JP2010015955A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電素子の温度調節に用いられる液状の熱交換媒体を、ケース内で移動させる構成において、熱交換媒体を介した温度調節の能力を向上させる。
【解決手段】 複数の蓄電素子（２１）及び一対の支持プレート（２３）を備えた蓄電モジュールと、液状の熱交換媒体（５）及び蓄電モジュールを収容するケース（１０）と、熱交換媒体に対してケース内で流動させる流動力を与えるファン（３０）と、蓄電モジュール及びファンの間における熱交換媒体の移動を制限する仕切り部材（２４）と、を有する。支持プレート及び仕切り部材は、一対の支持プレートの間に位置する第１の領域と、支持プレート及びケースの側面の間に位置する第２の領域との間で熱交換媒体を流動させる流路を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電素子の温度調節に用いられる液状の熱交換媒体を、ケース内で流動させる蓄電装置に関するものである。

従来、複数の単電池（二次電池）からなる組電池において、単電池の温度上昇を抑制するための構造が提案されている。特許文献１に記載の電池装置では、複数の単電池及び液状の冷媒を容器内に収容し、容器の内部及び外部の間で冷媒を循環させることにより、単電池の冷却を行っている。具体的には、単電池で発生した熱は、冷媒を介して容器に伝達され、容器から外部に放出されるようになっている。
特開平６−１２４７３３号公報（段落００１７、図４） 特開平１１−２３８５３０号公報

ここで、特許文献１に記載の電池装置では、容器内における冷媒の循環経路については具体的に開示されていない。そして、冷媒の循環経路によっては、電池装置の放熱性が不十分となることがある。例えば、循環する冷媒が容器の特定面とだけ接触する場合には、特定面以外の面が、特定面よりも放熱性が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、蓄電素子の温度調節に用いられる液状の熱交換媒体を、ケース内で移動させる構成において、熱交換媒体を介した温度調節の能力を向上させることができる蓄電装置を提供することにある。

本発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子及び、各蓄電素子の両端部を支持する一対の支持プレートを備えた蓄電モジュールと、蓄電素子との間で熱交換を行う液状の熱交換媒体とともに、蓄電モジュールを収容するケースと、ケース内に配置され、熱交換媒体に対してケース内で流動させる流動力を与えるファンと、蓄電モジュール及びファンの間における熱交換媒体の移動を制限する仕切り部材と、を有する。そして、支持プレート及び仕切り部材は、一対の支持プレートの間に位置する第１の領域と、支持プレート及びケースの側面の間に位置する第２の領域との間で熱交換媒体を流動させる流路を構成する。

ここで、仕切り部材を用いて、ファンから送り出される熱交換媒体を蓄電モジュールの側に移動させる第１の開口部と、第１の開口部とは異なる位置に設けられ、蓄電モジュールの側からファンの側に熱交換媒体を移動させる第２の開口部と、を形成することができる。また、第１の開口部を、第１の領域に相当する領域内に設け、第２の開口部を、第２の領域に相当する領域内に設けることができる。そして、第１及び第２の開口部は、ケースの上面又は下面に沿って設けることができる。

支持プレートの一部をケースの内壁面から離して、第１及び第２の領域の間における熱交換媒体の移動を許容するようにすることができる。また、ファンの両端部を支持する一対の支持プレートを、各支持プレートと同一面内に配置することができる。そして、ファンを支持する支持プレートは、蓄電モジュールの側から移動した熱交換媒体を、この支持プレートに沿って移動させてファンに向かわせることができる。

ファンを蓄電素子と略平行に配置し、熱交換媒体を層流の状態で蓄電モジュールに向かって送り出すことができる。これにより、蓄電素子の全面に対して熱交換媒体を接触させることができ、蓄電素子の全面で熱交換を行うことができる。

各蓄電素子の両端に設けられた端子を、他の蓄電素子における端子と電気的に接続する場合において、上記端子を、第２の領域内に位置させることができる。これにより、熱交換媒体を端子に接触させることができ、端子における熱交換を促進させることができる。

ケースの内壁面に対して、突状に形成され、熱交換媒体を所定方向にガイドさせるガイド部を設けることができる。これにより、ケース内において、熱交換媒体を効率良く循環させることができる。

本発明の蓄電装置をダクトで囲み、蓄電装置の温度調節に用いられる熱交換媒体を蓄電装置の外表面に導くことができる。これにより、蓄電装置の外表面を介して、蓄電装置の温度調節を効率良く行うことができる。例えば、蓄電装置におけるすべての外表面に対して、熱交換媒体を接触させることができる。

本発明によれば、第１の領域、言い換えれば、蓄電素子が位置する領域に対して熱交換媒体を流動させるだけでなく、第２の領域、言い換えれば、蓄電素子が位置しない領域に対しても熱交換媒体を流動させることができる。これにより、蓄電モジュールを収容するケースの全面に沿って熱交換媒体を流動させることができ、ケースを介した熱交換を効率良く行うことができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池パック（蓄電装置）の構成について、図１を用いて説明する。ここで、図１は、本実施例の電池パックの内部構成を示す上面図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する軸であり、Ｚ軸は、重力方向に相当する軸である。他の図でも同様である。

本実施例の電池パックは、車両に搭載されている。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車とは、電池パックの他に、車両の走行に用いられるエネルギを出力する、内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車である。また、電気自動車は、電池パックの出力だけを用いて走行する車である。本実施例の電池パックは、放電によって車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として充電したりする。なお、車両の外部からの電力供給を受けて充電を行うこともできる。

本実施例の電池パック１は、ケース１０と、ケース１０内に収容される電池モジュール（蓄電モジュール）２０と、を有している。ケース１０は、後述する図３等に示すように、電池モジュール２０を収容するための空間を形成する収容部材１２と、収容部材１２の開口部を覆う蓋部材１１と、を有している。蓋部材１１は、収容部材１２にネジ等の締結部材によって固定されたり、溶接によって固定されたりする。これにより、ケース１０の内部は、密閉状態となる。ここで、図３等に示すように、蓋部材１１及び収容部材１２の間には、シール部材１３ａが配置されている。

また、収容部材１２及び蓋部材１１は、熱伝導性や耐食性等に優れた材料、例えば、後述する熱交換媒体５の熱伝導率と同等又はこれよりも高い熱伝導率を有する材料で形成することができる。具体的には、収容部材１２及び蓋部材１１を、アルミニウムや鉄等といった金属で形成することができる。

ここで、ケース１０の内部には、電池モジュール２０の他に、ファン３０や、電池モジュール２０との間で熱交換を行うための熱交換媒体５が収容されている。この熱交換媒体５は、後述するように、電池モジュール２０の温度を調節するために用いられる。

熱交換媒体５は、絶縁性を有する液体であり、例えば、油や、フッ素系不活性液体を用いることができる。油としては、例えば、シリコンオイルを用いることができる。また、フッ素系不活性液体としては、例えば、フロリナート、Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ(hydrofluoroether)、Ｎｏｖｅｃ１２３０（スリーエム社製）を用いることができる。

なお、電池モジュール２０の表面に絶縁処理を施しておけば、熱交換媒体５として、絶縁性を有する液体を用いなくてもよい。例えば、電池モジュール２０の表面に、絶縁性を有する膜を形成しておくことができ、この場合には、水といった、絶縁性に優れていない熱交換媒体５を用いることができる。

次に、電池モジュール２０の構成について説明する。

電池モジュール２０は、複数の単電池２１が電気的に直列に接続されたものである。複数の単電池２１は、ケース１０の内部における所定面内（Ｘ−Ｚ平面内）で、並列に配置されている。単電池２１としては、具体的には、蓄電素子としての二次電池を用いている。

各単電池２１は、両端側において、一対の第１支持プレート２３によって支持されている。第１支持プレート２３は、ネジ等の締結部材（不図示）によって、ケース１０（収容部材１２）に固定されている。また、第１支持プレート２３の端面は、図１に示すように、ケース１０における１つの側面と接触している。なお、本実施例では、２つの第１支持プレート２３を用いているが、これらの第１支持プレート２３を一体として構成することもできる。

各単電池２１の両端には、正極端子２１ａ及び負極端子２１ｂが設けられている。各単電池２１の正極端子２１ａは、隣り合って配置された他の単電池２１の負極端子２１ｂとバスバー２２を介して電気的及び機械的に接続されている。そして、複数の単電池２１を、バスバー２２を介して電気的に直列に接続することにより、電池モジュール２０として所望の出力を得ることができる。

ここで、複数の単電池２１のうち特定（２つ）の単電池２１には、正極用及び負極用の配線（不図示）がそれぞれ接続されており、これらの配線は、ケース１０を貫通して、ケース１０の外部に配置された電子機器に接続されている。電子機器としては、電力の供給を受けて動作するものであればよく、例えば、電池モジュール２０の出力（電圧値）を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータや、車両の走行に用いられるモータに電力を供給するためのインバータが挙げられる。

各単電池２１の内部には、発電要素が収容されている。発電要素は、電極板（正極板及び負極板）及びセパレータで構成されており、公知の構成を適宜、適用することができる。

ここで、正極板としては、アルミニウム等の金属（合金を含む）で形成された集電板の表面に正極層を形成したものを用い、負極板としては、アルミニウム等の金属（合金を含む）で形成された集電板の表面に負極層を形成したものを用いることができる。より具体的には、ニッケル水素電池では、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ_{（５−ｘ−ｙ−ｚ）}Ａｌ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、リチウムイオン電池では、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。

なお、本実施例では、円筒型の単電池２１を用いているが、角型といった他の形状の単電池を用いることもできる。すなわち、一対の第１支持プレート２３によって単電池２１を支持する構成であればよい。また、本実施例では、二次電池を用いているが、二次電池の代わりに、蓄電素子としての電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

一方、電池モジュール２０及びファン３０の間には、仕切り部材２４が配置されている。ここで、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であって、仕切り部材２４の構成を示している。仕切り部材２４は、収容部材１２の内壁面に固定されており、仕切り部材２４及び蓋部材１１の間には、シール部材１３ｂが配置されている。また、仕切り部材２４の外縁部は、図２に示すように、収容部材１２における底面１２ａと、互いに向かい合う側面１２ｂとに接触している。

仕切り部材２４及び収容部材１２の底面１２ａによって囲まれた開口部（第１の開口部）Ｒ１は、後述するように、ファン３０から送り出された熱交換媒体５が通過する領域となる。また、収容部材１２の底面１２ａ及び側面１２ｂと、仕切り部材２４とによって囲まれた開口部（第２の開口部）Ｒ２は、後述するように、単電池２１と接触した後の熱交換媒体５がファン３０に戻る際に通過する領域となる。

なお、本実施例では、仕切り部材２４及び収容部材１２によって、開口部Ｒ１，Ｒ２を形成しているが、これに限るものではない。すなわち、仕切り部材２４内に、開口部Ｒ１，Ｒ２に相当する開口部を形成することができる。この場合には、仕切り部材２４が、収容部材１２におけるすべての底面１２ａ及び側面１２ｂに接触することになる。

仕切り部材２４を境界として、電池モジュール２０が配置されている側とは反対側の領域には、ファン３０が配置されている。ファン３０は、単電池２１と略平行となるように配置されている。ここで、仕切り部材２４における電池モジュール２０側の面には、一対の第１支持プレート２３が接触している。

ファン３０は、回転軸（不図示）と、この回転軸の外周面に設けられた複数の羽根部３０ａと、を有している。ファン３０における回転軸の両端部は、一対の第２支持プレート２５によって回転可能に支持されている。第２支持プレート２５は、一端面が仕切り部材２４に接触しているとともに、他の端面が収容部材１２の内壁面に接触している。

ここで、第２支持プレート２５は、第１支持プレート２３と同一面内（Ｘ−Ｚ面内）に配置されている。なお、本実施例では、第１支持プレート２３及び第２支持プレート２５を別体として構成しているが、一体で構成することもできる。この場合には、一体で構成された支持プレートが、仕切り部材２４を貫通することになる。

複数の羽根部３０ａは、回転軸の周方向（回転方向）において等間隔に配置されており、各羽根部３０ａは、曲面を持った形状に形成されている。そして、各羽根部３０ａの幅（ファン３０の回転軸方向における長さ）は、一対の第２支持プレート２５の間隔と略等しくなっている。なお、ファン３０としては、公知の構成のクロスフローファンを用いることができる。

ファン３０の回転軸における一端部は、第２支持プレート２５を貫通してモータ４０に接続されている。これにより、モータ４０が回転すると、ファン３０が回転することになる。モータ４０は、配線を介して外部に配置されたコントローラ（不図示）と接続されており、コントローラから出力された駆動信号を受けて駆動するようになっている。なお、本実施例では、モータ４０をケース１０内に配置しているが、ケース１０の外部に配置することもできる。この場合には、ファン３０の回転軸が、第２支持プレート２５及びケース１０を貫通することになる。

次に、上述した電池パック１の構成において、ファン３０の駆動に伴う熱交換媒体５の流れについて説明する。

モータ４０の駆動によってファン３０が回転すると、ファン３０から熱交換媒体５が送り出される。ファン３０から送り出された熱交換媒体５は、上述した開口部Ｒ１（図２参照）を通過して、電池モジュール２０の側に移動する。ここで、Ｙ方向における開口部Ｒ１の長さは、Ｙ方向におけるファン３０の長さと略等しくなっている。また、開口部Ｒ１を通過した熱交換媒体５を、電池モジュール２０の側に効率良く移動させるために、開口部Ｒ１の上部（言い換えれば、仕切り部材２４）にガイド部を形成することができる。このガイド部としては、仕切り部材２４の面（Ｙ−Ｚ平面）に対して下方に延びる傾斜面で構成することができる。

ファン３０の羽根部３０ａは、ファン３０の回転軸方向に延びているため、ファン３０から送り出される熱交換媒体５は、層流を形成することになる。すなわち、熱交換媒体５は、羽根部３０ａの幅と略同一の幅を有する流れを形成することになる。

そして、ファン３０から送り出された熱交換媒体５は、図３の点線で示す矢印のように、収容部材１２の底面１２ａに沿って進むようになる。ここで、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、図３の矢印で示す熱交換媒体５の流れは、主な流れの成分を示すものであり、この流れとは異なる方向に進む成分も存在する。

本実施例において、電池モジュール２０（最も外側に位置する単電池２１）とケース１０の内壁面との間の距離（最短距離）は、隣り合う単電池２１の間における距離（最短距離）よりも長くなっている。このように設定することで、ファン３０から送り出された熱交換媒体５を、電池モジュール２０の周囲に沿って移動させることができる。そして、電池モジュール２０の周囲において、熱交換媒体５の主な流れ（層流）を発生させることにより、隣り合う単電池２１の間にも熱交換媒体５の二次的な流れを発生させることができる。具体的には、図３に示すように、電池モジュール２０の下方から上方に向かって、隣り合う単電池２１の間を通過する熱交換媒体５の二次的な流れを発生させることができる。

電池モジュール２０の下方から上方に向かって移動する熱交換媒体５は、図４に示すように、電池モジュール２０の上部に移動した後に、第１支持プレート２３及び蓋部材１１の間に形成された開口部Ｒ３を通過して、収容部材１２の側面１２ｂに向かって移動する。ここで、図４は、図１のＣ−Ｃ断面図である。また、第１支持プレート２３の上端部は、図４に示すように、蓋部材１１から離れており、蓋部材１１及び第１支持プレート２３によって開口部Ｒ３が構成されている。なお、本実施例では、蓋部材１１及び第１支持プレート２３によって開口部Ｒ３を構成しているが、第１支持プレート２３内に開口部Ｒ３に相当する開口部を形成することができる。この場合には、第１支持プレート２３の上端部が蓋部材１１に接触することになる。

開口部Ｒ１から送り出された熱交換媒体５は、電池モジュール２０の上方に到達するまでは、一対の第１支持プレート２３の間に形成された領域（以下、第１の領域という）を移動することになる。そして、電池モジュール２０の上部に到達すると、第１支持プレート２３と収容部材１２の側面１２ｂとの間に形成された領域（以下、第２の領域という）に移動する。第２の領域は、収容部材１２の側面１２ｂと、この側面１２ｂと対向する第１支持プレート２３の間に位置する領域である。

本実施例では、ファン３０から送り出された熱交換媒体５が、層流となって単電池２１に接触するようになっている。ここで、熱交換媒体５の層流の幅は、単電池２１の長手方向における長さと略等しくなっているため、熱交換媒体５は、単電池２１におけるすべての領域との間で熱交換を行うことができる。また、電池モジュール２０を構成する、すべての単電池２１に対して熱交換媒体５を接触させることにより、すべての単電池２１との間で熱交換を行うことができる。

ここで、単電池２１は充放電によって発熱するが、単電池２１に熱交換媒体５を接触させることにより、単電池２１及び熱交換媒体５の間で熱交換が行われ、単電池２１の熱が熱交換媒体５に伝達される。熱を持った熱交換媒体５は、ケース１０の内部で流動し、ケース１０の内壁面に接触することにより、ケース１０に熱を伝達することができる。そして、ケース１０に伝達された熱は、ケース１０の外部に放出される。これにより、電池パック１（単電池２１）の放熱（冷却）を行うことができる。

また、単電池２１が過度に冷却された場合には、電池パック１のケース１０を温めれば、ケース１０に伝達された熱が、熱交換媒体５を介して単電池２１に伝達され、単電池２１の温度低下を抑制することができる。このように、ケース１０内に熱交換媒体５を収容させておくことにより、単電池２１及びケース１０の間における熱伝達を促進させることができる。

さらに、熱交換媒体５は層流の状態で単電池２１に接触するため、単電池２１の長手方向における領域を略均等に冷却したり、温めたりすることができる。これにより、単電池２１のうち長手方向における位置に応じて、温度のバラツキが発生するのを抑制することができる。また、電池モジュール２０を構成する、すべての単電池２１に対して、流動状態の熱交換媒体５を到達させることができるため、すべての単電池２１を冷却させたり、温めたりすることができる。これにより、電池モジュール２０を構成する複数の単電池２１における温度のバラツキを抑制することができる。

一方、収容部材１２の側面１２ｂに向かった熱交換媒体５は、図５の点線で示す矢印のように、収容部材１２の底面１２ａに向かって移動する。すなわち、熱交換媒体５は、第２の領域において、上方から下方に向かって移動する。ここで、図５は、図１のＤ−Ｄ断面図である。

第２の領域には、図４に示すように、単電池２１の端子２１ａ，２１ｂが位置しているため、第２の領域内を移動する熱交換媒体５は、単電池２１の端子２１ａ，２１ｂと接触する。これにより、熱交換媒体５は、端子２１ａ，２１ｂとの間で熱交換を行うことができる。

収容部材１２の底面１２ａに向かった熱交換媒体５は、底面１２ａに沿って移動しながら、開口部Ｒ２に向かう。そして、熱交換媒体５は、開口部Ｒ２を通過することにより、仕切り部材２４に対してファン３０が配置された側に移動する。ここで、ファン３０の両端部には、第２支持プレート２５が配置されているため、開口部Ｒ２を通過した熱交換媒体５は、上方に向かって移動することになる。

第２支持プレート２５の上方には、開口部Ｒ４が設けられている。開口部Ｒ４は、第２支持プレート２５の上端部、仕切り部材２４及び収容部材１２によって形成される開口部である。なお、本実施例では、上述した部材によって開口部Ｒ４を形成しているが、第２支持プレート２５内に開口部Ｒ４に相当する開口部を形成することができる。この場合には、第２支持プレート２５の上端部は、蓋部材１１に接触することになる。

開口部Ｒ２を通過した熱交換媒体５は、図６の点線で示す矢印のように、第２支持プレート２５に沿って移動した後に、開口部Ｒ４を通過する。そして、熱交換媒体５は、ファン３０に戻ることになる。ここで、図６は、図１のＥ−Ｅ断面図である。

本実施例では、上述したように、ケース１０を構成するすべての面に沿って、熱交換媒体５を移動させることができる。これにより、ケース１０のすべての面を介して熱交換を行わせることができ、電池パック１における温度調節の効率を向上させることができる。

次に、ファン３０を駆動する構成について説明する。

まず、電池モジュール２０の温度を直接的又は間接的に検出するための温度センサを設けておく。ここで、電池モジュール２０の温度を直接的に検出する場合としては、例えば、温度センサを電池モジュール２０に接触させておくことができる。なお、電池モジュール２０を構成するすべての単電池２１に対して温度センサを接触させておくこともできるし、少なくとも１つの特定の単電池２１に対して温度センサを接触させておくこともできる。ここで、電池モジュール２０のうち最も温度が高くなる単電池２１が、単電池２１の位置等によって特定できる場合には、この単電池２１に対して温度センサを設けておくことができる。一方、電池モジュール２０の温度を間接的に検出する場合としては、例えば、単電池２１の出力値（電圧値）から単電池２１の温度を予測することができる。

そして、上述した温度センサの出力によって検出された電池モジュール２０の温度が、所定の温度範囲の上限値よりも高い場合には、ファン３０を動作させることができる。これにより、電池モジュール２０を冷却することができ、電池モジュール２０の温度上昇に伴う電池特性（出力特性）の劣化を抑制することができる。

ここで、電池モジュール２０の単電池２１は、上述したように二次電池で構成されているが、二次電池は、温度に応じて電池特性が変化することが知られている。すなわち、二次電池の温度が所定の温度範囲から外れている場合には、電池特性が劣化してしまう。このため、二次電池の温度は、所定の温度範囲内に維持することが好ましい。

一方、上述したように、電池パック１のケース１０を温めれば、熱交換媒体５を介して電池モジュール２０を温めることができる。このとき、ファン３０を駆動することにより、電池モジュール２０を効率良く温めることができる。

なお、本実施例において、図７に示すように、蓋部材１１の内壁面に、突状のガイド部１１ｂを設けることができる。ガイド部１１ｂは、凹形状の曲面１１ｂ１を有しており、Ｘ方向に延びている。ガイド部１１ｂを設けておけば、ケース１０の底面から電池モジュール２０を通過した熱交換媒体５を、開口部Ｒ３の側に効率良く導くことができる。ここで、図７に示す構成では、ガイド部１１ｂに曲面１１ｂ１を形成しているが、曲面１１ｂ１の代わりに平面を形成してもよい。この平面は、蓋部材１１の内壁面に対して傾斜した面となる。

図７に示す構成では、蓋部材１１の内壁面にガイド部１１ｂを設けているが、これに限るものではない。例えば、収容部材１２の内側面にも、突状のガイド部を設けることができる。この場合には、開口部Ｒ３を通過した熱交換媒体５が、開口部Ｒ２に向かって移動しやすくなるように、ガイド部を設けることができる。例えば、図５の点線で示す熱交換媒体５の移動軌跡に沿って、突状のガイド部を配置することができる。上述したように、ケース１０の内壁面に、突状のガイド部を設けることにより、熱交換媒体５との接触面積を増加させることができる。

一方、本実施例の電池パック１は、図８及び図９に示すダクト１００内に配置することができる。ここで、図８は、電池パック１の温度調節構造を示す上面図であり、図９は、電池パック１の温度調節構造を示す側面図である。また、図８及び図９に示す点線で示す矢印は、気体の流れる方向を示している。

ダクト１００は、電池パック１の周囲を覆う構成となっている。言い換えれば、電池パック１の外面を構成する６つの面は、ダクト１００によって囲まれている。そして、ダクト１００の内壁面は、電池パック１の外面から離れている。また、ダクト１００の内部には、図９に示すように、複数のステー１０４が配置されている。ステー１０４は、電池パック１を支持しており、電池パック１の底面をダクト１００から離している。

ダクト１００には、吸気ダクト１０１及び排気ダクト１０２が接続されている。吸気ダクト１０１には、ファン１０３が配置されており、ファン１０３を駆動することにより、吸気ダクト１０１内に気体を取り込ませることができる。例えば、車両の室内に存在する空気を、吸気ダクト１０１内に取り込ませることができる。

このように、電池パック１の外表面に対して気体を供給することにより、電池パック１の温度調節を効率良く行うことができる。本実施例の電池パック１では、上述したように、ケース１０におけるすべての内壁面に沿って熱交換媒体５を流動させているため、ケース１０のすべての面において熱交換を行うことができるようになっている。このため、ケース１０のすべての面に気体を接触させれば、ケース１０の全面を用いて熱交換を行うことができる。

例えば、ケース１０内で熱交換媒体５を流動させて、電池モジュール２０の放熱を行う場合には、ケース１０の外面に対して冷却用の気体を供給することにより、電池パック１の冷却効率を向上させることができる。また、ケース１０の外面に対して加温用の気体を供給すれば、ケース１０のすべての面を介して熱交換媒体５に熱を伝達することができる。そして、熱交換媒体５を介して、電池モジュール２０を効率良く温めることができる。

電池パック１との熱交換が行われた気体は、排気ダクト１０２を介して外部に排出されることになる。例えば、車室内の空気を電池パック１に供給する場合には、電池パック１との間で熱交換された空気を、車両の外部に排出することができる。

なお、図８及び図９に示す構成では、吸気ダクト１０１上にファン１０３を配置しているが、排気ダクト１０２上にファン１０３を配置することもできる。この構成であっても、ファン１０３を駆動することにより、吸気ダクト１０１内に気体を取り込ませることができる。また、電池パック１の外表面にフィンを設けておけば、気体との接触面積を増加させることができ、電池パック１における温度調節の効率を向上させることができる。

また、図８及び図９に示す構成では、電池パック１に気体を供給するようにしているが、液体を供給するようにしてもよい。この場合には、吸気ダクト１０１及び排気ダクト１０２を互いに接続し、液体を循環させることになる。そして、電池パック１の冷却用として液体を用いた場合には、液体を循環させる間に、電池パック１との間で熱交換された液体（熱を持った液体）を冷却しておく必要がある。また、電池パック１の加温用として液体を用いた場合には、液体を循環させる間に、電池パック１との間で熱交換された液体（冷えた液体）を温めておく必要がある。

次に、本実施例の変形例１について、説明する。ここで、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。

本実施例では、ファン３０をケース１０の底面（収容部材１２の底面１２ａ）に沿って配置し、ファン３０から送り出された熱交換媒体５を、ケース１０の底面から上面に向かって移動させている。本変形例では、ファン３０をケース１０の上面（蓋部材１１）に沿って配置し、ファン３０から送り出された熱交換媒体５を、ケース１０の上面から底面に向かって移動させるものである。

本変形例における電池パック１の内部構成は、図１から図６に示す本実施例の電池パック１における内部の構成を、上下逆の構成としたものである。すなわち、本実施例の開口部Ｒ１，Ｒ２に相当する開口部は、蓋部材１１の内壁面に沿って配置されることになる。また、本実施例の開口部Ｒ３，Ｒ４に相当する開口部は、収容部材１２の底面１２ａに沿って配置されることになる。

本変形例において、ファン３０から送り出された熱交換媒体５は、蓋部材１１の内壁面に沿って配置された開口部（開口部Ｒ１に相当する）を通過して、蓋部材１１の内壁面に沿って移動する。そして、熱交換媒体５は、電池モジュール２０における隣り合う単電池２１の間を通過して、収容部材１２の底面１２ａに向かって移動する。すなわち、熱交換媒体５の移動軌跡は、図３，４に示す熱交換媒体５の移動軌跡に対して、上下逆の関係となる。

収容部材１２の底面１２ａに到達した熱交換媒体５は、第１支持プレート２３の下端部と底面１２ａとの間の開口部（開口部Ｒ３に相当する）を通過して、第１支持プレート２３及び収容部材１２の側面１２ｂの間に位置する第２の領域に移動する。そして、熱交換媒体５は、収容部材１２の側面１２ｂに沿って移動しながら、蓋部材１１に向かって移動する。仕切り部材２４の上部には、本実施例の開口部Ｒ２に相当する開口部が設けられており、この開口部を熱交換媒体５が通過してファン３０に戻ることになる。

ここで、ファン３０の両端には、第２支持プレート２５が配置されているため、仕切り部材２４の開口部Ｒ２を通過した熱交換媒体５は、第２支持プレート２５に沿って移動した後に、ファン３０に到達する。具体的には、開口部Ｒ２を通過した熱交換媒体５は、まず、収容部材１２の底面１２ａに向かって移動する。そして、第２支持プレート２５及び底面１２ａの間に形成された領域を通過した後、電池パック１の上方に向かうことにより、ファン３０に到達する。すなわち、熱交換媒体５の移動軌跡は、図５，６に示す熱交換媒体５の移動軌跡に対して、上下逆の関係となる。

本変形例においても、本実施例と同様の効果を得ることができる。すなわち、ケース１０の全面に沿って熱交換媒体５を流動させることができるため、ケース１０におけるすべての面を用いて、熱交換を行うことができる。

次に、本実施例の変形例２について、説明する。ここで、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。

本実施例では、開口部Ｒ１を介して、ファン３０の側から電池モジュール２０の側に熱交換媒体５を移動させるとともに、開口部Ｒ２を介して、電池モジュール２０の側からファン３０の側に熱交換媒体５を移動させている。本変形例では、開口部Ｒ２を介して、ファン３０の側から電池モジュール２０の側に熱交換媒体５を移動させるとともに、開口部Ｒ１を介して電池モジュール２０の側からファン３０の側に熱交換媒体５を移動させるものである。

以下、図１０を用いて、本変形例である電池パック１の構成について、具体的に説明する。図１０は、図１に相当する図である。

各第２支持プレート２５及び収容部材１２の側壁の間には、ファン３０がそれぞれ配置されている。ここで、各ファン３０は、各第２支持プレート２５及び収容部材１２の側壁によって回転可能に支持されている。また、本変形例においては、各ファン３０の回転軸が、収容部材１２を貫通しており、収容部材１２の外部に配置されたモータ（不図示）と接続されている。

ファン３０から送り出された熱交換媒体５は、開口部Ｒ２（図２参照）を通過して、第１支持プレート２３及び収容部材１２の側壁の間に位置する第２の領域内に移動する。そして、熱交換媒体５は、ケース１０の底面から上面に向かって移動し、第１支持プレート２３の上方に位置する開口部Ｒ３（図４，５参照）を通過してから、一対の第１支持プレート２３の間に位置する第１の領域内に移動する。これにより、熱交換媒体５は、電池モジュール２０の単電池２１と接触する。

ここで、熱交換媒体５は、単電池２１と接触しながら、ケース１０の上面から底面に向かって移動する。すなわち、熱交換媒体５は、図４の点線で示す矢印とは逆の方向に移動する。ケース１０の底面に到達した熱交換媒体５は、ケース１０の底面に沿って移動して、開口部Ｒ１に向かう。すなわち、熱交換媒体５は、図３の点線で示す矢印とは逆の方向に移動する。

開口部Ｒ１を通過した熱交換媒体５は、第２支持プレート２５に沿って移動した後に、ファン３０に到達する。このとき、熱交換媒体５は、図６の点線で示す矢印とは逆の方向に移動することになる。

上述したように熱交換媒体５を移動させることにより、熱交換媒体５は、ケース１０のすべての内壁面に沿って移動することになる。これにより、本実施例と同様の効果を得ることができる。

なお、本変形例では、ファン３０から送り出された熱交換媒体５を、ケース１０の底面に沿って移動させているが、これに限るものではない。すなわち、上述した変形例１でも説明したように、本変形例における電池パック１の内部構成を、上下逆の構成とすることもできる。この場合において、ファン３０から送り出された熱交換媒体５は、蓋部材１１の内壁面に沿って配置された開口部（開口部Ｒ２に相当する）を通過して、ケース１０の上面に沿って移動する。また、単電池２１を通過した熱交換媒体５は、蓋部材１１の内壁面に沿って配置された開口部（開口部Ｒ１に相当する）を通過して、ファン３０の側に移動することになる。

一方、本発明は、上述した実施例１及び変形例１，２の構成に限るものではない。すなわち、単電池２１を支持する第１支持プレート２３と、仕切り部材２４とを用いて、一対の第１支持プレート２３の間に位置する第１の領域と、各第１支持プレート２３及び収容部材１２の側壁との間に位置する第２の領域との間で、熱交換媒体５を移動させればよい。これにより、ケース１０を構成するすべての面に沿って、熱交換媒体５を流動させることができ、上述した実施例及び変形例と同様の効果を得ることができる。

例えば、ファン３０から送り出された熱交換媒体５を、一方の第１支持プレート２３及びケース１０の側壁の間に位置する第２の領域、他方の第１支持プレート２３及びケース１０の側壁の間に位置する第２の領域、一対の第１支持プレート２３の間に位置する第１の領域の順に移動させることもできる。この場合には、一対の第１支持プレート２３に対して、単電池２１の長手方向に沿って延びる壁部を設けておき、２つの第２の領域のうち一方から他方に熱交換媒体５を導くようにすればよい。

本発明の実施例１である電池パックの内部構成を示す上面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 図１のＤ−Ｄ断面図である。 図１のＥ−Ｅ断面図である。 蓋部材の内壁面にガイド部を備えた電池パックの内部構成を示す図である。 実施例１における電池パックの温度調節構造を示す上面図である。 実施例１における電池パックの温度調節構造を示す側面図である。 実施例１の変形例２における電池パックの内部構成を示す上面図である。

符号の説明

１：電池パック（蓄電装置） １０：ケース
１１：蓋部材 １１ｂ：ガイド部
１２：収容部材 １３ａ，１３ｂ：シール部材
２０：電池モジュール ２１：単電池（蓄電素子）
２１ａ，２１ｂ：端子 ２３：第１支持プレート
２４：仕切り部材 ２５：第２支持プレート
３０：ファン ４０：モータ
５：熱交換媒体 １００：ダクト
１０１：吸気ダクト １０２：排気ダクト
１０３：ファン Ｒ１〜Ｒ４：開口部

Claims (12)

1. 複数の蓄電素子及び、前記各蓄電素子の両端部を支持する一対の支持プレートを備えた蓄電モジュールと、
   前記蓄電素子との間で熱交換を行う液状の熱交換媒体とともに、前記蓄電モジュールを収容するケースと、
   前記ケース内に配置され、前記熱交換媒体に対して前記ケース内で流動させる流動力を与えるファンと、
   前記蓄電モジュール及び前記ファンの間における前記熱交換媒体の移動を制限する仕切り部材と、を有し、
   前記支持プレート及び前記仕切り部材は、前記一対の支持プレートの間に位置する第１の領域と、前記支持プレート及び前記ケースの側面の間に位置する第２の領域との間で前記熱交換媒体を流動させる流路を構成することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記仕切り部材は、
   前記ファンから送り出される前記熱交換媒体を前記蓄電モジュールの側に移動させる第１の開口部と、
   前記第１の開口部とは異なる位置に設けられ、前記蓄電モジュールの側から前記ファンの側に前記熱交換媒体を移動させる第２の開口部と、を形成することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記第１の開口部は、前記第１の領域に相当する領域内に設けられ、
   前記第２の開口部は、前記第２の領域に相当する領域内に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記第１及び第２の開口部は、前記ケースの上面又は下面に沿って設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の蓄電装置。
5. 前記支持プレートの一部は、前記ケースの内壁面から離れており、前記第１及び第２の領域の間における前記熱交換媒体の移動を許容することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置。
6. 前記各支持プレートと同一面内に配置され、前記ファンの両端部を支持する一対の支持プレートを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置。
7. 前記ファンを支持する支持プレートは、前記蓄電モジュールの側から移動した前記熱交換媒体を、この支持プレートに沿って移動させて前記ファンに向かわせることを特徴とする請求項６に記載の蓄電装置。
8. 前記ファンは、前記蓄電素子と略平行に配置されており、前記熱交換媒体を層流の状態で前記蓄電モジュールに向かって送り出すことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄電装置。
9. 前記各蓄電素子は、両端において、他の前記蓄電素子の端子と電気的に接続される端子を有しており、
   前記端子は、前記第２の領域内に位置していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の蓄電装置。
10. 前記ケースは、この内壁面において、突状に形成され、前記熱交換媒体を所定方向にガイドさせるガイド部を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の蓄電装置と、
    前記蓄電装置を囲み、前記蓄電装置の温度調節に用いられる熱交換媒体を前記蓄電装置の外表面に導くダクトと、を有することを特徴とする温度調節構造。
12. 前記ダクトは、前記蓄電装置におけるすべての外表面に対して、前記熱交換媒体を接触させることを特徴とする請求項１１に記載の温度調節構造。
    

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