JP5344009B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池モジュールを含んでなる電池パックに関する。

当該技術分野において、複数の電池モジュールを電気的に接続して組電池を構成することにより、例えば、より高い出力電圧を得ること等を目的として、電池パックを構成することが知られている。また、かかる組電池を構成する電池モジュールは、単一の単電池から構成されていてもよく、又は複数の単電池から構成されていてもよい（即ち、上記組電池を構成する電池モジュールが、複数の単電池からなる組電池として構成されていてもよい）。

上記のような電池パックは、例えば、電話やラップトップコンピュータ等の小型電子機器の電源として使用される小容量のものから、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等の駆動装置の電源として使用される大容量のものに至るまで、多種多様な構成を有するものが広く使用されている。

かかる電池パックにおいては使用時に発生する熱を効率良く放出することが重要であることが知られており、特に、電池パックを構成する単電池として二次電池を使用する場合は、充放電時の放熱を効率良く行うことが非常に重要である。

そこで、当該技術分野においては、二次電池パックを構成する二次電池のケースの表面に冷却用の空気が流れる方向に延在するリブを設ける等して、二次電池の間に冷却用の空気を流すためのチャンネルを形成したり（例えば、特許文献１を参照）、あるいは二次電池パックを構成する単電池の間に配設される隔壁の表面に突起を設けて、単電池の間に冷却用の空気を流すための流路を形成したり（例えば、特許文献２を参照）することによって、二次電池パックの放熱効率を高めることが提案されている。

特開２００６−０９３１４４号公報 特開２００６−０１２８４７号公報

前述のように、当該技術分野においては、二次電池パックを構成する複数の単電池のケースの表面に冷却用の空気が流れる方向に延在するリブを設けたり、単電池の間に配設される隔壁の表面に突起を設けたりして、単電池の間に冷却用の空気を流すためのスペースを形成することによって、二次電池パックの放熱効率を高めることが提案されている。

しかしながら、二次電池パックを構成する複数の単電池のケースの表面に冷却用の空気が流れる方向に延在するリブを設けるだけでは、冷却用のスペースを空気が単調に通過するのみで、十分な冷却効果が得られない。また、単電池の間に配設される隔壁の表面に突起を設けた場合、冷却用のスペース内での空気の流れが乱され、冷却効果がある程度は改善されるものの、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等の駆動装置の電源として使用される大容量の電池パックにおいては特に、充放電時の放熱が大きいため、より一層の冷却効率の改善が求められている。

本発明は、かかる要求に応えるために為されたものである。より具体的には、本発明は、複数の電池モジュールを含んでなる電池パックにおいて、より高い効率にて熱交換（冷却又は加熱）を達成し、電池モジュールの温度調節をより効率良く行うことを１つの目的とする。

本発明の上記目的は、
複数の電池モジュールと、
隣り合う前記電池モジュールの間に形成された、熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間と、
前記空間を画定する面の対向する表面に配設された、前記空間の内側に向かって突出する複数の突起と、
を含んでなる電池パックであって、
前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とが、前記空間を挟んで互いに対向する位置に配設されていること、
を特徴とする電池パックによって達成される。

上記のように、本発明に係る電池パックによれば、複数の電池モジュールを含んでなる電池パックにおいて、隣り合う電池モジュールの間に形成された熱媒体の流路の内側に複数の突起を配設し、当該突起の形状及び配置が特定の条件を満たすように構成することにより、より高い熱交換効率を達成し、当該電池モジュールの温度調節をより効率良く行うことができる。

本発明の１つの実施態様に係る電池パックにおいて、隣り合う電池モジュールの間に形成された熱媒体の流路の内側に配設される突起の長手方向に直交する平面による断面の形状の例を示す模式図である。 本発明の１つの実施態様に係る電池パックの外観を示す模式図である。 図２に示す電池パックを構成する電池モジュールを示す模式図である。 図３に示す電池モジュールの主平面上に配設された複数のリブにより複数の領域に分割された熱媒体の流路の構成を示す模式図である。 電池パックにおける熱媒体の流路に配設される突起による熱交換効率に対する影響を解析するための、本発明の実施例に係るモデルの構成を示す模式図である。 電池パックにおける熱媒体の流路に配設される突起による熱交換効率に対する影響を解析するための、比較例に係るモデルの構成を示す模式図である。 本発明の実施例及び比較例に係る各種解析モデルにおける熱媒体の流量と等価熱伝達率との関係を表すグラフである。 本発明の実施例及び比較例に係る各種解析モデルにおける熱媒体の流量と圧力損失との関係を表すグラフである。 本発明の実施例及び比較例に係る各種解析モデルにおける圧力損失と等価熱伝達率との関係を表すグラフである。 本発明の実施例及び比較例に係る各種解析モデルにおける流路内での熱媒体の流れを表す模式図である。

前述のように、本発明は、複数の電池モジュールを含んでなる電池パックにおいて、より高い熱交換効率を達成し、電池モジュールの温度調節をより効率良く行うことを１つの目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、複数の電池モジュールを含んでなる電池パックにおいて、隣り合う電池モジュールの間に形成された熱媒体の流路の内側に複数の突起を配設し、当該突起の形状及び配置が特定の条件を満たすように構成することにより、より高い熱交換効率を達成し、当該電池モジュールの温度調節をより効率良く行うことができることを見出し、本発明を想到するに至ったものである。

即ち、本発明の第１の実施態様は、
複数の電池モジュールと、
隣り合う前記電池モジュールの間に形成された、熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間と、
前記空間を画定する面の対向する表面に配設された、前記空間の内側に向かって突出する複数の突起と、
を含んでなる電池パックであって、
前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とが、前記空間を挟んで互いに対向する位置に配設されていること、
を特徴とする電池パックである

前述のように、本実施態様に係る電池パックは複数の電池モジュールを含んでなる。これらの電池モジュールは、本実施態様に係る電池パックが供給すべき電圧や容量に応じて電気的に接続して、種々の構成とすることができる。例えば、より高い電圧を得ようとする場合には複数の電池モジュールを直列に接続し、より大きい容量を得ようとする場合には複数の電池モジュールを並列に接続することができる。更に、本実施態様に係る電池パックは、直列に接続された複数の電池モジュールと並列に接続された複数の電池モジュールとを含んでいてもよい。

また、本実施態様に係る電池パックを構成する電池モジュールは、単一の単電池から構成されていてもよく、又は複数の単電池から構成されていてもよい。即ち、本実施態様に係る電池パックを構成する各電池モジュールは、それぞれが複数の単電池からなる組電池として構成されていてもよい。

更に、前述のように、本発明の１つの目的は、複数の電池モジュールを含んでなる電池パックにおいて、より高い熱交換効率を達成し、電池モジュールの温度調節をより効率良く行うことにある。また、電池パックを構成する単電池として二次電池を使用する場合は特に、例えば、充放電時の発熱が大きく、当該電池の冷却を効率良く行うことが非常に重要である。従って、本発明に係る構成を、電池パックを構成する単電池として二次電池を使用する電池パックに適用することがより望ましい。

かかる二次電池の例としては、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等を挙げることができる。また、二次電池の代わりに、キャパシタ（コンデンサ）を、電池パックを構成する単電池として使用することもできる。

但し、上記説明は、本発明に係る構成の適用対象が電池パックを構成する単電池として二次電池を使用する電池パックに限定されるもの解釈されるべきではない。即ち、本発明に係る構成は、電池パックを構成する単電池として一次電池を使用する電池パックに適用することもできる。

かかる一次電池の例としては、例えば、乾電池 （例えば、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、オキシライド乾電池、ニッケル乾電池、ニッケルマンガン乾電池等）、酸化銀電池、リチウム電池（例えば、二酸化マンガンリチウム電池、硫化鉄リチウム電池等）を挙げることができる。

上記のように、本実施態様に係る電池パックにおいては、電池モジュールの温度調節を行うための熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間が、隣り合う電池モジュールの間に形成される。かかる空間は、例えば、隣り合う電池モジュールの周縁部に設けられた隔壁（リブ）等の部材（周縁部材）及び隣り合う電池モジュールの外面等によって画定することができる。また、上記のように画定された空間が、例えば、隣り合う電池モジュールの間に設けられた更なる部材（分割部材）等によって、複数の領域に分割されていてもよい。即ち、本実施態様に係る電池パックにおいて熱媒体が流れる流路となる空間の数、形状、及び配置は、当該空間内を熱媒体が流れることができる限り、特に限定されるものではなく、電池パックの構成に応じて多種多様の構成とすることができる。

熱媒体が流れる流路となる空間を画定する部材の材質としては、放熱効率の観点から、高い熱伝導率を有する材質（例えば、アルミニウム等の金属）が望ましいけれども、例えば、プラスチック等の樹脂であってもよい。同様に、熱媒体が流れる流路となる空間を画定する電池モジュールの外面もまた、例えば、アルミニウム等の金属又はプラスチック等の樹脂であってもよい。尚、電池モジュールの外面は電池モジュールと一体となっていてもよい。あるいは、電池モジュールの外面上に別個の部材（外装部材）が配設され、当該外装部材が、隣り合う電池モジュールの周縁部や間に設けられた周縁部材や分割部材と共に、熱媒体が流れる流路となる空間を画定するように構成されていてもよい。

また、本実施態様に係る電池パックにおいては、上記のように画定され、熱媒体が流れる流路となる、少なくとも１つの空間の内側に向かって突出する複数の突起が、当該空間を画定する面（画定面）の対向する表面（対向表面）に配設される。

尚、上記対向表面とは、例えば、熱媒体が流れる流路となる空間を挟んで隣り合う電池モジュールの当該空間を挟んで互いに対向する外面若しくは当該外面上に配設された外装部材の当該空間を挟んで互いに対向する面、熱媒体が流れる流路となる空間を挟んで隣り合う電池モジュールの周縁部に設けられた周縁部材の当該空間を挟んで互いに対向する面、又は熱媒体が流れる流路となる空間を挟んで隣り合う電池モジュールの間に設けられた分割部材の当該空間を挟んで互いに対向する面若しくは当該空間を挟んで隣り合う電池モジュールの周縁部に設けられた周縁部材の当該空間の内側に面する表面と当該周縁部材に隣り合う分割部材の当該周縁部材に面する表面との組（当該空間が分割されている場合のみ）等の何れか、あるいはこれらの組み合わせを指す。

本実施態様に係る電池パックの温度調節を行う熱媒体としては、当該技術分野において熱媒体として使用される種々の流体から適宜選択することができる。熱媒体の具体例としては、例えば、空気、水、油（例えば、シリコーン油等）、アセトン、ブライン、アンモニア、二酸化炭素等を挙げることができる。また、熱媒体の温度を、本実施態様に係る電池パックの温度調節を行うための流路に導く前に適切な範囲に調整してもよい。各種熱媒体の中では、例えば、取り扱いの容易さ及びコストの低さ等の観点から、空気を使用することが望ましい。

上述のように、本実施態様に係る電池パックにおける１つの特徴は、上記対向する表面（対向表面）の一方の表面に配設された複数の突起と上記対向表面の他方の表面に配設された複数の突起とが、熱媒体が流れる流路となる空間を挟んで互いに対向する位置に配設されていることである。換言すれば、本実施態様に係る電池パックにおいては、１組の対向する表面の、一方の表面上に配設された突起の位置に対応する他方の表面上の位置にも突起が配設されている。即ち、本実施態様に係る電池パックにおいては、各対向表面（上記空間を画定する面の互いに対向する表面の対）上の同じ位置に突起が配設されている。

上記のように対向表面上の突起が対向して存在する位置においては、本実施態様に係る電池パックの温度調節を行うための熱媒体が流れる流路となる空間が、突起が存在しない位置と比較して、より狭くなっている。これにより、対向表面上の突起が対向して存在する位置においては、突起が存在しない位置と比較して、対向する突起の間を流れる熱媒体の流速が高まったり、突起を乗り越える及び／又は迂回する等の複雑な動きを伴って熱媒体が流れたりして、熱媒体の流れをより効果的に乱すことができる。斯くして熱媒体の乱流が促進されることにより、本実施態様に係る電池パックにおいては、より高い熱交換効率を達成することができる。

尚、本実施態様に係る電池パックにおいては、各対向表面上の同じ位置に突起が配設される。しかしながら、かかる記述は、例えば、電池パックを構成する電池モジュールや電池パックの設計仕様等の事情から、対向表面の一部において対向する表面上の同じ位置に突起が存在しない領域が存在することを排除するものではない。

ところで、対向表面上に配設される複数の突起の頻度や形状は、熱媒体が流れる流路（となる空間）の太さ（例えば、熱媒体の流れの方向に直交する平面による断面積）、熱媒体の粘度や流速等、種々の条件に応じて適宜設定することができる。対向表面上に配設される複数の突起の頻度が不十分であると、流路内を流れる際に熱媒体が突起に衝突し難くなり、熱媒体の乱流を生じ難くなるので、望ましくない。一方、対向表面上に配設される複数の突起の頻度が高過ぎると、熱媒体と突起との衝突が過度に発生し、圧力損失が大きくなり過ぎるため、熱媒体の流速を確保し、熱交換効率を維持するには、熱媒体を流路に送り込む手段（例えば、熱媒体が空気である場合における送風機等）の能力増強を余儀なくされるので、電池パックの大型化やコストの増大を招くので望ましくない。

また、対向表面上に配設される複数の突起の高さについても、熱媒体が流れる流路の断面積、熱媒体の粘度や流速等の種々の条件に応じた適切な範囲がある。例えば、熱媒体として空気を使用する場合は、各々の突起の高さ（例えば、突起が配設されている対向表面の法線の方向における突起の寸法）は、上記対向表面間の距離の１１％以上且つ４４％未満、より好ましくは上記対向表面間の距離の１５％以上且つ４０％未満であることが望ましい。各突起の高さが１１％未満であると、流路内を流れる際に熱媒体である空気が突起に衝突し難くなり、また対向する突起の間を流れる空気の流速を高める効果も薄れ、結果として、空気の乱流を生じ難くなるため、十分な熱交換効率を達成することが困難となるので望ましくない。一方、各突起の高さが４４％以上であると、空気と突起との衝突が過度に発生し、また対向する突起の間が狭くなり過ぎ、結果として、圧力損失が大きくなり過ぎるため、空気の流速を確保し、熱交換効率を維持するには、空気を流路に送り込む設備（例えば、送風機やファン等）の能力増強を余儀なくされるので望ましくない。

更に、対向表面上に配設される突起は、熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間を画定する面（画定面）のうち、当該突起が配設される面（対向表面）以外の面と接していてもよい。例えば、対向表面上に配設される突起の側面の１つ以上の部分が、隣り合う電池モジュールの周縁部に設けられた周縁部材と、及び／又は、隣り合う電池モジュールの間に形成された空間を複数の領域に分割する分割部材と、接していてもよい。逆に、対向表面上に配設される突起は、熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間を画定する面（画定面）のうち、当該突起が配設される面（対向表面）以外の面と接していなくてもよい。

本実施態様に係る電池パックにおいては、前述のように、電池モジュールの温度調節を行うための熱媒体が流路内を流れる際に、これらの突起に熱媒体を衝突させて乱流を生じさせたり、熱媒体の流路となる空間を挟んで対向表面上に向かい合って配設される突起の間の相対的に狭い空間に熱媒体を流して、熱媒体の流速を局所的に高めたりすることにより、熱媒体による熱交換効率を向上させる。熱媒体の流路となる空間における対向表面上に配設される突起の形状は特に限定されるものではなく、例えば、半球状、円錐状、円柱状、角錐状、角柱状等、種々の形状の突起を配設することができる。

本発明者は、鋭意研究の結果、熱媒体の流路となる空間における対向表面上に配設される突起の上述のような作用をより高めるためには、対向表面による突起の断面の寸法は、等方的であるよりも、異方性を有する方が望ましいことを見出した。ここで、対向表面による突起の断面の寸法が異方性を有するとは、対向表面による突起の断面が長手方向を有する、即ち、特定の方向に長い形状（例えば、長方形、菱形、平行四辺形、三角形、楕円形等）を有することを意味する。

上記のように、熱媒体の流路となる空間における対向表面上に配設される突起の対向表面による断面の寸法が異方性を有することにより、流路となる空間を流れる熱媒体と突起との接触面積が増えると共に、熱媒体が流れる流路となる空間が狭くなっている領域が増えるので、結果として、熱媒体の乱流をより積極的に生じさせることができる。

以上より、本発明の第２の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る電池パックであって、
前記突起の前記表面による断面の寸法が異方性を有すること、
を更なる特徴とする電池パックである。

本実施態様に係る電池パックにおいては、前述のように、熱媒体の流路となる空間における対向表面上に配設される突起の対向表面による断面の寸法が異方性を有する。これにより、流路となる空間を流れる熱媒体と突起との接触面積が増えると共に、熱媒体が流れる流路となる空間が狭くなっている領域が増え、流路となる空間を流れる熱媒体の流速が変化する領域も増える。その結果、熱媒体の乱流をより積極的に生じさせることができるので、より高い熱交換効率を達成することができる。

尚、前述のように、本実施態様に係る電池パックにおいては、熱媒体の流路となる空間における対向表面上に配設される突起の対向表面による断面の寸法が異方性を有する。即ち、本実施態様に係る電池パックにおける突起は、対向表面による突起の断面が長手方向を有する。具体的には、本実施態様に係る電池パックにおける突起の対向表面による断面は、特定の方向に長い形状（例えば、長方形、菱形、平行四辺形、三角形、楕円形等）を有する。

即ち、本実施態様に係る電池パックにおける突起は、例えば、三角柱や四角柱等の角柱の何れかの面を底面として対向表面に設置した形状を有していてもよい。また、本実施態様に係る電池パックにおける突起は、例えば、頂面の中心と底面の中心とを結ぶ線（中心軸）を含む平面で円柱を２つに分割したものを、その分割面を底面として対向表面に設置した形状を有していてもよい。更に、本実施態様に係る電池パックにおける突起は、例えば、回転楕円体をその回転軸を含む平面で２つに分割したものを、その分割面を底面として対向表面に設置した形状を有していてもよい。

従って、本実施態様に係る電池パックにおける突起の、その長手方向に直交する平面による断面の形状は、例えば、図１の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示すように、それぞれ、三角形、四角形、半円形等の種々の形状とすることができる。

ところで、熱媒体の流路となる空間における対向表面上に配設される突起の対向表面による断面の寸法が異方性を有する場合、熱媒体の流路となる空間において熱媒体が流れる方向に対して突起の断面の長手方向が直交するように、対向表面上に突起を配設することができる。この場合、流路となる空間を流れる熱媒体が突起に衝突する際の接触面積が著しく大きくなると共に、熱媒体が流れる流路となる空間が狭くなっている領域も大幅に増えるため、熱媒体の乱流を更に積極的に生じさせることができる。

一方、突起の対向表面による断面の寸法が異方性を有する場合、熱媒体の流路となる空間において熱媒体が流れる方向に対して突起の断面の長手方向が平行になるように、対向表面上に突起を配設することができる。この場合、突起の断面の長手方向に沿って熱媒体が流れることになる。従って、熱媒体が流れる方向と突起の断面の長手方向とが直交する場合と比較して、熱媒体が流れる流路となる空間を狭くして熱媒体の流速を局所的に高める効果は薄らぐけれども、圧力損失の増大を抑制しつつ、流路となる空間を熱媒体が流れる際の熱媒体と突起との接触面積を大きくすることができる。

更に、突起の対向表面による断面の寸法が異方性を有する場合、熱媒体の流路となる空間において熱媒体が流れる方向に対して突起の断面の長手方向が傾斜するように、対向表面上に突起を配設することができる。この場合、局所的には、突起の断面の長手方向に沿って熱媒体が流れることになる。その結果、熱媒体の乱流を、より一層積極的に生じさせることができる。

従って、本発明の第３の実施態様は、
本発明の前記第２の実施態様に係る電池パックであって、
前記突起の前記表面による断面の長手方向が、前記空間における前記熱媒体の流れの前記突起の存在に起因する微視的な乱れを考慮しない巨視的な流れ方向に対して、傾斜していること、
を更なる特徴とする電池パックである。

上記において、「熱媒体の流れの突起の存在に起因する微視的な乱れ」とは、熱媒体が流れる流路としての空間における対向表面上に突起が存在するために生ずる突起近傍における熱媒体の局所的な動き（例えば、熱媒体が突起を乗り越える及び／又は迂回する等の動き、並びに突起の断面の長手方向に沿った熱媒体の動き等）を指す。従って、「熱媒体の流れの突起の存在に起因する微視的な乱れを考慮しない巨視的な流れ方向」とは、換言すれば、熱媒体が流れる流路としての空間における対向表面上に突起が存在しない場合に熱媒体が流れる方向を指す。

本実施態様に係る電池パックにおいては、上記のように、熱媒体の流路となる空間において熱媒体が流れる方向に対して突起の断面の長手方向が傾斜するように、対向表面上に突起が配設されている。これにより、前述の各実施態様に係る電池のジュールにおいても期待される、対向する突起の間を流れる熱媒体の流速が高まったり、突起を乗り越える及び／又は迂回する等の複雑な動きを伴って熱媒体が流れたりすることに加えて、本実施態様に係る電池パックにおいては、突起の断面の長手方向に沿った熱媒体の動きも付加されることになる。その結果、本実施態様に係る電池パックにおいては、熱媒体の乱流を、より一層積極的に生じさせることができるので、より一層高い熱交換効率を達成することができる。

尚、熱媒体の巨視的な流れ方向に対する対向表面による突起の断面の長手方向の傾斜の角度は、熱媒体が流れる流路（となる空間）の太さ（例えば、熱媒体の流れの方向に直交する平面による断面積）、熱媒体の粘度や流速等、種々の条件に応じて適宜設定することができる。当該傾斜角度が小さくなるほど（即ち、熱媒体の巨視的な流れ方向と対向表面による突起の断面の長手方向とが平行に近くなるほど）、前述のような突起の断面の長手方向に沿った動きが熱媒体の流れに付加され難くなり、熱媒体の乱流を生じさせる作用が小さくなる。一方、当該傾斜角度が大きくなるほど（即ち、熱媒体の巨視的な流れ方向と対向表面による突起の断面の長手方向とが垂直に近くなるほど）、熱媒体と突起との衝突の程度が大きくなる。

また、熱媒体の巨視的な流れ方向に対する対向表面による突起の断面の長手方向の傾斜の方向は、各対向表面の両方の表面上に配設される全ての突起を通して同じであってもよく、各対向表面の一方の表面上に配設される突起と他方の表面上に配設される突起とで異なっていてもよく、又は個々の突起によって異なっていてもよい。換言すれば、各対向表面上に配設される複数の突起によって熱媒体の流れに付加される（対向表面による突起の断面の長手方向に沿った）動きの方向は、各対向表面上に配設される全ての突起を通して同じであってもよく、各対向表面の一方の表面上に配設される突起と他方の表面上に配設される突起とで異なっていてもよく、又は個々の突起によって異なっていてもよい。

本発明者は、鋭意研究の結果、熱媒体の巨視的な流れ方向に対する対向表面による突起の断面の長手方向の傾斜の方向を、各対向表面の両方の表面上に配設される全ての突起を通して同じにした場合に、極めて高い効率での熱交換を実現することができることを見出した。

即ち、本発明の第４の実施態様は、
本発明の前記第３の実施態様に係る電池パックであって、
前記突起の前記表面による断面の長手方向が、前記熱媒体の前記巨視的な流れに対して、前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とで、同じ方向に傾斜していること、
を更なる特徴とする電池パックである。

本実施態様に係る電池パックにおいては、上記のように、熱媒体の巨視的な流れ方向に対する対向表面による突起の断面の長手方向の傾斜の方向が、各対向表面の両方の表面上に配設される全ての突起を通して同じである。従って、突起の断面の長手方向に沿った熱媒体の動きも、より一層強く付加されることになる。その結果、本実施態様に係る電池パックにおいては、熱媒体の流れの乱れを更に顕著にすることができるので、極めて高い熱交換効率を達成することができるものと考えられる。

しかしながら、上記のように、熱媒体の巨視的な流れ方向に対する対向表面による突起の断面の長手方向の傾斜の方向を、各対向表面の両方の表面上に配設される全ての突起を通して同じにした場合、本発明に係る電池パックにおいては、対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と他方の表面に配設された複数の突起とが、熱媒体の流路となる空間を挟んで互いに対向する位置において、同じ方向に傾斜した状態で配設されていることから、熱媒体が流れる流路となる空間が狭くなっている領域が大幅に増え、結果として、圧力損失が大きくなり過ぎる場合がある。

上記のような場合においても熱媒体の流速を確保し、熱交換効率を維持するには、前述のように、熱媒体を流路に送り込む手段（例えば、熱媒体が空気である場合における送風機等）の能力増強を行う必要がある。そこで、本発明者は、上記実施態様に係る電池パックと同等の熱交換効率を維持しつつ、より小さい圧力損失を達成すべく、鋭意研究を重ねてきた。その結果、熱媒体の巨視的な流れ方向に対する対向表面による突起の断面の長手方向の傾斜の方向を、各対向表面の一方の表面上に配設される突起と他方の表面上に配設される突起とで逆にした場合に、圧力損失の増大を抑制しつつ、極めて高い効率での熱交換を実現することができることを見出した。

即ち、本発明の第５の実施態様は、
本発明の前記第３の実施態様に係る電池パックであって、
前記突起の前記表面による断面の長手方向が、前記熱媒体の前記巨視的な流れに対して、前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とで、逆の方向に傾斜していること、
を更なる特徴とする電池パックである。

本実施態様に係る電池パックにおいては、上記のように、熱媒体の巨視的な流れ方向に対する対向表面による突起の断面の長手方向の傾斜の方向が、各対向表面の一方の表面上に配設される突起と他方の表面上に配設される突起とで逆である。従って、突起の断面の長手方向に沿った熱媒体の動きが、各対向表面の一方の表面上に配設される突起と他方の表面上に配設される突起とで逆方向に付与される。その結果、本実施態様に係る電池パックにおいては、熱媒体の流れに捻れを付与することができるものと考えられる。

一方、本発明に係る電池パックにおいては、対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と他方の表面に配設された複数の突起とが、熱媒体の流路となる空間を挟んで互いに対向する位置において、逆の方向に傾斜した状態で配設されていることから、熱媒体が流れる流路となる空間が狭くなっている領域は、対向表面の両方の面に配設された突起が同じ方向に傾斜している場合と比較して、より小さくなるため、結果として、圧力損失が大きくなり過ぎることを回避することができるものと考えられる。

ところで、複数の電池モジュールを電気的に接続して構成される電池パックにおいては、例えば、電池パックを構成する複数の電池モジュール間の機械的強度の向上、又は電池モジュール間に形成された空間を流れる熱媒体と電池モジュールとの間の熱交換効率の向上等を目的として、電池モジュール間に形成された空間に更なる部材を配設して、当該空間を複数の領域に分割することが望ましい場合がある。

そこで、本発明に係る電池パックにおいては、冒頭に述べたように、電池モジュールの温度調節を行うための熱媒体が流れる流路となる空間が、例えば、隣り合う電池モジュールの間に設けられた更なる部材（分割部材）等によって複数の領域に分割されていてもよい。即ち、本発明に係る電池パックにおいて熱媒体が流れる流路となる空間の数、形状、及び配置は、当該空間内を熱媒体が流れることができる限り、特に限定されるものではなく、電池パックの構成に応じて多種多様の構成とすることができる。

従って、本発明の第６の実施態様は、
本発明の前記第１乃至第５の実施態様の何れかに係る電池パックであって、
前記空間が、隣り合う前記電池モジュールの間に配設された部材によって複数の領域に画定されることにより、複数の空間として構成されていること、
を更なる特徴とする電池パックである。

本実施態様に係る電池パックにおいては、上記のように、熱媒体が流れる流路となる空間が複数の領域に分割されている。従って、本実施態様に係る電池パックにおいては、例えば、熱媒体が流れる流路となる空間を挟んで隣り合う電池モジュールの当該空間を挟んで互いに対向する外面若しくは当該外面上に配設された外装部材の当該空間を挟んで互いに対向する面、熱媒体が流れる流路となる空間を挟んで隣り合う電池モジュールの周縁部に設けられた周縁部材の当該空間を挟んで互いに対向する面、又は熱媒体が流れる流路となる空間を挟んで隣り合う電池モジュールの間に設けられた分割部材の当該空間を挟んで互いに対向する面若しくは当該空間を挟んで隣り合う電池モジュールの周縁部に設けられた周縁部材の当該空間の内側に面する表面と当該周縁部材に隣り合う分割部材の当該周縁部材に面する表面との組（当該空間が分割されている場合のみ）等の何れかに、前述の突起が配設される。また、上記のような種々の対向表面のうちの複数の対向表面に、前述の突起が配設されていてもよい。

また、前述のように、対向表面上に配設される突起は、熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間を画定する面（画定面）のうち、当該突起が配設される面（対向表面）以外の面と接していてもよい。例えば、隣り合う分割部材によって画定されて熱媒体の１つの流路となる空間において、当該分割部材とは異なる対向表面上に複数の突起が配設される場合、当該対向表面上に配設された突起の側面の１つ以上の部分が、当該分割部材と接していてもよい。

より具体的には、例えば、隣り合う分割部材によって画定されて熱媒体の１つの流路となる空間において、当該分割部材とは異なる対向表面上に複数の突起が配設される場合、当該対向表面上に配設された突起の長手方向の一方又は両方の端部が、当該分割部材と接していてもよい。換言すれば、熱媒体が流れる流路を画定する面のうち当該流路を挟んで対向する対向表面上に配設される突起の当該対向表面による断面における熱媒体の巨視的な流れ方向（当該流路の長手方向に等しい場合が多い）に直交する寸法（幅）が、当該対向表面と隣り合う画定面によって規定される当該対向表面の幅に等しくてもよい。

上記の場合、個々の突起の幅が流路の全幅に亘ることとなるので、当該流路を流れる熱媒体は、個々の突起を迂回することが出来ず、個々の突起を必ず乗り越えることとなるので、熱媒体の乱流をより有効に生じさせることができるものと考えられる。但し、上記のような構成は必須の構成要件ではなく、対向表面上に配設される突起は、熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間を画定する面（画定面）のうち、当該突起が配設される面（対向表面）以外の面と接していなくてもよい。

尚、熱媒体が流れる流路となる空間を複数の領域に画定（分割）するための部材（分割部材）の材質としては、前述のように、放熱効率の観点から、高い熱伝導率を有する材質（例えば、アルミニウム等の金属）が望ましいけれども、例えば、プラスチック等の樹脂であってもよい。

以上のように、本発明に係る電池パックによれば、複数の電池モジュールを含んでなる電池パックにおいて、隣り合う電池モジュールの間に形成された熱媒体の流路の内側に複数の突起を配設し、当該突起の形状及び配置が特定の条件を満たすように構成することにより、より高い熱交換効率を達成し、当該電池モジュールの温度調節をより効率良く行うことができる。

以下、本発明の幾つかの実施態様に係る電池パックにつき、添付図面を参照しつつ説明する。但し、以下に述べる説明はあくまで例示を目的とするものであり、本発明の範囲が以下の説明に限定されるものと解釈されるべきではない。

（１）電池パックの構成
前述のように、図２は、本発明の１つの実施態様に係る電池パックの外観を示す模式図である。図２において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交する軸である。図２に示す電池パック１においては、Ｙ−Ｚ平面に主平面を有する複数の電池モジュール１０がＸ軸方向に並んで配置されている。Ｘ軸方向における電池パック１の両端には、―対のエンドプレート２１が配置されている。一対のエンドプレート２１には、Ｘ軸方向に延在する拘束ロッド（連結部材に相当する）２２が接続されている。拘束ロッド２２の両端を一対のエンドブレート２１に固定することにより、複数の電池モジュール１０に対して拘束力を与えることができる。拘束力とは、Ｘ軸方向において電池モジュール１０を挟む力である。本実施例においては、図２に示すように、電池パック１の上面に２本の拘束ロッド２２が配置され、更に電池パック１の下面にも２つの拘束ロッド２２が配置されている（図２においては図示せず）。

拘束ロッド２２の数や断面形状は、特に限定されるものではなく、電池パック１の設計仕様等に応じて適宜設定することができる。尚、拘束ロッド２２の断面形状とは、拘束ロッド２２の長手方向と直交する断面における形状である。拘束ロッド２２は、一対のエンドプレート２１に接続されることにより、複数の電池モジュール１０に対して拘束力を発生させることができればよい。また、複数の電池モジュール１０を電池パック１として拘束し、一体化するための機構は、図２に示すような一対のエンドプレート２１と拘束ロッド２２とからなるものに限定されるものではなく、当該技術分野において知られている種々の機構から適宜選択することができる。更に、複数の電池モジュール１０を電池パック１として拘束し、一体化するための機構は必須のものではなく、電池パック１が使用される環境によっては、かかる機構を伴わない態様も想定される。

（２）電池モジュールの構成
次に、上記電池パック１を構成する電池モジュール１０について、図３を参照しながら説明する。前述のように、図３は、図２に示す電池パックを構成する電池モジュールを示す模式図である。より詳しくは、図３は、図２に示す電池パック１を構成する複数の電池モジュール１０のうちの１つを示す模式図である。

本実施例においては、図３に示すように、１つの電池モジユール１０が、モジュールケース１１と、モジュールケース１１に収容された４つの単電池１２とを有する。モジュールケース１１に収容された４つの単電池１２は、電気的に直列に接続されている。モジユールケース１１は、例えば、樹脂で形成することができる。単電池１２としては、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパンタ（コンデンサ）を用いることもできる。

尚、モジュールケース１１に収容する単電池１２の数は、４つに限られるものではなく、必要に応じた数の単電池１２を適宣収容することができる。また、上述のように、本実施例においては、モジュールケース１１に収容された４つの単電池１２が電気的に直列に接続されているが、電池パック１が供給すべき電圧や容量に応じて、種々の接続方式を採用することができる。例えば、より高い電圧を得ようとする場合には複数の単電池１２を直列に接続し、より大きい容量を得ようとする場合には複数の単電池１２を並列に接続することができる。更に、１つの電池モジュール１０を１つの単電池によって構成することもできる。

図３に示す電池モジュール１０においては、モジュールケース１１のＹ軸方向における両側面に、正極端子１３及び負極端子１４がそれぞれ設けられている。正極端子１３は、モジュールケース１１に収容された単電池１２の正極と接続されており、負極端子１４は、モジュールケース１１に収容された単電池１２の負極と接続されている。正極端子１３及び負極端子１４を介して、電池モジュール１０の充放電を行うことができる。

また、電池パック１を構成する複数の電池モジュール１０は、正極端子１３及び負極端子１４を介して、電気的に接続することができる。例えば、Ｘ軸方向において隣り合う２つの電池モジュール１０において、例えば、バスバー等の導電性部材を介して、一方の電池モジュール１０の正極端子１３と、他方の電池モジュール１０の負極端子１４とを、電気的に接続することができる。

本実施例においては、Ｘ軸方向に並んで配置された複数の電池モジュール１０が、バスバー（図示せず）によって電気的に直列に接続されているものとする。但し、本実施例においては全ての電池モジュール１０を電気的に直列に接続しているが、複数の電池モジュール１０の接続方式はこれに限られるものではない。具体的には、電気的に並列に接続された複数の電池モジュール１０が電池パック１に含まれていてもよい。

前述のように、図２に示す電池パック１においては、Ｙ−Ｚ平面に主平面を有する複数の電池モジュール１０がＸ軸方向に並んで配置されている。本実施例においては、Ｘ軸方向に並んで配置されている複数の電池モジュール１０の間に、電池モジュール１０との熱交換を行う熱媒体（例えば、空気等）を流すことによって電池モジュール１０の温度調節を行うことができる。この場合、隣り合う電池モジュール１０の間に、例えば、熱媒体の流路となる空間が内部に形成されたスペーサ等を介在させることにより、電池モジュール１０との熱交換を行う熱媒体（例えば、空気等）を流すことができる。

しかしながら、本実施例においては、各電池モジュール１０の（Ｙ−Ｚ平面に平行な）主平面上に、熱媒体を流す方向（本実施例においてはＺ軸方向）に延在する複数の部材（例えば、リブ等の分割部材）を設け、これら複数の電池モジュール１０を、主平面が互いに対向するようにＸ軸方向に並べて配置することにより、隣り合う電池モジュール１０の主平面上に設けられたこれらの部材が互いに接触して、隣り合う電池モジュール１０の主平面の間に所定の距離を規定し、且つ斯くして形成された空間をＺ軸方向に延在する複数の流路に分割する。かかる構成につき、図４を参照しながら、以下に説明する。

（３）熱媒体の流路の構成
前述のように、図４は、図３に示す電池モジュールの主平面上に配設された複数のリブにより複数の領域に分割された熱媒体の流路の構成を示す模式図である。図４に示すように、電池モジュール１０の（Ｙ−Ｚ平面に平行な）主平面上には、第１リブ１５、突起１６、及び第２リブ１７が形成されている。第１リブ１５、突起部１６、及び第２リブ１７が設けられた主平面は、隣り合う他の電池モジュール１０の主平面と対向する面である。第１リブ１５は、モジュールケース１１の外面からＸ軸方向に向かつて突出していると共に、Ｚ軸方向に延在している。複数の第１リブ１５は、Ｙ軸方向において並んで配置されている。

図４においては、隣り合う電池モジュール１０の一方の電池モジュールの主平面のみを示しているが、他方の電池モジュール１０の主平面も同様に構成されている。従って、隣り合う２つの電池モジュール１０をそれぞれの主平面が対向するようにＸ軸方向に並べると、各電池モジユール１０における第１リブ１５が互いに接触する。具体的には、Ｘ軸方向における第１リブ１５の先端が互いに接触する。前述のように、電池モジュール１０には拘束力が加えられるため、Ｘ軸方向において対向する第１リブ１５が互いに密接する。その結果、Ｘ軸方向において対向し、Ｙ軸方向において隣り合う二対の第１リブ１５と、Ｘ軸方向において対向する隣り合う一対の電池モジュール１０の主平面とによって囲まれた複数のスペースが形成される。

斯くして形成されたスペースは、電池モジュール１０の温度を調節するための熱媒体（例えば、空気等）が流れる流路となる。尚、本実施例においては、熱媒体として、空気を使用する。当該スペースはＺ軸方向に延在しているので、当該スペースに流入した空気はＺ軸方向に流れる。図４においては、かかる空気の流れを矢印によって示しているが、熱媒体を流す向きは、図４に示す矢印とは逆の方向であってもよい。

上記のように、第１リブ１５は温度調節用の空気が流れる流路を形成している。更に、本実施例においては、図４に示すように、電池モジュール１０の（Ｙ−Ｚ平面に平行な）主平面上には、第１リブ１５に加えて、第２リブ１７もまた配設されている。第２リブ１７もまた、モジュールケース１１の外面からＸ軸方向に向かつて突出していると共に、Ｚ軸方向に延在している。即ち、第２リブ１７は第１リブ１５と同様の機能を有する。それに加えて、Ｙ軸方向における第２リブ１７の幅は、Ｙ軸方向における第１リブ１５の幅よりも広い。これにより、第２リブ１７は、例えば、電池パック１を構成する複数の電池モジュール１０の間の機械的強度の向上において、第１リブ１５よりも大きく寄与することができる。第２リブ１７の形状や材質等については、電池モジュール１０の間において要求される機械的強度に応じて適宜設定することができる。また、当然のことながら、例えば、第１リブ１５のみで電池モジュール１０の間において十分な機械的強度を達成することができる等、第２リブ１７が必要とされない場合は、第２リブ１７を省略することもできる。更に、図４においては、第１リブ１５及び第２リブ１７は、Ｙ軸方向において等間隔に配置されている。しかしながら、第１リブ１５及び第２リブ１７は、Ｙ軸方向において、等問隔に配置しないこともできる。

電池モジュール１０が充放電によって発熟している場合は、冷却用の空気を上記スペースに流して電池モジュール１０に接触させることにより、電池モジュール１０の過熱を防止することができる。一方、電池モジュール１０が過度に冷却されている場合は、加温用の空気を上記スペースに流して電池モジュール１０に接触させることにより、電池モジュール１０の温度低下を抑制することができる。電池モジュール１０の温度を調節することにより、電池モジュール１０の入出力特性が低下することを抑制することができる。

図４においては、Ｙ軸方向において隣り合う２つの第１リブ１５の間に、４つの突起１６が配設されている。これら４つの突起部１６は、Ｚ軸方向において並んでいる。Ｙ軸方向において隣り合う２つの第１リブ１５の間に配設される突起１６の数やＺ軸方向における突起１６の間隔は、例えば、熱媒体として使用される流体の性状や流速、熱媒体が流れる流路の大きさや形状等、種々の条件に応じて適宜設定することができる。即ち、本実施例においては４つの突起１６をＺ軸方向において等間隔に配置しているが、本発明の実施態様は、かかる構成に限定されるものではない。

（４）熱交換効率解析モデルの構成
上記のように構成された熱媒体の流路における突起の配設による熱交換効率に対する影響を解析するため、隣り合う電池モジュール１０の向かい合う（Ｙ−Ｚ平面に平行な）主平面と、これらの主平面の間にこれらの主平面と交わるように配設された４つの第１リブ１５と、によって区画された、３つの空間（熱媒体が流れる流路）を備える各種解析モデルを調製した。

先ず、実施例１に係る解析モデルとして、３つの流路の各々において、対向する２つの主平面の各々に４つの突起１６を、対向する２つの主平面上の同じ位置に、Ｚ軸方向（流路の長手方向）において等間隔に並べて配設した。即ち、実施例１に係る解析モデルにおいて、３つの流路の各々の対向する主平面上に、互いに向かい合う４対の突起１６（つまり、８つの突起１６）が等間隔に配設されている。

個々の突起１６は、頂面の中心と底面の中心とを結ぶ線（中心軸）を含む平面で円柱を２つに分割したものを、その分割面を底面として主平面（対向表面）に伏せた形状とした。即ち、個々の突起１６は、上記中心軸を長手方向とする所謂「蒲鉾状」の形状を有し、個々の突起１６の長手方向に直交する平面による断面は半円状の形状を有する。また、個々の突起１６の長手方向は、Ｚ軸方向（流路の長手方向）に対して、同じ方向に傾斜させた（図５（ａ）に示す模式図を参照）。更に、個々の突起１６の長手方向における両端部は、突起１６が配設されている主平面（対向表面）に交わるように配設されて流路を画定する第１リブ１５に接している。

次に、実施例２に係る解析モデルとしては、３つの流路の各々の対向する主平面上に配設された、互いに向かい合う４対の突起１６のうち、一方の主平面上に配設された突起１６の長手方向のＺ軸方向（流路の長手方向）に対する傾斜と、他方の主平面上に配設された突起１６の長手方向のＺ軸方向（流路の長手方向）に対する傾斜とを、逆方向とした点を除き、実施例１に係る解析モデルと同様の構成のものを作製した（図５（ｂ）に示す模式図を参照）。

一方、比較例１に係る解析モデルとしては、３つの流路に突起が全く配設されていない点を除き、実施例１に係る解析モデルと同様の構成のものを作製した（図６（ａ）に示す模式図を参照）。また、比較例２に係る解析モデルとしては、３つの流路の各々の対向する主平面を構成する部材の厚みをより大きくすることにより、３つの流路の各々の対向する主平面の間隔をより狭くして、流路の断面積をより小さくした点を除き、比較例１に係る解析モデルと同様の構成のものを作製した（図６（ｂ）に示す模式図を参照）。即ち、比較例２に係る解析モデルにおいても、３つの流路に突起が全く配設されていない。

更に、比較例３に係る解析モデルとして、３つの流路の各々の対向する主平面上にそれぞれ４つずつ配設された８つの突起１６のうち、一方の主平面上に配設された４つの突起１６の長手方向のＺ軸方向（流路の長手方向）における位置と、他方の主平面上に配設された４つの突起１６の長手方向のＺ軸方向（流路の長手方向）における位置とを、Ｚ軸方向（流路の長手方向）にずらした点を除き、実施例２に係る解析モデルと同様の構成のものを作製した（図６（ｃ）に示す模式図を参照）。

上述の実施例１及び２、並びに比較例１乃至３に係る各種解析モデルの構成について、以下の表１に改めて概要を示す。

（５）熱交換効率解析モデルの評価
上述のように構成された実施例１及び２、並びに比較例１乃至３に係る各種解析モデルのそれぞれについて、熱媒体の流量を種々に変化させながら、熱交換効率の尺度となる等価熱伝達率を比較した結果を図７に示す。前述のように、図７は、本発明の実施例及び比較例に係る各種解析モデルにおける熱媒体の流量と等価熱伝達率との関係を表すグラフである。ここで、等価熱伝達率とは、熱交換効率の尺度となる値であり、下式によって算出することができる。尚、本実施例においては、空気を熱媒体として使用した。

上式中、Ｅは等価熱伝達率（Ｗ／ｍ^２℃）、Ｑは発熱量（Ｗ）、Ｓは解析モデルにおける熱源（電池モジュールに相当）からの伝熱面積（ｍ^２）、Ｔ_ｗは解析モデルにおける熱源（電池モジュールに相当）からの発熱面の壁面温度（℃）、及びＴ_ｍは熱媒体の温度（℃）を表す。また、Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔは、解析モデルへの流入時及び解析モデルからの流出時における熱媒体の温度（℃）をそれぞれ表す。

また、実施例１及び２、並びに比較例１乃至３に係る各種解析モデルのそれぞれについて、熱媒体の流量を種々に変化させながら、各種解析モデルの前後における圧力損失を比較した結果を図８に示す。前述のように、図８は、本発明の実施例及び比較例に係る各種解析モデルにおける熱媒体の流量と圧力損失との関係を表すグラフである。

図７に示すように、３つの流路に突起が全く配設されていない比較例１に係る解析モデルと比較すると、比較例１に係る解析モデルにおいて流路をより狭くしたモデルである比較例２に係る解析モデルにおいては、等価熱伝達率が若干上昇している。これは、比較例２に係る解析モデルおいては流路がより狭くなったため、流路内での熱媒体（空気）の流速が高まったためであると考えられる。また、比較例２に係る解析モデルおいては流路がより狭くなったため、図８に示すように、比較例１に係る解析モデルと比較して、圧力損失が大幅に増大している。

次に、実施例２に係る解析モデルと同様に、流路における対向表面上に配設された突起の長手方向の傾斜が一方の表面上と他方の表面上とで逆方向になっているものの、突起の位置が一方の表面上と他方の表面上とで異なる（Ｚ軸方向（流路の長手方向）にずれている）比較例３に係る解析モデルにおいては、図７に示すように、比較例２に係る解析モデルよりも、更に等価熱伝達率が上昇している。これは、比較例１及び２に係る解析モデルにおいては熱媒体の流路に突起が配設されていないのに対して、比較例３に係る解析モデルにおいては、図１０（ｃ）に示すように、逆方向の傾斜を有する突起が対向表面上に互い違いの位置に配設されているため、図１０（ｃ）の矢印によって示すように、熱媒体の流れに捻れが付与され、その結果、熱媒体の流れの乱れが大きくなり、流路の壁面との間での熱交換効率が改善されたためであると考えられる。また、かかる構成を有する比較例３に係る解析モデルにおいては、図８に示すように、比較例１に係る解析モデルと比べた場合の圧力損失の増大量が、熱媒体の流路そのものがより狭められた比較例２に係る解析モデルよりも小さい。

一方、前述のように、流路における対向表面上に配設された突起の位置が一方の表面上と他方の表面上とで一致する（Ｚ軸方向（流路の長手方向）においてずれていない）実施例１及び２に係る解析モデルにおいては、図７に示すように、非常に高い等価熱伝達率を示した。これは、これらの解析モデルにおいては、流路における対向表面上に配設された突起の位置が一方の表面上と他方の表面上とで一致しているので、熱媒体の流路において、突起が存在する箇所においては流路の断面積が小さくなっているために熱媒体の流速が高められ、それ以外の箇所においては熱媒体の流速が高められず、結果として、熱媒体の流れの乱れがより一層大きくなり、流路の壁面との間での熱交換効率が大幅に改善されたためであると考えられる。

また、実施例１及び２に係る解析モデルにおいては、図８に示すように、比較例１乃至３に係る何れの解析モデルと比較しても、圧力損失が増大している。しかも、圧力損失の増大量は、実施例１に係る解析モデルの方が、実施例２に係る解析モデルよりも、著しく大きい。これは、実施例１に係る解析モデルにおいては、流路における対向表面上に配設された突起の位置が一方の表面上と他方の表面上とで一致することに加えて、突起の長手方向の傾斜が一方の表面上と他方の表面上とで同じ方向になっているので、図１０（ａ）に示すように、突起が存在する箇所において、流路の断面積が小さくなっている領域がより大きく、且つ同じ方向に傾斜している突起に沿って、対向表面の両側において同じ方向に熱媒体が導かれるので、熱媒体の通過抵抗がより一層大きくなったものと考えられる。

上記に対し、熱媒体の流路における対向表面上に配設された突起の長手方向の傾斜が一方の表面上と他方の表面上とで逆方向になっている実施例２に係る解析モデルにおいては、図１０（ｂ）に示すように、突起が存在する箇所において、突起の長手方向が（一致するのではなく）交差するので、流路の断面積が小さくなっている領域が実施例１に係る解析モデルよりも小さく、且つ突起の長手方向の傾斜が逆方向であるために、対向表面の両側において逆の方向に熱媒体が導かれるので、熱媒体の通過抵抗が実施例１に係る解析モデル程には大きくならなかったものと考えられる。

上述のように、流路における対向表面上に配設された突起の位置を一方の表面上と他方の表面上とで一致させる（Ｚ軸方向（流路の長手方向）にずらさない）ことにより、流路における対向表面上に配設された突起の位置を一方の表面上と他方の表面上とでずらした場合と比較しても、非常に高い等価熱伝達率を達成することができることが確認された。また、流路における対向表面上に配設された突起の位置が一方の表面上と他方の表面上とで一致している構成においては、流路における対向表面上に配設された突起の長手方向を一方の表面上と他方の表面上とで逆の方向に傾斜させることにより、流路における対向表面上に配設された突起の長手方向を一方の表面上と他方の表面上とで同じ方向に傾斜させた場合と比較して、より小さい圧力損失において、ほぼ同等の等価熱伝達率を達成することができることが確認された。

上記のように、熱媒体の流路における対向表面上に配設された突起の位置や突起の長手方向の傾斜が、等価熱伝達率及び圧力損失にそれぞれ影響を及ぼすことが見出された。そこで、上述のように構成された実施例１及び２、並びに比較例１乃至３に係る各種解析モデルのそれぞれについて、熱媒体の種々の流量において測定された圧力損失と等価熱伝達率との関係を求めるべく、図９に示すグラフを作成した。即ち、図９は、前述のように、本発明の実施例及び比較例に係る各種解析モデルにおける圧力損失と等価熱伝達率との関係を表すグラフである。

図９に示すように、流路における対向表面上に配設された突起の位置が一方の表面上と他方の表面上とで一致する（Ｚ軸方向（流路の長手方向）においてずれていない）実施例１及び２に係る解析モデルにおいては、流路に突起が配設されていない比較例１及び２に係る解析モデルは勿論のこと、流路における対向表面上に配設された突起の長手方向の傾斜が一方の表面上と他方の表面上とで逆方向になっており、突起の位置が一方の表面上と他方の表面上とで異なる（Ｚ軸方向（流路の長手方向）にずれている）比較例３に係る解析モデルと比べても、更に高い等価熱伝達率が達成されたことが判る。

特に、流路における対向表面上に配設された突起の位置が一方の表面上と他方の表面上とで一致することに加えて、突起の長手方向の傾斜が一方の表面上と他方の表面上とで逆方向になっている実施例２に係る解析モデルにおいては、突起の長手方向の傾斜が一方の表面上と他方の表面上とで同じ方向になっている実施例１に係る解析モデルと比べても、より低い圧力損失において、より高い等価熱伝達率を達成することができることが確認された。

以上の実施例から明らかであるように、複数の電池モジュールと、隣り合う前記電池モジュールの間に形成された、熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間と、前記空間を画定する面の対向する表面に配設された、前記空間の内側に向かって突出する複数の突起と、を含んでなる電池パックにおいて、前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とを、前記空間を挟んで互いに対向する位置に配設することにより、より高い熱交換効率（等価熱伝達率）を達成し、電池モジュールの温度調節をより効率良く行うことができる。

また、上記電池パックにおいて、前記突起の前記表面による断面の寸法が異方性を有し（長手方向を有し）、前記突起の前記表面による断面の長手方向が、前記空間における前記熱媒体の流れの前記突起の存在に起因する微視的な乱れを考慮しない巨視的な流れ方向に対して傾斜していることにより、より高い熱交換効率（等価熱伝達率）を達成し、電池モジュールの温度調節をより効率良く行うことができる。

更に、上記電池パックにおいて、前記突起の前記表面による断面の長手方向が、前記熱媒体の前記巨視的な流れに対して、前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とで、同じ方向に傾斜している構成と比較して、前記突起の前記表面による断面の長手方向が、前記熱媒体の前記巨視的な流れに対して、前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とで、逆の方向に傾斜している構成の方が、より低い圧力損失において、より高い熱交換効率（等価熱伝達率）を達成することができる。

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成有する幾つかの実施例について説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることができることは言うまでもない。

１…電池パック、１０…電池モジュール、１１…モジュールケース、１２…単電池、１３…正極端子、１４…負極端子、１５…第１リブ、１６…突起、１７…第２リブ、２１…エンドプレート、及び２２…拘束ロッド。

Claims (2)

1. 複数の電池モジュールと、
   隣り合う前記電池モジュールの間に形成された、熱媒体が流れる流路となる少なくとも１つの空間と、
   前記空間を画定する面の対向する表面に配設された、前記空間の内側に向かって突出する複数の突起と、
   を含んでなる電池パックであって、
   前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とが、前記空間を挟んで互いに対向する位置に配設されていること、
   前記突起の前記表面による断面の寸法が異方性を有すること、
   前記突起の前記表面による断面の長手方向が、前記空間における前記熱媒体の流れの前記突起の存在に起因する微視的な乱れを考慮しない巨視的な流れ方向に対して、傾斜していること、及び
   前記突起の前記表面による断面の長手方向が、前記熱媒体の前記巨視的な流れに対して、前記対向する表面の一方の表面に配設された複数の突起と前記対向する表面の他方の表面に配設された複数の突起とで、逆の方向に傾斜していること、
   を特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載の電池パックであって、
   前記空間が、隣り合う前記電池モジュールの間に配設された部材によって複数の領域に画定されることにより、複数の空間として構成されていること、
   を更なる特徴とする電池パック。

Images