JP2010015957A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電素子の温度調節に用いられる液状の熱交換媒体を、ケース内で移動させる構成において、熱交換媒体中を浮遊するような異物を捕集する。
【解決手段】 複数の蓄電素子（１１）を備えた蓄電モジュール（１０）と、蓄電モジュールとともにケース（２０）内に収容され、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（４）と、熱交換媒体をケース内で移動させるためのファン（３１）と、を有する。そして、熱交換媒体と、熱交換媒体とともに移動可能な異物とを分離させるための開口部（５０ａ）を用いて、異物を捕集する捕集構造（５０）を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、蓄電素子の温度調節に用いられる液状の熱交換媒体を、ケース内で流動させる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、複数の単電池及び液状の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。
特開平６−１２４７３３号公報（段落００１７、図４） 特開２００１−８５０７２号公報（段落００２０−００２４、図２） 特開２００６−７３２５６号公報（段落００２３−００２９、図２）

特許文献１に記載の電池装置において、冷媒中を浮遊するような異物が容器内に混入してしまった場合には、この異物を除去する必要がある。

ここで、特許文献２，３に記載の電源装置では、電池に対して空気を供給する構成において、異物を除去するための構成が記載されている。しかしながら、特許文献２，３には、液体を用いて電池の温度調節を行う場合において、液体中に含まれる異物を捕集するための構成については、何ら開示されていない。

そこで、本発明の目的は、蓄電素子の温度調節に用いられる液状の熱交換媒体を、ケース内で移動させる構成において、熱交換媒体中を浮遊するような異物を捕集することができる蓄電装置を提供することにある。

本願第１の発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールと、蓄電モジュールとともにケース内に収容され、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、熱交換媒体をケース内で移動させるためのファンと、を有する。そして、熱交換媒体と、熱交換媒体とともに移動可能な異物とを分離させるための開口部を用いて、異物を捕集する捕集構造を有することを特徴とする。

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、ファンが位置する領域における熱交換媒体の界面位置を変化させるための仕切り部材を設けることができる。そして、捕集構造として、ファンの上方に配置され、開口部を用いて熱交換媒体の通過を許容するとともに、異物の通過を阻止するフィルタを用いることができる。これにより、フィルタを用いて、異物を捕集することができる。

ここで、熱交換媒体は、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移動することになる。また、熱交換媒体は、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移動することになる。

また、ケースは、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ことができる。そして、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。この構成では、ファンが位置する領域に対して、熱交換媒体を落下させることができ、フィルタを用いて異物を効率良く捕集することができる。

一方、捕集構造として、熱交換媒体の流路上に位置して、開口部を介して異物を取り込む構造を用いることができる。具体的には、特定のスペース内に異物を取り込むことにより、異物を捕集することができる。

また、捕集構造として、熱交換媒体の流路上に位置して、開口部を用いて熱交換媒体の通過を許容するとともに、異物の通過を阻止する構造を用いることができる。このように、異物の通過を阻止することにより、捕集構造上に異物をとどめておくことができる。

本願第２の発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールと、蓄電モジュールとともにケース内に収容され、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、熱交換媒体をケース内で移動させるためのファンと、を有する。そして、熱交換媒体の流速を低下させることにより、熱交換媒体とともに移動可能な異物を捕集する捕集構造を有することを特徴とする。

ここで、ファンの駆動により、ケースの内壁面に沿って熱交換媒体を移動させる場合において、蓄電モジュール及びケースの側面における間隔を、蓄電モジュール及びケースの底面における間隔よりも大きくすることができる。これにより、ケースの側面に沿って移動する熱交換媒体の流速を、ケースの底面に沿って移動する熱交換媒体の流速よりも低くすることができる。そして、熱交換媒体がケースの側面に沿って移動する際に、重力の作用を利用して、熱交換媒体及び異物を分離させることができる。すなわち、熱交換媒体に対して異物を落下させることができる。このとき、捕集構造は、ケースにおける側面及び底面の境界に位置する角部に異物を集めることができる。

また、捕集構造として、ケースの側面に沿って設けられ、重力方向に移動する異物を取り込んで保持するためのスペースを設けておくことができる。これにより、捕集構造の上記スペース内に取り込まれた異物が上記スペース外に移動してしまうのを阻止することができる。

一方、蓄電モジュールが、第１の蓄電素子と、第１の蓄電素子に対して重力方向で異なる位置であって、第１の蓄電素子よりもケースの側面から離れた位置に配置された第２の蓄電素子とを含んでいる場合において、捕集構造として、ケースの側面に対して傾斜した状態で上方に延びる板部材を用いることができる。ここで、板部材は、第１の蓄電素子上を通過する熱交換媒体の流路の幅を、第２の蓄電素子上を通過する熱交換媒体の流路の幅よりも狭くしている。

これにより、第２の蓄電素子上を通過する熱交換媒体の流速を、第１の蓄電素子上を通過する熱交換媒体の流速よりも低くすることができる。そして、重力の作用を利用して、第２の蓄電素子上を通過する熱交換媒体に対して異物を落下させることができる。このとき、板部材は、ケースの側面に対して傾斜した状態で上方に延びているため、落下する異物を捕集することができる。

本願第１及び第２の発明によれば、捕集構造によって、液状の熱交換媒体中に含まれる異物を捕集することができる。

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、角型といった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１１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の上面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、フィルタとしての捕集部材５０が配置されている。具体的には、第２の仕切り部材３８、一対の支持プレート１２及び収容部材２１によって形成された領域内に、捕集部材５０が配置されている。そして、捕集部材５０の一端部は、第２の仕切り部材３８に固定され、捕集部材５０の他端部は、収容部材２１の側壁に固定されている。また、捕集部材５０には、複数の開口部５０ａが形成されている。開口部５０ａは、後述するように、熱交換媒体４の通過を許容するとともに、ケース２０内に混入された異物の通過を阻止する機能を有している。ここでいう異物とは、熱交換媒体４中で浮遊するようなものであって、熱交換媒体４とともに移動できる物質である。

なお、開口部５０ａの数、形状及び大きさ（開口面積）は、異物を捕集する観点から適宜設定することができる。また、本実施例では、捕集部材５０を重力方向に対して傾斜させて配置しているが、これに限るものではない。具体的には、重力方向と直交する面内に位置するように、捕集部材５０を配置することができる。また、捕集部材５０のうち、第２の仕切り部材３８に固定される端部が、収容部材２１の側壁に固定される端部よりも上方に位置しているが、この逆の構成であってもよい。

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及びケース２０の間における熱伝達を促進させることができる。

さらに、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。

一方、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を用いて説明する。ここで、図６は、ファン３１が動作している場合において、熱交換媒体４の液面４ａの状態を示している。なお、図６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。

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。

ここで、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により熱交換媒体４を吸い込む量と、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（下降量）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（上昇量）は異なってくる。すなわち、ファン３１が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。

具体的には、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。

本実施例では、上述したように、ファン３１の上方に捕集部材５０を配置している。このため、第２の仕切り部材３８の先端部３８ａを通過した熱交換媒体４は、捕集部材５０の開口部５０ａを通過した後に、ファン３１に到達することになる。ここで、図６に示すように、捕集部材５０は、ファン３１を駆動した状態における領域Ａの液面４ａよりも上方に配置することが好ましい。これにより、ケース２０の内部に異物が混入してしまった場合には、捕集部材５０を用いて異物を捕集することができる。

ケース２０内に異物が存在する場合には、熱交換媒体４の流れに沿って異物を移動させることができる。そして、熱交換媒体４が異物とともに、第２の仕切り部材３８の先端部３８ａを通過すると、捕集部材５０に向かって落下する。このとき、捕集部材５０は、異物の通過を阻止するようになっているため、異物は、捕集部材５０の上面に残ることになる。

このように、ファン３１を駆動し続けることにより、ケース２０内に存在する異物のすべてを、捕集部材５０によって捕集することができる。これにより、電池モジュール１０が位置する領域Ｂから異物を除去することができる。ここで、ファン３１を停止させると、領域Ａにおける液面４ａが図３に示す状態となるが、第２の仕切り部材３８が配置されているため、捕集部材５０によって捕集された異物が、電池モジュール１０の位置する領域Ｂに移動してしまうのを抑制することができる。

ここで、捕集部材５０又は第２の仕切り部材３８に対して磁石を取り付けておけば、異物が金属である場合において、この異物を磁石に引きつけておくことができる。

また、本実施例では、ケース２０内にファン３１を配置しているため、ファン３１の上方には、デッドスペースが生じることになる。このため、デッドスペースを用いて捕集部材５０を配置することができ、ケース２０内のスペースを効率良く利用することができる。また、捕集部材５０を、ファン３１の大きさに相当する大きさに形成することができるため、捕集部材５０を大型化させることもでき、異物の捕集面積を増加させることができる。

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、空気層４０を設けずに、ケース２０の内部を熱交換媒体４で満たすことができる。また、空気層４０の代わりに、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。さらに、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、上記液体として、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、上記液体として、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。

上述した構成であっても、ケース２０内に捕集部材５０を配置しておくことにより、ケース２０内に存在する異物を捕集部材５０によって捕集することができる。この場合において、捕集部材５０を配置する位置は、適宜設定することができる。ここで、捕集部材５０における複数の開口部５０ａを含む面は、重力方向に対して直交又は傾斜していることが好ましい。これにより、重力の作用を用いて、異物を捕集部材５０上にとどめておくことができる。

一方、本実施例のように、異物を含む熱交換媒体４を落下させて捕集部材５０に到達させるようにすれば、捕集部材５０を配置することによる圧力損失の増加を抑制することができる。例えば、熱交換媒体４中に捕集部材５０を位置させて、捕集部材５０のすべての開口部５０ａにおいて熱交換媒体４を通過させる場合には、圧力損失の増加によって熱交換媒体４が開口部５０ａを通過し難くなってしまう。そこで、本実施例のように構成することで、熱交換媒体４が捕集部材５０の開口部５０ａを容易に通過できるとともに、異物を捕集部材５０上にとどめておくことができる。また、捕集部材５０を大型化させても、捕集部材５０の大型化に伴って圧力損失が増加することもない。

以下に、ファン３１を駆動する構成について説明する。

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接触させ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接触させ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（出力特性）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、上述したように、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。

次に、本発明の実施例２である電池パックについて、図７を用いて説明する。ここで、図７は、電池パック内における一部（角部）の構成を示す概略図である。なお、実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

実施例１の電池パック１では、捕集部材５０を用いてケース２０内の異物を捕集している。一方、本実施例では、電池モジュール１０の周囲に沿って移動する熱交換媒体４の流速を変化させることにより、ケース２０内の異物を捕集するようにしている。

なお、本実施例において、ケース２０の内部には、実施例１で説明した空気層４０が設けられておらず、ケース２０内のスペース全体が熱交換媒体４で満たされている。また、実施例１で説明した捕集部材５０も配置されていない。

本実施例では、電池モジュール１０のうち最も側方に位置する単電池１１とケース２０の側面２０ａとの間の距離（最短距離）Ｄ１を、電池モジュール１０のうち最も下方に位置する単電池１１とケース２０の底面２０ｂとの間の距離（最短距離）Ｄ２よりも長くしている。ここで、図７の矢印で示すように、ファン３１から送り出された熱交換媒体４は、ケース２０の底面２０ｂに沿って移動するとともに、ケース２０の側面２０ａに突き当たって上方に向かって移動する。

距離Ｄ１を距離Ｄ２よりも長くすることにより、ケース２０の側面２０ａに沿って移動する熱交換媒体４の流速は、ケース２０の底面２０ｂに沿って移動する熱交換媒体４の流速よりも遅くなる。すなわち、熱交換媒体４の流速は、側面２０ａ及び底面２０ｂの境界に位置する角部を通過する際に、減少することになる。

ここで、ケース２０内の異物が熱交換媒体４とともに移動している場合において、熱交換媒体４がケース２０の角部を通過した後は、異物が重力の作用を受けて落下することになる。すなわち、本実施例では、熱交換媒体４がケース２０の角部を通過した際に、熱交換媒体４の流速を減少させているため、異物は、熱交換媒体４とともに移動せずに、重力による作用を受けて落下することになる。また、ケース２０の角部では、熱交換媒体４が流動しにくくなっているため、ケース２０の角部に落下した異物は、角部のスペースに留まることになる。これにより、ケース２０内の異物をケース２０の角部に捕集することができる。

ここで、実施例１の図４及び図５に示すように、ケース２０内で熱交換媒体４を循環させることにより、ケース２０内に存在するすべての異物を、ケース２０の角部に移動させることができる。

本実施例では、実施例１で説明した捕集部材５０を用いなくても、ケース２０における側面２０ａ及び底面２０ｂと、電池モジュール１０との位置関係を設定するだけで、ケース２０内の異物を捕集することができる。なお、実施例１で説明した構成を併用することもでき、この場合には、異物の捕集効率を向上させることができる。

次に、本実施例の変形例１について、図８を用いて説明する。ここで、図８は、ケース２０の内部における角部周辺の構成を示す概略図である。

本変形例では、ケース２０内において、側面２０ａに沿って延びる板状の捕集部材６０を配置している。捕集部材６０は、ケース２０の側面２０ａから離れて配置されており、捕集部材６０及び側面２０ａの間に形成されたスペースＳ１を、異物Ｘをとどめておくためのスペースとして用いている。

ここで、本変形例では、捕集部材６０の先端部６０ａを電池モジュール１０の側に曲げて、重力方向に対して傾斜させている。すなわち、先端部６０ａ及び側面２０ａの間における幅を、他の部分における幅よりも広くしている。

本変形例では、本実施例と同様に、熱交換媒体４がケース２０の角部を通過した後に、熱交換媒体４の流速を減少させている。ここでいう角部は、ケース２０の底面２０ｂと捕集部材６０との境界によって形成されている。そして、電池モジュール１０及び捕集板６０の間における距離（図７の距離Ｄ１に相当する）が、電池モジュール１０及びケース２０の底面２０ｂの間における距離（図７の距離Ｄ２に相当する）よりも長くなっている。

ここで、図８の矢印は、熱交換媒体４の流れる方向を示している。これにより、熱交換媒体４とともに移動する異物Ｘは、ケース２０の角部を通過すると、重力の作用を受けてケース２０の底面２０ｂの側に移動する。

ここで、図８の点線で示す矢印のように、捕集部材６０及び側面２０ａの間に形成されたスペースＳ１に、異物Ｘを侵入させるようにすれば、上記スペースＳ１内に異物Ｘをとどめておくことができる。また、本変形例の電池パック１が搭載される車両の走行状態に応じて、ケース２０が重力方向に対して傾斜したり、振動したりしても、上記スペースＳ１内に異物Ｘをとどめておくことができる。

また、本変形例では、捕集部材６０の先端部６０ａを重力方向に対して傾斜させているため、異物ＸをスペースＳ１内に取り込みやすくことができる。なお、先端部６０ａの形状は、スペースＳ１における異物Ｘの取込口を大きくできるものであればよく、いかなる形状であってもよい。例えば、先端部６０ａを曲面で構成することもできる。

次に、本実施例の変形例２について、図９を用いて説明する。ここで、図９は、ケース２０の内部における角部周辺の構成を示す概略図である。

本変形例では、ケース２０の角部に対して、板状の捕集部材７０を配置している。捕集部材７０は、ケース２０の角部に向かって凸となる曲面で構成されており、異物Ｘの通過を許容するための複数の開口部７０ａを有している。そして、捕集部材７０と、ケース２０の側面２０ａ及び底面２０ｂとによって形成されたスペースＳ２に、異物Ｘを収容させるようにしている。

本変形例においても、本実施例と同様に、熱交換媒体４がケース２０の角部を通過した後に、熱交換媒体４の流速を減少させている。ここで、図９の矢印は、熱交換媒体４の流れる方向を示している。これにより、熱交換媒体４とともに移動する異物Ｘは、ケース２０の角部を通過すると、重力の作用を受けてケース２０の底面２０ｂの側に移動する。

ここで、ケース２０の角部には、捕集部材７０が配置されているため、重力の作用を受けた異物Ｘは、捕集部材７０の開口部７０ａを通過して、スペースＳ２内に進入する。これにより、異物ＸをスペースＳ２内にとどめておくことができる。そして、車両の走行状態に応じて、ケース２０が重力方向に対して傾斜したり、振動したりしても、上記スペースＳ２内に異物Ｘをとどめておくことができる。

なお、本変形例では、捕集部材７０を曲面で構成しているが、これに限るものではない。具体的には、捕集部材７０を平板状に形成することもできる。ただし、本変形例のように、捕集部材７０を曲面で構成することにより、ケース２０の底面２０ｂに沿って移動する熱交換媒体４を、側面２０ａに沿った方向に容易に向かわせることができる。

次に、本実施例の変形例３について、図１０を用いて説明する。ここで、図１０は、ケース２０の内部における角部周辺の構成を示す概略図である。

本変形例では、ケース２０の側面２０ａに対して傾斜し、上方に延びる板状の捕集部材８０を設けている。ここで、電池モジュール１０における角部に位置する単電池１１ａと、ケース２０の側面２０ａとの間の距離（最短距離）は、距離Ｄ１に設定されている。また、単電池１１ａと、ケース２０の底面２０ｂとの間の距離（最短距離）は、距離Ｄ１よりも短い値に設定されている。さらに、捕集部材８０及び単電池１１ａの間における距離（最短距離）も、距離Ｄ１に設定されている。

一方、単電池１１ａの上方に位置する単電池１１ｂは、単電池１１ａよりも側面２０ａから離れた位置に配置されている。そして、単電池１１ｂ及び側面２０ａの間における距離（最短距離）は、距離Ｄ１よりも長い距離Ｄ２に設定されている。

本変形例の構成において、ケース２０の底面２０ｂに沿って移動する熱交換媒体４は、ケース２０の角部に到達すると、ケース２０の側面２０ａに沿って移動する。ここで、側面２０ａには、捕集部材８０が設けられているため、熱交換媒体４は、捕集部材８０の表面に沿って移動する。このとき、捕集部材８０の先端部に到達するまでは、熱交換媒体４の流路の幅は、距離Ｄ１に相当するため、熱交換媒体４の流速は概ね変化しないようになっている。

一方、熱交換媒体４が捕集部材８０の先端部を通過すると、熱交換媒体４の流路の幅は、距離Ｄ２となる。このため、熱交換媒体４の流速は、捕集部材８０を通過した後に、減少することになる。このように熱交換媒体４の流速を減少させると、本実施例で説明したように、熱交換媒体４とともに捕集部材８０を通過した異物は、重力の作用を受けることによって、ケース２０の底面２０ｂの側に移動することになる。

ここで、本変形例では、異物が重力の作用を受けて落下する軌跡上に、捕集部材８０が位置しているため、異物は、捕集部材８０の上面に到達する。また、捕集部材８０及び側面２０ａの間に形成されたスペースには、熱交換媒体４が流れにくくなっているため、上記スペース内に異物をとどめておくことができる。このように、捕集部材８０を用いても、異物を捕集することができる。また、本変形例では、単電池１１ｂ及び側面２０ａの間に形成されたデッドスペースに捕集部材８０を配置しているため、ケース２０内のスペースを効率良く利用することができる。

なお、本変形例では、捕集部材８０を平板状に形成しているが、これに限るものではなく、捕集部材８０を曲面で構成することもできる。

次に、本発明の実施例３である電池パックについて、図１１を用いて説明する。ここで、図１１は、電池パック内における一部の構成を示す概略図である。なお、実施例１，２で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

なお、本実施例において、ケース２０の内部には、実施例１で説明した空気層４０が設けられておらず、ケース２０内のスペース全体が熱交換媒体４で満たされている。また、実施例１で説明した捕集部材５０も配置されていない。

本実施例では、ケース２０の底面２０ｂに対して複数の凹部２０ｂ１を形成している。各凹部２０ｂ１は、単電池１１が延びる方向と同一方向に延びている。そして、複数の凹部２０ｂ１は、熱交換媒体４が移動する方向（図１１の矢印で示す方向）に関して、所定の間隔を空けた状態で配置されている。なお、凹部２０ｂ１の数、形状及び大きさは、適宜設定することができる。

本実施例の電池パック１では、実施例１で説明したように、電池モジュール１０の周囲に沿って熱交換媒体４の流れ（層流）が発生するようになっている。このため、ケース２０の底面２０ｂに凹部２０ｂ１を設けることにより、凹部２０ｂ１内で熱交換媒体４を滞留させることができる。ここで、底面２０ｂのうち、凹部２０ｂ１が形成されていない領域２０ｂ２と、電池モジュール１０との間では、ファン３１の駆動によって熱交換媒体４が効率良く流れるようになっている。

ファン３１を動作させていない場合には、ケース２０内に存在する異物は、重力の作用を受けて、ケース２０の底面２０ｂに向かって移動する。そして、底面２０ｂの凹部２０ｂ１内に移動した異物Ｘは、ファン３１の動作によって熱交換媒体４の流れが発生したとしても、凹部２０ｂ１から抜け出にくくなる。また、底面２０ｂの領域２０ｂ２上に異物Ｘが移動しても、熱交換媒体４の流れによって、異物Ｘを凹部２０ｂ１内に移動させることができる。

これにより、凹部２０ｂ１内に異物Ｘをとどめておくことができ、ケース２０内において異物が漂うのを抑制することができる。本実施例によれば、ケース２０の底面２０ｂに凹部２０ｂ１を形成しておくだけで、異物Ｘを捕集することができる。また、底面２０ｂに凹部２０ｂ１を形成することにより、ケース２０の表面積を増加させることができ、ケース２０を介した放熱性を向上させることができる。さらに、凹部２０ｂ１を形成することで、ケース２０の底面２０ｂにおける強度を向上させることもできる。

なお、本実施例では、ケース２０の外面を、凹部２０ｂ１に沿った形状に形成しているが、これに限るものではない。すなわち、ケース２０の内壁面に凹部２０ｂ１を形成するとともに、ケース２０の外面を平坦な面で構成することができる。一方、実施例１で説明した構成及び、実施例２（変形例１−３を含む）で説明した構成のうち、少なくとも１つの構成を併用することもできる。この場合には、異物の捕集効率を向上させることができる。

次に、本実施例の変形例１について、図１２を用いて説明する。ここで、図１２は、ケース２０の内部における底面周辺の構成を示す概略図である。

本変形例では、ケース２０の底面２０ｂのうち、凹部２０ｂ１が形成されていない領域２０ｂ２に対して、板状の捕集部材９０を設けている。捕集部材９０は、ファン３１の動作による熱交換媒体４の流れる方向（図１２の矢印で示す方向）とは逆方向に延びており、複数の開口部９０ａを有している。開口部９０ａは、熱交換媒体４の通過を許容するとともに、異物Ｘの通過を阻止するようになっている。

本変形例の構成において、熱交換媒体４がケース２０の底面２０ｂに沿って移動すると、熱交換媒体４とともに異物も移動することになる。ここで、底面２０ｂには捕集部材９０が配置されているため、異物Ｘは、熱交換媒体４とともに、捕集部材９０及び凹部２０ｂ１の間に形成されたスペースＳ３に進入する。

スペースＳ３内に進入した熱交換媒体４は、捕集部材９０の開口部９０ａを通過してスペースＳ３の外部に移動する。一方、スペースＳ３内に進入した異物Ｘは、開口部９０ａを通過することはできず、重力の作用を受けて、凹部２０ｂ１内に移動する。本実施例と同様に、凹部２０ｂ１では、熱交換媒体４が流動しにくくなっているため、凹部２０ｂ１に移動した異物Ｘは、凹部２０ｂ１内で留まることになる。これにより、異物Ｘを捕集することができる。

なお、本変形例では、凹部２０ｂ１が設けられた底面２０ｂに対して捕集部材９０を設けた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、平坦面として構成された底面２０ｂに対して、本変形例で説明した捕集部材９０を設けることもできる。この場合であっても、ケース２０の底面２０ｂ及び捕集部材９０の間に形成されたスペース内に異物をとどめておくことができる。

次に、本実施例の変形例２について、図１３を用いて説明する。ここで、図１３は、ケース２０の内部における底面周辺の構成を示す概略図である。

本変形例では、平坦面として構成された底面２０ｂに対して、捕集部材１００を設けている。捕集部材１００は、ファン３１から送り出された熱交換媒体４が接触する側において、複数の開口部１００ａを有している。開口部１００ａは、異物Ｘの通過を許容する大きさに形成されている。

また、捕集部材１００のうち、複数の開口部１００ａが形成された面は、曲面で構成されており、ファン３１から送り出された熱交換媒体４の一部を、隣り合う単電池１１の間に導くようになっている。ここで、図１３の矢印は、熱交換媒体４の流れる方向を示している。さらに、捕集部材１００のうち、開口部１００ａが形成された領域以外の領域は、閉じた状態となっており、熱交換媒体４及び異物Ｘが通過できないようになっている。これにより、捕集部材１００及び底面２０ｂによって、異物Ｘを収容するためのスペースＳ４が構成される。

本変形例において、熱交換媒体４とともに移動する異物Ｘが、捕集部材１００に到達すると、異物Ｘは、捕集部材１００の開口部１００ａを通過して、スペースＳ４内に進入する。ここで、スペースＳ４は、開口部１００ａを除き、捕集部材１００によって覆われているため、異物Ｘは、スペースＳ４内に留まることになる。これにより、捕集部材１００によって、異物Ｘを捕集することができる。

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において、撹拌ユニットの構成を示す外観斜視図である。 実施例１における電池パック内の一部の構成を示す概略図である。 実施例１において、電池パック内の熱交換媒体の流れを説明するための図である。 実施例１において、電池パック内の熱交換媒体の流れを説明するための図である。 実施例１において、ファンが動作しているときの熱交換媒体の液面の状態を示す図である。 本発明の実施例２における電池パック内の一部の構成を示す概略図である。 実施例２の変形例１における電池パック内の一部の構成を示す概略図である。 実施例２の変形例２における電池パック内の一部の構成を示す概略図である。 実施例２の変形例３における電池パック内の一部の構成を示す概略図である。 本発明の実施例３における電池パック内の一部の構成を示す概略図である。 実施例３の変形例１における電池パック内の一部の構成を示す概略図である。 実施例３の変形例２における電池パック内の一部の構成を示す概略図である。

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
３７，３８：仕切り部材
４０：空気層
５０：捕集部材

Claims (13)

1. 複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールと、
   前記蓄電モジュールとともにケース内に収容され、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、
   前記熱交換媒体を前記ケース内で移動させるためのファンと、
   前記熱交換媒体と、前記熱交換媒体とともに移動可能な異物とを分離させるための開口部を用いて、前記異物を捕集する捕集構造と、を有することを特徴とする蓄電装置。
2. 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、前記ファンが位置する領域における前記熱交換媒体の界面位置を変化させるための仕切り部材を有しており、
   前記捕集構造は、前記ファンの上方に配置され、前記開口部を用いて前記熱交換媒体の通過を許容するとともに、前記異物の通過を阻止するフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 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２に記載の蓄電装置。
4. 前記ケースは、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ことを特徴とする請求項２又は３に記載の蓄電装置。
5. 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４に記載の蓄電装置。
6. 前記捕集構造は、前記熱交換媒体の流路上に位置しており、前記開口部を介して前記異物を取り込むことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
7. 前記捕集構造は、前記熱交換媒体の流路上に位置しており、前記開口部を用いて前記熱交換媒体の通過を許容するとともに、前記異物の通過を阻止することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
8. 複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールと、
   前記蓄電モジュールとともにケース内に収容され、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、
   前記熱交換媒体を前記ケース内で移動させるためのファンと、
   前記熱交換媒体の流速を低下させることにより、前記熱交換媒体とともに移動可能な異物を捕集する捕集構造と、を有することを特徴とする蓄電装置。
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、
   前記捕集構造は、前記蓄電モジュール及び前記ケースの側面における間隔が前記蓄電モジュール及び前記ケースの底面における間隔よりも大きい構造であることを特徴とする請求項８に記載の蓄電装置。
10. 前記ケースの側面に沿って移動する前記熱交換媒体の流速が、前記ケースの底面に沿って移動する前記熱交換媒体の流速よりも低いことを特徴とする請求項９に記載の蓄電装置。
11. 前記捕集構造は、前記ケースにおける側面及び底面の境界に位置する角部に前記異物を集めることを特徴とする請求項９又は１０に記載の蓄電装置。
12. 前記捕集構造は、前記ケースの側面に沿って設けられ、重力方向に移動する前記異物を取り込んで保持するためのスペースを有することを特徴とする請求項９から１１のいずれか１つに記載の蓄電装置。
13. 前記蓄電モジュールは、第１の蓄電素子と、前記第１の蓄電素子に対して重力方向で異なる位置であって、前記第１の蓄電素子よりも前記ケースの側面から離れた位置に配置された第２の蓄電素子とを含み、
    前記捕集構造は、前記ケースの側面に対して傾斜した状態で上方に延びており、前記第１の蓄電素子上を通過する前記熱交換媒体の流路の幅を、前記第２の蓄電素子上を通過する前記熱交換媒体の流路の幅よりも狭くする板部材を有す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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