(57)【要約】【課題】  組電池内の各電池を均一に冷却する冷却流路を容易に設けることができるとともにコンパクトな組電池を提供すること。【解決手段】  組電池１００は，単電池１０1 〜１０12と，各単電池を収納するモジュールケース４０とを有している。各単電池は，所定の間隔で配列されている。また，組電池１００には，単電池１０1 〜１０12の上面に沿って形成され，冷却風を電池間に供給するための冷却風供給通路３０が設けられている。また，モジュールケース４０に付設されたケース側整流板２１1 〜２１6 と，単電池に付設された単電池側整流板２２1 〜２２6 とを有している。これらの整流板は，ケース側整流板２１と単電池側整流板２２とで交互に配置されている。これらの整流板を設けることにより，冷却風供給通路３０内を流れる冷却風を蛇行させることができる。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を配列してなる組電池において，
配列された各電池の一側面に沿って形成され，冷却媒体を電池間に供給する冷却媒体供給通路と，
電池の一側面に設けられ，前記冷却媒体供給通路中の冷却媒体の流れの向きを変更する第１整流板と，
配列された電池の一側面と対向する面に設けられ，前記冷却媒体供給通路中の冷却媒体の流れの向きを変更する第２整流板とを有し，
前記第１整流板と前記第２整流板とは前記冷却媒体供給通路内で交互に配置されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
請求項１に記載する組電池において，
前記第１整流板および前記第２整流板は，冷却媒体の流路の下流側に向けて傾斜しており，
前記第１整流板と電池の一側面の法線とがなす角度が冷却媒体の流路の下流側のものほど小さく，
前記第２整流板と電池の一側面と対向する面の法線とがなす角度が冷却媒体の流路の下流側のものほど大きいことを特徴とする組電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する組電池において，
前記第１整流板の各先端部を結ぶ線と，前記第２整流板の各先端部を結ぶ線との間の領域の幅が冷却媒体の流路の下流側ほど狭いことを特徴とする組電池。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する組電池において，
冷却媒体の一部を冷却媒体の流路の上流側から下流側にバイパスするバイパス通路が設けられていることを特徴とする組電池。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載する組電池において，
前記第１整流板または前記第２整流板のうち少なくとも一方に，冷却媒体の一部を通過させる切り口が設けられてい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，複数の電池を組み合わせてなる組電池に関する。さらに詳細には，冷却媒体が流れる流路（以下，「冷却流路」とする）を備え，各電池の温度の上昇が抑制された組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，複数の電池を繋ぎ合わせた組電池が各種の電子機器に利用されている。組電池の構成要素となる電池としては，リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電池がある。近年，組電池は，携帯型ＰＣを始めとする電子機器のみならず，ハイブリッド車や電気自動車の電源として注目されている。
【０００３】
組電池は，高エネルギーを供給することができる一方，各電池の充放電時に発生する熱で高温になり易いという問題がある。また，組電池は通常モジュールケース等に収納されているため，ケース内に熱が籠もり易く，温度の上昇が顕著となる傾向がある。このように高温にさらされた各電池は，充放電に影響を受けるとともにエネルギー効率が低下する。そのため，一般的な組電池では，図６に示すように組電池内に冷却媒体供給通路３５を設け，冷却媒体として冷却風等を供給することで各電池１５を冷却する工夫がなされている。
【０００４】
さらに，図６に示した組電池では，冷却媒体供給系路の入口近傍の電池間に冷却風が流れ難く，各電池１５が均一に冷却されないという問題がある。そのため，図７に示すように冷却媒体供給通路３５内に長さが異なる複数の整流板２５を設け，冷却風を各電池間に均一に誘導するものがある（例えば，特許文献１）。これらの整流板２５により，組電池内の各電池１５を均一に冷却している。
【特許文献１】特開２０００−６７９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来の組電池には次のような問題があった。すなわち，図７に示した組電池では，整流板２５の高さおよび設置角度に正確性が求められる。そのため，各電池１５および整流板２５を高精度に作製することが要求される。また，作製段階では高精度に作製されたとしても，使用段階で電池１５の配列にずれが生じることで均一に冷却する効果が著しく低下してしまう。
【０００６】
また，特許文献１に記載された整流板２５は，電池１５の数に比例してその数が増加し，その長さは冷却媒体供給通路３５の下流ほど長くする必要がある。そのため，組電池を構成する電池１５の数が多いほど，冷却媒体供給通路３５内に広いスペースを要する。従って，組電池全体のコンパクト化の妨げになる。
【０００７】
本発明は，前記した従来の組電池が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，組電池内の各電池を均一に冷却する冷却流路を容易に設けることができるとともにコンパクトな組電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた組電池は，複数の電池を配列してなる組電池であって，配列された各電池の一側面に沿って形成され，冷却媒体を電池間に供給する冷却媒体供給通路と，電池の一側面に設けられ，冷却媒体供給通路中の冷却媒体の流れの向きを変更する第１整流板と，配列された電池の一側面と対向する面に設けられ，冷却媒体供給通路中の冷却媒体の流れの向きを変更する第２整流板とを有し，第１整流板と第２整流板とは冷却媒体供給通路内で交互に配置されているものである。
【０００９】
すなわち，本発明の組電池では，冷却媒体供給通路内に，電池側に付設された第１整流板と電池と対向する面側に付設された第２整流板とが設けられている。さらに，これらの整流板は，冷却媒体供給通路内で交互に配置されている。これにより，冷却媒体供給通路内に供給された冷却媒体は，第１整流板によりその流れの向きを電池と対向する面側に変更され，第２整流板によりその流れの向きを電池側に変更される。すなわち，冷却媒体は冷却媒体供給通路内を蛇行して流れるようになる。これにより，各電池間に供給される冷却媒体の流量のばらつきが小さくなり，各電池を均一に冷却することができる。また，本発明の組電池では，第１整流板と第２整流板とを交互に配置するだけでよく，高精度に配列することまでは要求されていない。また，本発明の組電池では，数多くの電池が配列されたとしても各整流板の長さに影響を与えない。よって，組電池全体のコンパクト化が図られる。
【００１０】
また，本発明の組電池の第１整流板および第２整流板は，冷却媒体の流路の下流側に向けて傾斜しており，第１整流板と電池の一側面の法線とがなす角度が冷却媒体の流路の下流側のものほど小さく，第２整流板と電池の一側面と対向する面の法線とがなす角度が冷却媒体の流路の下流側のものほど大きいこととするとよりよい。すなわち，第１整流板は，下流側ほど整流板による抵抗を大きくしている。一方，第２整流板は，下流側ほど整流板による抵抗を小さくしている。この各整流板の角度調整により，冷却媒体をより均一に各電池間に誘導することができる。
【００１１】
また，本発明の組電池は，第１整流板の各先端部を結ぶ線と，第２整流板の各先端部を結ぶ線との間の領域の幅が冷却媒体の流路の下流側ほど狭いこととするとよりよい。この幅の調整によっても，冷却媒体を均一に各電池間に誘導することができる。
【００１２】
また，本発明の組電池は，冷却媒体の一部を冷却媒体の流路の上流側から下流側にバイパスするバイパス通路が設けられていることとするとよりよい。これにより，下流側までの冷却媒体の流量を確保することができ，各電池の温度の均一化を図ることができる。また，下流側の電池をより早期に冷却することができる。
【００１３】
また，本発明の組電池は，第１整流板または第２整流板のうち少なくとも一方に，冷却媒体の一部を通過させる切り口が設けられていることとするとよりよい。この切り口によっても，下流側までの冷却媒体の流量を確保することができ，各電池の温度の均一化を図ることができる。また，下流側の電池をより早期に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば，第１整流板と第２整流板とが冷却媒体供給通路内で交互に配置されていることで，冷却媒体が冷却媒体供給通路内を蛇行して移動することとなる。これにより，各電池間に均一に冷却媒体を誘導することができる。よって，組電池内の各電池を均一に冷却する冷却流路を容易に設けることができるとともにコンパクトな組電池が提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，電気自動車等に車載されるリチウムイオン組電池に本発明を適用したものである。
【００１６】
［第１の形態］
第１の形態に係る組電池１００は，図１に示すように１２個の単電池１０1 〜１０12と，それらの単電池を収納するモジュールケース４０とを有している。各単電池は，所定の間隔で配列されている。また，組電池１００には，単電池１０1 〜１０12の上面に沿って形成され，冷却風を電池間に供給するための冷却風供給通路３０が設けられている。なお，冷却風供給通路３０に送り込まれる冷却媒体は，各単電池を冷却し得る流動体であればよい。すなわち，冷却風（気体）に限らず，冷却水（液体）等であってもよい。また，本形態の単電池には，冷却風供給通路３０内の冷却流路の上流側（以下，本明細書での「上流側」，「下流側」は冷却風供給通路３０の冷却流路に対するものとする）から順に１〜１２の符号を付している。
【００１７】
また，組電池１００は，モジュールケース４０に付設された６枚のケース側整流板２１1 〜２１6 と，単電池に付設された６枚の単電池側整流板２２1 〜２２6 とを有している。なお，本形態のケース側整流板および単電池側整流板には，上流側から順に１〜６の符号を付している。ケース側整流板２１と単電池側整流板２２とは，冷却流路上に交互に配置されている。具体的には，図１に示したように単電池１０2 ，単電池１０4 ，単電池１０6 ，単電池１０8 ，単電池１０12の上面上にそれぞれ単電池側整流板２２1 〜２２6 が設けられている。さらに，単電池側整流板２２1 の上流側にケース側整流板２１1 が設けられている。また，単電池側整流板２２1 と単電池側整流板２２2 との間の位置にケース側整流板２１2 が設けられている。以降，単電池側整流板間に１枚ずつケース側整流板が設けられている。
【００１８】
なお，本形態の各整流板は，効率よく冷却風を伝達するため，図１に示したように所定の角度だけ傾けて配置されている。具体的に，ケース側整流板２１1 〜２１6 は，下流側ほど角度θａが小さくなるように配置されている（条件１）。すなわち，下流側ほど整流板による抵抗を大きくしている。一方，単電池側整流板２２1 〜２２6 は，下流側ほど角度θｂが大きくなるように配置されている（条件２）。すなわち，下流側ほど整流板による抵抗を小さくしている。この各整流板の角度調整により，冷却風の流量が少ない下流側ほど単電池間に優先的に冷却風を誘導することができる。よって，各単電池間を流れる冷却風の流量が均一に保たれる。各整流板の微調整は，例えば実験もしくはＣＡＥ解析により行うことが可能である。
【００１９】
さらに，各ケース側整流板の先端部を結ぶ線と，各単電池側整流板の先端部を結ぶ線との間の領域の幅Ｌが下流側ほど狭くなるようになっている（条件３）。この幅Ｌの調整によっても，冷却風の流量が少ない下流側ほど単電池間に優先的に冷却風を誘導することができる。よって，各単電池間を流れる冷却風の流量が均一に保たれる。なお，これら（角度θａ，角度θｂ，幅Ｌ）の調整は，前述した条件１ないし条件３を満たす程度の精度でよく，高水準の調整を要しない。
【００２０】
次に，組電池１００内の冷却風の流れについて説明する。まず，図２に示すように冷却風供給通路３０に冷却風が送り込まれる。冷却風は，最上流側に配置されたケース側整流板２１1 にてその風向きが単電池側に向けられる。そして，冷却風の一部がケース４０と単電池１０1 との隙間や，単電池１０1 と単電池１０2 との隙間に流れ込む。一方，単電池間に流れ込まない大部分の冷却風は，単電池側整流板２２1 にてその風向きがケース側に向けられる。すなわち，単電池に対して反対側に向けられる。以降，ケース側整流板での風向きの変更と単電池側整流板での風向きの変更とを繰り返すことで，冷却風は冷却風供給通路３０内を蛇行するように流れる。そして，冷却風の風向きが単電池側に向けられている際に，単電池間の隙間に冷却風が送り込まれる。これにより，各単電池の高温化の抑制が図られる。また，冷却風が冷却風供給通路３０内を蛇行して移動することで，各電池間に均一な流量の冷却風が誘導され，各単電池の温度の均一化が図られる。
【００２１】
図３は，本形態の組電池（整流板あり）と従来の組電池（整流板なし，図６参照）とを温度について比較したものである。両組電池は，組電池全体の平均温度には違いが生じなかったが，各単電池の温度には違いが生じた。すなわち，本形態の組電池（図３中のＡ）の場合は，単電池１０1 〜１０12の温度差△ａが小さい。一方，従来の組電池（図３中のＢ）の場合は，単電池１０1 〜１０12の温度差△ｂが大きい。すなわち，冷却風供給通路３０の上流側の単電池ほど高温であり，冷却効果が低いことがわかる。具体的に本実施例では，温度差△ａが温度差△ｂのおよそ１／３であった。なお，本形態の組電池では，上流側の単電池の温度が低くなっているが，各整流板の角度等を微調整することにより更に温度差を小さくすることが可能である。
【００２２】
なお，本形態の組電池１００は，１２個の単電池と１２枚の整流板とを設けているが，これに限るものではない。すなわち，単電池の数を増やすとともに整流板の数も増やせばよい。その際，整流板は，ケース側整流板２１と単電池側整流板２２とを冷却流路上に交互に配置すればよく，整流板を設置するための広いスペースを必要としない。すなわち，整流板の配列パターンが単純であり，単電池の数が多いほど有効である。また，必ずしも１２個の単電池と１２枚の整流板とを同数にする必要はない。すなわち，ケース側整流板２１と単電池側整流板２２とが冷却流路上に交互に配置されていればよく，例えば単電池３つごとに単電池側整流板を配置するとしてもよい。
【００２３】
［第２の形態］
第２の形態に係る組電池２００は，図４に示すように１２個の単電池１０1 〜１０12と，各単電池を収納するモジュールケース４０とを有している。また，冷却風供給通路３０内であって，各単電池の上面と対向する位置に分配板２３が設けられている。さらに，分配板２３には，冷却風供給通路３０の上流側に開口部２３１，２３２が，下流側に開口部２３３，２３４がそれぞれ設けられている。これにより，冷却風のバイパス通路３１が形成されている。また，組電池２００は，分配板２３に付設された６枚のケース側整流板２１1 〜２１6 と，単電池に付設された６枚の単電池側整流板２２1 〜２２6 とを有している。
【００２４】
組電池２００では，冷却風供給通路３０内に送られてきた冷却風の一部が開口部２３１，２３２を介してバイパス通路３１に送られる。そして，バイパス通路３１内を移動し，開口部２３３，２３４を介して再度冷却風供給通路３０内に送られる。これにより，下流側までの冷却風の流量を確保することができる。また，バイパス内では蛇行しないため，冷却風を下流側まで早期に伝達させることができ，上流側との温度差を早期に縮めることができる。
【００２５】
［第３の形態］
第３の形態に係る組電池３００は，図５に示すように６個の単電池１０1 〜１０12と，各単電池を収納するモジュールケース４０とを有している。また，組電池３００は，モジュールケース４０に付設された６枚のケース側整流板２１1 〜２１6 と，単電池に付設された６枚の単電池側整流板２２1 〜２２6 とを有している。さらに，各ケース側整流板には，スリット２１１が設けられている。これにより，冷却風供給通路３０内に送られてきた冷却風の一部が圧力を損失することなくスリット２１１を通過する。そのため，下流側までの冷却風の流量を確保することができる。
【００２６】
なお，図５に示した組電池３００では，スリット２１１がケース側整流板２１1 〜２１6 に設けられているが，これに限るものではない。すなわち，単電池側整流板２２1 〜２２6 に設けることとしてもよい。また，両方の整流板に設けることとしてもよい。いずれの配置によっても，下流側までの冷却風の流量を十分に確保することが可能である。
【００２７】
以上詳細に説明したように第１の形態の組電池１００では，単電池１０1 〜１０12の上面に沿って形成され，冷却風を電池間に供給するための冷却風供給通路３０を設けることとしている。そして，冷却風供給通路３０内に，モジュールケース４０に付設された６枚のケース側整流板２１1 〜２１6 と，単電池に付設された６枚の単電池側整流板２２1 〜２２6 とを設けることとしている。そして，これらの整流板は，冷却風供給通路３０内に交互に配置されている。これにより，冷却風供給通路３０内を冷却風が蛇行して流れるようになり，各単電池間に均一な流量の冷却風を供給することができる。よって，各単電池を均一に冷却することができる。また，ケース側整流板と単電池側整流板とを交互に配置するだけでよく，高精度に配列することは要求されていない。また，単電池の数を増やしたとしても高精度な調整を必要としない。また，単電池の数が多い場合であっても，長さの長い整流板を設ける必要がない。よって，組電池全体としてコンパクトである。
【００２８】
また，ケース側整流板２１1 〜２１6 とモジュールケース４０の上面の法線とがなす角度θａが下流側のものほど小さくすることとしている。一方，単電池側整流板２２1 〜２２6 と電池の上面の法線とがなす角度θｂが下流側のものほど大きくすることとしている。これにより，より効率よく冷却風を伝達させることができている。さらに，各ケース側整流板の先端部を結ぶ線と各単電池側整流板の先端部を結ぶ線との間の領域の幅Ｌを下流側ほど狭くすることとしている。これによっても，より効率よく冷却風を伝達させることができている。従って，簡易に組電池内の各電池を均一に冷却することができ，コンパクトな組電池が実現されている。
【００２９】
また，第２の形態の組電池２００では，バイパス通路３１を設けることとしている。これにより，下流側までの冷却風の流量を確保することができている。また，下流側の電池を早期に冷却することができている。また，第３の形態の組電池３００では，各ケース側整流板にスリット２１１を設けることとしている。これによっても，下流側までの冷却風の流量を確保することができている。また，下流側の電池を早期に冷却することができている。
【００３０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，組電池の構成部品である電池はリチウムイオン電池に限るものではない。すなわち，ニッケル水素電池やニッカド電池でも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の形態に係る組電池の構成を示す断面図である。
【図２】組電池内の冷却風の流れを示す断面図である。
【図３】第１の形態に係る組電池と従来の形態に係る組電池との温度を比較した例を示すグラフである。
【図４】第２の形態に係る組電池の構成を示す断面図である。
【図５】第３の形態に係る組電池の構成を示す断面図である。
【図６】従来の形態に係る組電池の構成を示す断面図である。
【図７】従来の形態に係る組電池の構成（整流板付）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０1 〜１０12    単電池（電池）
２１1 〜２１6     ケース側整流板（第２整流板）
２２1 〜２２6     単電池側整流板（第１整流板）
２１１  スリット（切り口）
３０    冷却風供給通路（冷却媒体供給通路）
３１    バイパス通路
４０    モジュールケース
１００  組電池
【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】
2005116342.tif 000008
【図７】
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