JP6206255B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、ケース内部に収容した複数個の電池セルを冷却する電池パックに関する。

従来、電池を冷却するための電池パックとして、例えば、特許文献１、２に記載の装置が知られている。

特許文献１に開示の装置は、複数個の電池セルの集合体である電池ブロックに接触する冷却プレートを有する。冷却プレートの中空部には、冷却液を充填し、熱交換器を設置している。熱交換器には、冷媒が供給される冷媒通路が接続されている。熱交換器は、供給された冷媒の気化熱によって冷却される。熱交換器は冷却液を冷却して、冷却プレートは電池セルを冷却する。

特許文献２に開示の装置は、単電池間に熱媒体を通す熱媒体通路を設けて形成された電池組立体と、熱媒体を送給する送給手段と、熱媒体通路に対して熱媒体を供給、排出する送給通路及び排出通路と、を備える。電池組立体、送給手段、送給通路及び排出通路は、ケースの内部に設けられる。送給手段によって送給された熱媒体は、送給通路、熱媒体通路、排出通路を順に流れ、送給手段に戻ってくる。したがって、熱媒体は、閉じられた通路を流れて、上記のように各通路を循環しながら、電池組立体を構成する複数個の単電池を冷却する。

特開２０１０−５００００号公報 特開２００４−２８８５２７号公報

特許文献１に記載の技術によると、冷凍サイクルによる冷媒の気化熱を利用して電池を冷却する方式であるため、冷媒が流通する配管や冷凍サイクル装置が必要になるため、冷却のための構成が複雑になる。

特許文献２に記載の技術によると、熱媒体を閉サイクルで循環させて電池の温度調整を行うため、ケース内部の密閉空間に電池を設置している。このような密閉空間に設置した電池を熱媒体の循環流のみで冷却する方式の場合、ケース内部の熱をケースの周囲に効率的に放出するには、さらなる改良が要求される。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡潔な構成部品でも電池セルを効率的に冷却できる電池パックを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、開示する電池パックに係る発明のひとつは、通電可能に接続される複数の電池セル（２）と、
複数の電池セルを収容する筐体（３）と、
筐体の内部に収容される流体駆動手段であって、流体を吐出する流体吐出通路（７５、８１）と、流体吐出通路から吐出された流体が複数の電池セルと熱交換して冷却した後に流通する流体吸入通路（７３、７４）とを有して当該流体を筐体の内部に循環させて循環流を形成する流体駆動手段（６）と、
流体吐出通路から吐出された流体が、複数の電池セルと熱交換する電池通路（７６）を経て流体吸入通路に戻ってくるように、筐体の内部に設けられた循環通路（７）と、
流体駆動手段の吸引力によって吸い込まれる筐体の外部の流体を筐体の内部に導入する流体導入通路（７８）と、
筐体を形成する壁を貫通する通路であって、流体駆動手段から吐出された流体の一部が筐体の内部から外部へ排出される流体排出通路（７７）と、
を備え、
流体排出通路は、流体吐出通路から吐出された流体が流体吸入通路に至る前に接触する筐体の壁において、流体吸入通路よりも流体の圧力が高圧となる部位に設けられることを特徴とする。

この発明によれば、流体排出通路は、流体吐出通路から吐出された流体が流体吸入通路に至る前に接触する筐体の壁において、流体吸入通路よりも流体の圧力が高圧である部位に貫通する通路である。換言すれば、流体排出通路は、流体吐出通路から吐出された圧力の高い流体が流体吸入通路に吸入される前に外部へ排出されるように設けられている。このように、流体吐出通路から吐出された高圧の流体は、複数の電池セルと熱交換して減圧される前に筐体の外部に排出される。したがって、筐体の内部を循環する流体によって電池セルを冷却しつつ、高い圧力状態の流体を筐体の外部へ排出させることができる。本発明は、流体排出通路と流体導入通路との圧力差を確保できるので、圧力差による十分な外部流体の導入量を得るという格別な効果を奏し、この効果と筐体の壁を介した循環流体の外部放熱とを合わせることで、筐体内の熱を外部へ効率的に放出できる。以上から本発明によれば、簡潔な構成部品でも電池セルを効率的に冷却できる電池パックを提供できる。

なお、特許請求の範囲及び上記手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

第１実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における流体流れとを説明するために一方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 第１実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における流体流れとを説明するために他方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 第１実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における流体流れとを説明するために天壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 車両における、空調装置及び電池パックに関する空気流れを説明するための概要図である。 第２実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における流体流れとを説明するために一方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 第３実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における流体流れとを説明するために一方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 第４実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における流体流れとを説明するために一方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の一例である第１実施形態の電池パック１について図１〜図４を参照しながら説明する。電池パック１は、例えば、内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。電池パック１に含まれる複数の電池セル２は、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池である。

電池パック１は、通電可能に接続される複数の電池セル２からなる組電池２０と、密閉空間を形成するパックケース３と、パックケース３内で流体を循環させる流体駆動手段と、を備える。パックケース３は、複数の電池セル２、及び流体駆動手段の一例である送風機６を収容する筐体である。パックケース３の内部には、２つの送風機６Ａ、６Ｂが並んで搭載されている。２つの送風機６Ａ、６Ｂは、総称して送風機６として記載することもある。

電池セル２は、外装ケースから外部に突出する正極端子及び負極端子を備える。外装ケースから露出する電極端子であって、隣り合う電池セル２における異極の端子間は、バスバー等の導電部材によって電気的に接続される。バスバーと電極端子との接続は、例えばネジ締めや、溶接等により行われる。したがって、バスバー等によって電気的に接続された複数の電池セル２の両端に配された総端子部は、外部から電力が供給されたり、他の電気機器へ向けて放電したりする。

電池パック１は、電池管理ユニット（Battery Management Unit）を備える。電池管理ユニットは、少なくとも電池セル２の蓄電量を管理する機器であり、電池セル２に係る制御を行う電池制御ユニットの一例である。また、電池管理ユニットは、電池セル２に関する電流、電圧、温度を監視するとともに、電池セル２の異常状態、漏電等を管理する機器であってもよい。

また、電池管理ユニットには、電流センサによって検出された電流値に係る信号が入力される。電池管理ユニットは、車両ＥＣＵと同様に入力回路、マイクロコンピュータ、及び出力回路を備えている。マイクロコンピュータが有する記憶手段には、電池情報がデータとして随時蓄積されている。蓄積される電池情報のデータは、例えば、電池パック１における電池電圧、充電電流、放電電流及び電池温度等である。また、電池管理ユニットは、送風機６Ａ、６Ｂのモータ６０の作動を制御する機器として機能することができる。電池管理ユニットは、車両に搭載された各種の電子制御装置と通信可能に構成されている。

パックケース３の内部には、送風機６Ａ、６Ｂによって強制的に流れる流体の循環経路をなす循環通路７が形成されている。循環通路７は、パックケース３の内部に形成され、流体が循環する通路である。循環通路７は、送風機６Ａ、６Ｂにより送風された流体（例えば空気）が各電池セル２と熱交換した後、送風機６Ａ、６Ｂに吸い込まれる一連の流体の主流経路をなす。すなわち、パックケース３の内部において、流体が各送風機６Ａ、６Ｂから流出する箇所は一箇所ずつであり、流体が各送風機６Ａ、６Ｂに流入する箇所も一箇所ずつである。したがって、パックケース３の内部の流体は、必ず送風機６を経由して循環通路７を循環することになる。

図１〜図３に図示するように、循環通路７は、吸入通路７４、吹出し通路７５、天壁側通路７０、電池通路７６及び集合通路７３を結ぶ一連の流通経路によって構成される。吹出し通路７５は、送風機６Ａ、６Ｂによって吐出される流体が通る流体吐出通路を構成する。吸入通路７４、集合通路７３は、吹出し通路７５は、吹出し通路７５から吐出された流体が複数の電池セル２と熱交換して冷却した後に流通する流体吸入通路を構成する。

パックケース３は、内部の空間を包囲する複数の壁からなる箱形を呈し、アルミニウム板または鉄板の成型品で形成される。パックケース３は、例えば、６面（例えば、側壁３１、３２、３４、３５、天壁３０、底壁３３）を有するケースである。側壁３１と側壁３２は互いに向かい合う位置関係にある壁であり、側壁３４と側壁３５は、互いに向かい合う位置関係にあって、側壁３１及び側壁３２に直交する壁である。

また、パックケース３は、複数のケース体を接合して組み立てることにより、内部に箱体状の空間を形成して作製することができる。また、パックケース３の複数の壁のうち、所定の壁の表面には、放熱面積を大きくするために複数の凸部または凹部を形成するようにしてもよい。

複数の電池セル２は、パックケース３の内部空間において複数のセル積層体を構成する。複数のセル積層体を構成する複数の電池セル２は、それぞれ所定の間隔をあけて設置され、隣り合う電池セル２間には、流体が流通可能な隙間である電池通路７６が形成される。電池通路７６は、セル間に設けられたスペーサ部材によって形成される。このスペーサ部材は、セル間に挟まれて支持されることにより、セル間に流体が上下方向に流れる通路を形成する。すなわち、各電池通路７６は、セル間において、側壁３１側及び側壁３２側が閉じられて天壁３０側が天壁側通路７０に向けて開放し、底壁３３側が集合ダクト８３に接続されて、集合通路７３に通じる。これにより、各電池通路７６は、天壁３０側で流体の入口部を備え、底壁３３側で集合通路７３に集まる流体の出口部を備える。

集合ダクト８３は、各電池セル２の下流側端部（下端部）と、吸入用ダクト８２内の吸入通路７４とを繋ぐダクトである。集合ダクト８３は、各電池通路７６を流出した流体が底壁３３に熱的に接続しうる集合通路７３を形成する。換言すれば、集合通路７３を流通する流体の熱は、底壁３３へ移動しうる。

集合通路７３は、各電池通路７６の出口部から、吸入通路７４までにわたって底壁３３に平行に延びる通路であり、吸入用ダクト８２及びダクト接続部材８０を介して、送風機６Ａ及び送風機６Ｂのそれぞれの吸込み部６１に連通している。

天壁側通路７０は、天壁３０と複数の電池セル２との間に形成される天壁３０に平行に延びる通路である。側壁側通路７１は、天壁３０及び底壁３３の両方に直交する側壁３１に平行に延び、複数の電池セル２と側壁３１との間に形成される通路である。側壁側通路７２は、天壁３０及び底壁３３の両方に直交し、側壁３１に対向する側壁３２に平行に延び、複数の電池セル２と側壁３２との間に形成される通路である。

送風機６Ａ、６Ｂは、パックケース３内の流体を循環通路７に循環させる流体駆動手段の一例である。循環通路７に循環させる流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒を用いることができる。各送風機６Ａ、６Ｂは、モータ６０と、モータ６０により回転されるシロッコファンと、シロッコファンを内蔵するファンケーシングとを備える。このファンケーシングは、内部にシロッコファンの吸込み口に通じる吸込み部６１を形成する。吸込み部６１と吸入用ダクト８２内の吸入通路７４とは、ダクト接続部材８０によって接続されて連通する。ダクト接続部材８０は、ファンケーシングと吸入用ダクト８２とを連結するアタッチメントである。ダクト接続部材８０は、直方体状のチャンバを内部に有しているため、循環流体の流通抵抗を低減することにも寄与している。

各送風機６Ａ、６Ｂは、ファンの回転軸を天壁３０や底壁３３に沿う方向に配して、回転軸に沿う方向に流体を吸入し、遠心方向に吹き出すように設置されている。各送風機６Ａ、６Ｂは、パックケース３の側壁３４にモータ６０側、すなわち、吸込み部６１とは反対側である背面側（モータ６０側）を向けて設置されている。

ファンケーシングの吹出し部には、循環通路７の一通路である吹出し通路７５を形成する吹出し用ダクト８１が接続されている。図１に図示するように、送風機６Ａの吹出し通路７５は、ファンの遠心方向であって、天壁３０及び側壁３１寄りでこの両方の壁に沿うように延びている。したがって、送風機６Ａによって吹出し通路７５を通じて吹き出される流体は、天壁３０及び側壁３１に沿うように側壁側通路７１の上部を側壁３５に向けて進み、さらに側壁側通路７１の上部の全域から天壁側通路７０を中央部に向けて流れる。そして、流体は、送風機６Ａの流体吸引力によって、各電池通路７６に流入して下方に流れ、各電池通路７６の下端部から集合通路７３に流入するようになり、さらに流体は吸入通路７４、吸込み部６１を経て、各送風機６Ａに必ず戻ってくる。

図２に図示するように、送風機６Ｂの吹出し通路７５は、ファンの遠心方向であって、底壁３３及び側壁３２寄りでこの両方の壁に沿うように延びている。したがって、送風機６Ｂによって吹出し通路７５を通じて吹き出される流体は、底壁３３及び側壁３２に沿うように側壁側通路７２の下部または中央部を側壁３５に向けて進み、さらに側壁側通路７２の全域から中央部に向けて流れる。そして、流体は、送風機６Ｂの流体吸引力によって、各電池通路７６に流入して下方に流れ、各電池通路７６の下端部から集合通路７３に流入するようになり、さらに流体は吸入通路７４、吸込み部６１を経て、送風機６Ｂに必ず戻ってくる。

また、循環通路７を流れる流体は、各電池通路７６を流れるときに、各電池セル２から吸熱したり、各電池セル２を加熱したりする。各電池セル２を冷却したり加熱したりした流体は、それぞれ、集合通路７３に集められ、吸入通路７４、吸込み部６１を通して送風機６Ａ、６Ｂのそれぞれに吸入される。また、流体は、パックケース３内を循環する際に、正極端子、負極端子からなる電池セル２の電極端子や、異極端子間を電気的に接続するバスバーにも接触するため、電極端子やバスバーも伝熱手段の一つを構成しうる。

電池セル２は、電流が取り出される出力時及び充電される入力時に自己発熱する。例えば、電池管理ユニットは、電池パック１内の電池セル２の温度を常時モニターし、電池セル２の温度に基づいて送風機６Ａ、６Ｂの運転を制御する。電池管理ユニットは、送風機６Ａ、６Ｂの各モータ６０に、最大電圧に対して０％〜１００％に含まれる任意の値のデューティ比に制御した電圧を印加して、各ファンの回転数を可変させる。電池パック１では、このデューティ制御によってファンの回転数を変化させることにより、各送風機６Ａ、６Ｂによる風量を、多段階または無段階的に調節することができる。

電池パック１は、送風機６Ａ、６Ｂの吸引力によって吸い込まれるパックケース３の外部の流体をパックケース３の内部に導入する流体導入通路を備える。電池パック１は、パックケース３を形成する壁を貫通する通路であって、送風機６Ａ、６Ｂから吐出された流体の一部がパックケース３の内部から外部へ排出される流体排出通路を備える。

送風機６に吸い込まれる流体が通る流体通路は、流体吸入通路（吸入通路７４、集合通路７３）と流体導入通路（導入通路７８）である。導入通路７８は、パックケース３の外部と送風機６とを連通させる通路である。例えば、導入通路７８は、吸入通路７４や集合通路７３よりも通路横断面積が小さい通路である。導入通路７８は、ダクト接続部材８０に接続される給気用ダクト８４の内部通路である。

給気用ダクト８４の給気導入口は、パックケース３の外部で開口している。給気用ダクト８４は、パックケース３の天壁３０を貫通してダクト接続部材８０の上部とパックケース３の外部とを接続する。送風機６Ａ、６Ｂの吸引力によって、給気用ダクト８４内に吸い込まれた流体は、導入通路７８を通して送風機６Ａ、６Ｂの各吸込み部６１に導入され、吹出し通路７５から吹き出されることで循環通路７を流れてパックケース３の内部に取り込まれる。

電池パック１は、パックケース３内で循環する流体の一部が外部に漏れ出る排出通路７７を有する。排出通路７７は、パックケース３の内部と外部とを連通する通路である。流体排出通路（排出通路７７）は、流体吐出通路（吹出し通路７５）から吐出された流体が流体吸入通路（吸入通路７４、集合通路７３）に至る前に接触するパックケース３の壁に設けられる通路である。循環流体は、電池通路７６を流通するときに圧力損失によって、流体の圧力が減圧されることになる。このため、電池パック１では、高い圧力を有する吐出された流体が電池セル２と熱交換することによって減圧されてしまう前に、パックケース３の壁を貫通する排出通路７７から高圧の流体を排出するのである。

第１実施形態では、排出通路７７は、側壁３５を貫通する通路である。図１及び図２に示すように、排出通路７７は、側壁３５において、電池セル２の外装ケースよりも高い位置、すなわち、天壁３０に近い高さの位置に設けられている。

図３に示すように、排出通路７７は、送風機６Ａ、６Ｂが並ぶ方向について各送風機６Ａ、６Ｂの吹出し通路７５の中間に位置するように側壁３５に設けることが好ましい。この構成によれば、２つの送風機６Ａ、６Ｂからの吐出流体を一方に偏ることなく、排出通路７７からバランスのとれた流量で排出させることができるからである。このように、排出通路７７は、パックケース３を形成する壁のうち、吹出し通路７５との間に複数の電池セル２が位置するように設けられた壁（側壁３５）を貫通する通路である。

電池パック１は、パックケース３の内部の熱を外部に効率的に放出するために、循環流体の形成と、外部流体のパックケース３内への導入量の確保とを実現する。外部流体の導入量は、排出通路７７と導入通路７８との圧力差を高めることによって、向上することができる。このため、電池パック１では、導入通路７８を通じた外部流体の導入量を確保するために、排出通路７７は、吸入通路７４や集合通路７３よりも流体圧力が高圧となる部位に設けられている。

吸入通路７４や集合通路７３よりも流体圧力が高い部位とは、吐出通路（吹出し通路７５）から吐出された流体が、電池通路７６に流入する前に接触するパックケース３の壁に排出通路７７を設けることを意味する。換言すれば、この高圧部位４は、吹出し通路７５から吐出された流体が電池セル２と熱交換する前に接触するパックケース３の天壁３０、側壁３１、側壁３２、側壁３５における任意の部位に相当する。したがって、排出通路７７は、図１〜図３に図示するように、二点鎖線で囲んだ範囲（高圧部位４）においてパックケース３の壁を貫通する通路とすることができる。

上記の外部流体の導入量を確保する観点から、各図に示すように、排出通路７７は、側壁３５全体の任意の部位に設けることができる。例えば、排出通路７７は、天壁３０を平面視して、送風機６Ａ、６Ｂに最も近い位置にある電池セル２から側壁３５まで延びる範囲の天壁３０の部位に設けることができる。例えば、排出通路７７は、側壁３１を正面視して、送風機６Ａに最も近い位置にある電池セル２から側壁３５まで延びる範囲の側壁３１の部位に設けることができる。例えば、排出通路７７は、側壁３２を正面視して、送風機６Ｂに最も近い位置にある電池セル２から側壁３２まで延びる範囲の側壁３１の部位に設けることができる。

図４に示すように、電池パック１は、トランクルーム、トランクルームより下方に設けられたトランクルーム裏エリア等のパック収容スペース９１に設置される。パック収容スペース９１は、例えば、スペアタイヤ、工具等も収納することができる。電池パック１は、底壁３３や集合通路７３を下側にした姿勢で、パック収容スペース９１に設置される。導入通路７８は、車両９の車室内９０に通じている。給気用ダクト８４は、その流体流入部が車室内９０に位置するように延びている。例えば、給気用ダクト８４は、車室内９０の内装部材を貫通して車室内９０に通じるように設けられたり、車室内９０の側部に這わす用に設けられたりする。したがって、導入通路７８を通して送風機６Ａ、６Ｂが吸い込む流体は、車室内９０の空気である。

車両９には、車室内を空調する空調装置１０が搭載されている。空調装置１０は、車外または車室内９０から空気を取り入れて空調ユニット１２に向けて送風する送風ユニット１１と、送風ユニット１１によって送られた空気を温度調節して車室内９０に送る空調ユニット１２と、を備えて構成される。したがって、導入通路７８は、パックケース３の周囲温度よりも低温である、外気または車室内９０の空気（内気）をパックケースに３内に導入する通路である。

また、電池パック１のパックケース３は、車両９に設けられた床面に接触するように車両に搭載してもよい。これにより、パックケース３内の熱は、ケースの壁を介して床面に伝達される。したがって、パックケース３内の熱は、電池セル２と熱交換した後の集合通路７３を流れる流体から、底壁３３を介して車両９の床面に伝達される。また、底壁３３と床面との接触部には、熱伝導性に優れた放熱シートを介在させるようにしてもよい。パックケース３内の熱は、底壁３３から放熱シートを介して床面に伝達される。

また、電池パック１は、車両の車室内に設けられる前部座席の下方や後部座席の下方に設置することができる。この場合、電池パック１は、底壁３３や集合通路７３を下側にした姿勢で、前部座席や後部座席の下方に設置することができる。また、後部座席の下方の電池パック１を設置する空間は、トランクルームよりも下方のトランクルーム裏エリアに連通させるようにしてもよい。また当該設置空間は、車外に連通するようにも構成できる。

また、循環通路７を循環する過程で流体は、側壁３１、側壁３２、天壁３０、底壁３３等に接触する。循環流体は、側壁側通路７１、７２を流れる際に、電池セル２との熱交換の前に、側壁３１、側壁３２を通してパックケース３の外部に放熱する。また、循環流体は、天壁側通路７０を流れる際に、電池セル２との熱交換の直前に、天壁３０を通してパックケース３の外部に放熱する。側壁３１、側壁３２、天壁３０等を通して放出された熱は、自然対流によってパックケース３の外部に放熱される。したがって、天壁３０の全体、側壁３１、３２の全体が、パックケース３内の電池セル２の熱を外部に放出する際の放熱面として機能することになる。

次に、第１実施形態の電池パック１がもたらす作用効果について説明する。電池パック１は、複数の電池セル２を収容するパックケース３と、流体をパックケース３の内部に循環させて循環流を形成する流体駆動手段と、パックケース３の外部と内部を連通させる流体導入通路及び流体流出通路とを備える。流体導入通路（例えば導入通路７８）は、流体駆動手段の吸引力によって吸い込まれるパックケース３の外部の流体を内部に導入する通路である。流体流出通路（例えば排出通路７７）は、パックケース３を形成する壁を貫通する通路であって、流体駆動手段から吐出された流体の一部がパックケース３の内部から外部へ排出される通路である。流体駆動手段は、流体を吐出する流体吐出通路（例えば吹出し通路７５）と、流体吐出通路から吐出された流体が複数の電池セル２と熱交換して冷却した後に流通する流体吸入通路（例えば吸入通路７４、集合通路７３）と、を有する。流体排出通路は、流体吐出通路から吐出された流体が流体吸入通路に至る前に接触するパックケース３の壁において、流体吸入通路よりも流体の圧力が高圧となる部位に設けられる。

この電池パック１によれば、流体排出通路は、流体吐出通路から吐出されて高い圧力である流体が流体吸入通路に吸入される前にパックケース３の外部へ排出されるように、設けられている。このように、流体吐出通路から吐出された高圧の流体は、複数の電池セル２と熱交換して減圧される前にパックケース３の外部に排出される。これにより、パックケース３の内部を循環する流体によって複数の電池セル２を冷却しつつ、高い圧力状態の流体をパックケース３の外部へ排出させることができる。このように電池パック１は、流体排出通路と流体導入通路との圧力差を確保することができる。この圧力差によって十分な外部流体の導入量を得ることができ、この効果とパックケース３の壁を伝熱手段とする循環流体の外部放熱とを合わせることで、パックケース３内の熱を外部へ効率的に放出できる。したがって、簡潔な構成部品でも複数の電池セル２を効率的に冷却できる電池パック１が得られる。

また、パックケース３の内部に設けられた循環通路７は、パックケース３を形成する複数の壁に囲まれている。このように、循環通路７を取り囲むパックケース３の複数の壁を放熱媒質として活用することができるので、外部への放熱面積を大きくでき、パックケース３の外部へ放熱を促進することができる。これにより、電池セル２の発熱を効果的にパックケース３の外部に排熱する熱経路を構築するこができる。すなわち、パックケース３の壁面を広く放熱面積として活用する効果的な電池冷却を実現できる。

また、電池パック１は、パックケース３を形成する壁のうち、流体吐出通路との間に複数の電池セル２が位置するように設けられる壁（例えば側壁３５）を貫通する流体排出通路を備える。この構成によれば、流体吐出通路と流体排出通路との間には、複数の電池セル２が存在することになる。このため、流体吐出通路から吐出された高圧の流体は、流体流出通路に至るまでに、パックケース３の内部を広範囲にわたって流れるようになる。また、流体は、パックケース３内を循環し続けるうちにパックケース３の壁の温度を低下させ、さらに壁からの吸熱作用によって、流体排出通路から排出される流体は温度上昇する。

さらに電池パック１では、流体は、流体吐出通路から流体流出通路へ広範囲にわたって流れる過程でも壁から吸熱するため、壁の温度を下げることに寄与する。流体は流体排出通路から排出されるときに、流体導入通路から導入された外部流体の温度との温度差が大きくなる。パックケース３内から外部への放熱量は、パックケース３内に導入する流体の温度と外部に排出する流体の温度との温度差に、導入される流体の導入量（流量）を乗じた値に比例することがわかっている。この温度差は、外部への放熱量に比例するため、電池パック１によれば、この温度差を大きくすることによって、電池パック１の冷却性能を向上させることができる。

また、電池パック１は、側壁３５において、電池セル２の外装ケースよりも高い位置、すなわち、天壁３０に近い高さに設けられる排出通路７７を有する。この構成によれば、吹出し通路７５から吐出された流体は、天壁３０を沿うように天壁側通路７０を側壁３５に向かって流れる過程で天壁３０を介して外部に放熱し、大部分が下方に向けて各電池通路７６に流入する。流体の一部は、吐出による高い圧力を維持しつつ、側壁３５まで流れ、高い位置に設けられた排出通路７７からスムーズにパックケース３の外部に排出される。したがって、天壁側通路７０から排出通路７７に至るまでに、流体流れの上下動が抑制できるため、通気抵抗が小さく、高い圧力を保った状態で流体を排出することができる。この電池パック１によれば、流体排出通路と流体導入通路との圧力差をさらに確保できるので、パックケース３内への十分な外部流体の導入量の獲得に寄与する。

また、流体導入通路は、車両９の車室内９０に連通するように設けられる。車室内９０の空気は流体導入通路を通してパックケース３の内部に引きこまれる。この電池パック１によれば、空調された車室内空気を流体導入通路を通してパックケース３内に導入することができるため、流体排出通路から排出される空気との温度差を大きくすることができる。したがって、このように温度差が大きくなることによって外部への放熱量を増加できるため、電池パック１の冷却性能をさらに向上させることができる。

また、循環通路７は、循環する流体が、パックケース３を形成する複数の壁面のうち、少なくとも一つの壁面（例えば、側壁３１、３２、天壁３０、底壁３３）に接触しながら流れる通路部分を含んでいる。当該通路部分は、例えば、側壁側通路７１、７２、天壁側通路７０、集合通路７３である。この構成によれば、循環流体が天壁側通路７０や集合通路７３を流れる際に、天壁３０や底壁３３を通じてパックケース３の外部に放熱させることができる。このようにパックケース３の少なくとも一つの壁面を放熱媒質として活用することができるので、外部への放熱面積を確保でき、電池セル２の発熱を効果的にパックケース３の外部に排熱する熱経路を構築できる。

また、集合通路７３は、各電池セル２から吸熱した後の流体を確実に集合させて各送風機６Ａ、６Ｂに吸入させる流れを形成でき、さらに送風機６Ａ、６Ｂに向かって同一方向に流れる円滑な流れ、すなわち抵抗の少ない流れを形成できる。

また、複数の電池セル２は、電極端子を上にした姿勢で設けられる。送風機６Ａ、６Ｂから流出した流体は、電極端子の周囲を通過した後、各電池通路７６に流入する。この構成によれば、各電池セル２の発熱が集まりやすい電極端子を冷却した後、各電池セル２の外装ケースを冷却することができる。したがって、効率的な電池冷却を実施できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、排出通路７７の設置場所に係る他の形態について図５を参照して説明する。図５において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。

図５に示すように、第２実施形態の電池パック１０１は、複数の電池セル２の上方に間隔をあけて設けられる天壁３０を貫通する排出通路７７を備える。排出通路７７は、天壁３０において、吹出し通路７５から最も近い位置にある電池セル２よりも、吹出し通路７５から離れた部位を貫通する通路である。換言すれば、排出通路７７は、天壁３０を平面視して、吹出し通路７５から最も近い位置にある電池セル２よりも側壁３５寄りに位置するように設けられている。

第２実施形態の電池パック１０１によれば、流体排出通路は、流体吐出通路から吐出されて高い圧力である流体が流体吸入通路に吸入される前にパックケース３の外部へ排出されるように、設けられている。このように、流体吐出通路から吐出された高圧の流体は、複数の電池セル２と熱交換して減圧される前に、天壁３０を貫通する排出通路７７を通してパックケース３の外部に排出される。これにより、パックケース３の内部を循環する流体によって複数の電池セル２を冷却しつつ、高い圧力状態の流体をパックケース３の外部へ排出させることができる。このように電池パック１０１は、流体排出通路と流体導入通路との圧力差を確保することができる。この圧力差によって十分な外部流体の導入量を得ることができ、この効果とパックケース３の壁を介した循環流体の外部放熱とを合わせることで、パックケース３内の熱を外部へ効率的に放出できる。

さらに、天壁３０は、電池通路７６の入口部に向かい合うため、電池通路７６に流入しようとする流体は天壁３０近傍を流れやすい。このため、天壁３０に設けられる排出通路７７は、流体を外部へスムーズに排出できる通路である。これにより、電池パック１０１によれば、流体排出通路からの円滑な流体排出を行うことに貢献できる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、排出通路７７の設置場所に係る他の形態について図６を参照して説明する。図６において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第３実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。

図６に示すように、第３実施形態の電池パック２０１は、吹出し通路７５との間に複数の電池セル２が位置するように設けられる側壁３５を貫通する排出通路７７を備える。排出通路７７は、側壁３５において、天壁側通路７０よりも下方に位置する部位に設けられる通路である。また、排出通路７７は、側壁３１または側壁３２において、天壁側通路７０よりも下方に位置する部位に設けられる通路としてもよい。

第３実施形態の電池パック２０１によれば、流体排出通路は、流体吐出通路から吐出されて高い圧力である流体が流体吸入通路に吸入される前にパックケース３の外部へ排出されるように、設けられている。このように、流体吐出通路から吐出された高圧の流体は、複数の電池セル２と熱交換して減圧される前に、側壁３５、側壁３１、側壁３２のいずれかの天壁側通路７０よりも下方に位置する部位を貫通する排出通路７７を通してケースの外部に排出される。これにより、パックケース３の内部を循環する流体によって複数の電池セル２を冷却しつつ、高い圧力状態の流体をパックケース３の外部へ排出させることができる。このように電池パック２０１は、流体排出通路と流体導入通路との圧力差を確保することができる。この圧力差によって十分な外部流体の導入量を得ることができ、この効果とパックケース３の壁を介した循環流体の外部放熱とを合わせることで、パックケース３内の熱を外部へ効率的に放出できる。

さらに、排出通路７７は、天壁側通路７０よりも下方に位置するため、電池通路７６の流体入口部から離れた位置に存在する高圧の流体を外部に排出しやすい。このため、電池通路７６に向かって流れにくい位置に存在する流体を高圧状態で排出することができる。例えば、電池パック２０１によれば、淀んでいる高圧の流体を排出して、外部流体の導入量確保のために活用することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態では、排出通路７７の設置場所に係る他の形態について図７を参照して説明する。図７において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第４実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。

図７に示すように、第４実施形態の電池パック３０１は、側壁３１、側壁３２を貫通する排出通路７７を備える。排出通路７７は、パックケース３を形成する壁のうち、複数の電池セル２の側方に上下方向に延びるように設けられる側壁３１、３２において、吹出し通路７５から最も近い位置にある電池セル２よりも吹出し通路７５から離れた部位を貫通する通路である。

第４実施形態の電池パック３０１によれば、流体排出通路は、流体吐出通路から吐出されて高い圧力である流体が流体吸入通路に吸入される前にパックケース３の外部へ排出されるように、設けられている。このように、流体吐出通路から吐出された高圧の流体は、複数の電池セル２と熱交換して減圧される前に、側壁３１、側壁３２に位置する部位を貫通する排出通路７７を通してケースの外部に排出される。これにより、パックケース３の内部を循環する流体によって複数の電池セル２を冷却しつつ、高い圧力状態の流体をパックケース３の外部へ排出させることができる。このように電池パック３０１は、流体排出通路と流体導入通路との圧力差を確保することができる。この圧力差によって十分な外部流体の導入量を得ることができ、この効果とパックケース３の壁を介した循環流体の外部放熱とを合わせることで、パックケース３内の熱を外部へ効率的に放出できる。

さらに、排出通路７７は、側壁３１、３２において、側壁３５側に位置する部位に設けられることが好ましい。例えば、排出通路７７は、側壁３１、３２において、側壁３５近傍の部位に設けられることが好ましい。

この構成によれば、流体吐出通路から吐出された高圧の流体は、排出通路７７に至るまでに、パックケース３の内部を広範囲にわたって流れるようになる。また、流体は、パックケース３内を循環し続けるうちにパックケース３の壁の温度を低下させ、さらに壁からの吸熱作用によって、流体排出通路から排出される流体は温度上昇する。

さらに流体は、流体吐出通路から排出通路７７へ広範囲にわたって流れる過程でも壁から吸熱するため、壁の温度を下げることに寄与する。流体は排出通路７７から排出されるときに、導入通路７８から導入された外部流体の温度との温度差が大きくなる。この温度差は、外部への放熱量に比例するため、この温度差を大きくすることによって、電池パック３０１の冷却性能を向上させることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

上記実施形態において、パックケース３を形成する壁を貫通する排出通路７７は、図面に開示される個数に限定されない。例えば、排出通路７７は、貫通する各壁において、複数個設けるように構成してもよい。

上記実施形態において、排出通路７７は、天壁３０、側壁３１、側壁３２、側壁３５だけでなく、底壁３３に設けるようにしてもよい。吹出し通路７５から吐出された流体が電池通路７６に流入する前に接触する部位であれば、当該部位に相当する底壁３３に排出通路７７を設けることで、上記と同様の作用効果を奏するからである。

上記実施形態において集合通路７３は、集合ダクト８３によって形成されているが、集合通路７３は、例えば、ダクトではなく、底壁３３、側壁３１及び側壁３２によって囲まれる通路として構成してもよい。

また、上記実施形態の電池パックは、複数個の送風機６を用いて、循環通路７を主流経路とする循環流を形成するが、１個の送風機による吸入、吹出しによって、循環流を形成することもできる。

また、パックケース３の内部に設けられる送風機６が内蔵するファンには、上記の実施形態に記載するシロッコファンの他、軸流ファン、ターボファン等を用いることができる。

１、１０１、２０１、３０１…電池パック
２…電池セル
３…パックケース（筐体）
６、６Ａ、６Ｂ…送風機（流体駆動手段）
７３…集合通路（流体吸入通路）
７４…吸入通路（流体吸入通路）
７５…吹出し通路（流体吐出通路）
７８…導入通路（流体導入通路）
７７…排出通路（流体排出通路）

Claims (7)

1. 通電可能に接続される複数の電池セル（２）と、
   複数の前記電池セルを収容する筐体（３）と、
   前記筐体の内部に収容される流体駆動手段であって、流体を吐出する流体吐出通路（７５）と、前記流体吐出通路から吐出された流体が複数の前記電池セルと熱交換して冷却した後に流通する流体吸入通路（７３、７４）とを有して当該流体を前記筐体の内部に循環させて循環流を形成する流体駆動手段（６）と、
   前記流体吐出通路から吐出された流体が、複数の前記電池セルと熱交換する電池通路（７６）を経て前記流体吸入通路に戻ってくるように、前記筐体の内部に設けられた循環通路（７）と、
   前記流体駆動手段の吸引力によって吸い込まれる前記筐体の外部の流体を前記筐体の内部に導入する流体導入通路（７８）と、
   前記筐体を形成する壁を貫通する通路であって、前記流体駆動手段から吐出された流体の一部が前記筐体の内部から外部へ排出される流体排出通路（７７）と、
   を備え、
   前記流体排出通路は、前記流体吐出通路から吐出された流体が前記流体吸入通路に至る前に接触する前記筐体の壁において、前記流体吸入通路よりも流体の圧力が高圧となる部位に設けられることを特徴とする電池パック。
2. 前記流体排出通路は、前記筐体を形成する壁のうち、前記流体吐出通路との間に複数の前記電池セルが位置するように設けられる壁（３５）を貫通する通路であり、
   前記流体排出通路は、前記流体吐出通路から吐出された流体の一部が前記電池通路に流入する前に前記筐体の内部から外部へ排出する通路であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記流体排出通路は、前記筐体を形成する壁のうち、前記複数の電池セルの側方に上下方向に延びるように設けられる側壁（３１、３２）において、前記流体吐出通路から最も近い位置にある前記電池セルよりも前記流体吐出通路から離れた部位を貫通する通路であり、
   前記流体排出通路は、前記流体吐出通路から吐出された流体の一部が前記電池通路に流入する前に前記筐体の内部から外部へ排出する通路であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
4. 前記流体排出通路は、前記筐体を形成する壁のうち、前記複数の電池セルの上方に間隔をあけて設けられる天壁（３０）において、前記流体吐出通路から最も近い位置にある前記電池セルよりも前記流体吐出通路から離れた部位を貫通する通路であり、
   前記流体排出通路は、前記流体吐出通路から吐出された流体の一部が前記電池通路に流入する前に前記筐体の内部から外部へ排出する通路であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
5. 前記流体排出通路は、前記筐体を形成する壁の一部である天壁（３０）と前記複数の電池セルとの間に形成される天壁側通路（７０）よりも、下方に位置する部位において前記筐体を貫通する通路であり、
   前記流体排出通路は、前記流体吐出通路から吐出された流体の一部が前記電池通路に流入する前に前記筐体の内部から外部へ排出する通路であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池パック。
6. 前記流体導入通路は、車両（９）の車室内（９０）に連通するように設けられ、前記車室内の空気は前記流体導入通路を通して前記筐体の内部に引きこまれることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電池パック。
7. 複数の前記電池セルと熱交換した後の流体が流れ、前記筐体と複数の前記電池セルとの間に形成された、前記循環通路の一部をなす集合通路（７３）を備え、
   前記流体導入通路は、前記集合通路よりも通路横断面積が小さい通路であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電池パック。

Images