電池システム
【課題】絶縁を図るとともに、複数の電池セルからなる組電池の冷却等を実施できる電池システムを提供する。
【解決手段】電池システム１００は、電極端子２，３間がバスパー４を介して通電可能に接続される複数個の電池セル１からなる集合電池１０，２０を少なくとも２個含み、複数個の集合電池１０，２０がさらに電気的に直列接続されて構成される組電池３０と、各集合電池における複数個のバスパー４に対して熱の授受を行える空気を供給する送風機４０と、集合電池毎に個別に設けられる通路であって、各集合電池の複数個のバスパー４に向けて送風機４０によって供給される空気が通る個別の通路１１，２１と、を備える。
【解決手段】電池システム１００は、電極端子２，３間がバスパー４を介して通電可能に接続される複数個の電池セル１からなる集合電池１０，２０を少なくとも２個含み、複数個の集合電池１０，２０がさらに電気的に直列接続されて構成される組電池３０と、各集合電池における複数個のバスパー４に対して熱の授受を行える空気を供給する送風機４０と、集合電池毎に個別に設けられる通路であって、各集合電池の複数個のバスパー４に向けて送風機４０によって供給される空気が通る個別の通路１１，２１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルを電気的に接続して構成される組電池を冷却または加温する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池を冷却する電池システムとしては、例えば特許文献１に記載のシステムが知られている。この電池システムは、複数の電池セルからなる集合電池と、集合電池に対して送風する送風機と、を備え、大電流によって発熱したときに各電池セルを冷却することができる。各電池セルには、その表面から突出するように正極端子部と負極端子部が設けられている。複数の電池セルは、隣り合う電池セル同士の正極端子部と負極端子部とをバスパーによって電気的に接続することによって直列につながっており、電力密度が大きく、車両走行用のモータ等に高電圧を供給する集合電池を構成する。そして、送風機から吹き出された空気は、送風機のケーシングと集合電池を覆うバッテリカバーとによって囲まれる通風路および集合電池の外面を流れるため、バスパーに空気が当たってバスパーから放熱が起こり、各電池セルが冷却されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４６７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の電池システムにおいては、その集合電池は高電圧体であるため、高電位側のバスパーと低電位側のバスパーとでは電位差が大きくなる。そして、このように電位差が大きいバスパー間では、十分な絶縁を確保する必要がある。しかしながら、例えば埃、塵等が浮遊する状態で送風機による送風が行われた場合には、高電位側と低電位側のバスパー間の絶縁が十分に確保できない状況になることがある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁を図るとともに複数の電池セルからなる組電池の冷却等を実施できる電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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ことができる。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。
【０００７】
請求項１に記載の電池システムに係る発明は、電極端子（２，３）間がバスパー（４）を介して通電可能に接続される複数個の電池セル（１）からなる集合電池（１０，２０）を少なくとも２個含み、複数個の集合電池がさらに電気的に直列接続されて構成される組電池（３０）と、
各集合電池における複数個のバスパーに対して熱の授受を行える流体を供給する流体供給手段（４０）と、
集合電池毎に個別に設けられる通路であって、各集合電池の複数個のバスパーに向けて流体供給手段によって供給される流体が通る個別の通路（１１，２１）と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、集合電池毎に個別の通路を備えるため、集合電池毎に対応する個別の通路に流体を流すことにより各集合電池の冷却または加温を促すことができる。このように個別の通路であるがゆえに、ある集合電池に対して供給された流体が、同時に他の集合電池に供給されることやさらに下流で他の集合電池に対して供給されることを防ぐことができる。これにより、流体とともに搬送される埃、塵等の通電を助長する因子によって、組電池に要求される絶縁性が損なわれることを抑制することができる。したがって、絶縁を確保しつつ複数の電池セルからなる組電池の冷却等を実施できる電池システムが得られる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、個別の通路は、絶縁材質で構成される仕切り部（１４，２４，１５）によって形成されていることを特徴とする。この発明によれば、各個別の通路が絶縁材質の仕切り部で形成されるため、通路間の絶縁性能のさらなる向上が図れる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、すべての個別の通路における流体の流入部（１２，２２）は、組電池の一方側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、すべての個別の通路における流体の流入部が組電池の一方側に集まっているため、流体供給手段のメンテナンス性の向上が図れる。また、流体供給手段と個別の通路とを接続するためのダクト等の引き回しを不要にできるため、部品点数の低減、電池システムの小型化および搭載性向上が図れる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、複数個の集合電池は、組電池の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、
すべての個別の通路は、流体の流入部において複数段を形成するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、流体供給手段からすべての個別の通路に向かう通路を組電池の一方側から他方側に向かって束ねるように形成することができるため、システムの小型化が図れ、また電池システムを搭載性に有利な単純な形状に形成することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、個別の通路における流体の流入部（１２Ａ，２２Ａ）は、組電池の一方側と他方側の両方に配されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、個別の通路における流体の流入部が組電池の一方側と他方側の両方に亘って配されているため、各集合電池のメンテナンスが行い易くなり、集合電池毎のメンテンナンス向上が図れる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、複数個の集合電池は組電池の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、すべての個別の通路の流体の流入部は同じ高さに位置していることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、すべての個別の通路の流体の流入部が同じ高さにあることにより、電池システムを搭載性に有利な凹凸の少ない形状に形成することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、仕切り部は、隣り合う集合電池間を絶縁する仕切り壁（１５）を含むことを特徴とする。この発明によれば、隣り合う集合電池の間が絶縁材質からなる仕切り壁によって仕切られるため、電位差が生じる集合電池間の電気的導通が遮断され、集合電池間の絶縁の向上が図れる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、さらにバスパーには、流体との接触面積を増加させる接触面積拡大部材（５）が設けられ、接触面積拡大部材は個別の通路に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、接触面積拡大部材を個別の通路に配置するように備えることにより、電池セルから発生する熱の放熱面積および流体からの受熱面積を拡大することができ、さらに冷却性能および加温性能を向上させることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の接触面積拡大部材は、各集合電池において流体の流れ方向に複数個並ぶように配置されており、流体の下流側に位置する接触面積拡大部材は、流体の上流側に位置する接触面積拡大部材よりも表面積が大きくなっていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、例えば冷却風が供給される場合に、上流側の接触面積拡大部材を通過することによって冷却風の温度が上昇しても、下流側の接触面積拡大部材における放熱量が低下しないように構成することができる。これによって下流側における冷却性能および加温性能が上流側より劣ることを防止することができる。したがって、電池セル毎の温度のばらつきを改善でき、安定した電池性能を提供することができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、流体供給手段は、ファン（４２）と、収納されているファンの回転によって流体を吸入し吐出するケーシング（４３）と、を備えており、
すべての個別の通路はケーシングの吹出口（４５）に接続されており、ケーシングは組電池と一体に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、ファンを収容したケーシングがすべての個別の通路に接続されることにより、流体供給手段と組電池が一体になって電池システムを構成するので、システム全体の小型化が図れる。また、すべての個別の通路に対して流体を供給するための流体供給手段を簡単な構造の部品で実現することができ、流体供給手段のメンテナンス性の向上、部品点数の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の電池システムの構成を説明するための側面図である。
【図２】第１実施形態における個別の通路を説明するために筐体内部を通路入口から見た断面図である。
【図３】第１実施形態における個別の通路を説明するために筐体内部を上方から見た平面図である。
【図４】第２実施形態の電池システムの構成を説明するための側面図である。
【図５】第２実施形態における個別の通路を説明するために筐体内部を上方から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、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み合せることも可能である。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態の電池システム１００は、内燃機関と電池駆動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、電気自動車等に用いられ、走行用モータの駆動電源等となる二次電池を冷却または加温するシステムである。この電池は、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り、複数個の電池セル１を通電可能に接続した組電池３０として、筐体内に収納された状態で自動車の座席下の空間、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間等に配置される。
【００２８】
二次電池を構成する電池セル１は、電流によるジュール熱や充放電時の化学反応に伴って発熱する。この発熱は電池セル１の発電要素である電極端子で主に生じる。そこで、電池システム１００は、この発生した熱を放熱するために、電極端子と直接接続されているバスパー４やフィン５を伝熱経路として活用し、空気などの冷却媒体に対して放熱する機能を有している。
【００２９】
第１実施形態について図１〜図３を用いて説明する。図１は本実施形態に係る電池システム１００の構成を説明するための側面図である。図２は集合電池毎に個別に設けられる個別の通路（例えば第１の通路１１、第２の通路２１）を説明するために、筐体内部を通路入口から見た断面図である。図３は個別の通路を説明するために筐体内部を上方から見た平面図である。なお、図３では、理解を容易にするために、図１で示した送風機４０を図示せず、組電池３０のみを図示している。また、各図において、直方体状の各電池セル１の細長く延びる方向を長手方向Ｙ（以下、送風方向Ｙともいう）とし、長手方向Ｙに直交する方向を電池セル１が積層される積層方向Ｘとし、長手方向Ｙと積層方向Ｘの両方に垂直な方向を高さ方向Ｚ（上下方向Ｚともいう）とする。
【００３０】
図１に示すように、電池システム１００は、組電池３０と、組電池３０に対して流体を供給する流体供給手段と、を備えている。組電池３０は、電極端子２，３間がバスパー４を介して通電可能に接続される複数個の電池セル１からなる集合電池を少なくとも２個含み、この複数個の集合電池がさらに電気的に直列接続されて構成されている。流体供給手段は、各集合電池１０，２０における複数個のバスパー４、フィン５、電極端子２，３等に対して熱の授受を行える流体を供給する手段である。流体供給手段は、組電池３０に一体的に設けられる流体機械、ダクト等の通路を介して流体を供給する流体機械のいずれあってもよい。本実施形態では、空気を送風する送風機４０によって流体供給手段を実現している。
【００３１】
各電池セル１は、電気絶縁性樹脂の外装ケースによってその外周面を被覆された扁平状直方体である。各電池セル１には、正極端子２および負極端子３が長手方向両端側に離れて配置されており、この両端子は外装ケースから露出している。電池セル１は、その厚み方向（積層方向Ｘ）に複数個積層するように配置されて一つの塊である集合電池を構成する。組電池は、このような集合電池の少なくとも２個を直列接続することによって構成される。本実施形態では、組電池３０は、電池セル１の長手方向Ｙに並んで配置された２個の集合電池１０，２０を直列接続することによって実現されている。
【００３２】
各集合電池１０，２０は、複数個の電池セル１をその長手方向Ｙの側面を対向させるように並べて配置し、隣り合う電池セル１の異極の電極端子同士をバスパー４によって電気的に直列接続して一体化した電池セル１の集合体である。各集合電池１０，２０は、図示しないプレート等によって積層方向の両側端部から拘束されることにより固定されている。積層方向Ｘに隣り合う電池セル１の間には、図２に示すように、絶縁材質からなる仕切り板１６を備えるようにしてもよい。仕切り板１６を構成する材質は、所定の絶縁性が確保された樹脂、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、あるいはフェノール樹脂等である。
【００３３】
図３に示すように、各集合電池１０，２０を構成する各電池セル１は、一側面、例えば上面から突出する電極端子（正極端子２と負極端子３）を備えている。隣り合う電池セル１間の異極の電極端子同士は、導電性に優れた金属板であるバスパー４によって接続されている。１つの集合電池を構成する複数個の電池セル１は、対応する数量のバスパー４によって通電可能に接続されることになる。さらに、隣り合う集合電池１０と集合電池２０は、集合電池１０，２０間の異極の電極端子同士をバスパー４によって接続することで直列接続されている。バスパー４と電極端子との接続は、例えばねじ締めや、超音波溶接により行われる。したがって、組電池３０において、バスパー４によって直列接続された複数個の電池セル１の両端に配された総端子部（組電池の正電極部６と組電池の負電極部７）から電力の授受が行われる。
【００３４】
集合電池１０を構成する５個の電池セル１は、図３の積層方向ＸのＸ２側であって長手方向ＹのＹ２側である左下隅の第１の電池セル１ａにおける正極端子２から始まって、電池セル１間を接続するバスパー４によって筐体３１内を長手方向Ｙに往復しながら積層方向ＸのＸ１側（以下、Ｘ１側ともいう）に位置する第５の電池セル１ｅの負極端子３に至るまで通電可能に接続されている。第１の電池セル１ａの正極端子２は、組電池の正電極部６に接続されており、第５の電池セル１ｅの負極端子３は、集合電池２０における第１の電池セル１ｆの正極端子２にバスパー４によって接続されている。
【００３５】
第１の電池セル１ａの長手方向ＹのＹ１側（以下、Ｙ１側ともいう）の負極端子３は、第２の電池セル１ｂのＹ１側の正極端子２にバスパー４によって接続されて両者は通電する。さらに、第２の電池セル１ｂの長手方向ＹのＹ２側（以下、Ｙ２側ともいう）の負極端子３は、Ｘ１側に隣接する第３の電池セル１ｃのＹ２側の正極端子２にバスパー４によって接続されて、両者は通電する。第３の電池セル１ｃのＸ１側に隣接する第４の電池セル１ｄの正極端子２は、第３の電池セル１ｃのＹ１側の負極端子３にバスパー４によって接続される。さらに、第４の電池セル１ｄのＸ１側に隣接する第５の電池セル１ｅの正極端子２は、第４の電池セル１ｄのＹ２側の負極端子３にバスパー４によって接続される。換言すれば、集合電池１０のすべての電池セル１ａ〜１ｅは、第１の電池セル１ａのＹ２側の正極端子２から第５の電池セル１ｅのＹ１側の負極端子３に至るまで、電流がジグザク状または蛇行状に流れるようにバスパー４を介して電気的に直列接続されている。
【００３６】
集合電池２０についても、集合電池１０と同様に、集合電池２０のすべての電池セル１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊは、第１の電池セル１ｆのＹ１側の負極端子３から第５の電池セル１ｊのＹ１側の負極端子３に至るまで、電流がジグザク状または蛇行状に流れるようにバスパー４を介して電気的に直列接続されている。第５の電池セル１ｊの負極端子３は、組電池の負電極部７に接続されている。
【００３７】
組電池の正電極部６および負電極部７は、走行用モータ等の電力供給先の装置に接続されている。正電極部６および負電極部７は、ともにリレー装置に接続されている。両電極部とリレー装置との間には組電池３０の電流を検出する電流センサが設けられている。電流センサで検出された電流信号は、充電電流、放電電流として制御回路ユニットに出力される。
【００３８】
また、各バスパー４の上には、各電池セル１からの熱が伝わるフィン５ａ〜５ｊ（以下、不特定のフィンを示すときにはフィン５として示す）が設けられる。フィン５は、筐体３１内で電池セル１における正極端子２および負極端子３の上方向Ｚ１に各端子について設けられている。フィン５は、送風機４０によって供給される空気との接触面積を増加する接触面積拡大部材である。フィン５は、熱伝導率に優れたアルミニウム材、アルミニウム合金等で構成される周知の波形状フィンであり、山部および谷部が積層方向Ｘに交互に繰り返され、山部と谷部の間を供給される空気が流れるように山部および谷部が長手方向Ｙに伸長するように形成されている。
【００３９】
まず、各集合電池１０，２０には、送風空気が個別に供給されるため、各集合電池１０，２０に送風される冷却風の入口温度は同じにすることができる。これにより、各集合電池１０，２０における放熱量をより均一にすることができ、集合電池１０と集合電池２０との温度差を小さくすることができる。
【００４０】
さらに、集合電池１０において、送風空気（図１および図３に示す実線の矢印方向）の下流側に位置するフィン５ｂ，５ｄは、送風空気の上流側に位置するフィン５ｃ，５ｅよりも、積層方向Ｘの単位長さ当たりの表面積が大きくなるようになっている。本実施形態では下流側のフィン５ｂ，５ｄの送風方向Ｙの長さＬ２は、下流側のフィン５ａ，５ｃ，５ｅの送風方向Ｙの長さＬ１よりも長くなっている。また好ましくは、送風空気の下流側に位置するフィン５ｂ，５ｄと、フィン５ｂ，５ｄよりも下流側に位置するフィン５ｃ，５ｅとは、送風空気からの吸熱量および送風空気への放熱量が略等しく（この「略等しい」は等しいを含むものとする）なるように構成される。積層方向Ｘに並んでいる、フィン５ｃとフィン５ｅの組み合わせおよびフィン５ｂとフィン５ｄの組み合わせは、ともに表面積が略等しくなっている。
【００４１】
送風空気によって電池セル１を冷却する場合には、フィン５の冷却風への放熱量は、フィン５と冷却風の温度差と、フィン５の表面積との積算値に比例する。送風空気の温度は、上流側より下流側の方がフィン５との熱交換によって上昇するが、各フィン５は、このように温度が上昇した空気であっても放熱量が略等しくなるように構成されている。換言すると、各フィン５は、同じ温度の空気が通過したと仮定すると、放熱量は最もＹ２側に位置するフィン５が最も小さく、Ｙ２側に向かうにつれてフィン５の放熱量が大きくなる。
【００４２】
集合電池２０についても、集合電池１０と同様に、送風空気（図１および図３に示す破線の矢印方向）の下流側に位置するフィン５ｆ，５ｈは、送風空気の上流側に位置するフィン５ｇ，５ｉよりも、積層方向Ｘの単位長さ当たりの表面積が大きくなっており、上記と同様の作用効果を奏する。本実施形態では下流側のフィン５ｆ，５ｈ，５ｊの送風方向Ｙの長さＬ４は、下流側のフィン５ｇ，５ｉの送風方向Ｙの長さＬ３よりも長くなっている。
【００４３】
次に、集合電池毎に設けられる個別の通路について説明する。各集合電池１０，２０には、その上面から突出するように配置される複数個のバスパー４、フィン５、電極端子２，３等に向け、送風機４０によって供給される空気が通る個別の通路が設けられている。集合電池１０には個別の通路である第１の通路１１が設けられ、集合電池２０には個別の通路である第２の通路２１が設けられている。つまり、各集合電池に対応する個別の通路は、他の個別の通路とは仕切られ、区画されている通路であり、その通路断面形状が積層方向Ｘに細長く、上下方向長さを抑えた矩形状の通路である。第１の通路１１および第２の通路２１は、その積層方向Ｘの長さが組電池３０とほぼ同じになるようになっており、両通路によって組電池３０の上方が覆われるようになっている。第１の通路１１には、集合電池１０に設けられた複数個のバスパー４、フィン５、電極端子２，３等が配置されている。第２の通路２１には、集合電池２０に設けられた複数個のバスパー４、フィン５、電極端子２，３等が配置されている。第１の通路１１と第２の通路２１とは、それぞれの通路入口から通路出口までの範囲で、互いに独立した通路となっており、通路を流れる空気が混合しないようになっている。また、第１の通路１１と第２の通路２１は、両者を流れる流体流量が同等となるように形成されている。
【００４４】
第１の通路１１および第２の通路２１のそれぞれは、絶縁材質で構成される仕切り部によって形成されている。この仕切り部を構成する材質は、所定の絶縁性が確保された樹脂、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、あるいはフェノール樹脂等である。
仕切り部１４は、通路入口１２から通路出口（下流側のフィン５ｂ，５ｄの後端部付近）に至るまで、第２の通路２１から独立した第１の通路１１を形成するように、集合電池１０の上方空間を区画している。仕切り部２４は、通路入口２２から通路出口（下流側のフィン５ｆ，５ｈ，５ｊの後端部付近）に至るまで、第１の通路１１から独立した第２の通路２１を形成するように、組電池３０の上方空間を区画している。
【００４５】
すべての個別の通路（第１の通路１１および第２の通路２１）における流体の流入部（通路入口１２および通路入口２２）は、組電池３０の一方側（Ｙ２側）に配置されている。さらに、このすべての個別の通路は、流体の流入部において複数段を形成するように接続されている（以上、図１および図２参照）。本実施形態では、第２の通路２１は、流体の流入部および集合電池１０の上方において第１の通路１１の上に重なるように設けられる。
【００４６】
第１の通路１１は、通路出口付近から下方Ｚ２に延びる仕切り壁１５によって下方に延長される通路としてもよい。この下方への通路延長の構造を採用した場合には、第１の通路１１を流れてきた空気は、組電池３０の外部に排出されるまで途中で第２の通路２１の空気と混じり合うことなく、下端部出口１３から外部に排出されるようになる。この仕切り壁１５は、仕切り部１４と一体に形成される絶縁体であり、集合電池１０と集合電池２０との間を仕切り、流体通路を形成するとともに、２つの集合電池間の表面接触を防ぐよう電池の筐体表面を分離し、両者の絶縁向上に寄与する。また、仕切り壁１５を構成する材質は、所定の絶縁性が確保された樹脂、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、あるいはフェノール樹脂等である。
【００４７】
また、第２の通路２１は、通路出口付近から下方Ｚ２に延びる縦壁２５によって下方に延長される通路としてもよい。この下方への通路延長の構造を採用した場合には、第２の通路２１を流れてきた空気は、集合電池２０の上面に沿うように流れた後、下端部出口２３から外部に排出されるようになる。
【００４８】
このように構成された組電池３０は筐体３１内に収納されている。筐体３１は、メンテナンスのために少なくとも一面を取り外し可能に構成された直方体状のケースであり、樹脂または鋼板で形成されている。筐体３１は、仕切り部２４、仕切り壁１５および縦壁２５と一体に構成されてもよい。また、筐体３１には、車両側に筐体３１をボルト締め等により固定するための取付部（図示せず）が設けられている。
【００４９】
次に、流体供給手段の一例である送風機４０について説明する。送風機４０は、組電池３０の長手方向Ｙの一方側端部（以下、Ｙ２側の端部ともいう）に隣接して一体的に設けられている。送風機４０は、モータ等によって駆動される回転数制御の可能なシロッコファン４２と、収納されるシロッコファン４２の回転によって流体を吸入し吐出するケーシング４３と、を備えている。送風機４０は、組電池３０のＹ２側の端部の積層方向Ｘの長さにわたる吹出口４５を有し、組電池３０に対して送風を提供する。送風機４０のケーシング４３は、組電池３０のＹ２側の端部側面に略平行な方向（積層方向Ｘ）に空気を吸い込む吸込口４４が形成されており、吸込口４４から吹出口４５に向けて末広がりとなる流路を内部に形成している。
【００５０】
シロッコファン４２は略水平に配されたモータの回転軸４１に固定されている。回転軸４１は、対向する組電池３０の上下方向の高さの間にその軸心が含まれるように配置されている。ケーシング４３は、シロッコファン４２の周囲を囲むスロール部有するケーシングであり、軸方向の両側面に開口する２個の吸込口４３を備えている。ケーシング４３は一体に形成された取付脚をボルト等の締結手段により締め付けることにより車両側部品または機器収納ボックス（図示せず）に固定されている。
【００５１】
ケーシング４３の内壁面とシロッコファン４２の前向きブレードとの間に形成される通路から吹出口４５に至る通路には、吹出口４５側に末広がりとなる流路が設けられている。当該末広がりの通風路はシロッコファン４２の上方に配され、吹出口４５は筐体３１内の上部に臨むように配置され、個別の通路における通路入口１２および通路入口２２に接続されている。吹出口４５の積層方向Ｘの長さは、組電池３０の積層方向Ｘの長さ寸法に略等しい。
【００５２】
吹出口４５から吹き出される空気は、組電池３０の上部に向かって流れ、分岐する流れとなり、第１の通路１１に流入して集合電池１０の上面や、第２の通路２１に流入して集合電池２０の上面に達する。この分岐した送風空気は、集合電池１０の上面および集合電池２０の上面のそれぞれを流れるときに、複数の電極端子２，３、バスパー４，フィン５等に接触して吸熱し、各電池セル１を冷却する。第１の通路１１および第２の通路２１のそれぞれで奪われた各電池セル１の熱は、送風空気とともに下端部出口１３、下端部出口２３から外部に排出される。
【００５３】
機器収納ボックスには電池監視ユニットが収納されている。電池監視ユニットは、電池状態（例えば電圧、温度等）を監視する各種センサからの検出結果が入力されるようになっている。機器収納ボックスには、さらに、送風機４０を駆動するモータの駆動制御や電池制御を行う制御回路を備える制御回路ユニット、各機器を接続するワイヤハーネス等が収納されている。制御回路ユニットは、電池監視ユニットと通信して組電池３０の状態を監視する電池ＥＣＵでもあり、組電池３０と多数の配線にて接続されている。制御回路ユニットは外部の電子制御装置と通信するようになっている。また、制御回路ユニットが組電池３０の電子制御回路に必要な指令を発するように構成してもよい。
【００５４】
制御回路ユニットは、送風機４０のファンの回転数を検出し、ファンが吸い込む空気の温度を吸気温度センサによって検出する。制御回路ユニットは、吸気温度センサで検出された吸気温度、各種センサで検出した電池温度、および予め記憶された制御プログラムに基づいて演算を行い、電池温度が適正な温度範囲となるようにファンの回転数を制御して電池冷却を適切に調整する。また、モータの駆動は制御回路ユニットにより制御されている。制御回路ユニットは、例えば電圧のパルス波のデューティー比を変化させて変調するＰＷＭ制御を行う。例えば、制御回路ユニットは、ＰＷＭ制御によりファンの回転数を目標とする冷却能力に応じて可変制御し、温度センサ等で検出される電池セル１の温度を制御している。
【００５５】
電池監視ユニットが電池を冷却する必要があると判定すると、送風機４０のモータに対して駆動電圧が供給されてファンが回転する。これにより、電池システム１００外部の空気（流体）が送風機４０に吸い込まれ、第１の通路１１および第２の通路２１のそれぞれに供給される。両通路に分岐した空気は、第１の通路１１を流通しながら集合電池１０から熱を奪って冷却し、第２の通路２１を流通しながら集合電池２０から熱を奪って冷却し、互いの通路の途中で混ざり合うことなく、外部に流出される。
【００５６】
本実施形態の電池システム１００がもたらす作用効果について述べる。電池システム１００は、電極端子２，３間がバスパー４を介して通電可能に接続される複数個の電池セル１からなる集合電池１０，２０を少なくとも２個含み、複数個の集合電池１０，２０がさらに電気的に直列接続されて構成される組電池３０と、各集合電池における複数個のバスパー４に対して熱の授受を行える空気（流体）を供給する流体供給手段としての送風機４０と、集合電池毎に個別に設けられる通路であって、各集合電池の複数個のバスパー４に向けて送風機４０によって供給される空気が通る個別の通路１１，２１と、を備える。
【００５７】
この構成によれば、互いに混ざり合わない個別の通路を集合電池毎に備えていることにより、集合電池１０の導電部分に対して供給された空気が、同時に集合電池２０の導電部分に供給されることや、さらに一方の集合電池の導電部分に接触してきた空気が、その後、他方の集合電池の導電部分に接触して冷却するような空気流れの形成を防ぐことができる。これにより、高い電位差が生じている集合電池間の絶縁性能が、空気とともに搬送される埃、塵等によって損なわれ、電池の劣化等を引き起こすことを抑制することができる。
【００５８】
また、第１の通路１１、第２の通路２１は、絶縁材質で構成される仕切り部１４，２４によって形成されて、両通路は区画されている。この構成によれば、各個別の通路が絶縁体で仕切られているため、通路間の絶縁性能がさらに向上する。
【００５９】
また、すべての個別の通路における通路入口１２，２２は、組電池３０の一方側に配置されている。これによれば、すべての個別の通路の入口部が組電池３０の一方側に集まっているため、送風機４０等の流体供給手段のメンテナンスを容易に行うことができる。また、通路の入口部が集まっているため、流体を通すダクト等の引き回しを不要にでき、流体供給手段の各構成部品の設置スペースを低減でき、搭載性向上が図れる。
【００６０】
また、集合電池１０、集合電池２０は、組電池３０の一方側から他方側に向かって並ぶように配置され、すべての個別の通路は通路入口１２，２２において複数段を形成するように配置されている。これによれば、電池システム１００の小型化が図れ、また搭載性に有利な単純な形状にすることができる。
【００６１】
また、バスパー４には、個別の通路に配置されているフィン５が設けられている。これによれば、電池セル１から発生する熱の放熱面積および流体からの受熱面積を拡大することができ、冷却性能および加温性能をさらに向上させることができる。
【００６２】
さらにフィン５は、各集合電池１０，２０において空気の流れ方向に複数個並ぶように配置されており、空気流れの下流側に位置するフィン５ｂ，５ｄは、上流側に位置するフィン５ｃ，５ｅよりも表面積が大きくなっている。
【００６３】
これによれば、例えば冷却風が供給される場合に、上流側のフィン５ｃ，５ｅを通過することによって冷却風の温度が上昇しても、下流側のフィン５ｂ，５ｄにおける放熱量が低下しないように構成することができる。これによって、電池セル１毎の温度のばらつきを改善でき、集合電池を構成する複数の電池セルの均一な温度管理が図れ、特定の電池セルの劣化が著しく進むことを防止できる。
【００６４】
また、送風機４０はファンと、収納されるファンの回転によって流体を吸入し吐出するケーシング４３と、を備えている。ケーシング４３の吹出口４５は、第１の通路１１および第２の通路２１に接続されており、ケーシング４３は組電池３０の一方側で組電池３０と一体に設けられている。
【００６５】
この構成によれば、送風機４０は吸込口４４から吸い込んだ空気を、吹出口４５を通じて第１の通路１１と第２の通路２１とに分配し、各集合電池１０，２０における電極端子２，３、バスパー４，フィン５に供給する。このため、組電池の一方側に配された送風機４０によって複数の通路に空気を供給することができ、電池システム１００の小型化、流体供給手段の簡単化が図れる。
【００６６】
また、第１の通路１１および第２の通路２１は、通路の断面形状が扁平状であることにより、小風量でも流速の速い冷却風を提供できるので、低騒音化を満たしつつも電池セル１の冷却する能力を確保することができる。
【００６７】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の電池システムの他の形態について図４および図５にしたがって説明する。図４は、本実施形態の電池システムの構成を説明するための側面図である。図５は本実施形態における個別の通路を説明するために筐体内部を上方から見た平面図である。図４および図５において前述の第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作用効果を奏するものである。なお、図４および図５では、理解を容易にするために、送風機４０等の流体供給手段を図示せず、組電池３０Ａのみを図示している。
【００６８】
図４および図５に示すように、第１の通路１１における流体の流入部である通路入口１２Ａは、第１実施形態の通路入口１２と同様に、組電池３０Ａの一方側（Ｙ２側）に配置されている。しかしながら、第２の通路２１における流体の流入部である通路入口２２Ａは、第１実施形態の通路入口２２と異なり、組電池３０の他方側（Ｙ１側）に配置されている。そして、第１の通路１１の通路出口および第２の通路２１の通路出口は、組電池３０Ａの長手方向Ｙの中央部に配置されている。これにより、両方の個別の通路に流入した空気は、組電池３０Ａの長手方向Ｙの両側から中央部に集まるようにそれぞれの通路を流れ、そこから、下方に延びるように形成された通路（集合電池１０と集合電池２０との間に形成された通路）を流下して、筐体３１Ａの外部に排出されるようになる。
【００６９】
本実施形態では、第１の通路１１と第２の通路２１は、流体の流入部の高さ位置が同じであり、両者は第１実施形態のように複数段の通路を形成しない。流体供給手段によって組電池３０内に導入される空気は、組電池３０Ａの側断面を見ると、Ｔ字状を形成する流れとなる。また、組電池３０内に導入される空気は、単一の流体供給手段によって生成してもよいし、個々の通路に対応する複数の流体供給手段によって生成してもよい。
【００７０】
集合電池１０と集合電池２０との間には、筐体３１Ａの上端部から下端部まで延び、筐体３１Ａの内部全体を長手方向Ｙに二分する仕切り壁１５Ａが設けられる。この仕切り壁１５Ａは、絶縁材質で形成されている。この仕切り壁１５は、仕切り部１４および仕切り部２４と一体に形成される絶縁体であり、集合電池１０と集合電池２０との間を仕切り、両者間の絶縁向上に寄与する。仕切り壁１５Ａを構成する材質は、所定の絶縁性が確保された樹脂、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、あるいはフェノール樹脂等である。
【００７１】
この下方へ延設される仕切り壁１５を採用した場合には、第１の通路１１を流れてきた空気は、第１の通路１１の通路出口（フィン５ｂ，５ｄの後端部付近）から下方に流下し、組電池３０の外部に排出されるまで途中で第２の通路２１の空気と混じり合うことなく、仕切り壁１５Ａと集合電池１０との間に形成された下端部出口１３Ａから外部に排出されるようになる。一方、第２の通路２１を流れてきた空気は、第２の通路２１の通路出口（フィン５ｇ，５ｉの後端部付近）から下方に流下し、組電池３０の外部に排出されるまで途中で第１の通路１１の空気と混じり合うことなく、仕切り壁１５Ａと集合電池２０との間に形成された下端部出口２３Ａから外部に排出される。
【００７２】
このような個別の通路の形態を採用することに伴い、第１実施形態と異なり、集合電池２０において、送風空気（図４および図５に示す破線の矢印方向）の下流側に位置するフィン５ｇ，５ｉは、送風空気の上流側に位置するフィン５ｆ，５ｈよりも、積層方向Ｘの単位長さ当たりの表面積が大きくなるようになっている。本実施形態では下流側のフィン５ｇ，５ｉの送風方向Ｙの長さＬ４は、下流側のフィン５ｆ，５ｈ，５ｊの送風方向Ｙの長さＬ３よりも長くなっている。また好ましくは、送風空気の下流側に位置するフィン５ｈ，５ｊと、これよりも下流側に位置するフィン５ｆ，５ｈとは、送風空気からの吸熱量および送風空気への放熱量が略等しく（この「略等しい」は等しいを含むものとする）なるように構成される。
【００７３】
また、各集合電池１０，２０に供給する送風方向は、上記とは逆向きにしてもよい。この場合には、送風空気は、仕切り壁１５Ａによって分配されて下端部出口２３Ａ，１３Ａから流入し、仕切り壁１５Ａに沿って上昇して各集合電池１０，２０の上面に沿って流れ、それぞれ通路入口１２Ａ，２２Ａから排出される。これにより、流入口である下端部出口２３Ａ，１３Ａが同一箇所に設けられているため、一つの送風機を共有することができる。
【００７４】
本実施形態の電池システムがもたらす作用効果について述べる。電池システムは、第１の通路１１および第２の通路２１（個別の通路）における通路入口１２Ａ，２２Ａは、組電池の一方側と他方側の両方に配されている。これによれば、第１の通路１１の通路入口１２Ａが組電池３０の一方側に配され、第２の通路２１の通路入口２２Ａが組電池３０の他方側に配されているため、不具合があった方の集合電池に関わる部分だけを部品交換等すればよいので、電池システムの保守管理を集合電池毎のメンテンナンスによって簡単化できる。
【００７５】
また、集合電池１０，２０は組電池３０の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、第１の通路１１および第２の通路２１（個別の通路）における通路入口１２Ａ，２２Ａは同じ高さに設定されている。
【００７６】
これによれば、すべての個別の通路の流体の流入部が同じ高さにあることにより、電池システムの外郭上面をフラットに近い形状にでき、電池システムを搭載性に有利な形状に形成することができる。
【００７７】
（その他の実施形態）
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。
【００７８】
上記実施形態の電池システム１００において、電気式ヒータ部材等の発熱手段を設け、発熱手段によって加熱した流体を流体供給手段によって個別の通路に供給するようにしてもよい。これによれば、電池セル１の温度の低下時に、電池を暖気して放電効率および充電効率を向上させる暖機運転を実施できる。
【００７９】
上記実施形態で説明した電池システム１００は、集合電池を冷却する流体が流れる少なくとも２つの通路（第１の通路１１と第２の通路２１）が組電池３０の上面に沿うように配されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、第１の通路１１と第２の通路２１は、組電池３０の上面以外の側面に沿うように配されていてもよく、この場合、冷却対象物体となる各集合電池１０，２０の電極端子２，３、バスパー４，フィン５等は、対応する第１の通路１１および第２の通路２１に配置されている。
【００８０】
上記実施形態で説明した電池システム１００は、集合電池の上面に上記冷却対象物体（電極端子、バスパー、フィン等）が位置する姿勢で配置されているが、この姿勢に限定されるものではない。例えば、電池システム１００を自動車等に設置するときに、複数個の個別の通路が集合電池の上方と下方の両方に位置するように設置してもよいし、あるいは、複数個の個別の通路の延びる方向が上下方向となるように設置してもよい。
【００８１】
上記実施形態において、送風空気の下流側に位置するフィンを、送風空気の上流側に位置するフィンよりも表面積が大きくなるようにする手段は、以下のようなものであってもよい。例えば、下流側のフィンにおける山部間のピッチを短くしたり、下流側のフィンの形状を複雑化したり、下流側のフィンに切り起こし部を形成したりしてもよい。
【００８２】
上記実施形態では、集合電池１０，２０を送風方向Ｙに２個並べるようにして組電池３０を構成して自動車等に搭載しているが、他の形態として、集合電池１０，２０を積層方向Ｘに複数個並べるように配置して自動車等に搭載するように使用してもよい。また、並べられる集合電池の個数は、２個以上であればその数量は限定するものではない。
【００８３】
上記実施形態において、複数個の電池セル１は、筐体３１内でその積層方向Ｘに所定の隙間をあけて並べて配置するようにしてもよいし、電池セル間には絶縁部材を設けないようにしてもよい。また、各電池セル１は、角形の直方体形状を呈するものであるが、この形状に限定されるものではなく、例えば丸棒状の形状を呈し、その軸方向の両端面から電極端子部を突出する形態であってもよい。
【００８４】
上記実施形態では、第１の通路１１または第２の通路２１を流れてきた空気は、組電池３０の下端に開口された出口から排出するようにしているが、この出口を通路入口１２，２２と略同じ高さに開口するようにしてもよい。これによれば、通路がほぼ直線的に形成されるため、通路抵抗を小さくできるので、低風量化が図れて低騒音に寄与できる。
【００８５】
流体供給手段をでる送風機のファンは、送風機４０のようにシロッコファンに限定するものではなく、他の形態のファンを採用することができる。例えばファンは、軸流式ファン、斜流式ファン、他の遠心式ファン（ラジアルファン、ターボファン等）で構成してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１…電池セル
２…正極端子（電極端子）
３…負極端子（電極端子）
４…バスパー
５…フィン（接触面積拡大部材）
１０…第１の集合電池
１１…第１の通路
１２，１２Ａ，２２，２２Ａ…通路入口（流体の流入部）
１４，２４…仕切り部
１５…仕切り壁（仕切り部）
２０，２０Ａ…第２の集合電池
２１…第２の通路
３０，３０Ａ…組電池
４０…送風機（流体供給手段）
４２…シロッコファン（ファン）
４３…ケーシング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルを電気的に接続して構成される組電池を冷却または加温する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池を冷却する電池システムとしては、例えば特許文献１に記載のシステムが知られている。この電池システムは、複数の電池セルからなる集合電池と、集合電池に対して送風する送風機と、を備え、大電流によって発熱したときに各電池セルを冷却することができる。各電池セルには、その表面から突出するように正極端子部と負極端子部が設けられている。複数の電池セルは、隣り合う電池セル同士の正極端子部と負極端子部とをバスパーによって電気的に接続することによって直列につながっており、電力密度が大きく、車両走行用のモータ等に高電圧を供給する集合電池を構成する。そして、送風機から吹き出された空気は、送風機のケーシングと集合電池を覆うバッテリカバーとによって囲まれる通風路および集合電池の外面を流れるため、バスパーに空気が当たってバスパーから放熱が起こり、各電池セルが冷却されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４６７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の電池システムにおいては、その集合電池は高電圧体であるため、高電位側のバスパーと低電位側のバスパーとでは電位差が大きくなる。そして、このように電位差が大きいバスパー間では、十分な絶縁を確保する必要がある。しかしながら、例えば埃、塵等が浮遊する状態で送風機による送風が行われた場合には、高電位側と低電位側のバスパー間の絶縁が十分に確保できない状況になることがある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁を図るとともに複数の電池セルからなる組電池の冷却等を実施できる電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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ことができる。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。
【０００７】
請求項１に記載の電池システムに係る発明は、電極端子（２，３）間がバスパー（４）を介して通電可能に接続される複数個の電池セル（１）からなる集合電池（１０，２０）を少なくとも２個含み、複数個の集合電池がさらに電気的に直列接続されて構成される組電池（３０）と、
各集合電池における複数個のバスパーに対して熱の授受を行える流体を供給する流体供給手段（４０）と、
集合電池毎に個別に設けられる通路であって、各集合電池の複数個のバスパーに向けて流体供給手段によって供給される流体が通る個別の通路（１１，２１）と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、集合電池毎に個別の通路を備えるため、集合電池毎に対応する個別の通路に流体を流すことにより各集合電池の冷却または加温を促すことができる。このように個別の通路であるがゆえに、ある集合電池に対して供給された流体が、同時に他の集合電池に供給されることやさらに下流で他の集合電池に対して供給されることを防ぐことができる。これにより、流体とともに搬送される埃、塵等の通電を助長する因子によって、組電池に要求される絶縁性が損なわれることを抑制することができる。したがって、絶縁を確保しつつ複数の電池セルからなる組電池の冷却等を実施できる電池システムが得られる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、個別の通路は、絶縁材質で構成される仕切り部（１４，２４，１５）によって形成されていることを特徴とする。この発明によれば、各個別の通路が絶縁材質の仕切り部で形成されるため、通路間の絶縁性能のさらなる向上が図れる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、すべての個別の通路における流体の流入部（１２，２２）は、組電池の一方側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、すべての個別の通路における流体の流入部が組電池の一方側に集まっているため、流体供給手段のメンテナンス性の向上が図れる。また、流体供給手段と個別の通路とを接続するためのダクト等の引き回しを不要にできるため、部品点数の低減、電池システムの小型化および搭載性向上が図れる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、複数個の集合電池は、組電池の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、
すべての個別の通路は、流体の流入部において複数段を形成するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、流体供給手段からすべての個別の通路に向かう通路を組電池の一方側から他方側に向かって束ねるように形成することができるため、システムの小型化が図れ、また電池システムを搭載性に有利な単純な形状に形成することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、個別の通路における流体の流入部（１２Ａ，２２Ａ）は、組電池の一方側と他方側の両方に配されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、個別の通路における流体の流入部が組電池の一方側と他方側の両方に亘って配されているため、各集合電池のメンテナンスが行い易くなり、集合電池毎のメンテンナンス向上が図れる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、複数個の集合電池は組電池の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、すべての個別の通路の流体の流入部は同じ高さに位置していることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、すべての個別の通路の流体の流入部が同じ高さにあることにより、電池システムを搭載性に有利な凹凸の少ない形状に形成することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、仕切り部は、隣り合う集合電池間を絶縁する仕切り壁（１５）を含むことを特徴とする。この発明によれば、隣り合う集合電池の間が絶縁材質からなる仕切り壁によって仕切られるため、電位差が生じる集合電池間の電気的導通が遮断され、集合電池間の絶縁の向上が図れる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、さらにバスパーには、流体との接触面積を増加させる接触面積拡大部材（５）が設けられ、接触面積拡大部材は個別の通路に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、接触面積拡大部材を個別の通路に配置するように備えることにより、電池セルから発生する熱の放熱面積および流体からの受熱面積を拡大することができ、さらに冷却性能および加温性能を向上させることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の接触面積拡大部材は、各集合電池において流体の流れ方向に複数個並ぶように配置されており、流体の下流側に位置する接触面積拡大部材は、流体の上流側に位置する接触面積拡大部材よりも表面積が大きくなっていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、例えば冷却風が供給される場合に、上流側の接触面積拡大部材を通過することによって冷却風の温度が上昇しても、下流側の接触面積拡大部材における放熱量が低下しないように構成することができる。これによって下流側における冷却性能および加温性能が上流側より劣ることを防止することができる。したがって、電池セル毎の温度のばらつきを改善でき、安定した電池性能を提供することができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、流体供給手段は、ファン（４２）と、収納されているファンの回転によって流体を吸入し吐出するケーシング（４３）と、を備えており、
すべての個別の通路はケーシングの吹出口（４５）に接続されており、ケーシングは組電池と一体に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、ファンを収容したケーシングがすべての個別の通路に接続されることにより、流体供給手段と組電池が一体になって電池システムを構成するので、システム全体の小型化が図れる。また、すべての個別の通路に対して流体を供給するための流体供給手段を簡単な構造の部品で実現することができ、流体供給手段のメンテナンス性の向上、部品点数の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の電池システムの構成を説明するための側面図である。
【図２】第１実施形態における個別の通路を説明するために筐体内部を通路入口から見た断面図である。
【図３】第１実施形態における個別の通路を説明するために筐体内部を上方から見た平面図である。
【図４】第２実施形態の電池システムの構成を説明するための側面図である。
【図５】第２実施形態における個別の通路を説明するために筐体内部を上方から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、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み合せることも可能である。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態の電池システム１００は、内燃機関と電池駆動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、電気自動車等に用いられ、走行用モータの駆動電源等となる二次電池を冷却または加温するシステムである。この電池は、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り、複数個の電池セル１を通電可能に接続した組電池３０として、筐体内に収納された状態で自動車の座席下の空間、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間等に配置される。
【００２８】
二次電池を構成する電池セル１は、電流によるジュール熱や充放電時の化学反応に伴って発熱する。この発熱は電池セル１の発電要素である電極端子で主に生じる。そこで、電池システム１００は、この発生した熱を放熱するために、電極端子と直接接続されているバスパー４やフィン５を伝熱経路として活用し、空気などの冷却媒体に対して放熱する機能を有している。
【００２９】
第１実施形態について図１〜図３を用いて説明する。図１は本実施形態に係る電池システム１００の構成を説明するための側面図である。図２は集合電池毎に個別に設けられる個別の通路（例えば第１の通路１１、第２の通路２１）を説明するために、筐体内部を通路入口から見た断面図である。図３は個別の通路を説明するために筐体内部を上方から見た平面図である。なお、図３では、理解を容易にするために、図１で示した送風機４０を図示せず、組電池３０のみを図示している。また、各図において、直方体状の各電池セル１の細長く延びる方向を長手方向Ｙ（以下、送風方向Ｙともいう）とし、長手方向Ｙに直交する方向を電池セル１が積層される積層方向Ｘとし、長手方向Ｙと積層方向Ｘの両方に垂直な方向を高さ方向Ｚ（上下方向Ｚともいう）とする。
【００３０】
図１に示すように、電池システム１００は、組電池３０と、組電池３０に対して流体を供給する流体供給手段と、を備えている。組電池３０は、電極端子２，３間がバスパー４を介して通電可能に接続される複数個の電池セル１からなる集合電池を少なくとも２個含み、この複数個の集合電池がさらに電気的に直列接続されて構成されている。流体供給手段は、各集合電池１０，２０における複数個のバスパー４、フィン５、電極端子２，３等に対して熱の授受を行える流体を供給する手段である。流体供給手段は、組電池３０に一体的に設けられる流体機械、ダクト等の通路を介して流体を供給する流体機械のいずれあってもよい。本実施形態では、空気を送風する送風機４０によって流体供給手段を実現している。
【００３１】
各電池セル１は、電気絶縁性樹脂の外装ケースによってその外周面を被覆された扁平状直方体である。各電池セル１には、正極端子２および負極端子３が長手方向両端側に離れて配置されており、この両端子は外装ケースから露出している。電池セル１は、その厚み方向（積層方向Ｘ）に複数個積層するように配置されて一つの塊である集合電池を構成する。組電池は、このような集合電池の少なくとも２個を直列接続することによって構成される。本実施形態では、組電池３０は、電池セル１の長手方向Ｙに並んで配置された２個の集合電池１０，２０を直列接続することによって実現されている。
【００３２】
各集合電池１０，２０は、複数個の電池セル１をその長手方向Ｙの側面を対向させるように並べて配置し、隣り合う電池セル１の異極の電極端子同士をバスパー４によって電気的に直列接続して一体化した電池セル１の集合体である。各集合電池１０，２０は、図示しないプレート等によって積層方向の両側端部から拘束されることにより固定されている。積層方向Ｘに隣り合う電池セル１の間には、図２に示すように、絶縁材質からなる仕切り板１６を備えるようにしてもよい。仕切り板１６を構成する材質は、所定の絶縁性が確保された樹脂、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、あるいはフェノール樹脂等である。
【００３３】
図３に示すように、各集合電池１０，２０を構成する各電池セル１は、一側面、例えば上面から突出する電極端子（正極端子２と負極端子３）を備えている。隣り合う電池セル１間の異極の電極端子同士は、導電性に優れた金属板であるバスパー４によって接続されている。１つの集合電池を構成する複数個の電池セル１は、対応する数量のバスパー４によって通電可能に接続されることになる。さらに、隣り合う集合電池１０と集合電池２０は、集合電池１０，２０間の異極の電極端子同士をバスパー４によって接続することで直列接続されている。バスパー４と電極端子との接続は、例えばねじ締めや、超音波溶接により行われる。したがって、組電池３０において、バスパー４によって直列接続された複数個の電池セル１の両端に配された総端子部（組電池の正電極部６と組電池の負電極部７）から電力の授受が行われる。
【００３４】
集合電池１０を構成する５個の電池セル１は、図３の積層方向ＸのＸ２側であって長手方向ＹのＹ２側である左下隅の第１の電池セル１ａにおける正極端子２から始まって、電池セル１間を接続するバスパー４によって筐体３１内を長手方向Ｙに往復しながら積層方向ＸのＸ１側（以下、Ｘ１側ともいう）に位置する第５の電池セル１ｅの負極端子３に至るまで通電可能に接続されている。第１の電池セル１ａの正極端子２は、組電池の正電極部６に接続されており、第５の電池セル１ｅの負極端子３は、集合電池２０における第１の電池セル１ｆの正極端子２にバスパー４によって接続されている。
【００３５】
第１の電池セル１ａの長手方向ＹのＹ１側（以下、Ｙ１側ともいう）の負極端子３は、第２の電池セル１ｂのＹ１側の正極端子２にバスパー４によって接続されて両者は通電する。さらに、第２の電池セル１ｂの長手方向ＹのＹ２側（以下、Ｙ２側ともいう）の負極端子３は、Ｘ１側に隣接する第３の電池セル１ｃのＹ２側の正極端子２にバスパー４によって接続されて、両者は通電する。第３の電池セル１ｃのＸ１側に隣接する第４の電池セル１ｄの正極端子２は、第３の電池セル１ｃのＹ１側の負極端子３にバスパー４によって接続される。さらに、第４の電池セル１ｄのＸ１側に隣接する第５の電池セル１ｅの正極端子２は、第４の電池セル１ｄのＹ２側の負極端子３にバスパー４によって接続される。換言すれば、集合電池１０のすべての電池セル１ａ〜１ｅは、第１の電池セル１ａのＹ２側の正極端子２から第５の電池セル１ｅのＹ１側の負極端子３に至るまで、電流がジグザク状または蛇行状に流れるようにバスパー４を介して電気的に直列接続されている。
【００３６】
集合電池２０についても、集合電池１０と同様に、集合電池２０のすべての電池セル１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊは、第１の電池セル１ｆのＹ１側の負極端子３から第５の電池セル１ｊのＹ１側の負極端子３に至るまで、電流がジグザク状または蛇行状に流れるようにバスパー４を介して電気的に直列接続されている。第５の電池セル１ｊの負極端子３は、組電池の負電極部７に接続されている。
【００３７】
組電池の正電極部６および負電極部７は、走行用モータ等の電力供給先の装置に接続されている。正電極部６および負電極部７は、ともにリレー装置に接続されている。両電極部とリレー装置との間には組電池３０の電流を検出する電流センサが設けられている。電流センサで検出された電流信号は、充電電流、放電電流として制御回路ユニットに出力される。
【００３８】
また、各バスパー４の上には、各電池セル１からの熱が伝わるフィン５ａ〜５ｊ（以下、不特定のフィンを示すときにはフィン５として示す）が設けられる。フィン５は、筐体３１内で電池セル１における正極端子２および負極端子３の上方向Ｚ１に各端子について設けられている。フィン５は、送風機４０によって供給される空気との接触面積を増加する接触面積拡大部材である。フィン５は、熱伝導率に優れたアルミニウム材、アルミニウム合金等で構成される周知の波形状フィンであり、山部および谷部が積層方向Ｘに交互に繰り返され、山部と谷部の間を供給される空気が流れるように山部および谷部が長手方向Ｙに伸長するように形成されている。
【００３９】
まず、各集合電池１０，２０には、送風空気が個別に供給されるため、各集合電池１０，２０に送風される冷却風の入口温度は同じにすることができる。これにより、各集合電池１０，２０における放熱量をより均一にすることができ、集合電池１０と集合電池２０との温度差を小さくすることができる。
【００４０】
さらに、集合電池１０において、送風空気（図１および図３に示す実線の矢印方向）の下流側に位置するフィン５ｂ，５ｄは、送風空気の上流側に位置するフィン５ｃ，５ｅよりも、積層方向Ｘの単位長さ当たりの表面積が大きくなるようになっている。本実施形態では下流側のフィン５ｂ，５ｄの送風方向Ｙの長さＬ２は、下流側のフィン５ａ，５ｃ，５ｅの送風方向Ｙの長さＬ１よりも長くなっている。また好ましくは、送風空気の下流側に位置するフィン５ｂ，５ｄと、フィン５ｂ，５ｄよりも下流側に位置するフィン５ｃ，５ｅとは、送風空気からの吸熱量および送風空気への放熱量が略等しく（この「略等しい」は等しいを含むものとする）なるように構成される。積層方向Ｘに並んでいる、フィン５ｃとフィン５ｅの組み合わせおよびフィン５ｂとフィン５ｄの組み合わせは、ともに表面積が略等しくなっている。
【００４１】
送風空気によって電池セル１を冷却する場合には、フィン５の冷却風への放熱量は、フィン５と冷却風の温度差と、フィン５の表面積との積算値に比例する。送風空気の温度は、上流側より下流側の方がフィン５との熱交換によって上昇するが、各フィン５は、このように温度が上昇した空気であっても放熱量が略等しくなるように構成されている。換言すると、各フィン５は、同じ温度の空気が通過したと仮定すると、放熱量は最もＹ２側に位置するフィン５が最も小さく、Ｙ２側に向かうにつれてフィン５の放熱量が大きくなる。
【００４２】
集合電池２０についても、集合電池１０と同様に、送風空気（図１および図３に示す破線の矢印方向）の下流側に位置するフィン５ｆ，５ｈは、送風空気の上流側に位置するフィン５ｇ，５ｉよりも、積層方向Ｘの単位長さ当たりの表面積が大きくなっており、上記と同様の作用効果を奏する。本実施形態では下流側のフィン５ｆ，５ｈ，５ｊの送風方向Ｙの長さＬ４は、下流側のフィン５ｇ，５ｉの送風方向Ｙの長さＬ３よりも長くなっている。
【００４３】
次に、集合電池毎に設けられる個別の通路について説明する。各集合電池１０，２０には、その上面から突出するように配置される複数個のバスパー４、フィン５、電極端子２，３等に向け、送風機４０によって供給される空気が通る個別の通路が設けられている。集合電池１０には個別の通路である第１の通路１１が設けられ、集合電池２０には個別の通路である第２の通路２１が設けられている。つまり、各集合電池に対応する個別の通路は、他の個別の通路とは仕切られ、区画されている通路であり、その通路断面形状が積層方向Ｘに細長く、上下方向長さを抑えた矩形状の通路である。第１の通路１１および第２の通路２１は、その積層方向Ｘの長さが組電池３０とほぼ同じになるようになっており、両通路によって組電池３０の上方が覆われるようになっている。第１の通路１１には、集合電池１０に設けられた複数個のバスパー４、フィン５、電極端子２，３等が配置されている。第２の通路２１には、集合電池２０に設けられた複数個のバスパー４、フィン５、電極端子２，３等が配置されている。第１の通路１１と第２の通路２１とは、それぞれの通路入口から通路出口までの範囲で、互いに独立した通路となっており、通路を流れる空気が混合しないようになっている。また、第１の通路１１と第２の通路２１は、両者を流れる流体流量が同等となるように形成されている。
【００４４】
第１の通路１１および第２の通路２１のそれぞれは、絶縁材質で構成される仕切り部によって形成されている。この仕切り部を構成する材質は、所定の絶縁性が確保された樹脂、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、あるいはフェノール樹脂等である。
仕切り部１４は、通路入口１２から通路出口（下流側のフィン５ｂ，５ｄの後端部付近）に至るまで、第２の通路２１から独立した第１の通路１１を形成するように、集合電池１０の上方空間を区画している。仕切り部２４は、通路入口２２から通路出口（下流側のフィン５ｆ，５ｈ，５ｊの後端部付近）に至るまで、第１の通路１１から独立した第２の通路２１を形成するように、組電池３０の上方空間を区画している。
【００４５】
すべての個別の通路（第１の通路１１および第２の通路２１）における流体の流入部（通路入口１２および通路入口２２）は、組電池３０の一方側（Ｙ２側）に配置されている。さらに、このすべての個別の通路は、流体の流入部において複数段を形成するように接続されている（以上、図１および図２参照）。本実施形態では、第２の通路２１は、流体の流入部および集合電池１０の上方において第１の通路１１の上に重なるように設けられる。
【００４６】
第１の通路１１は、通路出口付近から下方Ｚ２に延びる仕切り壁１５によって下方に延長される通路としてもよい。この下方への通路延長の構造を採用した場合には、第１の通路１１を流れてきた空気は、組電池３０の外部に排出されるまで途中で第２の通路２１の空気と混じり合うことなく、下端部出口１３から外部に排出されるようになる。この仕切り壁１５は、仕切り部１４と一体に形成される絶縁体であり、集合電池１０と集合電池２０との間を仕切り、流体通路を形成するとともに、２つの集合電池間の表面接触を防ぐよう電池の筐体表面を分離し、両者の絶縁向上に寄与する。また、仕切り壁１５を構成する材質は、所定の絶縁性が確保された樹脂、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、あるいはフェノール樹脂等である。
【００４７】
また、第２の通路２１は、通路出口付近から下方Ｚ２に延びる縦壁２５によって下方に延長される通路としてもよい。この下方への通路延長の構造を採用した場合には、第２の通路２１を流れてきた空気は、集合電池２０の上面に沿うように流れた後、下端部出口２３から外部に排出されるようになる。
【００４８】
このように構成された組電池３０は筐体３１内に収納されている。筐体３１は、メンテナンスのために少なくとも一面を取り外し可能に構成された直方体状のケースであり、樹脂または鋼板で形成されている。筐体３１は、仕切り部２４、仕切り壁１５および縦壁２５と一体に構成されてもよい。また、筐体３１には、車両側に筐体３１をボルト締め等により固定するための取付部（図示せず）が設けられている。
【００４９】
次に、流体供給手段の一例である送風機４０について説明する。送風機４０は、組電池３０の長手方向Ｙの一方側端部（以下、Ｙ２側の端部ともいう）に隣接して一体的に設けられている。送風機４０は、モータ等によって駆動される回転数制御の可能なシロッコファン４２と、収納されるシロッコファン４２の回転によって流体を吸入し吐出するケーシング４３と、を備えている。送風機４０は、組電池３０のＹ２側の端部の積層方向Ｘの長さにわたる吹出口４５を有し、組電池３０に対して送風を提供する。送風機４０のケーシング４３は、組電池３０のＹ２側の端部側面に略平行な方向（積層方向Ｘ）に空気を吸い込む吸込口４４が形成されており、吸込口４４から吹出口４５に向けて末広がりとなる流路を内部に形成している。
【００５０】
シロッコファン４２は略水平に配されたモータの回転軸４１に固定されている。回転軸４１は、対向する組電池３０の上下方向の高さの間にその軸心が含まれるように配置されている。ケーシング４３は、シロッコファン４２の周囲を囲むスロール部有するケーシングであり、軸方向の両側面に開口する２個の吸込口４３を備えている。ケーシング４３は一体に形成された取付脚をボルト等の締結手段により締め付けることにより車両側部品または機器収納ボックス（図示せず）に固定されている。
【００５１】
ケーシング４３の内壁面とシロッコファン４２の前向きブレードとの間に形成される通路から吹出口４５に至る通路には、吹出口４５側に末広がりとなる流路が設けられている。当該末広がりの通風路はシロッコファン４２の上方に配され、吹出口４５は筐体３１内の上部に臨むように配置され、個別の通路における通路入口１２および通路入口２２に接続されている。吹出口４５の積層方向Ｘの長さは、組電池３０の積層方向Ｘの長さ寸法に略等しい。
【００５２】
吹出口４５から吹き出される空気は、組電池３０の上部に向かって流れ、分岐する流れとなり、第１の通路１１に流入して集合電池１０の上面や、第２の通路２１に流入して集合電池２０の上面に達する。この分岐した送風空気は、集合電池１０の上面および集合電池２０の上面のそれぞれを流れるときに、複数の電極端子２，３、バスパー４，フィン５等に接触して吸熱し、各電池セル１を冷却する。第１の通路１１および第２の通路２１のそれぞれで奪われた各電池セル１の熱は、送風空気とともに下端部出口１３、下端部出口２３から外部に排出される。
【００５３】
機器収納ボックスには電池監視ユニットが収納されている。電池監視ユニットは、電池状態（例えば電圧、温度等）を監視する各種センサからの検出結果が入力されるようになっている。機器収納ボックスには、さらに、送風機４０を駆動するモータの駆動制御や電池制御を行う制御回路を備える制御回路ユニット、各機器を接続するワイヤハーネス等が収納されている。制御回路ユニットは、電池監視ユニットと通信して組電池３０の状態を監視する電池ＥＣＵでもあり、組電池３０と多数の配線にて接続されている。制御回路ユニットは外部の電子制御装置と通信するようになっている。また、制御回路ユニットが組電池３０の電子制御回路に必要な指令を発するように構成してもよい。
【００５４】
制御回路ユニットは、送風機４０のファンの回転数を検出し、ファンが吸い込む空気の温度を吸気温度センサによって検出する。制御回路ユニットは、吸気温度センサで検出された吸気温度、各種センサで検出した電池温度、および予め記憶された制御プログラムに基づいて演算を行い、電池温度が適正な温度範囲となるようにファンの回転数を制御して電池冷却を適切に調整する。また、モータの駆動は制御回路ユニットにより制御されている。制御回路ユニットは、例えば電圧のパルス波のデューティー比を変化させて変調するＰＷＭ制御を行う。例えば、制御回路ユニットは、ＰＷＭ制御によりファンの回転数を目標とする冷却能力に応じて可変制御し、温度センサ等で検出される電池セル１の温度を制御している。
【００５５】
電池監視ユニットが電池を冷却する必要があると判定すると、送風機４０のモータに対して駆動電圧が供給されてファンが回転する。これにより、電池システム１００外部の空気（流体）が送風機４０に吸い込まれ、第１の通路１１および第２の通路２１のそれぞれに供給される。両通路に分岐した空気は、第１の通路１１を流通しながら集合電池１０から熱を奪って冷却し、第２の通路２１を流通しながら集合電池２０から熱を奪って冷却し、互いの通路の途中で混ざり合うことなく、外部に流出される。
【００５６】
本実施形態の電池システム１００がもたらす作用効果について述べる。電池システム１００は、電極端子２，３間がバスパー４を介して通電可能に接続される複数個の電池セル１からなる集合電池１０，２０を少なくとも２個含み、複数個の集合電池１０，２０がさらに電気的に直列接続されて構成される組電池３０と、各集合電池における複数個のバスパー４に対して熱の授受を行える空気（流体）を供給する流体供給手段としての送風機４０と、集合電池毎に個別に設けられる通路であって、各集合電池の複数個のバスパー４に向けて送風機４０によって供給される空気が通る個別の通路１１，２１と、を備える。
【００５７】
この構成によれば、互いに混ざり合わない個別の通路を集合電池毎に備えていることにより、集合電池１０の導電部分に対して供給された空気が、同時に集合電池２０の導電部分に供給されることや、さらに一方の集合電池の導電部分に接触してきた空気が、その後、他方の集合電池の導電部分に接触して冷却するような空気流れの形成を防ぐことができる。これにより、高い電位差が生じている集合電池間の絶縁性能が、空気とともに搬送される埃、塵等によって損なわれ、電池の劣化等を引き起こすことを抑制することができる。
【００５８】
また、第１の通路１１、第２の通路２１は、絶縁材質で構成される仕切り部１４，２４によって形成されて、両通路は区画されている。この構成によれば、各個別の通路が絶縁体で仕切られているため、通路間の絶縁性能がさらに向上する。
【００５９】
また、すべての個別の通路における通路入口１２，２２は、組電池３０の一方側に配置されている。これによれば、すべての個別の通路の入口部が組電池３０の一方側に集まっているため、送風機４０等の流体供給手段のメンテナンスを容易に行うことができる。また、通路の入口部が集まっているため、流体を通すダクト等の引き回しを不要にでき、流体供給手段の各構成部品の設置スペースを低減でき、搭載性向上が図れる。
【００６０】
また、集合電池１０、集合電池２０は、組電池３０の一方側から他方側に向かって並ぶように配置され、すべての個別の通路は通路入口１２，２２において複数段を形成するように配置されている。これによれば、電池システム１００の小型化が図れ、また搭載性に有利な単純な形状にすることができる。
【００６１】
また、バスパー４には、個別の通路に配置されているフィン５が設けられている。これによれば、電池セル１から発生する熱の放熱面積および流体からの受熱面積を拡大することができ、冷却性能および加温性能をさらに向上させることができる。
【００６２】
さらにフィン５は、各集合電池１０，２０において空気の流れ方向に複数個並ぶように配置されており、空気流れの下流側に位置するフィン５ｂ，５ｄは、上流側に位置するフィン５ｃ，５ｅよりも表面積が大きくなっている。
【００６３】
これによれば、例えば冷却風が供給される場合に、上流側のフィン５ｃ，５ｅを通過することによって冷却風の温度が上昇しても、下流側のフィン５ｂ，５ｄにおける放熱量が低下しないように構成することができる。これによって、電池セル１毎の温度のばらつきを改善でき、集合電池を構成する複数の電池セルの均一な温度管理が図れ、特定の電池セルの劣化が著しく進むことを防止できる。
【００６４】
また、送風機４０はファンと、収納されるファンの回転によって流体を吸入し吐出するケーシング４３と、を備えている。ケーシング４３の吹出口４５は、第１の通路１１および第２の通路２１に接続されており、ケーシング４３は組電池３０の一方側で組電池３０と一体に設けられている。
【００６５】
この構成によれば、送風機４０は吸込口４４から吸い込んだ空気を、吹出口４５を通じて第１の通路１１と第２の通路２１とに分配し、各集合電池１０，２０における電極端子２，３、バスパー４，フィン５に供給する。このため、組電池の一方側に配された送風機４０によって複数の通路に空気を供給することができ、電池システム１００の小型化、流体供給手段の簡単化が図れる。
【００６６】
また、第１の通路１１および第２の通路２１は、通路の断面形状が扁平状であることにより、小風量でも流速の速い冷却風を提供できるので、低騒音化を満たしつつも電池セル１の冷却する能力を確保することができる。
【００６７】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の電池システムの他の形態について図４および図５にしたがって説明する。図４は、本実施形態の電池システムの構成を説明するための側面図である。図５は本実施形態における個別の通路を説明するために筐体内部を上方から見た平面図である。図４および図５において前述の第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作用効果を奏するものである。なお、図４および図５では、理解を容易にするために、送風機４０等の流体供給手段を図示せず、組電池３０Ａのみを図示している。
【００６８】
図４および図５に示すように、第１の通路１１における流体の流入部である通路入口１２Ａは、第１実施形態の通路入口１２と同様に、組電池３０Ａの一方側（Ｙ２側）に配置されている。しかしながら、第２の通路２１における流体の流入部である通路入口２２Ａは、第１実施形態の通路入口２２と異なり、組電池３０の他方側（Ｙ１側）に配置されている。そして、第１の通路１１の通路出口および第２の通路２１の通路出口は、組電池３０Ａの長手方向Ｙの中央部に配置されている。これにより、両方の個別の通路に流入した空気は、組電池３０Ａの長手方向Ｙの両側から中央部に集まるようにそれぞれの通路を流れ、そこから、下方に延びるように形成された通路（集合電池１０と集合電池２０との間に形成された通路）を流下して、筐体３１Ａの外部に排出されるようになる。
【００６９】
本実施形態では、第１の通路１１と第２の通路２１は、流体の流入部の高さ位置が同じであり、両者は第１実施形態のように複数段の通路を形成しない。流体供給手段によって組電池３０内に導入される空気は、組電池３０Ａの側断面を見ると、Ｔ字状を形成する流れとなる。また、組電池３０内に導入される空気は、単一の流体供給手段によって生成してもよいし、個々の通路に対応する複数の流体供給手段によって生成してもよい。
【００７０】
集合電池１０と集合電池２０との間には、筐体３１Ａの上端部から下端部まで延び、筐体３１Ａの内部全体を長手方向Ｙに二分する仕切り壁１５Ａが設けられる。この仕切り壁１５Ａは、絶縁材質で形成されている。この仕切り壁１５は、仕切り部１４および仕切り部２４と一体に形成される絶縁体であり、集合電池１０と集合電池２０との間を仕切り、両者間の絶縁向上に寄与する。仕切り壁１５Ａを構成する材質は、所定の絶縁性が確保された樹脂、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、あるいはフェノール樹脂等である。
【００７１】
この下方へ延設される仕切り壁１５を採用した場合には、第１の通路１１を流れてきた空気は、第１の通路１１の通路出口（フィン５ｂ，５ｄの後端部付近）から下方に流下し、組電池３０の外部に排出されるまで途中で第２の通路２１の空気と混じり合うことなく、仕切り壁１５Ａと集合電池１０との間に形成された下端部出口１３Ａから外部に排出されるようになる。一方、第２の通路２１を流れてきた空気は、第２の通路２１の通路出口（フィン５ｇ，５ｉの後端部付近）から下方に流下し、組電池３０の外部に排出されるまで途中で第１の通路１１の空気と混じり合うことなく、仕切り壁１５Ａと集合電池２０との間に形成された下端部出口２３Ａから外部に排出される。
【００７２】
このような個別の通路の形態を採用することに伴い、第１実施形態と異なり、集合電池２０において、送風空気（図４および図５に示す破線の矢印方向）の下流側に位置するフィン５ｇ，５ｉは、送風空気の上流側に位置するフィン５ｆ，５ｈよりも、積層方向Ｘの単位長さ当たりの表面積が大きくなるようになっている。本実施形態では下流側のフィン５ｇ，５ｉの送風方向Ｙの長さＬ４は、下流側のフィン５ｆ，５ｈ，５ｊの送風方向Ｙの長さＬ３よりも長くなっている。また好ましくは、送風空気の下流側に位置するフィン５ｈ，５ｊと、これよりも下流側に位置するフィン５ｆ，５ｈとは、送風空気からの吸熱量および送風空気への放熱量が略等しく（この「略等しい」は等しいを含むものとする）なるように構成される。
【００７３】
また、各集合電池１０，２０に供給する送風方向は、上記とは逆向きにしてもよい。この場合には、送風空気は、仕切り壁１５Ａによって分配されて下端部出口２３Ａ，１３Ａから流入し、仕切り壁１５Ａに沿って上昇して各集合電池１０，２０の上面に沿って流れ、それぞれ通路入口１２Ａ，２２Ａから排出される。これにより、流入口である下端部出口２３Ａ，１３Ａが同一箇所に設けられているため、一つの送風機を共有することができる。
【００７４】
本実施形態の電池システムがもたらす作用効果について述べる。電池システムは、第１の通路１１および第２の通路２１（個別の通路）における通路入口１２Ａ，２２Ａは、組電池の一方側と他方側の両方に配されている。これによれば、第１の通路１１の通路入口１２Ａが組電池３０の一方側に配され、第２の通路２１の通路入口２２Ａが組電池３０の他方側に配されているため、不具合があった方の集合電池に関わる部分だけを部品交換等すればよいので、電池システムの保守管理を集合電池毎のメンテンナンスによって簡単化できる。
【００７５】
また、集合電池１０，２０は組電池３０の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、第１の通路１１および第２の通路２１（個別の通路）における通路入口１２Ａ，２２Ａは同じ高さに設定されている。
【００７６】
これによれば、すべての個別の通路の流体の流入部が同じ高さにあることにより、電池システムの外郭上面をフラットに近い形状にでき、電池システムを搭載性に有利な形状に形成することができる。
【００７７】
（その他の実施形態）
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。
【００７８】
上記実施形態の電池システム１００において、電気式ヒータ部材等の発熱手段を設け、発熱手段によって加熱した流体を流体供給手段によって個別の通路に供給するようにしてもよい。これによれば、電池セル１の温度の低下時に、電池を暖気して放電効率および充電効率を向上させる暖機運転を実施できる。
【００７９】
上記実施形態で説明した電池システム１００は、集合電池を冷却する流体が流れる少なくとも２つの通路（第１の通路１１と第２の通路２１）が組電池３０の上面に沿うように配されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、第１の通路１１と第２の通路２１は、組電池３０の上面以外の側面に沿うように配されていてもよく、この場合、冷却対象物体となる各集合電池１０，２０の電極端子２，３、バスパー４，フィン５等は、対応する第１の通路１１および第２の通路２１に配置されている。
【００８０】
上記実施形態で説明した電池システム１００は、集合電池の上面に上記冷却対象物体（電極端子、バスパー、フィン等）が位置する姿勢で配置されているが、この姿勢に限定されるものではない。例えば、電池システム１００を自動車等に設置するときに、複数個の個別の通路が集合電池の上方と下方の両方に位置するように設置してもよいし、あるいは、複数個の個別の通路の延びる方向が上下方向となるように設置してもよい。
【００８１】
上記実施形態において、送風空気の下流側に位置するフィンを、送風空気の上流側に位置するフィンよりも表面積が大きくなるようにする手段は、以下のようなものであってもよい。例えば、下流側のフィンにおける山部間のピッチを短くしたり、下流側のフィンの形状を複雑化したり、下流側のフィンに切り起こし部を形成したりしてもよい。
【００８２】
上記実施形態では、集合電池１０，２０を送風方向Ｙに２個並べるようにして組電池３０を構成して自動車等に搭載しているが、他の形態として、集合電池１０，２０を積層方向Ｘに複数個並べるように配置して自動車等に搭載するように使用してもよい。また、並べられる集合電池の個数は、２個以上であればその数量は限定するものではない。
【００８３】
上記実施形態において、複数個の電池セル１は、筐体３１内でその積層方向Ｘに所定の隙間をあけて並べて配置するようにしてもよいし、電池セル間には絶縁部材を設けないようにしてもよい。また、各電池セル１は、角形の直方体形状を呈するものであるが、この形状に限定されるものではなく、例えば丸棒状の形状を呈し、その軸方向の両端面から電極端子部を突出する形態であってもよい。
【００８４】
上記実施形態では、第１の通路１１または第２の通路２１を流れてきた空気は、組電池３０の下端に開口された出口から排出するようにしているが、この出口を通路入口１２，２２と略同じ高さに開口するようにしてもよい。これによれば、通路がほぼ直線的に形成されるため、通路抵抗を小さくできるので、低風量化が図れて低騒音に寄与できる。
【００８５】
流体供給手段をでる送風機のファンは、送風機４０のようにシロッコファンに限定するものではなく、他の形態のファンを採用することができる。例えばファンは、軸流式ファン、斜流式ファン、他の遠心式ファン（ラジアルファン、ターボファン等）で構成してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１…電池セル
２…正極端子（電極端子）
３…負極端子（電極端子）
４…バスパー
５…フィン（接触面積拡大部材）
１０…第１の集合電池
１１…第１の通路
１２，１２Ａ，２２，２２Ａ…通路入口（流体の流入部）
１４，２４…仕切り部
１５…仕切り壁（仕切り部）
２０，２０Ａ…第２の集合電池
２１…第２の通路
３０，３０Ａ…組電池
４０…送風機（流体供給手段）
４２…シロッコファン（ファン）
４３…ケーシング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極端子（２，３）間がバスパー（４）を介して通電可能に接続される複数個の電池セル（１）からなる集合電池（１０，２０）を少なくとも２個含み、前記複数個の集合電池がさらに電気的に直列接続されて構成される組電池（３０）と、
前記各集合電池における複数個の前記バスパーに対して熱の授受を行える流体を供給する流体供給手段（４０）と、
前記集合電池毎に個別に設けられる通路であって、前記各集合電池の前記複数個のバスパーに向けて前記流体供給手段によって供給される前記流体が通る個別の通路（１１，２１）と、
を備えることを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記個別の通路は、絶縁材質で構成される仕切り部（１４，２４，１５）によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
すべての前記個別の通路における前記流体の流入部（１２，２２）は、前記組電池の一方側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記複数個の集合電池は、前記組電池の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、
前記すべての個別の通路は、前記流体の流入部において複数段を形成するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電池システム。
【請求項５】
前記個別の通路における前記流体の流入部（１２Ａ，２２Ａ）は、前記組電池の一方側と他方側の両方に配されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池システム。
【請求項６】
前記複数個の集合電池は、前記組電池の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、
前記すべての個別の通路における前記流体の流入部は、同じ高さに位置していることを特徴とする請求項５に記載の電池システム。
【請求項７】
前記仕切り部は、隣り合う前記集合電池間を絶縁する仕切り壁（１５）を含むことを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項８】
さらに前記バスパーには、前記流体との接触面積を増加させる接触面積拡大部材（５）が設けられており、
前記接触面積拡大部材は前記個別の通路に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項９】
前記接触面積拡大部材は、前記各集合電池において前記流体の流れ方向に複数個並ぶように配置されており、
前記流体の下流側に位置する前記接触面積拡大部材は、前記流体の上流側に位置する前記接触面積拡大部材よりも表面積が大きくなっていることを特徴とする請求項８に記載の電池システム。
【請求項１０】
前記流体供給手段は、ファン（４２）と、収納されている前記ファンの回転によって前記流体を吸入し吐出するケーシング（４３）と、を備えており、
前記すべての個別の通路は前記ケーシングの吹出口（４５）に接続されており、前記ケーシングは前記組電池と一体に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項１】
電極端子（２，３）間がバスパー（４）を介して通電可能に接続される複数個の電池セル（１）からなる集合電池（１０，２０）を少なくとも２個含み、前記複数個の集合電池がさらに電気的に直列接続されて構成される組電池（３０）と、
前記各集合電池における複数個の前記バスパーに対して熱の授受を行える流体を供給する流体供給手段（４０）と、
前記集合電池毎に個別に設けられる通路であって、前記各集合電池の前記複数個のバスパーに向けて前記流体供給手段によって供給される前記流体が通る個別の通路（１１，２１）と、
を備えることを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記個別の通路は、絶縁材質で構成される仕切り部（１４，２４，１５）によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
すべての前記個別の通路における前記流体の流入部（１２，２２）は、前記組電池の一方側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記複数個の集合電池は、前記組電池の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、
前記すべての個別の通路は、前記流体の流入部において複数段を形成するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電池システム。
【請求項５】
前記個別の通路における前記流体の流入部（１２Ａ，２２Ａ）は、前記組電池の一方側と他方側の両方に配されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池システム。
【請求項６】
前記複数個の集合電池は、前記組電池の一方側から他方側に向かって並ぶように配置されており、
前記すべての個別の通路における前記流体の流入部は、同じ高さに位置していることを特徴とする請求項５に記載の電池システム。
【請求項７】
前記仕切り部は、隣り合う前記集合電池間を絶縁する仕切り壁（１５）を含むことを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項８】
さらに前記バスパーには、前記流体との接触面積を増加させる接触面積拡大部材（５）が設けられており、
前記接触面積拡大部材は前記個別の通路に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項９】
前記接触面積拡大部材は、前記各集合電池において前記流体の流れ方向に複数個並ぶように配置されており、
前記流体の下流側に位置する前記接触面積拡大部材は、前記流体の上流側に位置する前記接触面積拡大部材よりも表面積が大きくなっていることを特徴とする請求項８に記載の電池システム。
【請求項１０】
前記流体供給手段は、ファン（４２）と、収納されている前記ファンの回転によって前記流体を吸入し吐出するケーシング（４３）と、を備えており、
前記すべての個別の通路は前記ケーシングの吹出口（４５）に接続されており、前記ケーシングは前記組電池と一体に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１９８９３０（Ｐ２０１０−１９８９３０Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４２９０１（Ｐ２００９−４２９０１）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]