JP2009193871A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液状の熱交換媒体と電源体との間における熱交換を促進させることができる電源装置を提供する。
【解決手段】 車両に搭載される電源装置（１）であって、複数の電源体（２０ａ）を含み、電力を出力可能な電源ユニット（２）と、各電源体との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体（４）と、電源ユニット及び熱交換媒体を収容するケース（３）と、車両の走行状態の変化に伴って発生する力を用いて、熱交換媒体を流動させるための流動化手段（５）とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両に搭載され、電力を出力する電源装置に関するものである。

従来、車両に電池パックを搭載した、いわゆるハイブリッド自動車がある。ここで、電池パックは、ケースの内部に複数の二次電池を収容したものである。

二次電池は、充放電等によって発熱することがあるが、発熱による温度上昇によって二次電池の出力特性が低下するのを抑制するために、二次電池を冷却する必要がある。具体的には、二次電池を収容するケースに冷却液を収容し、冷却液を二次電池に直接接触させて二次電池を冷却するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、二次電池に対して空気を供給することにより、二次電池を冷却するものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−３３１９５６号公報（段落００２０，００２８、図２等） 特開２００６−１７２７９８号公報（段落０００７−００１０，図１，２等）

しかしながら、特許文献１では、二次電池を冷却する際に、車両の走行状態の変化を積極的に利用することについて何ら開示されていない。そして、冷却液等の液状の熱交換媒体と二次電池等の電源体との間における熱交換を促進させる余地がある。

そこで、本発明は、車両の走行状態の変化に伴う液状の熱交換媒体の流動性を向上させることにより、液状の熱交換媒体と電源体との間における熱交換を促進させることを目的とする。

本発明は、車両に搭載される電源装置であって、複数の電源体を含み、電力を出力可能な電源ユニットと、各電源体との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体と、電源ユニット及び熱交換媒体を収容するケースと、車両の走行状態の変化に伴って発生する力を用いて、熱交換媒体を流動させるための流動化手段とを有している。

ここで、流動化手段としては、ケースの上面と熱交換媒体の界面との間に設けられ、車両の走行状態の変化に応じて界面の変化を許容するための気体層を用いることができる。また、ケースの内壁面と、電源ユニットのうち内壁面と向かい合う部分との間の距離を、電源ユニットのうち互いに隣り合う電源体の間の距離よりも長くすることができる。これにより、電源ユニットの周囲において、熱交換媒体を主に流動させることができ、電源ユニットを構成するすべての電源体に対して熱交換媒体を行き渡らせることができる。

ここで、気体層の代わりに、熱交換媒体よりも比重の小さい液体の層を用いることもできる。この場合にも、ケース内で熱交換媒体を流動させることができる。また、ケースの上面と電源ユニットとの間に、熱交換媒体の界面を位置させることにより、電源ユニットの全体を熱交換媒体に接触させることができる。

また、流動化手段としては、ケースに収容され、車両の走行状態の変化に応じて、ケースの内壁面に沿って転動可能な転動部材を用いることができる。

複数の電源体は、車両の進行方向及び重力方向のうち少なくとも一方向において、並ぶように配置することができる。これにより、熱交換媒体を流動させた際に、複数の電源体に対して熱交換媒体を効率良く導くことができる。また、各電源体は、車両の進行方向及び重力方向を含む面と略直交する方向に延びるように配置することができる。さらに、電源体のうち熱交換媒体と接触する外面を、曲面で構成することができる。この電源体としては、二次電池を用いることができる。一方、電源ユニット及び熱交換媒体を、ケース内において密閉状態で収容することで、熱交換媒体が漏れるのを防止することができる。

一方、車両の走行状態とは、車両の走行速度又は、道路を走行しているときの車両の向きをいう。車両の向きとは、車両が坂道を走行しているときのように、重力方向に対する車両の傾きをいう。そして、車両の走行状態の変化とは、車両の加速又は減速を意味したり、車両の向きの変化を意味したりする。

上述した電源装置を車両に搭載する場合において、熱交換媒体の界面が重力方向と直交する面内に位置するように、電源装置を配置することができる。

本発明によれば、車両の走行状態の変化に伴って発生する力を用いて熱交換媒体を流動させることにより、熱交換媒体の流動性を向上させることができる。そして、熱交換媒体の流動性を向上させることにより、熱交換媒体及び電源体の間における熱交換を促進させることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池パック（電源装置）の構成について、図１を用いて説明する。ここで、図１は、電池パックの構成を示す分解斜視図である。本実施例の電池パックは、車両に搭載されている。

本実施例の電池パック１は、ケース３と、ケース３の内部に収容される電池ユニット２及び、液体としての熱交換媒体４とを有している。

ケース３は、電池ユニット２及び熱交換媒体４を収容するための空間を形成する第１のケース部材３１と、第１のケース部材３１に固定される蓋としての第２のケース部材３２とを有している。第２のケース部材３２は、第１のケース部材３１に対して、ボルト等の締結部材（不図示）又は溶接等によって固定される。これにより、ケース３の内部は、密閉状態となる。

また、第１のケース部材３１は、ボルト等の締結部材（不図示）又は溶接等によって、車両本体（不図示）に固定される。これにより、ケース３の底面は、車両本体の表面と接触する。なお、車両本体としては、例えば、フロアパネル、フロアパン、車両のフレームがある。

第１のケース部材３１の外側面には、電池パック１の放熱性を向上させるための、複数のフィン３１ａが設けられている。なお、フィン３１ａを設けなくてもよい。また、第１のケース部材３１及び第２のケース部材３２は、耐久性及び耐食性に優れた材料で形成することが好ましく、この材料として、具体的には、アルミニウムや鉄等の金属を用いることができる。

電池ユニット２は、複数の単電池（電源体）２０ａからなる組電池２０と、組電池２０を支持するための２つの支持部材２１とを有している。２つの支持部材２１は、各単電池２０ａの両端側を支持している。また、各単電池２０ａの両端部には、正極用及び負極用の端子が設けられており、各単電池２０ａの端子は、隣り合う単電池２０ａの端子に対してバスバー２２を介して電気的及び機械的に接続されている。すなわち、複数の単電池２０ａは、バスバー２２を介して電気的に直列に接続されており、高出力（例えば、２００[Ｖ]）が得られるようになっている。

組電池２０には、正極用及び負極用の配線（不図示）がそれぞれ接続されており、これらの配線は、ケース３を貫通して、ケース３の外部に配置された電子機器（例えば、インバータ）に接続されている。また、上述した構成の電池ユニット２は、ネジ等の締結部材又は溶接等によって、ケース３の内部における所定位置に固定されている。

ここで、本実施例では、単電池２０ａとして、円筒型の二次電池を用いている。二次電池としては、ニッケル−水素電池やリチウムイオン電池等がある。なお、単電池２０ａの形状は、円筒型に限るものではなく、角型等の他の形状であってもよい。また、本実施例では、二次電池を用いているが、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）や燃料電池を用いることもできる。

ケース３の内部に収容される熱交換媒体４は、組電池２０（各単電池２０ａ）の外周面及びケース３の内壁面に接触している。ここで、充放電等により組電池２０が発熱すると、組電池２０に接触する熱交換媒体４は、組電池２０との間での熱交換によって組電池２０の熱を奪うことにより、組電池２０の温度上昇を抑制する。

組電池２０との間で熱交換が行われた熱交換媒体４は、ケース３の内部で流動して、ケース３の内壁面と接触する。これにより、熱交換媒体４の熱は、ケース３に伝達され、ケース３を介して外部（大気中）に放出されたり、ケース３と接触する車両本体に導かれたりする。なお、ヒータ等の加熱手段を用いて熱交換媒体４を温めることにより、組電池２０の温度が低下するのを抑制することもできる。

熱交換媒体４としては、絶縁性の油や不活性液体を用いることができる。絶縁性の油としては、シリコンオイルが用いられる。また、不活性液体（絶縁性を有する液体）としては、フッ素系不活性液体である、フロリナート、Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ(hydrofluoroether)、Ｎｏｖｅｃ１２３０（スリーエム社製）を用いることができる。なお、電池ユニット２の外表面に絶縁膜を形成しておけば、熱交換媒体４として、絶縁性を持たない液体を用いることもできる。

次に、電池パック１の内部における構成について、図２を用いて説明する。ここで、図２は、電池パックを単電池２０ａの長手方向と直交する面で切断したときの断面図である。そして、図２は、電池パック１を有する車両が停止しているときの、電池パック１の内部状態を示している。

ケース３の内部には熱交換媒体４が収容されているが、図２に示すように、熱交換媒体４の液面４ａは、重力方向（図２の上下方向）において、ケース３の上面（第２のケース部材３２）から離れた位置にある。また、熱交換媒体４の液面４ａは、組電池２０の上面よりも上方に位置している。すなわち、すべての単電池２０ａは、熱交換媒体４の中に浸るようになっている。

一方、ケース３の上面と熱交換媒体４の液面４ａとの間には、空気５の層が形成されている。ここで、本実施例では、空気層５を形成しているが、空気以外の気体であってもよい。すなわち、一成分の特定の気体や、複数の成分の気体を混合させたものを用いることができる。一成分の気体としては、例えば、アルゴン等の不活性の気体を用いることができる。

ここで、空気層５の幅（図２の上下方向における長さ）は、適宜設定することができる。ただし、空気層５の幅を小さくしすぎると、後述する熱交換媒体４の流れを効率良く発生させることができなくなってしまう。一方、空気層５の幅を大きくしすぎると、後述する熱交換媒体４の流れを効率良く発生させることができるものの、電池パック１が大型化してしまう。そこで、上述した観点を踏まえて、空気層５の幅を設定する必要がある。

本実施例によれば、ケース３の上方に空気層５を形成しているため、ケース３の内部空間の全体に熱交換媒体４を充填する場合に比べて、電池パック１を容易に製造することができる。ここで、ケース３の内部空間を熱交換媒体４で満たす場合には、第１のケース部材３１に電池ユニット２及び熱交換媒体４を収容した後、第２のケース部材３２を第１のケース部材３１に固定する。そして、第２のケース部材３２に設けた開口部を介して、熱交換媒体４をケース３の内部に充填（補充）しなければならない。

本実施例では、第１のケース部材３１の内部に電池ユニット２及び熱交換媒体４を収容した後に、第２のケース部材３２を第１のケース部材３１に固定するだけでよい。すなわち、第１のケース部材３１及び第２のケース部材３２を固定した後に、熱交換媒体４を補充する必要がない。

図２において、Ｄ１は、組電池２０のうち、互いに隣り合って配置された単電池２０ａの間における距離（最短距離）を示している。ここで、本実施例では、隣り合う単電池２０ａの間における距離が、すべての単電池２０ａに関して略同一（レイアウトの誤差を含む）となるように設定されている。

なお、水平面内で隣り合う単電池２０ａの間における距離Ｄ１と、特定の単電池２０ａと、この特定の単電池２０ａに対して組電池２０の上段側又は下段側に位置する単電池２０ａとの間における距離Ｄ１とを異ならせてもよい。

また、隣り合う単電池２０ａの間における距離は、適宜設定することができるが、隣り合う単電池２０ａの間において熱交換媒体４が流動できる距離であればよい。ここで、隣り合う単電池２０ａの間における距離が長くなると、電池パック１が大型化してしまうため、上述した点を踏まえて、隣り合う単電池２０ａの間における距離を設定する必要がある。

また、本実施例の組電池２０では、図２に示すように、水平面内（図２の左右方向を含む面内）に配置された複数の単電池２０ａの列が、重力方向（図２の上下方向）において、互いに位置をずらしながら配置されているが、これに限るものではない。具体的には、組電池２０を構成する複数の単電池２０ａを、図２の左右方向及び上下方向において、等間隔に並ぶように配置することができる。すなわち、図２と同様の断面において、複数の単電池２０ａを、行列（マトリクス）を構成するように配置することができる。

Ｄ２は、ケース３（第１のケース部材３１）の側壁と、組電池２０との間における距離（最短距離）を示している。言い換えれば、距離Ｄ２は、ケース３の側壁と、組電池２０のうち、最もケース３の側壁側に位置する単電池２０ａとの間における最短距離を示している。なお、図２に示す断面に関しては、距離Ｄ２を設定しているが、図２に示す断面と直交する断面に関しては、この限りではない。すなわち、支持部材２１と、ケース３のうち支持部材２１と向かい合う側壁との間における距離は、上述した距離Ｄ２に設定する必要はなく、適宜設定することができる。また、図２の左側における距離Ｄ２と、図２の右側における距離Ｄ２とは、同じ距離であってもよいし、互いに異なる距離であってもよい。

Ｄ３は、ケース３の上面（第２のケース部材３２の内壁面）と、組電池２０との間における距離（最短距離）を示している。言い換えれば、ケース３の上面と、組電池２０のうち、最も第２のケース部材３２側に位置する単電池２０ａとの間における最短距離を示している。ここで、距離Ｄ３の範囲内に、熱交換媒体４の液面４ａが位置している。

Ｄ４は、ケース３の底面（第１のケース部材３１の底面を構成する内壁面）と、組電池２０との間における距離（最短距離）を示している。言い換えれば、ケース３の底面と、組電池２０のうち、最もケース３の底面側に位置する単電池２０ａとの間における最短距離を示している。

本実施例では、各距離Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、距離Ｄ１よりも長くなっている。すなわち、本実施例では、複数の単電池２０ａが並ぶ方向（図２の上下方向や左右方向）に関して、ケース３の内壁面と組電池２０との間における最短距離を、隣り合う単電池２０ａの間における最短距離よりも長くしている。なお、距離Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、同じ距離であってもよいし、互いに異なる距離であってもよい。本実施例では、距離Ｄ２及び距離Ｄ３を同じ距離としている。

一方、本実施例の電池パック１は、図２に示す状態において、図２の左側が車両の前進方向となり、図２の右側が車両の後進方向となるように配置される。すなわち、本実施例では、車両の進行方向（前進方向及び後進方向）に関して、複数の単電池２０ａが並列に配置されるようになっている。

次に、本実施例の電池パック１を備えた車両が走行する際の、電池パック１の熱交換媒体４の動きについて、図３を用いて説明する。ここで、図３に示す各図面は、図２の断面図に相当するものである。

電池パック１を備えた車両が停止しているときには、電池パック１の内部における熱交換媒体４は、図２に示す状態となっている。すなわち、熱交換媒体４の液面４ａは、重力方向と直交する面内（水平面内）に位置している。言い換えれば、熱交換媒体４の液面４ａが水平面内に位置するように、電池パック１は車両本体に搭載されている。ここで、車両本体に対する電池パック１の設置精度を考慮すると、液面４ａは、水平面に対して多少傾いていてもよい。

走行している車両が停止しようとすると、車両の減速に伴う慣性力によって、熱交換媒体４が車両の前進方向に移動する。これにより、熱交換媒体４の液面４ａは、図３（Ａ）に示す状態となる。ここで、車両が一定の減速比で減速する場合には、この間は、図３（Ａ）に示す状態が維持される。なお、図３（Ａ）は、具体的には、−０．２Ｇの減速で車両を停止させた直後の状態を示している。このとき、熱交換媒体４の一部は、ケース３の上面（第２のケース部材３２の内壁面）に接触している。

その後は、図３（Ｂ）から図３（Ｆ）に示す順に、熱交換媒体４の液面４ａが変化する。具体的には、図３（Ｂ）から図３（Ｆ）に示す状態はそれぞれ、車両を停止させてから、１秒後、２秒後、３秒後、４秒後、５秒後における熱交換媒体４の状態を示している。このように、本実施例の電池パック１では、車両の停止動作に応じて、熱交換媒体４が、車両の進行方向（前進方向及び後進方向）に往復運動し、最終的に、熱交換媒体４の液面４ａが水平面内に位置するようになる。

ここで、上述したように距離Ｄ１〜Ｄ４を設定することにより、上述した熱交換媒体４の動作においては、ケース３の内壁面に沿った熱交換媒体４の流れが主に発生することになる。図３（Ａ）から図３（Ｃ）に示す矢印は、熱交換媒体４の主な流れを示している。ここで、図３（Ａ）から図３（Ｃ）に示す状態では、熱交換媒体４の主な流れが、ケース３の内壁面に沿った流れとなるが、図３（Ｄ）から図３（Ｆ）に示す状態では、熱交換媒体４の主な流れが、組電池２０の上面を往復運動する流れとなる。

なお、図３（Ａ）から図３（Ｆ）に示す熱交換媒体４の状態は、一例であり、車両の走行状態に応じて変化することになるが、熱交換媒体４の大まかな流れは上述した場合と同様である。

本実施例では、距離Ｄ２〜Ｄ４（特に、距離Ｄ２，Ｄ４）を距離Ｄ１よりも長くしているため、車両の停止動作に応じて、熱交換媒体４は、ケース３の内壁面に沿って流動しやすくなる。すなわち、隣り合う単電池２０ａの間に熱交換媒体４が入り込むよりも、ケース３の内壁面及び組電池２０の間に熱交換媒体４が入り込み易くなっている。

一方、上述した熱交換媒体４の主な流れに伴い、隣り合う単電池２０ａの間にも熱交換媒体４が流れ込むようになる。これにより、組電池２０内のすべてのスペースに対して、熱交換媒体４を流動させることができる。

したがって、組電池２０が充放電等によって発熱した場合には、すべての単電池２０ａで発生した熱を、熱交換媒体４に伝達させることができ、すべての単電池２０ａを効率良く冷却させることができる。また、熱交換媒体４は液体であるため、気体の場合よりも熱容量が大きく、単電池２０ａからの受熱に伴う温度変化は小さくなる。そして、温度変化の小さな熱交換媒体４を用いることで、すべての単電池２０ａを略均等に冷却することができ、すべての単電池２０ａにおける温度のバラツキを抑制することができる。

なお、熱交換媒体４をヒータ等によって温めて、単電池２０ａの温度低下を抑制するようにする場合においても、上述した原理のもとで、すべての単電池２０ａを略均等に温めることができ、すべての単電池２０ａにおける温度のバラツキを抑制することができる。

ここで、複数の単電池２０ａにおいて温度のバラツキが生じると、複数の単電池２０ａにおける出力特性がばらつくことになる。言い換えれば、複数の単電池２０ａにおける劣化度がばらつくことになる。そして、複数の単電池２０ａにおける劣化度のバラツキを抑えれば、組電池２０の寿命を向上させることができる。すなわち、特定の単電池２０ａにおける劣化度が他の単電池２０ａよりも大きい場合には、組電池２０としての寿命は、特定の単電池２０ａの寿命に依存してしまい、組電池２０を構成するすべての単電池２０ａを効率良く使用することができなくなってしまう。

また、複数の単電池２０ａにおける温度のバラツキを抑制することで、単電池２０ａの温度を検出するための温度センサの数を減らすことができる。すなわち、単電池２０ａ毎の温度を検出しようとする場合には、単電池２０ａ毎に温度センサを設けなければならないが、本実施例のように、複数の単電池２０ａにおける温度のバラツキを抑えておけば、単電池２０ａ毎に温度センサを配置する必要がなくなる。

ここで、本実施例の電池パック１においては、ケース３の内部に、熱交換媒体４を強制的に流動させるための部材（具体的には、ファン等の撹拌装置）を設けることができる。但し、本実施例によれば、ケース３の内部に空気層５を形成しておき、車両の減速に伴う慣性力を用いて、熱交換媒体４を流動させているため、ケース３の内部に熱交換媒体４を強制的に流動させるための部材（具体的には、ファン）を設けなくてもよい。これにより、電池パック１が大型化したり、コストアップしたりするのを抑制することができる。

上述した説明では、車両を停止させる場合について説明したが、これに限るものではない。すなわち、熱交換媒体４をケース３の内部で流動させるような力が発生しうる状態であればよい。具体的には、車両を停止させなくても、車両を減速させるとともに、減速後の速度で車両を走行させる場合にも、上述したような熱交換媒体４の流れを発生させることができる。また、停止している車両を発進させる場合や、車両を加速させるとともに、加速後の速度で車両を走行させる場合にも、上述した熱交換媒体４の流れを発生させることができる。

さらに、車両の加速及び減速だけでなく、車両が坂道を上ったり、下ったりするときにも、上述した熱交換媒体４の流れを発生させることができる。例えば、車両が坂道を上っている場合には、重力の作用によって車両の後進方向に熱交換媒体４が移動し、坂道を上り終わったときには、車両の後進方向に寄せられた熱交換媒体４が車両の前進方向に移動することになる。これにより、上述した熱交換媒体４の流れと同様の流れを生じさせることができる。

また、車両が坂道を下っている場合には、重力の作用によって車両の前進方向に熱交換媒体４が移動し、坂道を下り終わったときには、車両の前進方向に寄せられた熱交換媒体４が車両の後進方向に移動することになる。これにより、上述した熱交換媒体４の流れと同様の流れを生じさせることができる。

次に、本発明の実施例２である電池パックについて、図４を用いて説明する。ここで、図４は、本実施例の電池パックの内部構成を示す概略図であり、実施例１で説明した図２に相当する図である。なお、実施例１で説明した部材と同じ部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について説明する。

実施例１では、ケース３の内部に空気層５を形成しているが、本実施例では、空気層５に代えて、液体６で構成された層を形成している。ここで、液体６の比重は、熱交換媒体４の比重よりも小さくなっているため、ケース３の上面と熱交換媒体４との間に、液体層６が位置することになる。また、液体６は、熱交換媒体４と同様に、絶縁性を有するものであることが好ましい。

ここで、液体６としては、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid（登録商標）、比重：０．８４〜０．８７）を用いることができる。また、熱交換媒体４としては、シリコンオイル（比重：０．９４〜１．２６）を用いることができる。なお、液体６及び熱交換媒体４は、上述した材料に限るものではなく、上述した比重の関係を満たすものであれば、いかなる材料を用いることもできる。

本実施例においても、実施例１と同様に、車両の走行状態（加減速や坂道での走行）に応じて、熱交換媒体４がケース３の内部で流動することになる。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、組電池２０とケース３の内壁面との距離等については、実施例１で説明した距離Ｄ１〜Ｄ４と同様である。

次に、本発明の実施例３である電池パックについて、図５を用いて説明する。ここで、図５は、本実施例の電池パックの内部構成を示す概略図であり、実施例１で説明した図２に相当する図である。なお、実施例１で説明した部材と同じ部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について説明する。

本実施例では、ケース３の内部全体に熱交換媒体４が充填されている。すなわち、実施例１では、熱交換媒体４の液面４ａがケース３の上面から離れているが、本実施例では、熱交換媒体４の液面がケース３の上面にも接触している。

一方、ケース３の内部には、電池ユニット２及び熱交換媒体４に加えて、複数の転動部材７が収容されている。転動部材７の数は適宜設定することができる。転動部材７は、ケース３の底面に沿って転動可能な状態で配置されている。また、組電池１０とケース３の底面との間には、転動部材７が移動可能なスペースが設けられている。さらに、組電池２０とケース３の内壁面との距離は、実施例１で説明した距離Ｄ１〜Ｄ４に設定されている。

ここで、転動部材７としては、図６（Ａ）に示すように、円柱状の部材を用いたり、図６（Ｂ）に示すように、球体を用いたりすることができる。

転動部材７として、図６（Ａ）に示す円柱状の部材を用いた場合には、転動部材７の長手方向（図６（Ａ）の左右方向）が単電池２０ａの長手方向と略平行となるように配置する必要がある。また、円柱状の転動部材７を後述するように転動させる場合には、転動部材７の長手方向における両端面に接触し、転動部材７を所定方向にガイドさせるためのガイド面を設けること好ましい。このガイド面は、転動部材７の移動方向（図５の左右方向）、言い換えれば、車両の進行方向に延びる面である。ガイド面は、ケース３の底面に一体的に形成してもよいし、ケース３の底面に別部材として配置してもよい。

なお、転動部材７の形状は、図６（Ａ），（Ｂ）に示す形状に限るものではない。すなわち、後述するように、転動部材７をケース３の底面に沿って転がすことができるものであれば、いかなる形状であってもよい。具体的には、転動部材７が曲率を有する面を備えていればよい。

本実施例の電池パック１では、車両の走行状態（加減速や坂道での走行）に応じて、転動部材７がケース３の底面に沿って転がるようになる。すなわち、車両の進行方向（図５の左右方向）において、転動部材７が転がるようになる。そして、転動部材７の転動に伴って、熱交換媒体４がケース３の内部で流動することになる。本実施例では、ケース３の底面に沿った熱交換媒体４の主な流れを発生させることで、熱交換媒体４は、組電池２０の周囲に沿って主に流れるようになる。すなわち、実施例１と同様に、距離Ｄ１〜Ｄ４を設定することにより、このような流れを発生させることができる。

これにより、充放電等によって単電池２０ａが発熱した場合には、熱交換媒体４を流動させないときと比べて、単電池２０ａの熱を熱交換媒体４に効率良く伝達させることができ、単電池２０ａを効率良く冷却することができる。また、熱交換媒体４を温めて、単電池２０ａの温度低下を抑制する場合には、熱交換媒体４を流動させないときと比べて、熱交換媒体４の熱を単電池２０ａに効率良く伝達させることができ、単電池２０ａの温度低下を抑制することができる。

本実施例では、転動部材７を用いているが、ケース３の内部に熱交換媒体４を強制的に流動させるためのファン等を設ける場合に比べて、簡単な構成とすることができる。すなわち、転動部材７をケース３の内部に収容させておくだけでよく、ファンを用いた場合のように、ファンを駆動するための駆動機構等を設ける必要がない。

なお、本実施例では、熱交換媒体４の液面をケース３の上面に接触させているが、実施例１と同様に、熱交換媒体４の液面をケース３の上面から離すこともできる。この場合には、実施例１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施例では、電池パック１内の構成を、実施例１で説明した距離Ｄ１〜Ｄ４に設定しているが、これに限るものではない。すなわち、ケース３の内部に、転動部材７を配置するだけでもよい。この場合にも、車両の走行状態の変化に伴う転動部材７の転動によって、ケース３の内部で熱交換媒体４を流動させることができる。

さらに、本実施例では、複数の転動部材７を用いているが、１つの転動部材７を用いてもよい。ここで、複数の転動部材７を用いる場合には、ケース３の内部で転動部材７が片寄ってしまうのを防止するために、各転動部材７の移動範囲を制限するようにしてもよい。具体的には、ケース３の底面に対して、各転動部材７と当接して各転動部材７の移動範囲を制限する面を形成することができる。より具体的には、ケース３の底面に複数の凹部を形成しておき、各凹部に各転動部材７を配置することにより、各転動部材７の移動範囲を制限することができる。

本発明の実施例１である電池パックの分解斜視図である。 実施例１の電池パックの内部構造を示す断面図である。 車両の走行に伴う、熱交換媒体の流れを示す図（Ａ〜Ｆ）である。 本発明の実施例２である電池パックの内部構造を示す断面図である。 本発明の実施例３である電池パックの内部構造を示す断面図である。 実施例３における転動部材を示す外観斜視図（Ａ，Ｂ）である。

符号の説明

１：電池パック（電源装置）
２：電池ユニット（電源ユニット）
２０：組電池
２０ａ：単電池（電源体）
３：ケース
４：熱交換媒体
５：空気層

Claims (15)

1. 車両に搭載される電源装置であって、
   複数の電源体を含み、電力を出力可能な電源ユニットと、
   前記各電源体との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体と、
   前記電源ユニット及び前記熱交換媒体を収容するケースと、
   前記車両の走行状態の変化に伴って発生する力を用いて、前記熱交換媒体を流動させるための流動化手段とを有することを特徴とする電源装置。
2. 前記流動化手段は、前記ケースの上面と前記熱交換媒体の界面との間に設けられ、前記車両の走行状態の変化に応じて前記界面の変化を許容するための気体層を含むことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記ケースの内壁面と、前記電源ユニットのうち前記内壁面と向かい合う部分との間の距離が、前記電源ユニットのうち互いに隣り合う前記電源体の間の距離よりも長いことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記気体層が、前記熱交換媒体よりも比重の小さい液体で満たされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電源装置。
5. 前記ケースの上面と前記電源ユニットとの間に、前記熱交換媒体の界面が位置していることを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の電源装置。
6. 前記流動化手段は、前記ケースに収容され、前記車両の走行状態の変化に応じて、前記ケースの内壁面に沿って転動可能な転動部材を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電源装置。
7. 前記複数の電源体は、前記車両の進行方向において、並んで配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の電源装置。
8. 前記複数の電源体は、重力方向において、並んで配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の電源装置。
9. 前記各電源体は、前記車両の進行方向及び重力方向を含む面と略直交する方向に延びていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の電源装置。
10. 前記各電源体のうち前記熱交換媒体と接触する外面が、曲面で構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の電源装置。
11. 前記ケースは、密閉状態において、前記電源ユニット及び前記熱交換媒体を収容することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の電源装置。
12. 前記車両の走行状態の変化が、前記車両の加速又は減速であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の電源装置。
13. 前記電源体が、二次電池であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の電源装置。
14. 請求項１から１３のいずれか１つに記載の電源装置を備えたことを特徴とする車両。
15. 前記電源装置は、前記熱交換媒体の界面が重力方向と直交する面内に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の車両。
    

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