JP2008226475A - バッテリ冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度が高くなった電池セルの分布状態に合わせて、電池ケース内の冷媒の流れる方向を制御することで、温度が高くなった各電池セルを良好に冷却することができるバッテリ冷却装置を提供する。
【解決手段】バッテリ冷却装置は、複数の電池セル３１ａ〜３１ｍが配列する電池モジュール２００と、電池モジュール２００を収容する電池ケース３０と、電池セル３１ａ〜３１ｍの温度を検知可能な検知部３６ａ〜３６ｍと、電池ケース３０に接続され、電池セル３１ａ〜３１ｍを冷却可能な冷媒が流通する第１、第２および第３冷媒流通管１１〜１４と、冷媒を供給可能な供給部と、冷媒を排出可能な排出部と、第１、第２および第３冷媒供給管１１〜１４と供給部との接続状態および第１、第２および第３冷媒供給管と排気部との接続状態を切替可能な切替機構と、検知部３６ａ〜３６ｍからの情報に基づいて、切替機構を駆動可能な制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ冷却装置に関し、特に冷媒の流通経路を切り替えることで、温度の高い電池セルを優先的に冷却するバッテリ冷却装置に関する。

近年、電動機を駆動源とした電気自動車や、電動機とガソリンエンジンなど複数種類の駆動源を有する、いわゆるハイブリッドカーが実用化されてきている。このような電気自動車などには、電動機などにエネルギーである電気を供給する電池が搭載されている。この電池としては、繰返し充放電が可能なニッカド電池（Ｎｉ−Ｃｄ電池）やニッケル−水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。

このような二次電池においては、充放電により温度が上昇して、所定の温度以上となると劣化して出力が著しく低下することが知られている。

そこで、従来から二次電池を備えたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置について各種提案されている。

たとえば、特開２００５−６３６８１号公報に記載された組電池の冷却装置においては、電池ボックス内に冷却風を導入する開口部と、冷却風を排出する開口部とを備えている。そして、冷却風を供給・排出する開口部を切り替えることで、電池ボックス内での冷却風の風向きを変更し、各単位セルの容量のばらつきを抑制している。
特開２００５−６３６８１号公報 特開２００３−１４２１６７号公報 特開２００２−３４３４４７号公報

しかし、上記特開２００５−６３６８１号公報に記載された組電池の冷却装置においては、電池ボックス内の風向きを一方向にしか変更することができない。このため、温度の高い電池セルの位置がばらついた場合に対応することができないようになっている。このため、高い温度となった電池セルの分布状態によっては、充分に冷却できない電池セルが生じるという問題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、温度が高くなった電池セルの分布状態に合わせて、電池ケース内の冷媒の流れる方向を制御することで、温度が高くなった各電池セルを良好に冷却することができるバッテリ冷却装置を提供することができる。

本発明に係るバッテリ冷却装置は、複数の電池セルが配列する電池モジュールと、電池モジュールを収容する電池ケースと、電池セルの温度を検知可能な検知部と、電池ケースに接続され、電池セルを冷却可能な冷媒が流通する第１、第２および第３冷媒流通管とを備える。そして、上記冷媒を供給可能な供給部と、冷媒を排出可能な排出部と、第１、第２および第３冷媒供給管と供給部との接続状態および第１、第２および第３冷媒供給管と排気部との接続状態を切替可能な切替機構と、検知部からの情報に基づいて、切替機構を駆動可能な制御部とを備える。

好ましくは、上記第１冷媒流通管と電池ケースとが接続される第１接続部と、第２冷媒流通管と電池ケースとが接続される第２接続部と、第３冷媒流通管と電池ケースとが接続される第３接続部とをさらに備え、第１、第２および第３接続部は互いに間隔を隔てて設けられる。

好ましくは、上記第１および第２接続部は、電池ケースの長手方向に配列する一方の側面に間隔を隔てて設けられ、第３接続部は、他方の側面に設けられる。

好ましくは、上記電池ケースに接続された第４冷媒流通管をさらに備える。
好ましくは、上記第４冷媒流通管と電池ケースとが接続される第４接続部とをさらに備え、第４接続部は、第１、第２および第３接続部から間隔を隔てて設けられる。

好ましくは、上記第１および第２接続部は、電池ケースの長手方向に配列する一方の側面に間隔を隔てて設けられ、第３および第４接続部は、他方の側面に間隔を隔てて設けられる。

好ましくは、上記電池セルは、第１接続部と第２接続部と配列方向に間隔を隔てて配列する。好ましくは、上記電池セルは、第１接続部と第３接続部との配列方向に間隔を隔てて配列する。

好ましくは、上記検知部は、各電池セルに設けられる。好ましくは、上記制御部は、検知部から得られる情報に基づき、電池モジュールの温度の高い領域と低い領域とを判別して、温度の高い領域と温度の低い領域との温度差を小さくするように、切替機構を駆動して、冷媒の流通経路を切り替える。

本発明に係るバッテリ冷却装置によれば、温度が高くなった電池セルの分布状態に合わせて、電池ケース内の冷媒の流れを切り替えることができ、温度の高くなった各電池セルを良好に冷却することができる。

本実施の形態に係るバッテリ冷却装置１００について、図１から図９を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るバッテリ冷却装置１００の概略構成を示す模式図である。図２は、電池ケース３０内部の構成を模式的に示す模式図である。図１に示されるように、バッテリ冷却装置１００は、内部に電池モジュールが収容された電池ケース３０と、この電池ケース３０に接続され、電池モジュールを冷却する冷却風（冷媒）が流通する冷却風流通管１５０とを備えている。なお、本実施の形態に係る冷媒においては、外気（空気）を用いているがこれに限られない。たとえば、水等の冷却水などもて適用することができる。

電池ケース３０内には、図２に示すように、複数の電池セル３１ａ〜３１ｍが配列されて形成された電池モジュール２００が収容されている。電池セル３１ａ〜３１ｍは、電池ケース３０の長手方向に間隔を隔てて配置されると共に、電池ケース３０の幅方向にも間隔を隔てて配置されている。

このため、電池ケース３０の長手方向に配列する各電池セル３１ａ〜３１ｍ間には、冷却風が流通可能な経路３７Ａ１〜３７Ａ５が設けられている。さらに、電池ケース３０の幅方向に配列する各電池セル３１ａ〜３１ｍ間にも、冷却風が流通可能な経路３８Ａ１〜３８Ａ６が設けられている。

このように電池モジュール２００が形成されているので、各電池セル３１ａ〜３１ｍが冷却風と接触する接触面積が大きくなっており、電池ケース３０内を冷却風が流通することで、各電池セル３１ａ〜３１ｍを良好に冷却することができる。

バッテリ冷却装置１００は、図１において、冷却風を冷却風流通管１５０内に供給する（冷却風）供給部７０と、電池モジュールを冷却した冷却風を排出する排出部６０と、冷却風流通管１５０の接続状態を切り替え可能な切替機構５０とを備えている。切替機構５０は、供給部７０および排出部６０と、冷却風流通管１５０との接続状態を切り替え可能とされている。また、このバッテリ冷却装置１００は、冷却風を供給部７０に強制的に供給するファン８０と、切替機構５０の駆動を制御する制御部９０とを備えている。

冷却風流通管１５０は、切替機構５０に接続されると共に、接続部（第１接続部）１１Ａにて電池ケース３０に接続された流通管（第１冷媒流通管）１１と、接続部（第２接続部）１２Ａにて電池ケース３０に接続された流通管１２と、接続部（第３接続部）１３Ａにて電池ケース３０に接続された流通管１３と、接続部（第４接続部）１４Ａにて電池ケース３０に接続された流通管１４とを含む。

ここで、各電池セル３１ａ〜３１ｍには、各電池セル３１ａ〜３１ｍの温度を検知可能な温度センサ（検知部）３６ａ〜３６ｍが設けられている。各温度センサ３６ａ〜３６ｍによって検知された各電池セル３１ａ〜３１ｍの温度情報は、それぞれ、制御部９０に伝達される。

各接続部１１Ａ〜１４Ａは、互いに離れて設けられている。このため、各流通管１１〜１４を介して、電池ケース３０内に冷却風を供給する際に、電池ケース３０内に供給される冷却風が流通する供給管として機能するものと、電池ケース３０内から外部に排出される冷却風が流通する排出管として機能するものとを各種組み合わせることで、電池ケース３０内において、冷却風の流通経路を各種変更することができる。

特に、各電池セル３１ａ〜３１ｍ間には、冷却風が流通可能な経路３７Ａ１〜３７Ａ５、３８Ａ１〜３８Ａ６が設けられており、冷却風が供給または排出される接続部１１Ａ〜１４Ａを切り替えることにより、各経路３７Ａ１〜３７Ａ５、３８Ａ１〜３８Ａ６を通る冷却風の流通経路を各種変更することができる。このように、冷却風の流通経路を各種変更することで、特定の電池セルに優先的に冷却風を供給することができる。

なお、本実施の形態に係るバッテリ冷却装置１００においては、４つの流通管１１〜１４が設けられているが、これに限られない。すなわち、電池ケース３０内での冷却風の流通経路を各種変更するには、少なくとも３つの流通経路が設けられておればよい。これにより、いずれの流通管を排出管または供給管として機能させるか、また、いずれの流通管を閉鎖するかなどを選択することで、電池ケース３０内での冷却風の流通経路を各種変更することができる。これにより、温度が高くなった電池セルに優先的に冷却風が供給されるように冷却風の流通経路を変更することができる。

特に、上記３つの流通管と電池ケース３０との各接続部が互いに離れることが好ましい。３つの流通管の各接続部を互いに離することで、電池ケース３０内に冷却風を供給する流通管と、冷却風を排出する流通管とを各種変更することで、電池ケース３０内の冷却風の流通経路を大きく異ならせることができる。

ここで、本実施の形態に係るバッテリ冷却装置１００においては、図１に示すように、４つの流通管１１〜１４が電池ケース３０に、それぞれ接続部１１Ａ〜１４Ａを介して、接続されている。このため、上記のように３つの流通管が電池ケース３０に接続された場合よりも、電池ケース３０内での冷却風の流通経路のバリエーションを増やすことができる。これにより、温度が所定温度より高くなった電池セル３１ａ〜３１ｍに高精度に冷却風を供給することができ、各電池セル３１ａ〜３１ｍを良好に冷却することができる。

そして、電池ケース３０の長手方向に配列する一対の側面３０Ａ１、３０Ａ２の一方の側面３０Ａ１には、接続部１１Ａ，１２Ａが接続されている。この接続部１１Ａと接続部１２Ａとは、互いに、電池ケース３０の幅方向に離間している。

また、他方の側面３０Ａ２には、接続部１３Ａと接続部１４Ａとが接続されている。この接続部１３Ａと接続部１４Ａとも、互いに電池ケース３０の幅方向に離間している。このように、各接続部１１Ａ〜１４Ａは、互いに離間した位置で接続されている。

図３は、切替機構５０内の構成を示す模式図である。この図３に示されるように、切替機構５０は、排出部６０に接続された排出側切替機構５０Ａと、供給部７０に接続された供給側切替機構５０Ｂとを備えている。

そして、各流通管１１〜１４は、切替機構５０内において、分岐流通管１１Ｃ、１１Ｄ、１２Ｃ，１２Ｄ、１３Ｃ，１３Ｄ、１４Ｃ，１４Ｄに分岐している。

各分岐流通管１１Ｃ〜１４Ｃは、排出側切替機構５０Ａに接続され、各分岐流通管１１Ｄ〜１４Ｄは、供給側切替機構５０Ｂに接続されている。

排出側切替機構５０Ａは、分岐流通管１１Ｃと分岐流通管１２Ｃとが接続された接続管６４と、分岐流通管１３Ｃと分岐流通管１４Ｃとが接続された接続管６５とを備えており、接続管６４と接続管６５とは、排出部６０に接続されている。

そして、排出部６０から接続管６４と接続管６５とに分岐する分岐部６１Ａには、開閉弁６１が設けられている。この開閉弁６１は、接続管６４と排出部６０とを連通させたり、接続管６４を閉鎖したり切り替え可能であると共に、接続管６５と排出部６０とを連通させたり、接続管６５を閉鎖したり切り替え可能とされている。さらに、この開閉弁６１は、接続管６４と接続管６５とのいずれも排出部６０に連通させることもできる。

さらに、接続管６４から分岐流通管１１Ｃと分岐流通管１２Ｃとに分岐する分岐部６２Ａには、開閉弁６２が設けられている。

この開閉弁６２は、接続管６４と分岐流通管１１Ｃとを連通させたり、分岐流通管１１Ｃを閉鎖したり、切り替え可能となっている。また、この開閉弁６２は、分岐流通管１２Ｃと接続管６４とを連通させたり、分岐流通管１２Ｃを閉鎖したり、切り替え可能となっている。さらに、この開閉弁６２は、分岐流通管１１Ｃと分岐流通管１２Ｃのいずれも接続管６４に連通させることができる。

また、接続管６５が、分岐流通管１３Ｃと分岐流通管１４Ｃとに分岐する分岐部６３Ａには、開閉弁６３が設けられている。この開閉弁６３は、接続管６５と分岐流通管１３Ｃとを連通させたり、分岐流通管１３Ｃを閉鎖したり、切り替え可能となっている。さらに、この開閉弁６３は、接続管６５と分岐流通管１４Ｃとを連通させたり、分岐流通管１４Ｃを閉鎖可能となっている。さらに、この開閉弁６３は、分岐流通管１３Ｃと分岐流通管１４Ｃとのいずれも接続管６５に連通させることができる。

このため、排出側切替機構５０Ａは、流通管１１〜１４のいずれも選択的に排出部６０に接続することができ、また、流通管１１〜１４を各種組み合わせて排出部６０に接続することができる。

図３において、供給側切替機構５０Ｂも、排出側切替機構５０Ａと同様に構成されている。

そして、供給側切替機構５０Ｂは、分岐流通管１１Ｄと分岐流通管１２Ｄとが接続された接続管７４と、分岐流通管１３Ｄと分岐流通管１４Ｄとが接続された接続管７５とを備え、接続管７４と接続管７５とは、供給部７０に接続されている。この供給部７０の近傍には、供給部７０内に強制的に冷却風（外気）を供給するファン８０が設けられている。

そして、供給部７０が接続管７４と接続管７５とに分岐する分岐部７１Ａには、開閉弁７１が設けられている。この開閉弁７１は、接続管７４と供給部７０とを連通させたり、接続管７４を閉鎖したり切り替え可能とされている。さらに、この開閉弁７１は、供給部７０と接続管７５とを連通させたり、接続管７５を閉鎖したり切り替え可能となっている。さらに、この開閉弁７１は、接続管７４と接続管７５のいずれも、供給部７０に連通させることができる。

接続部７４が、分岐流通管１１Ｄと分岐流通管１２Ｄとに分岐する分岐部７２Ｂには、開閉弁７２が設けられている。この開閉弁７２は、接続管７４と分岐流通管１１Ｄとを連通させたり、分岐流通管１１Ｄを閉鎖したり、切り替え可能となっている。また、この開閉弁７２は、接続管７４と分岐流通管１２Ｄとを連通させたり、分岐流通管１２Ｄを閉鎖させたり切り替え可能となっている。さらに、この開閉弁７２は、分岐流通管１１Ｄと分岐流通管１２Ｄとのいずれも接続管７４に連通させることができる。

接続管７５が分岐流通管１３Ｄと分岐流通管１４Ｄとに分岐する分岐部７３Ａには、開閉弁７３が設けられている。

この開閉弁７３は、接続管７５を分岐流通管１３Ｄに連通させたり、分岐流通管１３Ｄを閉鎖したり、切り替え可能となっている。また、この開閉弁７３は、接続管７５と、分岐流通管１４Ｄとを連通させたり、分岐流通管１４Ｄを閉鎖したり切り替え可能となっている。さらに、この開閉弁７３Ａは、分岐流通管１３Ｄと分岐流通管１４Ｄとのいずれも接続管７５に連通させることもできる。

このため、この供給側切替機構５０Ｂによれば、各流通管１１〜１４を選択的に、供給部７０接続したり、また、複数の流通管１１〜１４を供給部７０に連通させることができる。

このように構成されたバッテリ冷却装置１００の動作について説明する。
図２において、各温度センサ３６ａ〜３６ｍによって検知された各電池セル３１ａ〜３１ｍの温度情報は、図１に示す制御部９０に送られる。

そして、制御部９０は、送られてきた温度情報に基づいて、各電池セル３１ａ〜３１ｍの温度が所定温度Ｔ以下か否かを判断する。

そして、いずれかの電池セル３１ａ〜３１ｍの温度が所定温度以上と判断したときには、当該電池セル３１ａ〜３１ｍの急速冷却運転を開始する。ここで、図４から図７を用いて、上記急速冷却運転について説明する。

まず、図２において、電池モジュール２００を構成する各電池セル３１ａ〜３１ｍは、電池ケース３０の長手方向に２分割して、接続部１１Ａ、１２Ａとが接続された側面側の領域３５Ｅと、接続部１３Ａ、１４Ａが接続された側面側の領域３５Ｆとのいずれかに分類される。

そして、領域３５Ｅに属する電池セル３１ａ〜３１ｆは、さらに、接続部１２Ａ側の分割領域３５Ａと、接続部１１Ａ側の分割領域３５Ｂとのいずれかに分類される。さらに、領域３５Ｆに属する電池セル３１ｇ〜３１ｍは、接続部１４Ａ側の分割領域３５Ｃと、接続部１３Ａ側の分割領域３５Ｄとに分割される。

これにより、電池セル３１ａ〜３１ｃは、領域３５Ｅおよび分割領域３５Ａに属することになる。電池セル３１ｄ〜３１ｆは、領域３５Ｅおよび分割領域３５Ｂに属することになる。電池セル３１ｇ〜３１ｉは、領域３５Ｆおよび分割領域３５Ｃに属することになる。さらに、電池セル３１ｊ〜３１ｍは、領域３５Ｆおよび分割領域３５Ｄに属することになる。

そして、図４に示すように、制御部９０は、所定温度を超えたエラー電池セルが領域３５Ｅに属する電池セルか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。

そして、制御部９０は、エラー電池セルが領域３５Ｅに属すると判断した場合には、さらに、エラー電池セルが領域３５Ｆに属するかを判断する（ＳＴＥＰ２）。

制御部９０は、エラー電池セルが領域３５Ｆに属さないと判断すると、図５に示すように、制御部９０は、エラー電池セルが分割領域３５Ａに属するかを判断する（ＳＴＥＰ３）。制御部９０は、エラー電池セルが分割領域３５Ａに属さないと判断すると、エラー電池セルは、分割領域３５Ｂのみに属すると判断して、分割領域３５Ｂを優先的に冷却する冷却動作を開始する（ＳＴＥＰ４）。

具体的には、図２および図３において、流通管１１を供給部７０に接続すると共に、流通管１２を排出部６０に接続する。さらに、他の流通管１３、１４を閉鎖して、供給部７０および排出部６０のいずれからも切り離す。

ここで、図３において、開閉弁７１は、接続管７５を閉塞すると共に、接続管７４と供給部７０とを連通させる。そして、開閉弁７２は、分岐流通管１１Ｃと接続管７４とを連通させると共に、分岐流通管１２Ｄを閉鎖する。

そして、開閉弁６１は、接続管６５を閉鎖すると共に、接続管６４と排出部６０とを連通させる。開閉弁６２は、分岐流通管１１Ｃを閉鎖すると共に、分岐流通管１２Ｃと接続管６４とを連通させる。

これにより、電池ケース３０内において、接続部１１Ａから冷却風が供給され、供給された冷却風は、主に、分割領域３５Ｂに属する電池セル３１ｄ〜３１ｆ間に規定された経路３７Ａ１〜３７Ａ３間を流通して、接続部１２Ａから排気される。

このように冷却風が電池ケース３０内を流通することで、分割領域３５Ｂ内に属する電池セル３１ｄ〜３１ｆが優先的に冷却され、分割領域３５Ｂ内に属するエラー電池セルが短時間で冷却されることになる。

さらに、制御部９０は、上記ＳＴＥＰ３にて、エラー電池セルが分割領域３５Ａ内に属すると判断した場合には、エラー電池セルが分割領域３５Ｂに属するかを判断する（ＳＴＥＰ５）。そして、制御部９０は、分割領域３５Ａおよ分割領域３５Ｂのいずれにも電池セルが存在すると判断すると、各分割領域３５Ａのエラー電池セルの温度ＥＡと、分割領域３５Ｂに属するエラー電池セルの温度ＥＢとを比較する（ＳＴＥＰ６）。

そして、分割領域３５Ｂに属するエラー電池の温度ＥＢの方が、分割領域３５Ａに属するエラー電池セルの温度ＥＡよりも高いと判断すると、分割領域３５Ｂから分割領域３５Ａに向けて冷却風が供給されるように図１に示す切替機構５０を制御する（ＳＴＥＰ７）。

具体的には、図１および図２において、切替機構５０を駆動して、流通管１１を供給部７０に接続すると共に、流通管１２を排出部６０に接続する。さらに、他の流通管１３，１４を閉鎖して、流通管１３，１４と供給部７０および排出部６０のいずれからも切断する。このように、各流通管１１〜１４を接続すると、上記のように電池ケース３０内においては、接続部１１Ａから接続部１２Ａに向けて冷却風が流れ、分割領域３５Ｂおよび分割領域３５Ａに属する電池セル３１ｄ〜３１ｆ、３１ａ〜３１ｃが優先的に冷却される。さらに、上記のように、まず、分割領域３５Ｂに優先的に冷却風が供給されることで、分割領域３５Ａに属するエラー電池セルよりも温度が高い分割領域３５Ｂに属するエラー電池セルが優先的に供給される。さらに、分割領域３５Ａが風下に位置するため、分割領域３５Ａに属するエラー電池セルも良好に冷却される。

特に、流通管１３、１４は、閉鎖されているため、冷却風は、主に、分割領域３５Ｂと分割領域３５Ａとにわたって延びる経路３７Ａ１〜３７Ａ３を流通し、分割領域３５Ｂおよび分割領域３５Ａに属するエラー電池セルは、良好に冷却される。

なお、所定時間経過後に、流通管１１を排出部６０に接続し、流通管１２を供給部７０に接続して、電池ケース３０内での流通経路を反転させてもよい。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ６において、分割領域３５Ａに属するエラー電池セルの温度の方が、分割領域３５Ｂに属するエラー電池セルの温度のよりも高いと判断した場合には、分割領域３５Ａから分割領域３５Ｂに向けて冷却風が流れるように切替機構５０を駆動する（ＳＴＥＰ８）。

具体的には、流通管１２を図１に示す供給部７０に接続すると共に、流通管１１を排出部６０に接続する。そして、他の流通管１３、１４は閉鎖して、流通管１３，１４のいずれも、供給部７０および排出部６０との接続を切断する。

このように切替機構５０を駆動することにより、電池ケース３０内においては、接続部１２Ａから冷却風が供給され、分割領域３５Ａ、分割領域３５Ｂを順に通り、接続部１１Ａから排気される。このように、温度の高いエラー電池セルが属する分割領域３５Ａが風上に位置するため、この分割領域３５Ａに属し、温度の高いエラー電池セルが良好に冷却される。そして、分割領域３５Ｂに属して、分割領域３５Ａに属する電池セルよりも温度の低いエラー電池セルは、風下に位置するため、良好に冷却風が供給され、良好に冷却される。なお、上記のように、所定時間経過後に、冷却風の流通経路を反転させてもよい。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ５において、エラー電池セルが分割領域３５Ｂには、属さないと判断した場合には、上記分割領域３５Ａに優先的に冷却風が供給されるように切替機構５０を駆動制御する（ＳＴＥＰ９）。

具体的には、制御部９０は、流通管１２を供給部７０に接続すると共に、流通管１１を排出部６０に接続するよう切替機構５０を駆動制御する。さらに、流通管１３、１４を閉鎖して、流通管１３、１４と供給部７０および排出部６０との接続を切断する。これにより、電池ケース３０内に供給された冷却風は、まず、接続部１２Ａから電池ケース３０内に供給される。そして、この冷却風は、分割領域３５Ａから分割領域３５Ｂを通って、接続部１１Ａから排気される。このため、分割領域３５Ａ内に位置するエラー電池セルを良好に冷却することができる。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ２において、エラー電池セルが、領域３５Ｆ内に属すると判断した場合には、図６に示すように、エラー電池セルが分割領域３５Ａ内に属するかを判断する（ＳＴＥＰ１０）。

そして、制御部９０は、エラー電池セルが分割領域３５Ａ内に属さないと判断すると、図７に示すように、分割領域３５Ｃ内に電池セルが属するかを判断する（ＳＴＥＰ１１）。そして、制御部９０は、分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルがないと判断すると、エラー電池セルは、分割領域３５Ｂと分割領域３５Ｄに属する判断する。

そして、制御部９０は、切替機構５０を駆動して、流通管１１および流通管１３を供給部７０に接続する。さらに、制御部９０は、流通管１２および流通管１４を排気部に接続するように切替機構５０を駆動する（ＳＴＥＰ１２）。

このように各流通管１１〜１４が接続されると、電池ケース３０内に接続部１１Ａ，１３Ａから冷却風が供給される。そして、電池ケース３０の側面３０Ｂ２側から側面３０Ｂ１側に流れる。この際、冷却風は、各経路３７Ａ１〜３７Ａ５を通って流通する。このように、分割領域３５Ｂ、３５Ｄにまず、冷却風が供給されるため、分割領域３５Ａ，３５Ｂ内にあるエラー電池セルをも良好に冷却することができる。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ１１において、分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルがあると判断すると、分割領域３５Ｄ内にエラー電池セルが存在するかを判断する（ＳＴＥＰ１３）。そして、分割領域３５Ｄ内にエラー電池セルがないと判断すると、制御部９０は、結果として、分割領域３５Ｂおよび分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルが位置すると判断して、分割領域３５Ｂ内に位置するエラー電池セルと、分割領域３５Ｃ内に位置するエラー電池セルとのいずれの方の温度ＥＢ，ＥＣが高いかを判断する（ＳＴＥＰ１４）。

そして、分割領域３５Ｂ内に位置するエラー電池セルの温度ＥＢの方が分割領域３５Ｃ内に位置するエラー電池セルの温度ＥＣよりも高いと判断すると、制御部９０は、分割領域３５Ｂから分割領域３５Ｃに向けて冷却風が流れるように、切替機構５０を制御する（ＳＴＥＰ１５）。

具体的には、図１および図２において、流通管１１を供給部７０に接続すると共に、接続管１４を排出部６０に接続する。さらに、流通管１２および流通管１３を閉鎖する。

そして、所定時間経過後に、流通管１１を排出部６０に接続すると共に、流通管１４を供給部７０に接続する。なお、他の流通管１２，１３を閉鎖して、流通管１２、１３を供給部７０および排出部６０から切断する。

このように、まず、接続部１１Ａから冷却風が供給され、接続部１４Ａから排気するように冷却風が流通することにより、分割領域３５Ｂに属するエラー電池セルが優先的に冷却される。

そして、所定時間経過後に、接続状態を上記のように切り替えることで、冷却風は、分割領域３５Ｃから分割領域３５Ｂに向けて流れる。このため、分割領域３５Ｃ内に位置するエラー電池セルを良好に冷却することができる。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ１４において、分割領域３５Ｃ内に位置エラー電池セルの温度ＥＣの方が、分割領域３５Ｂ内に位置するエラー電池セルの温度ＥＢよりも温度が高いと判断すると、分割領域３５Ｂおよび分割領域３５Ｃに優先的に冷却風を供給すると共に、特に、分割領域３５Ｃに冷却風を供給するように、切替機構５０を制御する（ＳＴＥＰ１６）。具体的には、まず、制御部９０は、流通管１４を供給部７０に接続すると共に、流通管１１を排出部６０に接続するように切替機構５０を制御する。さらに、流通管１２および流通管１３は閉鎖して、供給部７０および排出部６０との接続を切断する。

このように各流通管１１〜１４の接続を切り替えることで、接続部１４Ａから冷却風が電池ケース３０内に供給され、接続部１１Ａを介して、流通管１１を通って排気される。

これにより分割領域３５Ｃ内に位置するエラー電池セルを、まず、良好に冷却することができる。

そして、所定時間経過後に、流通管１１を供給部７０に接続すると共に、流通管１４を排出部６０に接続する。これにより、分割領域３５Ｃ内のエラー電池セルを良好に冷却することができる。

そして、制御部７は、上記ＳＴＥＰ１３において、分割領域３５Ｄ内にエラー電池セルがあると判断すると、分割領域３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ内にエラー電池セルがあるとして、これらの冷却運転をする。

具体的には、制御部９０は、流通管１２を排出部６０に接続すると共に、他の流通管１１、１３、１４を供給部７０に接続する。これにより、分割領域３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ
内のエラー電池セルを短時間で冷却することができる（ＳＴＥＰ１７）。

ここで、図６に示すＳＴＥＰ１０において、分割領域３５Ａ内にエラー電池セルがないと判断すると、分割領域３５Ｂ内にエラー電池セルがあるかについて判断する（ＳＴＥＰ１８）。そして、制御部９０が、分割領域３５Ｂ内にエラー電池セルがないと判断した場合には、図８に示すように、分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルがあるかを判断する（ＳＴＥＰ１９）。

ここで、制御部９０は、分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルがないと判断すると、分割領域３５Ａおよび分割領域３５Ｄ内にエラー電池セルがあると判断し、分割領域３５Ａ内のエラー電池セルの温度ＥＡと、分割領域３５Ｄ内のエラー電池セルの温度ＥＤとを比較する（ＳＴＥＰ２０）。

制御部９０は、分割領域３５Ａ内のエラー電池セルの温度ＥＡの方が分割領域３５Ｄ内のエラー電池セルの温度ＥＤよりも高いと判断すると、分割領域３５Ａおよび分割領域３５Ｄに優先的に冷却風を供給すると共に、分割領域３５Ｄよりも分割領域３５Ａを優先して、冷却風を供給する（ＳＴＥＰ２１）。

具体的には、まず、流通管１２を供給部７０に接続すると共に、流通管１３を排出部６０に接続するように切替機構５０を制御する。なお、流通管１１および流通管１４については、供給部７０および排出部６０との接続の接続を切断する。

このように各流通管１１〜１４を接続することで、電池ケース３０内にて、接続部１２から冷却風が入り込み、接続管１３Ａを介して流通管１３から排気される。このため、分割領域３５Ａ内のエラー電池セルが良好に冷却される。そして、所定時間経過後に、流通管１３を供給部７０に接続し、流通管１２を排出部６０に接続するように切替機構５０を制御する。これにより、電池ケース３０内において、冷却風は、接続部１３Ａから供給され、接続部１２Ａを介して、流通管１２から排気される。これにより、分割領域３５Ｄ内に位置するエラー電池セルを良好に冷却することができる。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ２０において、分割領域３５Ｄ内に位置するエラー電池セルの温度ＥＤが、分割領域３５Ａ内のエラー電池セルの温度ＥＡよりも高いと判断すると、分割領域３５Ａおよび分割領域３５Ｄに優先的に冷却風を供給すると共に、分割領域３５Ａよりも分割領域３５Ｄを優先して、冷却風を供給する（ＳＴＥＰ２２）。

具体的には、まず、流通管１３を供給部７０に接続し、流通管１２を排出部６０に接続するように切替機構５０を制御する。そして、所定時間経過後に、流通管１２を供給部７０に接続すると共に、流通管１３を排出部６０に接続するように切替機構５０を制御する。これにより、まず、分割領域３５Ｄ内のエラー電池セルが優先的に冷却され、その後、分割領域３５Ａ内のエラー電池セルが優先的に冷却される。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ１９において、分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルがあると判断すると、分割領域３５Ｄ内にエラー電池セルがあるかを判断する（ＳＴＥＰ２３）。そして、制御部９０は、分割領域３５Ｄにエラー電池セルがあると判断すると、分割領域３５Ａ，３５Ｃ，３５Ｄ内にエラー電池セルがあるとして、分割領域３５Ａ，３５Ｃ，３５Ｄ内のエラー電池セルを優先的に冷却するようの切替機構５０を駆動制御する（ＳＴＥＰ２４）。

流通管１２、１３、１４を供給部７０に接続すると共に、流通管１１を排出部６０に接続する。これにより、冷却風は、電池ケース３０内において、接続部１２Ａ，１３Ａ，１４Ａから供給され、接続部１１Ａを介して、流通管１１から排気される。

このため、分割領域３５Ａ，３５Ｃ，３５Ｄに優先的に冷却風が供給され、分割領域３５Ａ，３５Ｃ、３５Ｄ内のエラー電池セルを良好に冷却することができる。

この際、各分割領域３５Ａ，３５Ｃ、３５Ｄ内の平均温度や、各分割領域３５Ａ，３５Ｃ，３５Ｄ内のエラー電池セルの温度を検出して、各流通管１２、１３、１４に供給する冷却風の供給量を調整してもよい。

具体的には、図３に示す開閉弁６１〜６３、７１〜７３の回動角度を調整することにより、上記各流通管１２、１３、１４に供給される冷却風の供給量を調整することができる。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ２３において、エラー電池セルが、分割領域３５Ｄ内に属さないと判断すると、分割領域３５Ａ内のえらー電池セルの温度ＥＡと、分割領域３５Ｃに属するエラー電池セルの温度ＥＣとの温度を比較する（ＳＴＥＰ２５）。そして、分割領域３５Ａ内に属するエラー電池セルの温度ＥＡの方が分割領域３５Ｃに属するエラー電池セルＥＣより高いと判断すると、分割領域３５Ａを優先的に冷却する（ＳＴＥＰ２２Ａ）。その一方で、分割領域３５Ｃ内に属するエラー電池セルの温度の方が高いと判断すると、分割領域３５Ｃを優先的に冷却する（ＳＴＥＰ２１Ａ）。

図６に示すＳＴＥＰ１８において、分割領域３５Ｂ内にエラー電池セルがあると判断すると、制御部９０は、分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルがあるかを判断する（ＳＴＥＰ２６）。

そして、分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルがないと判断すると、分割領域３５Ａ，３５Ｂ、３５Ｄに優先的に冷却風を供給するように切替機構５０を駆動制御する（ＳＴＥＰ２７）。

具体的には、流通管１４を排出部６０に接続すると共に、流通管１１、１２、１３を供給部７０に接続する。これにより、電池ケース３０内において、冷却風は、接続部１１Ａ，１２Ａ，１３Ａから供給され、接続部１４Ａを介して、流通管１４から排気する。

このように電池ケース３０内を冷却風が流通することにより、分割領域３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｄ内のエラー電池セルを良好に冷却することができる。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ２６において、分割領域３５Ｃ内にエラー電池セルがあると判断すると、分割領域３５Ｄ内にエラー電池セルがあるかを判断する（ＳＴＥＰ２８）。そして、分割領域３５Ｄ内にエラー電池セルがないと判断すると、制御部９０は、分割領域３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃに優先的に冷却風が供給されるように、切替機構５０を駆動する（ＳＴＥＰ２９）。具体的には、流通管１３を排出部６０に接続すると共に、流通管１１、１２、１４は、供給部７０に接続される。

これにより、冷却風は、接続部１１Ａ，１２Ａ，１４Ａから電池ケース３０内に供給され、接続部１３Ａを介して流通管１３から排気される。このため、分割領域３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃに加熱されていない冷却風が優先的にまず、供給され、分割領域３５Ａ，３５Ｂ、３５Ｃ内のエラー電池セルを良好に冷却することができる。

制御部９０は、上記ＳＴＥＰ２８において、分割領域３５Ｄ内にエラー電池セルがあると判断すると、各分割領域３５Ａ〜３５Ｄに位置するエラー電池セルのうち、いずれのエラー電池の温度が最も低いが検出する（ＳＴＥＰ３０）。

そして、検出された最も温度の低いエラー電池セルに近接する流通管を排出部６０に接続して、他の流通管を供給部７０に接続する。そして、所定時間経過後に、排気部６０に接続していた流通管を供給部６０に接続して、他の流通管の１つを排気部７０に接続する。そして、この動作を繰り返して、各分割領域３５Ａ〜３５Ｄを冷却する。これにより、比較的温度の高いエラー電池セルに冷却風を優先的に供給することができる（ＳＴＥＰ３１）。なお、上記ＳＴＥＰ１において、３５Ｅに属さないと判断した場合には（３）、図４の２以下と同様の制御を行なう。

さらに、図８において、流通管１１〜１４以外に電池ケースに排気専用の排気管を設置した場合には、各流通管から冷却風を供給すると共に、上記専用冷却管から排気するようにしてもよい。これにより、各分割領域に属するエラー電池セルを良好に冷却することができる。さらに、上述のように、エラー電池セルを冷却する急速冷却運転をする場合には、図２に示すファンの駆動を通常運転時よりも高出力で運転するのも好ましい。以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、バッテリ冷却装置に適用することができ、特に冷媒の流通経路を切り替えることで、温度の高い電池セルを優先的に冷却するバッテリ冷却装置に好適である。

本実施の形態に係るバッテリ冷却装置の概略構成を示す模式図である。 電池ケース内部の構成を模式的に示す模式図である。 切替機構内の構成を示す模式図である。 急速冷却運転のフロー図である。 急速冷却運転のフロー図である。 急速冷却運転のフロー図である。 急速冷却運転のフロー図である。 急速冷却運転のフロー図である。 急速冷却運転のフロー図である。

符号の説明

１１Ｃ〜１４Ｃ，１１Ｄ〜１４Ｄ 分岐流通管、３１ａ〜３１ｍ 電池セル、１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ 接続部，３０ 電池ケース，３５Ａ〜３５Ｄ 分割領域，３５Ｅ，３５Ｆ 領域、５０ 切替機構、６０ 排出部、９０ 制御部１００ バッテリ冷却装置、２００ 電池モジュール。

Claims (10)

1. 複数の電池セルが配列する電池モジュールと、
   前記電池モジュールを収容する電池ケースと、
   前記電池セルの温度を検知可能な検知部と、
   前記電池ケースに接続され、前記電池セルを冷却可能な冷媒が流通する第１、第２および第３冷媒流通管と、
   前記冷媒を供給可能な供給部と、
   前記冷媒を排出可能な排出部と、
   前記第１、第２および第３冷媒供給管と前記供給部との接続状態および前記第１、第２および第３冷媒供給管と前記排気部との接続状態を切替可能な切替機構と、
   前記検知部からの情報に基づいて、前記切替機構を駆動可能な制御部と、
   を備えた、バッテリ冷却装置。
2. 前記第１冷媒流通管と前記電池ケースとが接続される第１接続部と、
   前記第２冷媒流通管と前記電池ケースとが接続される第２接続部と、
   前記第３冷媒流通管と前記電池ケースとが接続される第３接続部とをさらに備え、
   前記第１、第２および第３接続部は互いに間隔を隔てて設けられた、請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
3. 前記第１および第２接続部は、前記電池ケースの長手方向に配列する一方の側面に間隔を隔てて設けられ、前記第３接続部は、他方の側面に設けられた、請求項２に記載のバッテリ冷却装置。
4. 前記電池ケースに接続された第４冷媒流通管をさらに備えた、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリ冷却装置。
5. 前記第４冷媒流通管と前記電池ケースとが接続される第４接続部とをさらに備え、
   前記第４接続部は、前記第１、第２および第３接続部から間隔を隔てて設けられた、請求項４に記載のバッテリ冷却装置。
6. 前記第１および第２接続部は、前記電池ケースの長手方向に配列する一方の側面に間隔を隔てて設けられ、前記第３および第４接続部は、他方の側面に間隔を隔てて設けられた、請求項４に記載のバッテリ冷却装置。
7. 前記電池セルは、前記第１接続部と前記第２接続部と配列方向に間隔を隔てて配列する、請求項２または請求項３に記載のバッテリ冷却装置。
8. 前記電池セルは、前記第１接続部と前記第３接続部との配列方向に間隔を隔てて配列する、請求項２または請求項３に記載のバッテリ冷却装置。
9. 前記検知部は、各前記電池セルに設けられた、請求項１から請求項７のいずれかに記載のバッテリ冷却装置。
10. 前記制御部は、前記検知部から得られる情報に基づき、前記電池モジュールの温度の高い領域と低い領域とを判別して、前記温度の高い領域と前記温度の低い領域との温度差を小さくするように、前記切替機構を駆動して、前記冷媒の流通経路を切り替える、請求項１から請求項９のいずれかに記載のバッテリ冷却装置。

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