(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池（１２１）を備えて構成される電池集合体（１２０）と、
前記電池集合体を収容する筐体（１１０）と、
前記電池集合体を冷却する内部流体を駆動して前記筐体の内部に循環流を形成する内部流体駆動装置（１４０）と、
前記筐体の外部に設けられて前記筐体に沿って外部流体が流れる外部流体通路（１７０）と、
前記筐体と熱交換する外部流体を前記外部流体通路に流通させる外部流体駆動装置（１７２）と、
前記電池の温度または前記電池の温度に近似する温度である、電池関連温度を検出する電池温度検出装置（６０）と、
前記外部流体駆動装置によって前記外部流体通路に導入される車室内空気の温度を検出する室内温度検出装置（６１）と、
前記内部流体駆動装置及び前記外部流体駆動装置のそれぞれの運転状態を制御する制御装置（１００）と、
前記筐体の内部に設けられて、内部流体を加熱する加熱装置（２）と、
を備え、
前記制御装置は、前記車室内空気の温度が前記電池関連温度よりも高い場合に前記外部流体駆動装置を運転し、
前記制御装置は、前記電池の昇温を実施する所定の条件が成立する場合に前記車室内空気の温度が前記電池関連温度よりも低いときは、前記加熱装置を運転する電池パック。
【請求項２】
前記制御装置は、前記車室内空気の温度が前記電池関連温度よりも高い場合に、さらに前記内部流体駆動装置を運転する請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記車室内空気の温度は、車両用空調装置（５）によって空調された車室内空気の温度である請求項１または請求項２に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、車両に搭載されて、筐体内の複数個の電池セルを備えた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筐体内の電池を冷却可能な電池パックとして、特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１には、車室内空気が電池よりも高温である場合に、電池パック内に車室内空気を導入して電池を温める電池パックが開示されている。特許文献２には、低温時に、内蔵するヒータ装置を運転して電池を加熱する電池パックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０３４２８号公報
【特許文献２】特開２００８−５３１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の電池パックによれば、電池を昇温させるために電池よりも高温の車室内空気を電池パック内に導入するため、電池よりも温かい空気が電池に接触することで結露が生じやすいという問題がある。
【０００５】
また、特許文献２の電池パックは、電池を昇温させるときに加熱用のヒータ装置を運転するため、消費エネルギを要するという問題がある。
【０００６】
このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、自然エネルギの利用と結露発生の抑制を図り、電池の昇温を実施できる電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
開示された電池パックのひとつは、複数の電池（１２１）を備えて構成される電池集合体（１２０）と、電池集合体を収容する筐体（１１０）と、電池集合体を冷却する内部流体を駆動して筐体の内部に循環流を形成する内部流体駆動装置（１４０）と、筐体の外部に設けられて筐体に沿って外部流体が流れる外部流体通路（１７０）と、筐体と熱交換する外部流体を外部流体通路に流通させる外部流体駆動装置（１７２）と、電池の温度または電池の温度に近似する温度である、電池関連温度を検出する電池温度検出装置（６０）と、外部流体駆動装置によって外部流体通路に導入される車室内空気の温度を検出する室内温度検出装置（６１）と、内部流体駆動装置及び外部流体駆動装置のそれぞれの運転状態を制御する制御装置（１００）と、筐体の内部に設けられて、内部流体を加熱する加熱装置（２）と、を備える。制御装置は車室内空気の温度が電池関連温度よりも高い場合に外部流体駆動装置を運転し、制御装置は、電池の昇温を実施する所定の条件が成立する場合に車室内空気の温度が電池関連温度よりも低いときは、加熱装置を運転する。
【０００９】
この電池パックによれば、電池関連温度よりも高い車室内空気を外部流体駆動装置によって外部流体通路に導入することにより、筐体を介して車室内空気の熱を内部流体に熱移動させることができる。内部流体に移動した熱は、電池を温めることに寄与する。車室内空気は、日射等によって温められることで電池関連温度より高温になることがある。このように電池を温めることにより、日射等の自然エネルギによって得られた熱を利用した電池暖機を実施できる。さらに電池関連温度よりも高温である車室内空気は十分に冷やされると露点温度を下回って結露を発生するが、車室内空気は筐体の内部に導入されないので、筐体の内部で結露するような事態を防止できる。したがって、自然エネルギの利用と結露発生の抑制を図り、電池の昇温を実施できる電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の電池パックの構成及び流体流れを示す平面図である。
【図２】図１のII−II断面における矢視図である。
【図３】図１のIII−III断面における矢視図である。
【図４】内部フィンを示す分解斜視図である。
【図５】外部フィンを示す斜視図である。
【図６】筐体内における内部フィンに関わる流体流れを示す斜視図である。
【図７】外部フィンの位置及び外部ダクト内の流体流れを示す斜視図である。
【図８】第１実施形態の電池パックにおける制御ブロック図である。
【図９】第１実施形態の電池パックが実施する電池昇温制御に関するフローチャートである。
【図１０】乾球温度と絶対湿度との関係を示した空気線図である。
【図１１】電池温度と電池出力との関係を示したグラフである。
【図１２】第２実施形態の電池パックにおける制御ブロック図である。
【図１３】第２実施形態の電池パックが実施する電池昇温制御に関するフローチャートである。
【図１４】第３実施形態の電池昇温制御に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照しながら本開示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。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１２】
（第１実施形態）
第１実施形態の電池パック１について、図１〜図９を参照しながら説明する。電池パック１は、例えば、電池に充電された電力によって駆動されるモータと、内燃機関とを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。電池パック１に含まれる複数の単電池１２１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、有機ラジカル電池等によって構成できる。
【００１３】
電池パック１は、車両のトランクルーム、あるいはトランクルームより下方に設けられたトランクルーム裏エリア等のパック収容スペースに設置される。パック収容スペースは、例えば、スペアタイヤ、工具等も収納可能な場所でもよい。電池パック１は、底壁１１２や底壁側通路１３５を下側にした姿勢で、パック収容スペースに設置される。この場合、パック収容スペースは、車室内に連通する空間である。すなわち、電池パック１の周辺に存在する空気を送風機によって吸い込む場合には、車室内空気を吸い込むことが可能である。
【００１４】
また、電池パック１は、車両の車室内に設けられる前部座席の下方や後部座席等の下方に設置されてもよい。この場合、電池パック１は、底壁１１２や底壁側通路１３５を下側にした姿勢で、前部座席や後部座席等の下方に設置される。この場合でも、パック収容スペースは車室内に連通する空間である。また、電池パック１は、車室内の床よりも下方の床下に設置される形態でもよい。この床下設置場所は、車室内に連通するように構成することもできる。また、後部座席の下方において電池パック１を設置する空間は、トランクルームよりも下方のトランクルーム裏エリアに連通させるようにしてもよい。
【００１５】
第１実施形態では、例えば図１において、Ｆｒは車両前方側を示し、Ｒｒは車両後方側を示し、ＲＨは車両右側を示し、ＬＨは車両左側を示している。方向Ｒｒ、方向Ｆｒは、電池積層方向である。電池パック１における方向を示す際に、Ｆｒ−Ｒｒの方向は前後方向や電池積層方向と称することもある。ＲＨ−ＬＨの方向は左右方向と称することもある。重力の作用する方向は上下方向と称することもある。
【００１６】
電池パック１は、外部と隔離した密閉された内部空間を形成する筐体１１０と、筐体１１０の内部に収容されて、通電可能に接続される複数の単電池１２１を電気的に接続して構成される電池集合体１２０と、を備える。筐体１１０の内部には、１個または複数の電池集合体１２０が収容されて電池パック１の組電池を構成している。筐体１１０の内部には、電池集合体１２０の各単電池１２１を冷却する流体が循環する循環通路１３０と、循環通路１３０に循環流を形成するように内部流体を循環させる内部送風機１４０と、が収容されている。電池集合体１２０の一例は、最も表面積の大きい面である主面を互いに対向させた姿勢で複数の単電池１２１を積層して一体に形成した電池積層体である。
【００１７】
図４及び図５に図示するように、電池パック１には、筐体１１０の内側に第１内部フィン１５０及び第２内部フィン１５１が設けられ、筐体１１０の外側に第１外部フィン１６０及び第２外部フィン１６１が設けられている。さらに、図７に示すように、第１外部フィン１６０、第２外部フィン１６１の外側には、外部送風機１７２を有する外部ダクト１７０が第１外部フィン１６０、第２外部フィン１６１を覆うように設けられている。
【００１８】
図１〜図３に図示するように、筐体１１０は、左右方向に並ぶ２個の電池集合体１２０と、電池集合体１２０よりも車両後方側で左右方向に並ぶ２個の第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂと、を収容する。筐体１１０は、内部の空間を包囲する複数の壁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るケースである。筐体１１０は、例えば、上下方向に扁平な直方体となっており、例えば６面である、天壁１１１、底壁１１２、側壁１１３、側壁１１４、側壁１１５、及び側壁１１６を有する。筐体１１０は、内部を区画する区画壁１１７と、底壁１１２における補強用の第１の梁３及び第２の梁４と、を有する。さらに第１の梁３、第２の梁４には、これらの上面に閉塞壁１１８及び閉塞壁１１９が設けられている。
【００１９】
天壁１１１は、筐体１１０の上面を形成する壁であり、前後方向に長辺を有する長方形の壁である。底壁１１２は、筐体１１０の下面を形成する壁であり、天壁１１１と同様の形状を有する。側壁１１３、側壁１１４は、筐体１１０の左右側の面を形成する壁であり、前後方向に長辺を有する細長い長方形の壁である。側壁１１３、側壁１１４は、互いに向かい合う位置関係にある。側壁１１５、側壁１１６は、筐体１１０の前後側の面を形成する壁であり、左右方向に長辺を有する細長い長方形の壁である。側壁１１５、側壁１１６は互いに向かい合う位置関係にある。側壁１１５や側壁１１６は側壁１１３や側壁１１４に対して直交するように設けられる。
【００２０】
筐体１１０は、各壁１１１〜１１６を用いたものに代えて、複数のケース体を接合して組み立てることにより、内部に空間を形成して製作するように構成されてもよい。また、筐体１１０を形成する複数の壁のうち、所定の壁の表面には、放熱面積を大きくするために複数の凸部または凹部を形成するようにしてもよい。また、電池パック１において、側壁１１３、側壁１１４の長辺に沿う方向が前後方向に対応しており、また、側壁１１５、側壁１１６の長辺に沿う方向が左右方向に対応している。
【００２１】
区画壁１１７は、筐体１１０の内部において、側壁１１６寄りに配置されて、側壁１１６と平行となって、側壁１１３と側壁１１４とを繋ぐ壁である。区画壁１１７は、底壁１１２の内面から筐体１１０の上下方向の中間位置まで延びている。区画壁１１７と側壁１１６との間にはユニット収容室１１７ａが形成されている。
【００２２】
ユニット収容室１１７ａには、例えば、管理ユニット１００が収容される。管理ユニット（Battery Management Unit）１００は、例えば、車両に搭載された各種の電子制御装置と通信可能に構成されている。管理ユニット１００は、少なくとも単電池１２１の蓄電量を管理する機器であり、単電池１２１に係る制御を行う制御装置の一例である。管理ユニット１００は、単電池１２１に関する電流、電圧、温度等を監視するとともに、単電池１２１の異常状態、漏電等を管理する機器であってもよい。
【００２３】
管理ユニット１００には、電流センサによって検出された電流値に係る信号が入力される。管理ユニット１００には、電池温度センサ６０によって検出された電池温度に係る信号、周辺温度センサ６１によって検出された筐体周辺温度に係る信号が入力される。管理ユニット１００は、車両ＥＣＵと同様に入力回路、マイクロコンピュータ、及び出力回路等を備えている。マイクロコンピュータが有する記憶手段には、各種の電池情報、筐体周辺温度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、電池パック１における電池電圧、充電電流、放電電流及び電池温度等である。
【００２４】
電池パック１において各種制御を行う制御装置は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置と、を備える。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。
【００２５】
電池パック１が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【００２６】
管理ユニット１００は、第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂ、及び外部送風機１７２の作動を制御する制御装置として機能する。さらに管理ユニット１００は、車室内を空気調和する車両用空調装置５の作動を制御する空調制御装置と通信することにより、車両用空調装置５の作動を制御する制御装置として機能する。電池温度センサ６０は、複数の単電池１２１において、各単電池１２１または所定の単電池１２１に設けられて、設置位置に対応する電池の温度を検出する。電池温度センサ６０は、管理ユニット１００に対して信号を出力する温度検出線、温度センサ等によって構成することができる。
【００２７】
電池温度センサ６０は、所定の単電池１２１に接触してまたは近接して設けられる電池温度検出装置でもあり、単電池１２１自体の温度（以下、電池温度とも称する）または電池温度に関連のある所定部位の温度を検出する。電池温度は、例えば、電池集合体１２０の任意箇所の温度を検出するように構成された電池温度センサ６０から管理ユニット１００に入力される温度である。電池温度に関連のある所定部位の温度は、電池温度に近似する温度でもある。電池温度に近似する温度とは、例えば単電池１２１との間で熱移動可能に構成された所定の部位や部材、例えばバスバ、拘束部材、ブラケット等の温度を検出するように構成された電池温度センサ６０から管理ユニット１００に入力される温度である。一例として電池温度センサ６０で構成される電池温度検出装置は、電池温度または電池温度に近似する温度である電池関連温度を検出する。
【００２８】
周辺温度センサ６１は、筐体１１０の周囲の空気温度、またはこの空気温度に関連のある所定部位の温度を検出する周辺温度検出装置である。筐体周囲の空気温度は、例えば、外部ダクト１７０の吸込み部近傍の空気温度を検出するように構成された周辺温度センサ６１から管理ユニット１００に入力される温度である。筐体１１０の周囲の空気温度に関連のある所定部位の温度は、外部ダクト１７０の吸込み部近傍の空気温度に近似する温度でもよい。
【００２９】
周辺温度センサ６１は、外部ダクト１７０の内部に吸い込まれる空気の一例である車室内空気の温度（以下、車室内温度とも称する）を検出する室内温度検出装置であってもよい。したがって、周辺温度センサ６１は、筐体周囲の空気の温度または外部送風機１７２によって外部ダクト１７０内の外部流体通路に導入する空気の温度である、筐体周辺温度を検出する。
【００３０】
前述したように、周辺温度センサ６１は、電池パック１が収容されているトランクルーム等の前述した空間の温度、車室内温度を検出するように構成できる。したがって、周辺温度センサ６１には、車両用空調装置５の制御に用いられる車室内温度を検出する車室温度センサを使用することができる。また、周辺温度センサ６１には、電池パック１に取り入れる吸気の温度を検出する吸気温度センサを使用することができる。吸気温度センサには、例えば、外部送風機１７２によって外部ダクト１７０内の外部流体通路に吸い込まれる空気の温度を検出するセンサを用いることができる。
【００３１】
管理ユニット１００は、電池温度センサ６０によって検出される電池関連温度に応じて電池冷却または電池加熱を実施する条件が成立した場合には第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂ及び外部送風機１７２のうち所定の機器の作動を制御する。さらに管理ユニット１００は、検出される電池関連温度、筐体周辺温度に応じて所定の運転条件が成立した場合には、第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂ及び外部送風機１７２のうち所定の機器の作動を制御する。
【００３２】
第１の梁３及び第２の梁４は、筐体１１０の強度を向上させるための補強部材であり、底壁１１２の内側に左右方向に並んで複数本設けられる。第１実施形態の電池パック１は梁を３本有している。３本の梁は、側壁１１３寄りに位置する第１の梁３、側壁１１３と側壁１１４との中間部に位置する第２の梁４、側壁１１４寄りに位置する第１の梁３である。各梁３，４は、細長い棒状であり、その長手方向が筐体１１０において前後方向を向き、かつ左右方向に等間隔で並ぶようにして、底壁１１２に設置される。
【００３３】
各梁３，４は、筐体１１０に対して別体に形成されたものであり、例えば、断面形状が矩形状や台形状をなす部材である。例えば、各梁３，４は、断面形状がＵ字状やコの字状であり、開口する部分が下方を向くように底壁１１２に固定されている。各梁３，４の上面には、電池集合体１２０が載っている。したがって、各梁３，４は、筐体１１０の底壁１１２側で電池集合体１２０を下方から支えている。また、各梁３，４は、例えば、アルミニウム材、または鉄材等から形成されている。
【００３４】
２本の第１の梁３は、左右方向の両最外部に位置する梁であり、側壁１１３、側壁１１４に沿うように設置される。第１の梁３は、側壁１１３または側壁１１４と底壁１１２に接触して一体に設置され、側壁１１３、側壁１１４、底壁１１２を補強する機能を果たしている。
【００３５】
２本の第１の梁３と１本の第２の梁４は、等間隔に設置されている。隣り合う梁同士の中心線間距離は、単電池１２１の左右方向の寸法と同等となるように設定されている。隣り合う梁間の寸法は、１つの梁の幅寸法よりも大きくなるように設定されている。各梁３，４の幅寸法とは、２本の第１の梁３と１本の第２の梁４が並ぶ方向の各梁の長さ寸法である。各梁３，４の板厚は、底壁１１２の板厚よりも厚くなるように設定される。
【００３６】
各梁３，４の長手方向の長さは、図１に示すように、電池集合体１２０全体における単電池１２１の積層方向長さよりも長くなるように設定される。各梁３，４の長手方向における一端部及び他端部は、それぞれ、電池集合体１２０よりも前後方向の外側に飛び出すように延設される。左右方向の両最外部の各第１の梁３及び中間位置の第２の梁４は、それぞれの長手方向の一端部が側壁１１５に当接するように側壁１１５まで延設される。同様に、各梁３、４の長手方向の他端部は、区画壁１１７を貫通して、側壁１１６に当接するように側壁１１６まで延設される。
【００３７】
閉塞壁１１８は、平板部材であり、各梁３，４において、単電池１２１が配置される領域よりも前後方向の外側にまで、すなわち区画壁１１７に近づく位置まで設けられる。閉塞壁１１８は、区画壁１１７と電池集合体１２０との間において、各梁３，４の上面において側壁１１３から側壁１１４に至るまで延設される。両端の第１の梁３と中間の第２の梁４よりも上方の空間は、閉塞壁１１８によって、区画壁１１７と電池集合体１２０との間における底壁１１２の部分から遮断されている。閉塞壁１１８は、アルミニウム板または鉄板から形成されている。
【００３８】
閉塞壁１１９は、閉塞壁１１８と同様に平板部材であり、各梁３，４において、単電池１２１が配置されている領域よりも前後方向の外側にまで、側壁１１５に達する位置まで設けられる。閉塞壁１１９は、側壁１１５と電池集合体１２０との間において、各梁３，４の上面において側壁１１３から側壁１１４に至るまで延設される。両端の第１の梁３と中間の第２の梁４よりも上方の空間は、閉塞壁１１９によって、側壁１１５と電池集合体１２０との間における底壁１１２の部分から遮断されている。閉塞壁１１９は、アルミニウム板または鉄板から形成されている。閉塞壁１１９には、第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂの各吸込み口１４３ａに対応する位置に開口孔が設けられる。この２つの開口孔は、底壁側通路１３５と２つの吸込み口１４３ａとをそれぞれ連通させる２個の連通開口部を構成する。
【００３９】
単電池１２１は、外装ケースが前後方向に扁平である直方体を成しており、外装ケースの一端面から外部に突出する正極端子、負極端子といった電極端子１２１ａを備える。電池集合体１２０は、複数の単電池１２１が積層されて、この積層された単電池１２１が拘束されて一体に形成されている。
【００４０】
電池集合体１２０において隣り合う単電池１２１における異極の電極端子間は、バスバ等の導電部材によって電気的に接続される。バスバと電極端子との接続は、例えばネジ締めや溶接等により行われる。したがって、バスバ等によって電気的に接続された複数の単電池１２１の両端に配された総端子部は、外部から電力が供給されたり、他の電気機器へ向けて放電したりするように構成されている。
【００４１】
複数の電池集合体１２０は、第１の梁３及び第２の梁４の上面に載る状態で設置されている。例えば、側壁１１３寄りに設置されている電池集合体１２０は、電池集合体の下端部における側壁１１３側の一端部が第１の梁３によって下方から支持され、当該下端部における他端部が第２の梁４によって下方から支持される。また、側壁１１４寄りに設置されている電池集合体１２０は、電池集合体の下端部における側壁１１４側の一端部が第１の梁３によって下方から支持され、当該下端部における他端部が第２の梁４によって下方から支持される。このように、側壁１１３側の電池集合体１２０及び側壁１１４側の電池集合体１２０のそれぞれは、左右方向の両端部で第１の梁３と第２の梁４によって支持されている。
【００４２】
各第１の梁３は、底壁１１２と側壁１１３側の電池集合体１２０または側壁１１４側の電池集合体１２０とに挟まれた状態で、底壁１１２及び各電池集合体１２０と一体になることで、筐体１１０の強度を高めている。第２の梁４は、底壁１１２と２個の電池集合体１２０とに挟まれた状態で、底壁１１２及び２個の電池集合体１２０と一体になることで、筐体１１０の強度を高めている。
【００４３】
循環通路１３０は、筐体１１０の内部に形成されて各単電池１２１の周りを熱交換する流体が流通する通路であり、側壁側通路１３１、側壁側通路１３２、天壁側通路１３３、電池間通路１３４、底壁側通路１３５、及び送風機１４０を結ぶ一連の流通経路をなす。側壁側通路１３１は、天壁１１１、及び底壁１１２の両方に直交し、側壁１１３に対して平行に延び、電池集合体１２０と側壁１１３との間に形成される通路である。側壁側通路１３２は、天壁１１１、及び底壁１１２の両方に直交し、側壁１１４に対して平行に延び、電池集合体１２０と側壁１１４との間に形成される通路である。天壁側通路１３３は、天壁１１１と電池集合体１２０との間に形成されて、天壁１１１に平行に延びる通路である。
【００４４】
側壁側通路１３１と天壁側通路１３３は、天壁１１１と側壁１１３との境界部の内側で繋がっている。側壁側通路１３２と天壁側通路１３３は、天壁１１１と側壁１１４との境界部の内側で繋がっている。したがって、天壁側通路１３３は、側壁側通路１３１と側壁側通路１３２との両方に繋がる通路であり、側壁側通路１３１を流通してきた流体と側壁側通路１３２を流通してきた流体とが混合可能な通路を構成する。電池間通路１３４は、電池集合体１２０において、隣り合う単電池１２１間に形成される通路であり、天壁側通路１３３と底壁側通路１３５とを連通させる複数の通路である。したがって、天壁側通路１３３を流れる流体は、複数の電池間通路１３４に分流し、各電池間通路１３４から流出した底壁側通路１３５において合流する。また、電池間通路１３４の流入部は、電池間通路１３４の流出部でもある底壁側通路１３５の流入部に対向する位置関係にある。したがって、天壁側通路１３３から電池間通路１３４に流入した流体は、下方に向かって流下して底壁側通路１３５に流入する。
【００４５】
底壁側通路１３５は、少なくとも底壁１１２、電池集合体１２０の下端部１２１１及び各梁３，４によって囲まれた空間として形成される通路である。底壁側通路１３５は、電池間通路１３４よりも下流に設けられて内部送風機１４０の流入部に向けて延びる通路である。さらに、底壁側通路１３５には、底壁１１２、閉塞壁１１８及び梁３，４によって囲まれた空間と、底壁１１２、閉塞壁１１９及び梁３，４によって囲まれた空間とが含まれる。底壁側通路１３５は、各電池集合体１２０の下側で、隣り合う第１の梁３と第２の梁４との間に形成される通路である。第１実施形態の電池パック１は、左右方向に並び前後方向または電池積層方向に通路が延びる２本の底壁側通路１３５を備えている。この２本の底壁側通路１３５は、この２つの通路間において流体の出入りがない互いに独立した通路を構成する。
【００４６】
内部送風機１４０は、筐体１１０の内部に収容されて、循環通路１３０に熱交換用の流体を強制的に循環させる内部流体駆動装置である。第１実施形態では、内部送風機１４０は、第１送風機１４０Ａと第２送風機１４０Ｂとの２つが並ぶように、閉塞壁１１９の上に配置されて構成されている。以下、２つの送風機１４０Ａと送風機１４０Ｂを総称して内部送風機１４０として記載することもある。循環通路１３０に循環させる流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒等を用いることができる。
【００４７】
第１送風機１４０Ａと第２送風機１４０Ｂは、図１及び図３に示すように、筐体１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、筐体１１０の内部において、側壁１１５と各電池集合体１２０との間に設置される。図２及び図３に示すように、第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂは、それぞれモータ１４１、シロッコファン１４２及びファンケーシング１４３を有する。モータ１４１は、シロッコファン１４２を回転駆動させる電気機器であり、シロッコファン１４２の上側に設けられる。シロッコファン１４２は、回転軸方向に流体を吸入し、遠心方向に流体を吹出す遠心式のファンであり、回転軸が上下方向を向くように設置されている。
【００４８】
ファンケーシング１４３は、シロッコファン１４２を覆うように形成されて、シロッコファン１４２による流体の吸込み、及び吹出し方向を設定する導風部材である。ファンケーシング１４３は、シロッコファン１４２の下側で開口する吸込み口１４３ａ、吹出した流体の流れを導く吹出しダクト１４３ｂ、及び吹出しダクト１４３ｂの先端部で開口する吹出し口１４３ｃを有する。各吹出しダクト１４３ｂは、図３に示すように、シロッコファン１４２の側面から筐体１１０内の中心側に一旦延びてからＵターンするようにして、側壁側通路１３１側、側壁側通路１３２側にそれぞれ向かう通路を形成する。
【００４９】
第１送風機１４０Ａの吸込み口１４３ａは、閉塞壁１１９の連通開口部の位置に対応するように配置される。第２送風機１４０Ｂの吸込み口１４３ａは、閉塞壁１１９の連通開口部の位置に対応するように配置される。第１送風機１４０Ａの吸込み口１４３ａは、閉塞壁１１９の連通開口部を介して、側壁１１４側に位置する底壁側通路１３５に繋がっている。また、第２送風機１４０Ｂの吸込み口１４３ａは、閉塞壁１１９の連通開口部を介して、側壁１１３側に位置する底壁側通路１３５に繋がっている。
【００５０】
第１送風機１４０Ａの吹出し口１４３ｃは、側壁側通路１３１に繋がるように配置される。吹出し口１４３ｃは、側壁側通路１３１における底壁１１２寄りの位置であって、積層される複数の単電池１２１のうち側壁１１５に最も接近する単電池１２１の近傍において側壁１１６側を向くように配置される。第２送風機１４０Ｂの吹出し口１４３ｃは、側壁側通路１３２に繋がるように配置される。吹出し口１４３ｃは、側壁側通路１３２における底壁１１２寄りの位置であって、積層される複数の単電池１２１のうち、側壁１１５の最も接近する単電池１２１の近傍において側壁１１６側を向くように配置される。
【００５１】
図４及び図６に示すように、第１内部フィン１５０は、側壁１１３側及び側壁１１４の内面においてそれぞれ突出する熱交換促進用のフィンであり、側壁１１３や側壁１１４を介した筐体放熱に寄与する。したがって、側壁１１３、側壁１１４は、第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂから流出した流体が接触して筐体１１０の外部に対して熱を放出する放熱部となる。第２内部フィン１５１は、天壁１１１の内面における側壁１１３側及び側壁１１４側においてそれぞれ突出する熱交換促進用のフィンであり、天壁１１１を介した筐体放熱に寄与する。第１内部フィン１５０、第２内部フィン１５１は、熱伝導性に優れるアルミニウム材または鉄材等から形成されている。
【００５２】
第１内部フィン１５０は、筐体１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、側壁１１３と側壁１１４との２カ所に設けられている。第２内部フィン１５１は、筐体１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように天壁１１１における側壁１１３側と側壁１１４側とにそれぞれ設けられている。各内部フィン１５０，１５１には、例えば、流体に対する流通抵抗を比較的小さく設定することのできるストレートフィンが採用されている。ストレートフィンは、薄肉板状の基板部から垂直に突出する薄肉板状のフィン部が平行となるように多数並び、各フィン部の間に流体用の通路が形成されるフィンである。また、各内部フィン１５０，１５１としては、ストレートフィンに限らず、他のコルゲートフィン、オフセットフィン等とを採用してもよい。
【００５３】
図４に示すように、第１内部フィン１５０の基板部は、角部Ａ、角部Ｂ、角部Ｃを結んだ細長い直角三角形状をなしており、角部Ｂはほぼ直角をなしている。前後方向に延びる長辺ＡＢの長さは、セル積層体１２０Ａの積層方向長さと同等に設定されている。また、上下方向に延びる短辺ＢＣの長さは、側壁１１３、１１４の上下方向の寸法に対して多少小さい寸法となるように設定されている。基板部は、前後方向の位置が、電池集合体１２０の位置に対応するように配置されている。短辺ＢＣが側壁１１６側に位置し、また短辺ＢＣに対向する角部Ａが側壁１１５側に位置し、長辺ＡＢが側壁１１３、１１４の上側の辺に沿うように配置されて、基板部は、側壁１１３、１１４の内側の面にそれぞれ接合されている。よって、基板部の斜辺ＣＡは、側壁１１５側から側壁１１６側に向けて、下方向に傾斜する辺となっている。
【００５４】
第１内部フィン１５０のフィン部は、基板部から複数の単電池１２１側に向けて垂直に突出しており、フィン部の内部により多くの流体が流通するように、突出した先端部は複数の単電池１２１の側面に近接する位置まで延びている。フィン部の板面は、上下方向に対して、下側から上側に向けて、側壁１１６側に傾くように設定されている。フィン部による流体通路の長さは、側壁１１５側から側壁１１６側に向かうほど、長くなっている。
【００５５】
第２内部フィン１５１の基板部は、角部Ｄ、角部Ｅ、角部Ｆを結んだ細長い三角形状をなしている。前後方向に延びる長辺ＤＥの長さは、第１内部フィン１５０の基板部の長辺ＡＢと同等に設定されている。第２内部フィン１５１の基板部は、前後方向の位置が、第１内部フィン１５０の位置に対応するように配置されている。短辺ＥＦが側壁１１５側に位置し、また短辺ＥＦに対向する角部Ｄが側壁１１６側に位置し、長辺ＤＥが天壁１１１における前後方向の辺に沿うように配置されている。第２内部フィン１５１の基板部は、第１内部フィン１５０のフィン部と隣り合うように、天壁１１１の内側の面に接合されている。
【００５６】
第２内部フィン１５１のフィン部は、基板部から複数の単電池１２１側に向けて垂直に突出しており、フィン部の内部により多くの流体が流通するように、突出した先端部は、複数の単電池１２１の上面に近接する位置まで延びている。フィン部の板面は、左右方向に対して、筐体１１０の中心側に向かうほど、側壁１１６側に傾くように設定されている。フィン部における流体通路の長さは、側壁１１５側から側壁１１６側に向かうほど、短くなっている。第２内部フィン１５１のフィン部における流体通路は、第１内部フィン１５０のフィン部による流体通路と連続するように接続されている。
【００５７】
第１外部フィン１６０、第２外部フィン１６１は、図５に示すように、筐体１１０の外側に設けられた熱交換促進用のフィンである。各外部フィン１６０，１６１は、熱伝導性に優れるアルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。第１外部フィン１６０は、筐体１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように側壁１１３側と側壁１１４側とにそれぞれ設けられている。第２外部フィン１６１は、筐体１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、天壁１１１における側壁１１３側及び側壁１１４側となる２カ所にそれぞれ設けられている。
【００５８】
ここでは、各外部フィン１６０，１６１は、例えば、流体に対する熱伝達性能を比較的大きく設定することのできるコルゲートフィンが採用されている。コルゲートフィンは、全体形状が波状を成して、波状の互いに対向する面には多数のルーバが形成されており、波状の互いに対向する面の間、及びルーバの間に流体用の通路が形成されるフィンとなっている。また、各外部フィン１６０，１６１としては、各内部フィン１５０，１５１のようなストレートフィン、ルーバ無しのコルゲートフィン、あるいはオフセットフィン等とすることもできる。
【００５９】
第１外部フィン１６０は、複数本、例えば２本が一組となって設けられており、側壁１１３、側壁１１４において、第１内部フィン１５０と対応する位置で、波の連続する方向が前後方向を向き、かつ多少、側壁１１６側にオフセットされるように配置されている。第２外部フィン１６１は、複数本、例えば２本が一組となって設けられている。第２外部フィン１６１は、天壁１１１における側壁１１３、側壁１１４側において、第２内部フィン１５１と対応する位置で波の連続する方向が前後方向を向き、かつ第１外部フィン１６０よりも多少、側壁１１５側となるように配置されている。
【００６０】
図７に示すように、外部ダクト１７０は、筐体１１０の外側表面に沿うように設けられた外部流体通路に外部流体を流通させるダクトである。外部流体は、外部ダクト１７０内の外部流体通路を流れる際に筐体１１０と熱交換する。外部流体は、例えば、車室内の空調された空気が使用される。外部ダクト１７０は、断面形状が扁平状に形成されて、筐体１１０の外側表面、例えば側壁１１３、側壁１１４、天壁１１１における側壁１１３側、側壁１１４側、及び側壁１１５に設けられている。外部ダクト１７０は、第１外部フィン１６０、第２外部フィン１６１を内包する。
【００６１】
外部ダクト１７０は、側壁１１６側の両端部が、空調空気を吸い込む吸込み部となっている。この吸込み部の直後となる下流側には、吸込んだ空調空気を第１外部フィン１６０の下側、及び第２外部フィン１６１よりも筐体１１０の中央側に分流させる風向装置１７１が設けられている。外部ダクト１７０の内部における側壁１１５側の中央には、外部流体を駆動する外部流体駆動装置としての外部送風機１７２が設けられており、外部送風機１７２の上部、及び下部が空調空気を吹出す吹出し部となっている。外部送風機１７２には、例えば、ターボファンが用いられる。
【００６２】
次に電池パック１の電池温調に係る作動について説明する。単電池１２１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。単電池１２１は、季節に応じて筐体１１０の外部の温度の影響を受ける。電池管理ユニットは、電池温度センサ６０によって単電池１２１の温度を常時モニタし、単電池１２１の温度に基づいて第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂ及び外部送風機１７２の作動を制御する。
【００６３】
電池管理ユニットは、単電池１２１の温度に応じて、第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂに、最大電圧に対して０％〜１００％に含まれる任意の値のデューティ比に制御した電圧を印加して、シロッコファン１４２の回転数を可変させる。単電池１２１の温度によっては、第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂを作動させる場合、外部送風機１７２を作動させる場合、あるいは第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂとともに外部送風機１７２を作動させる場合がある。
【００６４】
例えば、第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂのみが作動された場合、筐体１１０内における内部流体は、図１及び図２に示すように、循環通路１３０を循環する。このとき内部流体は、第１送風機１４０Ａ、第２送風機１４０Ｂのそれぞれの吸込み口１４３ａから吸い込まれ、吹出しダクト１４３ｂを介して、吹出し口１４３ｃから吹出される流体は、それぞれ側壁側通路１３１、側壁側通路１３２に流入する。
【００６５】
側壁側通路１３１、側壁側通路１３２のそれぞれに流入した内部流体は、第１内部フィン１５０の傾斜配置されたフィン部に沿って、底壁１１２側から天壁１１１側に向けてスムーズに流れる。側壁側通路１３１、側壁側通路１３２のそれぞれは、その長辺に沿って長く延びる断面扁平な通路となっており、流体が流通する際の入口断面積としては、他の天壁側通路１３３、電池間通路１３４及び底壁側通路１３５よりも小さくなっている。このため、流体の流速がある程度確保することができ、ここでは、動圧が主体的な場となる。ゆえに、側壁側通路１３１、側壁側通路１３２のそれぞれにおいて、流速を伴う流体の熱は、第１内部フィン１５０に効果的に伝達され、さらに側壁１１３、側壁１１４を介して外部に放出される。
【００６６】
次に、内部流体は、第１内部フィン１５０と連続的に接続される第２内部フィン１５１のフィン部にスムーズに流れ、このフィン部に沿って天壁側通路１３３に流入する。天壁１１１側に流入する際の入口断面積は、側壁側通路１３１、側壁側通路１３２のそれぞれに流入する際の入口断面積よりも格段に大きくなっており、流体の流速は小さい。ここでは、静圧が主体的な場となる。ゆえに、側壁側通路１３１、側壁側通路１３２のそれぞれから天壁側通路１３３に流入した流体は、天壁側通路１３３に均等に行き渡りやすい。
【００６７】
図１に示すように、側壁側通路１３１から天壁側通路１３３に流入した流体は、主に側壁１１３側の電池集合体１２０の上方に拡がる。側壁側通路１３２から天壁側通路１３３に流入した内部流体は、主に側壁１１４側の電池集合体１２０の上方に拡がる。天壁側通路１３３に流入した内部流体の熱は、第２内部フィン１５１から天壁１１１へ伝達されて、あるいは天壁１１１に直接的に伝達されて、筐体１１０の外部に放出される。
【００６８】
次に天壁側通路１３３に流入した内部流体は、各電池間通路１３４を通り、底壁側通路１３５に至る。ここで、側壁側通路１３１、側壁側通路１３２及び天壁側通路１３３は、第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂそれぞれからの吹出しによって、陽圧空間となる。底壁側通路１３５は、第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂそれぞれの吸込みによって陰圧空間となり、両者の圧力差によって、天壁側通路１３３側から底壁側通路１３５側への流体の移動が継続的に行われることになる。内部流体が電池間通路１３４を通る際には、各単電池１２１の熱が内部流体に伝達される。
【００６９】
各底壁側通路１３５に流入した内部流体は、梁と梁との間を底壁１１２に沿って流下して、第１送風機１４０Ａの吸込み口１４３ａ、第２送風機１４０Ｂの吸込み口１４３ａに至る。底壁側通路１３５を流下する流体の熱は、底壁１１２に伝達されて外部に放出される。このように、筐体１１０内の循環通路１３０を内部流体が循環することで、側壁１１３、側壁１１４、天壁１１１及び底壁１１２から流体の熱、すなわち単電池１２１の熱が外部に放出される。このとき、側壁１１３、側壁１１４、天壁１１１では、第１内部フィン１５０、第２内部フィン１５１によって熱交換が促進される。
【００７０】
例えば単電池１２１が低温であり、かつ車室内空気の温度が電池関連温度よりも高い場合には、内部送風機１４０を停止して外部送風機１７２を運転する。このとき、筐体１１０は、外部ダクト１７０内を流通する車室内空気によって温められる。外部ダクト１７０内に取り込まれた車室内空気の熱は、第１外部フィン１６０、第２外部フィン１６１、筐体１１０、第１内部フィン１５０、第２内部フィン１５１を介して、筐体１１０の内部の内部流体に熱移動する。このようにして内部流体の温度が上昇するため、各単電池１２１は、昇温された内部流体によって温められ、低温時における電池性能低下を是正することができる。
【００７１】
さらに、例えば単電池１２１が高温となる場合は、第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂの作動に加えて、外部送風機１７２を作動する。この場合は、外部流体、例えば車室内の空調空気が外部ダクト１７０の吸込み部から外部ダクト１７０内に吸い込まれる。外部ダクト１７０内に吸い込まれた空調空気は、図７に示すように、風向装置１７１によって、分流され、第１外部フィン１６０の下側と第２外部フィン１６１の筐体１１０の中央側とに向けて分流されて、外部流体通路を流れる。それぞれの流れは、外部フィン１６０，１６１のそれぞれを横切るように通過、合流して、外部送風機１７２の上下部に設けられた吹出し部から吹き出される。
【００７２】
このとき筐体１１０内の内部流体の熱は、第１内部フィン１５０、第２内部フィン１５１、側壁１１３、側壁１１４、天壁１１１、第１外部フィン１６０、第２外部フィン１６１を介して空調空気に伝達されて、外部に放出される。よって、筐体１１０内の内部流体の熱は、各内部フィン１５０，１５１に加えて、各外部フィン１６０，１６１によって、熱交換がさらに促進される。これにより、各単電池１２１を短時間で適切な温度に強制冷却することができる。
【００７３】
電池パック１では、筐体１１０内に、電池集合体１２０、循環通路１３０、第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂを設けている。さらに第１内部フィン１５０及び第２内部フィン１５１を設けることで、第１送風機１４０Ａ及び第２送風機１４０Ｂの作動音を車室内に漏らすことなく、各単電池１２１の冷却、加熱を効率的に行うことが可能となる。さらには、第１外部フィン１６０、第２外部フィン１６１、外部ダクト１７０及び外部送風機１７２を設けることにより、高温時における強制冷却も効率的に実施可能となる。
【００７４】
次に、電池パック１が実施する、電池関連温度と筐体周辺温度とを用いた電池昇温制御について図９のフローチャートを参照して説明する。図９のフローチャートは、制御装置として機能する管理ユニット１００によって随時実行される。以降のフローチャートの説明では、管理ユニット１００を制御装置と表現する。図９に示すフローチャートでは、電池関連温度、筐体周辺温度の一例として、それぞれ、電池温度センサ６０によって検出される電池温度、周辺温度センサによって検出される車両の室内温度を採用して説明する。
【００７５】
図９に示すように、ステップ１０で制御装置は、単電池１２１の昇温を実施する所定の条件が成立したか否かを判定する。ステップ１０は、電池昇温条件が成立するまで繰り返し行われる。この電池昇温条件は、電池パック１に含まれる複数の単電池１２１が車両における所望の機能を発揮できる状態にないほど電池温度が低下している場合に成立する。所望の機能を発揮できる状態とは、ハイブリッド自動車の場合には車両が要求する電池出力、例えばエンジンを再始動可能な電池出力を確保できる状態であり、電気自動車の場合には所定の加速性能が得られる電池出力を確保できる状態である。電池温度が低温であり、このような状態にない場合には、電池昇温条件が成立することになる。電池昇温条件が成立するときの電池温度は、使用する電池の性能や仕様によっても異なるが、例えば、少なくとも−１０℃以下である。つまり、電池温度が−１０℃以下のときには電池昇温条件が成立し、電池温度が−１０℃よりも高い場合でも、使用する電池によっては所望の機能が発揮できない場合には電池昇温条件が成立する。
【００７６】
ステップ１０で電池昇温条件が成立すると判定すると、ステップ２０で、検出した車室内温度と電池温度とを比較し、車室内温度が電池温度よりも高いか否かを判定する。ステップ２０で車室内温度が電池温度よりも高くないと判定すると、電池の昇温、つまり電池の暖機を実施せず、ステップ１０に進む。ステップ２０で車室内温度が電池温度よりも高いと判定すると、車室内空気を使用して電池を暖機することが可能である。
【００７７】
したがって、次のステップ３０で制御装置は、外部送風機１７２を運転するように制御し、ステップ１０に進む。ステップ３０の処理によれば、外部送風機１７２を運転することにより、車室内空気が外部ダクト１７０内に吸い込まれ、筐体１１０を沿うように車室内空気が流れる。筐体１１０は車室内空気によって温められ、外部ダクト１７０内に取り込まれた車室内空気の熱は、第１外部フィン１６０、第２外部フィン１６１、筐体１１０、第１内部フィン１５０、第２内部フィン１５１を介して筐体１１０の内部に熱移動する。このように内部流体の温度が上昇するため、各単電池１２１を、昇温された内部流体を介して温めて昇温することができる。
【００７８】
また、制御装置は、車両用空調装置５の作動を制御して車室内空気の温度を制御することができる。例えば、制御装置は、ステップ２０で車室内温度が電池温度よりも低いと判定すると、車室内温度を上昇させるように車両用空調装置５を制御する処理を実施してもよい。この処理によれば、早期に車室内温度を電池温度よりも高くすることができるので、ステップ３０をより早く実施でき、電池暖機を早めることができる。また、制御装置は、ステップ１０で電池昇温条件が成立したと判定すると、車室内温度を上昇させるように車両用空調装置５を制御する処理を実施してもよい。
【００７９】
以上のように図９を参照して説明する電池昇温制御は、電池温度よりも高い車室内空気の温度を用いて、筐体１１０の内部の単電池１２１に結露を付着させることなく単電池１２１の温度を上昇させることを可能にする。例えば、季節にかかわらず、車室内が日射等によって温まっている場合に、日射という自然エネルギを有効活用する電池暖機を実施できる。これにより、暖機のための加熱機器を用いることなく、電池暖機を実施でき、製品コストやエネルギコストを抑制する電池パック１を提供できる。
【００８０】
例えば、乾球温度２５℃、相対湿度５０％である車室内空気を筐体１１０の内部に導入する場合に発生しうる結露について、図１０を参照して説明する。この状態の車室内空気が、前述する従来技術のように筐体１１０の内部に導入されると、低温の電池に接触することで露点温度以下に冷やされる場合がある。この場合、車室内空気は、水分量、つまり絶対湿度の変化を伴わない温度変化、いわゆる顕熱変化となる。これは、車室内空気が、図１０の相対湿度５０％である曲線上において乾球温度２５℃に相当する点の状態から、水平方向に矢印のように延びる線が飽和曲線と交わる交点の乾球温度よりも低温に冷やされる状況と同じである。この状況は、湿り空気である車室内空気がその露点温度よりも低い電池に接すると露点温度以下になり、空気に含まれる水蒸気が凝縮して水になることで電池に結露が付着するために起こる。
【００８１】
車室内空気は、乗員が存在する車室内の空気であるため、人の呼気、発汗等から放出される水分等によって、空気中の水分含有量が高くなりやすい。このように湿度、温度の高い車室内空気は、電池を昇温させる効果があるが、露点温度よりも低い状態の電池に接触することで電池に結露が付着させる。そこで前述した電池昇温制御によれば、車室内空気は筐体１１０に接触するので、露点温度以下に冷やされず、自身の熱を筐体１１０を介して筐体内部に移動させる効果を奏することができる。これにより、結露発生を抑制するとともに、単電池１２１が所望の機能を発揮しうる状態に近づけることができる。
【００８２】
図１１は、単電池１２１の特性の一つである電池温度と電池出力との関係を示したグラフである。図９を参照して説明した電池昇温制御において、電池昇温条件は、電池が例えば図１１のプロットＰ１の状態にある場合に成立する。プロットＰ１の状態から、車室内空気を活用して温められた単電池１２１は、電池温度が上昇するにつれて電池出力が上昇し、所望の機能を発揮可能なプロットＰ２の状態に近づけられる。
【００８３】
例えば、冬期、冬期にかかわらず寒冷地の朝等には、外気が低下し、電池がプロットＰ１の状態まで温度低下する。このときでも、日射量によっては車室内温度が上昇して車室内空気を外部流体通路に流通させることで、電池を車室内温度に近づけるように昇温させることができる。したがって、電池パック１は、日射等の自然エネルギを活用した、省エネルギ化を図る電池暖機を実施できる。
【００８４】
次に、第１実施形態の電池パック１がもたらす効果について説明する。電池パック１は、電池集合体１２０と、電池集合体１２０を収容する筐体１１０と、筐体１１０の外部で筐体１１０に沿って外部流体が流れる外部流体通路と、筐体１１０と熱交換する外部流体を外部流体通路に流通させる外部送風機１７２と、を備える。電池パック１は、電池関連温度を検出する電池温度センサ６０と、外部流体通路に導入される車室内空気の温度を検出する周辺温度センサ６１と、内部送風機１４０及び外部送風機１７２の運転状態を制御する管理ユニット１００と、を備える。管理ユニット１００は、電池昇温条件が成立し（ステップ１０）、車室内温度が電池関連温度よりも高い場合（ステップ２０）に外部送風機１７２を運転する（ステップ３０）。
【００８５】
この制御によれば、電池関連温度よりも高い車室内空気を外部送風機１７２によって外部ダクト１７０内の通路に導入することにより、筐体１１０を介して車室内空気の熱を内部流体に熱移動させることができる。車室内空気から内部流体に移動した熱は、単電池１２１を温めることに貢献する。車室内空気は、日射等によって温められることで電池関連温度より高温になることがあり、この車室内空気がもつ熱は、自然エネルギから得られえたコストのかからない、環境にも優しい熱源である。電池パック１は、このように車室内空気の熱量を用いて電池を温めることにより、自然エネルギによって得られた熱を有効利用した電池暖機を実施できる。さらに電池関連温度よりも高温である車室内空気は、低温の単電池１２１に触れて十分に冷やされると露点温度を下回って結露するが、車室内空気は筐体１１０の内部に導入されない。このため、筐体１１０の内部で結露して、電池の機能発揮に悪影響を与えたり、電池の故障につながったりする事態を防止できる。したがって、この制御によれば、自然エネルギの利用と結露発生の抑制を図り、電池の昇温を実施できる電池パック１を提供できる。
【００８６】
また、筐体１１０と積極的に熱交換させる外部流体は車室内空気であるので、電池暖機用のヒータ装置を用いないで日射等の自然エネルギを活用でき、部品点数、暖機コストを抑制できる電池パック１を提供できる。
【００８７】
また、ステップ２０で電池関連温度と比較される車室内温度は、車両用空調装置５によって空調された車室内空気の温度であることが好ましい。これによれば、例えば冬期や肌寒い状況では、外気が低温であることにより電池温度が低下するときに、暖房による熱量を電池の暖機に使用でき、車両内におけるエネルギの有効活用が図れる電池パック１を提供できる。
【００８８】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る電池パック１の電池昇温制御について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２及び図１３で第１実施形態の図面と同符号や同ステップ符号を付した構成や処理は、第１実施形態と同様である。第２実施形態で特に説明しない構成、処理、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。
【００８９】
第２実施形態の電池パック１は、内部流体を加熱する加熱装置の一例であるＰＴＣヒータ２を備える。第２実施形態の電池昇温制御は、第１実施形態の制御に対して、ＰＴＣヒータ２による加熱量を用いて内部流体を加熱して電池の昇温を支援する点と、外部送風機１７２と内部送風機１４０の両方を運転する点と、が相違する。
【００９０】
ファンケーシング１４３内の上下方向の中間位置には、流体を所定温度となるように加熱するＰＴＣヒータ２が設けられる。ＰＴＣヒータ２は、自己温度制御機能を有するヒータである。
【００９１】
制御装置は、図１３のステップ２０で車室内温度が電池温度よりも高くないと判定すると、ステップ４０でＰＴＣヒータ２を運転して内部流体を加熱する。さらにステップ４１で制御装置は、内部送風機１４０を運転して、加熱された内部流体を循環通路１３０で循環させ、ステップ１０に進む。これによれば、電池昇温条件が成立する場合は車室内温度が電池温度よりも低い状況でも、ＰＴＣヒータ２による加熱能力を用いた早期の電池暖機を実現できる。したがって、日射等の自然エネルギを活用しても電池を暖機できない状況である場合は、電池パック１に装備されるＰＴＣヒータ２等の加熱装置を用いるので、電池昇温要求に対応することができる。
【００９２】
また、ステップ２０で車室内温度が電池温度よりも高いと判定すると、ステップ３０で実施する外部送風機１７２の運転に加えて、ステップ３１で内部送風機１４０を運転して内部流体を循環通路１３０で循環させ、ステップ１０に進む。ステップ３１の処理によれば、内部送風機１４０を運転することにより、筐体１１０の内部を内部流体が循環するため、車室内空気によって温められた筐体１１０の熱を効率的に内部流体に移動させることができる。このようにして内部流体の温度上昇を促進するため、昇温された内部流体を介して各単電池１２１を効率的に昇温させることができる。
【００９３】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る電池パック１の電池昇温制御について図１２及び図１４を参照して説明する。図１４で第１実施形態の図面と同ステップ符号を付した処理は、前述の実施形態と同様である。第３実施形態で特に説明しない構成、処理、作用、効果については、前述の実施形態と同様である。以下、前述の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００９４】
第３実施形態の電池昇温制御は、第２実施形態の制御に対して、車室内空気の熱を活用した電池暖機を実施した後でも、電池昇温条件が成立するほど単電池１２１が低温である場合にはＰＴＣヒータ２による加熱量を用いて電池の昇温を実施する点が相違する。
【００９５】
制御装置は、図１４のステップ３０とステップ３１で外部送風機１７２と内部送風機１４０の両方を運転する処理を実施し、車室内空気の熱を単電池１２１に効率的に移動して単電池１２１を昇温させる。これらの処理により、電池パック１内の単電池１２１は昇温するが、それでもステップ３２で電池昇温条件が成立すると判定する場合は、車室内空気の熱量だけでは、単電池１２１を十分に暖機するのが難しい状況である。
【００９６】
この場合、ステップ３３でＰＴＣヒータ２を運転して内部流体を加熱する。これにより、加熱された内部流体が内部送風機１４０の流体駆動により循環通路１３０を循環するので、さらに単電池１２１への熱移動量を強化することができる。これによれば、車室内空気から得られる熱量が不足する場合に、ＰＴＣヒータ２による加熱能力を用いた早期の電池暖機を実現できる。したがって、日射等の自然エネルギを活用しても電池を十分に暖機できない状況である場合に、電池昇温要求に対応することができる。
【００９７】
また、ステップ３２で電池昇温条件が成立しないと判定すると、ＰＴＣヒータ２を運転することなく、ステップ１０に進む。
【００９８】
（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、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及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００９９】
前述の実施形態では、電池パックに含まれる電池集合体は、２個であるが、この個数に限定されない。すなわち、電池パックに含まれる電池集合体は、筐体の内部において、１個だけ収容される場合、一方向に複数個並んで設置される場合、当該一方向と交差する他の方向にも複数個並んで設置される場合も含むものである。
【０１００】
前述の実施形態では、筐体１１０は６面体、直方体を形成するが、筐体１１０はこの形状に限定されない。例えば、筐体１１０は、６面を超える多面体であってもよいし、少なくとも一つの面が曲面を含む面であってもよい。また、筐体１１０は、天壁が湾曲面を含むドーム状に形成されてもよいし、筐体の縦断面形状が台形状を呈するものでもよい。また、筐体１１０において天壁は、底壁に対して対向する位置関係にある壁であり、その形状は平面、曲面のいずれの形状を含むものでもよい。また、筐体１１０において側壁は、底壁に対して交差する方向に底壁から延びる壁であってもよいし、天壁に対して交差する方向に天壁から延びる壁であってもよい。筐体１１０における天壁と側壁との境界部は角部を形成してもよいし、曲面を形成してもよい。筐体１１０における底壁と側壁との境界部は角部を形成してもよいし、曲面を形成してもよい。
【０１０１】
また、前述の実施形態において、複数個の流体駆動装置を用いて、循環通路１３０に流体を循環せるようにしているが、１個の流体駆動装置によって循環通路１３０に流体を循環させるようにしてもよい。また、電池パックが備える送風機のファンには、シロッコファンの他、軸流式ファン、ターボファン等を用いることができる。
【０１０２】
前述の実施形態における内部フィン及び外部フィンは、筐体１１０の壁に対して別体の部品であるフィンを固定したものでもよいし、筐体１１０の壁の一部をフィン形状に形成してフィンとするものでもよい。
【０１０３】
前述の実施形態において、ＰＴＣヒータ２は、ファンケーシング１４３の内部に限らず、筐体１１０の内部で、ファンケーシング１４３の外部に設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
６０…電池温度センサ（電池温度検出装置）
６１…周辺温度センサ（室内温度検出装置）
１００…管理ユニット（制御装置）
１１０…筐体、  １２０…電池集合体、  １２１…単電池（電池）
１４０…内部送風機（内部流体駆動装置）
１７０…外部ダクト（外部流体通路）
１７２…外部送風機（外部流体駆動装置）
【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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【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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