JP2010015950A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ファンの動作状態（正常状態及び異常状態）を判別することのできる蓄電装置を提供する。
【解決手段】 蓄電素子（１１）との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体（４）と、熱交換媒体の界面（４ａ）を内壁面から離した状態で熱交換媒体を収容するケース（２０）と、熱交換媒体を移動させるためのファン（３１）と、を有する。さらに、蓄電モジュール及びファンの間における熱交換媒体の移動を制限することにより、熱交換媒体の界面位置をファンの動作状態に応じて変化させるための仕切り部材（３７，３８）と、熱交換媒体の界面位置を検出するためのセンサ（５０）と、を有する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液状の熱交換媒体を流動させるためのファンを備えた蓄電装置に関するものである。

従来、複数の単電池（二次電池）からなる組電池において、組電池の温度上昇を抑制するための構造が提案されている。

特許文献１に記載の電池装置では、複数の単電池及び冷媒を容器内に収容し、容器の内部及び外部の間で冷媒を循環させることにより、単電池の冷却を行っている。また、特許文献２，３では、ファンを駆動させて冷却風をバッテリに供給する構成が記載されている。
特開平６−１２４７３３号公報（段落００１７、図４） 特開２００１−８６６０１号公報 特開２００６−６６１２６号公報 特許第３２８５３４５号公報

特許文献１に記載の電池装置では、ポンプを用いて冷媒を循環させているため、ポンプが異常状態で動作しているときには、冷媒が循環されずに単電池の冷却効率が低下してしまう。したがって、ポンプが正常に動作しているか否かを検出するための機構が必要となる。

特許文献２，３では、バッテリの温度変化に基づいて、ファンが故障しているか否かを判断するようにしている。ここで、バッテリの温度は、ファンが正常に動作しているにもかかわらず、変化してしまうことがある。このような場合には、ファンが正常に動作していても、ファンが故障していると判断されてしまうことがある。

そこで、本発明の目的は、ファンを駆動して液状の熱交換媒体を流動させる場合において、熱交換媒体の界面位置の変化を用いてファンの動作状態を判別することのできる蓄電装置を提供することにある。

本発明は、複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールと、蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体と、蓄電モジュールを収容するとともに、熱交換媒体の界面を内壁面から離した状態で熱交換媒体を収容するケースと、ケース内に配置され、熱交換媒体を移動させるためのファンと、を有する。さらに、蓄電モジュール及びファンの間における熱交換媒体の移動を制限することにより、熱交換媒体の界面位置をファンの動作状態に応じて変化させるための仕切り部材と、熱交換媒体の界面位置を検出するためのセンサと、を有する。

ここで、仕切り部材に対してファンが配置されている側の領域における熱交換媒体の界面位置を変化させることができる。そして、ファンが正常状態で動作しているときの界面位置を、ファンが異常状態で動作しているときの界面位置よりも低くすることができる。この場合において、ファンが異常状態で動作しているときの界面位置に、センサを配置することができる。

また、ケースの底面と、仕切り部材のうち底面と対向する一端部との間を介して、ファンの位置する領域から蓄電モジュールの位置する領域に、熱交換媒体を移動させることができる。このとき、ケースの上面と、仕切り部材のうち上面と対向する他端部との間を介して、蓄電モジュールの位置する領域からファンの位置する領域に、熱交換媒体を移動させることができる。

ケースの内壁面と熱交換媒体の界面との間に、気体の層を形成することができる。また、ケースの内壁面と熱交換媒体の界面との間に、熱交換媒体よりも比重の小さい液体の層を形成することができる。

さらに、ファンを駆動することにより、蓄電素子の長手方向と略直交する方向に向かって、熱交換媒体を層流の状態で送り出すことができる。この場合において、ケースの内壁面に沿って、熱交換媒体を移動させることができる。

なお、本発明の蓄電装置は、車両に搭載することができ、車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生するエネルギを蓄えたりするために用いることができる。また、蓄電素子としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池や、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。

本発明では、蓄電モジュール及びファンの間における熱交換媒体の移動を、仕切り部材によって制限して、ファンが配置されている側の領域における熱交換媒体の界面位置をファンの動作状態に応じて変化させるようにしている。これにより、熱交換媒体の界面位置をセンサによって検出すれば、ファンの動作状態を判別することができる。すなわち、ファンの動作状態に応じて熱交換媒体の界面位置が変化するため、界面位置の変化に基づいて、ファンが異常状態で動作しているか否かを判別することができる。

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（蓄電装置）の構成について、図１を用いて説明する。ここで、図１は、本実施例の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。

この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車とは、電池パックの他に、車両の走行に用いられるエネルギを出力する、内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車である。また、電気自動車は、電池パックの出力だけを用いて走行する車である。本実施例の電池パックは、放電によって車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として充電したりする。なお、車両の外部からの電力供給を受けて充電を行うこともできる。

本実施例の電池パック１は、電池モジュール（蓄電モジュール）１０と、撹拌ユニット３０と、ケース２０とを有している。ケース２０は、電池モジュール１０及び撹拌ユニット３０を収容するための空間を形成する収容部材２１と、収容部材２１の開口部２１ａを覆う蓋部材２２とを有している。蓋部材２２は、収容部材２１にネジ等の締結部材によって固定されたり、溶接によって固定されたりする。これにより、ケース２０の内部は、密閉状態となる。

また、収容部材２１及び蓋部材２２は、熱伝導性や耐食性等に優れた材料、例えば、後述する熱交換媒体４の熱伝導率と同等又はこれよりも高い熱伝導率を有する材料で形成することができる。具体的には、収容部材２１及び蓋部材２２を、アルミニウムや鉄等といった金属で形成することができる。

ここで、ケース２０の内部には、電池モジュール１０及び撹拌ユニット３０の他に、電池モジュール１０との間で熱交換を行うための熱交換媒体４が収容されている。この熱交換媒体４は、後述するように、電池モジュール１０（単電池１１）の温度を調節するために用いられる。

熱交換媒体４は、絶縁性を有する液体であり、例えば、油や、フッ素系不活性液体を用いることができる。フッ素系不活性液体としては、例えば、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、電池モジュール１０や撹拌ユニット３０の表面に絶縁処理を施しておけば、熱交換媒体４として、絶縁性を有する液体を用いなくてもよい。例えば、電池モジュール１０の表面に、絶縁性を有する膜を形成しておくことができ、この場合には、水といった、絶縁性に優れていない熱交換媒体４を用いることができる。

次に、電池モジュール１０の構成について説明する。

電池モジュール１０は、複数の単電池１１が電気的に直列に接続されたものである。複数の単電池１１は、ケース２０の内部において、並列に配置されている。単電池１１としては、具体的には、蓄電素子としての二次電池を用いている。

各単電池１１は、両端側において、一対の支持プレート１２によって支持されている。これらの支持プレート１２は、ネジ等の締結部材（不図示）によって、ケース２０（収容部材２１）に固定されている。ここで、支持プレート１２の外縁部は、ケース２０の内壁面に当接するようになっている。なお、本実施例では、２つの支持プレート１２を用いているが、これらの支持プレート１２を一体として構成することもできる。

また、各単電池１１の両端には、正極用及び負極用の端子１１ａが設けられている。各単電池１１の端子１１ａは、隣り合って配置された他の単電池１１の端子１１ａとバスバー１３を介して接続されている。すなわち、複数の単電池１１を、バスバー１３を介して電気的に直列に接続することにより、電池モジュール１０として所望の出力を得ることができる。

ここで、複数の単電池１１のうち特定の単電池１１には、正極用及び負極用の配線（不図示）が接続されており、これらの配線は、ケース２０を貫通して、ケース２０の外部に配置された電子機器に接続されている。電子機器としては、電力の供給を受けて動作するものであればよく、例えば、電池モジュール１０の出力（電圧値）を変換するためのコンバータや、車両の走行に用いられるモータに電力を供給するためのインバータなどが挙げられる。

各単電池１１の内部には、発電要素が収容されている。発電要素は、電極板（正極板及び負極板）及びセパレータで構成されており、公知の構成を適宜、適用することができる。

ここで、正極板としては、アルミニウム等の金属（合金を含む）で形成された集電体の表面に正極層を形成したものを用い、負極板としては、アルミニウム等の金属（合金を含む）で形成された集電体の表面に負極層を形成したものを用いることができる。より具体的には、ニッケル水素電池では、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ_{（５−ｘ−ｙ−ｚ）}Ａｌ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、リチウムイオン電池では、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。

なお、本実施例では、円筒型の単電池１１を用いているが、角型等の他の形状の単電池を用いることもできる。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、蓄電素子としての電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

一方、電池モジュール１０の一端には、撹拌ユニット３０が配置されている。ここで、撹拌ユニット３０の両端は、一対の支持プレート１２と同一面内に位置するように配置されている。以下、図２を用いて、撹拌ユニット３０の構成について説明する。ここで、図２は、撹拌ユニット３０の構成を示す外観斜視図である。

ファン３１は、回転軸３２と、回転軸３２の外周面に設けられた複数の羽根部３３とを有している。また、ファン３１は、単電池３１と略平行となるように配置されている。ここで、複数の羽根部３３は、回転軸３２の周方向（回転方向）において等間隔に配置されており、各羽根部３３は、曲面を持った形状に形成されている。ここで、ファン３１としては、公知の構成のクロスフローファンを用いることができる。

回転軸３２の両端側は、軸受け３５によって回転可能に支持されており、回転軸３２の一端は、モータ３４に接続されている。軸受け３５は、支持板３６に固定されている。ここで、支持板３６の一部は、ファン３１の外周面に沿った形状に形成されている。また、ファン３１の長手方向における各羽根部３３の長さは、単電池１１の長手方向における長さと略等しくなっている。なお、各羽根部３３の長さを、単電池１１の長さよりも長くすることもできる。

一方、ファン３１と電池モジュール１０（単電池１１）との間には、互いに接続された第１の仕切り部材３７及び第２の仕切り部材３８が配置されている。第１の仕切り部材３７は、図３に示すように、電池モジュール１０における最も下方に位置する単電池１１とケース２０（収容部材２１）の底面との間に配置されている。また、第２の仕切り部材３８は、電池モジュール１０に沿って重力方向（図３の上下方向）に延びており、第２の仕切り部材３８の先端部３８ａが電池モジュール１０の上部に位置している。ここで、第２の仕切り部材３８のうち先端部３８ａを含む領域は、曲げ形成されており、図３に示すように、電池モジュール１０の側に延びている。

第１及び第２の仕切り部材３７，３８の幅は、ファン３１の長手方向における羽根部３３の長さと略等しくなっており、一対の支持プレート１２の間隔とも略等しくなっている。

一方、ケース２０内の上部には、図３に示すように、空気層４０が設けられている。そして、空気層４０によって形成される熱交換媒体４の液面（界面）４ａは、第２の仕切り部材３８の先端部３８ａよりも上方に位置している。上方とは、重力が作用する方向とは逆の方向をいう。ここで、空気層４０を設けておくことにより、ケース２０内への熱交換媒体４の充填を容易に行うことができる。すなわち、ケース２０の内部全体に熱交換媒体４を充填させる場合には、収容部材２１に蓋部材２２を固定した後に、熱交換媒体４を補充する必要があるが、本実施例のように、空気層４０を設けるようにすれば、熱交換媒体４を補充する必要が無くなる。

なお、液面４ａは、第２の仕切り部材３８の先端部３８ａと同じ位置にあってもよいし、先端部３８ａよりも低い位置にあってもよい。ここで、液面４ａは、電池モジュール１０の上部よりも上方であることが好ましい。すなわち、熱交換媒体４を電池モジュール１０の全体に接触させておくことが好ましい。

また、ファン３１の上方には、ケース２０の内側面に固定された液面センサ５０が配置されている。液面センサ５０は、液面４ａの位置を検出するために用いられている。すなわち、液面４ａが液面センサ５０上に位置している状態と、液面４ａが液面センサ５０から離れている状態とで、液面センサ５０の出力が変化することになる。

液面センサ５０は、コントローラ（不図示）に接続されており、コントローラは、液面センサ５０の出力に基づいて液面４ａの状態を特定することができる。液面センサ５０としては、例えば、サーミスタ素子を用いることができる。なお、液面４ａの位置を検出できる構成であれば、いかなるセンサを用いてもよい。例えば、液面センサ５０として、音や光を用いたセンサを用いることができる。

ここで、音を用いる場合には、音波を送信する送信素子と、音波を受信する受信素子とをケース２０の内側面に設けておき、送信素子から送信され、第２の仕切り部材３８で反射した音波を受信素子で受信するようにすることができる。この場合において、送信素子及び受信素子が、空気層４０中に位置している場合と、熱交換媒体４中に位置している場合とでは、受信素子における音波の受信状態が異なることになる。したがって、受信素子における音波の受信状態を検出することにより、液面４ａの状態を特定することができる。

また、光を用いた場合も同様である。すなわち、光を送信する送信素子と、光を受信する受信素子とをケース２０の内側面に設けておき、送信素子から送信され、第２の仕切り部材３８で反射した光を受信素子で受信するようにすることができる。この場合において、送信素子及び受信素子が、空気層４０中に位置している場合と、熱交換媒体４中に位置している場合とでは、受信素子における光の受信状態が異なることになる。したがって、受信素子における光の受信状態を検出することにより、液面４ａの状態を特定することができる。

次に、上述した電池パック１の構成において、ファン３１の駆動に伴う熱交換媒体４の流れについて説明する。

モータ３４の駆動によってファン３１が回転すると、ファン３１から熱交換媒体４が送り出される。ファン３１から送り出された熱交換媒体４は、第１の仕切り部材３７と収容部材２１の底面との間を通過して、電池モジュール１０の側に移動する。ここで、複数の羽根部３３は、回転軸３２の長手方向に延びているため、ファン３１から送り出される熱交換媒体４は、層流を形成することになる。すなわち、熱交換媒体４は、羽根部３３の幅（回転軸３２の長手方向における長さ）と略同一の幅を有する流れを形成することになる。

そして、ファン３１から送り出された熱交換媒体４は、図４の矢印で示すように、電池モジュール１０の周囲を辿るように進んで、ファン３１に戻るようになっている。ここで、図４の矢印で示す熱交換媒体４の流れは、主な流れの成分を示すものであり、この流れとは異なる方向に進む成分も存在する。

本実施例において、電池モジュール１０（最も外側に位置する単電池１１）とケース２０の内壁面との間の距離（最短距離）は、隣り合う単電池１１の間における距離（最短距離）よりも長くなっている。このように設定することで、ファン３１から送り出される熱交換媒体４を、電池モジュール１０の周囲に沿って移動させることができる。そして、電池モジュール１０の周囲において、熱交換媒体４の主な流れ（層流）を発生させることにより、隣り合う単電池１１の間にも熱交換媒体４の二次的な流れを発生させることができる。具体的には、図５に示すように、電池モジュール１０の下方から上方に向かって、隣り合う単電池１１の間を通過する熱交換媒体４の二次的な流れを発生させることができる。

本実施例では、ファン３１から送り出された熱交換媒体４が、層流となって単電池１１に接触するようになっている。ここで、熱交換媒体４の層流の幅は、単電池１１の長手方向における長さと略等しくなっているため、熱交換媒体４は、単電池１１におけるすべての領域との間で熱交換を行うことができる。また、すべての単電池１１に対して熱交換媒体４を接触させることにより、すべての単電池１１との間で熱交換を行うことができる。

ここで、単電池１１は充放電によって発熱するが、単電池１１に熱交換媒体４を接触させることにより、単電池１１及び熱交換媒体４の間で熱交換が行われ、単電池１１の熱が熱交換媒体４に伝達される。熱を持った熱交換媒体４は、上述したようにケース２０の内部で流動し、ケース２０の内壁面に接触することにより、ケース２０に熱を伝達することができる。そして、ケース２０に伝達された熱は、大気中に放出される。これにより、電池パック１（単電池１１）の放熱（冷却）を行うことができる。

また、単電池１１が過度に冷却された場合には、電池パック１のケース２０を温めれば、ケース２０に伝達された熱が、熱交換媒体４を介して単電池１１に伝達され、単電池１１の温度低下を抑制することができる。このように、ケース２０内に熱交換媒体４を収容させておくことにより、単電池１１とケース２０との間における熱伝達を促進させることができる。

一方、熱交換媒体４は層流の状態で単電池１１に接触するため、単電池１１の長手方向における領域を略均等に冷却したり、温めたりすることができる。これにより、単電池１１のうち長手方向における位置に応じて、温度のバラツキが発生するのを抑制することができる。また、電池モジュール１０を構成するすべての単電池１１に対して、流動状態の熱交換媒体４を到達させることができるため、すべての単電池１１を冷却させたり、温めたりすることができる。これにより、電池モジュール１０を構成する複数の単電池１１における温度のバラツキを抑制することができる。

本実施例では、ケース２０内の上部に空気層４０を形成しているため、電池モジュール１０を通過した熱交換媒体４は、第２の仕切り部材３８の先端部３８ａを通過した後に、ファン３１に戻ることになる。

ここで、熱交換媒体４が第２の仕切り部材３８の先端部３８ａを通過するときの流れについて、図６及び図７を用いて説明する。ここで、図６は、ファン３１が正常に動作しているときの熱交換媒体４の流れを示しており、図７は、ファン３１が異常状態にあるときの熱交換媒体４の流れを示している。なお、図６及び図７に示す矢印は、熱交換媒体４の移動する方向を示している。

撹拌ユニット３０のモータ３４に対して駆動信号を出力せずに、ファン３１を停止させているときには、図３に示すように、熱交換媒体４の液面４ａは、重力方向と直交する面である水平面内に位置している。図３に示す状態からファン３１が駆動されると、ファン３１は、上方に位置する熱交換媒体４を吸い込むとともに、電池モジュール１０の側に向かって熱交換媒体４を送り出す。

ファン３１が正常に動作している場合には、ファン３１が熱交換媒体４を吸い込むことにより、ファン３１の上方に位置する熱交換媒体４の液面４ａは低下する。そして、電池モジュール１０が配置されている領域では、ファン３１から送り出される熱交換媒体４によって、熱交換媒体４の液面４ａが上昇する。

ここで、ファン３１及び電池モジュール１０は、第１及び第２の仕切り部材３７，３８によって仕切られており、第１及び第２の仕切り部材３７，３８を境界として、ファン３１が位置する領域Ａの体積と、電池モジュール１０が位置する領域Ｂの体積は異なっている。具体的には、電池モジュール１０が位置する領域Ｂの体積は、ファン３１が位置する領域Ａの体積よりも大きくなっている。

このため、ファン３１による熱交換媒体４の吸い込み量と、ファン３１により熱交換媒体４を送り出す量が同じであっても、ファン３１が位置する領域Ａにおける液面４ａの変位量と、電池モジュール１０が位置する領域Ｂにおける液面４ａの変位量は異なってくる。

具体的には、ファン３１が正常に動作しているときには、領域Ａにおける液面４ａの変位量は、領域Ｂにおける液面４ａの変位量よりも大きくなる。すなわち、図６に示すように、領域Ａにおける液面４ａは、領域Ｂにおける液面４ａに対してファン３１に近づく方向に変位する。このため、領域Ｂ内に存在する熱交換媒体４は、第２の仕切り部材３８の先端部３８ａを通過した後、第２の仕切り部材３８の面に沿って落下して、ファン３１に導かれることになる。

ファン３１が正常に動作している場合には、図６に示すように、液面センサ５０が空気層４０と接触するようになっている。

一方、ファン３１が正常に動作していない場合には、ファン３１による熱交換媒体４の吸い込み量や送り出し量が低下することになる。この場合には、図７に示すように、ファン３１が位置する領域Ａにおける液面４ａの位置は、ファン３１が正常に動作しているときの領域Ａにおける液面４ａの位置よりも高くなる。すなわち、領域Ａにおける液面４ａは、領域Ｂにおける液面４ａに近づく方向に変位する。そして、領域Ａの液面４ａは、液面センサ５０上に位置するようになっている。

本実施例では、ファン３１が異常状態であると判断する条件のもとで、領域Ａにおける液面４ａの位置を予め求めておき、この液面４ａの位置に液面センサ５０を配置している。

ここで、ファン３１を停止させているときの領域Ａにおける液面４ａの位置（図３参照）と、ファン３１が動作しているときの領域Ａにおける液面４ａの位置との差（距離）Ｄは、ファン３１から送り出される熱交換媒体４の流速Ｑ［Ｌ／ｍｉｎ］に依存する。そして、熱交換媒体４の流速Ｑと、電池モジュール１０を構成する複数の単電池１１における温度のバラツキ（温度差）Ｔとは、図８に示す関係がある。

図８において、流速Ｑを増加させれば、温度差Ｔが減少することになる。そして、流速Ｑが所定値Ｑ１を超えた範囲では、温度差Ｔが概ね変化しなくなる。そこで、所定値Ｑ１以上の流速Ｑとなるように、ファン３１の駆動を制御している条件において、所定値Ｑ１をファン３１の正常状態及び異常状態の境界として設定することができる。所定値Ｑ１が設定できれば、流速Ｑ及び差Ｄの関係式に基づいて、所定値Ｑ１に対応した差Ｄの値が決定できる。そして、差Ｄに相当する位置に、液面センサ５０を配置すればよい。

なお、上述した説明では、所定値Ｑ１を、ファン３１の正常状態及び異常状態を判別するための境界値として設定しているが、これに限るものではない。すなわち、熱交換媒体４を流動させることによって電池モジュール１０の温度を調節する能力に応じて、適宜設定すればよい。この温度調節能力は、図８に示す温度差Ｔに対応するものであるため、温度差Ｔを適宜設定すればよい。

本実施例では、ファン３１の動作状態（正常状態及び異常状態）に応じて、液面センサ５０に熱交換媒体４が接触したり、接触しなかったりするため、液面センサ５０の出力に基づいて、ファン３１の動作状態を判別することができる。すなわち、領域Ａにおける液面４ａの位置が液面センサ５０の位置よりも低ければ、液面センサ５０の出力に基づいて、ファン３１が正常状態で動作していると判別することができる。また、領域Ａにおける液面４ａの位置が液面センサ５０の位置又は、液面センサ５０の位置よりも上方である場合には、液面センサ５０の出力に基づいて、ファン３１が異常状態で動作していると判別することができる。

本実施例では、液面センサ５０及び空気層４０を設けただけの簡単な構成において、ファン３１の動作状態（正常状態及び異常状態）を判別することができる。言い換えれば、液面センサ５０の出力に基づいて、熱交換媒体４の流動によって電池モジュール１０の温度調節が効率良く行われているか否かを容易に判別することができる。

なお、本実施例では、ケース２０内に空気層４０を設けているが、これに限るものではない。例えば、空気以外の成分で構成された気体を用いることができる。また、気体の代わりに液体を用いることもできる。液体を用いる場合には、この液体及び熱交換媒体４が混合してしまうのを防止するために、液体及び熱交換媒体４の比重を異ならせておく必要がある。

具体的には、空気層４０に相当する領域内に設けられる液体の比重を、熱交換媒体４の比重よりも小さくすることができる。また、この液体は、熱交換媒体４と同様に、絶縁性を有する液体を用いることができる。ここで、液体として、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid（登録商標）、比重：０．８４〜０．８７）を用い、熱交換媒体４として、シリコンオイル（比重：０．９４〜１．２６）を用いることができる。また、液体として、ブタン、イソブタン又はペンタンを用い、熱交換媒体４として、ＡＴＦを用いることができる。

空気層４０の代わりに液体を用いた場合には、液体及び熱交換媒体４の境界である界面の位置を検出するためのセンサを用いればよい。界面の位置を検出するための構成としては、例えば、界面上に位置し、界面の変位に応じて移動する浮遊部材と、浮遊部材に接続され、浮遊部材の移動に応じて出力を変化させるセンサとを用いることができる。この浮遊部材としては、上記液体よりも重く、熱交換媒体４よりも軽い材料を用いる必要がある。

一方、ファン３１が異常状態で動作していることを判別するために、ファン３１の回転数を検出することが考えられる。ここで、ファン３１の動作状態（正常状態及び異常状態）を判別する理由は、熱交換媒体４が正常に流動しているか否かを判別するためである。すなわち、熱交換媒体４の流動によって、電池モジュール１０の温度調節が正常に行われているか否かを判別するためである。このため、ファン３１の回転数を直接検出するよりは、本実施例のように、熱交換媒体４の液面４ａの位置を検出するほうが、電池モジュール１０の温度調節が正常に行われているかを判別する上で好適である。

以下に、ファン３１を駆動する場合について説明する。

まず、電池モジュール１０の温度を直接的又は間接的に検出するための温度センサを設けておく。ここで、電池モジュール１０の温度を直接的に検出する場合としては、例えば、温度センサを電池モジュール１０に接触させておくことができる。なお、電池モジュール１０を構成するすべての単電池１１に対して温度センサを設けておくこともできるし、少なくとも１つの特定の単電池１１に対して温度センサを設けておくこともできる。ここで、電池モジュール１０のうち最も温度が高くなる単電池１１が、単電池１１の位置等によって特定できる場合には、この単電池１１に対して温度センサを設けておくことができる。一方、電池モジュール１０の温度を間接的に検出する場合としては、例えば、単電池１１の出力値（電圧値）から単電池１１の温度を予測することができる。

そして、上述した温度センサの出力によって検出された電池モジュール１０の温度が、所定の温度範囲の上限値よりも高い場合には、ファン３１を動作させることができる。これにより、電池モジュール１０を冷却することができ、電池モジュール１０の温度上昇に伴う電池特性の劣化を抑制することができる。

ここで、電池モジュール１０の単電池１１は、上述したように二次電池で構成されているが、二次電池は、温度に応じて出力特性（電池特性）が変化することが知られている。すなわち、二次電池の温度が所定の温度範囲から外れている場合には、電池特性が劣化してしまう。このため、二次電池の温度は、所定の温度範囲内に維持することが好ましい。

一方、ヒータを用いて電池パック１のケース２０を温めれば、熱交換媒体４を介して電池モジュール１０を温めることができる。このとき、ファン３１を駆動することにより、電池モジュール１０を効率良く温めることができる。

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。 撹拌ユニットの構成を示す外観斜視図である。 電池パック内の一部の構成を示す概略図である。 電池パック内における熱交換媒体の流れを説明するための図である。 電池パック内における熱交換媒体の流れを説明するための図である。 ファンが正常状態にあるときの電池パック内の状態を示す図である。 ファンが異常状態にあるときの電池パック内の状態を示す図である。 複数の単電池における温度のバラツキと、ファンの駆動に伴う熱交換媒体の流速との関係を示す図である。

符号の説明

１：電池パック（蓄電装置）
４：熱交換媒体
１０：電池モジュール（蓄電モジュール）
１１：単電池（蓄電素子）
３０：撹拌ユニット
４０：空気層
５０：液面センサ
３７，３８：仕切り部材

Claims (9)

1. 複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールと、
   前記蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体と、
   前記蓄電モジュールを収容するとともに、前記熱交換媒体の界面を内壁面から離した状態で前記熱交換媒体を収容するケースと、
   前記ケース内に配置され、前記熱交換媒体を移動させるためのファンと、
   前記蓄電モジュール及び前記ファンの間における前記熱交換媒体の移動を制限することにより、前記熱交換媒体の界面位置を前記ファンの動作状態に応じて変化させるための仕切り部材と、
   前記熱交換媒体の界面位置を検出するためのセンサと、を有することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記仕切り部材は、前記ファンが配置されている側の領域における前記熱交換媒体の界面位置を変化させることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記ファンが正常状態で動作しているときの前記界面位置は、前記ファンが異常状態で動作しているときの前記界面位置よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記センサは、前記ファンが異常状態で動作しているときの前記界面位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
5. 前記熱交換媒体は、
   前記ケースの底面と、前記仕切り部材のうち前記底面と対向する一端部との間を介して、前記ファンの位置する領域から前記蓄電モジュールの位置する領域に移動するとともに、
   前記ケースの上面と、前記仕切り部材のうち前記上面と対向する他端部との間を介して、前記蓄電モジュールの位置する領域から前記ファンの位置する領域に移動することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置。
6. 前記ケースの内壁面と前記熱交換媒体の界面との間に、気体の層が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置。
7. 前記ケースの内壁面と前記熱交換媒体の界面との間に、前記熱交換媒体よりも比重の小さい液体の層が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置。
8. 前記ファンは、前記蓄電素子の長手方向と略直交する方向に向かって、前記熱交換媒体を層流の状態で送り出すことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄電装置。
9. 前記ファンは、前記ケースの内壁面に沿って、前記熱交換媒体を移動させることを特徴とする請求項８に記載の蓄電装置。
   

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