JP6256439B2 - 電池パック - Google Patents

Description

この明細書における開示は、筐体の内部に収容された複数個の単電池を有する電池パックに関する。

従来、単電池を収容する電池パックとして、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の電池パックは、複数個の円筒型の単電池の集合体である電池スタックを収容するケースと、ケース内に収容され、ケース内に存在する熱交換媒体を層流の状態で循環させるクロスフローファンと、を有する。この電池パックは、１個の電池スタックを各単電池の両端側を一対の板状の支持部材によって支持した状態で、ケースの内部に収容する。

クロスフローファンから送り出された熱交換媒体は、各単電池の長手方向の長さと等しい層流の幅で単電池に接触する。このため、熱交換媒体は各単電池におけるすべての外表面に接触してすべての単電池との間で熱交換を行う。したがって、１個の電池スタックの全体において略均一な熱交換を行うことができる。

特開２００９−１７０３７０号公報

しかしながら、複数個の電池スタックをケース内部に収容する電池パックに特許文献１に記載の技術を適用した場合には、ケース内を循環する熱交換媒体を、すべての電池スタックの単電池に対して均等に行き渡らせることが難しいという課題がある。複数個の電池スタックを収容するケースの内部には、流体が流れ難い流通抵抗の大きい箇所と流体が流れやすい流通抵抗の小さい箇所とが存在する。このため、クロスフローファンから吹き出された熱交換媒体が均等に各電池スタックを通過してからクロスフローファンに吸い込まれるような循環流を形成することは困難である。

一方、クロスフローファンから吹き出された熱交換媒体が各電池スタックを通過してからクロスフローファンに吸い込まれるような循環通路を形成するためのダクトを備える構成が考えられる。しかしながら、この構成では、すべての電池スタックについてクロスフローファンの吸込み部と連結されるダクトを設けなければならないという課題がある。

このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、複数の電池スタックに対する冷却流体の流通の均等化を図るとともに、各電池スタックに接続されるダクトを削減できる電池パックを提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された電池パックのひとつは、それぞれ、複数の円筒形の単電池（１２１）を接続した電池集合体である複数の電池スタック（１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ）と、単電池を固定する支持部（４２）を一体に有するとともに、複数の電池スタックのそれぞれを個別に収容する複数の個別収容室（４０）を含む内部ケース（４）と、内部ケースを収容するパックケース（１１０）と、パックケースの内部に供給した流体を、内部ケースの個別収容室のそれぞれを通過させた後に吸入してパックケースの内部に循環流を形成する流体駆動装置（１４０Ａ，１４０Ｂ）と、パックケースの底壁（１１２）に一体に設けられて内部ケースを下方から支える複数の梁（３）と、を備え、
内部ケースは、複数の個別収容室のそれぞれについて、流体が内部ケースの外部から流入する入口部（４０ａ）と、流体が個別収容室から流出する出口部（４０ｂ）と、を有し、
内部ケースの内部には、間隔をあけて互いに対向して設けられる個別収容室の間に、出口部のそれぞれに連通する下流側チャンバ（４１）が設けられ、
下流側チャンバは、梁を用いて区画形成された底壁側通路（１３５）に連結され、
出口部のそれぞれから下流側チャンバに流出した流体は、底壁側通路を通過して流体駆動装置の吸入部（１４３ａ）に吸入されることを特徴とする。

開示された電池パックによれば、電池パックの外郭を構成するパックケースの内部に内部ケースを有し、内部ケースは、単電池を固定する支持部を一体に有し各電池スタックを個別に収容する個別収容室を有する。さらに内部ケースの内部には、間隔をあけて互いに対向して設けられる個別収容室の間に、個別収容室の出口部のそれぞれに連通する下流側チャンバ４１が設けられている。この下流側チャンバは内部ケースを下方から支える梁を用いて区画形成された底壁側通路１３５に連結され、下流側チャンバに流出した流体は底壁側通路を通過して流体駆動装置の吸入部に吸入される。このような構成により、下流側チャンバは、パックケースの内部であって内部ケースの外部における圧力に対して負圧となる空間になる。このため、電池パックは、流体駆動装置から内部ケースの外部に供給された流体を下流側チャンバに向けて吸引するので、内部ケースの外部の流体を各電池スタックについて入口部、個別収容室及び出口部を通過させて下流側チャンバに合流させることができる。したがって、電池パックは、内部ケースの外部と下流側チャンバとの圧力差を利用して、内部ケースの外部の流体を複数の電池スタックのそれぞれに通過させることを可能にする。以上より、この電池パックは、複数個の電池スタックに対する冷却流体の流通の均等化を図るとともに、各電池スタックに接続されるダクトの削減を図ることができる。

第１実施形態の電池パックの構成及び流体流れを示す平面図である。 第２実施形態の電池パックの構成及び流体流れを示す平面図である。

以下に、図面を参照しながら本開示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）
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、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、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に含まれる単電池１２１は、円筒形の蓄電池であり、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１に用いる円筒形の単電池１２１として、リチウムイオン二次電池を一例に挙げて説明する。ここで開示する単電池１２１は、正極及び負極を備える電極体と、電極体及び電解液を収容する電池ケースと、を備える。電極体を収容する電池ケースは、ケース本体である円筒部と蓋体とから構成されている。円筒部は、電極体を収容し得る形状を有しており、例えば有底の円筒形状である。円筒部は上部に開口部が形成されており、この開口部を介して電極体を収容し得るように形成されている。蓋体は、円筒部の上端開口部を塞ぐ円盤状の部材である。電池ケースの材質は、軽量で熱伝導性が良い金属材料が好ましく、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が用いられる。

電池ケースの蓋体には、ケース内で発生したガスを外部へ放出するためのガス放出機構である安全弁が設けられる。安全弁は、電池ケース内の圧力が異常に上昇すると安全のために弁体が変形し、この弁体と蓋体との間に生じた隙間から内部のガス等が放出されるように構成されている。また、蓋体には正極端子が設けられている。例えば、正極端子はガスケットを介して蓋体から突出し、円筒部の内部に収容された捲回電極体の正極に電気的に接続されている。また、捲回電極体の負極は、蓋体との反対側に位置する円筒部の底面に接続され、円筒部の底部が負極端子を構成している。電極体は、典型的な円筒型電池が備える電極体と同様に、例えば、正負極それぞれの活物質、正負極それぞれの集電体、セパレータ等を備えて構成される。

電池パック１に含まれる各電池スタック１２０において、隣り合う単電池１２１における異極または同極の電極端子間は、バスバ１２２等の導電部材によって電気的に接続される。バスバ１２２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１２２等によって電気的に接続された複数の単電池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構成されている。

電池パック１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。この電池パック収容スペースは、例えば、スペアタイヤ、工具等も収納可能な場所でもよい。電池パック１は、底壁１１２や底壁側通路１３５を下側にした姿勢で、電池パック収容スペースに設置される。

また、電池パック１は、車両の車室内に設けられ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１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１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１は、外部と隔離して密閉された内部空間を形成するパックケース１１０と、パックケース１１０の内部空間に収容される複数の内部ケース４，１０４と、を備える。図１に図示する例では、パックケース１１０には、２個の内部ケース４と１個の内部ケース１０４とが収容されている。各内部ケース４，１０４は、パックケース１１０を形成する底壁１１２に一体に設けられる複数の梁３の上に設置されて、梁３によって下方から支えられている。各内部ケース４，１０４とパックケース１１０を形成する天壁１１１、側壁１１３、側壁１１４との間には、所定の空間が形成されており、この空間には、流体駆動装置から供給される流体が流動する。

各内部ケース４，１０４には、複数の電池スタックを個別に収容する複数の個別収容室４０が設けられている。すなわち、各個別収容室４０には、１個の電池スタックが設置されている。各個別収容室４０は、流体が個別収容室４０に流入する入口部４０ａと、個別収容室４０を流通した流体が流出する出口部４０ｂと、を有する。各内部ケース４，１０４に含まれる複数の個別収容室４０は、出口部４０ｂから流出した流体が下流側チャンバ４１に集まるように設けられる。したがって、複数の個別収容室４０は、それぞれの出口部４０ｂが下流側チャンバ４１に直面する位置となるように設けられる。

例えば、下流側チャンバ４１は、間隔をあけて互いに対向するように設けられる複数の個別収容室４０の間に形成された空間である。各内部ケース４，１０４の内部に設けられる複数の個別収容室４０は、横並びに設置されてもよいし、横並びに設置された複数の個別収容室４０が上下方向に並ぶように設置される構成でもよい。横並びに設置された複数の個別収容室４０が上下方向に並ぶ場合には、下流側チャンバ４１は図１に図示するように上下方向に延びる空間をなす。下流側チャンバ４１は、梁３と梁３の間に区画形成された底壁側通路１３５に連結されている。

図１に図示する例では、内部ケース４には、少なくとも４個の電池スタック１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄがそれぞれ個別収容室４０に収容されている。横方向に並ぶ電池スタック１２０Ａ及び電池スタック１２０Ｂと、横方向に並ぶ電池スタック１２０Ｃ及び電池スタック１２０Ｄとは、上下方向に２段に並ぶ関係である。電池スタック１２０Ａは電池スタック１２０Ｃの上に設置され、電池スタック１２０Ｂは電池スタック１２０Ｄの上に設置され、電池スタック１２０Ｃ及び電池スタック１２０Ｄの各個別収容室４０は、梁３の上に設置されて支えられている。

内部ケース１０４には、上下方向に並ぶ少なくとも２個の電池スタック１２０Ａ，１２０Ｃがそれぞれ個別収容室４０に収容されている。以降、電池スタック１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄのそれぞれをまたは複数を電池スタック１２０と記載することもある。各電池スタック１２０は、それぞれ、複数の単電池１２１を電気的に接続した電池集合体として構成される。

各電池スタック１２０を構成する複数の単電池１２１は、その両端側において、板状部材である支持部４２によって固定されている。板状の各支持部４２には、固定する複数の単電池１２１がそれぞれ貫通するように嵌め込まれる貫通穴が設けられている。各支持部４２は、その端部が内部ケースを形成する壁部に固定されることにより内部ケースと一体に設けられている。したがって、複数の単電池１２１は、両端側の２個の支持部４２を介して内部ケースに一体に固定されている。複数の単電池１２１は、その長手方向または軸方向が上下方向に沿うように、すなわち下流側チャンバ４１，４３において流体が流下する方向に沿うように設置されている。複数の単電池１２１の周囲を通過するときの流体は、上下方向に交差する方向に流下する。複数の単電池１２１の周囲を通過するときの流体の通路は電池通路とも称する。

電池パック１は、内部ケース４の内部を経由して流体を吸入する第１送風装置１４０Ａと、内部ケース４及び内部ケース１０４の内部を経由して流体を吸入する第２送風装置１４０Ｂと、を備える。以下、２個の送風装置１４０Ａと送風装置１４０Ｂを総称して送風装置１４０として記載することもある。電池パック１において、循環流を形成する流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒等の流体を用いることができる。

第１送風装置１４０Ａ、第２送風装置１４０Ｂは、それぞれモータ１４１、シロッコファン１４２及びファンケーシング１４３を有する。モータ１４１は、シロッコファン１４２を回転駆動させる電気機器である。シロッコファン１４２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設置されている。

ファンケーシング１４３は、シロッコファン１４２を覆うように形成されて、シロッコファン１４２による流体の吸込み、及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１４３は、シロッコファン１４２の上側で開口する吸入部としての吸込み口１４３ａを有する。ファンケーシング１４３には、吹き出した流体をパックケース１１０の内部まで導く吹出しダクト１４３ｂと、下流側チャンバ４１，４３の流体を底壁側通路１３５を経由して吸込み口１４３ａにまで導く吹出しダクト１４３ｂと、が接続されている。吹出しダクト１４３ｂの先端部で開口する吹出し口１４３ｃは、パックケース１１０の内部に臨むように、パックケース１１０の壁、例えば底壁１１２に形成された接続口に接続されている。第１送風装置１４０Ａの吹出しダクト１４３ｂは、底壁１１２における側壁１１４の近傍部位に接続されている。第２送風装置１４０Ｂの吹出しダクト１４３ｂは、底壁１１２における側壁１１３の近傍部位に接続されている。

第１送風装置１４０Ａの吸込み口１４３ａは、吸込みダクト１４４を介して、内部ケース４内の電池スタック１２０Ｃの下方に位置する底壁側通路１３５と、電池スタック１２０Ｄの下方に位置する底壁側通路１３５と、に繋がっている。吸込みダクト１４４の先端部開口は、各底壁側通路１３５に臨むように、底壁１１２に形成された接続口に接続されている。第２送風装置１４０Ｂの吸込み口１４３ａは、吸込みダクト１４５を介して、３箇所の底壁側通路１３５に繋がっている。３個の底壁側通路１３５は、内部ケース４内の電池スタック１２０Ｃの下方の通路、電池スタック１２０Ｄの下方の通路、内部ケース１０４内の電池スタック１２０Ｃの下方の通路である。吸込みダクト１４５の先端部開口は、各底壁側通路１３５に臨むように、底壁１１２に形成された接続口に接続されている。

第１送風装置１４０Ａは、内部ケース４内の電池スタック１２０Ａ〜１２０Ｄを冷却して下流側チャンバ４１に合流した空気を吸込み口１４３ａから吸入する流体駆動装置である。第２送風装置１４０Ｂは、内部ケース４内の各電池スタック１２０を冷却して下流側チャンバ４１に合流した空気と内部ケース１０４内の各電池スタック１２０を冷却して下流側チャンバ４３に合流した空気とを吸込み口１４３ａから吸入する流体駆動装置である。下流側チャンバ４３は、梁３と梁３の間に区画形成された底壁側通路１３５に連結されている。

第１送風装置１４０Ａは、吹出しダクト１４３ｂの内部通路、パックケース１１０の内部、内部ケース４内の各個別収容室４０、下流側チャンバ４１、底壁側通路１３５、吸込みダクト１４４の内部通路を経由する第１の循環経路に冷却用の流体を循環させる。第２送風装置１４０Ｂは、吹出しダクト１４３ｂの内部通路、パックケース１１０の内部、内部ケース４，１０４内の各個別収容室４０、下流側チャンバ４１，４３、底壁側通路１３５、吸込みダクト１４５の内部通路を経由する第２の循環経路に冷却用の流体を循環させる。すなわち、第２の循環経路の一つは、吹出しダクト１４３ｂの内部通路、パックケース１１０と内部ケース４との間の空間、内部ケース４内の各個別収容室４０、下流側チャンバ４１、底壁側通路１３５、吸込みダクト１４５の内部通路を経由する通路である。第２の循環経路のもう一つは、吹出しダクト１４３ｂの内部通路、パックケース１１０と内部ケース１０４との間の空間、内部ケース１０４内の各個別収容室４０、下流側チャンバ４３、底壁側通路１３５、吸込みダクト１４５の内部通路を経由する通路である。

パックケース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。パックケース１１０は、例えば、上下方向に扁平な直方体となっており、例えば６面である、天壁１１１、底壁１１２、互いに対向する２組の側壁を有する。天壁１１１は、パックケース１１０の上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である。底壁１１２は、パックケース１１０の下面を形成する壁であり、天壁１１１と同様の形状を有する。

側壁１１３、側壁１１４は、パックケース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である。側壁１１３、側壁１１４は、互いに向かい合う位置関係にある。４個の側壁は、天壁１１１及び底壁１１２に対して直交するように設けられている。側壁１１３及び側壁１１４のそれぞれには、内部に冷媒が流通する複数の冷媒通路１１３ａ、冷媒通路１１４ａが設けられている。これらの冷媒通路に冷媒を流通させることにより、側壁１１３及び側壁１１４のそれぞれを冷却することができ、これらの側壁を介して筐体放熱を促進可能である。

パックケース１１０は、各壁を組み立てたものに代えて、複数のケース体を接合して組み立てることにより、内部に空間を形成して製作するようにしてもよい。また、パックケース１１０を形成する複数の壁のうち、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。

パックケース１１０の内部には、例えば、電池管理ユニットを収容してもよい。電池管理ユニット（Battery Management Unit）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。電池管理ユニットは、少なくとも単電池１２１の蓄電量を管理する機器であり、単電池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、電池管理ユニットは、単電池１２１に関する電流、電圧、温度等を監視するとともに、単電池１２１の異常状態、漏電等を管理する機器であってもよい。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。

電池管理ユニットは、第１送風装置１４０Ａ、第２送風装置１４０Ｂの作動を制御する制御装置としても機能する。電池管理ユニットには、所定の単電池１２１の温度を検出する温度検出器によって検出された温度情報が入力される。各温度検出器は、電池管理ユニットに対して信号を出力する温度検出線、温度センサ等によって構成することができる。電池管理ユニットは、各温度検出器によって検出される電池温度に応じて電池冷却を実施する条件が成立した場合には、第１送風装置１４０Ａ、第２送風装置１４０Ｂの各作動を制御する。

梁３は、パックケース１１０に対して別体に形成された部品であり、例えば、断面形状が矩形状や台形状をなす部材である。例えば、梁３は、断面形状がＵ字状やコの字状であり、開口する部分が下方を向くように底壁１１２に固定されている。梁３の上面には、電池スタック１２０を収容する内部ケース４や内部ケース１０４が載っている。梁３は、例えば、アルミニウム材、または鉄材等から形成されている。

梁３は、底壁１１２と側壁１１４側または側壁１１３側の内部ケース４とに挟まれた状態で、底壁１１２及び内部ケース４と一体になることで、パックケース１１０や内部ケース４の強度を高めている。また、梁３は、底壁１１２と内部ケース１０４とに挟まれた状態で、底壁１１２及び内部ケース１０４と一体になることで、パックケース１１０や内部ケース１０４の強度を高めている。

天壁側通路１３３は、パックケース１１０と内部ケース１０４との間の空間であり、各側壁に直交し、天壁１１１に対して平行に延び、内部ケース４と天壁１１１との間に形成される通路である。側壁側通路１３２は、パックケース１１０と内部ケース１０４との間の空間であり、天壁１１１及び底壁１１２の両方に直交し、側壁１１４に対して平行に延び、内部ケース４と側壁１１４との間に形成される通路である。側壁側通路１３１は、パックケース１１０と内部ケース４との間の空間であり、天壁１１１及び底壁１１２の両方に直交し、側壁１１３に対して平行に延び、内部ケース４と側壁１１３との間に形成される通路である。

側壁側通路１３２と天壁側通路１３３は、天壁１１１と側壁１１４との境界部の内側で繋がっている。側壁側通路１３１と天壁側通路１３３は、天壁１１１と側壁１１３との境界部の内側で繋がっている。したがって、天壁側通路１３３は、側壁側通路１３１と側壁側通路１３２との両方に繋がる通路であり、側壁側通路１３２を流通してきた空気と側壁側通路１３１を流通してきた空気とが混合可能な混合空間を構成する。

次に電池パック１において、第１送風装置１４０Ａ、第２送風装置１４０Ｂのそれぞれによって供給される流体が形成する循環流について説明する。各単電池１２１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。電池管理ユニットは、温度検出器によって所定の単電池１２１の温度を常時モニターし、検出した単電池１２１の温度に基づいて第１送風装置１４０Ａ、第２送風装置１４０Ｂの作動を制御する。電池管理ユニットは、単電池１２１の温度に応じて第１送風装置１４０Ａ、第２送風装置１４０Ｂのそれぞれに、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、シロッコファン１４２の回転数を可変させる。

第１送風装置１４０Ａを作動した場合、第１の循環経路を空気が循環する。このときパックケース１１０の内部であって内部ケース４の外部に存在する空気は、内部ケース４に設けられた各入口部４０ａから各個別収容室４０に吸い込まれる。各個別収容室４０に流入した空気は、各電池スタック１２０Ａ〜１２０Ｄを構成する複数の単電池１２１を冷却した後、各出口部４０ｂから下流側チャンバ４１に流出する。下流側チャンバ４１が内部ケース４の外部に対して負圧空間になるため、下流側チャンバ４１に合流した空気は、下流側チャンバ４１から底壁側通路１３５、吸込みダクト１４４の内部通路を経て第１送風装置１４０Ａに吸い込まれる。このとき底壁側通路１３５を流通する空気は、底壁１１２を通じて外部に放熱する。

第１送風装置１４０Ａに吸い込まれた空気は、吹出しダクト１４３ｂの内部通路を介して側壁側通路１３２や天壁側通路１３３に供給される。これにより、内部ケース４の外部の圧力は、第１送風装置１４０Ａの吸引力が作用する下流側チャンバ４１の圧力に対して正圧になる。このため、内部ケース４の外部に供給された空気をすべての入口部４０ａから個別収容室４０に導入することができる。また、側壁側通路１３２や天壁側通路１３３を流通する空気は、側壁１１４や天壁１１１を通じて外部に放熱するので、各個別収容室４０を流通する際に単電池１２１から吸収した熱を外部に放出でき、空気温度を下げることができる。このように空気を第１の循環経路に循環し続けることにより、第１送風装置１４０Ａは内部ケース４内の複数の電池スタック１２０に対して冷却用の空気を流通し続け、均等な電池冷却を提供できる。

第２送風装置１４０Ｂを作動した場合、第２の循環経路を空気が循環する。このときパックケース１１０の内部であって内部ケース４や内部ケース１０４の外部に存在する空気は、各内部ケース４，１０４に設けられた各入口部４０ａから各個別収容室４０に吸い込まれる。内部ケース４の各個別収容室４０に流入した空気は、各電池スタック１２０Ａ〜１２０Ｄを構成する複数の単電池１２１を冷却した後、各出口部４０ｂから下流側チャンバ４１に流出する。さらに、内部ケース１０４の各個別収容室４０に流入した空気は、各電池スタック１２０Ａ，１２０Ｃを構成する複数の単電池１２１を冷却した後、各出口部４０ｂから下流側チャンバ４３に流出する。

下流側チャンバ４１，４３が内部ケース４の外部に対して負圧空間になるため、下流側チャンバ４１に合流した空気は、下流側チャンバ４１や下流側チャンバ４３から底壁側通路１３５、吸込みダクト１４５の内部通路を経て第２送風装置１４０Ｂに吸い込まれる。このとき底壁側通路１３５を流通する空気は、底壁１１２を通じて外部に放熱する。

第２送風装置１４０Ｂに吸い込まれた空気は、吹出しダクト１４３ｂの内部通路を介して側壁側通路１３１や天壁側通路１３３に供給される。これにより、内部ケース４，１０４の外部の圧力は、第２送風装置１４０Ｂの吸引力が作用する下流側チャンバ４１や下流側チャンバ４３の圧力に対して正圧になる。このため、内部ケース４の外部や内部ケース１０４の外部に供給された空気をすべての入口部４０ａから個別収容室４０に導入することができる。また、側壁側通路１３１や天壁側通路１３３を流通する空気は、側壁１１３や天壁１１１を通じて外部に放熱するので、各個別収容室４０を流通する際に単電池１２１から吸収した熱を外部に放出でき、空気温度を下げることができる。このように空気を第２の循環経路に循環し続けることにより、第２送風装置１４０Ｂは内部ケース４内の複数の電池スタック１２０及び内部ケース１０４内の複数の電池スタック１２０に対して冷却用の空気を流通し続け、均等な電池冷却を提供できる。

次に、第１実施形態の電池パック１がもたらす効果について説明する。電池パック１は、それぞれ、複数の円筒形の単電池１２１を接続した電池集合体である複数の電池スタック１２０Ａ〜１２０Ｄと、内部ケース４と、内部ケース４を収容するパックケース１１０と、を備える。内部ケース４は、単電池１２１を固定する支持部４２を一体に有するとともに、各電池スタックのそれぞれを個別に収容する複数の個別収容室４０を含む。電池パック１は、パックケース１１０内に供給した流体を、個別収容室４０のそれぞれを通過させた後に吸入してパックケース１１０の内部に循環流を形成する送風装置１４０を有する。電池パック１は、パックケース１１０の底壁１１２に一体に設けられて内部ケースを下方から支える複数の梁３を備える。内部ケース４は、複数の個別収容室４０のそれぞれについて、流体が内部ケース４の外部から流入する入口部４０ａと、流体が個別収容室４０から流出する出口部４０ｂと、を有する。内部ケース４の内部には、間隔をあけて互いに対向して設けられる個別収容室４０の間に、出口部４０ｂのそれぞれに連通する下流側チャンバ４１が設けられる。下流側チャンバ４１は、梁３を用いて区画形成された底壁側通路１３５に連結される。出口部４０ｂのそれぞれから下流側チャンバ４１に流出した流体は、底壁側通路１３５を通過して送風装置１４０の吸込み口１４３ａに吸入される。

この電池パック１によれば、電池パック１の外郭を構成するパックケース１１０の内部に内部ケース４を有する。内部ケース４は、単電池１２１を固定する支持部４２を一体に有し各電池スタック１２０を個別に収容する個別収容室４０を有する。さらに内部ケース４の内部には、間隔をあけて互いに対向して設けられる個別収容室４０の間に、個別収容室４０の出口部４０ｂのそれぞれに連通する下流側チャンバ４１が設けられる。したがって、各入口部４０ａは内部ケース４の周囲の空間に開口し、各出口部４０ｂは下流側チャンバ４１に開口する。すなわち、すべての入口部４０ａは個別収容室４０及び出口部４０ｂを介して下流側チャンバ４１に連通する。下流側チャンバ４１は、内部ケース４を下方から支える梁３を用いて区画形成された底壁側通路１３５に連結される。下流側チャンバ４１に流出した流体は、底壁側通路１３５を通過して送風装置１４０の吸込み口１４３ａに吸入される。

このような構成により、下流側チャンバ４１を、パックケース１１０の内部であって内部ケース４の外部における圧力に対して負圧となる負圧空間にできる。このため、電池パック１は、送風装置１４０から内部ケース４の外部に吹き出された流体を下流側チャンバ４１に向けて吸引することができる。この作用によれば、内部ケース４の外部の流体を各電池スタック１２０について入口部４０ａ、個別収容室４０及び出口部４０ｂの順に通過させることができ、すべての電池スタック１２０を通過した流体を下流側チャンバ４１に合流させることができる。したがって、電池パック１は、内部ケース４の外部と下流側チャンバ４１との圧力差を利用することにより、内部ケース４の外部の流体を複数の電池スタック１２０のそれぞれに通過させる流通経路を実現する。電池パック１は、複数の電池スタック１２０に対する冷却流体の流通の均等化を図り、各電池スタック１２０に接続されるダクトの削減を図ることができる。

また、電池パック１によれば、下流側チャンバ４１に連結される底壁側通路１３５は、内部ケース４を下方から支える梁３を用いて区画形成されるため、送風装置１４０の吸込み口１４３ａに通じる通路について、ダクトの採用を軽減することができる。

また、電池パック１に含まれる単電池１２１は、その長手方向が下流側チャンバ４１において流体が流下する方向と同じになる姿勢で個別収容室４０に収容されている。この構成によれば、各電池スタック１２０について、単電池１２１の長手方向と同じ方向に延びる吸込みダクトを削減することができる。また、下流側チャンバ４１における流速を高めることができるので、内部ケース４や内部ケース１０４の外部の流体を各入口部４０ａから個別収容室４０に引き込む力を高めることができる。

また、内部ケース４の内部には、個別収容室４０が複数段を構成するように設けられる。個別収容室４０に収容される単電池１２１の長手方向は、個別収容室４０が複数段、重なる方向と同じである。この構成によれば、単電池１２１の長手方向の寸法を活用して、下流側チャンバ４１について、長い流下方向距離を設定することができる。これにより、下流側チャンバ４１における流速をさらに高めることができるので、内部ケース４や内部ケース１０４の外部の流体を各入口部４０ａから個別収容室４０に引き込む力をさらに高めることができる。

また、パックケース１１０の内部には、内部ケース４が複数個収容されている。この構成によれば、より数多くの電池スタックに対して、冷却のための流体を均等に流通させることができ、大きな蓄電能力を有する電池パックに対して優れた電池冷却性能を提供することができる。

電池パック１は、パックケース１１０の底壁１１２に一体に設けられて電池スタック１２０を下方から支える複数の梁３を備える。底壁側通路１３５は、少なくとも梁３，４、底壁１１２及び内部ケース４の下端部で囲まれる通路である。この構成によれば、底壁１１２には複数の梁３が設けられているので、各梁３が補強部材となってパックケース１１０の強度を向上することができる。電池スタック１２０は、各梁３の上に設置されているので、仮に、パックケース１１０の外部から衝撃が加わった場合でも、各梁３によって衝撃を受けることが可能であり、単電池を衝撃から保護することが可能である。

さらに底壁側通路１３５は、補強用の各梁３を形成する壁と底壁１１２とを用いて区画される。このため、補強のための梁部材を通路形成に活用でき、部材点数の低減が図れ、簡易な形状の梁を活用することによるコスト低減も図れる。したがって、パックケース１１０の内部に別体のダクトを設置することなく、底壁側通路１３５を構築できる。また、各梁３は、底壁側通路１３５の一部を形成するための部材として用いられるため、単にパックケース１１０を補強するためだけに梁を設ける場合に比べて、電池パック１の大型化を抑制できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の電池パック１の他の形態である電池パック１０１について図２を参照して説明する。図２において、第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。以下、第１実施形態と相違する内容について説明する。

電池パック１０１は、電池パック１に対して、２個の第１送風装置１４０Ａ及び第２送風装置１４０Ｂをパックケース１１０の内部に収容する点が相違する。電池パック１０１は、この構成上の相違に伴い、流体流通経路が相違する。

図２に示すように、第１送風装置１４０Ａは、各個別収容室４０から下流側チャンバ４１に合流した空気を、梁３と梁３の間に設けられた底壁側通路１１３５を引き込むことができる。第１送風装置１４０Ａに吸い込まれた空気は、内部ケース４と底壁１１２との間を経由して側壁側通路１３２や天壁側通路１３３に供給される。また、側壁側通路１３２や天壁側通路１３３を流通する空気は、側壁１１４や天壁１１１を通じて外部に放熱するので、各個別収容室４０を流通する際にすべての単電池１２１から吸収した熱を外部に放出でき、空気温度を下げることができる。

同様に、第２送風装置１４０Ｂは、各個別収容室４０から下流側チャンバ４１に合流した空気を、梁３と梁３の間に設けられた底壁側通路１１３５を引き込むことができる。第２送風装置１４０Ｂに吸い込まれた空気は、内部ケース４と底壁１１２との間を経由して側壁側通路１３１や天壁側通路１３３に供給される。また、側壁側通路１３１や天壁側通路１３３を流通する空気は、側壁１１３や天壁１１１を通じて外部に放熱するので、各個別収容室４０を流通する際にすべての単電池１２１から吸収した熱を外部に放出でき、空気温度を下げることができる。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、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と解されるべきである。

電池パックに含まれる電池スタックの個数は、前述の実施形態で説明した個数に限定されない。また、電池パックに含まれる内部ケースの個数は、前述の実施形態で説明した個数に限定されない。

前述の実施形態では、パックケース１１０は６面体、直方体を形成するが、この明細書の実施形態に含まれる筐体はこの形状に限定されない。例えば、パックケース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、パックケース１１０は、天壁が湾曲面を含むドーム状に形成されてもよいし、筐体の縦断面形状が台形状を呈するものでもよい。また、パックケース１１０において天壁は、底壁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、パックケース１１０において側壁は、底壁に対して交差する方向に底壁から延びる壁であってもよいし、天壁に対して交差する方向に天壁から延びる壁であってもよい。パックケース１１０における天壁と側壁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。パックケース１１０における底壁と側壁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、電池パック１，１０１が備える各送風装置のファンには、シロッコファンの他、軸流式ファン、ターボファン等を用いることができる。

３…梁、 ４…内部ケース
４０…個別収容室、 ４０ａ…入口部、 ４０ｂ…出口部
４１…下流側チャンバ、 ４２…支持壁（支持部）
１１０…パックケース、 １１２…底壁
１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ…電池スタック
１２１…単電池、 １３５…底壁側通路
１４０Ａ…第１送風装置（流体駆動装置）、 １４０Ｂ…第２送風装置（流体駆動装置）
１４３ａ…吸込み口（吸入部）

Claims (4)

1. それぞれ、複数の円筒形の単電池（１２１）を接続した電池集合体である複数の電池スタック（１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ）と、
   前記単電池を固定する支持部（４２）を一体に有するとともに、複数の前記電池スタックのそれぞれを個別に収容する複数の個別収容室（４０）を含む内部ケース（４）と、
   前記内部ケースを収容するパックケース（１１０）と、
   前記パックケースの内部に供給した流体を、前記内部ケースの前記個別収容室のそれぞれを通過させた後に吸入して、前記パックケースの内部に循環流を形成する流体駆動装置（１４０Ａ，１４０Ｂ）と、
   前記パックケースの底壁（１１２）に一体に設けられて前記内部ケースを下方から支える複数の梁（３）と、
   を備え、
   前記内部ケースは、複数の前記個別収容室のそれぞれについて、流体が前記内部ケースの外部から流入する入口部（４０ａ）と、流体が前記個別収容室から流出する出口部（４０ｂ）と、を有し、
   前記内部ケースの内部には、間隔をあけて互いに対向して設けられる前記個別収容室の間に、前記出口部のそれぞれに連通する下流側チャンバ（４１）が設けられ、
   前記下流側チャンバは、前記梁を用いて区画形成された底壁側通路（１３５）に連結され、
   前記出口部のそれぞれから前記下流側チャンバに流出した流体は、前記底壁側通路を通過して前記流体駆動装置の吸入部（１４３ａ）に吸入される電池パック。
2. 前記単電池は、長手方向が前記下流側チャンバにおいて流体が流下する方向と同じになる姿勢で前記個別収容室に収容されている請求項１に記載の電池パック。
3. 前記内部ケースの内部には、前記個別収容室が複数段を構成するように設けられ、
   前記個別収容室に収容される前記単電池の前記長手方向は、前記個別収容室が前記複数段、重なる方向と同じである請求項２に記載の電池パック。
4. 前記パックケースの内部には、前記内部ケースが複数個収容されている請求項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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