JP6187326B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、ケース内部に複数個の電池セル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、積層設置された複数の電池セルを収容するケースに、外部の空気を取り入れる吸気部と、電池セル間を流出した後の空気を外部に排出する排気部とを備える。つまり、一旦、外部に排出された熱交換後の空気は、再度ケースの内部に戻ることはなく、ケースの内部には、電池冷却のために新たな空気が取り込まれることになる。このような電池パックにおいては、収容される電池セルの温度分布が一様でないために、各電池の温度を検出する必要性から、多数の電池セルに対して、電池セルの温度を検出するための温度検出線が設置されることになる。

特開２００７−３２９０４７号公報

しかしながら、特許文献１のように、パックケース内を流通する流体によって電池セルを冷却する電池パックにおいて、温度検出線が多数配線されると、流体の流通の妨げとなり、電池冷却性能に悪影響を及ぼしうる。

例えば、多数の電池セルを収容する電池パックを備える自動車の場合には、組電池の温度分布の検出のために、各電池セルの温度を検出する電池温度サーミスタ、温度検出線、制御装置の入力ポート等の個数が多大になり、部品点数が増大するという問題がある。

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、電池セルの温度を検出する温度検知装置の個数を抑制し、かつパックケース内の組電池の温度推定を可能とする電池パックを提供することを目的とする。

本発明は前述の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、複数の電池セル（２）を積層して、それぞれ構成される複数の電池スタック（２０、２１、２２、２３）と、複数の電池スタックを収容する筐体（３）と、複数の電池セルを加熱または冷却する流体を筐体の内部に循環させる流体駆動手段（６）と、電池スタックにおいて、当該積層する方向について特定の位置にある電池セルの温度を検知するように少なくとも１つ設置される温度検知装置（９、９００、９０１、９０２、９０３；９００、９０１Ａ、９０２、９０３Ａ、９０４Ａ、９０５；９００、９０１、９０２、９０３、９０４Ａ、９０５Ａ）と、温度検知装置によって検知される電池温度情報を取得する温度管理装置（４）と、を備え、
筐体の内部に循環する循環流体は、筐体の内部において複数の電池スタックの並び方向の中央部を境界として、積層する方向に延びる一方の側壁（３１）側の領域と他方の側壁（３２）側の領域が線対称になる流れを形成し、
複数の電池スタックのうち、並び方向について対称の位置関係にある２つの電池スタックの一方に備えられる温度検知装置の少なくとも１つは、他方の電池スタックに設置される温度検知装置に対して、積層する方向について異なる位置に設けられる電池セルの温度を検知し、
温度管理装置は、一方の電池スタックにおいて、積層する方向について特定の位置に備えられる温度検知装置から取得した温度情報を用いて、他方の電池スタックにおいて対応する特定の位置にある電池セルの温度を推定し、
循環流体が循環する筐体の内部に設けられた流体駆動手段は、複数の電池スタックに対して流体駆動手段と複数の電池スタックとが並ぶ方向に循環流体を供給し、２つの電池スタックは循環流体を供給する方向に対して直交する方向に並んでいることを特徴とする。

この発明によれば、複数の電池スタックのうち、所定の１組の電池スタックのそれぞれに備えられる温度検知装置は、セルの積層方向について、異なる位置に設けられる電池セルの温度を検知する。すなわち、この１組の電池スタックは、温度検知装置のセルの積層方向についての位置が完全一致していないのである。したがって、この１組のうち、一方の電池スタックにおいて温度検知される電池セルと、他方の電池スタックにおいて温度検知される電池セルとは、セルの積層方向について同一でない位置に設けられたセルである。

パックケースの内部には循環流体が形成されるため、一方の電池スタックにおいて検知した電池セルの温度を、他方の電池スタックにおいてセルの積層方向に同様の位置にある電池セルの温度として監視することができる。すなわち、ある温度検知装置によって検知された電池温度を、他の電池スタックにおいて実際に温度検知装置が設けられていない電池セルの温度と同程度であるとして管理することができる。このため、すべての電池セルに対して温度検知装置を設置する必要がない。したがって、本発明は、電池セルの温度を検出する温度検知装置の個数を抑制し、かつパックケース内の組電池の温度推定を可能とする電池パックを提供できる。

開示する電池パックに係る発明のひとつは、複数の電池セル（２）を積層して、それぞれ構成される複数の電池スタック（２０、２１、２２、２３）と、複数の電池スタックを収容する筐体（３）と、複数の電池セルを加熱または冷却する流体を筐体の内部に循環させる流体駆動手段（６）と、電池スタックにおいて、積層する方向について特定の位置にある電池セルの温度を検知するように少なくとも１つ設置される温度検知装置（９、９００、９０１、９０２、９０３；９００、９０１Ａ、９０２、９０３Ａ、９０４Ａ、９０５；９００、９０１、９０２、９０３、９０４Ａ、９０５Ａ）と、温度検知装置によって検知される電池温度情報を取得する温度管理装置（４）と、を備え、
筐体の内部に循環する循環流体は、筐体の内部において複数の電池スタックの並び方向の中央部を境界として、積層する方向に延びる一方の側壁（３１）側の領域と他方の側壁（３２）側の領域が線対称になる流れを形成し、
複数の電池スタックのうち、並び方向について対称の位置関係にある２つの電池スタックの一方に備えられる温度検知装置の少なくとも１つは、他方の電池スタックに設置される温度検知装置に対して、積層する方向について異なる位置に設けられる電池セルの温度を検知し、
温度管理装置は、一方の電池スタックにおいて、積層する方向について特定の位置に備えられる温度検知装置から取得した温度情報を用いて、他方の電池スタックにおいて対応する特定の位置にある電池セルの温度を推定し、
複数の電池スタックのうち、並び方向について対称の位置関係にある所定の一組の電池スタックのそれぞれには、積層する方向について同一の設置位置にある電池セルの温度を検知する温度検知装置（９０２、９０３）が設けられ、
流体駆動手段は、所定の一組の電池スタックのそれぞれに対して個別に流体を循環させる流体循環装置（６Ａ、６Ｂ）を備えて構成されており、
温度管理装置は、両方の温度検知装置から取得した温度情報を比較し、温度が高い方の電池スタックに対して流体を循環させる流体循環装置を、流量が増加するように制御することを特徴とする。
なお、特許請求の範囲及び前述の各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。

本発明を適用する電池パックに関して、電池セル温度の検出に関わる構成図である。 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流体流れとを説明するために一方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 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流体流れとを説明するために他方の側壁側から電池パックの内部を示した概要図である。 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流体流れとを説明するために天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流体流れとを説明するために天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流体流れとを説明するために天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）
第１実施形態の電池パック１について図１〜図４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、複数の電池スタック２０等から構成される組電池２００と、組電池２００を収容するパックケース３と、パックケース３内で流体を循環させる流体駆動手段と、を備える。組電池２００は、４個の電池スタック２０、２１、２２、２３を合わせて構成される。各電池スタックは、積層設置された複数の電池セル２の集合体である。各電池スタックは、同数の電池セル２が同一のセル積層方向に積層設置されている。４個の電池スタック２０〜２３は、セル積層方向に直交する方向に並ぶように設置されており、この並び方向をスタック並び方向という。したがって、組電池２００は、スタック並び方向に４列をなす４個の電池スタック２０〜２３によって構成されている。

パックケース３は、４個の電池スタック２０、２１、２２、２３、及び流体駆動手段の一例である送風機６を収容する筐体である。パックケース３の内部には、２つの送風機６Ａ、６Ｂがスタック並び方向に並んで搭載されている。２つの送風機６Ａ、６Ｂは、総称して送風機６として記載することもある。

電池セル２は、外装ケースから外部に突出する正極端子及び負極端子を備える。外装ケースから露出する電極端子であって、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。

組電池２００は、複数の電池スタック２０〜２３と電気的に接続されて電流制御に関わる電子部品を含む。各種の電子部品には、図１の結線図に図示する、各種のリレー装置、プリチャージ抵抗５０３、電流センサ５０４等が含まれる。リレー装置は、組電池２００に関する電流の流れを制御する装置である。ジャンクションボックス５は、リレー装置である、正極側のメインリレー５００、負極側のメインリレー５０１、及びプリチャージリレー５０２、プリチャージ抵抗５０３、電流センサ５０４等を備える。正極側のメインリレー５００、負極側のメインリレー５０１、プリチャージリレー５０２、プリチャージ抵抗５０３等の各装置は、電流を制御可能であり、通電時に発熱し、外部に熱を放出する。

複数の電池セル２に電気的に繋がる機器は、メインリレー５００、メインリレー５０１、プリチャージリレー５０２、プリチャージ抵抗５０３、電流センサ５０４である。さらに複数の電池セル２には、正極側の出力端子５１０、入力端子５１２、負極側の出力端子５１１、入力端子５１３が電気的に接続される。

図１に示すように、出力端子５１０は、複数の電池セル２からなる組電池２００の正極側に位置し、インバータに接続される。出力端子５１１は、組電池２００の負極側に位置し、インバータに接続される。入力端子５１２は、組電池２００の正極側とジャンクションボックス５とを接続する接続端子である。入力端子５１３は、組電池２００の負極側とジャンクションボックス５とを接続する接続端子である。

メインリレー５０１は、組電池２００における負極側の総端子にバスバーを介して接続されるとともに、反対側で出力端子５１１にバスバーを介して接続されている。プリチャージリレー５０２とプリチャージ抵抗５０３は、配線類を介して直列に接続されている。プリチャージリレー５０２及びプリチャージ抵抗５０３は、配線類５０２ａ、５０３ａによってメインリレー５００と並列に接続されている。

メインリレー５００及びプリチャージリレー５０２の共通結線部分は、組電池２００における正極側の総端子にバスバーやケーブルを介して接続されている。メインリレー５００及びプリチャージ抵抗５０３の共通結線部分は、バスバーやケーブルを介して接続されている。このように各種の電子部品は、配線類によって他の部品と電気的に接続されている。これらのメインリレーは、オンしたときに組電池２００の全体が通電状態になり、オフしたときに組電池２００の全体が非通電状態になる。メインリレー５００、５０１は、組電池２００の電気出力をオンさせるリレー装置である。メインリレー５００、メインリレー５０１、プリチャージリレー５０２、プリチャージ抵抗５０３等は、通電されて発熱し、これらに接続される配線類も熱伝導や自身の発熱によって放熱する。

電池管理ユニット４（Battery Management Unit）は、少なくとも、電池セル２の温度、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。電池管理ユニット４は、温度検知装置９によって検知される電池温度情報を取得する温度管理装置である。また、電池管理ユニット４は、さらに電池セル２に関する電流、電圧等を監視するとともに、電池セル２の異常状態、漏電等を管理することもできる。また、電池管理ユニット４は、送風機６のモータ６０の作動、例えば、運転、停止、出力レベル等を制御する制御装置としても機能する。

また、電池管理ユニット４は、メインリレー５００、５０１、及びプリチャージリレー５０２の作動を制御する制御装置として機能することができる。すなわち、電池管理ユニット４は、メインリレー５００、５０１、及びプリチャージリレー５０２のそれぞれについて、オン状態、オフ状態を切り替えることができる。

温度検知装置９は、電池パック１において複数個設けられている。温度検知装置９は、一例として電池温度サーミスタである。また、以下に温度検知装置９は、複数個の電池温度サーミスタの総称としても用いることがある。各電池温度サーミスタは、それぞれ温度検出線によって電池管理ユニット４と接続されている。各電池温度サーミスタは、温度検出線を介して電池管理ユニット４に、電池温度情報としての電気信号を送信する。各電池温度サーミスタは、組電池２００の所定の位置に設置される電池セル２の温度を検知する。例えば、電池パック１が有する温度管理装置は、図４に図示する電池セル２の温度を検知する電池温度サーミスタ９００、９０１、９０２、９０３等である。

電池管理ユニット４には、各電池温度サーミスタによって検知された電池温度に係る信号、電流センサ５０４によって検出された電流値に係る信号、電池セル２の電圧値に係る信号等が入力される入力部４０を備える。電池管理ユニット４は、入力部４０に入力された信号に基づく各種情報と内蔵する演算プロプラムや制御特性マップとを用いた所定の判定を実行する判定部４１を備える。さらに電池管理ユニット４は、判定部４１による判定結果に基づいてモータ６０の運転、停止、出力量を決定し、決定した制御結果に応じてモータ６０の作動を制御する制御部４２を備える。

電池管理ユニット４は、入力部４０を構成する入力回路と、判定部４１や制御部４２を構成するマイクロコンピュータと、制御部４２や他の制御装置との通信部を構成する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、判定部４１の判定結果、制御部４２の制御データ等である。また、電池管理ユニット４は、車両に搭載された各種の電子制御装置（例えば車両ＥＵＣＵ）と通信可能に構成されている。

図２〜図４に示すように、パックケース３の内部には、送風機６Ａ、６Ｂ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７が形成されている。循環通路７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７は、送風機６Ａ、６Ｂにより送風された流体（例えば空気）が各電池セル２と熱交換した後、送風機６Ａ、６Ｂ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、流体が各送風機６Ａ、６Ｂから流出する箇所は一箇所ずつであり、流体が各送風機６Ａ、６Ｂに流入する箇所も一箇所ずつである。したがって、パックケース３の内部の流体は、必ず送風機６を経由して循環通路７を循環することになる。

パックケース３は、内部の空間を包囲する複数の壁面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る。パックケース３は、例えば少なくとも６面（例えば、側壁３１、３２、３４、３５、天壁３０、底壁３３）を有するケースである。側壁３１と側壁３２は互いに向かい合う位置関係にある壁であり、側壁３４と側壁３５は、互いに向かい合う位置関係にあって、側壁３１及び側壁３２に直交する壁である。

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。

図２〜図４に図示するように、循環通路７は、流入通路７４、吹出し通路７５、天壁側通路７０、電池通路７６及び集合通路７３を結ぶ一連の流通経路によって構成される。

パックケース３内に収容される複数の電池セル２は、ケースの内部空間において複数のセル積層体を構成する。複数のセル積層体を構成する複数の電池セル２は、ケースの内部空間において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７６が形成される。電池通路７６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７６は、セル間において、側壁３１側及び側壁３２側が閉じられて天壁３０側が天壁側通路７０に向けて開放し、底壁３３側が集合ダクト８３に接続されて、集合通路７３に通じる。これにより、各電池通路７６は、天壁３０側で流体の入口部を備え、底壁３３側で集合通路７３に集まる流体の出口部を備える。

集合ダクト８３は、各電池セル２の下流側端部（下端部）と、吸入用ダクト８２内の流入通路７４とを繋ぐダクトである。集合ダクト８３は、各電池通路７６を流出した流体が底壁３３に熱的に接続しうる集合通路７３を形成する。換言すれば、集合通路７３を流通する流体の熱は、底壁３３へ移動しうる。

集合通路７３は、各電池通路７６の出口部から、流入通路７４までにわたって底壁３３に平行に延びる通路であり、吸入用ダクト８２及びダクト接続部材８０を介して、送風機６Ａ及び送風機６Ｂのそれぞれの吸込み部６１に連通している。

天壁側通路７０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。側壁側通路７１は、天壁３０及び底壁３３の両方に直交する側壁３１に平行に延び、複数の電池セル２と側壁３１との間に形成される通路である。側壁側通路７２は、天壁３０及び底壁３３の両方に直交し、側壁３１に対向する側壁３２に平行に延び、複数の電池セル２と側壁３２との間に形成される通路である。

送風機６Ａ、６Ｂは、パックケース３内の流体を循環通路７に循環させる流体駆動手段の一例である。循環通路７に循環させる流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒を用いることができる。各送風機６Ａ、６Ｂは、モータ６０と、モータ６０により回転されるシロッコファンと、シロッコファンを内蔵するファンケーシングとを備える。このファンケーシングは、内部にシロッコファンの吸込み口に通じる吸込み部６１を形成する。吸込み部６１と吸入用ダクト８２内の流入通路７４とは、ダクト接続部材８０によって接続されて連通する。ダクト接続部材８０は、ファンケーシングと吸入用ダクト８２とを連結するアタッチメントである。ダクト接続部材８０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している。

各送風機６Ａ、６Ｂは、ファンの回転軸を天壁３０や底壁３３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。各送風機６Ａ、６Ｂは、パックケース３の側壁３４にモータ６０側、すなわち、吸込み部６１とは反対側である背面側（モータ６０側）を向けて設置されている。

電池パック１の内部には、ジャンクションボックス５、電池管理ユニット４が設置されている。ジャンクションボックス５及び電池管理ユニット４は、パックケース３の内部を循環する流体に接触しうる。したがって、循環流体は、ジャンクションボックス５及び電池管理ユニット４を冷却することができる。

ファンケーシングの吹出し部には、循環通路７の一部である吹出し通路７５を形成する吹出し用ダクト８１が接続されている。図４に図示するように、送風機６Ａの吹出し通路７５は、ファンの遠心方向であって、天壁３０及び側壁３１寄りでこの両方の壁に沿うように延びている。したがって、送風機６Ａによって吹出し通路７５を通じて吹き出される流体は、天壁３０及び側壁３１に沿うように側壁側通路７１の上部を側壁３５に向けて進み、さらに側壁側通路７１の上部の全域から天壁側通路７０を中央部に向けて流れる。そして、流体は、送風機６Ａの流体吸引力によって、各電池通路７６に流入して下方に流れ、各電池通路７６の下端部から集合通路７３に流入するようになり、さらに流体は流入通路７４、吸込み部６１を経て、各送風機６Ａに必ず戻ってくる。

図示するように、送風機６Ｂの吹出し通路７５は、ファンの遠心方向であって、底壁３３及び側壁３２寄りでこの両方の壁に沿うように延びている。したがって、送風機６Ｂによって吹出し通路７５を通じて吹き出される流体は、底壁３３及び側壁３２に沿うように側壁側通路７２の下部または中央部を側壁３５に向けて進み、さらに側壁側通路７２の全域から中央部に向けて流れる。そして、流体は、送風機６Ｂの流体吸引力によって、各電池通路７６に流入して下方に流れ、各電池通路７６の下端部から集合通路７３に流入するようになり、さらに流体は流入通路７４、吸込み部６１を経て、送風機６Ｂに必ず戻ってくる。

以上のように、電池パック１は、前述した、送風機６Ａ、６Ｂの吸込み部、吐出部等の構成、及び複数の電池セル２の配置によって、パックケース３の内部において、偏りがないバランスのとれた流体循環の流れを形成することができる。換言すれば、パックケース３の内部に形成される流体循環の流れは、スタック並び方向について対称になるように形成される。すなわち、流体循環の流れは、スタック並び方向に直交する仮想の線であって、電池スタック２１と電池スタック２３との間に引くことができる中央線について線対称な流れを形成する。

すなわち、図４において、循環流体の流れは、パックケース３の内部において、スタック並び方向の中央部を境界として、側壁３１側の領域と側壁３２側の領域が線対称になる流れとなる。換言すれば、循環流体の流れは、パックケース３の内部において、電池スタック２０、２１が存在する領域と、電池スタック２２、２３が存在する領域とが同様の流れを形成するようになる。このため、側壁３１に最も近い位置にある電池スタック２０は、側壁３２に最も近い位置にある電池スタック２２と同様のセル温度分布を示すようになる。また、電池スタック２０に隣接し、ケース内の中央寄りに位置する電池スタック２１は、電池スタック２２に隣接し、ケース内の中央寄りに位置する電池スタック２３と同様のセル温度分布を示すようになる。

また、循環通路７を流れる流体は、各電池通路７６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流体は、それぞれ、集合通路７３に集められ、流入通路７４、吸込み部６１を通して送風機６Ａ、６Ｂのそれぞれに吸入される。また、流体は、パックケース３内を循環する際に、正極端子、負極端子からなる電池セル２の電極端子や、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、電極端子やバスバーも伝熱手段の一つを構成しうる。

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。電池管理ユニット４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６Ａ、６Ｂの運転を制御する。電池管理ユニット４は、制御部４２によって、送風機６Ａ、６Ｂの各モータ６０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、各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、各送風機６Ａ、６Ｂによる風量を、多段階または無段階的に調節することができる。

次に、組電池２００における温度検知装置９の設置場所について、図４を参照して説明する。図４に示すように、電池スタック２０には、側壁３５に最も近い位置、または送風機６Ａの吹出し通路７５に最も遠い位置にある電池セル２に電池温度サーミスタ９００を設置している。さらに電池スタック２０と対称関係にある電池スタック２２には、側壁３４、または送風機６Ｂの吹出し通路７５に最も近い位置にある電池セル２に電池温度サーミスタ９０１を設置している。さらに電池スタック２１には、セル積層方向の中央部に位置する電池セル２に電池温度サーミスタ９０２を設置している。電池スタック２１に隣接する電池スタック２３には、電池温度サーミスタ９０２が設置された電池セル２に隣接する電池セル２に電池温度サーミスタ９０３を設置している。

また、電池スタック２１には、側壁３４、または送風機６Ａの吹出し通路７５に最も近い位置にある電池セル２に電池温度サーミスタ９０４を設置することが望ましい。電池スタック２３には、側壁３５に最も近い位置、または送風機６Ｂの吹出し通路７５に最も遠い位置にある電池セル２に電池温度サーミスタ９０５を設置することが望ましい。

このように、各電池スタック２０、２１、２２、２３には、すべての電池セルに温度検知装置９が設置されていない。したがって、組電池２００を構成する電池スタックのうち、電池スタック２０に備えられる温度検知装置９は、対称の位置関係にある電池スタック２２に設置される温度検知装置９に対して、セル積層方向について異なる位置にある電池セル２の温度を検知する。また、電池スタック２１に設置される温度検知装置９（電池温度サーミスタ９０２）と電池スタック２３に設置される温度検知装置９（電池温度サーミスタ９０３）とは、スタック並び方向について対称となる位置に設けられている。

以上のような温度検知装置９の設置場所は、前述したように、パックケース３の内部における循環流体の流れがスタック並び方向に対称で、ほぼ一様な偏りが少ない流れとなることに着目し、温度検知装置９の設置個数を低減するために設定されたものである。

電池管理ユニット４は、電池スタック２０の電池温度サーミスタ９００が検知する温度情報を監視することで、電池スタック２０に対して対称の位置にある電池スタック２２における、側壁３５に最も近い位置にある電池セル２の温度を推定して把握できる。同様に電池管理ユニット４は、電池スタック２２の電池温度サーミスタ９０１が検知する温度情報を監視することで、電池スタック２０における、側壁３４に最も近い位置にある電池セル２の温度を把握できる。これにより、電池パック１は、電池スタック２０及び電池スタック２２において、それぞれ温度検知装置９の個数を少なくすることができる。

電池管理ユニット４は、電池スタック２０の電池温度サーミスタ９００と電池スタック２２の電池温度サーミスタ９０１とが検知する温度情報を比較することで、吹出し通路７５からの距離が長い位置の電池と短い位置の電池との各電池温度を把握できる。この両者の電池温度の温度差は、セル積層方向における電池温度のばらつきを示すデータとして、電池管理ユニット４に記憶される。

したがって、電池管理ユニット４は、少ない個数の温度検知装置９によって、電池スタックにおけるセル積層方向の温度のばらつき度合いを監視することできるので、そのばらつき度合いに応じて、適切な対策を講じることができる。さらに電池管理ユニット４の判定部４１は、この温度差が所定値以上に達した場合に、組電池２００の出力に支障をきたす何らかの異常状態であると判定する。電池管理ユニット４は、この判定結果を車内の表示画面に表示したり、外部機関に対して通信機能によって通報したりする。外部機関は、異常情報を取得することで、車両に対して対策を指示、連絡することが可能な機関であり、例えば、車両を製造したメーカー、車両を販売した販売店等である。

また、電池スタック２１の電池温度サーミスタ９０４と電池スタック２３の電池温度サーミスタ９０５についても、電池温度サーミスタ９００、９０１と同様の作用効果を奏する温度検知装置である。

電池管理ユニット４は、電池スタック２１の電池温度サーミスタ９０２が検知する温度情報と電池スタック２３の電池温度サーミスタ９０３が検知する温度情報とを監視することで、どちらかの電池スタックにおける冷却能力に異常が発生したことを検出できる。例えば、電池管理ユニット４の判定部４１は、両者のうち、一方の温度が非常に低温であったり、高温であったりした場合に、組電池２００の出力に支障をきたす何らかの異常状態であると判定する。電池管理ユニット４は、この判定結果を車内の表示画面に表示したり、外部機関に対して通信機能によって通報したりする。

また、電池管理ユニット４は、電池温度サーミスタ９０２が検知する温度情報と電池温度サーミスタ９０３が検知する温度情報とを監視し、どちらかの温度が他方の温度よりも所定の温度差を超えて高い場合には、温度が高い方の冷却能力が小さいと判定する。例えば、電池管理ユニット４の判定部４１は、両者のうち一方の電池温度が他方の温度よりも所定の温度差を超えて高いと判定すると、制御部４２にその判定結果を送信する。制御部４２は、温度が高い方のサーミスタを設置している電池スタックについて、対応する送風機６による流量を増加するように、モータ６０に対しデューティ比を増加させる電圧を印加する。

次に、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、複数の電池セル２を積層してそれぞれ構成される複数の電池スタック２０、２１、２２、２３と、これらの電池スタックを収容するパックケース３と、流体をパックケース３内に循環させる送風機６Ａ、６Ｂと、を備える。電池パック１は、各電池スタックにおいて、積層する方向について特定の位置にある電池セル２の温度を検知するように少なくとも１つ設置される温度検知装置９と、温度検知装置９によって検知される電池温度情報を取得する電池管理ユニット４と、を備える。温度検知装置９は、電池スタック２０の電池温度サーミスタ９００、電池スタック２１の電池温度サーミスタ９０２、電池スタック２２の電池温度サーミスタ９０１、電池スタック２３の電池温度サーミスタ９０３である。

複数の電池スタック２０〜２３のうち、例えば、一方の電池スタック２０に備えられる温度検知装置９の少なくとも１つは、他方の電池スタック２２に設置される温度検知装置９に対して、セル積層方向について異なる位置に設けられる電池セル２の温度を検知する。

この構成によれば、複数の電池スタックのうち、所定の１組の電池スタック２０、２２のそれぞれに備えられる温度検知装置９は、セル積層方向について、異なる位置に設けられる電池セルの温度を検知する。すなわち、この１組の電池スタック２０、２２は、セル積層方向に関して温度検知装置９の位置が完全一致していないのである。したがって、この１組のうち、一方の電池スタック２０において温度検知される電池セル２と、他方の電池スタック２２において温度検知される電池セル２とは、セルの積層方向について同一でない位置に設けられたセルである。

電池パック１はパックケース３の内部に循環流体が形成されるため、一方の電池スタック２０において検知した電池セル２の温度を、他方の電池スタック２０においてセル積層方向に同様の位置にある電池セル２の温度として監視することができる。すなわち、ある温度検知装置によって検知された電池温度を、他の電池スタックにおいて実際に温度検知装置９が設けられていない電池セルの温度と同程度であるとして管理することができる。このため、パックケース３に収容されるすべての電池セル２に対して温度検知装置９を設置する必要がないのである。したがって、電池パック１は、収容する電池セル２の温度を検出する電池温度サーミスタの個数を抑制し、かつパックケース３内の組電池の温度を推定することができる。例えば、電池温度サーミスタの個数を削減しても、電池パック１が収容する複数の電池セルについて、温度分布がどのようになっているかを推定することができる。

また、電池管理ユニット４は、一方の電池スタックにおいて、セル積層方向について特定の位置に備えられる温度検知装置９から取得した温度情報を用いて、他方の電池スタックにおいて対応する特定の位置にある電池セル２の温度を推定する。これによれば、少ない部品数の温度検知装置９によって、所定の製品性能を発揮できる状態を維持するために必要となる電池セルの温度管理を実現できる。したがって、電池の温度管理を簡単化できるとともに、サーミスタ、温度検出線などの部品の点数、製造工数、及び部品コストを低減できる電池パック１を提供できる。

また、流体駆動手段は、所定の一組の電池スタック２１、２３のそれぞれに対して個別に流体を循環させる流体循環装置としての送風機６Ａ、６Ｂを備えて構成される。電池管理ユニット４は、両方の温度検知装置（電池温度サーミスタ９０２、９０３）から取得した温度情報を比較する。電池管理ユニット４は、温度が高い方の電池スタックに対して流体を循環させる送風機を流量が増加するように制御する。これによれば、何らかの事態により、電池冷却能力が低下している電池スタックについて、電池冷却能力を向上させることができ、少ない部品数の温度検知装置９によって電池出力の低下を防止できる電池パック１を提供できる。

また、複数の電池スタック２０〜２３のうち、所定の一組の電池スタックのそれぞれには、セル積層方向について同一の設置位置にある電池セル２の温度を検知する温度検知装置９が設けられている。電池管理ユニット４は、両方の温度検知装置９から取得した温度情報を用いて、電池スタックの異常状態を判定する。

これによれば、少ない部品数の温度検知装置９によって、電池スタックにおける何らかの異常を検出することができる。したがって、電池冷却能力や電池出力の異常状態を検出可能であるとともに、サーミスタ、温度検出線などの部品の点数、製造工数、及び部品コストを低減でき、電池温度管理に係る制御仕様の簡単化が図れる電池パック１を提供できる。

また、パックケース３内に循環流を形成することにより、電池セル２を冷却する際にはパックケース３の各壁を放熱媒質として活用できるので、パックケース３の内部の熱を外部へ放出することを促進できる。これにより、電池セル２の発熱を効果的にパックケース３の外部に排熱する効率的な放熱経路を構築できる。また、電池の温度調節の際、流体の出入りがなく、パック内部には埃が侵入しにくく、結露も生じにくい。さらに、パック内部に形成される循環流によって、パック内部の流体を十分にかき混ぜることができるため、電池セル２に対する冷却効果及び加温効果を高めることにも貢献できる。

また、循環通路７は、循環する流体が、パックケース３を形成する複数の壁面のうち、少なくとも一つの壁面（例えば、側壁３１、３２、天壁３０、底壁３３）に接触しながら流れる通路部分を含んでいる。当該通路部分は、例えば、側壁側通路７１、７２、天壁側通路７０、集合通路７３である。この構成によれば、循環流体が天壁側通路７０や集合通路７３を流れる際に、天壁３０や底壁３３を通じてパックケース３の外部に放熱させることができる。このようにパックケース３の少なくとも一つの壁面を放熱媒質として活用することができるので、外部への放熱面積を確保でき、電池セル２の発熱を効果的にパックケース３の外部に排熱する熱経路を構築できる。

また、集合通路７３は、各電池セル２から吸熱した後の流体を確実に集合させて各送風機６Ａ、６Ｂに吸入させる流れを形成でき、さらに送風機６Ａ、６Ｂに向かって同一方向に流れる円滑な流れ、すなわち抵抗の少ない流れを形成できる。

また、複数の電池セル２は、電極端子を上にした姿勢で設けられる。送風機６Ａ、６Ｂから流出した流体は、電極端子の周囲を通過した後、各電池通路７６に流入する。この構成によれば、各電池セル２の発熱が集まりやすい電極端子を冷却した後、各電池セル２の外装ケースを冷却することができる。したがって、効率的な電池冷却を実施できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、温度検知装置９の設置場所に係る他の形態について図５を参照して説明する。図５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、前述の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５に示すように、第２実施形態の電池パック１は、第１実施形態と同様の位置に電池温度サーミスタ９００、９０２、及び９０５を有している。さらに電池スタック２２には、セル積層方向の中央部に位置する電池セル２に電池温度サーミスタ９０３Ａを設置している。電池スタック２０には、側壁３４、または送風機６Ａの吹出し通路７５に最も近い位置にある電池セル２に電池温度サーミスタ９０４Ａを設置している。電池スタック２３には、側壁３４、または送風機６Ｂの吹出し通路７５に最も近い位置にある電池セル２に電池温度サーミスタ９０１Ａを設置している。

電池管理ユニット４は、電池スタック２０の電池温度サーミスタ９０４Ａが検知する温度情報を監視することで、電池スタック２０に対して対称の位置にある電池スタック２２における、側壁３４に最も近い位置にある電池セル２の温度を推定して把握できる。同様に電池管理ユニット４は、電池スタック２３の電池温度サーミスタ９０１Ａが検知する温度情報を監視することで、電池スタック２１における、側壁３４に最も近い位置にある電池セル２の温度を把握できる。また、電池管理ユニット４は、電池スタック２２の電池温度サーミスタ９０３Ａが検知する温度情報を監視することで、電池スタック２０における、セル積層方向の中央部に位置する電池セル２の温度を把握できる。また、電池管理ユニット４は、電池スタック２１の電池温度サーミスタ９０２が検知する温度情報を監視することで、電池スタック２３における、セル積層方向の中央部に位置する電池セル２の温度を把握できる。これにより、電池パック１は、電池スタック２０、２１、２２、２３において、それぞれ温度検知装置９の個数を少なくすることができる。

電池管理ユニット４は、電池スタック２０の電池温度サーミスタ９００と電池温度サーミスタ９０４Ａとが検知する温度情報を比較することで、吹出し通路７５からの距離が長い位置の電池と短い位置の電池との各電池温度を把握できる。この両者の電池温度の温度差は、セル積層方向における電池温度のばらつきを示すデータとして、電池管理ユニット４に記憶される。以上の記載は、電池スタック２３の電池温度サーミスタ９０５と電池温度サーミスタ９０１Ａについても同様である。

したがって、電池管理ユニット４は、少ない個数の温度検知装置９によって、電池スタックにおけるセル積層方向の温度のばらつき度合いを監視することできるので、そのばらつき度合いに応じて、適切な対策を講じることができる。さらに電池管理ユニット４の判定部４１は、この温度差が所定値以上に達した場合に、組電池２００の出力に支障をきたす何らかの異常状態であると判定する。電池管理ユニット４は、この判定結果を車内の表示画面に表示したり、外部機関に通報したりする。

（第３実施形態）
第３実施形態では、温度検知装置９の設置場所に係る他の形態について図６を参照して説明する。図６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３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、前述の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６に示すように、電池スタック２０に設置される温度検知装置９と、電池スタック２２に設置される温度検知装置９とは、スタック並び方向について対称となる位置に設けられている。具体的には、電池スタック２０における電池温度サーミスタ９００、９０４Ａは、それぞれ、電池スタック２２における電池温度サーミスタ９０５Ａ、９０１に対応する。電池スタック２０に設置される温度検知装置９と、電池スタック２２に設置される温度検知装置９とは、スタック並び方向について対称となる位置に設けられている。また、電池スタック２１における電池温度サーミスタ９０２は、電池スタック２３における電池温度サーミスタ９０３に対応する。

なお、第３実施形態の電池パックにおいても、以下に示す、第１実施形態の電池パックと同様の構成を有している。例えば、一方の電池スタック２０に備えられる温度検知装置９の少なくとも１つは、他方の電池スタック２１、２３に設置される温度検知装置９に対して、セル積層方向について異なる位置に設けられる電池セル２の温度を検知する構成である。

第３実施形態の電池パック１によれば、電池スタックに設置されている温度検知装置９は、複数の電池スタックが並ぶ所定の方向（スタック並び方向）について対称となる位置に設けられている。電池スタック２０及び電池スタック２１と電池スタック２０及び電池スタック２１とは、スタック並び方向に直交する仮想線であって電池スタック２１と電池スタック２３の間に引くことができる中央線について線対称な位置に温度検知装置９をそれぞれ有する。

この構成によれば、電池管理ユニット４は、対称な位置にある電池スタック間で、互いに対応する電池セルの温度を比較することができ、どちらかの電池スタックに異常が発生したことを検出できる。

また、第３実施形態によれば、電池管理ユニット４は、複数の電池セル２の中で最高温度となると予測される電池セル２について、電池温度サーミスタ９０２と電池温度サーミスタ９０３の両方で多重に監視することができる。したがって、電池出力に支障をきたすような異常事態を確実に検出でき、また異常事態の発生時に迅速な対策を実施することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上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。

前述の実施形態の電池パック１は、２個の送風機６Ａ、６Ｂ（流体駆動手段）によって、パックケース３の内部に循環流体を形成するものであるが、循環流体を形成する送風機は、１個であってもよい。

前述の実施形態の電池パック１は、パックケース３の内部に４個の電池スタック２０、２１、２２、２３を有しているが、電池パック１が含む電池スタックは、この個数に限定されない。

前述の実施形態の電池パック１は、パックケース３の内部を密閉空間とするものであるが、内部空間を完全に密閉する構造でないパックケースを有するものとしてもよい。例えば、電池パック１は、所定値以上の圧力が作用したときに開放して、一時的にケースの内外を連通させる圧力弁を備えてもよい。この場合には、ケースの内部が所定の圧力以上になったときにケースの外部への空気の排出が行われる。これにより、不必要な空気の排出を防止でき、騒音抑制効果を奏する。

この圧力弁は、ケースの内部空間と外部とを連通する開放通路を形成する。開放通路は、なんらかの原因によりケースの内部圧力が高まった場合、圧力弁が作動することにより、循環通路からあふれた空気が外部に排出されるときに通る通路となる。開放される通路は、ケースを貫通する小径の穴によって形成され、さらにこの穴の周囲には、他の部分よりも薄肉の円環部が形成されている。例えば、この小径の穴は、外部の空気がケースの内部に取り込まれず、ケースの内部の空気が循環通路を循環し続ける状況では、空気が外部に排出されない大きさに設定されている。したがって、パックケース３の内部空間は、この開放される通路を除き、密閉された空間を形成する。

前述の実施形態において、集合通路７３は集合ダクト８３によって形成されているが、集合通路７３は、例えば、ダクトではなく、底壁３３、側壁３１及び側壁３２によって囲まれる通路として構成してもよい。

また、パックケース３の内部に設けられる送風機６が内蔵するファンには、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。

２…電池セル
３…パックケース（筐体）
４…電池管理ユニット（温度管理装置）
６、６Ａ、６Ｂ…送風機（流体駆動手段）
９…温度検知装置
２０、２１、２２、２３…電池スタック
９００、９０１、９０１Ａ、９０２、９０３、９０３Ａ、９０４Ａ、９０５、９０５Ａ…電池温度サーミスタ（温度検知装置）

Claims (4)

1. 複数の電池セル（２）を積層して、それぞれ構成される複数の電池スタック（２０、２１、２２、２３）と、
   複数の前記電池スタックを収容する筐体（３）と、
   複数の前記電池セルを加熱または冷却する流体を前記筐体の内部に循環させる流体駆動手段（６）と、
   前記電池スタックにおいて、前記積層する方向について特定の位置にある前記電池セルの温度を検知するように少なくとも１つ設置される温度検知装置（９、９００、９０１、９０２、９０３；９００、９０１Ａ、９０２、９０３Ａ、９０４Ａ、９０５；９００、９０１、９０２、９０３、９０４Ａ、９０５Ａ）と、
   前記温度検知装置によって検知される電池温度情報を取得する温度管理装置（４）と、
   を備え、
   前記筐体の内部に循環する循環流体は、前記筐体の内部において複数の前記電池スタックの並び方向の中央部を境界として、前記積層する方向に延びる一方の側壁（３１）側の領域と他方の側壁（３２）側の領域が線対称になる流れを形成し、
   複数の前記電池スタックのうち、前記並び方向について対称の位置関係にある２つの前記電池スタックの一方に備えられる前記温度検知装置の少なくとも１つは、他方の電池スタックに設置される前記温度検知装置に対して、前記積層する方向について異なる位置に設けられる前記電池セルの温度を検知し、
   前記温度管理装置は、前記一方の電池スタックにおいて、前記積層する方向について特定の位置に備えられる前記温度検知装置から取得した温度情報を用いて、前記他方の電池スタックにおいて対応する前記特定の位置にある前記電池セルの温度を推定し、
   前記循環流体が循環する前記筐体の内部に設けられた前記流体駆動手段は、複数の前記電池スタックに対して前記流体駆動手段と複数の前記電池スタックとが並ぶ方向に前記循環流体を供給し、前記２つの電池スタックは前記循環流体を供給する方向に対して直交する方向に並んでいることを特徴とする電池パック。
2. 複数の前記電池スタックのうち、前記並び方向について対称の位置関係にある所定の一組の前記電池スタックのそれぞれには、前記積層する方向について同一の設置位置にある前記電池セルの温度を検知する前記温度検知装置（９０２、９０３）が設けられており、
   前記温度管理装置は、両方の前記温度検知装置から取得した温度情報を用いて、前記電池スタックの異常状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 複数の前記電池スタックのうち、前記並び方向について対称の位置関係にある所定の一組の前記電池スタックのそれぞれには、前記積層する方向について同一の設置位置にある前記電池セルの温度を検知する前記温度検知装置（９０２、９０３）が設けられており、
   前記流体駆動手段は、前記所定の一組の前記電池スタックのそれぞれに対して個別に流体を循環させる流体循環装置（６Ａ、６Ｂ）を備えて構成され、
   前記温度管理装置は、両方の前記温度検知装置から取得した温度情報を比較し、温度が高い方の前記電池スタックに対して前記流体を循環させる前記流体循環装置を、流量が増加するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
4. 複数の電池セル（２）を積層して、それぞれ構成される複数の電池スタック（２０、２１、２２、２３）と、
   複数の前記電池スタックを収容する筐体（３）と、
   複数の前記電池セルを加熱または冷却する流体を前記筐体の内部に循環させる流体駆動手段（６）と、
   前記電池スタックにおいて、前記積層する方向について特定の位置にある前記電池セルの温度を検知するように少なくとも１つ設置される温度検知装置（９、９００、９０１、９０２、９０３；９００、９０１Ａ、９０２、９０３Ａ、９０４Ａ、９０５；９００、９０１、９０２、９０３、９０４Ａ、９０５Ａ）と、
   前記温度検知装置によって検知される電池温度情報を取得する温度管理装置（４）と、
   を備え、
   前記筐体の内部に循環する循環流体は、前記筐体の内部において複数の前記電池スタックの並び方向の中央部を境界として、前記積層する方向に延びる一方の側壁（３１）側の領域と他方の側壁（３２）側の領域が線対称になる流れを形成し、
   複数の前記電池スタックのうち、前記並び方向について対称の位置関係にある２つの前記電池スタックの一方に備えられる前記温度検知装置の少なくとも１つは、他方の電池スタックに設置される前記温度検知装置に対して、前記積層する方向について異なる位置に設けられる前記電池セルの温度を検知し、
   前記温度管理装置は、前記一方の電池スタックにおいて、前記積層する方向について特定の位置に備えられる前記温度検知装置から取得した温度情報を用いて、前記他方の電池スタックにおいて対応する前記特定の位置にある前記電池セルの温度を推定し、
   複数の前記電池スタックのうち、前記並び方向について対称の位置関係にある所定の一組の前記電池スタックのそれぞれには、前記積層する方向について同一の設置位置にある前記電池セルの温度を検知する前記温度検知装置（９０２、９０３）が設けられ、
   前記流体駆動手段は、前記所定の一組の前記電池スタックのそれぞれに対して個別に流体を循環させる流体循環装置（６Ａ、６Ｂ）を備えて構成されており、
   前記温度管理装置は、両方の前記温度検知装置から取得した温度情報を比較し、温度が高い方の前記電池スタックに対して前記流体を循環させる前記流体循環装置を、流量が増加するように制御することを特徴とする電池パック。

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