JP2011076841A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 電池収納パッケージ外から供給される冷媒によって、高い冷却効果を得る。
【解決手段】
第１組電池群３１０の組電池３０２、３０４は、電池ホルダ３２０が流路側壁２１０、２１２に密着する程度に、平面Ｐに直交する方向に離間して配置され、組電池間には断面積の大きな流路Ｆ１１が形成される。
第２組電池群３１２の組電池３０６、３０８は、組電池３０６と流路側壁２１０との間隔、組電池３０８と流路側壁２１２との間隔、および組電池３０６、３０８の間隔が略等しくなるように配置される。これによって、組電池３０６と流路側壁２１０との間、組電池３０８と流路側壁２１２との間、および組電池間に、略均等な流路Ｆ２２、Ｆ２１、Ｆ２３がそれぞれ形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電池収納パッケージ内部に複数の電池セルを積層した電池モジュールに関する。

近年、回転電機を駆動源として用いる電気自動車や、内燃機関と回転電機とを併用するハイブリッド型自動車が実用化されている。このような車両においては、回転電機に電気エネルギーを供給するための電池が搭載され、搭載される電池としては、例えば、繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。

通常、二次電池は、複数の電池セルを積層した電池モジュールとして構成されるが、電池モジュールは、内部での電気化学反応によって発熱し、温度が上昇する。電池モジュールは、温度上昇に伴い発電効率が低下するため、従来から、電池モジュールを冷却するための構造が多数提案されている（例えば特許文献１）。

特開２００３−１４２０５９号

電池モジュール冷却性能は、冷媒の流速を増大することによって改善されるが、冷媒供給のために採用し得るポンプの能力には限界があり、一方、流速増大によって管摩擦損失が高まるため、充分な効果が期待できない。

特許文献１記載の電池モジュールは、吸引ファンを備えた風洞内に、電池セルを配列し、電池セルの間隔を調整して温度分布を均一化しているが、電池モジュールの構成は複雑であり、複数の電池セルの温度をさらに均一化することが望まれている。

（１）請求項１の発明は、内部に複数の組電池を保持し、冷却媒体を吸気口から吸い込み、冷却流路に沿って排気口から排出させて前記複数の組電池を冷却する電池収納パッケージを有し、上流側の組電池の電池セルに対する冷却効果よりも、下流側の組電池の電池セルに対する冷却効果が大きくなるように、前記電池収納パッケージ内における前記上流側の組電池の配置と、前記下流側の組電池の配置を設定したことを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１の電池モジュールにおいて、上流側の組電池間の冷却風の流速が下流側の組電池間の冷却風の流速よりも遅くなるように、前記上流側と下流側の組電池の配置を設定したことを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１または２の電池モジュールにおいて、前記電池セルの両端を保持するホルダを有し、前記一対のホルダにより複数の電池セルを保持して前記組電池を構成し、前記ホルダのパッケージ構成壁に対する取付位置を設定して、前記上流側と下流側の組電池の配置を設定したことを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１または２の電池モジュールにおいて、前記電池セルの両端を保持するホルダを有し、前記上流側の組電池を構成する電池セルのホルダ間の長さを（セル周面が流路に面する長さ）を、前記下流側の組電池を構成する電池セルのホルダ間の長さをよりも短くすることにより、前記冷却効果を調整することを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項１または２の電池モジュールにおいて、前記電池セルの両端を保持するホルダを有し、前記一対のホルダにより複数の電池セルを保持して前記組電池を構成し、前記ホルダのパッケージ構成壁に対する取付位置を設定して、前記上流側と下流側の組電池の配置を設定するとともに、前記上流側の組電池を構成する電池セルのホルダ間の長さを（セル周面が流路に面する長さ）を、前記下流側の組電池を構成する電池セルのホルダ間の長さをよりも短くすることにより、前記前記下流側の組電池の冷却効果を前記上流側の組電池の冷却効果よりも大きくすることを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、冷媒の吸気口を一端の吸気壁に備えると共に、冷媒の排気口を他端の排気壁に備え、これら吸気壁と排気口とを連結する側壁とを備えた電池収納パッケージと、前記電池収納パッケージの内部に保持され、相互に電気的に接続され、中心軸が略平行に配列された柱体状の複数の電池セルとを備えた電池モジュールであって、前記電池セルは、複数の電池セルを、前記柱体の中心軸が、前記吸気壁と排気壁とを結ぶ平面に平行に配列しつつ集合させた複数の組電池に分配され、前記側壁は、前記平面に略沿った一対の流路側壁と、これら流路側壁に直交しつつ、前記電池セルの両端を保持する支持側壁とを含み、前記組電池には、前記吸気口に近接しつつ、前記平面に略直交する方向に並列された複数の組電池よりなる第１組電池群と、前記排気口に近接しつつ、前記平面に略直交する方向に並列された複数の組電池よりなる第２組電池群と、が含まれ、前記第１組電池群は、並列方向両端の組電池が前記流路側壁に近接するとともに、並列方向に略等間隔に配置され、前記第２組電池群は、並列方向に略等間隔に配置され、並列方向両端の電池セルと前記流路側壁との間隔は、組電池の間隔と略等しく設定されていることを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、請求項６記載の電池モジュールにおいて、前記組電池は４個の電池セルを集合させ、各組電池は、独立に前記支持側壁によって保持されていることを特徴とする。
（８）請求項８の発明は、請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、前記組電池は、前記電池セル間の、前記平面に対して直交する方向の流路抵抗が少なくとも２段階設定されていることを特徴とする。
（９）請求項９の発明は、請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、第１組電池群の各組電池における、隣接する前記電池セルの間隔は、第２組電池群の各組電池における、隣接する前記電池セルの間隔よりも小さく設定されたことを特徴とする。
（１０）請求項１０の発明は、請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、第１組電池群の隣接する組電池における、前記吸気口に対向する電池セルは、前記柱体の中心軸を結ぶ線分の垂直２等分線が、前記吸気口を通過するように設定されたことを特徴とする。
（１１）請求項１１の発明は、請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、前記電池セルには、中心軸方向両端部に電池ホルダが装着され、前記電池セルは前記電池ホルダを介して前記支持側壁によって保持され、前記第１組電池群の前記電池セルに装着された前記電池ホルダは、前記第２組電池群の前記電池セルに装着された前記電池ホルダよりも、前記柱体中心軸方向の長さが長く設定されていることを特徴とする。
（１２）請求項１２の発明は、請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、前記第１組電池群の組電池の少なくとも一部に、前記平面に添って並列された整流板が設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、冷媒流路に沿って配設される組電池の位置に応じた冷却効果を与えるようにしたので、組電池を構成する電池セルの温度が均一化することができる。

本発明による電池モジュールの第１の実施の形態を示す斜視図。 第１の実施の形態を示す縦断面図。 図２の斜視図。 図１の電池収納パッケージの一部を除去して示す斜視図。 図４の側壁を除去して示す斜視図。 図５において一方の電池ホルダを除去して示す斜視図。 図４の平面図。 （ａ），（ｂ）は一対の組電池の変形例を示す斜視図であり、（ｃ），（ｄ）はその平面図。 本発明による電池モジュールの第２の実施の形態の電池収納パッケージの一部を除去して示す斜視図。 図９の平面図。 図９の側壁を除去して示す斜視図。 第２の実施の形態の変形例を、図９において電池ホルダを除去した状態で示す斜視図。

図１〜図６を参照して、一実施の形態による電池モジュールを、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置を構成する蓄電装置に適用した場合を例として説明する。電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
［第１の実施の形態］

図１〜図７に示すように、電池モジュール１００は、直方体形状の電池収納パッケージ２００内に４つの組電池３０２，３０４，３０６，３０８を収納、保持している。電池収納パッケージ２００は、流路上壁２１０と、この流路上壁２１０と対向する流路下壁２１２と、冷却風吸気口２０２が設けられた吸気壁２０６と、冷却風排気口２０４が設けられた排気壁２０８と、パッケージ側面を構成し組電池３０２，３０４，３０６，３０８をホルダ３２０を介して保持する支持側壁２１４，２１６とにより直方体形状に形成されている。

組電池３０２，３０４，３０６，３０８のそれぞれは、円筒状の４本の電池セル３００と、４本の電池セル３００の両端を保持する一対のホルダ３２０とで構成され、電池収納パッケージ２００の内部に形成された収納室に整列して収納されている。電池セル３００は、例えばリチウムイオン電池である。組電池の４本の電池セル３００は、両端部をホルダ３２０で挟持されて一体化され、ホルダ３２０に設けた図示しないバスバーと呼ばれる複数の導電部材によって電気的に直列に接続されている。

上段組電池３０２，３０６を構成するリチウムイオン電池セル３００は、端子の向きが交互に逆向きになるように並置されている。下段組電池３０４，３０８を構成するリチウムイオン電池セル３００も同様に、端子の向きが交互に逆向きになるように並置されている。ただし、上段組電池３０２，３０６を構成するリチウムイオン電池セル３００の端子の吸気口２０２側から排気口２０４側への並び順は、下段組電池３０４，３０８を構成するリチウムイオン電池セル３００の端子の並び順と異なる。すなわち、上段組電池３０２，３０６は、支持側壁２１６側に面するリチウムイオン電池セル３００の端子が、吸気口２０２側から排気口２０４側に向かって負極端子、正極端子、負極端子、…、正極端子の順に配置されている。一方、下段組電池３０４，３０８は、支持側壁２１４側に面するリチウムイオン電池セル３００の端子が、吸気口２０２側から排気口２０４側に向かって正極端子、負極端子、正極端子、…、負極端子の順に配置されている。

リチウムイオン電池セル３００は、円柱形状の構造体であり、電解液が注入された電池ケースの内部に電池素子および安全弁等の構成部品が収納されて構成されている。正極側の安全弁は、過充電などの異常によって電池ケースの内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する開裂弁である。安全弁は、開裂によって電池蓋と電池素子の正極側との電気的な接続を遮断するヒューズ機構として機能するとともに、電池ケースの内部に発生したガス、すなわち電解液を含むミスト状の炭酸系ガス（噴出物）を電池ケースの外部に噴出させる減圧機構として機能する。

電池ケースの負極側にも開裂溝が設けられており、過充電などの異常によって電池ケー スの内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する。これにより、電池ケースの内部に発生したガスを負極端子側からも噴出させることができる。リチウムイオン電池セル３００の公称出力電圧は３．０〜４．２ボルト、平均公称出力電圧は３．６ボルトである。

一実施の形態においては、円筒形のリチウムイオン電池セル３００を１６本、電池収納パッケージ２００の内部に整列配置することにより組電池３０２，３０４，３０６，３０８を構成している。具体的には、リチウムイオン電池セル３００の中心軸が冷却風の流れ方向と直交する方向に沿って延在するように横倒しした状態で配設される。すなわち、冷却通路上段には、組電池３０２と３０６がパッケージ長手方向に冷却風の上流から下流に向けて並設される。冷却通路下段には、組電池３０４と３０８がパッケージ長手方向に冷却風の上流から下流に向けて並設される。

上段側の組電池３０２，３０６の組電池対と、下段側の組電池３０４，３０８の組電池対とは互いに長手方向にずれている。すなわち上段側の組電池３０２，３０６の組電池対は、下段側の組電池３０４，３０８の組電池対より出口側、換言すると冷却風の下流側にずれて配置されている。一方、下段側の組電池３０４，３０８の組電池対は、上段側の組電池３０２，３０４の組電池対より吸気側、換言すると冷却風の上流側にずれて配置されている。

この明細書では、吸気口２０２に近接して配設される上段組電池３０２と下段組電池３０４を上流側組電池群３１０と呼び、排気口２０４に近接して配設される上段組電池３０６と下段組電池３０８を下流側組電池群３１２と呼ぶ。

図２および図３に示すように、一実施の形態では、例えば組電池３０２の最も吸気口２０２側に位置するリチウムイオン電池セル３００の中心軸の冷却風の流れ方向の位置が、組電池３０４の最も吸気口２０２側に位置するリチウムイオン電池セル３００の中心軸と、それに隣接するリチウムイオン電池セル３００の中心軸との間の中間位置になるように、上段組電池３０２，３０６と下段組電池３０４，３０８が冷却風の流れ方向にずれて配置されている。

図２に示すように、上流側組電池群３１０の組電池３０２、３０４における、吸気口２０２に対向する電池セル３００（特に３００Ａ、３００Ｂ）と呼ぶ)は、電池セル３００Ａ、３００Ｂの中心軸Ａを結ぶ線分Ｌ１の垂直２等分線Ｌ２が、吸気口２０２を通過するように設定されている。

一方、排気口２０４には、電池収納パッケージ２００内の周縁にＲ面取が施され、冷媒ＲＥが大きな圧力損失を発生せずに排気口２０４から排出されるように構成されている。

次に、電池セルの冷却構造について詳細に説明する。
（ａ）平面Ｐと平行な冷却風流路の構造
図２において、符号Ａは、電池セル３００の中心軸を示し、図１および図２において、符号Ｐは、吸気壁２０６と排気壁２０８とを結ぶ平面を示す。電池セル３００は、その中心軸Ａが平面Ｐと平行な方向に延在するにように配列されている。

組電池３０２と３０４は、それぞれが吸気口２０２に近接して、かつ、平面Ｐを挟んで対向配置される。換言すると、組電池３０２と３０４は、平面Ｐに略直交する方向に互いに所定距離を離して並設され、上流側組電池群３１０を構成する。組電池３０６、３０８は、排気口２０４に近接して、かつ、平面Ｐを挟んで対向配置される。換言すると、組電池３０６、３０８は、平面Ｐに略直交する方向に互いに所定距離離して並設され、下流側組電池群３１２を構成する。

上流側組電池群３１０の組電池３０２、３０４は、電池ホルダ３２０が流路上壁２１０および流路下壁２１２に密着する程度に、平面Ｐを挟んで平面Ｐと直交する方向に離間して配置され、組電池３０２、３０４間には断面積の大きな流路Ｆ１１が形成される。一方、組電池３０２と流路上壁２１０の間、および組電池３０４と流路下壁２１２の間には、それぞれ狭隘な流路Ｆ１２、Ｆ１３が形成される。

下流側組電池群３１２の組電池３０６、３０８は、組電池３０６と流路上壁２１０との間隔、組電池３０８と流路下壁２１２との間隔、および組電池３０６と３０８との間隔が略等しくなるように配置される。これによって、組電池３０６と流路上壁２１０との間、組電池３０８と流路下壁２１２との間、および組電池３０６と３０８との間に、略均等な流路Ｆ２２、Ｆ２１、Ｆ２３がそれぞれ形成される。

流路上壁２１０と流路下壁２１２の冷却風の流れ方向の長さが等しく、流路Ｆ１１〜Ｆ１３、Ｆ２１〜Ｆ２３が長方形断面であり、流路Ｆ１２、Ｆ１３が無視し得る程度に狭隘であったとすると、流路Ｆ１１の水力平均深さｍ１は、流路Ｆ２１〜Ｆ２３の水力平均深さｍ２の略３倍となり、流路Ｆ１１の摩擦係数λ１は、流路Ｆ２１〜Ｆ２３それぞれの摩擦係数λ２より大きい。一方、流路Ｆ１１の断面積は流路Ｆ２１〜Ｆ２３断面積の合計に等しく、組電池３０２〜３０８の平面Ｐ方向の長さも等しいので、流路Ｆ１１の平均流速ｖｍ１は、流路Ｆ２１〜Ｆ２３の平均流速ｖｍ２よりも小さくなる。

これによって、電池モジュール１００に供給された冷媒ＲＥ、例えば冷却風は、上流側組電池群３１０に添って流れるとき、下流側組電池群３１２に添って流れるときよりも低速となる。冷媒ＲＥの温度が一定であるとすれば、上流側組電池群３１０に対する冷却効果は、下流側組電池群３１２に対する冷却効果よりも低くなる。

但し、上流側組電池群３１０を冷却した後の冷媒ＲＥは、上流側組電池群３１０によって加熱されており、温度が上昇しているため、下流側組電池群３１２に対する冷却効果は、温度一定と仮定した場合に比較して低い。

以上の流路摩擦損失および冷媒温度のバランスによって、第１、下流側組電池群３１０、３１２に対する冷却効果を均等化でき、冷却効果を最大限に高めることができる。

（ｂ）ホルダ長さによる冷却風のセル接触面積
第１の実施の形態による電池モジュールでは、第５図および図７に良く示されているように、上流側組電池群（第１組電池群）３１０の電池セル３００の一端側にはホルダ３２０ａが装着され、他端側にはホルダ３２０ｂが装着されている。一方、第２組電池群（第２組電池群）３１２の電池セル３００の一端側にはホルダ３２０ｃが装着され、他端側にはホルダ３２０ｄが装着されている。

図７を参照すると、上流側組電池群３１０の電池セル３００の一端に装着されるホルダ３２０ａの軸方向長さＨ１と、上流側組電池群３１０の電池セル３００の他端に装着されるホルダ３２０ｂの軸方向長さＨ２とは、Ｈ１＜Ｈ２である。また、下流側組電池群３１２の電池セル３００の一端に装着されるホルダ３２０ｃの軸方向長さＨ３と、下流側組電池群３１０の電池セル３００の他端に装着されるホルダ３２０ｄの軸方向長さＨ４は、Ｈ３＜Ｈ４である。図７では、上流側組電池群３１０の電池セル周面が冷却風と接触する軸方向長さをＷ１で表し、下流側組電池群３１２の電池セル周面が冷却風と接触する軸方向長さをＷ２（＞Ｗ１）で表している。

上流側組電池群３１０の電池ホルダ３２０ａと３２０ｂの軸方向長さの和Ｈ１＋Ｈ２は、下流側組電池群３１２の電池ホルダ３２０ｃと３２０ｄの軸方向長さの和Ｈ３＋Ｈ４よりも大きい。１８本の電池セル３００の軸長は全て同一であり、両端がホルダ３２０で覆われた電池セル３００が冷却流路に面する軸長に関しては、上流側組電池群３１０の長さＷ１よりも下流側組電池群３１２の長さＷ２が大きい。したがって、上流側組電池群３１０の電池セル３００が冷媒ＲＥと接する接触面積は、下流側組電池群３１２の電池セル３００が冷媒ＲＥと接する接触面積よりも少ないので、この点においても、上流側組電池群３１０に対する冷却効果が抑えられている。

（ｃ）平面Ｐと直交する方向にセル周壁間を流れる冷却風の流路断面積
上述したように、下流側組電池群３１２を構成する電池セル両端のホルダ３２０ｃと３２０ｄの軸方向長さの和は、上流側組電池群３１０を構成する電池セル両端のホルダ３２０ａと３２０ｂの軸方向長さの和よりも小さい。これにより、下流側組電池群３１２において、組電池３０６および３０８をそれぞれが構成する４本の電池セル３００間を流れる冷媒ＲＥの流量、すなわち、下流側組電池群３１２において、平面Ｐに直交する方向にセル間を通過する冷媒ＲＥの流量（流路面積）が、上流側組電池群３１０の電池セル３００間を同方向に通過する冷媒ＲＥの流量（流路面積）よりも大となる。これは、下流側組電池群３１２に対する冷却効果を増大させる要因となる。

上述した（ａ）項、（ｂ）項において、上流側組電池群３１０と下流側組電池群３１２の冷却効果変化構造を説明したが、さらに、電池ホルダ３２０の長さの設定により冷却効果の変化を与えても良い。すなわち、第１および下流側組電池群３１０、３１２にける流路摩擦損失および冷媒温度のバランスを考慮して、電池ホルダ３２０の長さを調節して、冷却効果を均等化することが可能である。

図８（ａ）および（ｃ）は、上流側組電池群３１０の両端に装着されるホルダ３２１ａおよび３２１ｂの軸方向長さＨ２を等しく構成し、上流側組電池群３１０の電池セル周面が冷却風と接触する軸方向長さをＷ３で表している。図８（ｂ）および（ｄ）は、下流側組電池群３１２の両端に装着されるホルダ３２１ｃおよび３２１ｄの軸方向長さＨ４をＨ２より短く、かつ等しく構成し、下流側組電池群３１２の電池セル周面が冷却風と接触する軸方向長さをＷ４（＞Ｗ３）で表している。

図７に示す例では、上流側組電池群３１０におけるセル周面が冷却風と面する軸方向長さをＷ１と、下流側組電池群３１２におけるセル周面が冷却風と面する軸方向長さをＷ２の差分だけ第２組電池セル群３１２の電池セルが第１組電池セル群３１０の電池セルに対する冷却効果よりも大きい。一方、図８に示す例では、上流側組電池群３１０におけるセル周面が冷却風と面する軸方向長さをＷ３（＜Ｗ１）、下流側組電池群３１２におけるセル周面が冷却風と面する軸方向長さをＷ４（＜Ｗ２）として冷却効果に変化を与えている。

このように、セル周面が冷却風と接する軸方向長さＷを適切に選択することにより、第２組電池セル群３１２の電池セルに対する冷却効果と第１組電池セル群３１０の電池セルに対する冷却効果との差を調節することができる。

（ｄ）吸気口と排気口の流路構造
図２を参照すると、上流側組電池群３１０の組電池３０２および３０４を構成する電池セルのうち、吸気口２０２に対向する電池セル３００Ａ、３００Ｂは、電池セル３００Ａ、３００Ｂの中心軸Ａを結ぶ線分Ｌ１の垂直２等分線Ｌ２が、吸気口２０２を通過するように設定されている。

これによって、吸気口２０２から流入した冷媒ＲＥはスムーズに流路Ｆ１１に流入し、流路Ｆ１１への流入前の圧力損失を抑える。

一方、排気口２０４には、電池収納パッケージ２００内の周縁にＲ面取が施され、冷媒ＲＥはスムーズに排気口２０４から排出される。これによって、排気口２０４からの排出時における圧力損失が抑えられている。

以上のとおり、第１の実施の形態は、冷媒ＲＥの流れを最適化し、全ての組電池群に対する冷却効果を均等化するとともに、圧力損失を抑えることができる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明による電池モジュールの第２の実施の形態を図９〜図１１を参照して説明する。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態における流路上下壁と組電池間の流路Ｆ１２、Ｆ１３に、冷媒ＲＥを流路Ｆ１２、Ｆ１３方向に導く整流板を設けたものである。

図９〜図１１に示すように、電池モジュール１００Ａは、第１の実施の形態と同様、電池収納パッケージ２００(図１参照)内に第１、下流側組電池群３１０、３１２を収容し、吸気壁２０６(図１参照)に設けた吸気口２０２(図１参照)から冷媒ＲＥを流入させ、排気壁２０８(図１参照)に設けた排気口２０４(図１参照)から排出するように構成されている。

上流側組電池群３１０における流路Ｆ１２内には、並列する電池セル３００間の位置に、電池セル３００の外形に沿った曲面４０２(図１１（ｂ）参照)を有する整流板４００が設けられ、各整流板４００は支持側壁２１４、２１６によって保持されている。整流板４００は流路Ｆ１２を流れる冷媒ＲＥを電池セル３００の外周に沿って案内し、また、流路Ｆ１２の断面積変化を緩和する。これによって、流路Ｆ１２における冷却風の衝突損失に起因する圧力損失を低減することができる。

すなわち、第２の実施の形態は、第１の実施の形態の効果に加え、上流側組電池群３１０の圧力損失を緩和するという効果が得られる。そして、下流側組電池群３１２の圧力損失をさらに低下させ、全体としての冷却効率を高めることができる。

なお、図１２に示すように、整流板４００を流路Ｆ１２のみならず流路Ｆ１３に設け、さらに圧力損失を低下させてもよい。

本発明による電池モジュールは、以上説明した実施形態に限定されず、次のように変形することもできる。

（１）電池収納パッケージ２００の上段に一対の組電池３０２と３０６を冷却風路に沿って並設し、電池収納パッケージ２００の下段に一対の組電池３０４と３０８を冷却風路に沿って並設した。しかしながら、上段および下段にそれぞれ３つの組電池を並設し、上流側の組電池群と下流側の組電池群に対する冷却効果を差別化して、全ての電池セルの温度を均一化するように、流路面積などを設定してもよい。

（２）電池収納パッケージ２００の上中下の３段にそれぞれ一対の組電池を積層配置した場合も、上流側の組電池群と、下流側の組電池群に対する冷却効果を差別化して、全ての電池セルの温度を均一化するよう流路面積などを設定してもよい。

３段以上に組電池を積層した場合、上流側の組電池群の冷却風通路構造と、下流側の組電池群の冷却風通路構造とを次のように設定すればよい。すなわち、上流側の組電池群においては、流路上壁とこの流路上壁に近接した組電池との間の冷却風通路面積をＡ１、流路下壁とこの流路下壁に近接した組電池との間の冷却風通路面積をＡ２、中央部の複数の組電池の間の冷却風通路面積をＡ３とし、下流側の組電池群においては、流路上壁とこの流路上壁に近接した組電池との間の冷却風通路面積をＢ１、流路下壁とこの流路下壁に近接した組電池との間の冷却風通路面積をＢ２、中央部の複数の組電池の間の冷却風通路面積をＢ３とすると、面積Ａ１とＡ３は略ゼロ、面積Ａ２は大きくして流路抵抗を大きくする。また、面積Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３は略等しくして流路抵抗を小さくすれば、上流側の冷却効果は小さく、下流側の冷却効果を大きくすることができる。

（３）電池収納パッケージ２００内の組電池はそれぞれ４本の電池セルで構成したが、組電池を構成する電池セルの本数は問わない。
（４）電池収納パッケージ２００の外形を直方体形状としたが、冷却媒体を吸気口から吸い込み、電池セルを冷却した冷却風を排気口から排出する形状とし、上流側の組電池の電池セルに対する冷却効果よりも、下流側の組電池の電池セルに対する冷却効果を大きくする流路構造やセル配置構造あるいは組電池配設構造であれば、電池収納パッケージ２００の外形形状はどのような形状でも良い。この場合、冷却風通路がまっすぐな流路とする必要はなく、曲線形状、折曲がり形状など、種々の形状が適用可能である。

（５）複数の電池セルの各両端を一対のホルダで挟持する構造を採用したが、ホルダを使用せず、電池セルの両端を支持側壁で直接支持する構造を採用してもよい。この場合、電池セルの支持側壁上での保持位置を冷却効果に応じて設定し、隣り合う電池セルの正極端子と負極端子にそれぞれバスバーを溶接して組電池を構成する。

（６）以上の実施形態では、上流側組電池の電池セル間の間隔と、下流側組電池の電池セル間の間隔についてはとくに言及していないが、上流側組電池の電池セル間の間隔を、下流側組電池の電池セル間の間隔とほぼ等しくしたり、上流側組電池の電池セル間の間隔を、下流側組電池の電池セル間の間隔よりも小さくしてもよい。

（７）以上の実施の形態では円筒状の電池セル３００について説明したが、四角柱、三角柱等種々の柱状の電池セルに本発明を適用することができる。

（８）本発明による電池モジュールは上述した実施形態に限定されない。例えば、内部に複数の組電池を保持し、冷却媒体を吸気口から吸い込み、冷却流路に沿って排気口から排出させて複数の組電池を冷却する電池収納パッケージを有し、上流側の組電池の電池セルに対する冷却効果よりも、下流側の組電池の電池セルに対する冷却効果が大きくなるように、電池収納パッケージ内における上流側の組電池の配置と、下流側の組電池の配置を設定した電池モジュールであってもよい。

１００ 電池モジュール ２００ 電池収納パッケージ
２０２ 給気口 ２０４ 排気口
２０６ 吸気壁 ２０８ 排気壁
２１０ 流路上壁 ２１２ 流路下壁
２１４ 支持側壁 ２１６ 支持側壁
３００ 電池セル ３０２〜３０８ 組電池
３１０ 上流側組電池群 ３１２ 下流側組電池群
３２０ 電池ホルダ ４００ 整流板

Claims (12)

1. 内部に複数の組電池を保持し、冷却媒体を吸気口から吸い込み、冷却流路に沿って排気口から排出させて前記複数の組電池を冷却する電池収納パッケージを有し、
   上流側の組電池の電池セルに対する冷却効果よりも、下流側の組電池の電池セルに対する冷却効果が大きくなるように、前記電池収納パッケージ内における前記上流側の組電池の配置と、前記下流側の組電池の配置を設定したことを特徴とする電池モジュール。
2. 請求項１の電池モジュールにおいて、
   上流側の組電池間の冷却風の流速が下流側の組電池間の冷却風の流速よりも遅くなるように、前記上流側と下流側の組電池の配置を設定したことを特徴とする電池モジュール。
3. 請求項１または２の電池モジュールにおいて、
   前記電池セルの両端を保持するホルダを有し、
   前記一対のホルダにより複数の電池セルを保持して前記組電池を構成し、
   前記ホルダのパッケージ構成壁に対する取付位置を設定して、前記上流側と下流側の組電池の配置を設定したことを特徴とする電池モジュール。
4. 請求項１または２の電池モジュールにおいて、
   前記電池セルの両端を保持するホルダを有し、
   前記上流側の組電池を構成する電池セルのホルダ間の長さを（セル周面が流路に面する長さ）を、前記下流側の組電池を構成する電池セルのホルダ間の長さをよりも短くすることにより、前記冷却効果を調整することを特徴とする電池モジュール。
5. 請求項１または２の電池モジュールにおいて、
   前記電池セルの両端を保持するホルダを有し、
   前記一対のホルダにより複数の電池セルを保持して前記組電池を構成し、
   前記ホルダのパッケージ構成壁に対する取付位置を設定して、前記上流側と下流側の組電池の配置を設定するとともに、
   前記上流側の組電池を構成する電池セルのホルダ間の長さを（セル周面が流路に面する長さ）を、前記下流側の組電池を構成する電池セルのホルダ間の長さをよりも短くすることにより、前記前記下流側の組電池の冷却効果を前記上流側の組電池の冷却効果よりも大きくすることを特徴とする電池モジュール。
6. 冷媒の吸気口を一端の吸気壁に備えると共に、冷媒の排気口を他端の排気壁に備え、これら吸気壁と排気口とを連結する側壁とを備えた電池収納パッケージと、
   前記電池収納パッケージの内部に保持され、相互に電気的に接続され、中心軸が略平行に配列された柱体状の複数の電池セルとを備えた電池モジュールであって、
   前記電池セルは、複数の電池セルを、前記柱体の中心軸が、前記吸気壁と排気壁とを結ぶ平面に平行に配列しつつ集合させた複数の組電池に分配され、
   前記側壁は、前記平面に略沿った一対の流路側壁と、これら流路側壁に直交しつつ、前記電池セルの両端を保持する支持側壁とを含み、
   前記組電池には、前記吸気口に近接しつつ、前記平面に略直交する方向に並列された複数の組電池よりなる第１組電池群と、前記排気口に近接しつつ、前記平面に略直交する方向に並列された複数の組電池よりなる第２組電池群と、が含まれ、
   前記第１組電池群は、並列方向両端の組電池が前記流路側壁に近接するとともに、並列方向に略等間隔に配置され、
   前記第２組電池群は、並列方向に略等間隔に配置され、並列方向両端の電池セルと前記流路側壁との間隔は、組電池の間隔と略等しく設定されている、
   ことを特徴とする電池モジュール。
7. 請求項６記載の電池モジュールにおいて、
   前記組電池は４個の電池セルを集合させ、各組電池は、独立に前記支持側壁によって保持されていることを特徴とする電池モジュール。
8. 請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、
   前記組電池は、前記電池セル間の、前記平面に対して直交する方向の流路抵抗が少なくとも２段階設定されていることを特徴とする電池モジュール。
9. 請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、
   第１組電池群の各組電池における隣接する前記電池セルの間隔は、第２組電池群の各組電池における隣接する前記電池セルの間隔よりも小さく設定されたことを特徴とする電池モジュール。
10. 請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、
    第１組電池群の隣接する組電池における、前記吸気口に対向する電池セルは、前記柱体の中心軸を結ぶ線分の垂直２等分線が、前記吸気口を通過するように設定されたことを特徴とする電池モジュール。
11. 請求項７記載の電池モジュールにおいて、
    前記電池セルには、中心軸方向両端部に電池ホルダが装着され、前記電池セルは前記電池ホルダを介して前記支持側壁によって保持され、前記第１組電池群の前記電池セルに装着された前記電池ホルダは、前記第２組電池群の前記電池セルに装着された前記電池ホルダよりも、前記柱体中心軸方向の長さが長く設定されていることを特徴とする電池モジュール。
12. 請求項６または７記載の電池モジュールにおいて、
    前記第１組電池群の組電池の少なくとも一部に、前記平面に添って並列された整流板が設けられたことを特徴とする電池モジュール。

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