２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５へ進み、第１風路８Ａと第２風路８Ｂにおける目標配風比が設定される。このとき、セル中央部（発電要素４１の中心部分の周囲部位）が最大発熱部位と推定されたため、第１風路８Ａの送風量と第２風路８Ｂの送風量が均等になるように設定される。
【００６０】
目標配風比が設定されたら、図１２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ６へ進み、目標配風比を実現する排気ファン１０４の風量が設定され、ステップＳ７へと進んで排気ファン１０４が駆動制御される。ここでは、第１風路８Ａの送風量と第２風路８Ｂの送風量を均等にするため、排気ファン１０４の風量が比較的低くなるように設定される。
【００６１】
この結果、配風比分配部４５において、空気受け面４５ｂによって受け止める空気量が低減し、配風比分配部４５の撓み角θが小さくなる。そのため、図１７(b)に示すように、第１風路８Ａを流れる空気量、すなわち第１側面４１ａに沿って流れる空気量が、充電初期と比べて低下して、第１側面４１ａに沿って延びる封止部４３からの放熱量と、第２側面４１ｃに沿って延びる封止部４３からの放熱量がほぼ同程度となる。これにより、電池セル４において、電池セル４の全体を均等に冷却することができる。
【００６２】
このように、排気ファン１０４の風量に応じて第１側面４１ａに沿って流れる空気量と、第２側面４１ｃに沿って流れる空気量との配風比を変更することができ、電池セル４の発熱分布に合わせた適切な冷却を行うことができる。そして、電池セル４の温度ばらつきの発生を抑制し、組電池１の電池寿命の低下を防止することができる。
【００６３】
また、このとき、配風比分配部４５は、電池セル４の発電要素４１の周囲に設けられた封止部４３の一部を利用して形成されている。そのため、この封止部４３の内側に設けられることになり、この配風比分配部４５を設けるための専用スペースは不要になる。すなわち、電池ケース２と電池セル４との間に、配風比分配部４５を設けるためのスペースを確保する必要がなく、組電池１が大型化することを防止できる。
【００６４】
特に、実施例１では、配風比分配部４５を、封止部４３に切り込み４３ａを設けることで形成している。そのため、別部品を追加することなく、簡易な構成で配風比分配部４５を構成することができ、重量やコストの増加を抑えつつ、適切な電池セル４の冷却を行うことができる。
【００６５】
しかも、実施例１では、配風比分配部４５が、自由端４５ａと固定端との間に形成された第１折曲線α１及び第２折曲線α２から蛇腹状に屈曲され、自由端４５ａと第２折曲線α２の間が、空気を受け止める空気受け面４５ｂとなっている。
これにより、空気導入口６ａから導入された空気によって、配風比分配部４５の自由端４５ａの方向を確実に変更することができ、電池セル４の適切な冷却を簡易な構造で行うことができる。
【００６６】
そして、この実施例１では、発熱部位推定部１０５ａによって電池セル４の最大発熱部位を推定し、この推定した最大発熱部位に応じてファンコントローラ１０５によって排気ファン１０４の駆動制御を行っている。
そのため、電池セル４の発熱状態を適切に判断した上で、電池状況に合わせた適切な冷却を行うことができて、冷却効率の向上を図ることができる。
【００６７】
さらに、この実施例１の組電池１では、隣接する電池セルセット３間において、一方の電池セルセット３の電池セル４の封止部４３に形成された配風比分配部４５の空気受け面４５ｂと、他方の電池セルセット３の電池セル４の封止部４３に形成された配風比分配部４５の空気受け面４５ｂが互いに対向した状態で積層されている。
そのため、互いに対向する配風比分配部４５間に、隙間が狭くなった極小部βが形成される。これにより、配風比分配部４５に対して、空気導入口６ａに導入された空気の風量や風速の影響を大きく与えることができ、別部品の追加等を行うことなく配風比の変更を速やかに行うことができる。この結果、組電池１の冷却を適切に行うことができる。
【００６８】
次に、効果を説明する。
実施例１の電池セルの冷却構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６９】
(1) 直方体形状を呈する電池セル４と、
前記電池セル４の周囲に設けられる囲繞部材（封止部）４３と、
前記囲繞部材（封止部）４３に向けて冷媒（空気）を導入する冷媒導入口（空気導入口）６ａと、
前記囲繞部材（封止部）４３の内側であって、前記電池セル４の角部４１ｂの近傍位置に設けられ、前記冷媒導入口（空気導入口）６ａに対向する自由端４５ａを有する片持ち形状を呈すると共に、前記冷媒導入口（空気導入口）６ａから導入される冷媒（空気）の流量又は流速に応じて前記自由端４５ａの方向を変更し、前記角部４１ｂから連続する前記電池セル４の第１側面４１ａに沿って流れる冷媒（空気）量と、前記角部４１ｂから連続すると共に前記第１側面４１ａに隣接する第２側面４１ｃに沿って流れる冷媒（空気）量との配分比を変更する配分比変更手段（配風比分配部）４５と、
を備える構成とした。
これにより、電池セル４の状況に応じた冷却を行いつつ、電池セル４が大型化することを防止することができる。
【００７０】
(2) 前記電池セル４は、発電要素４１を包む電池外装材４２と、
前記電池外装材４２の周囲を熱融着することで前記電池外装材４２の内部に前記発電要素４１を内封する封止部４３と、を備え、
前記封止部４３により前記囲繞部材を構成すると共に、前記配分比変更手段（配風比分配部）４５を、前記封止部４３に切り込み４３ａを設けることで形成する構成とした。
これにより、別部品を追加することなく配風比分配部４５を形成することができ、電池セル４の軽量化及びコスト増の抑制を図ることができる。
【００７１】
(3) 前記配分比変更手段（配風比分配部）４５は、前記自由端４５ａと固定端との間を屈曲することで、前記冷媒（空気）を受け止めるように形成された冷媒受け部（空気受け面）４５ｂを有する構成とした。
これにより、空気導入口６ａから導入された空気によって、配風比分配部４５の自由端４５ａの方向を確実に変更することができ、電池セル４の適切な冷却を簡易な構造で行うことができる。
【００７２】
(4) 前記冷媒導入口（空気導入口）６ａに冷媒（空気）を流入させる冷媒流入手段（排気ファン）１０４と、
前記冷媒流入手段（排気ファン）１０４による冷媒（空気）の流入量を制御する制御手段（ファンコントローラ）１０５と、
前記電池セル４の前記第１側面４１ａから突出する電極タブ（正電極タブ,負電極タブ）４４ａ,４４ｂと、
前記電池セル４の発熱分布を検出する発熱分布推定手段（発熱分布推定部）１０５ａと、を有し、
前記制御手段（ファンコントローラ）１０５は、前記電池セル４の発熱分布に応じて、前記冷媒流入手段（排気ファン）１０４による冷媒（空気）の流入量を制御する構成とした。
これにより、電池セル４の発熱状況を適切に判断した上で、電池状況に合わせた電池冷却を行うことができ、冷却効率の向上を図ることができる。
【００７３】
(5) 発電要素４１を包む電池外装材４２と、
前記電池外装材４２の周囲を熱融着して前記電池外装材４２の内部に前記発電要素４１を内封する封止部４３と、を備えた長方体形状を呈する電池セル４と、を備え、
前記封止部４３に切り込み４３ａを設けることで、前記電池セル４の角部４１ｂの近傍に、前記封止部４３に向けて冷媒（空気）を導入する冷媒導入口（空気導入口）６ａに対向する自由端４５ａと、前記自由端４５ａと固定端の間を屈曲して形成された前記冷媒（空気）を受け止める冷媒受け部（空気受け面）４５ｂと、を有し、前記冷媒導入口（空気導入口）６ａから導入される冷媒（空気）の流量又は流速に応じて、前記角部４１ｂから連続する前記電池セル４の第１側面４１ａに沿って流れる冷媒（空気）量と、前記角部４１ｂから連続すると共に前記第１側面４１ａに隣接する第２側面４１ｃに沿って流れる冷媒（空気）量との配分比を変更する片持ち形状の配分比変更手段（配風比分配部）４５を形成する構成とした。
これにより、電池セル４の状況に応じた冷却を行いつつ、電池セル４が大型化することを防止することができる。
【００７４】
(6) 発電要素４１を包む電池外装材４２と、前記電池外装材４２の周囲を熱融着して前記電池外装材４２の内部に前記発電要素４１を内封する封止部４３と、を備えた長方体形状を呈する電池セル４を複数積層した組電池１において、
前記封止部４３に切り込み４３ａを設けることで、前記電池セル４の角部４１ｂの近傍に、前記封止部４３に向けて冷媒（空気）を導入する冷媒導入口（空気導入口）６ａに対向する自由端４５ａと、前記自由端４５ａと固定端の間を屈曲して形成された前記冷媒（空気）を受け止める冷媒受け部（空気受け面）４５ｂと、を有し前記冷媒導入口（空気導入口）６ａから導入される冷媒（空気）の流量又は流速に応じて、前記角部４１ｂから連続する前記電池セル４の第１側面４１ａに沿って流れる冷媒（空気）量と、前記角部４１ｂから連続すると共に前記第１側面４１ａに隣接する第２側面４１ｃに沿って流れる冷媒（空気）量との配分比を変更する片持ち形状の配分比変更手段（配風比分配部）４５を形成し、
隣接する電池セル４間において、前記冷媒受け部（空気受け面）４５ｂ同士が対向するように、複数の電池セル４を積層する構成とした。
これにより、電池セル４の発熱分布に合わせた適切な冷却を行うことで、電池セル４の温度ばらつきの発生を抑制し、組電池１の電池寿命の低下を防止することができる。
【００７５】
以上、本発明の電池セルの冷却構造と、これを備える電池セル及び組電池を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７６】
実施例１の配風比分配部４５では、第１折曲線α１及び第２折曲線α２によって自由端４５ａと固定端との間を蛇腹状に屈曲することで空気受け面４５ｂを形成する例を示した。しかしながらこれに限らず、図１８に示すように、配風比分配部４５の自由端４５ａと固定端４５ｃとの間を円弧状に湾曲させることで、この湾曲面の一部（図１８において破線で囲む領域）を空気受け面４５ｂとしてもよい。
この場合であっても、空気導入口（ここでは図示せず）から導入された空気によって、配風比分配部４５の自由端４５ａの方向を確実に変更することができ、電池セル４の適切な冷却を簡易な構造で行うことができる。
【００７７】
また、実施例１の発熱部位推定部１０５ａにおいて実行する発熱分布推定処理では、バッテリSOCに基づいて電池セル４の最大発熱部位を推定する例を示した。しかしながら、例えば図１９(a)に示すフローチャートのように、複数個所の電池温度に基づいて電池セル４の最大発熱部位を推定してもよい。
【００７８】
すなわち、ステップＳ51では、電池セル４の複数個所の温度を計測し、ステップＳ52へ移行する。ここで、電池温度の計測は、予め電池セル４の複数位置に設置された温度センサ１０６ｂによって行う。
ステップＳ52では、ステップＳ51での複数個所の電池温度の計測に続き、計測した電池温度に基づいて電池セル４の発熱分布を推定し、ステップＳ53へ移行する。なお、この推定値は、例えば図１９(b)に示す図のようになる。
ステップＳ53では、ステップＳ52での発熱分布の推定に続き、推定した発熱分布のうち、最も温度が高くなる部位を特定し、最大発熱部位を設定する。
【００７９】
また、例えば図２０(a)に示すフローチャートのように、組電池１における充放電の継続時間に基づいて電池セル４の最大発熱部位を推定してもよい。
【００８０】
すなわち、ステップＳ61では、組電池１において実行している充放電の継続時間を測定し、ステップＳ62へ移行する。ここで、充放電の継続時間は、タイマー１０６ｃによって検出される。
ステップＳ62では、ステップＳ61での充放電継続時間の測定に続き、測定した充放電継続時間に基づいて電池セル４の最大発熱部位を推定する。なお、この最大発熱部位は、図２０(b)に示す図のように、充放電継続時間が比較的短ければタブ側（発電要素４１の第１側面４１ａの近傍部位）が最大発熱部位となり、充放電継続時間が比較的長ければ電池セル４の中央部が最大発熱部位となる。
【００８１】
このように、実際に測定した複数個所の電池温度に基づいて推定した電池セル４全体の発熱分布から最大発熱部位を求めたり、組電池１における充放電継続時間に基づいて最大発熱部位を求めたりしてもよい。これらの方法によって求めた最大発熱部位に応じて目標配風比を設定した場合であっても、組電池１の状況に応じた適切な冷却を行うことができる。
【００８２】
さらに、実施例１では、比較的短辺である第１側面４１ａから正電極タブ４４ａ及び負電極タブ４４ｂが引き出される例を示したが、これに限らない。比較的長辺である第２側面４１ｃから両電極タブ４４ａ,４４ｂを引き出してもよい。
また、配風比分配部４５についても、第１側面４１ａに対向する位置に形成したが、第２側面４１ｃに対向する位置に形成してもよい。つまり、切り込み４３ａを第２側面４１ｃに対向する位置から、第１側面４１ａに沿って形成することで、配風比分配部４５を形成してもよい。
【００８３】
そして、実施例１では、冷媒として空気とする例を示したが、これに限らず、流れが発生するものであれば、水や不凍液、ガス冷媒等であってもよく、気体や液体のいずれであってもよい。
【００８４】
さらに、この冷媒である空気を空気導入口６ａに向けて導入する方法としては、実施例１に示すような排気ファン１０４を用いた強制対流以外にも、例えば車両が走行した際に発生する走行風を利用して導入するものであってもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１  組電池
２  電池ケース
３  電池セルセット
４  電池セル
５  スペーサ
６ａ  空気導入口（冷媒導入口）
６ｂ  空気排出口（冷媒排出口）
８  風路（冷媒流路）
４１  発電要素
４１ａ  第１側面
４１ｂ  角部
４１ｃ  第２側面
４２  電池外装材
４３  封止部
４３ａ  切り込み
４４ａ  正電極タブ
４４ｂ  負電極タブ
４５  配風比分配部（配分比変更手段）
４５ａ  自由端
４５ｂ  空気受け面（冷媒受け部）
α１  第１折曲線
α２  第２折曲線
β  極小部
【図１】
2014116137.tif 000003
【図２】
2014116137.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014116137.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2014116137.tif 000021
【図２０】
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