JP2016119166A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの体格又は重量をあまり増やさずに電池パックの熱容量を上げ、炎天下で電池が高温にならない電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１００は、複数の電池５を含む組電池５０と、組電池５０を収納し組電池５０からの熱を蓄熱する電池パックケース２とを備える。電池パックケース２は、内部に、電池５をモジュールごとに収納するモジュールケース１を有する。電池パックケース２は、内部に、電池５又はモジュールケース１と電池パックケース２との間を絶縁する絶縁部材３と、電池パックケース２を外部構造材に固定する外部マウント部材４とを有する。電池パックケース２、モジュールケース１、絶縁部材３、及び外部マウント部材のいずれかを固体状蓄熱材、例えば、電子相転移する物質を含む強相関電子系蓄熱材で構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の電池が内部に収納された電池パックに関するものである。特に、自動車又は家庭用の電力を蓄積する電池パックの蓄熱機能に関する。

従来、電池パックは高温に弱く、夏季炎天下において温度上昇により寿命が縮まっている。それを見越して余分な容量の電池（セルともいう）を搭載している。また、電池パック内に蓄熱材を装填し、電池セルと熱的に接続して熱容量を上げる電池パックとして特許文献１に記載の電池冷却システムがある。この冷却システムは、電池を内部に収納したケースと、このケースの壁面内部に一体的に設けられ、蓄熱を行う蓄熱手段と、この蓄熱手段を冷却させる冷却手段とを備えている。

それによって、駐車中の電池の温度上昇を抑制して電池を長寿命としている。具体的には、蓄冷部を形成する蓄冷ケースの上に複数の電池から成る組電池を収納した電池パックケースを積んでいる。蓄冷ケースの中には潜熱蓄冷材が収納されている。電池パックケースの中には組電池が収納されている。潜熱蓄冷材は硝酸／塩化アンモニウム、ポリプロピレングリコール等であり、固体から液体に相変化する。

電池を冷却する冷却ファンからの風は、一部は、蓄冷ケースを冷却し、潜熱蓄冷材を冷却する。他の風は電池パックケース中の組電池を冷却する。走行中の電池の温度上昇が著しい場合に、冷却ファンからの風に加えてその時点まで蓄冷した潜熱蓄冷材から電池の冷却が下方から行われる。

次に、蓄熱材にとって必要な要件を満たす新しいタイプの蓄熱材を開示した特許文献２がある。この特許文献２に開示された蓄熱材は、電子相転移する物質を含む蓄熱材であって、電子のもつ内部自由度である電荷とスピンと軌道との自由度のうち、軌道の自由度又はそれら３つの自由度のうち少なくとも２つ以上を含む複自由度の相転移を利用している。電子相転移の転移エンタルピーはＨ_２Ｏの固体−液体相転移の転移エンタルピーの５％以上とされている。

特開２００９−１９３８３２号公報 特開２０１０−１６３５１０号公報

上記特許文献１の技術によると、図５のように、潜熱蓄熱材５００を電池パック１００の電池パックケース２内に挿入するため、体格が増大する。また相変化時に液体となるため、潜熱蓄熱材が漏れ出ないように、蓄冷ケース５Ｓをシールする必要がある。その結果、構造が複雑化する。また、蓄熱のため必要なだけの潜熱蓄熱材５００を電池パックケース２内に装填しており、必然的に体格が大きく、重くなってなる。

しかし、このような蓄冷材を電池パック内に組こむことにより、図１３のように炎天下での電池パック内の電池の温度上昇温度低下が緩和されることも事実である。図１１は、昼間の高温外気時は、矢印Ｙ１２のように、蓄熱材への蓄熱で電池の温度上昇を抑制し、外気温度が低下する夜間は、蓄熱材からの放熱で電池温度が低下するのを抑制することを示している。

本発明は、上記問題点に鑑み、電池パックの体格又は重量をあまり増やさずに電池パックの熱容量を上げ、炎天下で電池が高温にならない電池パックを提供することを目的とする。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

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、本発明における電池パックは、複数の電池（５）を含む組電池（５０）と、組電池（５０）を収納する電池パックケース（２）と、電池パックケース（２）を外部構造材に固定する外部マウント部材（４）とを備え、電池パックケース（２）、又は外部マウント部材（４）を電子相転移する物質を含む強相関電子系蓄熱材で構成している。

この発明によれば、電池パックケース２、又は外部マウント部材４を電子相転移する物質含む強相関電子系蓄熱材で構成している。それにより、電池パックケース２内部の電池５の発熱又は外部温度の上昇により電池温度が急激に上昇する条件が成立しても、強相関電子系蓄熱材の蓄熱作用により、電池５の温度上昇が抑制される。よって電池５の急激な温度変化による電池性能低下が抑制できる。

更に、強相関電子系蓄熱材が蓄熱するときに、固体から液体のような相変化を生じないから、蓄熱材組成物が固体から液体に融解する融解温度近くに温度が維持されることを利用した蓄熱材と比べると、液体にならず固体のままである。そのため、相変化に対するシール部材や密閉する容器空間が不要であり、全体の体格を小型化できる。よって、電池パックの体格又は重量をあまり増やさずに電池パックの熱容量を上げ、炎天下で電池が高温にならない電池パックを提供できる。

本発明の第１実施形態における電池パックをハイブリッド自動車に搭載した状態を示す外形図である。 第１実施形態を示す電池パックを図１の矢印Ｙ１方向に見た電池パックの縦断面図である。 上記実施形態における蓄熱材である、タングステンＷで所定量置換したＶＯ_２が、所定温度である２０℃に電池温度を保つ状態を説明する説明図である。 第１実施形態の強相関電子系蓄熱材の熱スイッチ効果を説明する特性図である。 本発明の比較例を示す従来の電池パックのエネルギー密度を説明する説明図である。 第１実施形態における電池パックのエネルギー密度を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態を示す電池パックの断面図である。 本発明の第３実施形態における電池パックが持つ傾斜材として構成された絶縁部材の説明図である。 本発明の第４実施形態を示す電池パックの断面図である。 第４実施形態の変形例を説明する説明図である。 本発明のその他の実施形態となる電池パックの説明図である。 本発明の更にその他の実施形態となる電池パックの内部構成図である。 従来の蓄熱材を含む電池パックの作用を説明する説明図である。

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）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図４及び図６を用いて詳細に説明する。図１は、ハイブリッド自動車に搭載された電池パック１００の外形を示す。電池パック１００の電力は走行エネルギーとして電動機で消費される。電池パック１００内の電池は、リチウム電池等の二次電池である。この電池は、放電時及び充電時に発熱する。電池パック１００は外部マウント部材４で車体に固定されている。図２は、本発明の第１実施形態を示す電池パック１００の縦断面構造の概略を示し、図１において仮想線で示した断面平面を矢印Ｙ１方向に見て図示している。電池パック１００の内部には複数の電池５の集合を含む組電池５０が設けられている。この組電池５０は複数の電池５が、直列又は並列に接続されてモジュールケース１の内部に設けられている。電池パックケース２内にはモジュールケース１が複数個設けられており、組電池５０を分割して収納している。

図２では、電池パック１００の外殻部材となる電池パックケース２の中に２組のモジュールケース１が収納されている。なお、電池パック１００内のモジュールケース１の数は２組に限らない。モジュールケース１内の電池５によって組電池５０が構成され、この組電池５０を電池パックケース２が収納する。電池パックケース２は、組電池５０からの熱を蓄熱し、外部に熱を放熱する。

電池パックケース２の中には、モジュールケース１以外にも、電池５と電池パックケース２との間を絶縁する絶縁部材３が設けられている。また、電池パックケース２の外部には外部構造材となる電気自動車の車体に電池パックケース２を固定する外部マウント部材４が設けられている。

そして電池パックケース２、モジュールケース１、絶縁部材３、外部マウント部材４とのいずれかは、固体状蓄熱材で構成されている。この固体状蓄熱材は、固体から固体のように蓄熱するときの相変化が液体にならず固体のままである蓄熱材を言う。この第１実施形態では、固体状蓄熱材が、電子相転移する物質を含む強相関電子系蓄熱材で構成されている。

以下、この強相関電子系蓄熱材について説明する。この強相関電子系蓄熱材は、特許文献２で開示されているが次の特徴を有する。

この蓄熱材は、電子相転移する物質を含む蓄熱材である。電子相転移は、電子のもつ内部自由度である、電荷とスピンと軌道との自由度のうち、軌道の自由度又はそれら３つの自由度のうち少なくとも２つ以上を含む複自由度の相転移を利用する。電子相転移の転移エンタルピーは、Ｈ２Ｏの固体−液体相転移の転移エンタルピーの５％以上である。

この強相関電子系蓄熱材を構成する物質は、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｗ_ＸＯ_２（０≦Ｘ≦０．０６５０）、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｔａ_ＸＯ_２（０≦Ｘ≦０．１１７）、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｎｂ_ＸＯ_２（０≦Ｘ≦０．１１５）、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｒｕ_ＸＯ_２（０≦Ｘ≦０．１５０）、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｍｏ_ＸＯ_２（０≦Ｘ≦０．１６１）、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｒｅ_ＸＯ_２（０≦Ｘ≦０．０９６４）、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＶＳ_２、ＬｉＶＯ_２、ＮａＮｉＯ_２、ＬｉＲｈ_２Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_３、Ｖ_４Ｏ_７、Ｖ_６Ｏ_１１、Ｔｉ_４Ｏ_７、ＳｍＢａＦｅ_２Ｏ_５、ＥｕＢａＦｅ_２Ｏ_５、ＧｄＢａＦｅ_２Ｏ_５、ＴｂＢａＦｅ_２Ｏ_５、ＤｙＢａＦｅ_２Ｏ_５、ＨｏＢａＦｅ_２Ｏ_５、ＹＢａＦｅ_２Ｏ_５、ＰｒＢａＣｏ_２Ｏ_５．５、ＤｙＢａＣｏ_２Ｏ_５．５４、ＨｏＢａＣｏ_２Ｏ_５．４８、ＹＢａＣｏ_２Ｏ_５．４９のいずれかである。そしてＸの値は、目的とする電子相転移の温度に応じて選択される。

一般に蓄熱の機構は、顕熱蓄熱と潜熱蓄熱に大別されが、この発明に用いる蓄冷材は、潜熱蓄熱の機構を用いている。潜熱蓄熱は、相転移時の転移エンタルピーを利用したものである。

電子相転移する物質を含む蓄熱材における電子相転移は、電子のもつ内部自由度である、電荷とスピンと軌道との自由度のうち、軌道の自由度又はそれら３つの自由度のうち少なくとも２つ以上を含む複自由度の相転移である。このような相転移は、以下の特性を有する。

第１に、固相状態で生じる相転移であるため、蓄熱材（液体）が容器から漏れる心配が無い。

第２に、無機塩水和物などの固体−液体相転移と異なり、相転移時の相分離や分解が生じる虞がない。

第３に、相転移時の体積変化が固体−液体相転移に比べ小さい。

また、このような相転移を示す物質は、高い熱伝導率を有する。潜熱蓄熱において、蓄熱は相転移温度（又はその付近の温度）で行われる。また、上記物質において、Ｘの値を調整すれば、相転移温度を調整することができる。そのため、Ｘの値を調整することにより、目的の温度で相転移する物質を容易に得ることができる。

スピンと軌道と電荷との自由度の相転移は、これまで潜熱蓄熱に利用されてきた固体−液体相転移と異なり、固相状態で生じる相転移である。そのため、液化した蓄熱材が容器から漏れる心配が無い。また、蓄熱材を容器などで覆う必要も無い。更に、強相関電子系の物質の相転移では、無機塩水和物などの固体−液体相転移と異なり、相転移時の相分離や分解が生じる虞がない。また、強相関電子系の物質は、相転移時の体積変化が固体−液体相転移に比べて小さい。

強相関電子系の物質の伝導状態は、金属、もしくはモット絶縁体とよばれる比較的小さいバンドギャップをもつ半導体である。このため、強相関電子系の物質の伝導状態は、これまで蓄熱材として利用されてきた無機塩水和物、有機物、融解塩のような大きなバンドギャップをもつ絶縁体と比較して、高い熱伝導率を有する。

電子相転移する物質を含む蓄熱材の主成分は二酸化バナジウム（ＶＯ_２）である。ＶＯ_２は、ルチル型構造を持つ酸化物であり、室温より高い６９℃で、金属−絶縁体転移を示すことが知られている。また、当該金属−絶縁体転移は、スピンと軌道の複自由度の相転移であるため、その転移エンタルピーは２３７Ｊ／ｃｃと非常に大きい。また、当該相転移の起こる温度範囲も非常に狭い。

ＶＯ_２では、バナジウム（Ｖ）の一部をタングステン（Ｗ）で置き換えることで、上記金属−絶縁体転移の起こる温度（相転移温度）が低下する。ＶＯ_２のＶの一部をタングステン（Ｗ）で置換して蓄熱材を構成できる。この構成においては、まず、Ｖ_２Ｏ_５粉末を、水素とアルゴンの混合ガス中において、７００℃まで昇温し、４８時間保持することにより、前駆体であるＶ２Ｏ３粉末を得る。当該Ｖ_２Ｏ_３粉末と、Ｖ_２Ｏ_５粉末及びＷＯ_３粉末を、バナジウムとタングステンと酸素との間のモル比が所定のモル比になるように混合する。そして、当該混合物（粉末）を石英管内に入れ、真空封入した。具体的には、混合物を入れた石英管を排気装置に接続し、石英管内を真空排気した。そして、該石英管を、ガスバーナー等を用いて溶かしながら封じ切った。その後、上記混合物を、石英管ごと１０００℃まで昇温し、４８時間保持した。以上の工程を経て、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｗ_ＸＯ_２の粉末試料が合成できる。

なお、混合物（粉末）を５００ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の圧力で押し固めてペレットにし、それを石英管内に真空封入し、同様の熱処理を行うことにより、焼結体試料を合成することもできる。

また、Ｖ_０．９９Ｗ_０．０１Ｏ_２の相転移温度は、昇温過程において４４℃、降温過程において４２℃である。Ｖ_{０．９７７}Ｗ_{０．０２３}Ｏ_２の相転移温度は、昇温過程において１１℃、降温過程において１０℃である。Ｖ_０．９５Ｗ_０．０５Ｏ_２の相転移温度は、昇温過程において−６７．５℃、降温過程において−７１℃である。

そして、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｗ_ＸＯ_２において、相転移温度がタングステンの置換量に対して線形に減少することが確認される。具体的には、タングステンの置換量Ｘと昇温過程における相転移温度ＴＣの関係は、ｄＴＣ／ｄＸ＝−２７．４Ｋ／ａｔ．％Ｗと見積もられる。合成した試料について、相転移に伴う転移エンタルピーは、これまで蓄熱材として利用されてきた物質の転移エンタルピーと同等である。

強相関電子系のスピンと軌道と電荷との状態は、互いに強く相互作用を及ぼし合う電子集団により協同的に生み出される。そのため、少量の不純物で諸物理量が劇的に変化してしまう虞がある。また、Ｖを他の金属と置き換えることで、転移エンタルピーが激減する虞があった。又は、相転移の起こる温度範囲が非常に広くなってしまう（相転移のブロード化）虞があった。しかし、Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｗ_ＸＯ_２に関しては、転移エンタルピーの激減や、相転移のブロード化が生じることなく、転移温度を自由に変更できる。

Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｗ_ＸＯ_２において、タングステンの置換量と転移エンタルピーの関係が略線形である。Ｖ_{（１−Ｘ）}Ｗ_ＸＯ_２のＸの値を変えることで、転移エンタルピーの激減や、相転移のブロード化が生じることなく、転移温度を自由に変更できる。即ち、Ｘの値を調整することにより、使用温度を適宜変更することが可能となり、使用温度に相転移を有する物質を容易に選択することが可能となる。また、従来の蓄熱材料では保持することのできなかった温度において蓄熱することが可能となる。

次に、ＶＯ_２のＶをＷ以外の物質で置換することもできる。そして、相転移温度がＴａ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｒｅなどの置換量に対して線形に減少する。また、転移温度及び転移エンタルピーがＴａ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｒｅなどの置換量に対して線形に変化する。

また、Ｘの値を調整することにより、使用温度を適宜変更することができ、０℃から４０℃の範囲内の使用温度において、相転移する物質を構成することができる。

（第１実施形態の作用効果）
第１実施形態における強相関電子系蓄熱材を使用した電池パックは、０℃から４０℃の範囲内において相転移するようにＸの値が調整されて電池パック１００内に使用されている。これによれば、０℃から４０℃の範囲内において相転移するから、この温度範囲内において著しい蓄熱作用を発揮し、電池５の温度を適切な範囲に保つことができる。これにより、電池５は、電池適正温度範囲から外れることが無いため、出力（放電）時及び入力（充電）時に電力が低下してしまうことが無い。また、図１３に示した従来と同様の作用も発揮できる。なお、リチウム電池の場合、概略１５℃から４５℃が電池適正温度範囲である。

図３を用いて、タングステンＷで所定量置換したＶＯ_２が所定温度である２０℃に電池温度を保つ状態を説明する。図３は、タングステンＷで所定量置換したＶＯ_２から成る蓄冷材が内蔵された電池パック１００の特性のイメージを示す。外部から電池パック１００が冷却されても加熱されても、１５℃から４５℃の範囲内において相転移する。特には電池適正温度範囲内の３０℃付近で蓄冷又は蓄熱が行われ、電池５にとって性能を最大限に発揮できる。

次に、図４を用いて、第１実施形態の強相関電子系蓄熱材の熱スイッチ効果を説明する。この強相関電子系蓄熱材は、高温で熱伝導率λがアップし、低温でλがダウンする。従って、高温になると、蓄熱材を兼ねる電池パックケース２等からの放熱が促進される。この作用によっても、電池パック１００内の電池５を好適な温度に維持することができる。

第１実施形態によれば、電池パックケース２、モジュールケース１、絶縁部材３、外部マウント部材４とのいずれかを電子相転移する物質を含む強相関電子系蓄熱材で構成している。それ故、電池パックケース２内部の電池５の発熱又は外部温度の上昇により電池温度が急激に上昇する条件が成立しても、強相関電子系蓄熱材の蓄熱作用により、電池５の温度上昇が抑制される。よって電池５の急激な温度変化による電池性能の低下が抑制できる。

更に、強相関電子系蓄熱材が蓄熱するときに、固体から液体のような相変化を生じないから、蓄熱材組成物が固体から液体に融解する融解温度近くに温度が維持されることを利用した蓄熱材と比べると、液体にならず固体のままである。そのため、全体の体格を小型化できる。よって、電池パックの体格又は重量をあまり増やさずに電池パックの熱容量を上げ、炎天下で電池が高温にならない電池パックを提供できる。

なお、図２の電池パックケース２の内部、モジュールケース１の外部、絶縁部材３の外部に電池の熱を放熱する流体８である空気や窒素ガス又は不凍液が流動するようにしても良い。このようにすれば、流体８の流動により、電池パックケース２、モジュールケース１、絶縁部材３のいずれかの表面から効率よく放熱させることができる。

図５は、比較例を示す従来の電池パックの断面構造を示す。この構成では電池パック１００を構成する電池パックケース２は、電池を収納する体積Ｖ１の第１空間と、周知の蓄熱材５００を収容する体積Ｖ２の第２空間となる蓄冷ケース５Ｓとを有している。第２空間は、蓄熱のために設けられた空間から成る。電池に蓄えられるエネルギーをＱとし、第１空間の体積をＶ１とし、第２空間の体積をＶ２としたとき、エネルギー密度はＱ÷（Ｖ１＋Ｖ２）となる。

一方、図６の第１実施形態においては、第２空間が不要であるから、図６のように、エネルギー密度はＱ÷Ｖ１となり、エネルギー密度の高い電池パック１００が得られる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上記した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第２実施形態以下については、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。図７は、本発明の第２実施形態を示す電池パックの断面を示す。図７において、電池パックケース２の表面に電子相伝熱用の金属部材で形成された放熱フィン６が設けられている。この放熱フィン６は、強相関電子系蓄熱材となる金属部材で形成されてもよく、電池パックケース２と同じ金属部材で一体に連続して形成されていても良い。あるいは、電池パックケース２は、従来通りの鉄板で構成され、放熱フィン６だけが強相関電子系蓄熱材となる金属部材で形成されて鉄板に接合されて電池パックケース２と一体化されていても良い。

モジュールケース１内に収納された電池の発熱は、電池パックケース２内の流体８を介して電池パックケース２に伝えられる。そしてこの電池パックケース２の一部となる放熱フィン６に伝えられ、放熱フィン６に蓄熱されながら放熱フィン６から外気に放熱する。

これによれば、電池パックケース２内部の電池は電池から流れる電流によって発熱する。この発熱の一部は、放熱フィン６を介する放熱によっても抑制できる。また放熱フィン６が蓄熱するから、蓄熱性が向上する。

なお、電池パックケース２、モジュールケース１、絶縁部材３、外部マウント部材４のいずれかが電子相転移する物質を含む強相関電子系蓄熱材で構成され、かつ、この強相関電子系蓄熱材で構成された部分が、放熱フィン形状に成形されていても良い。

この発明によれば、蓄熱作用を発揮する放熱フィン６が外部に熱を効率よく放熱すると共に蓄熱作用も発揮できる。また、放熱フィン６から放熱された熱をエンジンの暖機、車室内暖房、オートマチックトランスミッションの暖機に使用しても良い。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上記した実施形態と異なる部分を説明する。援用する図２のように、電池パック１００内の電池５を収納するモジュールケース１と電池パックケース２との間に絶縁部材３が設けられている。ここで言う電池とは、電池に接続された導電材料であるバスバーも含む。

この絶縁部材は、一部（例えば表側）が強相関電子系蓄熱材で構成されており、絶縁性能を発揮するために、強相関電子系蓄熱材と連続して形成された絶縁部分が他部（例えば裏側）に形成された傾斜材として構成されている。

図８を用いて傾斜材として構成された絶縁部材３を有する第３実施形態を説明する。右側に位置する部分が強相関電子系蓄熱材となるＶＯ_２で構成されている。左側に行くにつれてアルミナの含有率が増加し、左端は、完全なアルミナで構成され、絶縁性能を発揮する。このようなＶＯ_２とアルミナは、紛体を成形する前に一方から他方に行くに従ってアルミナの含有率が増加するようにしておき加圧成形してそのまま焼結することにより得られる。

また、粉末冶金法でなく、粉末スプレー積層法、プラズマ溶射法等によっても製造できる。なお、傾斜材とは、傾斜機能材料とも呼ばれる。この傾斜材は、材料の組成、組織、物性などを連続的にあるいは段階的に変化させた材料である。傾斜材は、紛体成形を用いて、均質な材料には無い新しい機能を生み出すことができる。傾斜材の左右（表裏）の材料の間には段階的でなく、明瞭な界面が存在しないように組成が滑らかに変化する構造を得ることもできる。これによれば、図８の絶縁部材３が、一方（表）の強相関電子系蓄熱材と連続して形成され、絶縁部材３が、絶縁部が他方（裏）に形成された傾斜材から構成されているから、蓄熱作用と絶縁作用とを一つの絶縁部材３で実現できる。

このように絶縁部材３に傾斜材を用いることにより電池からの熱が援用する図７の矢印Ｙ７１、Ｙ７２のように絶縁部材３を介して電池パックケース２に効率よく流れると共に、絶縁部材３に蓄熱される。また絶縁部材３は、モジュールケース１に接する表面又は電池パックケース２に接する表面が絶縁材であるアルミナから成るから確実に絶縁作用を発揮する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図９は、本発明の第４実施形態を示す電池パックの断面構造を示す。図９において、電池パックケース２と、モジュールケース１と、傾斜材を含む絶縁部材３の一部と、外部マウント部材４とが、強相関電子系蓄熱材から成る同一材料で連続して一体成形されている。これにより絶縁部材３は、強相関電子系蓄熱材と連続して形成された絶縁材料が他部に形成された傾斜材を含む。

この場合、電池パックケース２と、モジュールケース１とは蓋部を除いた有底凹部とから構成されている。絶縁部材３と、モジュールケース１とが一体連続して形成されている。傾斜材で形成された絶縁部材３は、電池パックケース２の底面に接している。電池パックケース２と、モジュールケース１とは有底凹部形状を有する紛体成形品で構成されている。モジュールケース１の有底凹部内に複数の電池から成る組電池を収納してから、モジュールケース１の蓋部を取り付け、最後に電池パックケース２の蓋部を取りつける。

これによれば、電池パックケース２と、モジュールケース１と、絶縁部材３と、外部マウント部材４との４つの部位を強相関電子系蓄熱材から成る同一材料で連続して一体成形しているから製造が容易になる。

（第４実施形態の作用効果）
第４実施形態では、電池パックケース２、モジュールケース１、絶縁部材３、外部マウント部材４を電子相転移する物質を含む強相関電子系蓄熱材を一度に紛体成形し焼結することで構成している。強相関電子系蓄熱材は当初紛体状態で供給される。従って、電池パックケース等にするためには紛体成形しなければならない。第４実施形態は、このことを利用している。常温で流動する粉体を利用して、図９のような有底凹部形状は、加圧成形により容易に得ることができる。この成形体では、通常、構造材料としての強度が足りない。そこで、焼結工程を加える。焼結とは、「粉体を接触あるいは成形し、融点以下の温度で熱したとき、粉体粒子の間に結合がおこって固体になる現象」である。

焼結体は、溶融状態を経ていないので、圧粉体の形状をよく再現している。焼結体は、寸法精度が良好である。焼結体は、成形と焼結との２つの工程を分け、別の設備で行うと大量生産に適応できる。

なお、金属粉末射出成形法を用いて成形しても良い。この成形法は、金属部品製造法の一つであり、粉末冶金（プレス成形）を発展させて開発されたものであり、従来の金属粉末冶金法とプラスチック射出成形法を組み合わせたものである。

この第４実施形態のように電池パックケース、モジュールケース、絶縁部材、及び外部マウント部材を電子相転移する物質を含む強相関電子系蓄熱材を用いて紛体成形で固形化する。その後、電池パックケース、モジュールケース、絶縁部材、及び外部マウント部材を一気に焼結して構成することができる。

なお、第４実施形態の変形例として、電池パック１００の内部又は外部を流動する流体８を適温に温度調整された不凍液にしても良い。この不凍液を介して電池パックケース２、モジュールケース１、絶縁部材３の表面から効率よく放熱又は吸熱させることができる。図１０を用いて第４実施形態の変形例を説明する。電池の温度が上昇し、モジュールケース１内の熱が余剰状態になったときは、絶縁部材３を介して熱が蓄熱され、更に矢印Ｙ１０のように流れる不凍液に放熱される。また、電池の温度が低くなりすぎたとき、蓄熱部材に蓄熱されていた熱が移動し、不凍液からも電池が加温される。

（他の実施形態）
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記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。上記実施形態の構造は、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、更に、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。

電池パックケース２の中に電池又は電池に接続されたバスバーを固定する内部マウント部材が存在する場合は、この内部マウント部材を傾斜材で構成し、蓄熱と絶縁の両方の作用を発揮させても良い。

電池パックは、自動車内に搭載されるものを示したが、家庭やビルディングで太陽電池等からの電力を蓄積する電池パックにも適用できる。

紛体成形後に焼結する例を示したが、樹脂製のバインダと混合された紛体を加圧成形して乾燥することにより製造しても良い。従って、焼結は必須ではない。

電池パックケースの内部に送風機を設けて内部流体を撹拌しても良い。また、図１１のように電池パックケース２の内部に送風機３１により温度調整装置３２からの流体を流しても良い。電池パックケース２の内部にパイプ３３を介して温度調整された加温流体又は冷却流体を流す場合は、パイプ３３を強相関電子系蓄熱材で構成しても良い。これによればパイプ３３を構成する単純な円筒形パイプで強相関電子系蓄熱材が構成でき、この蓄熱材の紛体成形が容易である。

放熱フィンの形状は独立したフィンでなく、連続的に凹凸を形成する波形のフィンであっても良い。電池（セル）のセルケース内部で絶縁されており、電池の電極電位が外部に出ない電池を積層して組電池を製造する場合のように絶縁部材３が不要なものは、絶縁部材３を省略しても良い。また、個々の電池（セル）自体の内部の絶縁部材を傾斜材から構成された強相関電子系蓄熱材で構成しても良い。

電池パックケースの内部、モジュールケースの外部、絶縁部材の外部、内部電池マウント部材の外部に電池の熱を放熱する熱交換用流体が流動するようにする場合は、この流体の中に強相関電子系蓄熱材を構成する紛体を混入させても良い。例えば、図１２のように、電池パックケース２の内部に送風機３１又はポンプを設けて電池パックケース２内の空気、窒素ガス、及び不凍液のいずれかから成る流体８を流動させる。そして、この流体８の中において、強相関電子系蓄熱材を構成する紛体３５を浮遊流動させ、送風機３１又はポンプにより電池パックケース２内に拡散させても良い。このようにすれば、電池パックケース２の内部を流動する流体中の強相関電子系蓄熱材を構成する紛体３５の持つ蓄熱特性と熱伝導特性とによって、電池５の温度変化を抑制できる。また電池５相互間にも矢印Ｙ１２のように流体８と紛体３５が流動する。なお、この図１２の例ではモジュールケース及びセルケース外部の絶縁部材が存在せず、セルケースの内部で絶縁された缶タイプの電池が隙間を空けて電池パックケース２内に並置されている。

１ モジュールケース
２ 電池パックケース
３ 絶縁部材
４ 外部マウント部材
５ 電池
６ 放熱フィン
８ 流体
５０ 組電池
１００ 電池パック

Claims (11)

1. 複数の電池（５）を含む組電池（５０）と、
   前記組電池（５０）を収納する電池パックケース（２）と、
   前記電池パックケース（２）を外部構造材に固定する外部マウント部材（４）と、を備え、
   前記電池パックケース（２）、又は前記外部マウント部材（４）を固体状蓄熱材で構成したことを特徴とする電池パック。
2. 前記電池パックケース（２）又は前記外部マウント部材（４）の表面に伝熱用の金属部材で形成された放熱フィン（６）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 更に、前記電池（５）と前記電池パックケース（２）との間を絶縁する絶縁部材（３）を有し、
   前記絶縁部材（３）は、前記固体状蓄熱材を含んで構成された一部と、前記固体状蓄熱材と連続して形成された絶縁材料で形成された他部とを含む傾斜材から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 更に、前記電池パックケース（２）の内部において、前記組電池を分割して収納する複数のモジュールケースを有し、
   前記電池パックケース（２）と、前記モジュールケース（１）とが、前記固体状蓄熱材となる同一材料で連続して一体成形されていることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
5. 前記固体状蓄熱材が電子相転移する物質を含む強相関電子系蓄熱材であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電池パック。
6. 前記電池パックケース（２）及び前記モジュールケース（１）は、強相関電子系蓄熱材を紛体成形して固形化することで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電池パック。
7. 前記電池パックケース（２）、前記モジュールケース（１）、前記外部マウント部材（４）とのいずれかが強相関電子系蓄熱材で構成され、かつ、この強相関電子系蓄熱材で構成された部分が、放熱フィン形状に成形されていることを特徴とする請求項４又は６に記載の電池パック。
8. 前記電池パックケース（２）の内部に前記電池（５）の熱を放熱する流体（８）が流動することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電池パック。
9. 前記流体（８）は、不凍液であることを特徴とする請求項８に記載の電池パック。
10. 前記固体状蓄熱材は、二酸化バナジウムの中のバナジウムの一部をタングステンで置換していることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電池パック。
11. 前記固体状蓄熱材は、１５℃から４０℃の範囲内において相転移することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池パック。

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