JP2017076481A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池セル、送風機が筐体内に収容されるものにおいて、ダクトや整流板を不要として、複数の電池セル間の温度バラツキを抑制可能とする電池パックを提供する。
【解決手段】電池パックにおいて、複数の電池１２１と、複数の電池を収容する筐体１１０と、筐体内に形成されて、複数の電池および筐体の内壁面に接触するようにして熱交換用の流体が流通する循環通路１３０と、筐体内に収容されて、循環通路に流体を流通させる送風機１４０と、複数の電池のうち、少なくとも２つの電池の温度を検出する検出器１６０と、検出器によって検出された電池の温度に応じて、送風機の回転数を制御する制御部１７０と、を設け、制御部は、電池の温度に応じて設定した目標回転数に対して、所定の周期で目標回転数を増減させる増減制御を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケース内部に収容された複数個の電池セルを有する電池パックに関するものである。

従来の電池パックとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の電池パックは、ケース内に複数の電池と、ファン装置が設けられている。ケース内においては、複数の電池同士の間、更には複数の電池とケースの壁との間に、隙間（空間）が設けられており、この隙間はケース内の空気が循環する循環通路（対流流路）となっている。そして、ファン装置が作動されることで、ケース内部の空気が循環通路を流れる（対流する）ようになっている。よって、複数の電池の熱が、循環する空気に移動され、更に、ケースの壁を介して外部に放出されることで、複数の電池が冷却されるようになっている。

特許第５１３０９５５号公報

しかしながら、上記特許文献１のケース内の循環通路は、ファン装置から各電池に対する長さがそれぞれ異なる。この循環通路の長さ、更には、循環通路の形状、ファン装置の風量（風速）等によっては、各電池に対する通風抵抗が異なるものとなって、各電池に対する風速のバラツキが生じ得る。よって、複数の電池間において温度のバラツキが生じる。複数の電池間の温度バラツキが生じると、各電池の寿命の差が生じて、電池パック全体としての品質の低下を招いてしまう。

尚、特許文献１には、ケース内での空気の流れを均一に配分するために、ダクトや整流板等を設けるとよい旨が記載されているが、実際には、空気流れの均一化に対する試行錯誤的な確認を必要とすると共に、部品点数の増加を招いてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の電池セルおよび送風機が筐体内に収容されるものにおいて、ダクトや整流板を不要として、複数の電池セル間における温度バラツキを抑制可能とす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、以下の技術的手段を採用する。

本発明では、電池パックにおいて、
複数の電池（１２１）と、
複数の電池を収容する筐体（１１０）と、
筐体内に形成されて、複数の電池および筐体の内壁面に接触するようにして熱交換用の流体が流通する循環通路（１３０）と、
筐体内に収容されて、循環通路に流体を流通させる送風機（１４０）と、
複数の電池のうち、所定の電池の温度を検出する検出器（１６０）と、
検出器によって検出された電池の温度に応じて、送風機の回転数を制御する制御部（１７０）と、を備え、
制御部は、電池の温度に応じて設定した目標回転数（Ｓｔ）に対して、所定の周期（Ｔ）で目標回転数を増減させる増減制御を実行することを特徴としている。

この本発明によれば、目標回転数（Ｓｔ）を所定の周期（Ｔ）で増減させることで、複数の電池（１２１）に対して、循環通路（１３０）を循環する流体の流速に強弱の繰り返しを、付加することができる。つまり、目標回転数を固定して一定流速で流体を継続的に循環させる場合に比べて、複数の電池において、送風機（１４０）から相対的に遠い側、および近い側に対して、それぞれ交互に流体を供給するような補助的な機能を持たせることができる。よって、複数の電池の全体に対して流体をより均一に循環させることが可能となり、複数の電池の温度バラツキを抑制することが可能となる。本発明では、送風機の回転数を制御することで、複数の電池の温度バラツキの抑制を図っており、流体の循環通路に専用のダクトや整流板等を設ける必要がない。

加えて、流体の流速に強弱をつけることで流体の流れを乱流にすることができる。よって、流体の乱流効果によって、複数の電池と流体との間の熱伝達率を高めて、熱交換性能を高めることが可能となる。

尚、特許請求の範囲における括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。

第１実施形態における電池パックの構成を示す平面図である。 図１におけるII方向から見た側面図である。 第１実施形態における送風機の制御内容を示すフローチャートである。 電池温度に対する目標回転数を決定するための特性図である。 第１実施形態における指令回転数を設定するための特性図である。 目標回転数を増加させた場合の流体の流れを示す説明図である。 目標回転数を減少させた場合の流体の流れを示す説明図である。 第２実施形態における送風機の制御内容を示すフローチャートである。 第３実施形態における電池パックの構成を示す平面図である。 第３実施形態における送風機の制御内容を示すフローチャートである。 第３実施形態における指令回転数を設定するための基本特性図である。 目標回転数を増加させる際の時間比率を設定するための特性図である。 目標回転数を減少させる際の時間比率を設定するための特性図である。 目標回転数増加の時間比率を大きくした場合の流体の流れを示す説明図である。 目標回転数減少の時間比率を大きくした場合の流体の流れを示す説明図である。 第４実施形態における電池パックの構成を示す平面図である。 第１送風機、第２送風機の指令回転数を設定するための特性図である。 第４実施形態において目標回転数を増加させた場合の流体の流れを示す説明図である。 第４実施形態において目標回転数を減少させた場合の流体の流れを示す説明図である。 第５実施形態における送風機の制御内容を示すフローチャートである。 第１送風機、第２送風機の指令回転数を設定するための特性図である。 第１送風機側の目標回転数が増加され、第２送風機側の目標回転数が減少されたときの流体の流れを示す説明図である。 第１送風機側の目標回転数が減少され、第２送風機側の目標回転数が増加されたときの流体の流れを示す説明図である。

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み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わ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み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１００Ａについて、図１〜図７を参照しながら説明する。電池パック１００Ａは、例えば、電池に充電された電力によって駆動されるモータと、内燃機関とを走行駆動源とするハイブリッド自動車、あるいは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１００Ａに含まれる複数の電池セル１２１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、有機ラジカル電池等である。

電池パック１００Ａは、車両のトランクルーム、あるいは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。このパック収容スペースは、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１００Ａは、後述する底壁１１２や底壁側通路１３５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、電池パック１００Ａは、車両の車室内における前部座席の下方や後部座席等の下方に設置されるようにしてもよい。この場合、電池パック１００Ａは、底壁１１２や底壁側通路１３５を下側にした姿勢で、前部座席や後部座席等の下方に設置される。また、後部座席の下方において電池パック１００Ａを設置する空間は、トランクルームよりも下方のトランクルーム裏エリアに連通させるようにしてもよい。また当該設置空間は、車外に連通するようにも構成できる。

電池パック１００Ａは、図１、図２に示すように、ケース１１０、複数の電池セル１２１からなる組電池１２０（セル積層体１２０Ａ）、循環通路１３０、送風機１４０、内部フィン１５０、検出器１６０、および電池管理ユニット１７０等を備えている。

尚、本実施形態では、図１において、Ｆｒは車両前方側を示し、Ｒｒは車両後方側を示し、ＬＨは車両左側を示し、ＲＨは車両右側を示している。電池パック１００Ａにおける方向を示す際に、Ｆｒ−Ｒｒの方向を前後方向、ＬＨ−ＲＨの方向を左右方向と呼ぶことにする。また、重力の作用方向を上下方向と呼ぶことにする。

ケース１１０は、外部と隔離した密閉された内部空間を形成する筐体であり、組電池１２０および送風機１４０、更には、内部フィン１５０、検出器１６０、および電池管理ユニット１７０等を内部に収容している。ケース１１０は、内部の空間を包囲する複数の壁からなる箱形を呈し、アルミニウム板または鉄板の成型品で形成されている。ケース１１０は、例えば、上下方向に扁平な直方体となっており、６面、即ち、天壁１１１、底壁１１２、側壁１１３、側壁１１４、側壁１１５、および側壁１１６を有している。また、ケース１１０は、底壁１１２における補強用の梁１１７を有している。

天壁１１１は、ケース１１０の上側の面を形成する壁であり、前後方向に長辺を有する長方形の壁となっている。底壁１１２は、ケース１１０の下側の面を形成する壁であり、天壁１１１と同様の形状を有している。

また、側壁１１３、１１４は、ケース１１０の左右側の面を形成する壁であり、前後方向に長辺を有する細長い長方形の壁となっている。側壁１１３、１１４は、互いに向かい合う位置関係にある。また、側壁１１５、１１６は、ケース１１０の前後側の面を形成する壁であり、左右方向に長辺を有する細長い長方形の壁となっている。側壁１１５、１１６は、互いに向かい合う位置関係にある。また、側壁１１５、１１６は、側壁１１３、１１４に対して直交する壁となっている。

ケース１１０は、上記各壁１１１〜１１６を用いたものに代えて、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製作するようにしてもよい。また、ケース１１０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。

尚、電池パック１００Ａにおいて、側壁１１３、１１４の長辺に沿う方向が前後方向に対応しており、また、側壁１１５、１１６の長辺に沿う方向が左右方向に対応している。

梁１１７は、ケース１１０の強度を向上させるための補強部材となっており、底壁１１２の上側の面（ケース１１０の内側となる面）に並列となるように複数本、設けられている。梁１１７は、細長の棒状を成しており、長手方向がケース１１０に対して前後方向を向くように、且つ、左右方向に等間隔で並ぶようにして、底壁１１２に設けられている。

梁１１７は、ケース１１０に対して別体形成されたものであり、例えば、中空で断面が四角形を成す角柱部材となっている。更に具体的には、梁１１７は、断面形状がコの字状を成しており、コの字状の開口側が底壁１１２に固定されている。梁１１７は、例えば、アルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。

側壁１１５と複数の電池セル１２１（組電池１２０）との間において、複数本の梁１１７の上面には、側壁１１３から側壁１１４に繋がる板状の閉塞壁１１８ａが設けられている。この閉塞壁１１８ａによって、各梁１１７間の空間の上側は、閉塞されている。

同様に、側壁１１６と複数の電池セル１２１（組電池１２０）との間において、複数本の梁１１７の上面には、側壁１１３から側壁１１４に繋がる板状の閉塞壁１１８ｂが設けられている。この閉塞壁１１８ｂによって、各梁１１７間の空間の上側は、閉塞されている。

尚、ケース１１０の底壁１１２側の構造としては、上記のような梁１１７に代えて、例えば、底壁１１２から上方に所定寸法だけかさ上げされた板状部材であり、後述する電池通路１３４と連通する連通孔を有する壁面等としてもよい。

組電池１２０は、複数の電池セル１２１が積層されたセル積層体１２０Ａが、１つ、あるいは複数設けられて形成されている。本実施形態では、例えば、複数（６個）の電池セル１２１によって１つのセル積層体１２０Ａが形成され、このセル積層体１２０Ａが１つ用いられて、組電池１２０が形成されている（図１）。

電池セル１２１は、前後方向に扁平な直方体を成しており、外装ケースから外部に突出する正極端子、および負極端子を備えている。電池セル１２１は、本発明の電池に対応する。

セル積層体１２０Ａは、複数の電池セル１２１が積層されて、この積層された電池セル１２１が電池ケースに収容されて形成されている。即ち、複数の電池セル１２１は、扁平方向と直交する面が互いに向かい合うように積層されている。そして、電池ケースは、各電池セル１２１の上面側、および下面側が開口されて、各電池セル１２１の周囲を覆うケースとなっている。

セル積層体１２０Ａにおいて、隣り合う電池セル１２１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ている。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１２１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ようになっている。

また、セル積層体１２０Ａにおいて、積層される複数の電池セル１２１の間には、それぞれ所定の隙間が形成されるように設置されている。この隙間は、電池セル１２１間に設けられたスペーサ部材等によって形成されている。スペーサ部材は、例えば、電池ケースにおいて、各電池セル１２１間に仕切り壁部を設け、この仕切り壁部に凹凸等を設けることで形成対応することができる。

セル積層体１２０Ａ（各電池セル１２１）は、図２に示すように、複数本の梁１１７の上面に固定（配置）されている。

循環通路１３０は、ケース１１０内に形成され、各電池セル１２１およびケース１１０の内壁面（ここでは、主に側壁１１３、天壁１１１、底壁１１２）に接触するようにして熱交換用の流体が流通する通路である。循環通路１３０は、主に、側壁側通路１３１、天壁側通路１３３、電池通路１３４、底壁側通路１３５、および送風機１４０を結ぶ一連の流通路によって形成されている。

側壁側通路１３１は、天壁１１１、および底壁１１２の両方に直交し、側壁１１３に対して平行に延び、複数の電池セル１２１（組電池１２０）と側壁１１３との間に形成される通路である。

天壁側通路１３３は、天壁１１１と複数の電池セル１２１（組電池１２０）との間に形成されて、天壁１１１に平行に延びる通路である。側壁側通路１３１と天壁側通路１３３は、天壁１１１と側壁１１３との境界部で繋がっている。

電池通路１３４は、セル積層体１２０Ａにおいて、隣り合う電池セル１２１間の隙間によって形成される通路である。

底壁側通路１３５は、底壁１１２、複数の電池セル１２１の下端面、および梁１１７によって囲まれた空間として形成される通路である。加えて、底壁側通路１３５には、底壁１１２、閉塞壁１１８ａ、１１８ｂ、および梁１１７によって囲まれた空間も含まれている。底壁側通路１３５は、各電池セル１２１の下側で、隣り合う梁１１７の間に形成される通路となっている。

電池通路１３４の上側は、天壁側通路１３３と繋がっており、また、電池通路１３４の下側は、底壁側通路１３５と繋がっている。更に、底壁側通路１３５は、送風機１４０の吸込み口と連通している。

送風機１４０は、ケース１１０内に収容されて、循環通路１３０に熱交換用の流体を強制的に流通（循環）させる流体駆動手段である。送風機１４０は、側壁１１５と組電池１２０（電池セル１２１）との間において、閉塞壁１１８ａの上面に配置されている。送風機１４０は、モータ、シロッコファン、およびファンケーシング１４１等を有している。送風機１４０によって、循環通路１３０に循環させる流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒等を用いることができる。

モータは、シロッコファンを回転駆動させる電気機器であり、シロッコファンの上側に設けられている。シロッコファンは、回転軸方向に流体を吸入し、遠心方向に流体を吹出す遠心式のファンであり、回転軸が上下方向を向くように配置されている。

ファンケーシング１４１は、シロッコファンを覆うように形成されて、シロッコファンによる流体の吸込み方向、および吹出し方向を設定する導風部材となっている。ファンケーシング１４１は、シロッコファンの下側で開口する吸込み口、吹出した流体の流れを導く吹出しダクト１４２、および吹出しダクト１４２の先端部で開口する吹出し口１４３等を有している。

送風機１４０の吸込み口は、閉塞壁１１８ａに設けられた連通孔を介して、底壁側通路１３５における側壁１１５側の領域と繋がるように配置されている。また、送風機１４０の吹出しダクト１４２は、シロッコファンの側面からケース１１０の側壁１１３側を向くように延びている。

内部フィン１５０は、図１に示すように、ケース１１０の内側に設けられた熱交換促進用のフィンであり、熱伝導性に優れるアルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。内部フィン１５０は、側壁１１３に設けられている。

ここでは、内部フィン１５０は、例えば、流体に対する流通抵抗を比較的小さく設定することのできるストレートフィンが採用されている。ストレートフィンは、薄肉板状の基板部から垂直に突出する薄肉板状のフィン部が平行となるように多数並び、各フィン部の間に流体用の通路が形成されるフィンとなっている。尚、内部フィン１５０としては、上記ストレートフィンに限らず、他のコルゲートフィン（ルーバあり、なし）、オフセットフィン等とすることもできる。

内部フィン１５０のフィン部は、基板部から複数の電池セル１２１側に向けて垂直に突出しており、フィン部の内部に、より多くの流体が流通するように、突出した先端部は複数の電池セル１２１の側面に近接する位置まで延びている。またフィン部の板面は、上下方向に対して、下側から上側に向けて、側壁１１５側から側壁１１６側に傾くように設定されており、送風機１４０から吹出されて側壁側通路１３１に流入する流体を、天壁側通路１３３に導くようになっている（図２）。

検出器１６０は、複数の電池セル１２１のうち、所定の電池セル１２１の温度を検出する装置である。所定の電池セル１２１は、複数の電池セル１２１のうち、代表的な温度が得られる部位として、最小限、１カ所とすることができる。

ここでは、温度検出の信頼性を上げるために、検出器１６０は、例えば、電池セル１２１の積層方向の両端位置となる２つの電池セル１２１、および、積層方向の中間位置となる１つの電池セル１２１に設けられている（合計３カ所）。検出器１６０は、温度センサ、および信号出力用の温度検出線等によって構成することができる。検出器１６０によって検出された電池セル１２１の温度信号（電池温度）は、後述する電池管理ユニット１７０に出力されるようになっている。尚、検出器１６０としては、温度センサに限らず、電池セル１２１の温度を間接的に検出する電流センサとしてもよい。

電池管理ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）１７０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。電池管理ユニット１７０は、少なくとも電池セル１２１の蓄電量を管理する機器であり、電池セル１２１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１７０は、電池セル１２１に関する電流、電圧、温度等を監視すると共に、電池セル１２１の異常状態、漏電等を管理するようになっている。

また、電池管理ユニット１７０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１７０は、車両ＥＣＵと同様に入力回路、マイクロコンピュータ、および出力回路等を備えている。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１００Ａにおける電池電圧、充電電流、放電電流、および電池温度等である。

また、電池管理ユニット１７０は、送風機１４０の作動（回転数）を制御する制御部としても機能するようになっている。電池管理ユニット１７０は、検出器１６０によって検出される電池温度に応じて、送風機１４０の回転数を制御することで、電池セル１２１の温度調節を行うようになっている。電池管理ユニット１７０の制御内容の詳細については後述する。

以上のように構成される電池パック１００Ａの作動について、図３〜図７を加えて説明する。

電池セル１２１は、電流が取り出される出力時、および充電される入力時に自己発熱する。また、電池セル１２１は、季節、および車室内の空調条件等に応じてケース１１０外部の温度の影響を受ける。電池管理ユニット１７０は、検出器１６０によって電池セル１２１の電池温度を常時モニターし、電池温度に基づいて送風機１４０の作動を制御する。まず、送風機１４０が作動されたときの、電池パック１００Ａの基本的な作動内容（流体の循環）を図１、図２を用いて簡単に説明する。

送風機１４０が作動されると、ケース１１０内における内部の流体は、循環通路１３０を循環する。即ち、送風機１４０の吸込み口から吸い込まれ、吹出しダクト１４２を介して、吹出し口１４３から吹出される流体は、まず、側壁側通路１３１に流入する。

そして、側壁側通路１３１に流入した流体は、内部フィン１５０の傾斜配置されたフィン部に沿って、下側（底壁１１２側）から上側（天壁１１１側）に向けてスムーズに流れる。側壁側通路１３１において、流速を伴う流体の熱は、内部フィン１５０に伝達され、更に側壁１１３を介して外部に放出される。

次に、流体は、内部フィン１５０から天壁側通路１３３に流入する。天壁側通路１３３に流入した流体は、天壁側通路１３３内に拡がる。天壁側通路１３３内に流入した流体の熱は、天壁１１１へ伝達され外部に放出される。

次に、天壁側通路１３３内に流入した流体は、各電池セル１２１の間に形成された電池通路１３４を通り、底壁側通路１３５に至る。ここで、側壁側通路１３１、および天壁側通路１３３は、送風機１４０の吹出しによって、陽圧空間となり、また、底壁側通路１３５は、送風機１４０の吸込みによって陰圧空間となる。よって、両者の圧力差によって、天壁側通路１３３側から底壁側通路１３５側への流体の移動が継続的に行われることになる。そして、流体が電池通路１３４を通る際に、各電池セル１２１の熱が流体に伝達される。

次に、底壁側通路１３５に流入した流体は、各梁１１７の長手方向に沿うように移動して、送風機１４０の吸込み口に至る。そして、底壁側通路１３５内に流入した流体の熱は、底壁１１２に伝達され外部に放出される。

上記のように、ケース１１０内の循環通路１３０を流体が循環することで、主に、面積の広い天壁１１１、および底壁１１２から流体の熱、即ち電池セル１２１の熱が外部に放出される。このとき、内部フィン１５０によって、熱交換（側壁１１３からの放熱）が促進されるようになっている。よって、各電池セル１２１は、効果的に冷却されて適切な温度に調節される。

このように作動する電池パック１００Ａにおいて、本実施形態では、電池管理ユニット１７０は、図３に示す制御フローに基づいて、送風機１４０の作動（回転数）の制御を行うようになっている。

まず、ステップＳ１００で、電池管理ユニット１７０は、複数の検出器１６０から得られる温度信号から、電池セル１２１の電池温度を把握する。ここでは、複数の検出器１６０から得られる複数の温度信号のうち、最大となる温度信号を採用して、電池温度として取得する。

次に、ステップＳ１１０で、電池管理ユニット１７０は、送風機１４０の目標回転数Ｓｔを設定する。目標回転数Ｓｔは、例えば、図４に示す目標回転数の特性図から設定される。目標回転数の特性図は、電池温度と、設定すべき送風機の目標回転数Ｓｔとを予め関係付けたものである。目標回転数の特性図は、電池温度が比較的低い領域では、目標回転数Ｓｔを一定として、更に、電池温度が高く成るほど、目標回転数Ｓｔを高く設定するように設けられている。電池管理ユニット１７０は、ステップＳ１００で取得した電池温度に対応する回転数を目標回転数Ｓｔとして設定する。

次に、ステップＳ１２０で、電池管理ユニット１７０は、目標回転数Ｓｔをもとに、指令回転数Ｓｉを決定する。指令回転数Ｓｉは、図５に示すように、目標回転数Ｓｔに対して、所定の周期Ｔの間に、所定の振幅（片側振幅）Ａをもって増減するようにしたものである。所定の周期Ｔは、予め定めた値であり、例えば、電池セル１２１の熱容量に応じて設定することができる。熱容量が大きく、温度変化が緩慢であるほど、周期Ｔをより大きく設定するとよい。また、所定の振幅Ａは、上記の周期Ｔと同様に予め定めた値であり、例えば、電池セル１２１の積層方向の寸法に応じて設定することができる。積層方向寸法が大きいほど、振幅をより大きく設定するとよい。

本実施形態では、指令回転数Ｓｉは、例えば、サイン波形を描くものとしており、経過時間をｔとしたときに、
指令回転数Ｓｉ＝目標回転数Ｓｔ＋ｓｉｎ（ｔ／Ｔ）
として算出されるようになっている。

そして、ステップＳ１３０で、電池管理ユニット１７０は、目標回転数Ｓｔを増減させる増減制御を実行する。つまり、ステップＳ１２０で得られた指令回転数Ｓｉとなるように、送風機１４０の回転数を制御するのである。

本実施形態によれば、上記のように、目標回転数Ｓｔを所定の周期Ｔで増減させることで、図６、図７に示すように、複数の電池セル１２１に対して、循環通路１３０を循環する流体の流速に強弱の繰り返しを付加することができる。つまり、目標回転数Ｓｔを固定して一定流速で流体を継続的に循環させる場合に比べて、複数の電池セル１２１において、送風機１４０から相対的に遠い側、および近い側に対して、それぞれ交互に流体を供給するような補助的な機能を持たせることができる。よって、複数の電池セル１２１の全体に対して流体をより均一に循環させることが可能となり、複数の電池セル１２１の温度バラツキを抑制することが可能となる。本実施形態では、送風機１４０の回転数を制御することで、複数の電池セル１２１の温度バラツキの抑制を図っており、流体の循環通路１３０に専用のダクトや整流板等を設ける必要がない。

加えて、流体の流速に強弱をつけることで流体の流れを乱流にすることができる。よって、流体の乱流効果によって、複数の電池セル１２１と流体との間の熱伝達率を高めて、熱交換性能を高めることが可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態（フローチャート）を図８に示す。第２実施形態では、電池パック１００Ａの構成は、基本的に上記第１実施形態と同一としつつも、制御内容を変更している。第２実施形態のフローチャートは、図３で説明したフローチャートに対して、ステップＳ１１５を追加したものとなっている。

図８において、電池管理ユニット１７０は、ステップＳ１００、ステップＳ１１０を実施した後に、ステップＳ１１５にて、少なくとも２つの電池セル１２１間における温度バラツキ（温度差）が予め定めた所定値よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１１５では、例えば、３つの検出器１６０で検出された温度信号のうち、最大値と最小値との差が、温度バラツキとして取得される。

そして、ステップＳ１１５における温度バラツキが所定値を超える場合に、ステップＳ１２０、ステップＳ１３０に移行して、目標回転数Ｓｔの増減制御を実行する。尚、ステップＳ１１５において否と判定すると、本制御を終了する。

これにより、各電池セル１２１間の温度バラツキ（温度差）が所定値より大きい場合に増減制御を実行すればよいので、複数の電池セル１２１の温度バラツキの抑制を、効果的に行うことができる。

（第３実施形態）
第３実施形態の電池パック１００Ａを、図９〜図１５に示す。第３実施形態の電池パック１００Ａの構成は、上記第１、第２実施形態と基本的には同一としつつも、制御内容を変更したものである（図１０）。

本実施形態では、図９に示すように、複数の電池セル１２１のうち、送風機１４０に対して相対的に遠い側となる電池セル１２１を電池セル１２１Ａと呼び、送風機１４０に対して相対的に近い側となる電池セル１２１を電池セル１２１Ｂと呼ぶことにする。各電池セル１２１Ａ、１２１Ｂには、検出器１６０が設けられている。

また、本実施形態のフローチャート（図１０）は、上記第２実施形態におけるフローチャート（図８）に対して、ステップＳ１２５、ステップＳ１４０、ステップＳ１５１、およびステップＳ１５２を追加したものとなっている。そして、ステップＳ１１５における判定用閾値の所定値を、ここでは第１所定値としており、また、ステップＳ１２５にける判定用閾値を、第１所定値よりも大きい側に設けられた第２所定値としている（第２所定値＞第１所定値）。

図１０において、電池管理ユニット１７０は、ステップＳ１００、ステップＳ１１０を実施した後に、ステップＳ１１５にて、複数（ここでは３つ）の電池セル１２１の温度バラツキが第１所定値より大きいかを判定して、肯定判定すると、ステップＳ１２０に移行する。尚、ステップＳ１１５において否と判定すると、本制御を終了する。

ステップＳ１２０における指令回転数Ｓｉの決定処理の後、電池管理ユニット１７０は、更に、ステップＳ１２５にて、複数の電池セル１２１の温度バラツキが第２所定値より大きいか否かを判定する。

そして、ステップＳ１２５で否と判定すると、つまり、複数の電池セル１２１間の温度バラツキが、第１所定値から第２所定値の間にある場合は、電池管理ユニット１７０は、ステップＳ１３０で、目標回転数Ｓｔを増減させる増減制御を実行する。ここで、本実施形態では、目標回転数Ｓｔに対する指令回転数Ｓｉを決定するにあたっては、図１１に示すように、例えば、矩形波形を描くものを用いている。

一方、ステップＳ１２５で肯定判定すると、つまり、複数の電池セル１２１間の温度バラツキが、第２所定値を超える場合は、電池管理ユニット１７０は、ステップＳ１４０、ステップＳ１５１、ステップＳ１５２に移行する。そして、電池管理ユニット１７０は、送風機１４０に対して、相対的に遠い側、あるいは相対的に近い側の電池セル１２１Ａ、１２１Ｂの温度を比較し、目標回転数Ｓｔの増減制御に対して、目標回転数Ｓｔを増加、あるいは減少させる際の両者の時間比率を考慮した増減制御を実行する。

即ち、ステップＳ１４０にて、電池管理ユニット１７０は、送風機１４０に対して相対的に遠い側の電池セル１２１Ａの温度と、相対的に近い側の電池セル１２１Ｂの温度との比較を行う。即ち、電池セル１２１Ａの温度が、電池セル１２１Ｂの温度よりも高いと判定すると、ステップＳ１５１に移行する。ステップＳ１５１では、電池管理ユニット１７０は、図１２に示すように、指令回転数Ｓｉにおいて、目標回転数Ｓｔを増加させる際の時間を、減少させる際の時間よりも長くなるようにする。

この場合、図１４に示すように、電池セル１２１Ａ側に向かう流体流量が、電池セル１２１Ｂ側に向かう流体流量よりも多くなる。

また、ステップＳ１４０にて、電池管理ユニット１７０は、電池セル１２１Ｂの温度が、電池セル１２１Ａの温度よりも高いと判定すると、ステップＳ１５２に移行する。ステップＳ１５２では、電池管理ユニット１７０は、図１３に示すように、指令回転数Ｓｉにおいて、目標回転数Ｓｔを減少させる際の時間を、増加させる際の時間よりも長くなるようにする。

この場合、図１５に示すように、増減制御の際に、電池セル１２１Ｂ側に向かう流体流量が、電池セル１２１Ａ側に向かう流体流量よりも多くなる。

これにより、複数の電池セル１２１間の温度差が第２所定値よりも大きいときに、電池セル１２１間の温度の高い側の位置に応じて、目標回転数Ｓｔを増加、あるいは減少させる時間比率を大きくすることで、温度の高い側の電池セル１２１Ａ（１２１Ｂ）に、より多くの流体を供給することが可能となる。よって、複数の電池セル１２１の温度バラツキを更に効果的に抑制することが可能となる。

また、指令回転数Ｓｉを決定するための特性図を矩形波形を描くものとしているので、上記の第１、第２実施形態のようにサイン波形を描き、連続的に指令回転数Ｓｉを変化させていくものに比べて、制御が容易となる。

（第４実施形態）
第４実施形態の電池パック１００Ｂを、図１６〜図１９に示す。第４実施形態の電池パック１００Ｂは、上記第１〜第３実施形態の電池パック１００Ａに対して、セル積層体と送風機との組合せがケース１１０内に複数組み、ここでは２組、設定されたものとなっている。

図１６に示すように、セル積層体と送風機の複数（２組）の組合せ体のうち、第１の組合せ体は、第１セル積層体１２０Ａと第１送風機１４０Ａとの組合せとなっており、また、第２の組合せ体は、第２セル積層体１２０Ｂと第２送風機１４０Ｂとの組合せとなっている。第１、第２の組合せ体は、ケース１１０内において、例えば、左右対称となるように配置されている。第１セル積層体１２０Ａと第２セル積層体１２０Ｂとによって、組電池１２０が形成されている。

第２セル積層体１２０Ｂと側壁１１４との間には、側壁側通路１３２が形成されている。また、第２送風機１４０Ｂの吹出し口１４３は、側壁１１４側を向いている。第１送風機１４０Ａは、主に、側壁１１３側のセル積層体１２０Ａの領域に対応する循環通路１３０に流体を循環させる送風機となっている。また、第２送風機１４０Ｂは、主に、側壁１１４側のセル積層体１２０Ｂの領域に対応する循環通路１３０に流体を循環させる送風機となっている。

第１の組合せ体（第１セル積層体１２０Ａ）と第２の組合せ体（第２セル積層体１２０Ｂ）との境界領域（間）には、両者を区画する仕切り壁等の設定はなく、ケース１１０内の循環通路１３０において、流体は、両組合せ体の間を混流可能となっている。つまり、第１組合せ体の領域を流通する流体は、第２組合せ体の領域にも流通可能であり、逆に、第２組合せ体の領域を流通する流体は、第１組合せ体の領域にも流通可能となっている。

そして、側壁１１４には、側壁１１３の内部フィン１５０と同様の内部フィン１５１が設けられている。また、電池管理ユニット１７０は、例えば、第１送風機１４０Ａと第２送風機１４０Ｂとの間に配置されている。

本実施形態では、目標回転数Ｓｔの増減制御において、第１実施形態（図３）、あるいは第２実施形態（図８）と同様に実行される。即ち、図１７に示すように、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂについて、目標回転数Ｓｔに対してそれぞれ同一の指令回転数Ｓｉが決定されるようになっている。

目標回転数Ｓｔが増加される場合であると、図１８に示すように、送風機１４０Ａ、１４０Ｂから相対的に遠い側の電池セル１２１に流体が供給されやすくなる。また、目標回転数Ｓｔが減少される場合であると、図１９に示すように、送風機１４０Ａ、１４０Ｂから相対的に近い側の電池セル１２１に流体が供給されやすくなる。そして、このような流体の供給が交互に繰り返される。

よって、ケース１１０内に複数の組合せ体を設ける場合であっても、上記第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態の電池パック１００Ｂを、図２０〜図２３に示す。第５実施形態の電池パック１００Ｂの構成は、上記第４実施形態と基本的には同一としつつも、制御内容を変更したものである（図２０）。

本実施形態のフローチャート（図２０）は、上記第２実施形態におけるフローチャート（図８）に対して、ステップＳ１３０を、ステップＳ１６０、ステップＳ１７０に変更したものとなっている。

電池制御ユニット１７０は、ステップＳ１００〜ステップＳ１２０において、指令回転数Ｓｉを決定した後に、ステップＳ１６０で、第１送風機１４０Ａ、および第２送風機１４０Ｂにおけるそれぞれの回転数増減の位相を設定する。

具体的には、電池制御ユニット１７０は、予め定められた図２１に示す特性図に基づいて、第１送風機１４０Ａにおける指令回転数Ｓｉの位相と、第２送風機１４０Ｂにおける指令回転数Ｓｉの位相とが、ずれるように設定する。位相のずれは、例えば、逆位相となるようにしている。

そして、電池管理ユニット１７０は、ステップＳ１７０で、位相をずらした状態で、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂについて、目標回転数Ｓｔに対する増減制御を実行する。

第１セル積層体１２０Ａと、第２セル積層体１２０Ｂとの間は、上記第４実施形態で説明したように、流体が混流可能となっている。そして、本実施形態では、それぞれの組合せ体における各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの回転数の増減の位相がずらされる。

例えば、図２２に示すように、第１送風機１４０Ａの回転数が増加されると、第１送風機１４０Ａから遠い側のセル積層体１２０Ａ、１２０Ｂの電池セル１２１に流体が供給されやすくなる。また、第１送風機１４０Ａに対して、第２送風機１４０Ｂの回転数が減少されると、第２送風機１４０Ｂから近い側のセル積層体１２０Ａ、１２０Ｂの電池セル１２１に流体が供給されやすくなる。

一方、図２３に示すように、第１送風機１４０Ａの回転数が減少されると、第１送風機１４０Ａから近い遠い側のセル積層体１２０Ａ、１２０Ｂの電池セル１２１に流体が供給されやすくなる。また、第１送風機１４０Ａに対して、第２送風機１４０Ｂの回転数が増加されると、第２送風機１４０Ｂから遠い側のセル積層体１２０Ａ、１２０Ｂの電池セル１２１に流体が供給されやすくなる。

そして、図２２、図２３の作動状態が、交互に繰り返し行われることになる。よって、セル積層体（１２０Ａ、１２０Ｂ）と送風機（１４０Ａ、１４０Ｂ）との組合せが、ケース１１０内に複数組み設けられる場合において、複数のセル積層体１２０Ａ、１２０Ｂにおいて、複数の電池セル１２１の全体にわたって流体をより均一に流すことが可能となる。従って、複数の電池セル１２１の温度バラツキの抑制を、効果的に行うことができる。

尚、両送風機１４０Ａ、１４０Ｂによる指令回転数Ｓｉの位相のずれは、上記のように逆位相にする場合に限定されることなく、所定のずれとなるように適宜設定可能である。

（その他の実施形態）
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、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。

本発明の必須構成は、ケース１１０、組電池１２０、循環通路１３０、送風機１４０、検出器１６０、および電池管理ユニット（制御部）１７０であり、内部フィン１５０は必要に応じて設定されるものとしてもよい。

また、上記各実施形態のケース１１０内の流体は、循環通路１３０を、送風機１４０（１４０Ａ、１４０Ｂ）、各側壁側通路１３１（１３２）、天壁側通路１３３、電池通路１３４、および底壁側通路１３５の順に循環するようにしたが、この逆となるようにしてもよい。

また、上記各実施形態の電池パック１００Ａ、１００Ｂは、１つの送風機１４０、あるいは２つの送風機１４０Ａ、１４０Ｂを用いて、循環通路１３０に流体を循環せるようにしたが、３つ以上の送風機によって、循環通路１３０に流体を循環させるようにしてもよい。

また、ケース１１０の内部に設けられる送風機１４０（１４０Ａ、１４０Ｂ）が内蔵するファンには、上記各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ることができる。

また、内部フィン１５０を設定するにあたっては、各側壁１１３、１１４に一体的に形成されるフィンとしてもよい。

また、上記各実施形態では、ケース（筐体）１１０は６面体、直方体を形成するが、発明に含まれる筐体はこの形状に限定されない。例えば、ケース１１０は、６面を超える多面体であってもよいし、少なくとも一つの面が曲面を含む面であってもよい。また、ケース１１０は、天壁１１１が湾曲面を含むドーム状に形成されてもよいし、ケース１１０の縦断面形状が台形状を呈するものでもよい。また、ケース１１０において天壁１１１は、底壁１１２に対して対向する位置関係にある壁であり、その形状は平面、曲面のいずれの形状を含むものでもよい。また、ケース１１０において側壁１１３〜１１６は、底壁１１２に対して交差する方向に底壁１１２から延びる壁であってもよいし、天壁１１１に対して交差する方向に天壁１１１から延びる壁であってもよい。ケース１１０における天壁１１１と側壁１１３〜１１６との境界部は角部を形成してもよいし、曲面を形成してもよい。ケース１１０における底壁１１２と側壁１１３〜１１６との境界部は角部を形成してもよいし、曲面を形成してもよい。

また、上記各実施形態では、電池パック１００Ａ、１００Ｂに含まれるセル積層体１２０Ａ（１２０Ｂ）は、１つあるいは２つであるが、この個数に限定されない。すなわち、電池パック１００Ａ、１００Ｂに含まれるセル積層体１２０Ａ（１２０Ｂ）は、ケース１１０の内部において、１個だけ収容される場合、一方向に複数個並んで設置される場合、当該一方向と交差する他の方向にも複数個並んで設置される場合も含むものである。

１００Ａ、１００Ｂ 電池パック
１１０ ケース（筐体）
１２１ 電池セル（電池）
１３０ 循環通路
１４０ 送風機
１６０ 検出器
１７０ 電池管理ユニット（制御部）

Claims (5)

1. 複数の電池（１２１）と、
   複数の前記電池を収容する筐体（１１０）と、
   前記筐体内に形成されて、複数の前記電池および前記筐体の内壁面に接触するようにして熱交換用の流体が流通する循環通路（１３０）と、
   前記筐体内に収容されて、前記循環通路に前記流体を流通させる送風機（１４０）と、
   複数の前記電池のうち、所定の前記電池の温度を検出する検出器（１６０）と、
   前記検出器によって検出された前記電池の温度に応じて、前記送風機の回転数を制御する制御部（１７０）と、を備え、
   前記制御部は、前記電池の温度に応じて設定した目標回転数（Ｓｔ）に対して、所定の周期（Ｔ）で前記目標回転数を増減させる増減制御を実行することを特徴とする電池パック。
2. 前記検出器（１６０）は、少なくとも２つの前記電池の温度を検出するようになっており、
   前記制御部は、少なくとも２つの前記電池間の温度差が、予め定めた所定値より大きいときに、前記増減制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記制御部は、
   前記所定値を第１所定値としたときに、前記電池間の温度差が、前記第１所定値よりも大きい側に設けられた第２所定値よりも大きいと判定したときに、
   前記送風機に対して相対的に遠い側に位置する前記電池と、近い側に位置する前記電池との温度比較を行い、
   前記遠い側の前記電池の温度の方が高いと、前記所定の周期内で前記目標回転数を増加させる時間比率を大きくし、
   前記近い側の前記電池の温度の方が高いと、前記所定の周期内で前記目標回転数を減少させる時間比率を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 複数の前記電池と前記送風機との組合せが、前記筐体内に複数組み設けられており、
   複数の前記組みの間において、前記流体の流れが混流可能になっており、
   前記制御部は、前記増減制御を実行する際に、複数の前記組みにおけるそれぞれの前記送風機の回転数増減の位相をずらすことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電池パック。
5. 前記制御部は、前記位相をずらす際に、逆位相とすることを特徴とする請求項４に記載の電池パック。

Images