(57)【要約】【課題】、製品コストの抑制、電池冷却能力の確保、騒音抑制、及び搭載性の確保を実現する電池システムを提供する。【解決手段】電池システム１００は、複数の電池セル３をそれぞれに分散して収容する複数の電池パック１、複数の高電圧線９０、複数の通信線９３、及び各電池パック１が有する送風機４と、を備える。各高電圧線９０は、複数の電池パック１のうち、予め定めた、一つの電池パック１に収容される電池セル３と他の一つの電池パック１に収容される電池セル３とを通電可能に接続する。各通信線９３は、所定の電池パック間に介在し、電池パック１内の電池セル３に関する所定の電池情報をシステム制御装置８に送信可能に接続される。送風機４は、各電池パック１に設けられ、当該電池パック１に収容される電池セル３を冷却する流体をパックケース２の内部に循環させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体によって通電可能に接続される複数の電池（３）と、
前記複数の電池を各電池パックに分散して収容する複数の電池パック（１）と、
前記複数の電池パックのうち、予め定めた、一つの前記電池パックに収容される前記電池と他の一つの前記電池パックに収容される前記電池とを通電可能に接続するように前記電池パック間にそれぞれ介在する接続導体であって、前記複数の電池パックに収容された前記複数の電池のすべてを通電可能に接続する複数のパック間接続導体（９０）と、
所定の前記電池パック間に介在する通信部材であって、前記電池パックに収容された前記電池に関する所定の電池情報を送信可能に接続される複数のパック間通信部材（９３）と、
前記各電池パックの内部に設けられ、前記電池パック内の前記電池を冷却する流体を当該電池パックの内部に循環させる流体駆動手段（４）と、
を備えることを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記電池パックを形成するパックケース（２）は、車両に設けられた床面（７５）に接触するように前記車両に搭載されることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記パックケースの一部である底壁（２２）は、前記床面に接触し、
前記パックケースの内部には、前記流体が当該パックケース内の前記電池に接触して当該電池と熱交換した後、前記底壁に接触しながら流下する通路（５３）が設けられることを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記電池パックは、車両のトランクルーム（７１）において車幅方向の両端部に位置し、後輪の上方を覆うカバー部（７１２）の後方及び上方を含む後輪設置幅エリア（７１３）に設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項５】
前記各電池パックに収容される前記電池は、出力電圧が４８ボルト以下となるように設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項６】
前記パック間接続導体がその途中で中継接続される連結用端子部（９４１）と、前記パック間接続導体の途中に設けられ、通電状態及び非通電状態を切り替えるリレー装置（９４２）と、を収容するジャンクションボックス（９４）を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内部に収容した複数個の電池セルを冷却可能な電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池を冷却する機能を有する電池パックとして、例えば、特許文献１に記載の装置が知られている。
【０００３】
特許文献１の装置は、自動車に搭載された一つのケースの内部に、複数の単電池と対流発生のためのファン装置とを備える。特許文献１の装置は、ファン装置から送風された空気が各単電池に接触するように対流を形成して、一つのケース内に収容した複数の単電池を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１１８２９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に記載のケースを設置可能なスペースに制約がある場合、必要な蓄電能力を有する一つのケースを設置できないことがある。そこで、ケース内の複数個の電池を複数のケースに分散して配置し、ケース１つ当たりの占有体積を小さくすることで、必要な蓄電能力を有する電池システムを構成するという方法を採用することができる。
【０００６】
このような電池システムを構成した場合には、例えば、すべてのケース内の電池を冷却するための冷却用流体の流通経路を構築するために、ケース同士をダクトで接続する必要がある。この構成によると、各ケースに接続するダクトやダクトの接続工程が必要であり、またダクトの設置スペースを必要とするために設置上の制約を受けやすい、という問題がある。さらに、すべてのケースについて、上記のように冷却用流体の流通経路を必要とするだけでなく、外部への騒音を抑制する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、製品コストの抑制、電池冷却能力の確保、騒音抑制、及び搭載性の確保を実現する電池システム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】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、開示する電池システムに係る発明のひとつは、導体によって通電可能に接続される複数の電池（３）と、複数の電池を各電池パックに分散して収容する複数の電池パック（１）と、複数の電池パックのうち、予め定めた、一つの電池パックに収容される電池と他の一つの電池パックに収容される電池とを通電可能に接続するように電池パック間にそれぞれ介在する接続導体であって、複数の電池パックに収容された複数の電池のすべてを通電可能に接続する複数のパック間接続導体（９０）と、所定の電池パック間に介在する通信部材であって、電池パックに収容された電池に関する所定の電池情報を送信可能に接続される複数のパック間通信部材（９３）と、各電池パックの内部に設けられ、当該電池パック内の電池を冷却する流体を当該電池パックの内部に循環させる流体駆動手段（４）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、各電池パックにおいて、収容する電池の冷却機能を有するため、電池パック間にわたる冷却用ダクトが不要であり、ダクトやその接続工程を要しない。したがって、電池システムの部品点数を削減できるので、製造にかかるコストを抑制でき、またシステムの搭載性を向上できる。
【００１０】
また、電池パックに内蔵される流体駆動手段は、当該電池パックの内部に流体を循環させる。この構成によれば、電池冷却用の流体をパック内部で循環するので、流体の排出に伴う外部への音の伝搬がない。したがって、流体駆動手段等のパック内部から発生する騒音がパック外部へ伝搬することを抑制することができる。また、電池パックを形成するパックケースの壁を放熱媒質として活用できるので、パックケース内部の熱をパックケース外部へ放熱を促すことができる。これにより、電池の発熱を効果的にパックケース外部に排熱する効率的な放熱経路を構築できる。また、パック内部には埃が侵入しにくく、結露も生じにくい。さらに、パック内部に形成される循環流によって、パック内部の流体を十分にかき混ぜることができるため、電池に対する吸熱効果を高めることにも貢献できる。
【００１１】
また、電池システムによれば、複数の電池パックが複数のパック間接続導体と複数のパック間通信部材とで連結される。これにより、電池システムに必要な出力を有する複数の電池を複数のパックに分散して設置することができる。このため、電池パック１個当たりの体格を小型化できるので、様々な大きさ、形状のスペースを有効活用したパックの搭載が可能になり、高い自由度をもった電池システムの搭載を実現できる。以上のように、この発明によれば、製品コストの抑制、電池冷却能力の確保、騒音抑制、及び搭載性の確保を実現する電池システムを提供できる。
【００１２】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の電池システムについて、各パックケース内における流体流れを説明するための概要図である。
【図２】第１実施形態の電池システムについて、複数の電池パックと高電圧線及び通信線との関係を説明するための概要図である。
【図３】車両内部を横から見た図であって、第１実施形態に係る電池パックの車両搭載場所を示した概要図である。
【図４】車両内部を上から見た図であって、第１実施形態に係る電池パックの車両搭載場所を示した概要図である。
【図５】第２実施形態に係る電池パックの車両搭載場所を説明するための図であって、車両内部を上から見た概要図である。
【図６】第２実施形態の電池パックの車両搭載場所を説明するための図であって、トランクルームの一部を示した概要斜視図である。
【図７】第３実施形態の電池システムについて、複数の電池パックと高電圧線及び通信線との関係を説明するための概要図である。
【図８】第３実施形態の電池システムについて、ジャンクションボックス内部と高電圧線との関係を説明するための概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１５】
（第１実施形態）
第１実施形態の電池システムについて図１〜図４を参照しながら説明する。図１は、電池システム１００に含まれる各電池パック１の構成及びパックケース２内における流体流れを説明するための概要図である。図２は、電池システム１００が有する複数の電池パック１と高電圧線９０及び通信線９３との関係を説明するための概要図である。図３、図４は、電池システム１００に含まれる電池パックの車両搭載場所を説明するための図である。
【００１６】
電池システム１００は、例えば内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。電池システム１００に含まれる複数の電池セル３は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池である。
【００１７】
電池システム１００は、複数の電池パック１と、接続対象とする電池パック１間を通電可能に接続する高電圧線９０と、接続対象とする電池パック１間を通信可能に接続する通信線９３と、を少なくとも備える。高電圧線９０は、複数の電池パック１のうち、予め定めた、一つの電池パック１に収容される電池セル３と他の一つの電池パック１に収容される電池セル３とを通電可能に接続するように電池パック間にそれぞれ介在する接続導体である。
【００１８】
電池システム１００において所定本数設けられる高電圧線９０は、電池システム１００に含まれるすべての電池セル３に対して充電し、モータ等の外部機器へ放電するための電力を搬送する。これらの高電圧線９０は、複数の電池パック１に収容された複数の電池セル３のすべてを通電可能に接続する複数のパック間接続導体である。複数の高電圧線９０は、各電池パック１に含まれる電池セル３を直列または並列に接続する。また、電池システム１００の両端に位置する高電圧線９０の端部には、それぞれ、外部機器に対する出力端子９１、９２が接続されている。
【００１９】
通信線９３は、電池システム１００において所定の電池パック間に介在する通信部材である。電池システム１００において所定本数設けられる通信線９３は、電池システム１００に含まれるすべての電池セル３に関する所定の電池情報を電池パック１外部のシステム制御装置８等へ送信することができる複数のパック間通信部材である。複数の通信線９３は、各電池パック１に含まれる電池セル３に接続されて、電池信号によって各電池パック毎の電池情報をシステム制御装置８等に出力する。例えば、通信線９３は、電圧検出線、温度検出線を含んで構成され、各電池パック１における所定部位の電池温度、電池電圧をシステム制御装置８等に出力する。
【００２０】
電池パック１は、複数の電池セル３と、密閉空間を形成するパックケース２と、パックケース２内で流体を循環させる流体駆動手段と、を備える。パックケース２の内部には、複数の電池セル３と流体駆動手段の一例である送風機４とが収容されている。
【００２１】
パックケース２は、内部に、複数の電池セル３及び送風機４が収容される筐体である。パックケース２は、通電可能に電気的に直列接続され、かつ積層設置された複数の電池セル３を収容する。パックケース２の内部には、送風機４によって強制的に流れる流体の循環経路をなす循環通路５が形成されている。循環通路５は、パックケース２の内部に形成され、流体が循環する通路である。循環通路５は、送風機４により送風された流体が電池セル３と熱交換した後、送風機４に吸い込まれる一連の流体の流通経路をなす。図１に図示するように、循環通路５は、流入通路５４、吹出し通路５０、天壁側通路５１、電池通路５２及び集合通路５３を結ぶ一連の流通経路を構成する。
【００２２】
複数の電池セル３は、充電及び放電または温度調節に用いられる電子部品（図示せず）によって制御される。当該電子部品は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ、送風機４を駆動するモータ、インバータによって制御される電子部品、各種の電子式制御装置等である。当該電子部品は、パックケース２に収容する形態でもよいし、外部に設置される形態でもよい。また、当該電子部品は、パックケース２の内部において循環通路５に設置されることにより、流体の循環によって電池セル３とともに冷却することができる。
【００２３】
電池システム１００は、パックケース２の外部に、少なくとも電池セル３の電圧と温度とを監視する電池監視ユニットを含むシステム制御装置８を備える。システム制御装置８は、電池システム１００に含まれるすべての電池パック１と通信可能に構成され、各電池パック１からの情報を受信することができる。電池監視ユニットは、各電池パック１に含まれる電池セル３について、温度、電圧、電流等の電池状態を監視する監視手段としての機能、また電圧の変化や電圧のばらつき及び電荷の移動量を算出する演算手段としての機能を有する。
【００２４】
システム制御装置８または電池監視ユニットは、車両ＥＣＵと同様に入力回路、マイクロコンピュータ、及び出力回路を備えている。マイクロコンピュータが有する記憶手段には、電池状態がデータとして随時蓄積されている。蓄積される電池情報のデータは、例えば、電池システム１００における電池電圧、充放電電流及び電池温度等である。
【００２５】
電池監視ユニットは、各電池パック１における所定部位間の電池電圧を電圧検出線を介して入力される信号に基づいて検出する。電池監視ユニットは、各電池パック１における所定部位の電池温度を温度検出線を介して入力される信号に基づいて検出する。電池監視ユニットは、入力、記憶されたデータを用いて、電池システム１００の放電電流の変化に伴うＳＯＣ（State of Charge）等の情報を計算、記録し、電池温度、単電池電圧、全電池電圧、及び電池電圧のばらつき等の各種情報を車両ＥＣＵに送信する。
【００２６】
パックケース２は、内部の空間を包囲する複数の壁面からなる箱形を呈し、アルミニウム板または鉄板の成型品で形成されている。パックケース２は、例えば少なくとも６面を有するパックケースである。パックケース２は、複数のケース体を接合して組み立てることにより、内部に箱体状の空間を形成して作製することができる。また、パックケース２の複数の壁面のうち、所定の壁面には、放熱面積を大きくするために凸部または凹部を形成するようにしてもよい。
【００２７】
各電池パック１に含まれる電池セル３は、パックケース２の内部空間において複数のセル積層体を構成する。セル積層体は、図１に図示するように、パックケース２の内部空間において所定の間隔をあけて設置され、それぞれ電池ケース６０に周囲を囲まれるように収容されている。各電池ケース６０は、パックケース２の天壁２０側がパックケース２の内部空間に向けて開口し、パックケース２の底壁２２側が集合ダクト６１に接続されている。これにより、循環通路５の一部であり、各セル積層体が設置される電池ケース６０内の電池通路５２等の各通路は、天壁２０側でそれぞれ独立した流体の入口部を備え、底壁２２側で一つの集合通路５３に集まる流体の出口部を備える。
【００２８】
集合ダクト６１は、各電池セル３の下流側端部３１と、ケーシング４２の吸込み部（例えば流入通路５４）と、底壁２２と、底壁２２に隣接する複数の側壁２３，２４等とを繋ぐダクトである。集合ダクト６１は、各電池通路５２を流出した空気が底壁２２及び複数の側壁２３，２４等に接触しうる集合通路５３を形成する。したがって、電池パック１が有する集合通路５３は、少なくとも、各電池セル３の下流側端部３１と、底壁２２と、複数の側壁２３，２４等と、で形成される通路である。
【００２９】
集合通路５３は、所定の間隔をあけて並ぶすべてのセル積層体の下方からケーシング４２の吸込み口までにわたって底壁２２に沿って延び、流入通路５４に繋がっている。循環通路５に含まれる集合通路５３は、複数の電池セル３と熱交換した後の流体が集合して流体駆動手段に向かって同一方向に流れる通路である。したがって、集合通路５３を流れる流体から放出される熱は、底壁２２等のケース壁に伝達され、底壁２２等を通してパックケース２の外部に排出される。
【００３０】
さらに、送風機４によって天壁側通路５１に達した流体は、電池ケース６０上部の入口部から各電池通路５２に流入する。電池通路５２は、隣り合う電池セル３の間に形成したセル間通路とすることもできる。天壁側通路５１は、天壁２０と複数の電池セル３との間に形成される通路である。そして、循環通路５を流れる流体は、電池通路５２を流れるときに、各電池セル３の外表面から吸熱して各電池セル３を冷却する。各電池セル３を冷却した流体は、それぞれ、電池ケース６０下部の出口部から集合通路５３に集められ、流入通路５４を通して送風機４に吸入される。この場合、電池セル３の放熱手段の一つは、セルの外装パックケース面である。
【００３１】
また、流体は、パックケース２内を循環する際に、正極端子、負極端子からなる電池セル３の電極端子３０や、異極端子間を電気的に接続するバスバーにも接触するため、電極端子３０やバスバーも放熱手段の一つを構成しうる。電極端子３０やバスバーは、電池ケース６０内において、上部側、流体流れの上流側に位置している。したがって、送風機４から流出した流体は、電極端子３０やバスバーの周囲を通過した後、集合通路５３に流入する。
【００３２】
送風機４は、パックケース２に収容された複数個の電池セル３を冷却する流体を、パックケース２に構成された循環通路５に循環させる流体駆動手段の一例である。電池冷却のための流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒を用いることができる。ここでは、送風機４は、循環通路５に空気を強制的に循環させる流体駆動手段とする。送風機４は、モータ４１と、モータ４１により回転されるシロッコファン４０と、シロッコファン４０を内蔵するケーシング４２とを備える。また、ケーシング４２は、循環通路５の一部である流入通路５４を形成する。
【００３３】
送風機４は、例えば、電池監視ユニットを含むシステム制御装置８によって制御される。電池セル３は、電流が取り出される出力時及び充電される入力時に自己発熱する。システム制御装置８は、各電池パック１内の電池セル３の温度を常時モニターし、電池セル３の温度に基づいて送風機４の運転を制御する。
【００３４】
流入通路５４は、ケーシング４２の吸込み口を含み、シロッコファン４０の回転軸方向に延びる通路で、シロッコファン４０によって吸い込まれる空気が通る。シロッコファン４０は、図１に図示するように、パックケース２の内部空間の下部であってパックケース２の側壁２１に近接するように設置されている。モータ４１は、側壁２１とシロッコファン４０との間に設置されている。シロッコファン４０の回転軸は、パックケース２の天壁２０及び底壁２２に平行となる姿勢で設置される。流入通路５４は、電池セル３側に位置する通路であり、集合通路５３に接続される。すなわち、ケーシング４２の吸込み口は、集合ダクト６１に接続されている。
【００３５】
さらにケーシング４２は、循環通路５の一部である吹出し通路５０を形成する。吹出し通路５０は、シロッコファン４０の回転軸に直交するファンの遠心方向に延びる通路である。吹出し通路５０は、流入通路５４に直交する方向に延びる通路である。したがって、吹出し通路５０は、パックケース２の内部空間において上方に延びる。ケーシング４２の吹出し部は、上方に延びる送風ダクト４３に接続される。送風ダクト４３は、パックケース２の天壁２０近くの部位で開口する。この構成により、吹出し通路５０は、パックケース２の内部空間において天壁２０近くの部位まで連通する。
【００３６】
循環通路５は、送風ダクト４３、電池ケース６０、及びケーシング４２によって形成された通路ではパックケース２の壁面に露出せず、天壁側通路５１、集合通路５３においてパックケース２の壁面に対して露出する通路を構成する。したがって、循環流は、天壁側通路５１や集合通路５３を流れるときに、パックケース２の壁面に接触する。循環通路５は、送風機４の運転によってパックケース２内を循環する循環流が、パックケース２を形成する複数の壁面のうち、少なくとも一つの壁面に接触しながら流れる通路部分を含む。
【００３７】
この空気循環の過程で空気が接触する壁面が天壁２０、底壁２２であり、天壁２０や底壁２２に接触しながら空気が流れる通路部分が天壁側通路５１や集合通路５３である。循環空気は集合通路５３を流れる際に、電池セル３と熱交換した直後に吸熱した熱を底壁２２を通してパックケース２の外部に放熱する。また、循環空気は天壁側通路５１を流れる際に、電池セル３との熱交換の直前に、天壁２０を通してパックケース２の外部に放熱する。天壁２０を通して放出された熱は、自然対流によってパックケース２の外部に放熱される。したがって、天壁２０の全体や底壁２２の全体が、パックケース２内に収容された電池セル３の熱を外部に放出する際の放熱面として機能することになる。
【００３８】
また、底壁２２や天壁２０は、パックケース２を形成する複数の壁面のうち、最も大きい表面積を有する壁面であることが好ましい。放熱面である底壁２２、天壁２０がパックケース２の壁面において表面積の最も大きい壁面であることにより、外部への放熱効果を大きくでき、電池の効果的な冷却を実施できるからである。例えば、パックケース２が直方体である場合などでは、底壁２２及び天壁２０は、最も大きい表面積を有する壁面となる。
【００３９】
圧力弁６２は、パックケース２の内部空間と外部とを連通する開放通路を形成する。開放通路は、なんらかの原因によりパックケース２の内部圧力が高まった場合、圧力弁６２が作動することにより、循環通路５からあふれた空気が外部に排出されるときに通る通路となる。開放通路は、循環する空気が天壁側通路５１を流れる際に接触する天壁２０を除く他の壁面に開口する通路である。例えば、開放通路は、図１に示すように、集合通路５３の一部をなさない底壁２２の部分を貫通するように設けられる。換言すれば、開放通路は、循環通路５から漏れたパックケース２内部の空気が流出する位置に設けられる。例えば、開放通路は、循環通路５や集合通路５３から外れたケーシング４２に直面する位置で、底壁２２を貫通してパックケース２の内部と外部とを連通する。
【００４０】
開放通路は、パックケース２を貫通する小径の穴によって形成され、さらにこの穴の周囲には、他の部分よりも薄肉の円環部が形成されている。この小径の穴は、外部の空気がパックケース２の内部に取り込まれず、パックケース２の内部空気が循環通路５を循環し続ける状況では、開放通路を通して空気が外部に排出されない大きさに設定されている。したがって、パックケース２の内部空間は、開放通路を除き、密閉された空間を形成する。
【００４１】
図３及び図４に示すように、電池システム１００に含まれる電池パック１は、車両７の車室内７０に設けられる前部座席７３の下方や後部座席７４の下方に設置することができる。電池パック１は、底壁２２や集合通路５３を下側にした姿勢で、前部座席７３や後部座席７４の下方に設置される。また、各電池パック１は、電池冷却のためのダクトの設ける必要がないという特徴を有するため、パックケース２を座席の下方に設置するのに適したパックである。
【００４２】
車両７に搭載された複数の電池パック１は、高電圧線９０、通信線９３によって、一つの電池システム１００として通電可能に、通信可能に接続される。したがって、電池システム１００に含まれる複数の電池セル３は、車両７において、複数のパックケース２に分散して設置することが可能である。電池システム１００によれば、電池の設置スペースが厳しく制約される環境でも、必要な出力を持つシステムを構成できる。
【００４３】
電池パック１のパックケース２は、車両７に設けられた床面７５に接触するように車両７に搭載されている。パックケース２内の熱は、ケース壁を介して床面７５に伝達される。パックケース２の一部である底壁２２は、床面７５に接触することが好ましい。パックケース２の内部には、循環流がパックケース２内の電池セル３に接触して電池セル３と熱交換した後、底壁２２に接触しながら流下する集合通路５３が設けられる。したがって、パックケース２内の熱は、電池セル３と熱交換した後の集合通路５３を流れる流体から、底壁２２を介して床面７５に伝達される。
【００４４】
また、後部座席７４の下方の電池パック１を設置する空間は、トランクルーム７１よりも下方のトランクルーム裏空間７２に連通させるようにしてもよい。また当該設置空間は、車外に連通するようにも構成できる。また、底壁２２と床面７５との接触部には、熱伝導性に優れた放熱シートを介在させるようにしてもよい。パックケース２内の熱は、底壁２２から放熱シートを介して床面７５に伝達される。
【００４５】
また、電池システム１００を構成する各電池パック１に収容される電池セル３は、その出力電圧が４８ボルト以下となるように設定される。すなわち、一つの電池パック当たりの出力電圧が４８ボルト以下となるように、各電池パック１に収容される電池セル３の個数、セル一つ当たりの出力値が設定される。これにより、電池システム１００全体として必要な出力値を確保できるように、電池パック１の個数が決められる。また、電池システム１００全体として必要な出力値を確保できるように、電池システム１００に含まれる電池パック１の個数と各電池パック１の出力電圧値とが決められる。
【００４６】
次に、電池システム１００がもたらす作用効果について説明する。電池システム１００は、複数の電池セル３を各電池パック１に分散して収容する複数の電池パック１と、複数のパック間接続導体と、複数のパック間通信部材と、各電池パック１が有する流体駆動手段と、を備える。各パック間接続導体は、複数の電池パック１のうち、予め定めた、一つの電池パック１に収容される電池セル３と他の一つの電池パック１に収容される電池セル３とを通電可能に接続するように所定の電池パック間に介在する。各パック間通信部材は、所定の電池パック間に介在し、電池パック１内の電池セル３に関する所定の電池情報をシステム制御装置８に送信可能に接続される。流体駆動手段は、各電池パック１に設けられ、当該電池パック１に収容される電池セル３を冷却する流体をパックケース２の内部に循環させる。
【００４７】
この電池システム１００によれば、各電池パック１が、電池セルの冷却機能を有するため、電池パック１間にわたる冷却用ダクトが不要である。すなわち、ダクトに関する部品費用、部品管理等が不要で、ダクトの接続する工程も要しない。したがって、電池システム１００の部品点数を削減できるので、製造にかかるコストを抑制でき、またシステムを搭載する自由度を向上することができる。
【００４８】
また、電池パック１に内蔵される流体駆動手段は、電池パック１の内部に流体を循環させる。この構成によれば、電池冷却用の流体をパック内部で循環するので、流体の排出に伴う外部への音の伝搬がない。したがって、流体駆動手段等のパック内部から発生する騒音がパック外部へ伝搬することを抑制することができる。また、電池パック１を形成するパックケース２の壁を放熱媒質として活用できるので、パックケース２内部の熱をパックケース２外部へ放熱を促すことができる。これにより、電池の発熱を効果的にパックケース２外部に排熱する効率的な放熱経路を構築できる。また、パック内部には埃が侵入しにくく、結露も生じにくい。さらに、パック内部に形成される循環流によって、パック内部の流体を十分にかき混ぜることができるため、電池セル３に対する吸熱効果を高めることにも貢献できる。
【００４９】
また、電池システム１００によれば、複数の電池パック１が複数のパック間接続導体と複数のパック間通信部材とで連結される。これにより、電池システム１００に必要な出力を有する複数の電池セル３を複数のパックに分散して設置することができる。このため、電池パック１個当たりの体格を小型化できるので、様々な大きさ、形状のスペースを有効活用したパックの搭載が可能になり、高い自由度をもった電池システム１００の搭載を実現できる。以上のように、電池システム１００は、製品コストの抑制、電池冷却能力の確保、騒音抑制、及び搭載性の確保を実現する。
【００５０】
また、パックケース２は、密閉空間を形成する。この構成によれば、従来の冷却用の空気を大量に外部から取り入れ、電池を冷却した後、排気する方式に比べ、パックケース２に流体の流入口及び流出口がなく、また流体の排出に伴って外部へ音が伝搬することがない。したがって、送風機４等から発生する騒音がパックケース２の外部へ伝搬することを抑制することができる。また、パックケース２内に埃が侵入しにくく、結露も生じにくい。さらに冷却用の流体が密閉空間に設けられた循環通路５を循環するため、電池セル３の熱を十分に吸熱するための空気の循環流量を確保することも可能である。また、密閉空間に形成される循環流によって、パックケース２の内部を十分にかき混ぜることができるため、電池セル３に対する吸熱効果を高めることが可能である。
【００５１】
また、各電池パック１に収容される電池セル３は、その出力電圧が４８ボルト以下となるように設定される。この構成によれば、電池パック間を導電可能に接続するパック間接続導体（例えば高電圧線９０）が断線したような状況でも、各電池パック１の電圧を安全なレベルに抑えることができる。また、仮に漏電した場合にも、出力電圧が抑えられているので、個々の電池パック１にリレー装置を設ける必要がなく、システムの部品点数、部品コストの抑制に貢献できる。
【００５２】
また、パックケース２は、車両７に設けられた床面７５に接触するように車両７に搭載される。これによれば、パックケース２が車両７の床面７５に直付けされた状態であるので、電池セル３の熱がケース壁から床面７５を介して外部に放熱され、熱損失を抑えた伝熱経路を構築できる。また、各電池パック１は、電池冷却のためのダクトの設ける必要がないため、パックケース２を床面７５に直付けするのに適したパックである。
【００５３】
また、パックケース２の一部である底壁２２は、床面７５に接触する。パックケース２の内部には、流体がパックケース２内の電池セル３に接触して電池セル３と熱交換した後、底壁２２に接触しながら流下する通路（例えば集合通路５３）が設けられている。この構成によれば、電池セル３を冷却した直後の流体を底壁２２に接触させて、底壁２２に熱移動し、さらに床面７５を介して外部に放熱することができる。したがって、電池セル３からの吸熱後にケース外部へ放熱できる効率的な伝熱経路を提供できる。
【００５４】
また、パックケース２の内部に設けられた循環通路５は、パックケース２を形成する複数の壁面に囲まれている。このように、循環通路５を取り囲むパックケース２の複数の壁面を放熱媒質として活用することができるので、外部への放熱面積を大きくでき、パックケース２の外部へ放熱を促進することができる。これにより、電池セル３の発熱を効果的にパックケース２の外部に排熱する熱経路を構築するこができる。すなわち、パックケース２の壁面を広く放熱面積として活用する効果的な電池冷却を実現できるのである。
【００５５】
また、循環通路５は、循環する流体が、パックケース２を形成する複数の壁面のうち、少なくとも一つの壁面（例えば、天壁２０、底壁２２）に接触しながら流れる通路部分（例えば、天壁側通路５１、集合通路５３）を含んでいる。この構成によれば、循環流体が天壁側通路５１や集合通路５３を流れる際に、天壁２０や底壁２２を通じてパックケース２の外部に放熱させることができる。このようにパックケース２の少なくとも一つの壁面を放熱媒質として活用することができるので、外部への放熱面積を確保でき、電池セル３の発熱を効果的にパックケース２の外部に排熱する熱経路を構築できる。
【００５６】
集合通路５３は、少なくとも、電池セル３の下流側端部３１と、底壁２２と、底壁２２に隣接する複数の側壁２３，２４等と、で形成される通路である。この構成によれば、循環流体が集合通路５３を流れる際に、底壁２２、複数の側壁２３，２４等を通じてパックケース２の外部に放熱させることができる。このようにパックケース２の少なくとも一つの壁面を放熱媒質として活用することができるので、外部への放熱面積を確保でき、電池セル３の発熱を効果的にパックケース２の外部に排熱する熱経路を構築できる。また、この構成によれば、電池セル３から吸熱した後の流体を確実に集合させる流れを形成でき、さらに流体駆動手段に向かって同一方向に流下させる円滑な流れを形成できる。
【００５７】
また、各電池通路５２を通過した後の流体は、流体駆動手段に吸い込まれることにより、各電池セル３の周囲を通過する流量の均一化を図ることができる。
【００５８】
また、底壁２２は、パックケース２を形成する複数の壁面のうち、最も大きい表面積を有する壁面を構成することが好ましい。この構成によれば、電池冷却後の流体について、放熱面を構成する壁面がパックケース２の壁面において表面積の最も大きい壁面であることにより、外部への放熱効果を大きくでき、電池冷却の効果を大きくできる。
【００５９】
また、圧力弁６２は、所定値以上の圧力が作用したときに開放する通路を備えることにより、所定の圧力条件を満たした場合にパックケース２の外部への空気の排出が行われる。これにより、不必要な空気の排出を防止でき、騒音抑制効果を奏する。
【００６０】
また、電池パック１は、底壁２２を下側にした姿勢で設置されることにより、パックケース２の内部圧力が高くなり圧力弁６２が作動した場合に、パックケース２の内部の空気を開放通路からスムーズに排出することができる。すなわち、圧力弁６２が設けられる底壁２２よりも下方に空間を大きく確保できるため、空気排出の際の空気抵抗を格段に低下することができる。
【００６１】
また、複数の電池セル３は、少なくとも、パックケース２の天壁２０に沿う方向に並んで設けられている。流体駆動手段から流出した流体は、天壁２０に沿って流れ、さらに下方に向けて流下して各電池セル３と熱交換する。
【００６２】
また、流体駆動手段から流出した流体を天壁２０に接触させ、さらに天壁２０に沿って並ぶ複数の電池セル３に向けて流下させるため、各電池セル３へ流れる流量のばらつきを抑制し、均一化が図れる。また、この構成によれば、流体駆動手段から流出した流体の熱を、流体と電池セル３とが熱交換する前に、天壁２０を通じてパックケース２の外部に放出することができる。このように、流体駆動手段に吸い込まれる前に外部に放出できなかった電池セル３の熱を電池セル３と熱交換する前にパックケース２の外部に排熱する熱経路を構築するこができる。
【００６３】
また、複数の電池セル３は、電極端子３０を上にした姿勢で設けられる。流体駆動手段から流出した流体は、電極端子３０の周囲を通過した後、集合通路５３に流入する。この構成によれば、各電池セル３の発熱が集まりやすい電極端子３０を冷却した後、電池セル３の外装パックケースを冷却することができる。したがって、効率的な電池冷却を実施できる。
【００６４】
（第２実施形態）
第２実施形態では、電池システム１００に含まれる電池パック１の設置場所に係る他の形態を図５及び図６を参照して説明する。各図において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。
【００６５】
第２実施形態に係る電池システムは、トランクルーム７１において、車幅の両端部に位置する後輪設置幅エリアに設置される電池パック１を有する。この後輪設置幅エリアは、後輪の上方で後輪外周面を覆うように設けられるカバー部７１２が存在するエリアである。換言すれば、後輪設置幅エリアは、車幅方向についてカバー部７１２の幅分の長さの範囲であり、かつ上方向についてトランクルーム７１の上下長さの範囲を占める体積の領域である。後輪設置幅エリアは、トランクルーム７１の車幅方向両端部に設定される。そして、電池パック１は、後輪設置幅エリアであれば、どこに設置してもよい。例えば、電池パック１は、カバー部７１２の上方に設置してもよいし、カバー部７１２に対して後方側または前方側に設置してもよい。
【００６６】
カバー部７１２はトランクルーム７１の床面７５から突出する形状である。このため、実質、荷物を搭載できるラゲージスペース７１０は、トランクルーム７１において両端の後輪設置幅エリアよりも内側の体積領域である。したがって、後輪設置幅エリアは、荷物の搭載スペースとして想定されていないため、デッドスペースでもある。したがって、電池システム１００の電池パック１を後輪設置幅エリアに設置する場合、予め想定されているラゲージスペース７１０にはみ出すことはなく、例えばゴルフバックをその長手方向を車幅方向にして横置きにしても荷物搭載能力に何ら問題は生じない。
【００６７】
また、電池パック１は、スペアタイヤ、工具等を収納可能で、トランクルーム７１より下方に設けられたトランクルーム下エリア７１１に設置するようにしてもよい。
【００６８】
第２実施形態によれば、電池パック１は、トランクルーム７１において車幅方向の両端部に位置し、カバー部７１２の後方及び上方を含む後輪設置幅エリア７１３に設置される。これによれば、各電池パック１が容積小型であるという特徴を十分に活かし、ラゲージスペースを侵食することなく、トランクルーム７１のスペースを有効活用できる電池システム１００を提供できる。
【００６９】
（第３実施形態）
第３実施形態では、パック間接続導体（例えば高電圧線９０）の接続形態について、他の形態を図７及び図８を参照して説明する。各図において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第３実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。
【００７０】
電池システム２００は、パック間接続導体同士の連結接続のために、ジャンクションボックス９４を備える。ジャンクションボックス９４は、複数の電池パック１に含まれる電池セル３の所定の接続端子間を連結し、電流を制御する電流制御機器を収容する。電流制御機器は、例えば、リレー装置、抵抗機器である。
【００７１】
ジャンクションボックス９４は、パック間接続導体がその途中で中継接続される連結用端子部９４１と、リレー装置９４２と、を収容する。リレー装置９４２は、パック間接続導体の途中に設けられ、通電状態及び非通電状態を切り替えて電流をオンオフする。
【００７２】
例えば、車両の衝突を含む何らかの原因により、一部のパック間接続導体が破損すると、破損した導体部分には、電気的に連結された状態にある電池セルに相当する電位差がかかることになる。この状況では、この電位差が何らかの電気媒体を介して、人が触れる可能性のある部分に導電することがある。そこで、第３実施形態の電池システム２００によれば、連結用端子部９４１等でパック間接続導体を中継接続するジャンクションボックス９４を備えるので、電気的に連結された状態にある電池セルの電位差を、安全なレベルに抑えることが可能である。
【００７３】
例えば、電池パック間を接続するパック間接続導体のそれぞれを連結用端子部９４１で連結する構成とすると、破損した部分には、電池パック１個分の電位差しか生じない。また、電池パック間を接続するパック間接続導体の途中にリレー装置９４２を設置し、システム制御装置８が所定値以上の衝撃を検出すると、リレー装置９４２をオープンに状態にして非通電状態を切り替えるようにする。これにより、リレー装置９４２で接続された電池パック間を非導通状態にすることができる。
【００７４】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。
【００７５】
上記実施形態において、システム制御装置８は、電池監視ユニットを有し、すべての電池パック１における所定の電池情報を検出するものであるが、この形態に限定されない。各電池パック１に、または所定個数の電池パック毎に、電池監視ユニットを備えるように構成し、システム制御装置８は、各電池監視ユニットからそれぞれの電池情報を取得するように構成してもよい。
【００７６】
上記実施形態の電池パック１は、圧力弁６２を備えず、パックケース２の内部に対して流体の出入りがなく、パックケース２の内部空間を密閉空間とするものでもよい。
【００７７】
パックケース２の内部に設けられる送風機４には、シロッコファンの他、軸流ファン、ターボファン等を用いることができる。
【００７８】
また、パックケース２において、最も表面積の大きい壁面は、各パックケースの天面や底面に限定されず、側面やその他の面であってもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１…電池パック
２…パックケース
３…電池セル（電池）
４…送風機（流体駆動手段）
７５…床面
９０…高電圧線（パック間接続導体）
９４…通信線（パック間通信部材）
【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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