JP2015041605A - 電池モジュール及び電池モジュール定置用ラック - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルを効率的に冷却する機能を備えた電池モジュール及び、電池モジュール定置用ラックを提供する。【解決手段】複数の電池セル（２０ａ）が積層された電池群（２０Ａ、２０Ｂ）と、電池セル（２０ａ）の積層方向に直交する方向の一方側を向く第一側面との間に第一流路（３１）、電池群（２０Ａ、２０Ｂ）の上面との間に第一流路（３１）と接続された第二流路（３２）及び、電池セル（２０ａ）の積層方向に直交する方向の他方側を向く第二側面との間に第二流路（３２）に接続された第三流路（３３）を画成する収容ケース（１０）を備え、収容ケース（１０）は第一流路（３１）と外部を連通させる第一通気口（１７ａ）及び、第三流路（３３）と外部を連通させる第二通気口（１８ａ）を有し、第一通気口（１７ａ）、第二通気口（１８ａ）の少なくとも一方に、収容ケース（１０）内外に冷媒を送風するファン（４０）を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池セルを有する電池群を収容ケースに収容した電池モジュール及び電池モジュール定置用ラックに関する。

複数の電池セルを有する電池モジュールの小型・軽量化の開発が近年盛んに行われている。このような電池セルは大電流での充放電を行う際に高温になることがある。電池セルが高温の状態に継続して晒されると、充放電容量低下など電池セルの性能の劣化が生じる。また、複数の電池セル間における温度分布に不均衡が生じると、複数の電池セル間に性能のばらつきが生じ、電池モジュールの相対的な性能に劣化が生じる。したがって、電池モジュール内の電池セルを均一かつ効率的に冷却する手段が求められている。

このような電池セルの冷却手段としては、以下の特許文献１に記載の電池冷却装置が知られている。この電池冷却装置は、複数の電池セルと、電池セル上面の電極部に設けられた放熱フィンと、電池セルを収容する筐体と、前記筐体側面に設けられた送風部材を備え、電極部の放熱フィンに向けて送風部材により冷却風を吹き付けることで、電池セルの冷却を行う。

特開２００９−２５２４１７号公報

しかしながら、上記特許文献１の電池冷却装置は、電池セルの電極部、及び電池セルの上面のみを冷却する構成であるため、十分な冷却効果を発揮できず、かつ電池モジュール内の電池セルを均一に冷却できず、電池セルの性能劣化を生じてしまう場合がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、電池セルを効率的に冷却することができる電池モジュール及び、前記電池モジュールを備えた電池モジュール定置用ラックを提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の電池モジュールは、以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る電池モジュールは、互いに積層された複数の電池セルを有する電池群と、前記電池群を収容するとともに、前記電池群における前記電池セルの積層方向に直交する方向の一方側を向く第一側面との間に第一流路、前記電池群の上面との間に前記第一流路と接続された第二流路、及び、前記電池群における前記電池セルの積層方向に直交する方向の他方側を向く第二側面との間に第二流路に接続された第三流路をそれぞれ形成する収容ケースとを備え、前記収容ケースは、前記第一流路と前記収容ケース外とを連通させる第一通気口、及び、前記第三流路と前記収容ケース外とを連通させる第二通気口を有し、前記第一通気口及び第二通気口の少なくとも一方に、前記収容ケース内外に冷媒を送風するファンを備えることを特徴とする。

この構成によれば、ファンにより送風された冷媒（例えば、空気）が、第一流路、第二流路、及び第三流路を連続して流通することで、電池群の第一側面、上面、及び第二側面の三面を冷却することができる。また、電池セルの積層方向に直交する方向に冷媒を送風することで、積層された電池セルそれぞれの側面を冷媒が接触するため、電池群を均等に冷却することができる。

また、本発明の一態様に係る電池モジュールにおいては、電池群が電池セルの積層方向に直交する方向に間隔をあけて隣り合うように複数設けられることで、互いに隣り合う電池群同士の間に第二流路に接続される分岐流路を画成し、第一側面は、複数の前記電池群のうち最も前記一方側に配置された電池群における前記一方側を向く面であって、第二側面は、複数の電池群のうち最も前記他方側に配置された電池群における前記他方側を向く面であることを特徴とする。

この構成によれば、電池群を複数備える場合であっても、これら電池群の側面同士の間に形成された分岐流路に冷媒が流通することでそれぞれの電池群の三面を冷却することができる。

さらに、本発明の一態様に係る電池モジュールにおいては、前記収容ケースは、前記分岐流路と前記第三流路とを接続する接続流路を形成していることを特徴とする。

この構成によれば、分岐流路に冷媒気を円滑に流通させることができるため、電池セルにおける分岐流路に接する側面をより効率的に冷却することができる。

また、本発明の一態様に係る電池モジュールにおいては、前記接続流路は、前記収容ケースにおける前記電池群の下面が載置される底板部の内部に、該電池群の下面と隔てて形成されていることを特徴とする。

ここで、一般的に電池群の下部での発熱量は、電極等のある上部に対し、相対的に小さいため、積極的に冷却する必要性に乏しい。その一方で、電池群の側面や上面から熱を奪った後の冷媒が電池群の下面に接触してしまっては、電池群から奪った熱を電池群に与えてしまうことになり、電池群全体としての冷却効果が低減してしまう。
これに対して本発明では、接続流路が電池群の下面と隔てて形成されているため、電池群の側面や上面から奪った熱を電池群の下面を介して電池群に与えてしまうことを抑制できる。

また、本発明の一態様に係る電池モジュールにおいては、前記分岐流路に、該分岐流路を前記一方側の領域と前記他方側の領域とに区画する隔壁を備えることを特徴とする。

この構成によれば、分岐流路を隔てて互いに隣り合う複数の電池群同士を熱的に隔離することができるため、互いに隣り合う電池群の側面同士の間で熱の伝搬が生じない。したがって、例えば特定の電池群に異常な発熱が生じた場合において、その熱量が他の電池群に伝搬することで生じる電池群の連鎖的な性能劣化を抑制することができる。

さらに、本発明の一態様に係る電池モジュールにおいては、前記ファンは、前記第二通気口のみに配置されているとともに、前記収容ケース内の冷媒を前記収容ケース外に向かって送風することを特徴とする。

ここで、ファンが収容ケース外部から内部に向けて送風する場合は、風が直接当たる電池群の一部のみが局所的に冷却されることとなり、電池モジュール全体を効率的に冷却することができない。
これに対して本発明では、ファンが収容ケース内部から外部に向けて冷媒を送風するため、特定の電池群の一部のみが局所的に冷却されてしまうことはなく、収容ケース内に収容された電池群をそれぞれ平均的に冷却することができる。

また、本発明の一態様に係る電池モジュールにおいては、前記電池群は、互いに積層される前記電池セルの間に介在される断熱性を有したシート部材を有することを特徴とする。

この構成によれば、積層された各電池セルがシート部材によって熱的に隔離されるため、互いに隣り合う電池セルの間で熱の伝搬が生じない。したがって、例えば特定の電池セルに異常な発熱が生じた場合において、その熱量が他の電池セルに伝搬することで生じる電池セルの連鎖的な性能劣化を抑制することができる。

さらに、本発明の一態様に係る電池モジュール定置用ラックは、収容空間を有するラック本体と、前記収容空間に配置される請求項１から７のいずれか一項に記載の電池モジュールを備えることを特徴とする。

この構成によれば、電池モジュール定置用ラックにおける電池モジュールの冷却効果を向上させることができる。

本発明の電池モジュールによれば、収容ケースに収容された電池群の三面を冷却することで、電池セル全体を効率的に冷却することができる。

本発明の第一実施形態に係る電池モジュールの縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 本発明の第一実施形態に係る収容ケース底板部の上部平面図である。 本発明の第二実施形態に係る電池モジュールの縦断面図である。 本発明の第三実施形態に係る電池モジュールの縦断面図である。

（第一実施形態）
以下、本発明に係る電池モジュール１の第一実施形態について図１から図３を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の電池モジュール１は、複数の電池セル２０ａを有する複数（本実施形態では２つ）の電池群２０Ａ，２０Ｂと、電池群２０Ａ，２０Ｂを内部に収容する収容ケース１０と、収容ケース１０に設けられたファン４０とを備えている。

（電池群）
電池群２０Ａ，２０Ｂは、図２に示すように、それぞれ複数の電池セル２０ａ及び複数のシート部材２０ｃを有している。電池セル２０ａは、角型の電池セルであり、矩形平板状をなしている。電池セル２０ａの内部には、図示しない複数枚の正極板と負極板が該電池セル２０ａの絶縁シートを介して交互に配列されている。これら正極板、負極板及び絶縁シートは、電池セル２０ａの内部に電解液とともに密封されている。

このような電池セル２０ａは、それぞれ矩形状の外形の長辺を上下方向に一致させた状態で配置される。このように配置された各電池セル２０ａの上面には、該電池セル２０ａ内部の正極板又は負極板にそれぞれ電気的に接続された一対の電極端子２０ｂが突出している。各電池セル２０ａの一対の電極端子２０ｂは、電池セル２０ａの板厚方向に直交する水平方向に間隔をあけて配置されている。

そして、これら複数の電池セル２０ａは、各電池群２０において板厚方向に複数（本実施形態では４つ）が積層されている。なお、各電池セル２０ａは、電池としての容量、規格、化学的組成においても同一であることが望ましい。また、各電池群２０の積層する電池セルの数は、４つに限られず、少なくとも２つ以上あればよく、また、各電池群２０の積層する電池セル２０ａの数は異なる数であってもよい。

シート部材２０ｃは外形が電池セル２０ａと略同一の矩形状の薄膜状をなしている。このシート部材２０ｃは、各電池群２０における互いに隣り合う電池セル２０ａの間にそれぞれ設けられている。これによって、複数の電池セル２０ａは、これらの積層方向（電池セル２０ａの板厚方向）に隣り合う電池セル２０ａ同士の間にシート部材２０ｃを介在させた状態で積層されている。
シート部材２０ｃは、絶縁、断熱性を有するものであって、電池セル２０ａよりも熱伝導率が低い材質から形成されていることが好ましい。シート部材２０ｃとしては、例えばデュポン社製ノーメックス タイプ４１０（登録商標）等、断熱性を有する部材を用いることができる。

このように複数の電池セル２０ａ及びシート部材２０ｃからなる２つの電池群２０Ａ，２０Ｂは、互いに電池セル２０ａの積層方向を一致させて、かつ、該積層方向に直交する水平方向に間隔をあけて配列されている。また、これら一対の電池群２０Ａ，２０Ｂの電池セル２０ａは、バスバー２１（図１において図示省略）によって電気的に直列に接続されている。

（収容ケース１０）
図１及び図２に示すように、収容ケース１０は、一対の電池群２０Ａ，２０Ｂが載置される底板部１１、及び、該底板部１１に配置された電池群２０Ａ，２０Ｂを囲うカバー１５を備えている。

図３に示すように、底板部１１は水平面に沿って延びる板状をなしている。この底板部１１は、本実施形態において、水平方向の第一方向を短手方向とするとともに、水平方向において第一方向に直交する第二方向を長手方向とする矩形板状をなしている。底板部１１における上方を向く板面は、一対の電池群２０Ａ，２０Ｂが載置される載置面１２とされている。即ち、この載置面１２上には、一対の電池群２０Ａ，２０Ｂが、電池セル２０ａの積層方向を第一方向に一致させ、かつ、電池群２０Ａ，２０Ｂの配列方向を第二方向に一致させた状態で載置されている。以下では、第二方向一方側（図１及び図２の左側）に載置された電池群を第一の電池群２０Ａと称し、第二方向他方側（図１及び図２の右側）に載置された電池群を第二の電池群２０Ｂと称する。

ここで、詳しくは図３に示すように、底板部１１には、入口側溝部１２ａ、出口側溝部１２ｂ及び接続流路１２ｃが形成されている。
入口側溝部１２ａは、載置面１２における電池群２０Ａ，２０Ｂ同士の間の領域に、該載置面１２から凹むように、かつ、第一方向に延びるように形成されている。出口側溝部１２ｂは、載置面１２における第二の電池群２０Ｂの第二方向他方側の領域に、該載置面１２から凹むように、かつ、第一方向に延びるように形成されている。

そして、接続流路１２ｃは、入口側溝部１２ａと出口側溝部１２ｂとを第二方向に接続するようにこれら入口側溝部１２ａ及び出口側溝部１２ｂにわたって第二方向に延在している。この接続流路１２ｃは、第一方向に互いに間隔をあけて複数が形成されている。このような接続流路１２ｃは、底板部１１の内部に形成されることで載置面１２から下方に隔てられている。また、接続流路１２ｃの内部には、複数の支持板１２ｄが設けられている。支持板１２ｄは、入口側溝部１２ａと出口側溝部１２ｂの互いの離間距離と略同一の寸法で、接続流路１２ｃの延在方向に沿って設けられた板状部材である。本実施形態においては、４つの支持板１２ｄが接続流路１２ｃの延在方向に沿って互いに平行に配置されている。なお、支持板１２ｄの数は４つに限られず、接続流路１２ｃ上に配置される電池群２０Ａ，２０Ｂを支えることができる数であればよく、また、底板部１１が電池群２０Ａ，２０Ｂを支えるのに十分な強度があるのであれば、支持板１２ｄは省略してもよい。

また、底板部１１には、載置面１２に載置される一対の電池群２０Ａ，２０Ｂを該載置面１２上に固定するための第一固定部１３、第二固定部１４が設けられている。
第一固定部１３は、載置面１２における第一の電池群２０Ａの第二方向一方側及び第二方向他方側の領域から上方に突出するとともに第一方向に延びる第一突条１３ａ及び第二突条１３ｂを有している。第一突条１３ａは、第一の電池群２０Ａにおける第二方向一方側を向く側面（第一側面）に対して第一方向にわたって当接している。また、第二第突条は、第一の電池群２０Ａにおける第二方向他方側を向く側面に第一方向にわたって当接している。

第二固定部１４は、載置面１２における第二の電池群２０Ｂの第二方向一方側及び第二方向他方側の領域から上方に突出するとともに第一方向に延びる第三突条１４ａ及び第四突条１４ｂを有している。第四突条１４ｂは、第二の電池群２０Ｂにおける第二方向一方側を向く側面に対して第一方向にわたって当接している。また、第四突条１４ｂは、第二の電池群２０Ｂにおける第二方向他方側を向く側面（第二側面）に第一方向にわたって当接している。

なお、これら一対の電池群２０Ａ，２０Ｂの各側面は、複数の電池セル２０ａにおける第二方向を向く各側面、及び、複数のシート部材２０ｃの第二方向を向く各側面によって構成されている。なお、上述の接続流路１２ｃ、支持板１２ｄ、第一固定部１３、第二固定部１４を含めて、底板部１１は樹脂を用いた射出成型法等によって一体に成形されていてもよい。

カバー１５は、図１及び図２に示すように、一対の側板部１６，１６、前板部１７、天板部１９及び後板部１８を有している。

一対の側板部１６，１６は、底板部１１の載置面１２における第一方向の両端から上方に向かって立ち上がるように、かつ、載置面１２の第二方向全域に延びる板状をなしている。
前板部１７は、底板部１１の載置面１２における第二方向一方側の端部から上方に向かって立ち上がるように、かつ、載置面１２の第一方向全域に延びる板状をなしている。この前板部１７における第一方向両端はそれぞれ上下方向にわたって一対の側板部１６，１６の第二方向一方側の端部に一体に接続されている。

後板部１８は、底板部１１の載置面１２における第二方向他方側の端部から上方に向かって立ち上がるように、かつ、載置面１２の第一方向全域に延びる板状をなしている。この後板部１８における第一方向両端はそれぞれ上下方向にわたって一対の側板部１６，１６の第二方向他方側の端部に一体に接続されている。

天板部１９は、水平方向に延びる板状をなしている。より詳細には、天板部１９は、本実施形態において、第一方向を短手方向とするとともに第二方向を長手方向とする矩形板状をなしており、一対の側板部１６，１６、前板部１７及び天板部１９の上端にそれぞれ一体に接続されている。
このような一対の側板部１６，１６、前板部１７、天板部１９及び後板部１８を有するカバー１５及び底板部１１は、電池群２０Ａ，２０Ｂをこれらカバー１５及び底板部１１によって画成される内部空間に収納している。

前板部１７と第一の電池群２０Ａにおける第二方向一方側を向く側面（第一側面）との間には間隙が形成されている。当該間隙は、上下方向及び第一方向にわたって延びる第一流路３１とされている。
天板部１９と一対の電池群２０Ａ，２０Ｂの上面（複数の電池セル２０ａの上面）との間には間隙が形成されている。当該間隙は第一方向及び第二方向にわたって水平方向に延びる第二流路３２とされている。この第二流路３２の第二方向一方側の端部は、第一流路３１における上端部に接続されており、即ち、第二流路３２と第一流路３１とは互いに連通状態とされている。

後板部１８と第二の電池群２０Ｂにおける第二方向他方側を向く側面（第二側面）との間には間隙が形成されている。当該間隙は、上下方向及び第一方向にわたって延びる第三流路３３とされている。この第三流路３３の上端部は、第二流路３２の第二方向他方側の端部に接続されており、即ち第三流路３３と第二流路３２とは互いに連通状態とされている。
なお、この第三流路３３の下端は、第一方向全域にわたって底板部１１の載置面１２に形成された出口側溝部１２ｂに接続されている。これによって、第三流路３３と接続流路１２ｃは、出口側溝部１２ｂを介して互いに連通状態とされている。
このようにして収容ケース１０におけるカバー１５は、一対の電池群２０Ａ，２０Ｂとの間に、互いに連通された第一流路３１、第二流路３２及び第三流路３３を形成している。

さらに、第一の電池群２０Ａと第二の電池群２０Ｂとの間には間隙が形成されている。より詳細には、第一の電池群２０Ａにおける第二方向他方側を向く側面と第二の電池群２０Ｂにおける第二方向一方側を向く側面との間には、これら一対の電池群２０Ａ，２０Ｂが互いに第二方向に間隔をあけて配置されていることにより間隙が形成されている。当該間隙は、上下方向及び第一方向にわたって延びる分岐流路３４とされている。この分岐流路３４の上端は第二流路３２に対して接続されており、即ち、分岐流路３４と第二流路３２とは互いに連通状態とされている。

なお、この分岐流路３４の下端は、第一方向全域にわたって底板部１１の載置面１２に形成された入口側溝部１２ａに接続されている。これによって、分岐流路３４と接続流路１２ｃは、入口側溝部１２ａを介して互いに連通状態とされている。したがって、当該分岐流路３４は、接続流路１２ｃを介して第三流路３３と互いに連通状態とされている。
以上のように、電池モジュール１は、互いに連通された第一流路３１、第二流路３２、第三流路３３及び分岐流路３４を有し、これらは電池群２０Ａ，２０Ｂの冷却流路として機能する。

ここで、前板部１７の下部には、該前板部１７をその板厚方向、即ち、第二方向に貫通する第一通気口１７ａが形成されている。この第一通気口１７ａによって、第一流路３１とカバー１５の外部（収容ケース１０の外部）とが連通状態とされている。
また、後板部１８の下部には、該後板部１８をその板厚方向、即ち、第二方向に貫通する第二通気口１８ａが形成されている。この第二通気口１８ａによって、第一流路３１とカバー１５の外部（収容ケース１０の外部）とが連通状態とされている。なお、第一通気口１７ａ及び第二通気口１８ａは、底板部１１の載置面１２に近接して設けることで、冷媒である空気の流れを一方向に限定することができ、かつ、電池セル２０ａの側面全体を効果的に冷却することができる点で望ましい。

（ファン）
ファン４０は、第二通気口１８ａに設けられている。ファン４０としては、例えば電動機及び該電動機の出力軸に支持された複数の羽根を有する電動ファンモジュール等を用いることができる。このファン４０は、複数の羽根を第二方向に沿う回転軸線回りに回転させることで冷媒である空気を第二方向に送風する。また、ファン４０は、第二通気口１８ａの第三流路３３側からカバー１５の外部に向かって空気を送風するように構成されており、即ち、収容ケース１０の内部から外部に向かって空気を送風する。

次に、本実施形態における電池モジュール１の作用について、図１を参照して説明する。以下の説明においては、電池モジュール１は外部の機器（不図示）に所定の配線（不図示）によって電気的に接続され、電池群２０Ａ，２０Ｂの充電又は放電を行える状態（以下、稼働状態）にあるものとする。また、ファン４０は所定の電源（不図示）に接続され、羽根が回転している状態とする。さらに、本実施形態の説明において、電池モジュール１は常温下（例えば、２５℃）の環境で使用されるものとする。

上述のように電池モジュール１が稼働状態とされて、電池群２０Ａ，２０Ｂの充電又は放電が進行するに従って、電池群２０Ａ，２０Ｂは発熱する。この発熱は、電池セル２０ａの起電力発生に係る化学反応の反応熱と、電池セル２０ａの内部抵抗によるジュール熱を主な要因として発生する。

前述のように第三流路３３の端部には、ファン４０が設けられている。そして、ファン４０は、羽根の回転によって空気を収容ケース１０の内部から外部に向けて流通させるように作用する。言い換えると、冷却空気流路３０の内部は、大気圧に対して負圧状態となる。これにより、図１中の破線矢印で示すように、冷却空気流路３０に沿って空気の流れが生じる。したがって、冷却空気流路３０内に拡散した電池群２０Ａ，２０Ｂの排熱は、この空気の流れに乗じて収容ケース１０の外部に排出される。

まず、第二通気口１８ａに設けられたファン４０の作用により、第二通気口１８ａと連通する第三流路３３内の空気が、第二通気口１８ａを通じて収容ケース１０の外部に排出される。ここで、上述のように第三流路３３は第二流路３２を経て第一流路３１と接続され、さらに第一流路３１と連通する第一通気口１７ａと接続されていることで、一つの連続した流路を形成している。したがって、第二通気口１８ａからの空気の排出に伴って、同体積の空気が第一通気口１７ａから第一流路３１に流入する。常温下で電池モジュール１を使用している場合において、収容ケース１０外部の空気は、電池群２０Ａ，２０Ｂの発熱によって温度が上昇した収容ケース１０内部の空気よりも低温である。したがって、第一通気口１７ａから流入した外部の空気は、冷却空気流路３０内で電池群２０Ａ，２０Ｂに対する冷媒として作用する。

ここで、電池群２０Ａ，２０Ｂ同士の間に形成された分岐流路３４内においても、電池群２０Ａ，２０Ｂの排熱により高温空気が生じる。分岐流路３４は、前述のように接続流路１２ｃを経て第三流路３３、及び第二通気口１８ａに設けられたファン４０に接続されているため、ファン４０の作用によって生じる負圧が分岐流路３４内にも及ぶ。したがって、図１に示す破線矢印のように分岐流路３４の上方から下方に向かう空気の流れが生じる。これによって、分岐流路３４内の高温空気は、滞留することなく接続流路１２ｃに流入し、やがて接続流路１２ｃから第三流路３３を経て、第二通気口１８ａから収容ケース１０の外部に排出される。

底板部１１に接続流路１２ｃを設けない場合、分岐流路３４は下方の端部において閉塞された状態となる。この状態においては、分岐流路３４内の空気は、分岐流路３４の上方の端部から第二流路３２に接するが、第二流路３２の流路方向と分岐流路３４の流路方向は互いに直交するため、第二流路３２に向けて分岐流路３４内の空気が効率的に流入しない可能性がある。これによって、分岐流路３４内に高温空気が滞留し、電池モジュール１の冷却効率が損なわれることが考えられる。
しかしながら、本実施形態の電池モジュール１においては、上述のように底板部１１に接続流路１２ｃが設けられているため、分岐流路３４内の空気は、第二流路３２の空気の流れと干渉することなく、接続流路１２ｃを経て外部に効率的に排出される。ただし、本実施形態の電池モジュール１のように、２つの電池群２０Ａ，２０Ｂの場合、電池セル２０ａの上面と一方の側面のみを冷却するだけでも十分な冷却効果が望めるのであれば、例えば、隣り合う電池群２０Ａ，２０Ｂの間に断熱性の絶縁シートを介して間隙を設けなくてもよい。

以上のように、本実施形態では、ファン４０により送風された空気が、第一流路３１、第二流路３２、及び第三流路３３を流通することで、電池群２０Ａの第一側面、上面、及び第二側面の三面を冷却することができる

また、互いに隣り合う複数の電池群２０Ａ，２０Ｂ同士の間に分岐流路３４が形成されることで、複数の電池群２０Ａ，２０Ｂが互いに当接して配置される場合に比して、空気に晒される電池群２０Ａ，２０Ｂの表面積を大きく確保することができる。したがって、電池群２０Ａ，２０Ｂを効率的に冷却することができる。

さらに、互いに隣り合う複数の電池群２０Ａ，２０Ｂ同士の間に画成された分岐流路３４内の空気が接続流路１２ｃ、及び第二通気口１８ａに設けられたファン４０を介して収容ケース１０の外部に排出される。したがって、電池群２０Ａ，２０Ｂの全てにおいて、電池セル２０ａの積層方向と平行な二面、及び電池群２０Ａ，２０Ｂの上面の計三面が空気により冷却されるため、電池モジュール１全体を効率的に冷却することができる。

ここで、一般的に電池群２０Ａ，２０Ｂの下面からの放熱量は該電池群２０Ａ，２０Ｂの他の面からの放熱量よりも少なく、積極的に冷却する必要性に乏しい。その一方で、電池群２０Ａ，２０Ｂの側面や上面から熱を奪った後の空気が電池群２０Ａ，２０Ｂの下面に接触してしまっては、電池群２０Ａ，２０Ｂから奪った熱を再び電池群２０Ａ，２０Ｂに与えてしまうことになり、電池群２０Ａ，２０Ｂ全体としての冷却効果が低減してしまう。
これに対して本実施形態では、接続流路１２ｃが電池群２０Ａ，２０Ｂの下面と隔てて形成されているため、電池群２０Ａ，２０Ｂの側面や上面から奪った熱を該電池群２０Ａ，２０Ｂの下面を介して再び電池群２０Ａ，２０Ｂに与えてしまうことを抑制できる。

また、接続流路１２ｃの内部には、支持板１２ｄが接続流路１２ｃの延在方向に沿って互いに平行に配置されているため、接続流路１２ｃ内を空気が流通する際に、空気流に対する簡易的な整流効果を奏する。例えば、接続流路１２ｃの内部の空気をファン４０によって吸い出す場合において、乱流成分の発生による流路内の圧損や脈動を抑止することができる。したがって、収容ケース１０の内外を空気が連続的に流通することができ、電池モジュール１の冷却効率が向上する。

さらに、分岐流路３４を隔てて互いに隣り合う電池群２０Ａ，２０Ｂ同士を熱的に隔離することができるため、互いに隣り合う電池群２０Ａ，２０Ｂの間で熱の伝搬が生じない。したがって、例えば特定の電池群に異常な発熱が生じた場合において、その熱量が他の電池群に伝搬することで生じる電池群全体の連鎖的な性能劣化を抑制することができる。

また、本実施形態の電池モジュール１において、ファン４０は第二通気口１８ａのみに配置されているため、収容ケース１０内に収容された電池群２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ均等に冷却することができる。反対に、ファン４０が収容ケース１０外部から内部に向けて送風する場合は、風が直接当たる電池群のみが冷却されることとなり、電池モジュール１全体を効率的に冷却することができない。

さらに、第二通気口１８ａにファン４０が設けられることにより、接続流路１２ｃを介して分岐流路３４内の高温空気を第二流路３２における空気の流れと干渉させることなく、収容ケース１０の外部に排出することができる。したがって、電池モジュール１を効率的に冷却することができる。

また、積層された各電池セル２０ａがシート部材２０ｃによって熱的に隔離されるため、互いに隣り合う電池セル２０ａの間で熱の伝搬が生じない。したがって、例えば特定の電池セル２０ａに異常な発熱が生じた場合において、その熱量が他の電池セル２０ａに伝搬することで生じる電池セル２０ａの連鎖的な性能劣化を抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係る電池モジュール１は、収容ケース１０内部に収容された電池群２０Ａ，２０Ｂの排熱を外部に効率的に排出するとともに、収容ケース１０外部の空気を内部に連続して取り込むことで、電池群２０Ａ，２０Ｂを効率的に冷却することができる。

（第二実施形態）
次に本発明の第二実施形態について図４を参照して説明する。第二実施形態では、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第二実施形態の電池モジュール１は、隔壁３４ａをさらに備える点で第一実施形態と相違する。

（隔壁）
本実施形態の電池モジュール１においては、図４に示すように、互いに隣り合う電池群２０Ａ，２０Ｂの側壁によって形成される分岐流路３４の内部に、上下方向にわたって隔壁３４ａが設けられている。この隔壁３４ａは、例えば収容ケース１０の側板部１６，１６によって支持される薄板状の板材である。隔壁３４ａは、その全体を例えばウレタンフォーム等、電池モジュール１よりも低い熱伝導性（高い断熱性）を有する材料によって形成されるか、もしくは分岐流路３４に露出する隔壁３４ａの表面を同様の材料によって基材となる板材を被覆して形成される。この隔壁２０Ａ，２０Ｂは、分岐流路３４を第二方向一方側の領域と第二方向他方側の領域とに区画する。

上述のような構成により、互いに隣り合う電池群２０Ａ，２０Ｂの熱的な隔離がより確実になる。したがって、例えば特定の電池群に異常な発熱が生じた場合において、その熱量が他の電池群に伝搬することで生じる電池群全体の連鎖的な性能劣化を、より確実に抑制することができる。

（第三実施形態）
次に本発明の第三実施形態について図５を参照して説明する。第三実施形態では、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第三実施形態は、上述の電池モジュール１に加えて、ラック本体５０を備えた電池モジュール定置用ラックである点で第一実施形態と相違する。

（ラック本体）
図５に示すように、ラック本体５０は複数のラック棚板部５１と、一対のラック側板部５２によって構成されており、内側に収容空間を画成している。
ラック棚板部５１は、水平面に沿って延びる板状をなしている。このラック棚板部５１は、本実施形態において、水平方向の第一方向を短手方向とするとともに、水平方向の第一方向に直交する第二方向を長手方向として矩形に形成されている。ラック棚板部５１の収容空間における上方を向く板面には、電池モジュール１が載置される。このとき、電池モジュール１の底板部１１における短手方向の各辺は、ラック棚板部の短手方向の各辺に平行になるように配置される。また、電池モジュール１は、ラック棚板部５１の上面に載置されるのみならず、図示しない固定手段によって、ラック棚板部５１の上面に固定されてもよい。なお、ラック棚板部５１の上下方向における寸法、すなわち板厚は電池モジュール１の重量を安定的に支持できる限りにおいて任意に決定されてよい。

ラック側板部５２は、水平面に直交する上下方向に延びて矩形に形成された板状の部材である。一対のラック側板部５２，５２が、複数のラック棚板部５１の長手方向における両端部に、図示しない接続手段によってそれぞれ接続される。言い換えると、一対のラック側板部５２，５２は、複数のラック棚板部５１を第二方向の両側から挟持する。一対のラック側板部５２，５２によって複数のラック棚板部５１が挟持された状態において、ラック棚板部５１の上下板面は水平面と平行をなしている。

さらに、本実施形態においては複数のラック棚板部５１が上下方向に等間隔をもって設けられ、それぞれのラック棚板部５１の上面に電池モジュール１が載置されている。また、各ラック棚板部５１に載置された電池モジュール１の上面と、電池モジュール１の上面と上下方向において対向する上方のラック棚板部５１の下面との間には所定の間隙が形成される。

上述のような構成により、本実施形態における電池モジュール定置用ラックは、複数の電池モジュール１を収容することができるとともに、それぞれの電池モジュール１は高い冷却効率を発揮することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上述の第一実施形態と第二実施形態において、収容ケース１０に収容される電池群２０Ａ，２０Ｂは２つであるが、３つ以上の電池群が収容される構成としてもよい。その場合、収容ケース１０の天板部１９、側板部１６，１６及び底板部１１の第二方向における延在寸法を延長するとともに、底板部１１の上面に所望の電池群の数に対応する固定部を設けることで、所望の数の電池群を収容ケース１０の内部に収容できるようにする。さらに、底板部１１の載置面１２において、隣接する各電池群の間には、接続流路１２ｃと接続される複数の入口側溝部１２ａをそれぞれ設ける。これによって、３つ以上の電池群２０を収容した際においても、隣接する電池群の間に形成される複数の分岐流路３４は全て接続流路１２ｃに接続される。したがって、第一実施形態における電池モジュール１と同様の冷却効果を有する電池モジュール１を提供することができる。なお、収容ケース１０に収容される電池群２０Ａ，２０Ｂは複数ではなく、１つであってもよい。

また、上述の各実施形態において、第二通気口１８ａのみにファン４０を設ける構成としたが、第一通気口１７ａにのみファン４０を設けてもよいし、第一通気口１７ａ及び第二通気口１８ａの両方にファン４０を設けてもよい。
第一通気口１７ａにのみファン４０を設ける場合、収容ケース１０の外から中へ空気を送り込むことができるようにファン４０を設置する。特に、積層された電池セル２０ａからなる電池群２０Ａが１つの場合であれば、ファン４０により収容ケース１０に空気を送ることで、電池セル２０ａの一側面、上面、他方の側面を冷却し、外部に排出することができるため有効である。
第一通気口１７ａ及び第二通気口１８ａの両方にファン４０を設ける場合、第一通気口１７ａは、収容ケース１０の外から中へ空気を送り込み、第二通気口１８ａは、収容ケース１０の中から外へ空気を排出するようにそれぞれファン４０を設置する。この場合、第一通気口１７ａのファン４０は、一つの電池群を冷却しすぎて、他方の電池群との温度バランスが崩れないように、その風量を、空気の循環がよくなる程度に調整することが望ましい。

また、上述の各実施形態において、電池モジュール１の使用中は常にファン４０が稼働しているものとした。しかし、冷却空気流路内に温度センサーを設け、この温度センサーの出力値に基づいてファン４０の駆動を制御する制御機器を併せて設けることで、冷却空気流路３０内の温度が上昇して所定の閾値に達した場合にのみ、ファン４０を駆動する構成としてもよい。

また、上述の各実施形態において、分岐流路３４と第三流路３３を接続する接続流路１２ｃは、底板部１１の内部に設けられている。しかし、接続流路１２ｃは一対の側板部１６，１６のいずれか一方、又は両方の内部に設けられて、分岐流路３４と第三流路３３に接続される構成としてもよい。その場合においても、分岐流路３４内の高温空気は、第二流路３２の流れと干渉することなく、第二通気口１８ａを経て、収容ケース１０の外部に排出される。

さらに、上述の各実施形態において、積層された電池セル２０ａの間にシート部材２０ｃを有する場合を例にとって説明したが、電池セル２０ａを冷却することのみを目的とするのであれば、省略してもよい。

さらに、第三実施形態において、電池モジュール定置用のラック本体５０には３つの電池モジュールが収容される構成としたが、ラック本体５０に収容される電池モジュールの数に制限は無く、必要に応じて電池モジュールの数を増減させてよい。例えば、第三実施形態においては１つのラック棚板部５１に載置される電池モジュール１の数は１つとしたが、１つのラック棚板部５１に２つ以上の電池モジュール１を載置してもよい。また、ラック棚板部５１の数にも制限はなく、必要に応じて増減させてよい。そのような場合、収容される電池モジュール１の数に応じてラック棚板部５１、ラック側板部５２のそれぞれの寸法が決定される。

また、第三実施形態におけるラック本体５０は、複数のラック棚板部５１、ラック側板部５２を図示しない接続手段によって接続する構成とした。しかし、複数のラック棚板部５１、ラック側板部５２の全てを樹脂等により一体に成形してもよい。

１ …電池モジュール
１０ …収容ケース
１１ …底板部
１２ …載置面
１２ａ …入口側溝部
１２ｂ …出口側溝部
１２ｃ …接続流路
１３ …第一固定部
１３ａ …第一突条
１３ｂ …第二突条
１４ …第二固定部
１４ａ …第三突条
１４ｂ …第四突条
１５ …カバー
１６ …側板部
１７ …前板部
１７ａ …第一通気口
１８ …後板部
１８ａ …第二通気口
１９ …天板部
３１ …第一流路
３２ …第二流路
３３ …第三流路
３４ …分岐流路
３４ａ …隔壁
４０ …ファン
２０Ａ …電池群
２０Ｂ …電池群
２０ａ …電池セル
２０ｂ …電極端子
２０ｃ …シート部材
２１ …バスバー
５０ …ラック本体
５１ …ラック棚板部
５２ …ラック側板部

Claims (8)

1. 互いに積層された複数の電池セルを有する電池群と、
   前記電池群を収容するとともに、前記電池群における前記電池セルの積層方向に直交する方向の一方側を向く第一側面との間に第一流路、前記電池群の上面との間に前記第一流路と接続された第二流路、及び、前記電池群における前記電池セルの積層方向に直交する方向の他方側を向く第二側面との間に第二流路に接続された第三流路をそれぞれ形成する収容ケースとを備え、
   前記収容ケースは、前記第一流路と前記収容ケース外とを連通させる第一通気口、及び、前記第三流路と前記収容ケース外とを連通させる第二通気口を有し、
   前記第一通気口及び第二通気口の少なくとも一方に、前記収容ケース内外に冷媒を送風するファンを備える
   ことを特徴とする電池モジュール。
2. 前記電池群は、前記積層方向に直交する方向に間隔をあけて隣り合うように複数設けられることで、互いに隣り合う前記電池群同士の間に前記第二流路に接続される分岐流路を形成し、
   前記第一側面は、複数の前記電池群のうち最も前記一方側に配置された電池群における前記一方側を向く面であって、
   前記第二側面は、複数の前記電池群のうち最も前記他方側に配置された電池群における前記他方側を向く面である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記収容ケースは、前記分岐流路と前記第三流路とを接続する接続流路を形成していることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記接続流路は、前記収容ケースにおける前記電池群の下面が載置される底板部の内部に、該電池群の下面と隔てて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
5. 前記分岐流路に、該分岐流路を前記一方側の領域と前記他方側の領域とに区画する隔壁を備えることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
6. 前記ファンは、前記第二通気口のみに配置されているとともに、前記収容ケース内の冷媒を前記収容ケース外に向かって送風することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
7. 前記電池群は、互いに積層される前記電池セルの間に介在される断熱性を有したシート部材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
8. 収容空間を有するラック本体と、
   前記収容空間に配置される請求項１から７のいずれか一項に記載の電池モジュールを備えることを特徴とする電池モジュール定置用ラック。

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