JP2012186124A

JP2012186124A - パック電池

Info

Publication number: JP2012186124A
Application number: JP2011050282A
Authority: JP
Inventors: Akira Oe; 明大江; Shumei Nishijima; 主明西島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-09-27

Abstract

【課題】高出力密度型二次電池を高エネルギー密度型二次電池よりも効率的に冷却し、それによって高出力性能と高エネルギー性能をより効率よく両立させることができるパック電池を提供すること。
【解決手段】複数の高出力密度型二次電池と、複数の高エネルギー密度型二次電池と、これらの二次電池を組電池として収容するケースとを備え、前記ケースは、内部へ外気を取り入れるための吸入口と、内部の空気を外部へ排出する排出口とを有することを特徴とするパック電池。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケース内の二次電池を冷却可能なパック電池に関する。

種類の異なる単電池を組み合わせてなる従来の組電池としては、複数の単電池層（セル）が積層されてなるバイポーラ二次電池と、複数個の一般電池（二次電池）を電気的に直列接続してなる一般電池群とを備えた組電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、バイポーラ二次電池は、各単電池層に連結した検知用のタブを有している。一般電池群は、バイポーラ二次電池の正極と負極の組み合わせの構成の数と同じ数の一般電池をタブ連結部を介して直列接続してなる。そして、検知用のタブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部とが電気的に接続されている。
この従来技術によれば、２つの異なった特性のバイポーラ二次電池と一般電池群とを並列接続することにより、効率よく高出力とエネルギーの両性能を両立させることができるとされている。

特開２００５−１９７０１５号公報

しかしながら、前記従来技術では、バイポーラ二次電池のような高出力密度型二次電池と一般電池のような高エネルギー密度型二次電池の出力時に、高出力密度型二次電池の方が発熱し易いため、高出力密度型二次電池を冷却しなければ高出力性能を引き出し難いが、これについて言及していない。特に、高出力密度型二次電池と高エネルギー密度型二次電池を個別に出力させる場合、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車において、高出力密度型二次電池を加速専用とし、高エネルギー密度型二次電池を巡航専用とする場合、高出力密度型二次電池を冷却しなければ高出力性能（加速性能）を十分に引き出すことは困難である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、内部の二次電池を冷却することができるパック電池を提供することを目的とする。

本発明によれば、複数の高出力密度型二次電池と、複数の高エネルギー密度型二次電池と、これらの二次電池を組電池として収容するケースとを備え、前記ケースは、内部へ外気を取り入れるための吸入口と、内部の空気を外部へ排出する排出口とを有するパック電池が提供される。
さらに、本発明の別の観点によれば、前記パック電池と、このパック電池が充放電可能なように電気的に接続されたモータとを備えた電動車両が提供される。

本発明のパック電池によれば、内部の二次電池を冷却することができるため、高出力密度型二次電池を出力時に冷却して本来の高出力性能を引き出すことができる。
したがって、このパック電池は、高出力性能と高エネルギー性能を効率よく両立させることができ、特に、高出力密度型二次電池と高エネルギー密度型二次電池を個別に出力させる場合に好適である。

図１は本発明のパック電池の実施形態１を示す斜視図である。図２は本発明のパック電池の各種実施形態の設置場所として電動車両内を例示した説明図である。図３は実施形態１のパック電池の蓋体を取り外した状態を示す平面図である。図４は実施形態１のパック電池から二次電池を取り除いた状態を示す平断面図である。図５は実施形態１のパック電池内に送り込まれた空気の流れを説明する概略平断面図である。図６は実施形態２のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。図７は実施形態３のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。図８は実施形態４のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。図９は実施形態５のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。図１０は実施形態６のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。図１１は実施形態７のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。図１２は実施形態８のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。図１３は実施形態９のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。図１４（Ａ）は実施形態１０のパック電池の内部構造を説明する概略平断面図であり、図１４（Ｂ）はこの電池パックの概略側断面図である。図１５（Ａ）は実施形態１１のパック電池内の電池の配置を説明する説明図であり、図１５（Ｂ）は概略側断面図である。

本発明のパック電池は、複数の高出力密度型二次電池と、複数の高エネルギー密度型二次電池と、これらの二次電池を組電池として収容するケースとを備える。
ここで、高出力密度型二次電池は高エネルギー密度型二次電池よりも短時間で大電流を充放電できる高い出力特性を有していればよく、一方、高エネルギー密度型二次電池は高出力密度型二次電池よりも高いエネルギー密度（単位重量または単位体積当たりの大きい容量）を有していればよく、各型の二次電池の構成材料、構造等は特に限定されるものではない。さらに、各型の二次電池は、寿命が長く、信頼性および安全性が高く、使用温度範囲が広く、安価であることが望ましいのは言うまでもない。
このような観点から、本発明においては、好ましい例として、高出力密度仕様のリチウムイオン電池と高エネルギー密度仕様のリチウムイオン電池を用いることができる。

さらに、本発明において、高出力密度型二次電池における正極および負極の厚みが、高エネルギー密度型二次電池における正極および負極の厚みよりも薄いことが好ましい。つまり、内部抵抗を下げることにより高出力を得るために高出力密度型二次電池の正極および負極の活物質層は薄く形成され、その反対に、高エネルギー密度型二次電池の正極および負極の活物質層は厚く形成される。
詳しく説明すると、二次電池において、正極および負極の厚みによる特性変化は、主に正極活物質層および負極活物質層の厚みに関わる。活物質層が厚い場合、電池の単位体積に占める活物質層の割合が増加するため、それだけ多くの反応が生じて電子の授受も多くなり、エネルギー密度が向上する。その反面、活物質層内の反応箇所から集電体までの距離が長くなる部分が増えるため、抵抗成分も増加し、出力を向上させるのには不向きである。一方、活物質層が薄い場合は、前記の逆であり、抵抗成分を減らして出力を向上させることができるが、電池の単位体積に占める活物質層の割合が減少するため、エネルギー密度を向上させるのには不向きである。
そこで、本発明においては、高出力および高エネルギー密度型二次電池の正負極の厚みを前記のようにすることが、各二次電池の機能向上のために好適である。

また、冷却効率を向上させるために、前記高出力密度型二次電池の形状は扁平型であってもよい。これにより、高出力密度型二次電池の表面積が増加するため、高出力密度型二次電池の外気との接触面積が増加して冷却効果を高めることができる。扁平型の高出力密度型二次電池としては、複数枚の正極および負極を積層させ、長方体形状の金属缶に挿入したもの、あるいは複数の樹脂層と金属層からなる外装としてのアルミラミネートフィルムで封入されたものを用いることができる。あるいは、一枚の正極と一枚の負極を捲回したものを平板状に形成したものを、金属缶等に挿入したものを用いてもよい。
一方、エネルギー密度を向上させるために、前記高エネルギー密度型二次電池の形状は円筒型であってもよい。この場合、円筒形の金属外装を用いることができる。

本発明のパック電池において、前記ケースは、内部へ外気を取り入れるための吸入口と、内部の空気を外部へ排出する排出口とを有する。
なお、このパック電池は、自らがケース内に外気を供給する手段を有さないため、ケース内に外気を供給する手段または方法が別に必要となる。例えば、このパック電池を、乗用車、バス、トラック等を含む電気自動車またはハイブリッド自動車、電池式路面電車等の電動車両の駆動電源として用いれば、電動車両が移動することにより自然に外気がケースの吸入口から内部を通って排出口から排出されるようにできるため、好都合である。したがって、このパック電池は、電動車両の駆動電源として好適である。

本発明のパック電池は、高出力密度型二次電池の性能と高エネルギー密度型二次電池の性能を両立させる上で、発熱し易い高出力密度型二次電池を効率よく冷却できることが好ましい。
このような観点から、本発明のパック電池は、次の（１）〜（５）のように構成されてもよい。

（１）前記ケースは、前記吸入口から内部へ流入した外気によって複数の高出力密度型二次電池が複数の高エネルギー密度型二次電池よりも効率的に冷却されるように各二次電池を配置し保持できる保持構造部を有する。換言すると、前記保持構造部は、ケース内の空気流の各高出力密度型二次電池に対する接触度合いが各高エネルギー密度型二次電池に対する接触度合いよりも高くなるように前記各二次電池を配置する構造を有している。この構造は、特に限定されず、具体的には次の構造が含まれる。

（２）前記保持構造部は、前記複数の高出力密度型二次電池が疎らに配置され、複数の高エネルギー密度型二次電池が密に配置される構造を有する。これにより、高出力密度型二次電池同士の間に隙間を形成し、その隙間に外気を流通させて各高出力密度型二次電池を効率的に冷却することができる。

（３）前記保持構造部は、複数の高出力密度型二次電池を設置する第１設置領域と、複数の高エネルギー密度型二次電池を設置する第２設置領域とを内部に有し、前記第１設置領域が前記第２設置領域よりも広い。この場合、外気が効率的に接触できるよう複数の高出力密度型二次電池のレイアウトの自由度を高めることができる。特に、複数の高出力密度型二次電池の合計設置面積と、複数の高エネルギー密度型二次電池の合計設置面積とが同程度の場合に特に有利であり、高出力密度型二次電池の冷却効果を高めることもできる。

（４）前記保持構造部は、複数の高出力密度型二次電池が相互に非接触状態で配置される構造を有する。すなわち、高出力密度型二次電池同士の間により多くの隙間を形成して、各高出力密度型二次電池の外気との接触面積を増加させて冷却効果を高めるようにする。
（５）前記保持構造部は、ケース内の空気が吸入口から排出口へ蛇行状に進むように、複数の高出力密度型二次電池が配置される構造を有する。すなわち、複数の高出力密度型二次電池によってケース内の吸入口から排出口までの外気流路を長く形成し、それによって高エネルギー密度型二次電池の冷却効果を高めるようにする。
この場合、前記保持構造部は、複数の高出力密度型二次電池が相互に平行に配置される、あるいは、複数の高出力密度型二次電池が波形に配置される構造を有する。このようにすれば、吸入口から排出口までの距離が短いコンパクトなケースを用いることができる利点が得られる。

これら（２）〜（５）の構造は適宜組み合わせられてもよく、後述する種々の実施形態にはこれらの構造の少なくとも１つが組み込まれている。
以下、図面を参照しながら本発明のパック電池の種々の実施形態を詳説する。
（実施形態１）
図１は本発明のパック電池の実施形態１を示す斜視図であり、図２は本発明のパック電池の各種実施形態の設置場所として電動車両内を例示した説明図であり、図３は実施形態１のパック電池の蓋体を取り外した状態を示す平面図であり、図４は実施形態１のパック電池から二次電池を取り除いた状態を示す平断面図であり、図５は実施形態１のパック電池内に送り込まれた空気の流れを説明する概略平断面図である。

このパック電池Ｐ１は、複数の高出力密度型二次電池Ｂｐと、複数の高エネルギー密度型二次電池Ｂｅと、これらの二次電池を組電池として収容するケースＥ１とを備える。実施形態１の場合、ケースＥ１は、扁平形に形成された１２個の高出力密度型二次電池Ｂｐおよび円筒形に形成された１２個の高エネルギー密度型二次電池Ｂｅを収容するように構成されている。
以下、高出力密度型二次電池Ｂｐを「高出力電池Ｂｐ」または「電池Ｂｐ」と言い、高エネルギー密度型二次電池Ｂｅを「高エネルギー電池Ｂｅ」または「電池Ｂｅ」と言う場合ある。

ケースＥ１は、四角い上方開口容器形のケース本体１０と、ケース本体１０の上方開口部を閉塞する板状の蓋体２０とからなる。なお、ケース本体１０の上方開口部の四隅にはネジ孔１２ａが形成されていると共に、蓋体２０の四つ角にはネジ２を挿通させる挿通孔が形成されており、ネジ２をネジ孔１２ａに着脱することで蓋体２０をケース本体１０に対して取付け・取外しできる。

ケース本体１０は、底壁１１と、前後左右の壁部を構成する周囲壁１２と、周囲壁１２の前壁に形成されて内部へ外気を取り入れるための吸入口１３と、周囲壁１２の後壁に形成されて内部の空気を外部へ排出する排出口１４と、吸入口１３から内部へ流入した外気が複数の高出力電池Ｂｐに効率的に接触するように各高出力電池Ｂｐを配置し保持する保持構造部１５とを備える。
なお、図１、図３〜図５において、パック電池Ｐ１の前後方向（長さ方向）および左右方向（幅方向）は矢印Ｘおよび矢印Ｙで示されている。

このパック電池Ｐ１は、図２に示すように、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両Ｃに搭載される。
この場合、電動車両Ｃは、例えば、座席またはトランクの床下にパック電池Ｐ１を設置する電池収納空間ｃ１が形成されると共に、走行時に電池収納空間ｃ１内に外気を導入して前方から後方へ流れるよう構成されている。したがって、パック電池Ｐ１の吸入口１３は電池収納空間ｃ１の前方に向けられ、排出口１４は後方に向けられる。
また、電動車両Ｃは、パック電池Ｐ１の電気エネルギーをタイヤの回転エネルギーに変換する図示しないモータを備えている。なお、電動車両Ｃは、蓄電システムを備え、制動時に前記モータを発電機として利用してタイヤの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電システムを充電するように構成されてもよく、蓄電システムの一部または全部をパック電池Ｐ１にて構成してもよい。

ケース本体１０は、複数の高出力電池Ｂｐを設置する第１設置領域１０ａ₁と、複数の高エネルギー電池Ｂｅを設置する第２設置領域１０ａ₂とを内部に有し、実施形態１の場合、第１設置領域１０ａ₁は左右方向Ｙの中央にかつ吸入口１３から排出口１４に亘って配置され、第２設置領域１０ａ₂は第１設置領域１０ａ₁の左右両側に配置されている。そして、中央の第１設置領域１０ａ₁および右方の第２設置領域１０ａ₂に保持構造部１５が設けられている。
なお、実施形態１の場合、複数の扁平形の高出力電池Ｂｐは吸入口１３からケースＥ１内に流入した空気が排出口１４へ向かって蛇行状に進むように第１設置領域１０ａ₁に配置され、複数の高エネルギー電池Ｂｅは左右の第２設置領域１０ａ₂にＸ方向に１列で配置される。

保持構造部１５は、ケース本体１０内に前記のように配置される複数の高出力電池Ｂｐおよび複数の高エネルギー電池Ｂｅを直立状態に保持し位置決めする機能を有している。換言すると、保持構造部１５は、複数の高出力電池Ｂｐおよび複数の高エネルギー電池Ｂｅが直立状態で前記のように配置されるように、各高出力電池Ｂｐの下端と勘合できる凹部１５ａおよび各高エネルギー電池Ｂｅの下端と嵌合できる凹部１５ｂを有している。
これらの凹部１５ａ、１５ｂは、ケース本体１０の底壁１１上に所定パターンで形成されて各電池Ｂｐ、Ｂｅの下端面と当接する第１段部１１ａと、第１段部１１ａよりも高く所定パターンで形成されて各電池Ｂｐ、Ｂｅの側面と当接する第２段部１１ｂとによって構成されている。

高出力電池Ｂｐは、離間して左右に配置された一対の平面視Ｕ字形凹部１５ａに嵌め込まれることによって直立状態に保持される。
高エネルギー電池Ｂｅは、平面的に視て複数の円が繋がった形状の凹部１５ｂの１つの円形凹部に嵌め込まれることによって直立状態に保持される。
複数の電池Ｂｐ、Ｂｅの配置は、一対の櫛の歯を隙間を空けて噛み合わせたような形状になっている。また、左側の各高エネルギー電池Ｂｅの位置は左側の各高出力電池Ｂｐに対応し、右側の各高エネルギー電池Ｂｅの位置は右側の各高出力電池Ｂｐに対応している。そのため、パック電池Ｐ１内の通風路Ａ１は吸入口１３から排出口１４へ向かって蛇行状に形成されている。

各凹部１５ａ、１５ｂに設置された各電池Ｂｐ、Ｂｅと底壁１１との間には隙間が形成される。例えば、各電池１５ａ、１５ｂの上端と下端に電極が設けられている場合、上端および下端の電極は電力を取り出すリード線（図示省略）と電気的に接続されるため、前記隙間はリード線を通す空間として利用できる。また、蓋体２０の内面（下面）には、所定位置に保持された各電池１５ａ、１５ｂの上端と接触して各電池１５ａ、１５ｂのぐらつきを抑えるための緩衝部材（例えば、スポンジ）が貼り付けられるため、各電池１５ａ、１５ｂの上端の電極と接続したリード線は緩衝部材の下を通すことができる。なお、ケース本体１０の周囲壁１２の所定箇所には、リード線をケース本体１０内に引き入れる挿通孔（図示省略）が形成されている。
よって、このような対向した位置に電極を有する電池１５ａ、１５ｂを使用しない場合は、リード線を電池の上に通すことができるため、電池を底壁１１に当接させるように保持構造部１５を構成してもよい。

このように構成されたパック電池Ｐ１によれば、図５に示すように、吸入口１３から内部に流入した空気が、各電池Ｂｐ、Ｂｅにて形成された蛇行状の通風路Ａ１を通って排出口１４から外部に排出される。なお、図５において、矢印は空気の流れを示している。
これにより、パック電池Ｐ１内において、各高出力電池Ｂｐの両側面（前面と後面）に沿って蛇行状に空気が流れる。一方、左右両側に各１列で配置された複数の高エネルギー電池Ｂｅとケース本体１０の周囲壁１２の間には空気がほとんど流入しないため、各高エネルギー電池Ｂｅは通風路Ａ１に面した部分に主に空気流が接触する。

このように、本発明のパック電池ｐ１によれば、高エネルギー電池Ｂｅよりも発熱し易い高出力電池Ｂｐを効率よく空冷することができる。
また、このパック電池Ｐ１において、複数の高出力電池Ｂｐは相互に非接触状態で配置されているため相互間に多くの隙間が形成されることになり、このことも高出力電池Ｂｐの冷却効果を高めている。
また、このパック電池Ｐ１において、複数の扁平形高出力電池ＢｐはＹ方向に平行かつ電池Ｂｐ相互が平行に配置されているため、Ｘ方向の長さおよびＹ方向の幅を短くしながら多くの高出力電池Ｂｐを収納したコンパクトなパック電池Ｐ１を得ることができる。

なお、複数の高出力電池Ｂｐの電気的な接続形態、複数の高エネルギー電池Ｂｅの電気的な接続形態、および高出力電池Ｂｐの群と高エネルギー電池Ｂｅの群の電気的な接続形態は特に限定されず、所望の接続形態を採用することができる。例えば、左側の高出力電池Ｂｐの群を直列接続し、右側の高出力電池Ｂｐの群を直列接続し、左側の高エネルギー電池Ｂｅの群を直列接続し、右側の高エネルギー電池Ｂｅの群を直列接続し、左右の高出力電池Ｂｐの群を並列接続し、左右の高エネルギー電池Ｂｅの群を並列接続する。

（実施形態２）
図６は実施形態２のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図６において、実施形態１と同様の要素には同一の符号を付している。また、図６中の電池パックＰ２内の矢印は空気の流れを示している。
実施形態２のパック電池Ｐ２は、複数の高出力電池Ｂｐの配置およびこれらを保持する保持構造部が異なる以外は概ね実施形態１と同様である。以下、実施形態２の実施形態１と異なる点を主に説明する。
このパック電池Ｐ２のケースＥ１内には、複数の高出力電池Ｂｐが平面視波形（具体的には、鋸歯形）に配置されており、左右側に１列で並ぶ高エネルギー電池Ｂｅの群と波形の高出力電池Ｂｐの群との間には通風路Ａ２１、Ａ２２が形成されている。なお、吸入口１３に最も近い高出力電池ＢｐはＸ方向に対して斜めに配置されており、それに隣接する高出力電池ＢｐはＸ方向に対して垂直に配置され、これが繰り返されて波形になっている。

実施形態２における図示しない保持構造部は、波形の高出力電池Ｂｐの群を直立状態で保持するように凹部のパターンを変更すること以外は、実施形態１で説明した保持構造部１５と同様である。なお、後述する実施形態３〜９では、保持構造部の説明を省略するが、実施形態３〜９も実施形態１とは異なる配置で直立状態の各二次電池を保持する保持構造部を有している。

このように構成されたパック電池Ｐ２によれば、図６に示すように、吸入口１３から内部に流入した空気の大部分は、吸入口１３に最も近い高出力電池Ｂｐの側面に沿って流れて一方の通風路Ａ２１に流入し、排出口１４から外部に排出する。この際、通風路Ａ２１を空気が流れることにより、通風路Ａ２１の谷間の空間に空気の渦流が発生し、谷間空間に面している高出力電池Ｂｐの側面が冷却される。
また、反対側の通風路Ａ２２にも空気が流入するため、通風路Ａ２２の谷間空間でも空気の渦流が発生して高出力電池Ｂｐの反対側の側面も冷却される。
このようにして複数の高出力電池Ｂｐは複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも効率的に冷却される。

（実施形態３）
図７は実施形態３のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図７において、実施形態１と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態３のパック電池Ｐ３は、ケースＥ１内に吸入口１３から排出口１４に亘って波形の通風路Ａ３が形成されている。つまり、波形の通風路Ａ３を形成するために、複数の高出力電池Ｂｐが通風路Ａ３の左右側に波形に配置されている。
また、複数の高エネルギー電池Ｂｅは、波形の高出力電池Ｂｐの群の通風路Ａ３とは反対側の側面に沿って配置されている。

このように構成されたパック電池Ｐ３によれば、図７に示すように、吸入口１３から内部に流入した空気は、波形の通風路Ａ３を通って排出口１４から外部に排出する。この際、通風路Ａ３に面した各高出力電池Ｂｐの側面に空気が接触することにより、各高出力電池Ｂｐが冷却される。一方、波形の高エネルギー電池Ｂｅの群とケース本体２１０の周囲壁との間にはほとんど空気が流入しない。
このようにして複数の高出力電池Ｂｐは複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも効率的に冷却される。
なお、実施形態３の場合、波形の高エネルギー電池Ｂｅの群とケースＥ１の周囲壁との間の空間に、さらに高エネルギー電池Ｂｅを配置してもよい。

（実施形態４）
図８は実施形態４のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図８において、実施形態１と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態３のパック電池Ｐ４において、ケースＥ１内のＹ方向の中央でかつ吸入口１３から排出口１４に亘る領域（第２設置領域）に高エネルギー電池Ｂｅの群が２列で配置され、高エネルギー電池Ｂｅの群の左右両側の領域（第１設置領域）に高出力電池Ｂｐの群が配置されている。そして、左右の高出力電池Ｂｐの群とケースＥ１の周囲壁との間に通風路Ａ４１、Ａ４２が形成されている。
図８では、各列６個の高エネルギー電池Ｂｅが配置され、各高エネルギー電池Ｂｅに対応する位置に各高出力電池Ｂｐが配置された場合を例示している。

このように構成されたパック電池Ｐ４によれば、図８に示すように、吸入口１３から内部に流入した空気は、左右の通風路Ａ４１、Ａ４２を通って排出口１４から外部に排出する。この際、高出力電池Ｂｐ間の空間で空気の渦流が発生するため、各高出力電池Ｂｐの側面が冷却される。一方、高エネルギー電池Ｂｅ間および高エネルギー電池Ｂｅと高出力電池Ｂｐの間には隙間がないため、これらの間には空気が流入しない。
このようにして複数の高出力電池Ｂｐは複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも効率的に冷却される。

（実施形態５）
図９は実施形態５のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図９において、実施形態１と同様の要素には同一の符号を付している。
前記実施形態１〜４では、複数の高出力電池Ｂｐを設置する第１設置領域１０ａ₁、吸入口１３および排出口１４はケースＥ１のＹ方向の中央位置に配置されていた。これに対し、実施形態５では、複数の高出力電池Ｂｐを設置する第１設置領域１１０ａ₁、吸入口１１３および排出口１１４はケースＥ２のＹ方向の一端側に配置されると共に、複数の高エネルギー電池Ｂｅを設置する第２設置領域１１０ａ₂がＹ方向の他端側に配置されている。なお、これらの点については、後述の実施形態６および７も同様である。

実施形態５のパック電池Ｐ５において、複数の高出力電池Ｂｐは、実施形態１と同様に交互にずらして第１設置領域１１０ａ₁に配置されることによって蛇行状の通風路Ａ５１を形成している。
また、複数の高エネルギー電池Ｂｅは、第２設置領域１１０ａ₂に２列で、かつ複数の高出力電池Ｂｐと近接して配置されている。
このように構成されたパック電池Ｐ５によれば、図９に示すように、吸入口１１３から内部に流入した空気は、蛇行状の通風路Ａ５１を通って排出口１１４から外部に排出する。この際、複数の高出力電池Ｂｐは複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも効率的に冷却される。

（実施形態６）
図１０は実施形態６のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図１０において、実施形態１および５と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態６のパック電池Ｐ６において、複数の高出力電池Ｂｐは、実施形態２と同様に波形に第１設置領域１１０ａ₁に配置されている。また、複数の高エネルギー電池Ｂｅは、実施形態５と同様に第２設置領域１１０ａ₂に２列で配置されている。
このように構成されたパック電池Ｐ６によれば、実施形態２と同様に、複数の高出力電池Ｂｐの群の両側に形成された通風路Ａ６１、Ａ６２を空気が流れて、複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも複数の高出力電池Ｂｐを効率的に冷却する。

（実施形態７）
図１１は実施形態７のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図１１において、実施形態１および５と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態７のパック電池Ｐ７において、複数の高出力電池Ｂｐは、実施形態３と同様に波形に第１設置領域１１０ａ₁に配置されている。また、複数の高エネルギー電池Ｂｅも、実施形態３と同様に各高出力電池Ｂｐの第２設置領域１１０ａ₂側の側面に沿って配置されている。
このように構成されたパック電池Ｐ７によれば、複数の高出力電池Ｂｐの群の片側に形成された通風路Ａ７１を空気が流れて複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも複数の高出力電池Ｂｐを効率的に冷却する。

（実施形態８）
図１２は実施形態８のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図１２において、実施形態１と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態８では、吸入口２１３がケースＥ３のＹ方向の中央位置に配置されると共に、排出口２１４が一端側に配置されている。また、第１設置領域２１０ａ₁がケースＥ３内における吸入口２１３から排出口２１４に亘る範囲に配置されると共に、第２設置領域２１０ａ₂がケースＥ３内の残りの範囲に配置されている。なお、これらの点は、後述の実施形態９も同様である。

さらに、複数の高エネルギー電池Ｂｅは吸入口２１３から排出口２１４に向かう斜め方向に複数列で平行に配置されると共に、複数の高エネルギー電池Ｂｅは実施形態５と同様に第２設置領域２１０ａ₂に２列で配置されている。この場合、高エネルギー電池Ｂｅの１つの列において、斜め方向に隣接する２つの高エネルギー電池Ｂｅの間には隙間がない。
このように構成されたパック電池Ｐ８によれば、複数の高出力電池Ｂｐの群のＸ方向の両側の通風路Ａ８１、Ａ８３および隣接する高出力電池Ｂｐの列間の通風路Ａ８２を空気が流れて、複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも複数の高出力電池Ｂｐを効率的に冷却する。

（実施形態９）
図１３は実施形態９のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図１３において、実施形態１および実施形態８と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態９が実施形態８と異なる点は、高エネルギー電池Ｂｅの各列において、斜め方向に隣接する２つの高エネルギー電池Ｂｅの間に隙間が形成された点、および第１設置領域２１０ａ₁のデッドスペースにも高エネルギー電池Ｂｅが配置された点である。
このように構成されたパック電池Ｐ９によれば、各高出力電池Ｂｐの周囲に通風路Ａ９１が形成されるため、複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも複数の高出力電池Ｂｐを効率的に冷却することができる。

（実施形態１０）
図１４（Ａ）は実施形態１０のパック電池の内部構造を説明する概略平断面図であり、図１４（Ｂ）はこの電池パックの概略側断面図である。なお、図１４において、実施形態１と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態１〜９では、各二次電池がケース内の保持構造部によって直立状態で保持される場合を例示した。これに対し、実施形態１０では、ケースＥ４が扁平箱形に形成されると共に、ケースＥ４内に各二次電池が横倒しの状態で収納されている。

詳しく説明すると、ケースＥ４は、周囲壁におけるＸ方向の両端の上部に、Ｙ方向に長い吸入口３１３および排出口３１４を有している。また、ケースＥ４内には保持構造部が設けられていない。そして、複数の高エネルギー電池ＢｅがケースＥ４内の下部に敷き詰められると共に、複数の高エネルギー電池Ｂｅの上に複数の高出力電池Ｂｐが敷き詰められている。
このように構成されたパック電池Ｐ１０によれば、各高出力電池Ｂｐの上に通風路Ａ１０１が形成されるため、複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも複数の高出力電池Ｂｐを効率的に冷却することができる。また、この電池パック１０は厚みが薄いため、例えば、電気自動車の室内の床下に設置されるのに適している。

（実施形態１１）
図１５（Ａ）は実施形態１１のパック電池内の電池の配置を説明する説明図であり、図１５（Ｂ）は概略側断面図である。なお、図１５において、実施形態１と同様の要素には同一の符号を付している。
この電池パックＰ１１のケースＥ５は、例えば、電気自動車の後部座席の下部から後部に沿って設置できる形状に形成されている。
詳しく説明すると、ケースＥ５は、複数の高エネルギー電池Ｂｅを横倒しの状態で上下複数段（１段でもよい）で敷き詰めることができるように形成された第１収納部４１０Ａと、第１収納部４１０の後方に連設されて複数の高出力電池Ｂｐを壁状に配置できるように形成された第２収納部４１０Ｂとからなる。第１収納部４１０Ａは前記後部座席の下部に沿って設置されると共に、第２収納部４１０Ｂは前記後部座席の後部に沿って設置される。

また、ケースＥ５において、第１収納部４１０ＡのＸ方向の前壁上部には吸入口４１３が設けられると共に、第２収納部４１０ＢのＸ方向の後壁下部には排出口４１４が設けられている。そして、第１収納部４１０Ａ内における複数の高エネルギー電池Ｂｅの群の上方と、第２収納部４１０Ｂにおける複数の高出力電池Ｂｐの群の前方、上方および後方に、通風路Ａ１１１が形成されている。
このように構成されたパック電池Ｐ１１によれば、壁状に配置された複数の高出力電池Ｂｐは平坦両が通風路Ａ１１１に露出しているため、複数の高エネルギー電池Ｂｅよりも効率的に冷却することができる。なお、複数の高出力電池Ｂｐを壁状に保持する方法としては、例えば、これらを金網で包囲して型崩れしないよう保持する方法が挙げられる。

Ｂｐ高出力密度型二次電（高出力電池）
Ｂｅ高エネルギー密度型二次電池（高エネルギー電池）
Ｅ１〜Ｅ５ケース
１３、１１３、２１３、３１３、４１３吸入口
１４、１１４、２１４、３１４、４１４排出口
１５保持構造部
１０ａ₁ 第１設置領域
１０ａ₂ 第２設置領域
Ｐ１〜Ｐ１１パック電池

Claims

複数の高出力密度型二次電池と、複数の高エネルギー密度型二次電池と、これらの二次電池を組電池として収容するケースとを備え、前記ケースは、内部へ外気を取り入れるための吸入口と、内部の空気を外部へ排出する排出口とを有することを特徴とするパック電池。
前記ケースは、前記吸入口から内部へ流入した外気によって複数の高出力密度型二次電池が複数の高エネルギー密度型二次電池よりも効率的に冷却されるように各二次電池を配置し保持できる保持構造部を有する請求項１に記載のパック電池。
前記高出力密度型二次電池における正極および負極の厚みが、前記高エネルギー密度型二次電池における正極および負極の厚みよりも薄い請求項１または２に記載のパック電池。
前記高出力密度型二次電池の形状が扁平型であり、かつ前記高エネルギー密度型二次電池の形状が円筒型である請求項１〜３のいずれか１つに記載のパック電池。
前記保持構造は、前記複数の高出力密度型二次電池が疎らに配置され、複数の高エネルギー密度型二次電池が密に配置される構造を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載のパック電池。
前記保持構造は、前記複数の高出力密度型二次電池を設置する第１設置領域と、複数の高エネルギー密度型二次電池を設置する第２設置領域とを内部に有し、前記第１設置領域が前記第２設置領域よりも広い請求項１〜５のいずれか１つに記載のパック電池。
前記保持構造は、複数の高出力密度型二次電池が相互に非接触状態で配置される構造を有する請求項１〜６のいずれか１つに記載のパック電池。
前記保持構造は、ケース内の空気が吸入口から排出口へ蛇行状に進むように、複数の高出力密度型二次電池が配置される構造を有する請求項１〜７のいずれか１つに記載のパック電池。
前記複数の高出力密度型二次電池が相互に平行に配置される請求項８に記載のパック電池。
前記複数の高出力密度型二次電池が波形に配置される請求項８に記載のパック電池。
請求項１〜１０のいずれか１つに記載のパック電池と、このパック電池の電気エネルギーを駆動エネルギーに変換するモータとを備えた電動車両。