WO2015049762A1

WO2015049762A1 - 蓄電装置

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Publication number: WO2015049762A1
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Inventors: 享利山本
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Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-09
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Abstract

　蓄電ケース２内に、多段に配列された複数の二次電池セル１０１を備えた蓄電モジュール４０が収容されている。蓄電モジュール４０の保持ケース１１１には、二次電池セルの長手方向に対応して、冷媒導入口１１６、冷媒導出口１１８が設けられている。冷媒導入口１１６、冷媒導出口１１８に対応して蓄電ケース２には、吸気口２２、排気口３２が設けられている。吸気口２２と冷媒導入口１１６との間に、複数の流通開口部１５１を有するアタッチメント１５０が介装されている。流通開口部１５１の面積は、吸気口２２および冷媒導入口１１６の面積より小さい。

Description

蓄電装置

　この発明は、蓄電モジュールが収容された蓄電装置に関し、より詳細には、蓄電モジュールの冷却機能を備えた蓄電装置に関する。

　電気自動車、ハイブリッド自動車等には、動力源として蓄電装置が搭載される。蓄電装置には、リチウムイオン二次電池セル等の複数の二次電池セルを複数個備える蓄電モジュールが収容されている。
　蓄電装置は、充電または放電の際に熱が発生するが、多数の二次電池セルを備えているため、二次電池セル間に温度差が生じる。二次電池セル間の温度差は、電池の性能や損傷に影響するため、できるだけ温度差が生じないような冷却構造を採用する必要がある。

　従来、以下に示す冷却構造を備える蓄電装置が知られている。
　蓄電ケースには、一側部に冷却風導入口が、反対側の側部に冷却風導出口が形成され、蓄電ケース内部に、複数の蓄電モジュールが収容されている。蓄電ケースの冷却風導入口と最上流側の蓄電モジュールとの間に、複数本のスリットが設けられた冷却風制御板が設けられている。
　この冷却構造では、冷却風制御板の複数のスリットの周縁部で冷却風に渦線が生じることにより、密・疎の不規則な冷却風の流れが発生し、流れの強さ、速さ等が時間に伴って変化する。このため、時間経過と共に、大局的に、平均的な冷却が行われると記載されている（例えば、特許文献１参照）。

日本国特許公開２０１０－２６２７５８号公報

　上記特許文献１においては、冷却風制御板を通過した冷却風は、蓄電モジュールの外周面を冷却して冷却風導出口から排出され、直接、蓄電モジュール内の二次電池セルを冷却することはない。
　このため、蓄電モジュール内部に、二次電池セルが複数段に亘って配列されているような場合には、内部側の二次電池セルと外面側の二次電池セルとの間には大きな温度差が生じてしまう。

　本発明の第１の態様によると、蓄電モジュールケースと、蓄電モジュールケース内に複数段に配列され、且つ、各段に複数個が配列された複数の蓄電素子とを備え、蓄電モジュールケースにおける蓄電素子の長手方向に沿う一対の側部の一方に冷媒導入口が形成され、一対の側部の他方に冷媒導出口が形成された蓄電モジュールと、蓄電モジュールを収容し、冷媒導入口に連通する流入口および冷媒導出口に連通する流出口を有する蓄電ケースと、蓄電モジュールケースにおける冷媒導入口が形成された一対の側部の一方の外側または冷媒導出口が形成された一対の側部の他方の外側の少なくとも一方に配置された冷媒流通制御機構と、を備え、冷媒流通制御機構は、（ｉ）冷媒流通制御機構が冷媒導入口の外側に配置されている場合は、冷媒導入口の数よりも多い数の流通開口部を有し、各流通開口部の面積は、冷媒導入口の面積より小さい、（ｉｉ）冷媒流通制御機構が冷媒導出口の外側に配置されている場合は、冷媒導出口の数よりも多い数の流通開口部を有し、各流通開口部の面積は、冷媒導出口の面積より小さい。
　本発明の第２の態様によると、第１の態様において、蓄電モジュールケース内に配列された蓄電素子の段数は、各段に配列された蓄電素子の個数よりも小さいことが好ましい。
　本発明の第３の態様によると、第２の態様において、冷媒流通制御機構は、蓄電モジュールケースと蓄電ケースとの間に配置されている板状部材とすることができる。
　本発明の第４の態様によると、第２の記載の態様において、冷媒流通制御機構は、蓄電ケースの外側に配置されている板状部材とすることができる。
　本発明の第５の態様によると、第３または４の態様において、冷媒流通制御機構の流通開口部は、（ｉ）冷媒流通制御機構が冷媒導入口の外側に配置されている場合は、流入口の数よりも多く、各流通開口部の面積は、流入口の面積より小さい、（ｉｉ）冷媒流通制御機構が冷媒導出口の外側に配置されている場合は、流出口の数よりも多く、各流通開口部の面積は、流出口の面積より小さい、上記（ｉ）または（ｉｉ）を満足することが好ましい。
　本発明の第６の態様によると、第２の態様において、冷媒流通制御機構は、蓄電ケースに形成することができる。
　本発明の第７の態様によると、第１の態様において、蓄電素子は、円筒形二次電池セルとすることができる。
　本発明の第８の態様によると、第７の態様において、流通開口部は、１つの段に配列された複数の前記蓄電素子のそれぞれに対応して、少なくとも１つ配置されるように形成されているようにすることが好ましい。
　本発明の第９の態様によると、第７の態様において、各流通開口部は、１つの段に配列された複数個の蓄電素子に跨って形成することができる。
　本発明の第１０の態様によると、第１の態様において、蓄電ケース内に前記蓄電モジュールが複数設けられ、冷媒流通制御機構は複数の蓄電モジュールのそれぞれに対して設けられ、少なくとも１つの冷媒流通制御機構の流通開口部は、形状、面積、配置の少なくとも１つが、他の冷媒流通制御機構の流通開口部とは異なるようにしてもよい。
　本発明の第１１の態様によると、第１０の態様において、蓄電ケースは、冷媒の取入口または取出口を有し、取入口側または取出し口側に近い位置に収容された冷媒流通制御機構の流通開口部の合計面積が、取入口側または取出し口側から遠い位置に収容された冷媒流通制御機構の流通開口部の合計面積よりも小さくすることが好ましい。

　本発明によれば、冷媒は冷媒導入部から蓄電モジュール内に導入され、蓄電モジュール内に多段に配列された二次電池セル間の隙間を通って冷媒導出部から蓄電モジュール外に導出される。冷媒導入部または冷媒導出部の外側には流通開口部を有する冷媒流通制御機構が配置されており、この冷媒流通制御機構により冷媒はほぼ均等に配分されるので、多段に配列された蓄電モジュール内の蓄電素子を平均的に冷却することができ、以て、蓄電素子間の温度差を小さくすることができる。

本発明に係る蓄電装置の一実施の形態の外観斜視図。図１に図示された蓄電装置の分解斜視図。図２に図示された蓄電装置の一部を背面側から観た分解斜視図。図２に図示された蓄電装置において、蓄電モジュールを取り外した状態の分解斜視図。図２に図示された蓄電モジュールとアタッチメント（冷媒流通制御機構）との分解斜視図。図５に図示された蓄電モジュールの模式的外観斜視図。（ａ）は図５に図示された蓄電モジュールの構造を説明するための分解斜視図、（ｂ）は、蓄電モジュールの模式的外観斜視図。図５に図示された蓄電モジュールの分解斜視図。本発明の蓄電装置の一実施の形態を示す模式的断面図。（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、アタッチメントの変形例を示す図。本発明の蓄電装置の実施形態２を示す要部分解斜視図。本発明の蓄電装置の実施形態３を示す要部分解斜視図。本発明の蓄電装置の実施形態４を示す模式的断面図。

--実施形態１--
［蓄電装置全体構成］
　以下、この発明の蓄電装置の一実施形態を図面と共に説明する。
　本実施の形態に係る蓄電装置は、電動車両、例えば電気自動車の電動機駆動システムにおける車載電源装置に適用されるものである。この電気自動車の概念には、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等が含まれる。
　先ず、図１～４を用いて蓄電装置の全体構成について説明する。
　図１は、本発明に係る蓄電装置の一実施の形態の外観斜視図であり、図２は図１に図示された蓄電装置の分解斜視図であり、図３は図２に図示された蓄電装置の一部を背面側から観た分解斜視図であり、図４は図２に図示された蓄電装置において、蓄電モジュールを取り外した状態の分解斜視図である。
　蓄電装置１は、例えば、リチウムイオンバッテリ装置であり、蓄電ケース２内に、リチウムイオン等の複数の二次電池セル１０１（図８参照：蓄電素子）を備えた複数の蓄電モジュール４０が収容されている。
　蓄電ケース２は、大きな直方体の左側に小さな直方体が連結された形状を有している。
　なお、以下の説明において、前後方向、左右方向、上下方向を図１、図２に図示する方向として説明する。

　蓄電ケース２は、メインケース１１、サイドカバー１２、アンダーカバー１３、トップカバー１４により構成されている。メインケース１１は、後部に側壁３１（図３参照）を有し、上・下部および前部が開口された枠形状を有する。メインケース１１、サイドカバー１２、アンダーカバー１３、トップカバー１４は、例えば、それぞれ、金属製の薄板をプレス加工することによって形成される。
　サイドカバー１２は、メインケース１１の側壁３１に対向して配置され、メインケース１１の前部側の開口を閉じる。側壁３１は、後部壁を構成し、サイドカバー１２は前部壁を構成する。アンダーカバー１３はメインケース１１の下部開口を閉じ、トップカバー１４はメインケース１１の上部開口を閉じる。サイドカバー１２、アンダーカバー１３、トップカバー１４のそれぞれは、メインケース１１にボルト等の締結部材により固定され、内部に電子部品を収容するための空間を形成する。

　メインケース１１、サイドカバー１２、アンダーカバー１３、トップカバー１４によって形成される蓄電ケース２内には、蓄電モジュール４０が収容される蓄電モジュール収容エリア２Ａおよび制御ユニット４が収容される制御ユニット収容エリア２Ｂが形成されている。
　蓄電モジュール収容エリア２Ａには、複数個（本実施形態では３個）の蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃが配置される。各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃは、直方体のブロック形状を有しており、本実施の形態では、メインケース１１内で長手方向が上下方向に延在し、互いに隣接して並列に配置されて収容され、制御ユニット収容エリア２Ｂから離反する方向、すなわち図２の右方向に向かって蓄電モジュール４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの順番に並べて配置されている。

　各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃの前部には、冷媒導入口１１６が設けられている。また、各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃの後部には、冷媒導出口１１８（図３参照）が設けられている。
　サイドカバー１２には、各蓄電モジュール４０の冷媒導入口１１６に対向して吸気口（流入口）２２が設けられている。また、メインケース１１の側壁３１には、各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃの冷媒導出口１１８に対向して排気口（流出口）３２が設けられている。
　図２、図４には図示されてはいないが、サイドカバー１２と各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃとの間には、後述するように、空気等の冷媒の流通を制御する冷媒制御機構、すなわち、アタッチメント１５０（図５参照）が配置されている。

　図５は図２に図示された蓄電モジュールとアタッチメントとの分解斜視図であり、図６は図５に図示された蓄電モジュールの模式的外観斜視図である。また、図７（ａ）は図５に図示された蓄電モジュールの構造を説明するための分解斜視図であり、図７（ｂ）は、蓄電モジュールの模式的外観斜視図である。
　各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃには、長手（上下）方向両側に分かれた部位に、図６の模式図に示すように、正極端子４１Ａ～４１Ｃと負極端子４２Ａ～４２Ｃが設けられている。
　蓄電モジュール４０Ａと蓄電モジュール４０Ｂとの間、もしくは蓄電モジュール４０Ｂと蓄電モジュール４０との間は、ＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ５３によって両者間を電気的に接続または遮断できるようなっている。ＳＤスイッチ５３は、蓄電装置１の保守、点検の時の安全性を確保するために設けられた安全装置であり、スイッチとヒューズとを電気的に直列に接続した電気回路から構成され、サービスマンによって保守、点検時に操作される。

　蓄電モジュール４０Ａの正極端子４１Ａから蓄電モジュール４０Ｃの負極端子４２Ｃの６つの外部端子は、ハーネスにより蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃが直列となるように接続されると共に、制御ユニット４の図示していない外部端子に接続される。蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃは、その長手(上下）方向の側面に沿って配置された２枚の電圧検出基板２０１、２０２（図２参照）と温度検出センサ４５（図２参照）を有しており、それぞれ図示していない電圧検出線とセンサ線によって制御ユニット４の制御装置（図示せず）に接続されている。

　蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃは、同様な構造を有しており、以下、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃを代表して、適宜、蓄電モジュール４０として説明する。
　蓄電モジュール４０は、図７（ａ）に示すように、蓄電モジュールケース、すなわち、保持ケース１１１内に複数の二次電池セル１０１を保持した構成を有しており、本実施の形態では、後述するように、前後３段に二次電池セル１０１が配列されている。保持ケース１１１は、図７（ｂ）に示すように、六面体形状を有している。保持ケース１１１は、上下方向に離間して対向する上面部１１２と下面部１１３、左右方向に離間して対向し上面部１１２と下面部１１３の各短部間に亘る一対の縦壁面部１１４を有する。また、保持ケース１１１は、例えば、樹脂により形成されており、前後方向に離反して対向し上面部１１２、下面部１１３、一対の縦壁面部１１４の各長辺部間に亘る一対の前端面部１１５ａと後端面部１１５ｂ（図９参照）を有する。

　保持ケース１１１の前端面部１１５ａには、上述した冷媒導入口１１６が形成されている。保持ケース１１１の後端面部１１５ｂには、上述した冷媒導出口１１８が形成されている。
　図７（ｂ）は、冷媒導入口１１６と冷媒導出口１１８との位置関係を示すための模式図である。空気等の冷媒が冷媒導入口１１６から保持ケース１１１内に流入し、保持ケース１１１内を前後方向に亘って流通し、後部側の冷媒導出口１１８から流出される。

　蓄電モジュール４０は、蓄電ケース２内に収容された状態で、サイドカバー１２に保持ケース１１１の前端面部１１５ａが対向して配置され、前端面部１１５ａの冷媒導入口１１６がサイドカバー１２の吸気口２２と対向する。また、蓄電モジュール４０の保持ケース１１１の後端面部１１５ｂが側壁３１と対向して配置され、後端面部１１５ｂの冷媒導出口１１８が側壁３１の排気口３２と対向する。

　図９に図示されるように、蓄電ケース２内において、サイドカバー１２と保持ケース１１１の前端面部１１５ａとの間に、後述するアタッチメント１５０が介装される。また、メインケース１１の側壁３１と保持ケース１１１の後端面部１１５ｂとは、不図示の挿入部材を介して密接して固定される。そして、保持ケース１１１の前端面部１１５ａの冷媒導入口１１６とサイドカバー１２の吸気口２２とが連通状態とされると共に、保持ケース１１１の後端面部１１５ｂの冷媒導出口１１８とメインケース１１の側壁３１の排気口３２とが直接連通した状態とされる。かかる状態では、サイドカバー１２と保持ケース１１１の前端面部１１５ａとはアタッチメント１５０を介して密着され、メインケース１１の側壁３１と後端面部１１５ｂとの間は密着されているので、蓄電ケース２内のガスが漏れ出るのを防止できる。

　不図示のダクト等により取り込まれた空気等の冷媒は、蓄電ケース２の吸気口２２および冷媒導入口１１６を通って蓄電モジュール４０内に導入され、冷媒導出口１１８を通って、蓄電ケース２の排気口３２から蓄電モジュール４０の外に排出される。つまり、蓄電モジュール４０の内部に配列された複数の二次電池セル１０１を直接冷媒が接触して冷却する。

　保持ケース１１１の前端面部１１５ａとサイドカバー１２の吸気口２２との間の上部に形成された空間領域と、保持ケース１１１の後端面部１１５ｂとメインケース１１の側壁３１の排気口３２との間の上部に形成された空間領域を配線通路として利用し、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃと制御ユニット４との間を接続する配線が通される。この部分に通される配線としては、蓄電モジュール４０Ｃの負極端子４２Ｃと制御ユニット４との間を接続するハーネス、各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃの電圧の検出信号を制御ユニット４に送信する電圧検出線、温度検出センサ４５の検出信号を制御ユニット４に送信するセンサ線等が含まれる。

［蓄電モジュール］
　本一実施の形態において、蓄電モジュール４０Ａと蓄電モジュール４０Ｂは、１４個の二次電池セル１０１を有する構成であり、蓄電モジュール４０Ｃは１２個の電池セル有する構成となっている。
　蓄電モジュール４０Ａと蓄電モジュール４０Ｂの内部には、１４個の二次電池セル１０１が配列されている。各二次電池セル１０１の正極および負極は、隣接する二次電池セル１０１の反対極性の負極および正極に導電部材１９１（図７（ａ）参照）により接続され、１４個すべてが直列に接続されている。蓄電モジュール４０Ｃは、図示はしないが、同様に、内部に配列された１２個すべてが直列に接続されている。蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃそれぞれの最初の二次電池セル１０１と最後の二次電池セル１０１にそれぞれ外部引出し端子が接続されて、図５および図６に示す正極端子４１Ａ～４１Ｃと負極端子４２Ａ～４２Ｃに接続されている。

　二次電池セル１０１は、円筒形のリチウムイオン二次電池であり、電解液が注入された電池容器の内部に電池素子および安全弁等の構成部品が収納されて構成されている。正極側の安全弁は、過充電などの異常によって電池容器の内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する開裂弁である。安全弁は、開裂によって電池蓋と電池素子の正極側との電気的な接続を遮断するヒューズ機構として機能するとともに、電池容器の内部に発生したガス、すなわち電解液を含むミスト状の炭酸系ガス（噴出物）を電池容器の外部に噴出させる減圧機構として機能する。

　電池容器の負極側にも開裂溝が設けられており、過充電などの異常によって電池容器の内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する。これにより、電池容器の内部に発生したガスを負極端子側からも噴出させることができる。二次電池セル１０１の公称出力電圧は３．０～４．２ボルト、平均公称出力電圧は３．６ボルトである。

　図８は図５に図示された蓄電モジュールの分解斜視図である。
　保持ケース１１１内で上下方向に並置された複数の二次電池セル１０１は、その中心軸が保持ケース１１１の左右に延在するようにケース１１１内に配置されている。
　二次電池セル１０１は、複数個×複数段（本実施形態では５個×４個×５個の３段）に配列されている。すなわち、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃは、保持ケース１１１内に、それぞれ、複数の二次電池セル１０１が配列されて構成される二次電池セル配列体１０３が、複数段に積層配置されている構成を有している。図８では、蓄電モジュール４０Ａまたは４０Ｂの場合で図示されているが、蓄電モジュール４０Ｃの場合には、例えば、４個×３段または５個×４個×３個の３段とされる。

　保持ケース１１１内において、前部側の二次電池セル配列体１０３Ｆと、後部側の二次電池セル配列体１０３Ｒと、中間層の二次電池セル配列体１０３Ｍとが保持されている。本実施の形態では、前部側の二次電池セル配列体１０３Ｆと後部側の二次電池セル配列体１０３Ｒは同じ配列で保持され、中間層の二次電池セル配列体１０３Ｍは前部側の二次電池セル配列体１０３Ｆおよび後部側の二次電池セル配列体１０３Ｒとは保持ケース１１１の長手（上下）方向に二次電池セル１０１の半個分だけずれた状態で保持される。すなわち、前部側の二次電池セル配列体１０３Ｆの配列ピッチと後部側の二次電池セル配列体１０３Ｒと中間層の二次電池セル配列体１０３Ｍの配列ピッチは同じに設定され、前中後の配列体同士で半ピッチずれて配列されている。このように、前中後の配列体同士を列方向に偏位させた状態で保持することにより、隣り合った段の二次電池セル配列体を互いに接近させることができ、列方向に直交する方向の寸法を短くすることができる。したがって、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃ前後方向の長さ、すなわち高さを低くすることができる。

　保持ケース１１１は、後部保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１と中保持枠部材１３２と前部保持枠部材１４１の４つの部材からなる。中保持枠部材１３１は、後部保持枠部材１２１に対向する側に中保持枠１３１Ｒを有し、中保持枠部材１３２に対向する側に中保持枠１３１Ｆを有する。中保持枠部材１３２は、中保持枠部材１３１に対向する側に中保持枠１３２Ｒを有し、前部保持枠部材１４１に対向する側に中保持枠１３２Ｆを有する。
　後部保持枠部材１２１、中保持枠部材１３１の中保持枠１３１Ｒおよび１３１Ｆ、中保持枠部材１３２の中保持枠１３２Ｒおよび１３２Ｆ、前部保持枠１４１には、二次電池セル１０１の円筒部を嵌合する半円形の凹部１３７が設けられている。

　後部保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１の中保持枠１３１Ｒとにより、二次電池セル配列体１０３Ｒの二次電池セル１０１を挟み込んで保持する。中保持枠部材１３１の中保持枠１３１Ｆと中保持枠部材１３２の中保持枠１３２Ｒとにより、二次電池セル配列体１０３Ｍの二次電池セル１０１を挟み込んで保持する。中保持枠部材１３２の中保持枠１３２Ｆと前部保持枠部材１４１とにより、二次電池セル配列体１０３Ｆの二次電池セル１０１を挟み込んで保持する。各保持枠部材に保持された二次電池セル１０１の正極および負極は、凹部１３７から外部に露出される。

　保持ケース１１１の前端面部１１５ａ、後端面部１１５ｂに形成された冷媒導入口１１６および冷媒導出口１１８は、上下方向に長い矩形形状に形成されている。すなわち、冷媒導入口１１６および冷媒導出口１１８の上辺を、各二次電池セル配列体１０３Ｆ、１０３Ｍ、１０３Ｒに投影した線分が最上段の二次電池セル１０１の周面に射影されている。また、冷媒導入口１１６および冷媒導出口１１８の下辺を、各二次電池セル配列体１０３Ｆ、１０３Ｍ、１０３Ｒに投影した線分が最下段の二次電池セル１０１の周面に射影している。

　各二次電池セル配列体１０３Ｆ、１０３Ｍ、１０３Ｒを構成する二次電池セル１０１は、各配列体中において、隣接する二次電池セル１０１と隙間を存して配列されている。また、配列体相互間に隙間を存して保持枠部材により保持される。すなわち、保持ケース１１１内に配列された各二次電池セル１０１は、各配列体内の隣接する二次電池セル１０１および隣接する段の二次電池セル１０１と隙間を存して保持されている。これにより、冷媒導入口１１６から導入された空気等の冷媒は、各二次電池セル１０１に接触して冷却しながら二次電池セル１０１間の隙間を通って、冷媒導出口１１８から導出する冷却構造が構成されている。

　各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃの前方には、図５に図示される、アタッチメント１５０が配置されている。
　アタッチメント１５０は、金属製、樹脂製、またはゴム製の板状部材である。図９に示すように、アタッチメント１５０には、冷媒導入口１１６に対応する位置に、複数の流通開口部１５１が形成されている。より詳細には、アタッチメント１５０は、冷媒導入口１１６の上下方向に配置した冷媒導入口１１６の面積より小さい複数の冷媒導入口１１６を有する。

［アタッチメント］
　上述したアタッチメント、すなわち、冷媒流通制御機構について詳細に説明する。
　図９は、本発明の蓄電装置の一実施の形態を示す模式的断面図である。
　蓄電装置１の蓄電ケース２内には、蓄電モジュール４０が収容され、蓄電モジュール４０の保持ケース１１１内には、複数個の二次電池セル１０１により構成された二次電池セル配列体１０３が複数段に収容されている。各二次電池セル１０１は、同じ段の隣接する二次電池セル１０１および隣接する段の二次電池セル配列体１０３の二次電池セル１０１と隙間を存して配置されている。

　蓄電ケース２のサイドカバー１２には吸気口２２が形成され、蓄電ケース２の側壁３１には、排気口３２が形成されている。保持ケース１１１の前端面部１１５ａには、吸気口２２と対応する位置に、吸気口２２とほぼ同じ面積の冷媒導入口１１６が形成されている。保持ケース１１１の後端面部１１５ｂには、排気口３２と対応する位置に、排気口３２とほぼ同じ面積の冷媒導出口１１８が形成されている。

　サイドカバー１２と蓄電モジュール４０の保持ケース１１１の前端面部１１５ａとの間にアタッチメント１５０が介装されている。アタッチメント１５０は、吸気口２２および冷媒導入口１１６の領域内に、ほぼ等間隔に配列された複数個の流通開口部１５１を有し、各流通開口部１５１は吸気口２２および冷媒導入口１１６に連通している。各流通開口部１５１は吸気口２２および冷媒導入口１１６より小さい面積を有している。
　流通開口部１５１は、二次電池セル１０３Ｆに配列された５個の二次電池セル１０１に対応して５個、形成されている。すなわち、１個の二次電池セル１０１に対して１個の流通開口部１５１が配置されている。アタッチメント１５０は、保持ケース１１１への嵌めこみ、保持ケース１１１またはサイドカバー１２の一方または両方に接着などにより固定することができる。

　アタッチメント１５０の流通開口部１５１は、冷媒の流量、向き、流速等の流通状態を制御する機能を有しており、吸気口２２を通過した空気等の冷媒は、流通状態を制御されて冷媒導入口１１６から保持ケース１１１内に流入する。吸気口２２を通過した冷媒は、アタッチメント１５０の流通開口部１５１でほぼ均等に配分され、配分された冷媒は、各二次電池セル１０１を温度が均等になるように冷却する。上述した通り、保持ケース１１１内に配列された二次電池セル１０１間の隙間を通って、冷媒が冷媒導出口１１８に導かれ、冷媒の流れは良好である。このため、高い冷却効率を得ることができる。

　上記冷却構造において、二次電池セル配列体１０３を構成する二次電池セル１０１の個数よりも二次電池セル配列体１０３の段数を少なくすると、冷媒導入口１１６から冷媒導出口１１８までの冷媒流路長が短くなるので、冷却効果を大きくすることができ好ましい。

　なお、上記一実施の形態においては、アタッチメント１５０を冷媒導入口１１６側に配設した構造として例示したが、アタッチメント１５０を冷媒導出口１１８側に配設するようにしてもよい。また、アタッチメント１５０を冷媒導入口１１６側と冷媒導出口１１８側との両側に配設するようにしてもよい。

　また、図示はしないが、アタッチメント１５０と各ケース部材との間、例えば、アタッチメント１５０を冷媒導入口１１６側に配設する場合で例示するならば、アタッチメント１５０とサイドカバー１２との間、およびアタッチメント１５０と保持ケース１１１の前端面部１１５ａとの間の一方または両方にシール部材を配設してもよい。

　上記一実施の形態では、冷媒導入口１１６および冷媒導出口１１８を同一形状、同一面積として例示したが、冷媒導入口１１６と冷媒導出口１１８とは、形状と面積の一方または両方が異なっていてもよい。また、冷媒導入口１１６および冷媒導出口１１８を１つの開口部として例示したが、一方または両方を複数の開口部に分離して形成するようにしてもよい。

［アタッチメントの変形例］
　図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、それぞれ、アタッチメントの変形例を示す図である。
　図１０（ａ）に図示されたアタッチメント１５０Ａは、流通開口部１５１Ａを、上下方向に長い矩形形状としたものである。この変形例においては、各流通開口部１５１Ａは、二次電池セル配列体１０３Ｆを構成する５個の二次電池セル１０１のすべて跨って配置されている。
　また、図１０（ｂ）に図示されたアタッチメント１５０Ｂは、楕円形の流通開口部１５１Ｂを多数有するものである。図示の例では、流通開口部１５１Ｂは、２個と１個とを、上下方向に交互に配置されている。しかし、すべて同数としてもよい。
　図１０（ａ）、図１０（ｂ）に図示されたアタッチメント１５０Ａ、１５０Ｂの流通開口部１５１Ａ、１５１Ｂの形状、配列、面積は、単なる一例に過ぎない。流通開口部１５１の形状は、円形、六角形、八角形としたり、異なる形状の組み合わせとしたりすることができる。また、その配列や、ピッチ、面積なども適宜、選択することができる。
　要は、流通開口部１５１は、
（ｉ）アタッチメント１５０が冷媒導入口１１６側に配置されている場合は、冷媒導入口１１６の数よりも多い数を有し、各流通開口部１５１の面積が冷媒導入口１１６の面積より小さい、
（ｉｉ）アタッチメント１５０が冷媒導出口１１８側に配置されている場合は、冷媒導出口１１８の数よりも多い数を有し、各流通開口部１５１の面積が冷媒導出口１１８の面積より小さい、
のいずれかを満足すればよい。

　以上説明した通り、上記一実施の形態の蓄電装置によれば、次の効果を奏する。
（１）蓄電モジュール４０の冷媒導入口１１６または冷媒導出口１１８の外側に、冷媒導入口１１６または冷媒導出口１１８より小さい面積を有する複数の流通開口部１５１を有するアタッチメント１５０を配設した。
　空気等の冷媒は、アタッチメント１５０の流通開口部１５１でほぼ均等に配分され、多段に配列された各二次電池セル配列体１０３を構成する二次電池セル１０１のそれぞれを、それら温度が均等になるように冷却する。よって、二次電池セル１０１間の温度差が小さくなり、電池の性能を維持することが容易となる。

（２）アタッチメント１５０は、蓄電モジュール４０の冷媒導入口１１６または冷媒導出口１１８の外側に配設されている。アタッチメント１５０を蓄電モジュール４０の内部に配設したり、蓄電モジュール４０と一体に形成したりすると、蓄電モジュール４０の内部構造、収容する二次電池セル１０１の数、蓄電モジュール４０の設置場所の相違等により、蓄電モジュール４０の構造が変更されると、それに対応してアタッチメント１５０を変更する必要が生じる。アタッチメント１５０を外部から蓄電モジュール４０に取り付け可能とすることにより、アタッチメント１５０を共通に使用することが可能となり、共通化によるコストダウン、開発費の低減、保守・整備等のサービス性の向上が期待できる。

（３）また、アタッチメント１５０を、蓄電モジュール４０の冷媒導入口１１６または冷媒導出口１１８の外側に配設するので、アタッチメント１５０は、保持ケース１１１への嵌めこみ、保持ケース１１１またはサイドカバー１２の一方または両方に接着などの簡単な組み付け作業で取り付けが可能であり、組付け作業性がよい。

--実施形態２--
　図１１は、本発明の蓄電装置の実施形態２を示す要部分解斜視図である。
　実施形態２の蓄電装置１は、実施形態１のアタッチメント１５０を省略し、蓄電ケース２の側壁３１に冷媒流通制御機構として機能する開口１５０Ｃを設ける点に特徴を有する。
　蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃの冷媒導出口１１８のそれぞれに対応して、蓄電ケース２の側壁３１には、３箇所に冷媒流通制御機構１５０Ｃが設けられている。
　各冷媒流通制御機構１５０Ｃは、冷媒導出口１１８より面積が小さい、複数の流通開口部１５１Ｃにより構成されている。

　実施形態２の蓄電装置１によれば、蓄電ケース２の側壁３１に冷媒流通制御機構１５０Ｃが設けられているので、実施形態１の（１）と同様な効果を奏する。また、冷媒流通制御機構１５０Ｃが蓄電ケース２と一体に形成されているので、実施形態１よりも、さらに、組付け作業の効率化を図ることができる。

　なお、実施形態２において、サイドカバー１２の吸気口２２を冷媒流通制御機構１５０Ｃに置き換えてもよい。サイドカバー１２に冷媒流通制御機構１５０Ｃを設けた構造において、メインケース１１の側壁３１にも冷媒流通制御機構１５０Ｃを設けてもよい。
　また、実施形態１と同様、冷媒流通制御機構１５０Ｃに形成される流通開口部１５１Ｃの形状、面積は、実施形態１と同様、適宜、変更することができる。

--実施形態３--
　図１２は、本発明の蓄電装置の実施形態３を示す要部分解斜視図であり、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃと、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃに固定される各アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆとの対応関係を示している。
　各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃの冷媒導入口１１６および／または冷媒導出口１１８に対応して、アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆが取り付けられる。アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆのそれぞれには、流通開口部１５１Ｄが形成されている。アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆに形成された流通開口部１５１Ｄの数は、アタッチメント１５０Ｄが最も番多く、アタッチメント１５０Ｅが次に多く、アタッチメント１５０Ｆが最も少ない。換言すれば、アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆに形成された流通開口部１５１Ｄの合計面積は、アタッチメント１５０Ｄ、１５０Ｅ、１５０Ｆの順に少なくなっている。すなわち、アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆの流通開口部１５１Ｄを通過する冷媒の流量は、アタッチメント１５０Ｄ、１５０Ｅ、１５０Ｆの順に小さくなる。

　蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃ対して図示Ｘ方向から冷媒が流れてくる場合、アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆの周囲を流れる冷媒の流量は、上流側程多い。このため、アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆから流入する冷媒の流量は、平均化される。すなわち、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃ内部に流入する冷媒の流量が、ほぼ同じになり、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃの冷却の能力が均一化される。

　実施形態３によれば、各蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃに対応して、流通開口部１５１Ｄを有するアタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆを配置したので、実施形態１の（１）～（３）と同様な効果を奏する。加えて、下記の効果を奏する。
（４）蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃに取り付けられるアタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆの流通開口部１５１Ｄの合計面積を異なるものとした。このため、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃが配置される周囲の温度やダクトの位置等に応じて、アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆを介して蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃ内に流入する冷媒の流量を調整し、蓄電モジュール４０Ａ～４０Ｃ内の二次電池セル１０１の温度差を小さくすることができる。すなわち、異なる蓄電モジュール４０内の二次電池セル１０１に対しても二次電池セル１０１の温度差を小さくすることが可能となる。

　なお、流通開口部１５１Ｄの形状、面積は、実施形態１、２と同様に、適宜、変更することが可能である。また、アタッチメント１５０Ｄ～１５０Ｆに形成される流通開口部１５１Ｄの形状を、それぞれ、異なるものとしてもよい。

--実施形態４--
　図１３は、本発明の蓄電装置の実施形態４を示す模式的断面図である。
　実施形態４は、アタッチメント１５０が蓄電ケース２のサイドカバー１２の外側に配置されている点に特徴を有する。
　蓄電装置１の蓄電ケース２内には、蓄電モジュール４０が収容され、蓄電モジュール４０の保持ケース１１１内には、複数個の二次電池セル１０１により構成された二次電池セル配列体１０３が複数段に収容されている。各二次電池セル１０１は、同じ段の隣接する二次電池セル１０１および隣接する段の二次電池セル配列体１０３の二次電池セル１０１と隙間を存して配置されている。

　そして、蓄電ケース２のサイドカバー１２の外側にはアタッチメント１５０が取り付けられている。アタッチメント１５０は、吸気口２２および冷媒導入口１１６の領域内に形成された複数個の流通開口部１５１を有し、各流通開口部１５１は吸気口２２および冷媒導入口１１６に連通されている。各流通開口部１５１は吸気口２２および冷媒導入口１１６より小さい面積を有している。アタッチメント１５０は、サイドカバー１２への嵌めこみ、または接着などにより固定することができる。

　不図示のダクトから取り込まれた冷媒は、アタッチメント１５０の流通開口部１５１、吸気口２２および冷媒導入口１１６から蓄電モジュール４０内に流入する。冷媒は、アタッチメント１５０の流通開口部１５１を通過する際、流量、向き、流速等の流通状態が制御されてほぼ均等に配分され、蓄電モジュール４０内に配列されている各二次電池セル１０１を均等に冷却する。そして、保持ケース１１１内に配列された二次電池セル１０１間の隙間を通って冷媒導出口１１８に導出される。このため、高い冷却効率を得ることができる。

　実施形態４においても、蓄電ケース２の外側にアタッチメント１５０が取り付けられているので、実施形態１の（１）および（２）と同様な効果を奏する。また、アタッチメント１５０の蓄電ケース２への取付けも嵌めこみ、接着などの簡単な作業であるので、組付け作業性がよい。

　上記冷却構造において、二次電池セル配列体１０３を構成する二次電池セル１０１の数よりも二次電池セル配列体１０３の段数が小さいと、冷媒導入口１１６から冷媒導出口１１８までの冷媒流路長が短くなるので、冷却効果を大きくすることができ好ましい。

　上記一実施の形態では、冷媒導入口１１６および冷媒導出口１１８を同一形状、同一面積として例示したが、媒導入口１１６と冷媒導出口１１８とは、形状および面積の一方または両方が異なっていてもよい。また、冷媒導入口１１６および冷媒導出口１１８を１つの開口部として例示したが、一方または両方を複数の開口部に分離して形成するようにしてもよい。

　また、図示はしないが、アタッチメント１５０とサイドカバー１２との間にシール部材を配設してもよい。

　本発明は、リチウムイオン二次電池を備える蓄電装置に限られるものではなく、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる二次電池を備える蓄電装置にも適用することが可能である。また、本発明は、リチウムイオンキャパシタや電解二重層コンデンサ等の蓄電素子を備える蓄電装置にも適用が可能である。

　本実施形態では、冷媒として空気を例示したが、空気以外の気体でもよい。また、気体ではなく、液体を冷媒としてもよい。

　その他、本発明の蓄電装置は、発明の趣旨の範囲で、種々、変形して適用することが可能であり、要は、蓄電モジュールケー内に複数の二次電池セルを多段に配列し、蓄電モジュールケースの各二次電池セルの長手方向に対向する冷媒導入口と冷媒導出口とを設け、冷媒導入口および冷媒導出口の少なくとも一方の外側に、冷媒流通制御機構を配し、冷媒流通制御機構に冷媒導入口および冷媒導出口のいずれより面積が小さく、個数が多い複数の流通開口部を形成したものであればよい。

　　１　　　　蓄電装置
　　２　　　　蓄電ケース
　　２２　　　吸気口（流入口）
　　３２　　　排気口（流出口）
　４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ　　　　蓄電モジュール
　１０１　　　二次電池セル（蓄電素子）
　１１１　　　保持ケース（蓄電モジュールケース）
　１１６　　　冷媒導入口
　１１８　　　冷媒導出口
　１５０、１５０Ａ～１５０Ｆ　　　アタッチメント（冷媒流通制御機構）
　１５１、１５１Ａ～１５１Ｄ　　　流通開口部

Claims

　蓄電モジュールケースと、前記蓄電モジュールケース内に複数段に配列され、且つ、各段に複数個が配列された複数の蓄電素子とを備え、前記蓄電モジュールケースにおける前記蓄電素子の長手方向に沿う一対の側部の一方に冷媒導入口が形成され、前記一対の側部の他方に冷媒導出口が形成された蓄電モジュールと、
　前記蓄電モジュールを収容し、前記冷媒導入口に連通する流入口および前記冷媒導出口に連通する流出口を有する蓄電ケースと、
　前記蓄電モジュールケースにおける前記冷媒導入口が形成された前記一対の側部の一方の外側または前記冷媒導出口が形成された前記一対の側部の他方の外側の少なくとも一方に配置された冷媒流通制御機構と、を備え、
　前記冷媒流通制御機構は、
（ｉ）前記冷媒流通制御機構が前記冷媒導入口の外側に配置されている場合は、前記冷媒導入口の数よりも多い数の流通開口部を有し、前記各流通開口部の面積は、前記冷媒導入口の面積より小さい、
（ｉｉ）前記冷媒流通制御機構が前記冷媒導出口の外側に配置されている場合は、前記冷媒導出口の数よりも多い数の流通開口部を有し、前記各流通開口部の面積は、前記冷媒導出口の面積より小さい、
上記（ｉ）または（ｉｉ）を満足する、蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　前記蓄電モジュールケース内に配列された蓄電素子の段数は、各段に配列された蓄電素子の個数よりも小さい、蓄電装置。
　請求項２に記載の蓄電装置において、
　前記冷媒流通制御機構は、前記蓄電モジュールケースと前記蓄電ケースとの間に配置されている板状部材である、蓄電装置。
　請求項２に記載の蓄電装置において、
　前記冷媒流通制御機構は、前記蓄電ケースの外側に配置されている板状部材である、蓄電装置。
　請求項３または４に記載の蓄電装置において、
　前記冷媒流通制御機構の前記流通開口部は、
（ｉ）前記冷媒流通制御機構が前記冷媒導入口の外側に配置されている場合は、前記流入口の数よりも多く、前記各流通開口部の面積は、前記流入口の面積より小さい、
（ｉｉ）前記冷媒流通制御機構が前記冷媒導出口の外側に配置されている場合は、前記流出口の数よりも多く、前記各流通開口部の面積は、前記流出口の面積より小さい、
上記（ｉ）または（ｉｉ）を満足する、蓄電装置。
　請求項２に記載の蓄電装置において、
　前記冷媒流通制御機構は、前記蓄電ケースに形成されている、蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　前記蓄電素子は、円筒形二次電池セルである、蓄電装置。
　請求項７に記載の蓄電装置において、
　前記流通開口部は、前記１つの段に配列された複数の前記蓄電素子のそれぞれに対応して、少なくとも１つ配置されるように形成されている、蓄電装置。
　請求項７に記載の蓄電装置において、
　前記各流通開口部は、１つの段に配列された複数個の前記蓄電素子に跨って形成されている、蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　前記蓄電ケース内に前記蓄電モジュールが複数設けられ、前記冷媒流通制御機構は前記複数の蓄電モジュールのそれぞれに対して設けられ、
　少なくとも１つの前記冷媒流通制御機構の前記流通開口部は、形状、面積、配置の少なくとも１つが、他の前記冷媒流通制御機構の前記流通開口部とは異なる、蓄電装置。
　請求項１０に記載の蓄電装置において、
　前記蓄電ケースは、冷媒の取入口または取出口を有し、
　前記取入口側または前記取出し口側に近い位置に収容された前記冷媒流通制御機構の前記流通開口部の合計面積は、前記取入口側または前記取出し口側から遠い位置に収容された前記冷媒流通制御機構の前記流通開口部の合計面積よりも小さい、蓄電装置。