JP6701046B2

JP6701046B2 - 電池パック

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Publication number: JP6701046B2
Application number: JP2016191182A
Authority: JP
Inventors: 将浩兼重
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: JP2018055973A

Description

本発明は、電池パックに関する。

近年、車両の駆動輪を駆動するための駆動源として、駆動モータを備える電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）が知られている。このような車両は、駆動モータへ供給される電力が蓄電される電池モジュールを含む電池パックを備える。具体的には、電池モジュールは、複数のセルを含んで構成され、電池パックの筐体に複数収容される。電気自動車やハイブリッド自動車では、走行可能な距離をより長くするために、より多くの電池モジュールを電池パック内に設ける必要が生じ得る。

そこで、電池パック内において、複数の電池モジュールの少なくとも一部が他の電池モジュールに対して鉛直方向の上方側に位置する多段配置を採用した車両が提案されている。それにより、車両における電池パックを搭載するための空間を効率的に利用することができるので、より多くの電池モジュールを電池パック内に設けることが可能となる。例えば、特許文献１では、車室の下方に設けられるバッテリユニットにおいて、複数のバッテリユニット片を上下２段に配置した車両が開示されている。

特開２０１５−１０７７２８号公報

ところで、電気自動車やハイブリッド自動車では、電池パックを小型化する目的で、内部に設けられる電池モジュールの各々の温度を調整する能力（以下、電池モジュールの温調能力とも称する。）を向上させるために、液体媒体が利用される場合がある。具体的には、液体媒体が循環する媒体流路を電池モジュールの各々の近傍に設けることによって、液体媒体を利用した電池モジュールの温度の調整（以下、温調とも称する。）が実現される。それにより、電池モジュールの温調能力が向上することが期待される。

電池モジュールが多段配置される電池パックについて液体媒体を利用して電池モジュールの温調能力を向上させる場合、上方側の電池モジュールを温調するための媒体流路を、上方側の電池モジュールの近傍、かつ、下方側の電池モジュールに対して鉛直方向の上方側に設けることが考えられる。ここで、車両の衝突時等において、車両が衝撃を受けることによって、上方側の電池モジュールの近傍の媒体流路が破損し、当該媒体流路から液体媒体が漏出する場合がある。そのような場合には、当該媒体流路から漏出した液体媒体は、下方側へ落下すること等により、下方側の電池モジュールが収容される下方側空間へ侵入し得る。それにより、液体媒体が下方側の電池モジュールの端子等の高電圧部と接触することによって、漏電が発生するおそれがある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電池モジュールが多段配置される電池パックにおいて、電池モジュールの温調能力を向上させつつ、漏電の発生を防止することが可能な、新規かつ改良された電池パックを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも一部の電池モジュールが他の電池モジュールに対して鉛直方向の上方側に位置する複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールを収容する筐体と、を備え、下方側の電池モジュールの近傍、かつ、上方側の電池モジュールに対して鉛直方向の下方側には、前記下方側の電池モジュールを温調可能な液体媒体が循環する媒体流路が設けられ、前記上方側の電池モジュールの近傍には、前記上方側の電池モジュールを温調可能なヒートパイプが設けられる、電池パックが提供される。

前記ヒートパイプ及び前記媒体流路がそれぞれ接続され、前記ヒートパイプと前記液体媒体との間で熱交換が行われる熱交換器を備えてもよい。

前記媒体流路は、前記熱交換器より上流側において、前記下方側の電池モジュール側へ向かう第１の流路と、前記熱交換器側へ向かう第２の流路とに分岐してもよい。

前記媒体流路には、前記第１の流路へ送られる前記液体媒体の流量と、前記第２の流路へ送られる前記液体媒体の流量との割合を調整可能な制御弁が設けられてもよい。

前記第１の流路へ送られる前記液体媒体の流量と、前記第２の流路へ送られる前記液体媒体の流量との割合は、前記上方側の電池モジュールの温度と、前記下方側の電池モジュールの温度とが均一になるように前記制御弁によって調整されてもよい。

以上説明したように本発明によれば、電池モジュールが多段配置される電池パックにおいて、電池モジュールの温調能力を向上させつつ、漏電の発生を防止することが可能となる。

本発明の実施形態に係る車両の駆動系の概略構成の一例を示す模式図である。同実施形態に係る車両における電池パックの位置の一例を示す模式図である。同実施形態に係る電池パックの外観の一例を示す斜視図である。同実施形態に係る電池パックの内部の構成の一例を示す斜視図である。下方側の電池モジュールの下方に設けられる熱伝導性プレート内における媒体流路の経路の一例を示す模式図である。上方側の電池モジュールの下方に設けられる熱伝導性プレート内におけるヒートパイプの経路の一例を示す模式図である。第１の応用例に係る電池パックの内部の構成の一例を示す斜視図である。第２の応用例に係る電池パックの内部の構成の一例を示す斜視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．車両の概略＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る車両１の概略について説明する。図１は、本実施形態に係る車両１の駆動系の概略構成の一例を示す模式図である。図２は、本実施形態に係る車両１における電池パック１０の位置の一例を示す模式図である。

車両１は、本実施形態に係る電池パック１０を搭載する車両の一例である。具体的には、車両１は、図１に示したように、駆動輪５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄを駆動するための駆動源として、駆動モータ６３ｆ，６３ｒを備える電気自動車である。駆動輪５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄは、車両１の前左輪、前右輪、後左輪、後右輪にそれぞれ相当する。なお、以下では、車両１の進行方向を前方向とし、進行方向に対して逆方向を後方向とし、進行方向を向いた状態における左側及び右側をそれぞれ左方向及び右方向とし、鉛直上側及び鉛直下側をそれぞれ上方向及び下方向として、説明する。

駆動モータ６３ｆは、減速機６１ｆを介して、駆動輪５９ａ及び駆動輪５９ｂと接続されている。一方、駆動モータ６３ｒは、減速機６１ｒを介して、駆動輪５９ｃ及び駆動輪５９ｄと接続されている。駆動モータ６３ｆによって生成された駆動力は、減速機６１ｆを介して、駆動輪５９ａ及び駆動輪５９ｂへそれぞれ伝達される。一方、駆動モータ６３ｒによって生成された駆動力は、減速機６１ｒを介して、駆動輪５９ｃ及び駆動輪５９ｄへそれぞれ伝達される。減速機６１ｆ，６１ｒは、駆動モータ６３ｆ，６３ｒから入力される動力を所定の減速比で変換して、各駆動輪へそれぞれ出力する機能を有する。減速機６１ｆ，６１ｒの当該機能は、例えば、ギヤによって実現される。なお、車両１の構成から減速機６１ｆ，６１ｒは省略されてもよく、その場合には、駆動モータ６３ｆと駆動輪５９ａ，５９ｂの各々は直接的に接続されてもよく、駆動モータ６３ｒと駆動輪５９ｃ，５９ｄの各々は直接的に接続されてもよい。

駆動モータ６３ｆ，６３ｒは、図示しないインバータ装置を介して電池パック１０内の複数の電池モジュールと電気的に接続されている。電池パック１０から供給される直流電力は、インバータ装置によって交流電力に変換され、駆動モータ６３ｆ，６３ｒへ供給される。それにより、駆動モータ６３ｆ，６３ｒによって動力が生成される。

電池パック１０は、具体的には、高電圧（例えば、３５０Ｖ）の電力供給源である。例えば、電池パック１０内の複数の電池モジュールに蓄電される電力は、インバータ装置を介して、駆動モータ６３ｆ，６３ｒへ供給される他、車両１内の各種装置へ供給される電力を蓄電する低電圧バッテリへ供給され得る。

電池パック１０は、例えば、車両１の床下に位置する。具体的には、電池パック１０は、図２に示したように、車両１の車室の底部に相当するフロアパネル５５より下方、かつ、車両１の底部を覆うアンダーカバー５７より上方に位置する。より具体的には、電池パック１０は、車両の床下において、フロントシート５１の下方からリアシート５３の下方へ延在するように設けられる。また、電池パック１０の後部は、上方側へ突出しており、電池パック１０の後部における突出した部分は、リアシート５３の内部の空間に収容される。換言すると、電池パック１０の後部の高さは、前部の高さと比較して、高くなっている。電池パック１０の前部は、電池パック１０内に設けられる電池モジュールの高さに対応した高さを有し、電池パック１０の前部において、電池モジュールは、前後方向及び左右方向に併設される。一方、電池パック１０の後部は、電池モジュールの高さの２倍以上の高さを有し、電池パック１０の後部において、電池モジュールは上下２段に配置されている。

このように、本実施形態に係る電池パック１０では、複数の電池モジュールの少なくとも一部が他の電池モジュールに対して鉛直方向の上方側に位置する多段配置が採用される。それにより、電池パック１０を搭載するための空間としての車両１の床下を効率的に利用することができるので、より多くの電池モジュールを電池パック内に設けることが可能となる。ゆえに、車両１の走行可能な距離をより長くすることが実現される。

ここで、電池モジュールが多段配置される電池パック１０について液体媒体を利用して電池モジュールの温調能力を向上させる場合、上方側の電池モジュールを温調するための媒体流路を、上方側の電池モジュールの近傍、かつ、下方側の電池モジュールに対して鉛直方向の上方側に設けることが考えられる。そのような場合には、上述したように、上方側の電池モジュールの近傍の媒体流路から漏出した液体媒体が下方側の電池モジュールの端子等の高電圧部と接触することによって、漏電が発生するおそれがある。一方、本実施形態に係る電池パック１０によれば、電池モジュールの温調能力を向上させつつ、漏電の発生を防止することが可能となる。以下では、そのような電池パック１０の詳細について、説明する。

＜２．電池パック＞
続いて、図３〜図６を参照して、本実施形態に係る電池パック１０の詳細について説明する。図３は、本実施形態に係る電池パック１０の外観の一例を示す斜視図である。図４は、本実施形態に係る電池パック１０の内部の構成の一例を示す斜視図である。具体的には、図４では、筐体１１０の前側面部１１２、左側面部１１３、及び上面部１１１が取り外された状態の電池パック１０が示されている。電池パック１０は、図３及び図４に示したように、複数の電池モジュール１２１と、複数の電池モジュール１２１を収容する筐体１１０と、下方側の電池モジュール１２１を温調するために設けられる媒体流路１３０と、上方側の電池モジュール１２１を温調するために設けられるヒートパイプ１５３と、を備える。なお、電池パック１０には、外部の装置との通信や電池モジュール１２１の充放電に関する制御を行う制御装置及び各種センサが含まれ得る。

本実施形態に係る電池パック１０では、上述したように、複数の電池モジュール１２１の少なくとも一部が他の電池モジュール１２１に対して鉛直方向の上方側に位置する多段配置が採用される。以下では、上方側の電池モジュール１２１及び下方側の電池モジュール１２１を、それぞれ区別して電池モジュール１２１ｕ及び電池モジュール１２１ｄとも称する。また、筐体１１０内において上方側の電池モジュール１２１ｕが収容される空間を上方側空間１６０ｕと称し、下方側の電池モジュール１２１ｄが収容される空間を下方側空間１６０ｄと称する。

筐体１１０は、図３及び図４に示したように、底面部１１６、前側面部１１２、左側面部１１３、後側面部１１４、右側面部１１５、及び上面部１１１を含む。底面部１１６、前側面部１１２、左側面部１１３、後側面部１１４、右側面部１１５、及び上面部１１１の内部には閉空間が形成され、当該閉空間内に複数の電池モジュール１２１が収容される。

底面部１１６は、例えば、略矩形状を有する板状部材によって形成される。また、底面部１１６は、金属材料によって形成され得る。

前側面部１１２、左側面部１１３、後側面部１１４、及び右側面部１１５は、それぞれ底面部１１６の対応する辺と接続される。前側面部１１２及び後側面部１１４は、車両１の幅方向に延在して互いに対向する側面部であり、左側面部１１３及び右側面部１１５は、車両１の前後方向に延在して互いに対向する側面部である。各側面部は、例えば、板状部材によって形成される。また、各側面部は、金属材料によって形成され得る。各側面部は、底面部１１６に対して、例えば、溶接等によって、接合され得る。また、互いに隣接する側面部は、例えば、溶接等によって、接合され得る。なお、底面部１１６及び各側面部は、例えば板状部材に対してプレス加工を行うことによって、一体として形成されてもよい。

上面部１１１は、底面部１１６と対向し、各側面部の上端部と接続される。上面部１１１の後部１１１ｒの上下方向の位置は、前部１１１ｆと比較して高くなっており、後部１１１ｒと前部１１１ｆとの間には段差部１１１ｄが形成される。また、上面部１１１は、例えば、板状部材を折り曲げることによって形成される。上面部１１１は、金属材料又は樹脂によって形成され得る。上面部１１１は、各側面部に対して、例えば、ネジ締結等によって、取り外し可能に固定され得る。

電池モジュール１２１は、複数のセルを含んで構成され、筐体１１０に複数収容される。当該複数のセルは、各電池モジュール１２１において、電気的に直列に接続される。また、このような複数の電池モジュール１２１は、電池パック１０において、電気的に直列又は並列に接続される。例えば、複数の電池モジュール１２１の一部は、互いに電気的に直列に接続され、他の一部は、互いに電気的に並列に接続されてもよい。本実施形態では、上述したように、複数の電池モジュール１２１の少なくとも一部は、他の電池モジュール１２１に対して鉛直方向の上方側に位置する。具体的には、電池モジュール１２１は、図４に示したように、筐体１１０内の後部において、上下２段に配置されている。

下方側の電池モジュール１２１ｄは、筐体１１０内において、底面部１１６より上方、かつ、上面部１１１の前部１１１ｆより下方の空間に収容される。ゆえに、当該空間が下方側空間１６０ｄに相当する。下方側の電池モジュール１２１ｄは、下方側空間１６０ｄにおいて、例えば、左右方向及び前後方向に複数並設されてもよい。具体的には、下方側の電池モジュール１２１ｄは、図４に示したように、左右方向及び前後方向にそれぞれ３個及び４個配置され、合計で１２個設けられてもよい。

一方、上方側の電池モジュール１２１ｕは、筐体１１０の後部において上方側へ突出した部分の内部の空間に収容される。ゆえに、当該空間が上方側空間１６０ｕに相当する。具体的には、上方側空間１６０ｕは、筐体１１０内において、下方側空間１６０ｄより上方、かつ、上面部１１１の後部１１１ｒより下方の空間に相当する。上方側の電池モジュール１２１ｕは、上方側空間１６０ｕにおいて、例えば、左右方向に複数並設されてもよい。具体的には、上方側の電池モジュール１２１ｕは、図４に示したように、左右方向に３個配置されてもよい。

上方側の電池モジュール１２１ｕは、具体的には、ブラケット１９０によって支持される。ブラケット１９０は、例えば、図４に示したように、筐体１１０内の後部において底面部１１６上に固定される複数の脚部１８０と、当該脚部１８０の上部に固定される天板部１７０とを含む。より具体的には、天板部１７０は略矩形の平板形状を有してもよい。また、当該天板部１７０の四隅が、上下方向に延在する脚部１８０によってそれぞれ支持されてもよい。図４に示したように、このような天板部１７０上に３個の電池モジュール１２１ｕが配設される。また、天板部１７０の下方には、３個の電池モジュール１２１ｄが位置する。このように、電池モジュール１２１は、筐体１１０内の後部において、上下２段に配置されている。

媒体流路１３０は、下方側の電池モジュール１２１ｄの近傍、かつ、上方側の電池モジュール１２１ｕに対して鉛直方向の下方側に設けられる。例えば、電池パック１０において、熱伝導性プレート１２５が下方側の電池モジュール１２１ｄの各々の下面に当接して設けられ、媒体流路１３０は、当該熱伝導性プレート１２５の内部を通って設けられる。

具体的には、熱伝導性プレート１２５において、内部流路１３３は、下方側の電池モジュール１２１ｄの各々の下方を通って設けられる。媒体流路１３０内には、下方側の電池モジュール１２１ｄを温調可能な液体媒体が循環する。また、熱伝導性プレート１２５は、比較的高い熱伝導性を有する金属材料によって形成される。それにより、熱伝導性プレート１２５の内部を循環する液体媒体と、電池モジュール１２１ｄの各々との間において、熱伝導性プレート１２５を介して熱交換が行われることによって、電池モジュール１２１ｄの各々が温調される。例えば、電池モジュール１２１ｄが液体媒体と比較して高温である場合には電池モジュール１２１ｄは冷却され、電池モジュール１２１ｄが液体媒体と比較して低温である場合には電池モジュール１２１ｄは昇温される。上記の液体媒体は、具体的には、不凍液である。なお、以下では、媒体流路１３０内で循環する液体媒体を、単に媒体とも称する。

図５は、下方側の電池モジュール１２１ｄの下方に設けられる熱伝導性プレート１２５内における媒体流路１３０の経路の一例を示す模式図である。媒体流路１３０は、熱伝導性プレート１２５の内部に形成される内部流路１３３と、媒体が貯留される図示しないタンクから内部流路１３３へ送られる媒体が通過する入力側流路１３１と、内部流路１３３から当該タンクへ送られる媒体が通過する出力側流路１３５と、を含む。なお、図４及び図５では、媒体流路１３０に沿った矢印Ｄ１０によって、媒体の進行方向が示されている。

具体的には、入力側流路１３１は、熱伝導性プレート１２５より上流側において、後述する熱交換器１５１の内部を通過した後、熱伝導性プレート１２５の内部に形成される内部流路１３３の入口側と接続される。内部流路１３３の入口は、例えば、熱伝導性プレート１２５の左側部の後端部に設けられる。また、出力側流路１３５は、熱伝導性プレート１２５の内部に形成される内部流路１３３の出口側と接続される。内部流路１３３の出口は、例えば、熱伝導性プレート１２５の左側部の前端部に設けられる。入力側流路１３１及び出力側流路１３５は、例えば、コネクタ接続等によって、内部流路１３３の入口側及び出口側とそれぞれ接続され得る。また、車両１には、媒体流路１３０内で媒体を循環させる図示しないポンプが設けられ、当該ポンプが駆動されることによって、媒体流路１３０内で媒体が循環し得る。

内部流路１３３は、具体的には、図５に示したように、入力側流路１３１との接続部から左後端の電池モジュール１２１ｄの下方を通って右後端の電池モジュール１２１ｄの下方へ進んだ後、左後端の電池モジュール１２１ｄの下方へ戻り、前方の電池モジュール１２１ｄの下方へ進む。そして、内部流路１３３は、後側の電池モジュール１２１ｄから順に、このように左右方向に往復しながら進むことにより、左前端の電池モジュール１２１ｄの下方へ進む。その後、内部流路１３３は、左前端の電池モジュール１２１ｄの下方から右前端の電池モジュール１２１ｄの下方へ進んだ後、左前端の電池モジュール１２１ｄの下方を通って出力側流路１３５との接続部へ接続される。

なお、電池モジュール１２１ｄの下面と熱伝導性プレート１２５の上面との間には、電池モジュール１２１ｄと熱伝導性プレート１２５との隙間を埋め、各部材間の接触面積を増大させることによって、熱伝導を促進させるための熱伝導部材（例えばアクリル樹脂製のシート）が挿設されてもよい。それにより、内部流路１３３を循環する媒体と電池モジュール１２１ｄの各々との間における熱交換の効率が向上される。

ヒートパイプ１５３は、上方側の電池モジュール１２１ｕの近傍に設けられる。例えば、電池パック１０において、熱伝導性プレート１２３が上方側の電池モジュール１２１ｕの各々の下面に当接して設けられ、ヒートパイプ１５３は、当該熱伝導性プレート１２３の内部に埋設される。ヒートパイプ１５３は複数設けられてもよく、例えば図４では、ヒートパイプ１５３が前後方向に３個並設される例が示されている。なお、ヒートパイプ１５３の数は、特に限定されない。

具体的には、熱伝導性プレート１２３において、ヒートパイプ１５３の一端側が、上方側の電池モジュール１２１ｕの各々の下方に埋設される。また、ヒートパイプ１５３の他端側は、熱交換器１５１と接続される。熱交換器１５１には、図４に示したように、媒体流路１３０が接続される。当該熱交換器１５１では、ヒートパイプ１５３と媒体流路１３０内を循環する媒体との間で熱交換が行われる。熱交換器１５１は、例えば、筐体１１０内の左後端部に位置し、底面部１１６上に固定される。また、ヒートパイプ１５３は、例えば、他端側において熱交換器１５１の上部と上下方向に接続され、一端側において熱伝導性プレート１２３の左側部と左右方向に接続される。ヒートパイプ１５３は、例えば、円形の横断面形状を有してもよい。なお、ヒートパイプ１５３の断面形状は特に限定されず、例えば多角形や楕円形等であってもよい。

ここで、ヒートパイプ１５３は、比較的高い熱伝導性を有する金属材料によって形成されるパイプと、当該パイプの内部に封入される揮発性の作動液と、を含んで構成される。また、熱伝導性プレート１２３は、比較的高い熱伝導性を有する金属材料によって形成される。それにより、熱伝導性プレート１２３の内部に埋設されるヒートパイプ１５３内の作動液と、電池モジュール１２１ｕの各々との間において、熱伝導性プレート１２３を介して熱交換が行われる。

電池モジュール１２１ｕが比較的高温である場合には、作動液は、電池モジュール１２１ｕが有する熱を気化熱として吸収することによって蒸発し、熱交換器１５１において媒体流路１３０内を循環する媒体により冷却されることによって凝縮し得る。このような作動液の蒸発及び凝縮のサイクルが行われることによって、上方側の電池モジュール１２１ｕの各々が冷却される。また、電池モジュール１２１ｕが比較的低温である場合には、作動液は、熱交換器１５１において媒体流路１３０内を循環する媒体が有する熱を気化熱として吸収することによって蒸発し、電池モジュール１２１ｕにより冷却されることによって凝縮し得る。このような作動液の蒸発及び凝縮のサイクルが行われることによって、上方側の電池モジュール１２１ｕの各々が昇温される。このように、ヒートパイプ１５３は、上方側の電池モジュール１２１ｕを温調可能である。

図６は、上方側の電池モジュール１２１ｕの下方に設けられる熱伝導性プレート１２３内におけるヒートパイプ１５３の経路の一例を示す模式図である。

ヒートパイプ１５３の各々は、具体的には、図６に示したように、熱伝導性プレート１２３の内部において、熱伝導性プレート１２３の左側部から左側の電池モジュール１２１ｕ及び中央側の電池モジュール１２１ｕの下方を通って右側の電池モジュール１２１ｕの下方まで延在する。

なお、電池モジュール１２１ｕの下面と熱伝導性プレート１２３の上面との間には、電池モジュール１２１ｕと熱伝導性プレート１２３との隙間を埋め、各部材間の接触面積を増大させることによって、熱伝導を促進させるための熱伝導部材（例えばアクリル樹脂製のシート）が挿設されてもよい。それにより、ヒートパイプ１５３内の作動液と電池モジュール１２１ｕの各々との間における熱交換の効率が向上される。

以上説明したように、本実施形態に係る電池パック１０では、上方側の電池モジュール１２１ｕの近傍に、上方側の電池モジュール１２１ｕを温調可能なヒートパイプ１５３が設けられる。それにより、上方側の電池モジュール１２１ｕを温調するための媒体流路を設けることなく、上方側の電池モジュール１２１ｕを温調することができる。また、ヒートパイプ１５３の内部には上述したように作動液が含まれるが、ヒートパイプ１５３における作動液の含有量は、媒体流路における液体媒体の含有量と比較して、極めて少量である。ゆえに、車両の衝突時等において、車両が衝撃を受けることによって、仮にヒートパイプ１５３が破損した場合であっても、ヒートパイプ１５３から漏出し得る液体の量は極めて少量である。よって、液体が下方側の電池モジュール１２１ｄの端子等の高電圧部と接触することを防止することができる。従って、電池パック１０内における漏電の発生を防止することが可能となる。

また、本実施形態に係る電池パック１０では、下方側の電池モジュール１２１ｄの近傍、かつ、上方側の電池モジュール１２１ｕに対して鉛直方向の下方側に、下方側の電池モジュール１２１ｄを温調可能な液体媒体が循環する媒体流路１３０が設けられる。それにより、電池パック１０内の電池モジュール１２１の各々を、液体媒体を利用せずにヒートパイプ１５３のみによって温調する場合と比較して、電池モジュール１２１の温調能力を向上させることができる。

従って、本実施形態によれば、電池モジュール１２１が多段配置される電池パック１０において、電池モジュール１２１の温調能力を向上させつつ、漏電の発生を防止することが可能となる。

また、上述したように、電池パック１０には、ヒートパイプ１５３及び媒体流路１３０がそれぞれ接続され、ヒートパイプ１５３と媒体流路１３０内を循環する液体媒体との間で熱交換が行われる熱交換器１５１が設けられてもよい。ゆえに、下方側の電池モジュール１２１ｄを温調するために設けられる媒体流路１３０をヒートパイプ１５３内の作動液を蒸発又は凝縮させるために有効に利用することができる。よって、媒体流路１３０と異なる他の媒体流路を電池パック１０の内部又は外部に設け、当該他の媒体流路によってヒートパイプ１５３内の作動液を蒸発又は凝縮させる場合と比較して、車両１の内部における省スペース化を実現することができる。

＜３．応用例＞
続いて、図７及び図８を参照して、各種応用例について説明する。以下で説明する各種応用例では、図３〜図６を参照して説明した本実施形態に係る電池パック１０と比較して、主に媒体流路の構成が異なる。ゆえに、以下では、各種応用例に係る媒体流路について、主に説明する。

［３−１．第１の応用例］
まず、図７を参照して、第１の応用例に係る電池パック２０の詳細について説明する。図７は、第１の応用例に係る電池パック２０の内部の構成の一例を示す斜視図である。具体的には、図７では、筐体１１０の前側面部１１２、左側面部１１３、及び上面部１１１が取り外された状態の電池パック２０が示されている。第１の応用例に係る電池パック２０では、上述した電池パック１０と比較して、媒体流路２３０が熱交換器１５１より上流側において分岐する点について異なる。

第１の応用例に係る媒体流路２３０は、上述した電池パック１０と同様に、下方側の電池モジュール１２１ｄの近傍、かつ、上方側の電池モジュール１２１ｕに対して鉛直方向の下方側に設けられる。また、媒体流路２３０は、例えば、下方側の電池モジュール１２１ｄの各々の下面に当接して設けられる熱伝導性プレート１２５の内部を通って設けられる。熱伝導性プレート１２５内における媒体流路２３０の経路は、具体的には、図５を参照して説明した熱伝導性プレート１２５内における媒体流路１３０の経路と同様であってもよい。なお、図７では、このような媒体流路２３０において熱伝導性プレート１２５の内部に形成される内部流路の図示は省略されている。

媒体流路２３０は、具体的には、図７に示したように、媒体が貯留される図示しないタンクから熱伝導性プレート１２５及び熱交換器１５１の内部へ送られる媒体が通過する入力側流路２３１と、熱伝導性プレート１２５及び熱交換器１５１の内部から当該タンクへ送られる媒体が通過する出力側流路２３５と、熱伝導性プレート１２５及び熱交換器１５１の内部にそれぞれ形成される図示しない内部流路と、を含む。

第１の応用例に係る媒体流路２３０は、上述した電池パック１０の媒体流路１３０と異なり、熱交換器１５１より上流側において、下方側の電池モジュール１２１ｄ側へ向かう第１の流路と、熱交換器１５１側へ向かう第２の流路とに分岐する。具体的には、媒体流路２３０の入力側流路２３１は、熱交換器１５１より上流側において、下方側の電池モジュール１２１ｄ側へ向かう第１の入力側流路２３１ａと、熱交換器１５１側へ向かう第２の入力側流路２３１ｂとに分岐する。第１の入力側流路２３１ａ及び第２の入力側流路２３１ｂは、上記の第１の流路及び第２の流路にそれぞれ相当する。

第１の入力側流路２３１ａの下流側端部は、熱伝導性プレート１２５の内部に形成される内部流路の入口側と接続される。当該内部流路の入口は、例えば、熱伝導性プレート１２５の左側部の後端部に設けられる。当該内部流路の出口側は、出力側流路２３５の一部である第１の出力側流路２３５ａと接続される。当該内部流路の出口は、例えば、熱伝導性プレート１２５の左側部の前端部に設けられる。

一方、第２の入力側流路２３１ｂの下流側端部は、熱交換器１５１の内部に形成される内部流路の入口側と接続される。当該内部流路の入口は、例えば、熱交換器１５１の前側部に設けられる。当該内部流路の出口側は、出力側流路２３５の一部である第２の出力側流路２３５ｂと接続される。当該内部流路の出口は、例えば、熱交換器１５１の前側部に設けられる。

第１の出力側流路２３５ａ及び第２の出力側流路２３５ｂは、合流した後、媒体が貯留されるタンクへ向かう。このように、出力側流路２３５は、具体的には、第１の出力側流路２３５ａ及び第２の出力側流路２３５ｂを含んで構成され得る。

以上説明したように、第１の応用例に係る電池パック２０では、媒体流路２３０は、熱交換器１５１より上流側において、下方側の電池モジュール１２１ｄ側へ向かう第１の流路と、熱交換器１５１側へ向かう第２の流路とに分岐する。それにより、下方側の電池モジュール１２１ｄの各々の下面に当接して設けられる熱伝導性プレート１２５及び熱交換器１５１に対して、媒体が貯留されるタンクから液体媒体を並列的に供給することができる。ゆえに、熱伝導性プレート１２５及び熱交換器１５１の双方に対して、熱交換が行われる前における液体媒体を供給することができる。よって、下方側の電池モジュール１２１ｄについての液体媒体を利用した温調及び上方側の電池モジュール１２１ｕについてのヒートパイプ１５３を利用した温調の双方において、電池モジュール１２１の温調能力をより効果的に向上させることができる。

［３−２．第２の応用例］
続いて、図８を参照して、第２の応用例に係る電池パック３０の詳細について説明する。図８は、第２の応用例に係る電池パック３０の内部の構成の一例を示す斜視図である。具体的には、図８では、筐体１１０の前側面部１１２、左側面部１１３、及び上面部１１１が取り外された状態の電池パック３０が示されている。第２の応用例に係る電池パック３０では、図７を参照して説明した第１の応用例に係る電池パック２０と比較して、媒体流路２３０に、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量と、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量との割合を調整可能な制御弁３５１が設けられる点について異なる。

制御弁３５１は、例えば、図８に示したように、第２の入力側流路２３１ｂ上に設けられる電磁弁である。制御弁３５１の駆動は、制御装置３０１によって制御される。具体的には、制御弁３５１の開度が制御装置３０１によって制御される。それにより、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量と、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量との割合が調整され得る。例えば、制御弁３５１の開度を増大させることによって、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量を、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量に対して相対的に増大させることができる。また、制御弁３５１の開度を低減させることによって、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量を、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量に対して相対的に増大させることができる。

このように、第２の応用例に係る電池パック３０では、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量と、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量との割合を調整することができる。それにより、上方側の電池モジュール１２１ｕについてのヒートパイプ１５３を利用した温調及び下方側の電池モジュール１２１ｄについての液体媒体を利用した温調の各々における電池モジュール１２１の温調能力を互いに相対的に増減することができる。

制御装置３０１は、演算処理装置であるＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等で構成される。なお、制御装置３０１は、電池パック１０に備えられる電池モジュール１２１の充放電に関する制御を行う制御装置であってもよく、他の制御装置であってもよい。また、制御装置３０１の車両１における設置位置は、特に限定されない。

制御装置３０１は、上方側の電池モジュール１２１ｕの温度及び下方側の電池モジュール１２１ｄの温度に基づいて、制御弁３５１の開度を制御してもよい。ここで、電池パック３０には、電池モジュール１２１の各々の温度を検出する温度センサ１２７が設けられる。具体的には、図８に示すように、電池モジュール１２１の各々について、対応する温度センサ１２７が設けられる。以下では、上方側の電池モジュール１２１ｕ及び下方側の電池モジュール１２１ｄに対応する温度センサ１２７を、それぞれ区別して温度センサ１２７ｕ及び温度センサ１２７ｄとも称する。制御装置３０１は、各温度センサ１２７と通信可能である。それにより、制御装置３０１は、温度センサ１２７から出力された検出結果を、各電池モジュール１２１の温度を示す情報として受信し得る。

制御装置３０１は、上方側の電池モジュール１２１ｕの温度と、下方側の電池モジュール１２１ｄの温度とが均一になるように制御弁３５１の開度を制御してもよい。制御装置３０１は、当該制御において、具体的には、上方側の電池モジュール１２１ｕの温度の代表値及び下方側の電池モジュール１２１ｄの温度の代表値として、上方側の電池モジュール１２１ｕの各々の温度のうちの最大値又は最小値及び下方側の電池モジュール１２１ｄの各々の温度のうちの最大値又は最小値をそれぞれ適用してもよい。なお、上方側の電池モジュール１２１ｕの温度の代表値及び下方側の電池モジュール１２１ｄの温度の代表値として、上記の最大値又は最小値に代えて、上方側の電池モジュール１２１ｕの各々の温度の平均値及び下方側の電池モジュール１２１ｄの各々の温度の平均値をそれぞれ適用してもよい。

例えば、制御装置３０１は、上方側の電池モジュール１２１ｕ及び下方側の電池モジュール１２１ｄが比較的高温であり、上方側の電池モジュール１２１ｕ及び下方側の電池モジュール１２１ｄをそれぞれヒートパイプ１５３及び液体媒体を利用して冷却する場合において、以下の制御を行ってもよい。制御装置３０１は、当該制御において、上方側の電池モジュール１２１ｕの温度が下方側の電池モジュール１２１ｄの温度より高い場合、制御弁３５１の開度を増大させてもよい。それにより、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量を、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量に対して相対的に増大させることができる。ゆえに、上方側の電池モジュール１２１ｕについてのヒートパイプ１５３を利用した冷却における電池モジュール１２１の冷却能力を、下方側の電池モジュール１２１ｄについての液体媒体を利用した冷却における電池モジュール１２１の冷却能力に対して相対的に増大させることができる。よって、上方側の電池モジュール１２１ｕと、下方側の電池モジュール１２１ｄとを均熱化することができる。

また、制御装置３０１は、当該制御において、下方側の電池モジュール１２１ｄの温度が上方側の電池モジュール１２１ｕの温度より高い場合、制御弁３５１の開度を低減させてもよい。それにより、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量を、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量に対して相対的に増大させることができる。ゆえに、下方側の電池モジュール１２１ｄについての液体媒体を利用した冷却における電池モジュール１２１の冷却能力を、上方側の電池モジュール１２１ｕについてのヒートパイプ１５３を利用した冷却における電池モジュール１２１の冷却能力に対して相対的に増大させることができる。よって、上方側の電池モジュール１２１ｕと、下方側の電池モジュール１２１ｄとを均熱化することができる。

このように、第２の応用例に係る電池パック３０では、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量と、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量との割合は、上方側の電池モジュール１２１ｕの温度と、下方側の電池モジュール１２１ｄの温度とが均一になるように制御弁３５１によって調整され得る。それにより、上方側の電池モジュール１２１ｕと、下方側の電池モジュール１２１ｄとを均熱化することができる。ゆえに、上方側の電池モジュール１２１ｕ及び下方側の電池モジュール１２１ｄのうちのいずれか一方の温度が過度に上昇又は降下することを防止することができる。

＜４．むすび＞
以上説明したように、本実施形態によれば、上方側の電池モジュール１２１ｕの近傍に、上方側の電池モジュール１２１ｕを温調可能なヒートパイプ１５３が設けられる。それにより、上方側の電池モジュール１２１ｕを温調するための媒体流路を設けることなく、上方側の電池モジュール１２１ｕを温調することができる。ゆえに、車両の衝突時等において、車両が衝撃を受けることに起因して液体が下方側の電池モジュール１２１ｄの端子等の高電圧部と接触することを防止することができる。従って、電池パック１０内における漏電の発生を防止することが可能となる。

なお、上記では、ヒートパイプ１５３は、熱伝導性プレート１２３の内部に埋設される例について説明したが、熱伝導性プレート１２３とヒートパイプ１５３の一端側との位置関係は係る例に限定されない。例えば、ヒートパイプ１５３は、熱伝導性プレート１２３の下面に当接して設けられてもよい。

また、上記では、第１の応用例及び第２の応用例に係る媒体流路２３０の経路について、図７を参照して説明したが、媒体流路２３０の経路は係る例に限定されない。具体的には、熱交換器１５１の下流側における媒体流路２３０の経路は図７及び図８に示した例に限定されない。例えば、熱交換器１５１の内部に形成される内部流路の出口側と接続される第２の出力側流路２３５ｂは、第１の入力側流路２３１ａと合流してもよい。その場合、熱交換器１５１の内部を通過した液体媒体は、熱伝導性プレート１２５の内部を通過した後、タンクへ向う。

また、上記では、第２の応用例として、制御弁３５１が第２の入力側流路２３１ｂ上に設けられる例について説明したが、制御弁３５１の媒体流路２３０における設置位置は係る例に限定されない。例えば、制御弁３５１は、第１の入力側流路２３１ａ上に設けられてもよい。また、制御弁３５１は複数設けられてもよく、例えば第２の入力側流路２３１ｂ上及び第１の入力側流路２３１ａ上にそれぞれ設けられてもよい。なお、制御弁３５１の媒体流路２３０における設置位置によらず、第１の入力側流路２３１ａへ送られる液体媒体の流量と、第２の入力側流路２３１ｂへ送られる液体媒体の流量との割合を制御弁３５１によって調整し得る。

また、上記では、電池パック１０が、車両１の床下に位置する例について説明したが、本発明の技術的範囲は、係る例に限定されない。電池パック１０は、車両１の床下と異なる部分に位置してもよい。例えば、電池パックは、車両１においてリアシート５３より後方の空間に位置してもよい。

また、上記では、電池パック１０の後部において、電池モジュール１２１が上下２段に配置されている例について説明したが、本発明の技術的範囲は、係る例に限定されない。例えば、電池パック１０において、電池モジュール１２１は、３段以上に配置されていてもよい。また、電池パック１０の後部とは異なる部分において、電池モジュール１２１が多段配置されていてもよい。

また、上記では、各図面を参照して、電池パック１０の各構成要素について説明したが、各構成要素の形状は、特に限定されず、図面に示した形状は、一例に過ぎない。

また、上記では、電池パック１０を搭載する車両１が、前左輪及び前右輪を駆動するための駆動モータ６３ｆと、後左輪及び後右輪を駆動するための駆動モータ６３ｒと、が設けられる電気自動車である例について説明したが、本発明の技術的範囲は、係る例に限定されない。電池パック１０を搭載する車両として、他の構成を有する車両が適用されてもよい。例えば、電池パック１０は、各駆動輪について駆動モータが設けられる電気自動車に搭載されてもよい。また、電池パック１０は、ハイブリッド自動車に搭載されてもよい。また、電池パック１０が搭載される車両に設けられる駆動モータの数は、特に限定されない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１車両
１０，２０，３０電池パック
５１フロントシート
５３リアシート
５５フロアパネル
５７アンダーカバー
５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ駆動輪
６１ｆ，６１ｒ減速機
６３ｆ，６３ｒ駆動モータ
１１０筐体
１１１上面部
１１２前側面部
１１３左側面部
１１４後側面部
１１５右側面部
１１６底面部
１２１，１２１ｄ，１２１ｕ電池モジュール
１２３熱伝導性プレート
１２５熱伝導性プレート
１２７，１２７ｄ，１２７ｕ温度センサ
１３０，２３０媒体流路
１３１，２３１入力側流路
１３３内部流路
１３５，２３５出力側流路
１５１熱交換器
１５３ヒートパイプ
１６０ｄ下方側空間
１６０ｕ上方側空間
１９０ブラケット
３０１制御装置
３５１制御弁

Claims

少なくとも一部の電池モジュールが他の電池モジュールに対して鉛直方向の上方側に位置する複数の電池モジュールと、
前記複数の電池モジュールを収容する筐体と、
を備え、
下方側の電池モジュールの近傍、かつ、上方側の電池モジュールに対して鉛直方向の下方側には、前記下方側の電池モジュールを温調可能な液体媒体が循環する媒体流路が設けられ、
前記上方側の電池モジュールの近傍には、前記上方側の電池モジュールを温調可能なヒートパイプが設けられる、
電池パック。
前記ヒートパイプ及び前記媒体流路がそれぞれ接続され、前記ヒートパイプと前記液体媒体との間で熱交換が行われる熱交換器を備える、請求項１に記載の電池パック。
前記媒体流路は、前記熱交換器より上流側において、前記下方側の電池モジュール側へ向かう第１の流路と、前記熱交換器側へ向かう第２の流路とに分岐する、請求項２に記載の電池パック。
前記媒体流路には、前記第１の流路へ送られる前記液体媒体の流量と、前記第２の流路へ送られる前記液体媒体の流量との割合を調整可能な制御弁が設けられる、請求項３に記載の電池パック。
前記第１の流路へ送られる前記液体媒体の流量と、前記第２の流路へ送られる前記液体媒体の流量との割合は、前記上方側の電池モジュールの温度と、前記下方側の電池モジュールの温度とが均一になるように前記制御弁によって調整される、請求項４に記載の電池パック。