JP2015222701A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池に対する凝縮水の侵入を防止でき、かつ電池冷却性能を確保できる電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１の熱交換器８０は、循環通路５を循環する循環空気が電池セル２と熱交換するときに流通する電池通路５２よりも下流であって、電池セルの下端２１よりも下方に位置する部位に設けられて、熱交換によって循環空気を冷却する。電池パック１の排水通路９１は、パックケース３の外部に通じる排水のための通路であって、熱交換器８０よりも下方に位置するようにパックケース３に形成される排水口９０を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ケース内部に複数の電池を収容する電池パックに関する。

特許文献１に記載の電池パックは、筐体の内部に、複数のバッテリと、ファン装置と、蒸発器を備える冷却ユニットと、を備えている。蒸発器で冷却された空気は、ファン装置によって、メイン送風路から複数のサブ送風路に分配されて各バッテリに供給されて、バッテリから吸熱した後、再び蒸発器に集められ冷却される。

また、特許文献２に記載の電池パックは、電池から吸熱したケース内部の空気を排出して、ケースの外部から給気した空気と入れ替えることにより、電池冷却性能を確保する。

特開２０１１−１３４６１５号公報 特開２０１２−１０９１２６号公報

特許文献１のように、ケースの内部を循環する流体によって電池を冷却する方式では、周囲温度が高い場合には十分に電池を冷却することができないため、さらなる電池冷却能力の改良が望まれる。

さらに、特許文献１の電池パックでは、ケースの底部を構成するバッテリトレイと、ケースの上部を構成するバッテリカバーとの間にシール部材を設けて、バッテリを収容するバッテリケース内に水が侵入しないようにしている。しかしながら、蒸発器とバッテリが同じ高さに設置されているため、蒸発器で発生する凝縮水がバッテリ側に流れやすく、さらに凝縮水がある水位まで溜まった場合には、バッテリが水に浸かる状態になる。この状態では、前述のシール部材によって当初は防水可能であっても、シール部材が経年劣化してしまうと、バッテリの防水ができない。したがって、特許文献１の電池パックは、バッテリへの凝縮水侵入防止に関する対策が十分なものではない。

また、特許文献２の電池パックのように、ケースに対して空気が出入りする給気用の通路と排気用の通路の両方が常に開放されていると、送風機等の流体駆動手段の運転音が外部に漏れやすくなる。また、給排気用の両方の通路が常時開放されていると、埃や水分がケース内部に流入しやすくなるため、電池パックの品質低下を招きかねない。

したがって、本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、電池に対する凝縮水の侵入を防止でき、かつ電池冷却性能を確保できる電池パックを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、開示する電池パックに係る発明のひとつは、複数の電池（２）と、複数の電池を冷却する空気を送風する送風手段（４）と、複数の電池及び送風手段を収容する筐体（３）と、筐体の内部に形成される空気の循環通路であって、送風手段が吹き出した空気が複数の電池と熱交換した後、送風手段に吸い込まれる一連の空気の流通経路をなす循環通路（５）と、循環通路を循環する循環空気が複数の電池と熱交換するときに流通する電池通路（５２）よりも下流であって、電池セルの下端（２１）よりも下方に位置する部位に設けられて、熱交換によって循環空気を冷却する熱交換部（８０；１８０）と、筐体の外部に通じる排水のための通路であって、熱交換部よりも下方に位置するように筐体に形成される排水口（９０）を有する排水通路（９１）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、循環通路を循環する循環空気と電池よりも下方かつ下流に位置する熱交換部とによって、複数の電池を冷却することにより、組電池における各電池の冷却ばらつきを抑制し、騒音漏れや埃等の流入を抑制することができる。さらに、電池の下端よりも下方に位置する排水口を有する排水通路を備えることにより、凝縮水は電池の下端よりも下方の位置で、排水口の周囲に溜まった状態から次第に排水通路を通して排出されることになる。このため、溜まった凝縮水が循環空気の流れによって移動したとしても、電池の高電圧部位に水が接触してしまうことを抑制でき、電池性能の劣化や寿命低下の事態を回避できる。

以上より、本発明によれば、電池に対する凝縮水の侵入防止と電池冷却性能の確保との両方を実現できる電池パックが得られる。

なお、特許請求の範囲及び上記手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

第１実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における空気流れとを説明するために側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 第２実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における空気流れとを説明するために側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 第３実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における空気流れとを説明するために側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の一例である第１実施形態の電池パック１について図１を参照しながら説明する。電池パック１は、例えば、内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。電池パック１に含まれる複数の電池セル２は、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池である。

電池パック１は、通電可能に接続される複数の電池セル２からなる組電池と、内部空間を形成するパックケース３と、パックケース３内で空気を循環させる送風手段と、を備える。パックケース３は、複数の電池セル２、及び送風手段の一例である送風機４を収容する筐体である。

電池セル２は、外装ケースから外部に突出する正極端子、負極端子である電極端子２０を備える。外装ケースから露出する電極端子２０は、電池セル２の上面から上方に突出する。隣り合う電池セル２における異極の端子間は、バスバー等の導電部材によって電気的に接続される。バスバーと電極端子との接続は、例えばネジ締めや、溶接等により行われる。したがって、バスバー等によって電気的に接続された複数の電池セル２の両端に配された総端子部は、外部から電力が供給されたり、他の電気機器へ向けて放電したりする。

電池パック１は、電池管理ユニット（Battery Management Unit）を備える。電池管理ユニットは、少なくとも電池セル２の蓄電量を管理する機器であり、電池セル２に係る制御を行う電池制御ユニットの一例である。また、電池管理ユニットは、電池セル２に関する電流、電圧、温度を監視するとともに、電池セル２の異常状態、漏電等を管理する機器であってもよい。

また、電池管理ユニットには、電流センサによって検出された電流値に係る信号が入力される。電池管理ユニットは、車両ＥＣＵと同様に入力回路、マイクロコンピュータ、及び出力回路を備えている。マイクロコンピュータが有する記憶手段には、電池情報がデータとして随時蓄積されている。蓄積される電池情報のデータは、例えば、電池パック１における電池電圧、充電電流、放電電流及び電池温度等である。また、電池管理ユニットは、車両に搭載された各種の電子制御装置と通信可能に構成されている。

パックケース３の内部には、送風機４によって強制的に流れる流体の循環経路をなす循環通路５が形成されている。循環通路５は、パックケース３の内部に形成され、流体が循環する通路である。循環通路５は、送風機４により送風された空気が各電池セル２と熱交換した後、送風機４に吸い込まれる一連の流体の主流経路をなす。すなわち、パックケース３の内部において、流体が送風機４から流出する箇所は一箇所であり、流体が送風機４に流入する箇所も一箇所である。したがって、パックケース３の内部の流体は、必ず送風機４を経由して循環通路５を循環することになる。

図１に図示するように、循環通路５は、少なくとも吸入通路である吸込み部５４、吹出し通路５０、天壁側通路５１、電池通路５２及び集合通路５３を結ぶ一連の流通経路によって構成される。吹出し通路５０は、送風機４によって吐出される流体が通る流体吐出通路を構成する。吸込み部５４、集合通路５３は、吹出し通路５０から吐出された空気が複数の電池セル２と熱交換して冷却した後に流通する通路を構成する。

パックケース３は、内部の空間を包囲する複数の壁からなる箱形を呈し、例えばアルミニウム板または鉄板の成型品で形成される。パックケース３は、例えば、６面（例えば、側壁３２、３３を含む４つの側壁、天壁３０、底壁３１を含む）を有するケースである。対向する側壁は、２組あり、各組の側壁は、他の組の側壁に対して直交する関係にある。天壁３０と底壁３１は、対向する面をなし、２組の側壁に対して直交する。

また、パックケース３は、複数のケース体を接合して組み立てることにより、内部に箱体状の空間を形成して作製することができる。また、パックケース３の複数の壁のうち、所定の壁の表面には、放熱面積を大きくするために複数の凸部または凹部を形成するようにしてもよい。

複数の電池セル２は、パックケース３の内部空間においてセル積層体を構成する。セル積層体を構成する複数の電池セル２は、それぞれ所定の間隔をあけて設置され、隣り合う電池セル２間には、流体が流通可能な隙間である電池通路５２が形成される。電池通路５２は、セル間に設けられたスペーサ部材によって形成される。このスペーサ部材は、セル間に挟まれて支持されることにより、セル間に流体が上下方向に流れる通路を形成する。すなわち、各電池通路５２は、セル間において、側壁側が閉じられて天壁３０側が天壁側通路５１に向けて開放し、底壁３１側が集合ダクト６１に接続されて、集合通路５３に通じる。これにより、各電池通路５２は、天壁３０側で流体の入口部を備え、底壁３１側で集合通路５３に集まる流体の出口部を備える。

集合ダクト６１は、吸込み部５４に接続されるダクト接続部材６２と、各電池セルの下端２１とを繋ぐダクトである。集合ダクト６１は、各電池通路５２を流出した空気が底壁３１に熱的に接続しうる集合通路５３を形成する。換言すれば、集合通路５３を流通する空気の熱は、底壁３１へ移動しうる。

集合通路５３は、各電池通路５２の出口部から、ダクト接続部材６２に向かって底壁３１に平行に延びる通路であり、ダクト接続部材６２を介して、送風機４の吸込み部５４に連通している。天壁側通路５１は、天壁３０と複数の電池セル２との間に形成される天壁３０に平行に延びる通路である。

送風機４は、パックケース３内の流体を循環通路５に循環させる送風手段であり、モータ４０と、モータ４０により回転されるシロッコファン４１と、シロッコファン４１を内蔵するファンケーシング４２とを備える。このファンケーシング４２は、内部にシロッコファン４１の吸込み口に通じる空気の吸込み部５４を形成する。吸込み部５４と集合通路５３とは、ダクト接続部材６２等によって接続されて連通する。ダクト接続部材６２は、集合ダクト６１に通じるダクトとファンケーシング４２とを連結するアタッチメントである。ダクト接続部材６２は、直方体状のチャンバを内部に有しているため、循環流体の流通抵抗を低減することにも寄与する。

送風機４は、ファンの回転軸を天壁３０や底壁３１に沿う方向に配して、回転軸に沿う方向に流体を吸入し、遠心方向に吹き出すように設置されている。送風機４は、パックケース３の側壁３２にモータ４０側、すなわち、吸込み部５４とは反対側である背面側（モータ４０側）を向ける姿勢で設置されている。

ファンケーシング４２の吹出し部には、循環通路５の一通路である吹出し通路５０を形成する吹出し用ダクト６０が接続されている。送風機４の吹出し通路５０は、ファンの遠心方向であって、天壁３０寄りでこの壁に沿うように延びている。したがって、送風機４によって吹出し通路５０を通じて吹き出される空気は、天壁３０に沿うように天壁側通路５１を進み、さらに天壁側通路５１から各電池通路５２に向けて流れる。そして、空気は、送風機４の流体吸引力によって、各電池通路５２に流入して下方に流れ、各電池通路５２の下端部から集合通路５３に流入するようになり、さらに空気は吸込み部５４を経て、送風機４に必ず戻ってくる。

また、循環通路５を流れる空気は、各電池通路５２を流れるときに、各電池セル２から吸熱したり、各電池セル２を加熱したりする。各電池セル２を冷却したり加熱したりした空気は、それぞれ、集合通路５３に集められ、吸込み部５４を通して送風機４に吸入される。また、空気は、パックケース３内を循環する際に、電池セル２の電極端子２０や、異極端子間を電気的に接続するバスバーにも接触するため、電極端子２０やバスバーも伝熱手段の一つを構成しうる。

電池パック１は、熱交換によって循環空気を冷却する冷却用の熱交換器８０を備える。熱交換器８０は、循環通路５を循環する循環空気が複数の電池セル２と熱交換するときに流通する電池通路５２よりも下流であって、電池セルの下端２１よりも下方に位置する部位に設けられる電池パック１の熱交換部である。熱交換器８０は、内部を冷媒が流通する複数のチューブと、各チューブと熱伝導可能に設けられる放熱用のフィンと、を備える。熱交換器８０では、各チューブ内を流れる冷媒と、各チューブやフィンの周囲を通過する循環空気とが各チューブやフィンを介して熱交換することにより、電池セル２との熱交換で吸熱した循環空気が集合通路５３で冷却される。

熱交換器８０の各チューブ内の通路は、冷却回路８を構成する環状パイプで形成される環状通路に連通する。したがって、当該環状通路は、一つの通路として熱交換器８０の入口部に接続されて、熱交換器８０で複数のチューブ内の通路に分岐し、分岐した通路が再び集合した一つの通路となる熱交換器８０の出口部に接続される。冷却回路８には、冷媒を強制的に循環させる駆動力を与えるポンプ８１と、熱交換器８０で吸熱した冷媒の熱を外部に放熱するための放熱用の熱交換器８２とが設けられている。

熱交換器８２は、熱交換器８０と同様に、複数のチューブとフィンとを有する。熱交換器８２では、冷却回路８を循環する冷媒と各チューブやフィンの周囲を通過する外部の空気とが各チューブやフィンを介して熱交換することにより、冷媒の熱が外部空気へ放出される。例えば、熱交換器８０の入口部、出口部のそれぞれから延びるパイプは、底壁３１を貫通して下方に延び、さらに車両の床７を貫通し、ポンプ８１及び熱交換器８２とこれらに接続するパイプの部分とは車両の外部に位置するように設けられている。また、冷媒には、例えば、水、不凍液、ＣＯ_２、フルオロカーボン類等の冷却流体を採用することができる。

電池パック１は、パックケース３の外部に通じる排水のための通路を構成する排水通路９１を有する。排水通路９１は、熱交換器８０よりも下方に位置するようにパックケース３の底壁３１に形成される排水口９０を有する。したがって、排水口９０は、底壁３１を貫通するように開口して、パックケース３の内部と排水通路９１とを連絡する。排水通路９１は、排水口９０に接続される排水ダクト９の内部に形成されたドレン通路である。

また、排水口９０は、電池セル２の下方に設置される熱交換器８０の直下（真下）に位置するように、底壁３１に設けられることが好ましい。排水通路９１は、集合通路５３よりも通路横断面積が小さい通路である。排水通路９１は、集合ダクト６１の内部に形成された集合通路５３に接続されている。排水ダクト９は、集合通路５３や底壁３１に流下した凝縮水を車両の外部に排水するためのドレンパイプである。排水ダクト９は、底壁３１から下方に延び、車両の床７を貫通し、下流側の開口端部が車両の外部に位置するように設けられている。この構成によれば、熱交換器８０で発生した凝縮水は、下方に滴下して集合通路５３に溜まり、排水口９０に導かれて、排水通路９１を通って車外に排出される。

また、パックケース３は、車両の床７に直接接触するようにして設置してもよい。車両の床７は、例えば、空調空気によって冷却されていたり、日射が直接当たりにくかったりするため、車両の部材の中でも比較的温度が低い箇所である。このため、パックケース３が車両の床７に直接接触して設置されていることによれば、電池パック１は、筐体壁を介した放熱効果を提供することができる。また、パックケース３は、ブラケット部材を介して床７に固定されて、底壁３１を床７から浮かした状態で設置するように構成してもよい。

電池セル２は、電流が取り出される出力時及び充電される入力時に自己発熱する。例えば、電池管理ユニットは、電池パック１内の電池セル２の温度を常時モニターし、電池セル２の温度に基づいて送風機４の運転を制御する。送風機４は、電池パック１の複数の電池セル２に蓄電された電力を用いて駆動することができる。送風機４の作動は、制御装置１０によって制御される。したがって、制御装置１０は、電池管理ユニットによって構成することができる。制御装置１０は、温度センサ１１が検出する温度に基づいて、送風機４の出力を制御することにより、送風機４による循環空気の流量を制御することができる。

温度センサ１１は、例えば、循環空気が電池通路５２を流出した直後の温度を検出できるように設けられている。したがって、温度センサ１１は、集合通路５３において、熱交換器８０によって熱交換される前の位置、すなわち、熱交換器８０が設けられている場所よりも空気流れ方向の上流である位置に設置されている。温度センサ１１検知する空気の温度は、電池セル２と熱交換した後の空気の温度であるため、電池セル２の温度と相関関係があり、電池セル２の温度検知手段として活用することができる。

制御装置１０は、内蔵する演算部、記憶装置等に予め記憶された演算プログラムを用いた演算結果にしたがい、送風機４の回転数、ポンプ８１の運転を制御する。制御装置１０は、例えば、モータ４０に最大電圧に対して０％〜１００％に含まれる任意の値のデューティ比に制御した電圧を印加して、ファンの回転数を可変させる。電池パック１では、このデューティ制御によってファンの回転数を変化させることにより、送風機４がもたらす風量を、多段階または無段階的に調節することができる。また、制御装置１０は、温度センサ１１によって検出される温度が第１の基準温度に対して高い場合に送風機４を運転して第１の回転数に制御する。

さらに、制御装置１０は、温度センサ１１の検出温度が第１の基準温度よりも高く設定された第２の基準温度に対して高い場合に、さらにポンプ８１を運転して、冷却回路８の冷媒を循環させる。これにより、熱交換器８０において、集合通路５３を流通する空気と冷媒との熱交換が促進されるので、熱交換器８０の吸熱能力が向上する。このように温度低下された循環空気は、次に吹出し通路５０から吹き出された後、高い吸熱能力を備えた流体として各電池セル２を冷却することができる。また、制御装置１０は、さらに電池冷却能力を向上するために、送風機４の回転数を第１の回転数よりも高く設定された第２の回転数に制御するようにしてもよい。

また、排水通路９１は、例えば、電池セル２からのガスの発生によってパックケース３の内部圧力が大きく上昇した場合には、ケース内部のガスを車両の外部に排出するための通路として機能する。この機能により、パックケース３の内部のガスが排水通路９１を介して外に排出されるので、電池パック１のフェールセーフ機能が働くようになる。

また、電池パック１は、車両のトランクルーム、トランクルームより下方に設けられたトランクルーム裏エリア等のパック収容スペースに設置される。車両のパック収容スペースには、例えば、スペアタイヤ、工具等も収納することができる。電池パック１は、底壁３１や集合通路５３を下側にした姿勢で、パック収容スペースに設置される。

また、パックケース３は、車両に設けられた床７に接触するように車両に搭載してもよい。これにより、パックケース３内の熱は、ケースの壁を介して床７に伝達される。したがって、パックケース３内の熱は、電池セル２と熱交換した後の集合通路５３を流れる空気から、底壁３１を介して車両の床７に伝達される。また、底壁３１と床７との接触部には、熱伝導性に優れた放熱シートを介在させるようにしてもよい。この場合、パックケース３内の熱は、底壁３１から放熱シートを介して床７に伝達される。

また、循環通路５を循環する過程で空気は、各側壁、天壁３０、底壁３１等に接触する。循環空気は、電池セル２との熱交換の前に、側壁や天壁３０を通してパックケース３の外部に放熱する。また、循環空気は、天壁側通路５１を流れる際に、電池セル２との熱交換の直前に、天壁３０を通してパックケース３の外部に放熱する。したがって、天壁３０の全体、天壁３０と直交する側壁の全体が、パックケース３内の電池セル２の熱を外部に放出する際の放熱面として機能する。

次に、第１実施形態の電池パック１がもたらす作用効果について説明する。電池パック１は、循環空気が電池セル２と熱交換するときに流通する電池通路５２よりも下流であって、電池セルの下端２１よりも下方に位置する部位に設けられる熱交換器８０を備える。電池パック１は、パックケース３の外部に通じる排水のための通路であって、熱交換器８０よりも下方に位置するようにパックケース３に形成される排水口９０を有する排水通路９１を備える。

電池パック１によれば、循環通路５を循環する循環空気と電池セル２よりも下方かつ下流に位置する熱交換器８０とによって複数の電池セル２を冷却することにより、複数の電池セル２の冷却程度を均一に近づけ、騒音漏れや埃等の流入を抑制できる。さらに、電池セルの下端２１よりも下方に位置する排水口９０を有する排水通路９１を備えることで、凝縮水は電池セルの下端２１よりも下方の位置で、排水口９０の周囲に溜まった状態から次第に排水通路９１を通して排出されるようになる。このため、停留した凝縮水が循環空気から受ける風圧によって移動したとしても、電池セル２の高電圧部位に水が接触してしまうことを抑制できる。したがって、電池性能の劣化、寿命低下となる事態を回避できる電池パック１が得られる。このように、電池パック１は、電池セル２に対する凝縮水の侵入防止と電池冷却性能の確保との両方を実現することができる。

また、排水口９０は、熱交換器８０の直下または直下周辺に位置するように設けられている。この構成によれば、熱交換器８０で発生した凝縮水は、重力にしたがって熱交換器８０の真下またはその周辺に流下する。熱交換器８０から下方に流下した凝縮水が集合通路５３を流通する空気によって流されたとしても、熱交換器８０の直下または直下周辺に位置する排水口９０から、凝縮水を可及的速やかに排水通路９１に流入させることができる。また、凝縮水が集合通路５３を流通する空気によって吹き飛ばされる可能性を低減できるので、熱交換器８０から落下した凝縮水をパックケース３の外部に円滑に排出することができる。

また、各電池セル２の電極端子２０は、熱交換器８０に近い側に位置する外装ケースの下端面とは反対側に位置する外装ケースの上面から上方に突出する。この構成によれば、熱交換器８０で発生する凝縮水は、重力によって下方に流下し、排水口９０から速やかに排水されるので、凝縮水を高電圧部位の電極端子２０から離れる方向へ確実に移動させる流れを構築できる。また、仮に、熱交換器８０で発生した凝縮水が、循環空気によって吹き飛ばされたとしても、熱交換器８０は電池セルの下端２１よりも下方に位置するため、飛散した凝縮水は、電極端子２０まで達する可能性はかなり低い。したがって、電池セルの高電圧部位に対して凝縮が悪影響を与えるような事態を、より確実に回避することが可能になる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の熱交換部に係る他の形態について図２を参照して説明する。図２において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。

図２に示すように、第２実施形態の熱交換部は、複数のチューブ及びフィンを有する熱交換器ではなく、熱交換パイプ１８０によって構成される。熱交換パイプ１８０は、内部に冷媒が流通する冷媒通路を備える。熱交換パイプ１８０は、熱交換パイプ１８０内の通路は、冷却回路１０８を構成する環状パイプで形成される環状通路に連通する。また、熱交換パイプ１８０は、冷却回路１０８を構成する環状パイプから分岐する複数のパイプによって構成してもよい。

熱交換パイプ１８０は、循環通路５を循環する循環空気が複数の電池セル２と熱交換するときに流通する電池通路５２よりも下流であって、電池セルの下端２１よりも下方に位置する部位に設けられる電池パック１の熱交換部である。熱交換パイプ１８０では、パイプ内を流れる冷媒と、パイプの周囲を通過する循環空気とがパイプを介して熱交換することにより、電池セル２との熱交換で吸熱した循環空気が集合通路５３において冷却される。

（第３実施形態）
第３実施形態では、電池パック２０１について図３を参照して説明する。電池パック２０１は、第２実施形態の電池パック１０１に対して、外部の空気を循環通路５に取り入れるための開閉装置１２を備える点が相違する。図３において、第２実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態、第２実施形態と同様である。以下、前述の各実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第３実施形態において第前述の実施形態と同様の構成を有するものは、同様の作用、効果を奏するものとする。

図３に示すように、電池パック２０１は、送風機４の吸引力によって吸い込まれるパックケース３の外部の空気をパックケース３の内部に導入する空気導入通路６３０を備える。開閉装置１２は、パックケース３の内部で空気導入通路６３０を開放及び閉鎖する装置である。したがって、送風機４に吸い込まれる空気が通る通路は、集合通路５３と空気導入通路６３０である。

空気導入通路６３０は、パックケース３の外部と送風機４とを連通させる通路である。例えば、空気導入通路６３０は、集合通路５３よりも通路横断面積が小さい通路である。空気導入通路６３０は、ダクト接続部材６２に接続される給気用ダクト６３の内部通路である。空気導入通路６３０は、電池通路５２よりも下流であり、かつ送風機４における吸込み部５４よりも上流に位置する特定部位に接続される。したがって、特定部位は、集合通路５３及び吸込み部５４を含む範囲の任意の位置に設定することができる。

給気用ダクト６３の給気導入口は、パックケース３の外部に開口している。給気用ダクト６３は、パックケース３の底壁３１を貫通してダクト接続部材６２の下部とパックケース３の外部とを接続する。開閉装置１２による開放状態のときに送風機４の吸引力によって、給気用ダクト６３内に吸い込まれた空気は、空気導入通路６３０を通して送風機４の吸込み部５４に導入される。さらに空気は、吹出し通路５０から吹き出されることで、循環通路５を流れてパックケース３の内部に取り込まれる。

開閉装置１２は、検知した温度に応じて空気導入通路６３０を開放及び閉鎖する。開閉装置１２は、空気導入通路６３０を介したパックケース３の内部への空気の導入を許可及び禁止する空気導入許否手段の一例である。

開閉装置１２は、例えば、電気を駆動源とする装置である。開閉装置１２は、複数の電池セル２に蓄電された電力を用いて駆動することができる。開閉装置１２の作動は、制御装置１０によって制御される。制御装置１０は、温度センサ１１が検出する温度に基づいて、開閉装置１２のドア部を駆動するサーボモータ等の装置の作動を制御することにより、ドア部の角変位を制御して、空気導入通路６３０を開閉する。例えば、制御装置１０は、温度センサ１１によって検出される温度が規定温度に対して、高い場合に開閉装置１２を開放状態に制御し、低い場合に開閉装置１２を閉鎖状態に制御する。

開閉装置１２が開放状態に制御される場合には、空気導入通路６３０を介して循環通路５に混入する外部の空気量と同等の空気量が、排水通路９１を通じてパックケース３の外部に排出されることになる。したがって、外部空気を導入する場合には、排水通路９１は空気を外部の排出するための空気排出通路として機能する。

また、空気導入通路６３０は、車両の車室内に通じるように構成してもよい。この場合、給気用ダクト６３は、その空気吸入部が車室内に位置するように延びている。例えば、給気用ダクト６３は、車室内の内装部材を貫通して車室内に通じるように設けられたり、車室内の側部に這わすように設けられたりする。したがって、給気用ダクト６３を通して送風機４が吸い込む流体は、車室内の空気である。車両に車室内を空調する空調装置が搭載されている場合には、空調装置は、車外または車室内から空気を取り入れて、温度調節した空気を車室内に提供する。空気導入通路６３０は、パックケース３の周囲温度よりも低温である、外気または車室内の空気（内気）をパックケース３内に導入する通路となる。

この電池パック２０１によれば、空気導入通路６３０は開閉装置１２によって開放及び閉鎖されるため、開放時のみパックケース３内に空気が導入されることになる。これにより、開放時には循環空気流を確保しながらも同時に給排気を行い、閉鎖時には給気用の通路と排気用の通路の両方ともは開放されないので、パックケース３内には循環空気流が形成されるだけとなる。したがって、送風機４の運転音の漏れや水分及び埃のパックケース３の内部への侵入を軽減できるとともに、外部空気を利用した空気の入れ替え作用により、電池冷却能力をさらに向上できる。

また、電池パック２０１は、外部空気の入れ替え作用によって、電池冷却能力を補充することができる。この作用は、熱交換部が担当する吸熱量を低減できることに寄与するので、ポンプ８１の駆動力を抑制でき、電池冷却に関わるエネルギーの省力化を図ることができる。

電池パック２０１は、外部空気導入の条件を満たした場合にだけ、開閉装置１２によって空気導入通路６３０が開放されて空気流通を許可する。これにより、パックケース３内に空気の循環流を継続して形成できる程度も新鮮な空気を取り入れつつ、循環通路５における空気の循環によって電池セル２を冷却できる。これにより、冷却のために大量の空気を常時出し入れして電池セル２を冷却する従来の方式に比べて、パックケース３の外部への騒音伝搬を抑制でき、さらに、電池セル２からの十分な吸熱量を得るための循環流量を確保する電池パック２０１を提供できる。

さらに、電池セル２の温度が低い場合には、開閉装置１２を動作させない閉鎖状態による空気流通の禁止によって、外部への騒音の伝わりを抑制するとともに、外部への放熱量を抑制してパックケース３の内部を保温することができる。このため、電池パック２０１は、電池の温度上昇を早めて、電池からの出力を早期に実施することができる。

また、空気導入通路６３０は、車両の車室内に連通するように設けられることが好ましい。車室内の空気は空気導入通路６３０を通してパックケース３の内部に引きこまれる。この電池パック２０１によれば、空調された車室内空気を空気導入通路６３０を通してパックケース３内に導入することができるため、排水通路９１から排出される空気との温度差を大きくすることができる。したがって、このように温度差が大きくなることによって外部への放熱量を増加できるため、電池パック２０１の冷却性能をさらに向上させることができる。

（他の実施形態）
前述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の実施形態において、冷却回路８、１０８には、空調装置が備える空調用の冷凍サイクルにおける冷媒の一部が流通可能な構成を採用することもできる。この場合には、熱交換部による電池冷却を実施する際に、冷却回路には冷凍サイクルの冷媒の一部が流入するように冷媒の流れが切り替えられる制御が行われる。したがって、前述の熱交換部に、冷凍サイクルの冷媒の一部が流通することにより、空調用の冷媒を電池冷却に利用可能な装置を提供できる。

前述の実施形態の温度センサ１１は、電池通路５２に設けるようにしてもよい。また、温度センサ１１は、電池セル２の一部に接触するように設けられて、電池セルの温度を直接検知するように構成してもよい。

第３実施形態の開閉装置１２は、予め定めた規定温度に基づいて、空気導入通路６３０を開放する開放状態と閉鎖する閉鎖状態とに切り替わる機械駆動方式の装置であってもよい。この場合の開閉装置は、温度を検知する感温部を備え、電気を駆動源とする動作ではなく、感温部で検知した温度に基づいて機械構造を動作させて、開放状態と閉鎖状態とに切り替わるように構成される。例えば、開閉装置は、感温部によって検知された温度が規定温度よりも高温である場合は機械駆動により開放状態に切り替わり、規定温度よりも低い場合は機械駆動により閉鎖状態に切り替わる。

前述の実施形態において集合通路５３は、集合ダクト６１によって形成されているが、集合通路５３は、例えば、ダクトで区画される通路ではなく、底壁３１及び側壁によって囲まれる通路として構成してもよい。

また、前述の実施形態の電池パックは、１個の送風機４を用いて、循環通路５を主流経路とする循環流を形成するが、複数個の送風機による吸入、吹出しによって、循環流を形成するように構成してもよい。

また、パックケース３の内部に設けられる送風機４が内蔵するファンには、前述の実施形態に記載するシロッコファンの他、軸流ファン、ターボファン等を用いて、送風手段を構成してもよい。

１…電池パック
２…電池セル（電池）
３…パックケース（筐体）
４…送風機（送風手段）
５…循環通路
２１…電池セルの下端（電池の下端）
８０…熱交換器（熱交換部）
９０…排水口
９１…排水通路
１８０…熱交換パイプ（熱交換部）

Claims (4)

1. 複数の電池（２）と、
   前記複数の電池を冷却する空気を送風する送風手段（４）と、
   前記複数の電池及び前記送風手段を収容する筐体（３）と、
   前記筐体の内部に形成される空気の循環通路であって、前記送風手段が吹き出した空気が前記複数の電池と熱交換した後、前記送風手段に吸い込まれる一連の空気の流通経路をなす循環通路（５）と、
   前記循環通路を循環する循環空気が前記複数の電池と熱交換するときに流通する電池通路（５２）よりも下流であって、前記電池の下端（２１）よりも下方に位置する部位に設けられて、熱交換によって前記循環空気を冷却する熱交換部（８０；１８０）と、
   前記筐体の外部に通じる排水のための通路であって、前記熱交換部よりも下方に位置するように前記筐体に形成される排水口（９０）を有する排水通路（９１）と、
   を備えることを特徴とする電池パック。
2. 前記排水口は、前記熱交換部の直下もしくは直下周辺に位置することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記電池は、外装ケースから突出する電極端子（２０）を備え、
   前記電極端子は、前記熱交換部に近い側に位置する前記外装ケースの下端面とは反対側に位置する前記外装ケースの上面から上方に突出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック。
4. 前記循環通路と前記筐体の外部とを連通させるように設けられる空気導入通路（６３０）と、
   前記空気導入通路を開放し、閉鎖することにより、前記空気導入通路を介した前記筐体の内部への空気の導入を許可及び禁止する空気導入許否手段（１２）と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池パック。

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