JP2015153689A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの水没に際し、その電池パック内に二次電池とともに併設された電気機器の不都合に対する適切な保護を図ることのできる電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１は、その外装ケース１０内に電池スタック２０と、電池スタック２０の出力電力が供給される電気機器３０と、電池スタック２０を冷却する空気１Ａを流通させる冷媒通路１１とを備える。電気機器３０は、水の浸入が可能となる位置が電池スタック２０の電極よりも重力方向に高い位置となる態様で配置され、冷媒通路１１は、吸気口１１ａから吸入した空気１Ａを電池スタック２０の重力方向下方の空間１２ａに供給する供給通路１１ｂと、電池スタック２０の重力方向上方の空間１２ｂの空気１Ａを排気口１１ｆから排出する排出通路１１ｅと、排出通路１１ｅに空気１Ａの流れる方向を順方向として開弁する逆止弁４０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池を収容する電池パックに関する。

周知のように、電気自動車やハイブリッド自動車では、駆動源として電動モータが用いられている。そして、この電動モータの電力源としては、複数の二次電池が電気的に接続された状態で収納されている電池パックが用いられる。

こうした電池パックは、二次電池が雨滴やしぶきなどにより濡れることを防ぐための防水性を有していることが多いものの、例えば水没による浸水等となると、これに対処し得る性能までは備えていないことが普通である。また、電池パックが水没したようなとき、その水没した電池パックからの電力供給を遮断させるために、電池パックへの浸水をあえて許容することが好ましいこともある。こうして雨滴などに対する防水性を維持しつつ、水没したときには浸水を許容する電池パックの技術の一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の技術による電池パックは、二次電池（バッテリーユニット）を収容する防水ケースと、連通口を介して防水ケースに連通されたフロート室と、このフロート室の底部に形成された通水口とを備える。フロート室内には、フロートと、連通口を封止するゴム栓と、フロートにゴム栓を連結した引紐とが設けられている。これにより、通水口を介してフロート室に浸入した水がフロートを持ち上げるとともに引紐を引き上げることによって引紐に連結されているゴム栓が連通口から引き抜かれ、フロート室から連通口を通じて防水ケース内に水が浸入する。そして、こうして防水ケース内に浸入した水によって二次電池の端子間が短絡されるようになる。

特開平９−１０７６２８号公報

特許文献１に記載の技術による電池パックによれば、限定された浸入経路からの浸水によって二次電池が次第に水没されるようになる。一方、空冷を採用している電池パックは、二次電池を外部に接続された吸気口や排気口を有する空冷用の通路中に配置させているものも少なくない。また近年は、この二次電池から電力が供給される電気機器が電池パック内に併せて設けられていることも多い。この場合、上記冷媒通路も、雨滴やしぶきに対する防水性は確保されているものの、吸気口や排気口を外部に開放させているため、水没したときにはこうした吸気口や排気口からの浸水が避けがたい。そして、こうして浸入した水によって電池パック内が浸水し上記併設された電気機器に何らかの不都合が来たさないとも限らない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電池パックの水没に際し、その電池パック内に二次電池とともに併設された電気機器の不都合に対する適切な保護を図ることのできる電池パックを提供することにある。

上記課題を解決する電池パックは、外装ケースを備えるとともに、その外装ケース内に二次電池と、前記二次電池の出力電力が供給される電気機器と、前記二次電池を冷却する気体からなる冷媒を流通させる冷媒通路とを備える電池パックであって、前記電気機器は、水の浸入が可能となる位置が前記二次電池の電極よりも重力方向に高い位置となる態様で前記外装ケース内に配置され、前記冷媒通路は、前記外装ケースに設けられた吸気口から吸入した冷媒を前記二次電池の重力方向下方の空間に供給する供給通路と、前記二次電池の重力方向上方の空間の冷媒を前記外装ケースに設けられた排気口から排出する排出通路と、前記排出通路に前記冷媒の流れる方向を順方向として開弁する逆止弁とを備えることを要旨とする。

電池パックの水没の際、外装ケースにはある程度の防水性が期待されるものの、冷媒通路の吸気口や排気口からの浸水は直ちにはじまる。そこでこのような構成によれば、二次電池の電極が水没した後に電気機器が水に浸かるように、二次電池と電気機器との浸水するタイミングを適切な順序に調整することができる。よって、二次電池からの電力供給が低下もしくは停止された状態になってから電気機器が水没されるようになり、通電したままの電気機器が水没するおそれが低減される。

また、電池パックが水没したとき、二次電池の重力方向上方につながる排気口からの浸水は逆止弁により規制され、電池パック内への浸水を主に二次電池の重力方向下方からにすることができる。さらに、二次電池の重力方向上方から浸水した水は、外装ケース内に広く散りやすいことから、こうした重力方向上方からの浸水を抑えることによって、二次電池と電気機器との浸水するタイミングを適切な順序に維持することが容易にもなる。

すなわち、電池パックの水没に際し、その電池パック内に二次電池とともに併設された電気機器の不都合に対する適切な保護を図ることができる。
好ましい構成として、前記電気機器は、重力方向上部に開口部を備える防水容器を外装として有しており、前記水の浸入が可能となる位置が前記防水容器の開口部である。

この構成によるように、外装を防水容器とすることにより、防水容器内に電気機器の放熱に適した広さの空間を確保することが容易になる。これにより、電気機器の冷却性能を高く維持させることができるようになる。

好ましい構成として、前記電気機器は、機器全体が前記二次電池の電極よりも重力方向上方に配置されてなる。
このような構成によれば、電気機器が二次電池の電極よりも重力方向上方に配置されるため、電池パック内での二次電池と電気機器との浸水するタイミングを適切な順序に調整することが容易になる。また、電気機器における水の浸入が可能となる位置の配置可能位置が拡大されるため、電気機器の設計自由度が高められるようになる。

好ましい構成として、前記冷媒通路には、前記二次電池の重力方向下方の空間を前記冷媒通路の内外に区画する部材又は前記供給通路の側壁に前記冷媒通路の外部からの水圧により開弁される逆止弁が設けられてなる。

このような構成によれば、電池パックの水没の際、冷媒通路の外部の浸水が早かったとしても、冷媒通路の外部から二次電池の重力方向下方に浸水させることによって、冷媒通路内外の水位が同じ高さに維持されるようになる。これにより、二次電池と電気機器との浸水するタイミングが適切な順序に維持されるようになる。また逆止弁によれば、通常時には閉弁して冷媒通路から冷媒の漏洩することを抑制させるとともに、水没時には迅速に開弁して外装ケース内における冷媒通路の内部の水位を同外部の水位と同水位に維持させることが容易である。

好ましい構成として、前記供給通路には、その側壁の一部に水の浸入が可能な透過部が設けられてなる。
このような構成によれば、電池パックの水没の際、冷媒通路の外部の浸水が早かったとしても、供給通路を介して冷媒通路の外部から二次電池の重力方向下方に浸水させることによって、二次電池と電気機器との浸水するタイミングが適切な順序に維持されるようになる。例えば、透過部としては、金属や樹脂などからなるフィルタ等が挙げられる。こうした透過部が供給通路の側壁の一部に設けられていたとしても、同供給通路内における気体の流れに交差する透過部からの漏れは少なく抑えられる一方、水没時には冷媒通路の内部の水位を同外部の水位と同水位に維持させることが容易である。

好ましい構成として、前記二次電池は、前記電極が当該二次電池の重力方向における中心位置より下方に位置する態様で配置されてなる。
このような構成によれば、二次電池の電極が重力方向下方に配置されることにより、電極が水に浸かるタイミングが早められるようになる。これによっても、二次電池と電気機器との浸水するタイミングが適切な順序に維持されるようになる。

この電池パックによれば、水没に際し、その電池パック内に二次電池とともに併設された電気機器の不都合に対する適切な保護を図ることができる。

電池パックを具体化した第１の実施形態について、その概略断面構造を示す断面図。 電池パックを具体化した第２の実施形態について、その概略断面構造を示す断面図。 電池パックを具体化した第３の実施形態について、その電気機器の概略構造を示す模式図。 電池パックを具体化した他の実施形態について、その電気機器の概略断面構造を示す断面図。 電池パックを具体化したまた他の実施形態について、その概略断面構造を示す断面図。 電池パックを具体化したさらに他の実施形態について、その概略断面構造を示す断面図。 電池パックを具体化したまたその他の実施形態について、その概略断面構造を示す断面図。

（第１の実施形態）
電池パックを具体化した第１の実施形態について、図１に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電池パック１は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車の駆動源となる電動モータに電力を供給する電力源（電源）として用いられる。電池パック１は、その外装として外装ケース１０を備えている。その外装ケース１０は、金属材料などにより箱形状に形成されている。通常、外装ケース１０は、その内部に外部から容易に雨滴やしぶきなどを浸入させないため、必要とされる開口部分以外にはある程度の防水性が付与されている。外装ケース１０は、その内部に、電力を充放電する電池スタック２０と、電池スタック２０から出力される電力が供給される電気機器３０とを備えている。

電池スタック２０は、複数の電池モジュール２１を重力（Ｇ）方向（図において下向き矢印）に直交する方向に並べて固定された態様に構成されており、各電池モジュール２１の間には、気体からなる冷却媒体（冷媒）としての空気１Ａが流通可能な隙間２１ｃが設けられている。各電池モジュール２１はそれぞれ、１又は複数の二次電池としてのニッケル水素蓄電池を含む態様で構成されている。例えば、電池モジュール２１は、６個のニッケル水素蓄電池を直列接続させる態様に構成されている。また各電池モジュール２１は、当該電池モジュール２１との間の充放電に用いられる正極及び負極からなる一対の電極２２を備えている。なお、図１では、各電池モジュール２１の一対の電極２２のうち図１において正面側になる一方の電極２２が図示され、同図１において裏面側になる他方の電極は図示されていない。電極２２は、電池モジュール２１において重力方向とは逆方向である上部、例えば、電池モジュール２１の重力方向における中心位置より上方に設けられている。

電気機器３０は、機器本体３１と防水容器としての外装３２とを備えている。機器本体３１は、電池スタック２０から出力される電力を受電して作動する機器であり、電動モータの駆動にも利用される電池スタック２０の出力する高電圧が印加される。機器本体３１は、通電状態での作動に伴って発熱するため、その熱が放出されるようにその内部を冷媒の流通が可能に構成されている。よって機器本体３１の本体表面３１ａは、壁部が一部分に設けられるものであったり、メッシュや穴あき状の部材であったり、電子部品自体であったりするなど防水性を有していない。一方、外装３２は、重力方向とは逆方向の重力方向上部に水の浸入が可能である位置としての開口部３２ｂを有する箱状の収容容器であって、その容器内部に機器本体３１を収容している。外装３２は、開口部３２ｂを通じて容器内部との間に空気１Ａを出入りさせてその内部に空気を流通させる。よって、外装３２は、その容器内部に収容された機器本体３１を空冷させることができるようになっている。また、外装３２は、その容器壁面３２ａが金属や樹脂など非透水性の材料を用い、浸水不可能な態様に構成されている。これにより、万が一、外装３２が水没したとしても開口部３２ｂ以外の部分からその内部に水が浸入しないようになっている。

なお、本実施形態では、電気機器３０の開口部３２ｂの配置される重力方向高さＨ２は、電池モジュール２１の電極２２の配置される重力方向高さＨ１よりも重力方向において高い位置になるように、電池スタック２０と電気機器３０とが電池パック１に配置されている。

図１に示すように、電池パック１はその外装ケース１０内に、電池スタック２０や電気機器３０を空冷させる空気１Ａが流される冷媒通路１１を備えている。冷媒通路１１は、空冷の対象である電池スタック２０及び電気機器３０をその内部に配置させている。よって、電池スタック２０及び電気機器３０は、冷媒通路１１内を流れる空気１Ａによって冷却される。

詳述すると、冷媒通路１１は、電池スタック２０及び電気機器３０が配置される中央部１２と、中央部１２に空気１Ａを供給する供給通路１１ｂと、中央部１２内の空気１Ａを排出する排出通路１１ｅとを備えている。中央部１２は、電池スタック２０と電気機器３０とが重力方向に直交する方向、つまり水平に並列配置されている。中央部１２は、配置された電池スタック２０や電気機器３０の下方に下部空間１２ａを有し、配置された電池スタック２０や電気機器３０の上方に上部空間１２ｂを有するとともに、電池スタック２０や電気機器３０の隙間には下部空間１２ａと上部空間１２ｂとを連通する連通空間１２ｃを有している。すなわち、連通空間１２ｃは、複数の電池モジュール２１の間の各隙間２１ｃを含み構成されている。なお、外装ケース１０の内部に位置する中央部１２は、複数の電池モジュール２１に空気１Ａを供給させるための大きな構造を有することなどから、防水性は確保されていない。

供給通路１１ｂは、その基端に外装ケース１０の外部に開口する吸気口１１ａを有し、その終端を中央部１２内の下部空間１２ａに連通させる態様で接続されている。よって、供給通路１１ｂは、吸気口１１ａから吸入した空気１Ａを中央部１２内の下部空間１２ａへ供給させることができる。なお、供給通路１１ｂは、吸入した空気１Ａを無駄なく下部空間１２ａへ供給させるため、空気１Ａの漏れを少なくする態様に構成されていることなどから、水などについても漏れが少なくなる構造となっている。すなわち、供給通路１１ｂは、ある程度の防水性を備えている。

排出通路１１ｅは、その基端を中央部１２内の上部空間１２ｂに連通させるように接続され、その終端は外装ケース１０の外部に開口する排気口１１ｆに接続されている。よって、排出通路１１ｅは、中央部１２内の上部空間１２ｂにある空気１Ａを排気口１１ｆから排出させることができる。なお、排出通路１１ｅは、上部空間１２ｂの空気１Ａを無駄なく排出させるため、空気１Ａの漏れを少なくする態様に構成されていることなどから、水などについても漏れが少なくなる構造となっている。すなわち、排出通路１１ｅは、ある程度の防水性を備えている。

つまり、冷媒通路１１は、空気１Ａを、供給通路１１ｂを介して中央部１２の下部空間１２ａに導入することで電池スタック２０及び電気機器３０の下方に供給する。そして、冷媒通路１１は、空気１Ａを、連通空間１２ｃを介して下部空間１２ａから上部空間１２ｂに流通させ、電池スタック２０及び電気機器３０との間の熱交換を通じてそれら電池スタック２０及び電気機器３０を空冷させる。そして、冷媒通路１１は、上部空間１２ｂに流入した空気１Ａを排出通路１１ｅから排出させる。このようにして、冷媒通路１１は、中央部１２内に空気１Ａを流通させる。なお、冷媒通路１１は、供給通路１１ｂ及び排出通路１１ｅの少なくとも一方に、空気１Ａを強制的に流通させるためのファンを備えているが、冷媒通路１１内の空気１Ａを上述のように流通させることができるのであれば、その配置される位置は制限されない。なお、ファンの説明及び図示はこれを割愛する。

ところで、図１に示すように、本実施形態では、各電池モジュール２１は、それらの電極２２の重力方向における高さの位置が外装ケース１０の底面などの所定位置から重力方向高さＨ１の位置になるように中央部１２に配置されている。また、電気機器３０は、その開口部３２ｂの重力方向における高さの位置が外装ケース１０の所定位置から重力方向高さＨ２の位置になるように中央部１２に配置されている。また上述のように、開口部３２ｂの重力方向高さＨ２の位置は、電極２２の重力方向高さＨ１の位置よりも重力方向に高い位置とされている。これにより、万が一、電池パック１が水没して冷媒通路１１から浸水する際、水位が冷媒通路１１の重力方向高さＨ１の位置に達すると、各電極２２が水に浸かる。そして、水に浸かった各電極２２はその水の作用によって他方の電極２２との間で短絡されるようになるため、電池スタック２０としてもその出力電力が低減もしくは停止されるようになる。その後、さらに上昇した水位が冷媒通路１１の重力方向高さＨ２の位置に達すると、開口部３２ｂを通じて外装３２内に水が流入し機器本体３１が水没する。つまり、電気機器３０は、電池スタック２０の出力電力が低減もしくは停止された後、開口部３２ｂから浸入した水によって機器本体３１が水没する。よって、電池パック１の水没に際し、その電池パック１内に電池モジュール２１とともに併設された電気機器３０の不都合に対する適切な保護を図ることができる。

図１に示すように、排出通路１１ｅの途中には、上部空間１２ｂから排気口１１ｆに向けての空気１Ａの流れ方向を順方向（図１の矢印の方向）として開弁する逆止弁４０が設けられている。逆止弁４０は、例えばスイング式であって、その弁体が金属部材や樹脂部材などから構成されている。つまり逆止弁４０は、排出通路１１ｅを順方向に流れる空気１Ａにより開弁されてその流れる空気１Ａを通過させる一方、順方向とは逆である逆方向から流れてくる空気や水に対しては閉弁しその空気や水などの通過を抑制したりや防止したりする。詳述すると、逆止弁４０は、空気１Ａの順方向への流れにより容易に開弁する構造を有しており、空冷用の空気１Ａの流れを大きく阻害することがないようになっている。一方、逆止弁４０は、順方向への空気１Ａの流れがないときに自動的に閉弁したり、もしくは、逆方向から流れてくる空気や水の圧力などによって閉弁したりすることによって排出通路１１ｅを閉鎖する。つまり逆止弁４０は、排出通路１１ｅを中央部１２に向けて逆流する空気や水などの中央部１２への浸入を抑制又は防止させる。よって、万が一、電池パック１が水没して排出通路１１ｅから中央部１２に向けて水が逆流したとしても、こうして逆流した水は逆止弁４０によって中央部１２への浸入が防止又は抑制される。

これにより、本実施形態では、万が一、電池パック１が水没して水位が冷媒通路１１の所定位置から重力方向高さＷＬの位置に達し、排出通路１１ｅから水が逆流した際、この逆流した水は逆止弁４０の閉弁により止水され、排出通路１１ｅから中央部１２への浸入が抑制又は防止される。一方、供給通路１１ｂには、逆止弁４０などが設けられていないため、水位が重力方向高さＷＬの位置に達した際、供給通路１１ｂから中央部１２の下部空間１２ａへ水が浸入し、中央部１２内では下部空間１２ａから上部空間１２ｂへ向けて水位が上昇するようになる。つまり、逆止弁４０によって中央部１２への水の浸入経路が規定されるようになるとともに、浸入経路が規定されることによって電池スタック２０、電気機器３０の水没する順番を適切な順番にすることのできる蓋然性が高められるようになる。

例えば逆止弁４０によって水没させる順番を適切な順番にすることができる蓋然性が高められることを例示する。排出通路１１ｅは上部空間１２ｂに連通しているため、中央部１２の水位が重力方向高さＨ２以下であったとしても、排出通路１１ｅから上部空間１２ｂに水が流入すると、上部空間１２ｂの下方に配置されている電気機器３０は開口部３２ｂから水が浸入しやすくなる。なお、排出通路１１ｅから離れた位置に電気機器３０が配置さていたとしても、上部空間１２ｂへ浸入した水は各電池モジュール２１の上部を渡って上部空間１２ｂに広がるおそれが高く、やはり、電気機器３０は開口部３２ｂから水が浸入することが懸念される。よって逆止弁４０によって、上部空間１２ｂへの水の浸入を抑制等することで、電池スタック２０が水没するより先に電気機器３０が浸水するおそれが低減され、電池スタック２０、電気機器３０の順に水没させることのできる蓋然性が高められる。

続いて、本実施形態の作用について説明する。
電池パック１が水没し、外装ケース１０外の水位が冷媒通路１１の所定位置から重力方向高さＷＬの位置に達すると、供給通路１１ｂの吸気口１１ａ及び排出通路１１ｅの排気口１１ｆから中央部１２に向けて水が流入する。そして、排出通路１１ｅに浸入した水は、逆止弁４０により流入が防止又は抑制され、中央部１２への流入が抑制される。これにより、中央部１２内の水位が重力方向高さＨ２以下であるとき、上部空間１２ｂへの浸水によって電気機器３０に多くの水がかかったり、水没したりするおそれが抑制される。一方、供給通路１１ｂに浸入した水は、下部空間１２ａへ流入して中央部１２内の水位を上昇させる。そして、中央部１２内の水位が重力方向高さＨ１となることで、電池モジュール２１の電極２２が水没し、電池スタック２０の出力電力が低減されたり停止されたりする。その後さらに水位が上昇して、中央部１２内の水位が重力方向高さＨ２となることで、電気機器３０の開口部３２ｂから外装３２の内部に水が浸入して機器本体３１が水没する。このように、水没するタイミングが電池スタック２０、電気機器３０の順番に調整されることで機器本体３１が水没する以前に電池スタック２０からの電力供給が低減されたり停止されたりするようになる。これにより、電気機器３０の機器本体３１が通常通りに通電された状態のまま水没されることが避けられる蓋然性が高くなる。一般的に電気を通しやすい水分は、電気機器３０の動作に不都合を生じさせる要因となることから、通電状態で水没するおそれが低減されることで、電池パック１の水没に際し、その冷媒通路１１内に併設された電気機器３０の不都合に対する適切な保護が図られるようになる。

以上説明したように、本実施形態の電池パックによれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）電池パック１の水没の際、外装ケース１０にはある程度の防水性が期待されるものの、冷媒通路１１の吸気口１１ａや排気口１１ｆからの浸水は直ちにはじまる。そこで上述の構成によれば、電池スタック２０（電池モジュール２１）の電極２２が水没した後に電気機器３０が水に浸かるように、電池スタック２０と電気機器３０との浸水するタイミングを適切な順序に調整することができる。よって、電池スタック２０からの電力供給が低下もしくは停止された状態になってから電気機器３０が水没されるようになり、通電したままの電気機器３０が水没するおそれが低減される。

また、電池パック１が水没したとき、電池スタック２０の重力方向上方につながる排気口１１ｆからの浸水は逆止弁４０により規制され、電池パック１内への浸水を主に電池スタック２０の重力方向下方からに規制することができる。さらに、電池スタック２０の重力方向上方から浸水した水は、外装ケース１０内に広く散りやすいことから、こうした重力方向上方からの浸水を抑えることによって、電池スタック２０と電気機器３０との浸水するタイミングを適切な順序に維持することが容易にもなる。

すなわち、電池パック１の水没に際し、その電池パック１内に電池スタック２０とともに併設された電気機器３０の不都合に対する適切な保護を図ることができる。
（２）外装３２を防水容器とすることにより、防水容器内に電気機器３０の放熱に適した広さの空間を確保することが容易になる。これにより、電気機器３０の冷却性能を高く維持させることができるようになる。

（第２の実施形態）
図２に従って、電池パックを具体化した第２の実施形態について説明する。本実施形態では、電気機器３０と電池スタック２０との相対位置が重力方向上下となる構成であることが第１の実施形態の構成と相違するものの、それ以外の点については同様の構成を有している。そこで、以下では、第１の実施形態と相違する構成について詳細に説明することとし、同様の構成については同じ符号を付し詳細な説明を割愛する。

図２に示すように、電池パック１の外装ケース１０の内部には、電力を充放電する電池スタック２０と、電池スタック２０から出力される電力が供給される電気機器３０とが設けられている。また、電池パック１はその外装ケース１０内に、電池スタック２０や電気機器３０を空冷させる空気１Ａが流される冷媒通路１１を備えている。

本実施形態の電気機器３０は、電池スタック２０から出力される電力を受電して作動する機器本体３３を備え、機器本体３３には、電池スタック２０から出力される電動モータの駆動などに利用される高電圧が印加される。なお、機器本体３３は、第１の実施形態の電気機器３０から外装３２を除いたものと略同様の構成を有している。つまり機器本体３３は、通電状態での作動に伴って発熱するため、その熱が放出されるようにその内部を空気１Ａの流通が可能に構成されている。よって機器本体３３の本体表面３３ａは、壁部が一部分に設けられるものであったり、メッシュや穴あき状の部材であったり、電子部品自体であったりするなど防水性を有していない。よって、機器本体３３は、冷媒通路１１内を流れる空気１Ａによって空冷されるようになっている。一方このため、機器本体３３は、その全体が水の浸入が可能となる位置となっている。

本実施形態では、冷媒通路１１は、電池スタック２０及び電気機器３０をその内部に重力方向上下に配置させることによって、冷媒通路１１内を流れる空気１Ａによって冷却されるようにしている。詳述すると、電気機器３０は、電池スタック２０の重力方向上方、つまり電池スタック２０よりも重力方向において高い位置に配置されている。これにより、電気機器３０の重力方向高さが、電池モジュール２１の電極２２の重力方向高さよりも高い位置に配置されるようになる。

続いて、本実施形態の作用について説明する。
電池パック１が水没し、外装ケース１０外の水位が上昇すると冷媒通路１１には、供給通路１１ｂ及び排出通路１１ｅから中央部１２に向けて水が浸入する。このとき、排出通路１１ｅに浸入した水は、逆止弁４０により中央部１２への流入が抑制される。これにより、中央部１２内の水位が電池モジュール２１の電極２２の高さ以下であるとき、上部空間１２ｂへの水の浸入によって電気機器３０に水がかったり、浸水したりするおそれが抑制される。一方、供給通路１１ｂに浸入した水は、下部空間１２ａへ流入して中央部１２内の水位を上昇させる。そして、中央部１２内の水位が電池モジュール２１の電極２２の高さとなることで、電池モジュール２１の電極２２が水没し、電池スタック２０から出力電力が低減されたり停止されたりする。その後さらに水位が上昇して、中央部１２内の水位が機器本体３３の高さになることで、電気機器３０（機器本体３３）も水没する。このように、電気機器３０が水没する以前に電池スタック２０からの出力電力が低減されたり停止されたりしているように、電池スタック２０、電気機器３０の順番に水没するようにさせることで、電気機器３０が通常通りの通電状態のまま水没されることが避けられるようになる。

以上説明したように、本実施形態に係る電池パック１は、上記第１の実施形態にて記載した（１）の効果に加えて、以下に列記する効果を有する。
（３）電気機器３０が電池スタック２０（電池モジュール２１）の電極２２よりも重力方向上方に配置されるため、電池パック１内での電池スタック２０と電気機器３０との浸水するタイミングを適切な順序に調整することが容易になる。また、電気機器３０における水の浸入が可能となる位置の配置可能位置が拡大されるため、電気機器３０の設計自由度が高められるようになる。

（第３の実施形態）
図３に従って、電池パックを具体化した第３の実施形態について説明する。本実施形態では、電気機器３０の外装の構成が第１の実施形態の外装の構成と相違するものの、それ以外の点については同様の構成を有している。そこで、以下では、第１の実施形態と相違する構成について詳細に説明することとし、同様の構成については同じ符号を付し詳細な説明を割愛する。

図３に示すように、電気機器３０は、機器本体を取り囲む外装３４を有している。外装３４は、上部が開放された箱状に構成されており、その下部は防水性を備える防水部３４ａにより構成され、その上部は防水性を有しない透水部３４ｂにより構成されている。例えば、防水部３４ａは第１の実施形態の外装３２と同様の部材から構成され、透水部３４ｂは第１の実施形態の本体表面３１ａと同様の部材から構成されている。防水部３４ａは、同じ電池パック１内に配置される電池モジュール２１の電極２２の重力方向高さＨ１１よりも高い位置である重力方向高さＨ１２を有している。透水部３４ｂは、防水部３４ａの上部に連続する態様で配置されている。

本実施形態によれば、電池パック１が水没した際、電池モジュール２１の電極２２が水没してから電気機器３０が水没するように、電池スタック２０と電気機器３０との水没する順番が適切な順番に調整されるようになる。

以上説明したように、本実施形態に係る電池パック１は、上記第１の実施形態にて記載した（１）の効果に加えて、以下に列記する効果を有する。
（４）電池モジュール２１の電極２２と、電気機器３０の水の侵入が可能となる位置との差について、その調節をより容易にすることができるようになる。また、水の侵入が可能となる位置を備える電気機器３０の設計自由度の向上が図られるようにもなる。

（その他の実施形態）
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記各実施形態は、それぞれ２つ以上の実施形態の構成が組み合わされてもよい。例えば、第１の実施形態の電気機器３０が電池スタック２０の上に配置さていてもよい。また例えば、第１又は２の実施形態の電気機器３０の本体表面３１ａ，３３ａが防水部３４ａと透水部３４ｂとを備えていてもよい。これにより、電池パックの設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記各実施形態では、電気機器３０への配線について説明していないが、その上部、例えば、開口部３２ｂを通じて配線を行うことによって電池スタック２０と電気機器３０との水没する順番を適切な順番に維持することができる。また、外装３２や防水部３４ａに穴を開けて配線するとしても、当該穴からの水の浸入を抑制又は防止させることで電池スタック２０と電気機器３０との水没する順番を適切な順番に維持することができる。

図４に示すように、例えば、電気機器３０の機器本体３１を収容する外装３２の容器壁面３２ａに貫通孔３５を設け、その貫通孔３５を通じて機器本体３１に配線３７を接続させる場合、配線３７と貫通孔３５との間に弾性を有する弾性部材３６を設けるようにすればよい。例えば、弾性部材３６は、樹脂製やゴム製のいわゆるパッキンであり、配線３７の外周と貫通孔３５の内周との間に配置され、その弾性によって配線３７の外周及び貫通孔３５の内周にそれぞれ密着することによって防水性を確保する。これにより、電池パック１において、外装３２の構成の自由度が高められたり、もしくは、電気機器３０の配置の自由度が高められたりするようになる。

・上記各実施形態では、電池パック１内に、電池スタック２０と電気機器３０と冷媒通路１１とが配置されている場合について例示したがこれに限らず、電池パック内にはその他の機器等が配置さていてもよい。また、そうした他の機器が、電気が供給される機器である場合、水の浸入が可能となる位置の重力方向高さを電池モジュールの電極の重力方向高さよりも高い位置にするようにしてもよい。これにより、電池パックにおいて他の機器も含め、電池パック内に二次電池とともに併設される電気機器の不都合に対する適切な保護を図ることができる。

・上記各実施形態では、電池モジュール２１の電極２２が電池モジュール２１（電池スタック２０）の上部空間１２ｂに近い態様、換言すると、電極２２が電池モジュール２１の重力方向における中心位置より上方に位置する態様で配置されている場合について例示した。しかしこれに限らず、電池モジュールの電極を下部空間に近い態様、換言すると、電極２２が電池モジュール２１の重力方向における中心位置より下方に位置する態様に配置させ、より迅速に水没させるようにしてもよい。

例えば、図５に示すように、中央部１２において、電池スタック２０の電池モジュール２１の電極２２を電池スタック２０の重力方向における中心位置より重力方向高さ下方に位置する態様で配置し、下部空間１２ａに近くなるようにしてもよい。これにより、中央部１２の水位が上昇したとき、電池モジュール２１の電極２２が水没するタイミングをより早くすることができる。つまり、電池モジュールの電極、電気機器の順番に水没させることができるようになる可能性が高められるようになる。

・上記各実施形態では、冷媒通路１１の下部空間１２ａに供給通路１１ｂを通じて水が浸入する場合について例示した。しかしこれに限らず、冷媒通路の下部空間に水を浸入させることができるのであれば、その他に水が浸入する経路があってもよい。

例えば、図６に示すように、下部空間１２ａの底面などに逆止弁４１を設けてもよい。通常、逆止弁４１は、重力や下部空間１２ａ内の気圧によって閉弁される。一方、電池パック１の水没の際、外装ケース１０内において冷媒通路１１の外部の浸水が早かったとしても、外装ケース１０内にあって冷媒通路１１の外部の水によって下部空間１２ａの逆止弁４１が開弁され、冷媒通路１１の外部から電池スタック２０の下部空間１２ａに水を浸入させることができる。そして、冷媒通路１１の外部の水位と同様に中央部１２の水位が上昇し、電池モジュールの電極、電気機器の順番に水没させることができるようになる。また、外装ケース１０内の水位を冷媒通路１１の内外で同じ高さにすることができる。このように、逆止弁４１によれば、通常時には閉弁して冷媒通路１１から冷媒の漏洩することを抑制させるとともに、水没時には迅速に開弁して外装ケース１０内における冷媒通路１１の内部の水位を同外部の水位と同水位に維持させることが容易になる。なお、逆止弁４１は下部空間１２ａの底面に限らず、下部空間１２ａの側面など電池モジュールの電極よりも低い位置や、供給通路１１ｂの側壁に設けてもよい。

また例えば、図７に示すように、供給通路１１ｂの側壁の一部に透過部４２を設けてもよい。透過部４２は、水が迅速に浸入可能な網や、スリットや、フィルタなどであって金属や樹脂などにより構成される。通常、こうした空気の通過が可能な透過部４２が供給通路１１ｂの一部に設けられていたとしても、供給通路１１ｂには透過部４２に交差する方向に所定の流速で空気１Ａが流れているため、透過部４２からの空気の漏れは少なく抑えられる。一方、電池パック１の水没の際、外装ケース１０内において冷媒通路１１の外部の浸水が早かったとしても、透過部４２から供給通路１１ｂへ水が迅速に浸入し、この浸入した水を冷媒通路１１の外部から供給通路１１ｂを介して電池スタック２０の下部空間１２ａに浸入させることができる。そして、冷媒通路１１の外部の水位と同様に中央部１２の水位が上昇し、電池モジュールの電極、電気機器の順番に水没させることができるようになる。また、外装ケース１０内の水位を冷媒通路１１の内外で同じ高さにすることができる。

・上記各実施形態は、上述した、下部空間１２ａの底面などに逆止弁４１を設ける構成、及び、供給通路１１ｂの側壁の一部に透過部４２を設ける構成、及び、電池モジュール２１の電極２２を下部空間１２ａに近くなるように配置する構成のうちの少なくとも１つ以上が組み合わされてもよい。これにより電池パックの構成の自由度の向上が図られるようになる。

・上記第２の実施形態では、電気機器３０は防水容器を有していない場合について例示したがこれに限らず、防水性を有する外装を有していてもよい。そうすることにより電池モジュールの電極からより高い位置まで電気機器の浸水を抑制又は防止することができる。これにより、電気機器の構成の自由度が高められる。

・上記第１及び第３の実施形態では、電気機器３０が外装３２，３４により防水性を備える場合について例示したがこれに限らず、機器本体の本体表面にも電池モジュールの電極の高さよりも高い位置まで防水性が備えられていてもよい。これにより、電気機器の構成の自由度が高められる。

・上記各実施形態では、逆止弁４０は、スイング式である場合について例示したが、これに限らず、排気口から中央部に向けて逆流する水の中央部への浸入を抑制又は防止させることができるのであれば、逆止弁の構造は、チルチングディスク式、デュアルプレート式、リフト式、ストップ式、フート式、インライン式やその他の構造であってもよい。これにより、電池パックの設計自由度の向上が図られるようになっている。

・上記各実施形態では、電気機器３０が冷媒通路１１内に配置されている場合について例示した。しかしこれに限らず、電池スタックの周囲の水位と電気機器の周囲の水位とが略同じ高さになるのであれば、電気機器は冷媒通路内に配置されていなくてもよい。つまり、電気機器は冷媒通路外に配置されてもよい。例えば、電気機器を冷媒で冷却しなかったり、他の冷却手段で冷却したりするようにしてもよい。これにより、電池パックの設計自由度の向上が図られるようになる。

・上記各実施形態では、冷媒通路１１には、供給通路１１ｂと排出通路１１ｅとから水が浸入する場合について例示した。しかしこれに限らず、外装ケース内において電池スタック、電気機器の順番に水没させるように浸水させることができるのであれば、冷媒通路はその他の箇所から浸水してもよい。これにより、電池パックの設計自由度の向上や適用範囲の拡大が図られるようになる。

・上記各実施形態では、外装ケース１０には冷媒通路に連通される吸気口１１ａや排気口１１ｆから水が浸入する場合について例示した。しかしこれに限らず、電池スタックの周囲の水位と電気機器の周囲の水位とが略同じ高さになるのであれば、外装ケースは冷媒通路の吸気口や排気口以外から浸水してもよい。これにより、電池パックの適用範囲の拡大が図られるようになる。

・上記各実施形態では、冷媒は空気１Ａである場合について例示したが、これに限らず、冷媒は電池パック内の二次電池等を冷却することのできる気体であれば、空気を含む気体や、空気以外の気体であってもよい。これにより、電池パックの適用範囲の拡大が図れるようになる。

・上記各実施形態では、電池モジュール２１はニッケル水素蓄電池により構成される場合について例示したが、これに限らず、電池モジュールは、ニッケルカドミウム電池や、リチウムイオン電池等の二次電池（蓄電池）であってもよいし、一次電池であってもよい。これにより、電池パックの適用範囲の拡大が図られるようになる。

・上記各実施形態では、電池パックが電気自動車やハイブリッド自動車に用いられる場合について例示した。しかしこれに限らず、電池パックは、電源として必要とされるのであれば、その他の自動車や、自動車以外の移動体や、固定設置される電源として用いられてもよいし、モータ以外の電源として用いられてもよい。例えば、自動車以外の電源としては、鉄道、船舶、航空機やロボットなどの移動体や、情報処理装置などの電気製品の電源などが挙げられる。これにより、電池パックの適用範囲の拡大が図られるようになる。

１…電池パック、１Ａ…空気、１０…外装ケース、１１…冷媒通路、１１ａ…吸気口、１１ｂ…供給通路、１１ｅ…排出通路、１１ｆ…排気口、１２…中央部、１２ａ…下部空間、１２ｂ…上部空間、１２ｃ…連通空間、２０…電池スタック、２１…電池モジュール、２１ｃ…隙間、２２…電極、３０…電気機器、３１…機器本体、３１ａ…本体表面、３２…外装、３２ａ…容器壁面、３２ｂ…開口部、３３…機器本体、３３ａ…本体表面、３４…外装、３４ａ…防水部、３４ｂ…透水部、３５…貫通孔、３６…弾性部材、３７…配線、４０…逆止弁、４１…逆止弁、４２…透過部。

Claims (6)

1. 外装ケースを備えるとともに、その外装ケース内に二次電池と、前記二次電池の出力電力が供給される電気機器と、前記二次電池を冷却する気体からなる冷媒を流通させる冷媒通路とを備える電池パックであって、
   前記電気機器は、水の浸入が可能となる位置が前記二次電池の電極よりも重力方向に高い位置となる態様で前記外装ケース内に配置され、
   前記冷媒通路は、前記外装ケースに設けられた吸気口から吸入した冷媒を前記二次電池の重力方向下方の空間に供給する供給通路と、前記二次電池の重力方向上方の空間の冷媒を前記外装ケースに設けられた排気口から排出する排出通路と、前記排出通路に前記冷媒の流れる方向を順方向として開弁する逆止弁とを備える
   ことを特徴とする電池パック。
2. 前記電気機器は、重力方向上部に開口部を備える防水容器を外装として有しており、前記水の浸入が可能となる位置が前記防水容器の開口部である
   請求項１に記載の電池パック。
3. 前記電気機器は、機器全体が前記二次電池の電極よりも重力方向上方に配置されてなる
   請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 前記冷媒通路には、前記二次電池の重力方向下方の空間を前記冷媒通路の内外に区画する部材又は前記供給通路の側壁に前記冷媒通路の外部からの水圧により開弁される逆止弁が設けられてなる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池パック。
5. 前記供給通路には、その側壁の一部に水の浸入が可能な透過部が設けられてなる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池パック。
6. 前記二次電池は、前記電極が当該二次電池の重力方向における中心位置より下方に位置する態様で配置されてなる
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池パック。

Images