(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電可能に接続される複数の電池セル（２）と、
前記複数の電池セルを収容するケース（３、１０３、２０３、３０３）と、
前記ケースの内部に存在する内部流体を前記ケースの内部で循環させて循環流を形成する流体駆動手段（６）と、
前記ケースを構成する少なくとも一つのケース壁（３１、３２、３３、３４）の内部に設けられる通路であって、冷媒が流通する冷媒通路（４、１０４、２０４、３０４）と、
を備え、
前記内部流体は、前記流体駆動手段から吐出された後、複数の前記ケース壁のうち側壁（３１，３２）および天壁（３０）を沿うように流れてから前記電池セルの上部から流入して下部から流出するまで前記複数の電池セルの周囲を通過し、その後前記流体駆動手段に吸い込まれることによって前記循環流を形成し、
前記冷媒通路は、
前記循環流を形成する前記内部流体が、前記複数の電池セルの周囲を通過した後、前記流体駆動手段に吸い込まれるまでの間、または前記流体駆動手段から吐出された後、前記複数の電池セルの周囲に流入するまでの間、に接触する位置に設けられた前記ケース壁の内部に設けられた通路であることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
通電可能に接続される複数の電池セル（２）と、
前記複数の電池セルを収容するケース（３、１０３、２０３、３０３）と、
前記ケースの内部に存在する内部流体を前記ケースの内部で循環させて循環流を形成する流体駆動手段（６）と、
前記ケースを構成する少なくとも一つのケース壁（３１、３２、３３、３４）の内部に設けられる通路であって、冷媒が流通する冷媒通路（４、２０４、３０４）と、
を備え、
前記冷媒通路は、前記ケースの内部の側方を囲むように、前記ケース壁の全体にわたって設けられていることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
前記冷媒通路（４、３０４）は、冷媒流入部（４６）と冷媒流出部（４７）の両方が前記ケースに対して同じ側に設置される通路であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
通電可能に接続される複数の電池セル（２）と、
前記複数の電池セルを収容するケース（１０３）と、
前記ケースの内部に存在する内部流体を前記ケースの内部で循環させて循環流を形成する流体駆動手段（６）と、
前記ケースを構成するケース壁（３１、３２、３３、３４）のうち、前記循環流を形成する前記内部流体が前記複数の電池セルの周囲を通過した後、前記流体駆動手段に吸い込まれるまでの間に接触する位置に設けられた底壁（３３）の内部に設けられて、冷媒が流通する冷媒通路（１０４）と、
を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
前記冷媒通路は、前記ケース壁の内部に並ぶ複数個の小通路（４１０、４２０、４３０、４４０）によって構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項６】
前記複数個の小通路は、押出成形によって製造された前記ケース壁に形成される通路であることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記冷媒通路を流れる冷媒と前記ケース壁の内側を流れる前記内部流体とは、対向流を構成することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項８】
前記ケース壁には、前記冷媒通路が設けられる部位の内側にフィン（５）が一体に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項９】
前記冷媒通路は、前記ケース壁の全体にわたって設けられることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電池パック。
【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する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池を冷却するための電池パックとして、例えば、特許文献１、２に記載の装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ファン装置によって内気をケース内部に対流させることで、ケースを介した輻射放熱によって、ケース内部に設置する複数個の単電池を冷却する組電池が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、奥行き方向に貫通する複数個の溝が形成されたケースにおいて、溝と溝の間に位置するケース内の空間に二次電池を格納し、各溝にケースの外部から冷却フィンが嵌め込まれた電池パックが開示されている。
【０００５】
各溝に設置された冷却フィンは、水が流通する水冷ジャケット本体から間隔をあけて並び、それぞれ鉛直上方に延びている。水冷ジャケット本体及び各冷却フィンは、高い熱伝導性を有するアルミ等の金属で作られている。そして、水冷ジャケット本体内に水が流通することで、各冷却フィンが冷やされて溝部の壁面を冷却できるので、溝間の二次電池を冷却することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２１１８２９号公報
【特許文献２】特許第５４２２５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の装置によると、ケースの周囲温度が高い場合には、ケース内外の温度差が確保できないため、効果的な輻射放熱を行えず、十分な電池冷却性能が得られないという問題がある。
【０００８】
特許文献２に記載の装置によると、溝等によりケース形状が複雑になるため、内部に冷却流体の循環流を形成する場合には、循環流の抵抗が大きくなるという問題がある。さらに複雑なケース形状に適合した冷却装置が必要になるため、二次電池の収容スペースや冷却のための装置が複雑なものになるため、電池パック全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、ケースの周囲温度が高い場合でも、ケース内部の循環流の妨げとならない構成によって電池の冷却性能を向上し、かつ小型化が図れる電池パック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】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、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、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
開示する電池パックに係る発明のひとつは、通電可能に接続される複数の電池セル（２）と、複数の電池セルを収容するケース（３、１０３、２０３、３０３）と、ケースの内部に存在する内部流体をケースの内部で循環させて循環流を形成する流体駆動手段（６）と、ケースを構成する少なくとも一つのケース壁（３１、３２、３３、３４）の内部に設けられる通路であって、冷媒が流通する冷媒通路（４、１０４、２０４、３０４）と、を備え、
内部流体は、流体駆動手段から吐出された後、複数のケース壁のうち側壁（３１，３２）および天壁（３０）を沿うように流れてから電池セルの上部から流入して下部から流出するまで複数の電池セルの周囲を通過し、その後流体駆動手段に吸い込まれることによって循環流を形成し、
冷媒通路は、循環流を形成する内部流体が、複数の電池セルの周囲を通過した後、流体駆動手段に吸い込まれるまでの間、または流体駆動手段から吐出された後、複数の電池セルの周囲に流入するまでの間、に接触する位置に設けられたケース壁の内部に設けられた通路であることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ケースを構成する少なくとも一つのケース壁の内部に設けられた冷媒通路を備える電池パックを提供する。これにより、ケース壁内には冷媒が流通するため、ケース壁を冷却することができる。ケース内部には内部流体の循環流が形成されているため、内部流体がもつ熱を冷却されたケース壁によって吸熱することができる。このため、ケースの周囲温度が高い場合でも、ケース壁からの輻射放熱量を確保することができる。さらにこの冷媒通路はケース壁の内部に形成されるため、ケース内部の循環流に対して流通抵抗となることを抑制できる。このため、循環流とケース壁との効率的な熱交換を図り、電池セル温度の低下を促進することができる。さらに冷媒通路はケース内通路であるため、部品点数を抑制しつつ、電池パックの体格を大型化することなく冷却性能向上を図ることができる。
【００１３】
以上から本発明によれば、ケースの周囲温度が高い場合でも、ケース内部に流れる循環流の妨げとならない構成によって電池の冷却性能を向上し、かつ小型化が図れる電池パックを提供できる。
開示する電池パックに係る発明のひとつは、通電可能に接続される複数の電池セル（２）と、複数の電池セルを収容するケース（３、１０３、２０３、３０３）と、ケースの内部に存在する内部流体をケースの内部で循環させて循環流を形成する流体駆動手段（６）と、ケースを構成する少なくとも一つのケース壁（３１、３２、３３、３４）の内部に設けられる通路であって、冷媒が流通する冷媒通路（４、２０４、３０４）と、を備え、冷媒通路は、ケースの内部の側方を囲むように、ケース壁の全体にわたって設けられていることを特徴とする。
開示する電池パックに係る発明のひとつは、通電可能に接続される複数の電池セル（２）と、複数の電池セルを収容するケース（１０３）と、ケースの内部に存在する内部流体をケースの内部で循環させて循環流を形成する流体駆動手段（６）と、ケースを構成するケース壁（３１、３２、３３、３４）のうち、循環流を形成する内部流体が複数の電池セルの周囲を通過した後、流体駆動手段に吸い込まれるまでの間に接触する位置に設けられた底壁（３３）の内部に設けられて、冷媒が流通する冷媒通路（１０４）と、を備え
ることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の電池パックについて、構成と内部流体及び冷媒の流れとを説明するために天壁側から電池パックの内部を示した概要図である。
【図２】第１実施形態の電池パックについて、構成と内部流体及び冷媒の流れとを説明するために一方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。
【図３】第１実施形態の電池パックについて冷媒の流れを示した斜視図である。
【図４】ケース自体に設けられた冷媒通路を示す部分断面図である。
【図５】第１実施形態の電池パックについて電池冷却の制御に係るブロック図である。
【図６】第２実施形態の電池パックについて、構成と内部流体及び冷媒の流れとを説明するために一方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。
【図７】第３実施形態の電池パックについて、構成と内部流体及び冷媒の流れとを説明するために天壁側から電池パックの内部を示した概要図である。
【図８】第４実施形態の電池パックについて、構成と内部流体及び冷媒の流れとを説明するために天壁側から電池パックの内部を示した概要図である。
【図９】比較例としての電池パックについて、構成と循環流体の流れとを説明するために天壁側から電池パックの内部を示した概要図である。
【図１０】ケース自体に設けられた冷媒通路について他の形態を示した部分断面図である。
【図１１】ケース自体に設けられた冷媒通路について他の形態を示した部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の一例である第１実施形態の電池パック１について図１〜図５を参照しながら説明する。電池パック１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。電池パック１に含まれる複数の電池セル２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】
電池パック１は、通電可能に接続される複数の電池セル２からなる組電池２０と、外部と隔離した密閉された内部空間を形成するケース３と、ケース３内で流体を循環させる流体駆動手段と、を備える。ケース３は、複数の電池セル２、及び流体駆動手段の一例である送風機６を収容するパックケースである。ケース３の内部には、２つの送風機６Ａ、６Ｂが並んで搭載されている。２つの送風機６Ａ、６Ｂは、総称して送風機６として記載することもある。
【００１８】
電池セル２は、外装ケースから外部に突出する正極端子及び負極端子を備える。外装ケースから露出する電極端子であって、隣り合う電池セル２における異極の端子間は、バスバー等の導電部材によって電気的に接続される。バスバー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、バスバー等によって電気的に接続された複数の電池セル２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。
【００１９】
電池パック１は、電池管理ユニット（Battery Management Unit）を備える。電池管理ユニットは、少なくとも電池セル２の蓄電量を管理する機器であり、電池セル２に係る制御を行う電池制御ユニットの一例である。また、電池管理ユニットは、電池セル２に関する電流、電圧、温度を監視するとともに、電池セル２の異常状態、漏電等を管理する機器であってもよい。
【００２０】
また、電池管理ユニットには、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。電池管理ユニットは、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、電池情報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。
【００２１】
また、電池管理ユニットは、送風機６Ａ、６Ｂのモータ６０の作動を制御する制御装置１００として機能することもできる。制御装置１００には、電池セル２の温度を検出する温度検出器１１０によって検出された温度情報が入力される。温度検出器１１０は、複数の電池セル２において、各電池セル２または所定の電池セル２に設けられる。温度検出器１１０は、制御装置１００に信号を入力する温度検出線、温度センサ等によって構成することができる。
【００２２】
制御装置１００は、温度検出器１１０によって検出される電池温度に応じて電池冷却を実施する条件が成立した場合には、送風機６Ａ、６Ｂのモータ６０や、冷媒通路４に冷媒を流通させるためのポンプ１２０を運転するように制御する。また、電池管理ユニットは、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。
【００２３】
ケース３の内部には、送風機６Ａ、６Ｂ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７が形成されている。循環通路７は、ケース３の内部に形成され、流体が循環する通路である。循環通路７は、送風機６Ａ、６Ｂにより送風された流体（例えば空気）が各電池セル２と熱交換した後、送風機６Ａ、６Ｂに吸い込まれる一連の流体の主流経路をなす。すなわち、ケース３の内部において、流体が各送風機６Ａ、６Ｂから流出する箇所は一箇所ずつであり、流体が各送風機６Ａ、６Ｂに流入する箇所も一箇所ずつである。したがって、ケース３の内部の流体は、必ず送風機６を経由して循環通路７を循環することになる。
【００２４】
図１及び図２に図示するように、循環通路７は、吸入通路７４、吹出し通路７５、天壁側通路７０、電池通路７６及び集合通路７３を結ぶ一連の流通経路によって構成される。吹出し通路７５は、送風機６Ａ、６Ｂによって吐出される流体が通る流体吐出通路を構成する。吸入通路７４、集合通路７３は、吹出し通路７５から吐出された流体が複数の電池セル２と熱交換して冷却した後に流通する流体吸入通路を構成する。
【００２５】
ケース３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３は、例えば、６面（例えば、側壁３１、３２、３４、３５、天壁３０、底壁３３）を有するケースである。側壁３１と側壁３２は互いに向かい合う位置関係にある壁であり、側壁３４と側壁３５は、互いに向かい合う位置関係にあって、側壁３１及び側壁３２に直交する壁である。
【００２６】
また、ケース３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製作することができる。また、ケース３の複数の壁のうち、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。
【００２７】
複数の電池セル２は、ケース３の内部空間において複数のセル積層体を構成する。複数のセル積層体を構成する複数の電池セル２は、それぞれ所定の間隔をあけて設置され、隣り合う電池セル２間には、流体が流通可能な隙間である電池通路７６が形成される。電池通路７６は、セル間に設けられたスペーサ部材によって形成される。
【００２８】
このスペーサ部材は、セル間に挟まれて支持されることにより、セル間に流体が上下方向に流れる通路を形成する。すなわち、各電池通路７６は、セル間において、側壁３１側及び側壁３２側が閉じられて天壁３０側が天壁側通路７０に向けて開放し、底壁３３側が集合ダクト８３に接続されて、集合通路７３に通じる。これにより、各電池通路７６は、天壁３０側で流体の入口部を備え、底壁３３側で集合通路７３に集まる流体の出口部を備える。
【００２９】
集合ダクト８３は、各電池セル２の下流側端部（下端部）と、吸入用ダクト８２内の吸入通路７４とを繋ぐダクトである。集合ダクト８３は、各電池通路７６を流出した流体が底壁３３に熱的に接続しうる集合通路７３を形成する。換言すれば、集合通路７３を流通する流体の熱は、底壁３３へ移動しうる。
【００３０】
集合通路７３は、各電池通路７６の出口部から、吸入通路７４までにわたって底壁３３に平行に延びる通路であり、吸入用ダクト８２及びダクト接続部材８０を介して、送風機６Ａ及び送風機６Ｂのそれぞれの吸込み部６１に連通している。
【００３１】
天壁側通路７０は、天壁３０と複数の電池セル２との間に形成される天壁３０に平行に延びる通路である。側壁側通路７１は、天壁３０及び底壁３３の両方に直交する側壁３１に平行に延び、複数の電池セル２と側壁３１との間に形成される通路である。側壁側通路７２は、天壁３０及び底壁３３の両方に直交し、側壁３１に対向する側壁３２に平行に延び、複数の電池セル２と側壁３２との間に形成される通路である。
【００３２】
電池パック１は、ケース３を構成する少なくとも一つの壁の内部に設けられる通路であり、冷媒が流通する冷媒通路４を備える。図１〜図３に示すように、冷媒通路４は、一連の通路である、壁内通路４２、壁内通路４４及び壁内通路４１により構成される。上流側の壁内通路４２は、冷媒流入部４６を構成するジョイントによって配管４６０に接続されている。下流側の壁内通路４１は、冷媒流出部４７を構成するジョイントによって配管４７０に接続されている。ポンプ１２０によって駆動された冷媒は、配管４６０、冷媒流入部４６、壁内通路４２、壁内通路４４、壁内通路４１を順に流下し、冷媒流出部４７から配管４７０へ流れ出る。このように、冷媒供給機構は、冷媒通路４と、冷媒駆動装置であるポンプ１２０とを備えて構成される。
【００３３】
壁内通路４２は、側壁３２の内部の全体に渡って設けられ、側壁３５側から側壁３４側に向かって冷媒が流れる通路である。壁内通路４４は、側壁３４の内部の全体に渡って設けられ、側壁３２側から側壁３１側に向かって冷媒が流れる通路である。壁内通路４１は、側壁３１の内部の全体に渡って設けられ、側壁３４側から側壁３５側に向かって冷媒が流れる通路である。壁内通路４２、壁内通路４４、壁内通路４１のそれぞれは、例えば、壁に沿う方向の長さに対して壁の厚み方向の長さが短い扁平な通路を構成する。壁内通路４２と壁内通路４４は、側壁３２と側壁３４とで形成される角部において連通する。壁内通路４４と壁内通路４１は、側壁３４と側壁３１とで形成される角部において連通する。
【００３４】
また、壁内通路４２、壁内通路４４、壁内通路４１は、それぞれ、側壁３２、側壁３４、側壁３１の一部において内部に設けるように構成してもよい。例えば、壁内通路４２、壁内通路４４、壁内通路４１は、それぞれ、側壁３２、側壁３４、側壁３１において所定の高さの範囲に設けるようにしてもよい。例えば、壁内通路は、側壁において上部、下部、中央部等に設けるようにしてもよい。
【００３５】
また、図４に図示するように、壁内通路４１、４２、４４は、それぞれ、壁の内部に並ぶ複数個の小通路４１０、４２０、４４０によって構成される。各小通路４１０、４２０、４４０は、壁内で所定の間隔をあけて並び、小通路間はケース壁における内部側の内壁面と外部側の外壁面とを橋渡しする肉部によって仕切られている。また、複数個の小通路４１０、４２０、４４０は、例えば、押出成形によって製造されたケース壁に形成される通路である。例えば、各側壁３１、３２、３４は、内部に長手方向に延びる複数の穴部を形成するように、扁平状部材として押出成形によって製造することができる。
【００３６】
この構成により、冷媒流入部４６から流入した冷媒は、側壁３２において複数の小通路４２０に分岐して流れ、引き続いて側壁３４において複数の小通路４４０、さらに側壁３１において複数の小通路４１０へと流れる。そして、複数の小通路４１０の冷媒は、集合して冷媒流出部４７から配管４７０に流出する。
【００３７】
冷媒通路４は、ケース３を天壁３０を上面にした状態で平面視すると、側壁３１、側壁３４及び側壁３１に渡って複数の電池セル２を取り囲むように延びている（図１、図３参照）。冷媒通路４は、複数の側壁に渡って配されているため、隣り合う複数のケース壁を冷却することができる。さらに、冷媒通路４は、ケース３の内部の側方を囲むように、かつケース壁の全体にわたって設けられている。
【００３８】
このようにケース３を天壁３０を上面にした状態で平面視すると、冷媒通路４は複数の電池セル２の周りをＵ字状に取り囲むように這わされている。このように、冷媒通路４は、冷媒流入部４６と冷媒流出部４７の両方がケースに対して同じ側に設置される通路である。したがって、配管４６０と配管４７０は、ケース３に対して同じ側に設置することが可能である。これにより、流入用配管、流出用配管及びポンプ１２０を固まった場所に設置することが可能である。
【００３９】
側壁３２には、内表面から突出する複数個のフィン５が設けられている。側壁３１には、内表面から突出する複数個のフィン５が設けられている。フィン５は、側壁３２や側壁３１と一体に形成されて、側壁の表面積を増加させて伝熱面積を大きくする働きがある。したがって、ケース壁には、冷媒通路が設けられる部位の内側にフィン５が一体に設けられることになる。
【００４０】
ケース３の内部の流体は、ケース３を構成する複数のケース壁を介して外部に放熱するが、冷媒によって冷却される側壁３２、３４、３１において積極的に吸熱されて各側壁を介してケース３の外部に放熱する。特に側壁３１、側壁３２においては、循環流が側壁側通路７１、側壁側通路７２を流通するときにフィン５に接触することで、吸熱が促進され、より多くの熱量を側壁３１、側壁３２に移動させることができる。さらに、壁内通路４２を流れる冷媒と側壁３２の内側を流れる内部流体とは、対向流を構成するため、同じ方向に流れる流体同士に係る熱交換よりも効率的な熱交換が行われ、さらなる放熱性能の向上が図れる。
【００４１】
送風機６Ａ、６Ｂは、ケース３内の流体を循環通路７に循環させる流体駆動手段の一例である。循環通路７に循環させる流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒を用いることができる。各送風機６Ａ、６Ｂは、モータ６０と、モータ６０により回転されるシロッコファンと、シロッコファンを内蔵するファンケーシングとを備える。このファンケーシングは、内部にシロッコファンの吸込み口に通じる吸込み部６１を形成する。吸込み部６１と吸入用ダクト８２内の吸入通路７４とは、ダクト接続部材８０によって接続されて連通する。ダクト接続部材８０は、ファンケーシングと吸入用ダクト８２とを連結するアタッチメントである。ダクト接続部材８０は、直方体状のチャンバを内部に有しているため、循環流体の流通抵抗を低減することにも寄与している。
【００４２】
各送風機６Ａ、６Ｂは、ファンの回転軸を天壁３０や底壁３３に沿う方向に配して、回転軸に沿う方向に流体を吸入し、遠心方向に吹き出すように設置されている。各送風機６Ａ、６Ｂは、ケース３の側壁３４にモータ６０側、すなわち、吸込み部６１とは反対側である背面側（モータ６０側）を向けて設置されている。
【００４３】
ファンケーシングの吹出し部には、循環通路７の一通路である吹出し通路７５を形成する吹出し用ダクト８１が接続されている。送風機６Ａの吹出し通路７５は、ファンの遠心方向であって、天壁３０及び側壁３１寄りでこの両方の壁に沿うように延びている。したがって、送風機６Ａによって吹出し通路７５を通じて吹き出される流体は、天壁３０及び側壁３１に沿うように側壁側通路７１の上部を側壁３５に向けて進み、さらに側壁側通路７１の上部の全域から天壁側通路７０を中央部に向けて流れる。そして、流体は、送風機６Ａの流体吸引力によって、各電池通路７６に流入して下方に流れ、各電池通路７６の下端部から集合通路７３に流入するようになり、さらに流体は吸入通路７４、吸込み部６１を経て、各送風機６Ａに必ず戻ってくる。
【００４４】
送風機６Ｂの吹出し通路７５は、ファンの遠心方向であって、底壁３３及び側壁３２寄りでこの両方の壁に沿うように延びている。したがって、送風機６Ｂによって吹出し通路７５を通じて吹き出される流体は、底壁３３及び側壁３２に沿うように側壁側通路７２の下部または中央部を側壁３５に向けて進み、さらに側壁側通路７２の全域から中央部に向けて流れる。そして、流体は、送風機６Ｂの流体吸引力によって、各電池通路７６に流入して下方に流れ、各電池通路７６の下端部から集合通路７３に流入するようになり、さらに流体は吸入通路７４、吸込み部６１を経て、送風機６Ｂに必ず戻ってくる。
【００４５】
また、循環通路７を流れる流体は、各電池通路７６を流れるときに、各電池セル２から吸熱したり、各電池セル２を加熱したりする。各電池セル２を冷却したり加熱したりした流体は、それぞれ、集合通路７３に集められ、吸入通路７４、吸込み部６１を通して送風機６Ａ、６Ｂのそれぞれに吸入される。また、流体は、ケース３内を循環する際に、正極端子、負極端子からなる電池セル２の電極端子や、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、電極端子やバスバーも伝熱手段の一つを構成しうる。
【００４６】
電池セル２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。例えば、電池管理ユニットは、温度検出器１１０によって電池パック１内の電池セル２の温度を常時モニターし、電池セル２の温度に基づいて送風機６Ａ、６Ｂの運転を制御する。電池管理ユニットは、送風機６Ａ、６Ｂの各モータ６０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、各ファンの回転数を可変させる。電池パック１では、このデューティ制御によってファンの回転数を変化させることにより、各送風機６Ａ、６Ｂによる風量を、多段階または無段階的に調節することができる。
【００４７】
また、電池パック１は、トランクルーム、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。このパック収容スペースは、例えば、スペアタイヤ、工具等も収納することができる。電池パック１は、底壁３３や集合通路７３を下側にした姿勢で、パック収容スペースに設置される。
【００４８】
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の下方に設置することができる。この場合、電池パック１は、底壁３３や集合通路７３を下側にした姿勢で、前部座席や後部座席の下方に設置することができる。また、後部座席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。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。
【００４９】
また、循環通路７を循環する過程で流体は、側壁３１、側壁３２、天壁３０、底壁３３等に接触する。循環流体は、側壁側通路７１、７２を流れる際に、電池セル２との熱交換の前に、冷媒によって冷却された側壁３１、側壁３２を通してケース３の外部に放熱する。また、循環流体は、天壁側通路７０を流れる際に、電池セル２との熱交換の直前に、天壁３０を通してケース３の外部に放熱する。側壁３１、側壁３２、天壁３０等を通して放出された熱は、自然対流によってケース３の外部に放熱される。したがって、天壁３０の全体、側壁３１、３２の全体が、ケース３内の電池セル２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。
【００５０】
次に、第１実施形態の電池パック１がもたらす作用効果について説明する。電池パック１は、複数の電池セル２と、複数の電池セル２を収容するケース３と、を備える。電池パック１は、さらにケース３の内部に存在する内部流体をその内部で循環させて循環流を形成する送風機６と、ケース３を構成する少なくとも一つのケース壁の内部に設けられる通路であって冷媒が流通する冷媒通路４と、を備える。
【００５１】
電池パック１は、ケース３を構成する少なくとも一つのケース壁自体に設けた冷媒通路４を備えるため、ケース壁内には冷媒が流通するので、ケース壁を効果的に冷却することができる。さらにケース３の内部には内部流体の循環流が形成されているため、内部流体がもつ熱を、冷媒によって冷却されたケース壁で吸熱することができる。このため、ケース３の周囲温度が高い場合でも、ケース壁からの輻射放熱量を確保できる。さらに冷媒通路４はケース壁の内部に形成されるため、ケース３の内部の循環流に対して流通抵抗となることを抑制できる。このため、循環流とケース壁との効率的な熱交換が図れ、電池セル２の温度低下を促進できる。さらに冷媒通路４はケース３の内部通路であるため、電池パック１の体格を大型化することがなく、部品点数の抑制にも貢献できる。以上より、ケース３の周囲温度が高い場合でも、ケース３内に流れる循環流の妨げとならない構成によって電池の冷却性能を向上し、かつ小型化を図る電池パック１が得られる。
【００５２】
また、電池パック１の小型化が図れるため、その分、電池セルの収容個数を多くすることができる。これにより、車両の走行可能距離を延ばすことにも寄与する。
【００５３】
また、冷媒通路４を構成する壁内通路４１、４２、４４は、それぞれ、ケース壁の内部に並ぶ複数個の小通路４１０、４２０、４４０によって構成される。この構成によれば、小通路間はケース壁における内壁面と外壁面とを橋渡しする肉部によって仕切られている。このため、ケース壁の内部にひとつの通路を形成する場合に比べて、ケース壁自体の強度を向上することができ、強度を確保しつつも壁の広範囲に渡る冷媒通路を形成することができる。
【００５４】
また、複数個の小通路４１０、４２０、４４０は、押出成形によって製造されたケース壁に形成される通路である。この構成によれば、強度を確保でき、かつ壁の広範囲に渡る冷媒通路を形成できるケース壁を安定的な品質が得られる製法により提供することができる。
【００５５】
また、ケース壁には、冷媒通路４が設けられる部位の内側にフィン５が一体に設けられている。この構成によれば、ケース壁内を冷媒が流れることによる壁冷却と、内部流体との伝熱面積の拡大とにより、ケース壁を介した放熱効果を一層高めることができる。
【００５６】
また、冷媒通路４は、ケース壁の全体にわたって設けられる。この構成によれば、ケース壁内を冷媒が流れることによる壁冷却効果をケース壁の全面に渡って享受することができるため、ケース壁を介した放熱効果を一層高めることができる。
【００５７】
また、冷媒通路４は、冷媒流入部４６と冷媒流出部４７の両方がケース３に対して同じ側に設置される通路である。この構成によれば、冷媒通路４に冷媒を運ぶ配管４６０と冷媒通路４から流出した冷媒が流れる配管４７０とは、ケース３に対して同じ側に設置することが可能である。これにより、流入用配管、流出用配管及びポンプ１２０を固まった場所に設置することができるため、車両への設置作業、メンテナンス作業等の作業効率を高めることができる。また車両への搭載に関しても、電池パック１の収納箇所と冷媒供給に係る部品の収容箇所とを分けて設定することができるので、収容スペースの効率的活用が図れる。
【００５８】
また、冷媒通路４は、ケース３の内部の側方を囲むように、ケース壁の全体にわたって設けられる。この構成によれば、ケース壁を介した積極的な放熱を、ケース３の側方へ向けて実施する電池パック１を提供できる。したがって、上下方向についての収容スペースが狭いような設置条件であっても、側方への放熱を積極的に行うことで、高い放熱性能を有する電池パック１を提供できる。
【００５９】
また、ケース３の内部に設けられた循環通路７は、ケース３を形成する複数の壁に囲まれている。このように、循環通路７を取り囲むケース３の複数の壁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、ケース３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２の発熱を効果的にケース３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、ケース３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。
【００６０】
また、集合通路７３は、各電池セル２から吸熱した後の流体を確実に集合させて各送風機６Ａ、６Ｂに吸入させる流れを形成でき、さらに送風機６Ａ、６Ｂに向かって同一方向に流れる円滑な流れ、すなわち抵抗の少ない流れを形成できる。
【００６１】
また、複数の電池セル２は、電極端子を上にした姿勢で設けられる。送風機６Ａ、６Ｂから流出した流体は、電極端子の周囲を通過した後、各電池通路７６に流入する。この構成によれば、各電池セル２の発熱が集まりやすい電極端子を冷却した後、各電池セル２の外装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。
【００６２】
（第２実施形態）
第２実施形態では、冷媒通路の設置場所に係る他の形態について図６を参照して説明する。図６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。
【００６３】
図６に示すように、第２実施形態の電池パック１０１は、ケース１０３を構成する少なくとも一つの壁の内部に設けられる通路であり、冷媒が流通する冷媒通路１０４を備える。冷媒通路１０４は、壁内通路４３により構成される。壁内通路４３の上流側は、冷媒流入部４６を構成するジョイントによって配管４６０に接続されている。壁内通路４３の下流側は、冷媒流出部４７を構成するジョイントによって配管４７０に接続されている。ポンプ１２０によって駆動された冷媒は、配管４６０、冷媒流入部４６、壁内通路４３を順に流下し、冷媒流出部４７から配管４７０へ流れ出る。このように、冷媒供給機構は、冷媒通路１０４と、冷媒駆動装置であるポンプ１２０とを備えて構成される。
【００６４】
壁内通路４３は、底壁３３の内部の全体に渡って設けられ、側壁３４側から側壁３５側に向かって冷媒が流れる通路である。壁内通路４３は、例えば、壁に沿う方向の長さに対して壁の厚み方向の長さが短い扁平な通路を構成する。
【００６５】
また、壁内通路４３は、底壁３３の一部において内部に設けるように構成してもよい。例えば、壁内通路４３は、底壁３３において所定の幅の範囲に設けるようにしてもよい。例えば、壁内通路４３は、底壁において複数箇所に分けて設けるようにしてもよい。
【００６６】
また、壁内通路４３は、壁の内部に並ぶ複数個の小通路によって構成される。この小通路は前述の小通路４１０、４２０、４４０等と同じ構成、同じ作用効果を奏する。この構成により、冷媒流入部４６から流入した冷媒は、底壁３３において複数の小通路に分岐して流れた後、集合して冷媒流出部４７から配管４７０に流出する。
【００６７】
また、電池パック１のケース３は、車両に設けられた床面に接触するように車両に搭載してもよい。これにより、ケース３内の熱は、冷媒によって冷却された底壁３３を介して床面に伝達される。したがって、ケース３内の熱は、電池セル２と熱交換した後の集合通路７３を流れる流体から、冷却された底壁３３を介して車両の床面に伝達される。また、底壁３３と床面との接触部には、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。ケース３内の熱は、底壁３３から放熱シートを介して床面に伝達される。
【００６８】
第２実施形態の電池パック１０１によれば、冷媒通路１０４を流れる冷媒とケース壁の内側を流れる内部流体とは、対向流を構成する。これによれば、壁内通路４３を流れる冷媒と底壁３３の内側を流れる内部流体とは、対向流を構成するため、同じ方向に流れる流体同士に係る熱交換よりも効率的な熱交換が行われ、さらなる放熱性能の向上が図れる。
【００６９】
また、冷媒通路１０４は、循環流を形成する内部流体が複数の電池セル２の周囲を通過した後、送風機６に吸い込まれるまでの間に接触する底壁３３に設けられる通路である。これによれば、電池セル２を通過して電池の発熱を吸熱した直後の内部流体が、冷媒によって冷却されたケース壁に吸熱されるので、さらなる放熱性能の向上が図れる。
【００７０】
（第３実施形態）
第３実施形態では、冷媒通路の設置場所に係る他の形態について図７を参照して説明する。図７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。
【００７１】
図７に示すように、第３実施形態の電池パック２０１は、ケース２０３を構成する少なくとも一つの壁の内部に設けられる通路であり、冷媒が流通する冷媒通路２０４を備える。図７に示すように、冷媒通路２０４は、一連の通路である、壁内通路４５、壁内通路４２、壁内通路４１及び壁内通路４４により構成される。なお、上流側の壁内通路４５は、冷媒流入部４６を構成するジョイントによって配管４６０に接続されている。下流側の壁内通路４４は、冷媒流出部４７を構成するジョイントによって配管４７０に接続されている。冷媒通路２０４は、側壁３５の中央部で冷媒流入部４６から二手に分岐する。一方の分岐通路は、冷媒流入部４６、壁内通路４５、壁内通路４１、壁内通路４４、冷媒流出部４７の順に流下する通路である。他方の分岐通路は、冷媒流入部４６、壁内通路４５、壁内通路４２、壁内通路４４、冷媒流出部４７の順に流下する通路である。
【００７２】
ポンプ１２０によって駆動された冷媒は、配管４６０、冷媒流入部４６と流れ、この後、前述の２つの通路に分岐し、側壁３４の中央部で集合して冷媒流出部４７から配管４７０へ流れ出る。このように、冷媒供給機構は、冷媒通路２０４と、冷媒駆動装置であるポンプ１２０とを備えて構成される。
【００７３】
壁内通路４５は、側壁３５の内部の全体に渡って設けられる。壁内通路４２は、側壁３２の内部の全体に渡って設けられ、側壁３５側から側壁３４側に向かって冷媒が流れる通路である。壁内通路４１は、側壁３１の内部の全体に渡って設けられ、側壁３５側から側壁３４側に向かって冷媒が流れる通路である。壁内通路４４は、側壁３４の内部の全体に渡って設けられる。壁内通路４５は、例えば、壁に沿う方向の長さに対して壁の厚み方向の長さが短い扁平な通路を構成する。壁内通路４５と壁内通路４２は、側壁３５と側壁３２とで形成される角部において連通する。壁内通路４５と壁内通路４１は、側壁３５と側壁３１とで形成される角部において連通する。壁内通路４１と壁内通路４４は、側壁３１と側壁３４とで形成される角部において連通する。壁内通路４２と壁内通路４４は、側壁３１と側壁３４とで形成される角部において連通する。
【００７４】
また、壁内通路４５は、側壁３５の一部において内部に設けるように構成してもよい。例えば、壁内通路４５は、側壁３５において所定の高さの範囲に設けるようにしてもよい。例えば、壁内通路４５は、側壁において上部、下部、中央部等に設けるようにしてもよい。
【００７５】
また、壁内通路４５は、壁の内部に並ぶ複数個の小通路によって構成される。この小通路は前述の小通路４１０、４２０、４４０等と同じ構成、同じ作用効果を奏する。
【００７６】
第３実施形態の電池パック２０１によれば、冷媒通路２０４を流れる冷媒とケース壁の内側を流れる内部流体とは、対向流を構成する。これによれば、各壁内通路を流れる冷媒と各側壁の内側を流れる内部流体とは、対向流を構成するため、同じ方向に流れる流体同士に係る熱交換よりも効率的な熱交換が行われ、さらなる放熱性能の向上が図れる。
【００７７】
（第４実施形態）
第４実施形態では、他の形態の電池パック３０１について図８を参照して説明する。図８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４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４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。
【００７８】
図８に示すように、第４実施形態の電池パック３０１は、側壁３１と側壁３２が対向する方向に仕切り板で仕切られて対称に配置された内蔵部品を有するパックである。対称に配置されたそれぞれの内部空間は、仕切り板によってさらに二つの部屋に仕切られている。各部屋には、送風機６と複数の電池セル２からなる組電池２０とが配置されている。
【００７９】
電池パック３０１は、ケース３０３を構成する少なくとも一つの壁の内部に設けられる通路であり、冷媒が流通する冷媒通路３０４を備える。図８に示すように、冷媒通路３０４は、一連の通路である、壁内通路４１、壁内通路４５及び壁内通路４２により構成される。なお、上流側の壁内通路４１は、冷媒流入部４６を構成するジョイントによって配管４６０に接続されている。下流側の壁内通路４２は、冷媒流出部４７を構成するジョイントによって配管４７０に接続されている。ポンプ１２０によって駆動された冷媒は、配管４６０、冷媒流入部４６、壁内通路４１、壁内通路４５、壁内通路４２を順に流下し、冷媒流出部４７から配管４７０へ流れ出る。このように、冷媒供給機構は、冷媒通路３０４と、冷媒駆動装置であるポンプ１２０とを備えて構成される。
【００８０】
一方、図９に図示する比較例としての電池パック１０００は、ケースの外部に設置した送風機６と、蒸発器９とを有し、蒸発器９で冷却した空気を外部の送風機６によってダクトを介して各組電池２０に供給する。このため、電池パック１０００は、冷却空気を供給循環させるためのダクトを要するので、電池パック３０１に対してダクトによる循環流の圧力損失が生じ、装置の体格が大きくなる。電池パック３０１は、比較例の電池パック１０００に対して、このような問題点を解消し、かつ、前述の第１実施形態と同様の作用効果を奏するものである。
【００８１】
（他の実施形態）
前述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前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。前述の実施形態の構造は、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及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００８２】
第１実施形態の壁内通路４１、４２、４４は、図１０及び図１１に示すような形態でもよい。図１０に示すように、壁内通路４１、４２、４４は、ケース３の内部に位置するようにケース壁に設けることができる。また図１１に示すように、押出成形により各小通路４１０、４２０、４４０を形成した扁平状部材をケース壁に、溶接等により一体に組み付け、ケース壁内に冷媒通路を形成するようにしてもよい。
【００８３】
本発明に含まれる冷媒通路の構成は、前述の実施形態に記載するものに限定されない。当該冷媒通路は、ケースを構成する複数のケース壁のうち、任意に選択されたケース壁の内部に設けられる通路であり、その大きさ、個数、形状等は前述の実施形態に記載のものの他、発明の目的を達成する範囲内で種々の他の形態を採用することができる。
【００８４】
本発明に含まれる冷媒は、液体、気体のいずれも用いることができる。冷媒には、例えば、水、冷却液、フロン系の冷媒、二酸化炭素、空気等を用いることができる。
【００８５】
また、前述の実施形態の電池パックは、複数個の送風機６を用いて、循環通路７を主流経路とする循環流を形成するが、例えば１個の送風機による吸入、吹出しによって、循環流を形成することもできる。
【００８６】
また、ケース３の内部に設けられる送風機６が内蔵するファンには、前述の実施形態に記載する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。
【００８７】
前述の実施形態において集合通路７３は、集合ダクト８３によって形成されているが、集合通路７３は、例えば、ダクトではなく、底壁３３、側壁３１及び側壁３２によって囲まれる通路として構成してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１、１０１、２０１、３０１…電池パック
２…電池セル
３、１０３、２０３、３０３…ケース
４、１０４、２０４、３０４…冷媒通路
６、６Ａ、６Ｂ…送風機（流体駆動手段）
３１、３２、３４…側壁（ケース壁）
【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】
0006405912.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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