JPWO2013024533A1 - 電池システム - Google Patents

Abstract

本発明に係る電池システム（１１）は、内部空間を有する筺体（１３）と、複数の電池セル（３５）を接続してなる電池モジュール（１５）と、内部空間に空気を取り込むための取込口（１７）と、内部空間の空気を筐体（１３）の外部へ排出するための排出口（１９）と、取込口（１７）から排出口（１９）へ至る通風路（１８）を通る風の量を調節する通風量調節部（２０，２３，２５）と、を備える。電池モジュール（１５）は、通風路（１８）に設けられる。本発明に係る電池システム（１１）によれば、適用対象としての構造物の汎用性を保ちつつ、電池モジュール（１５）を適温に維持することができる。

Description

本発明は、複数の電池セルを接続してなる電池モジュールを適温に維持する電池システムに関する。

最近、風力や太陽光などの自然エネルギー（再生可能エネルギー）を利用した発電技術が注目を集めている。また、発電所と需要家との間を例えばメッシュ状に結ぶ電力系統を、ＩＴ（Information Technology）技術を活用して効率的に運用するスマートグリッド（次世代送電網）と呼ばれる技術も、電力系統の安定化を担う技術として注目されている。

電力系統では、例えば、電力の需給バランスが崩れることによって系統事故を生じるおそれがある。かかる系統事故の発生に起因する停電を未然に防ぐ目的で、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池（電池セル）を複数接続してなる電池モジュールを含む電池システムが用いられている。こうした電池システムのなかには、複数の電池モジュールを組み合わせることによって、メガワット級の電力を出力可能なものもある。

このような電池システムでは、効率的な充放電が可能な適正温度環境に電池セルを置くために、電池セルの温度を調整することが重要である。電池セルの温度調整技術として、例えば特許文献１には、蓄電装置に蓄えられた電力を、動力源としてのモータに供給することで駆動する車両において、吸気流路及び排気流路に接続され、排気流路から車室に排気される空気を吸気流路へ循環させる循環流路と、循環流路を通じた吸気流路及び排気流路を流通する空気の再循環経路を形成するための流路切替手段と、を有し、流路切替手段を車室との境界に配置した蓄電装置の温度調節装置が開示されている。

特許文献１に係る温度調整技術によれば、装置自体の配置スペースの効率化を図りつつ、好適な温度調整を図ることができるという。

特開２００９−２７２１１２号公報

しかしながら、特許文献１に係る温度調整技術は、室内部、室外部、および、これら各部の間を仕切る境界を有し、かつ、室外部に蓄電装置の設置スペースを有する車両のような構造物に適用した場合に限り、装置自体の配置スペースの効率化を図ることができるのであって、適用対象としての構造物の汎用性に欠けるという課題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、適用対象としての構造物の汎用性を保ちつつ、電池モジュールを適温に維持することができるようにすることを目的とする。

本発明は、内部空間を有する筺体と、前記内部空間に設けられ、複数の電池セルを接続してなる電池モジュールと、前記筺体に設けられ、前記内部空間に空気を取り込むための取込口と、前記筺体に設けられ、前記内部空間の空気を該筐体の外部へ排出するための排出口と、前記取込口から前記排出口へ至る通風路を通る風の量を調節する通風量調節部と、を備え、前記電池モジュールは、前記通風路に設けられる、ことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、適用対象としての構造物の汎用性を保ちつつ、電池モジュールを適温に維持することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池システムの概略構成を表す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る電池システムのダンパ機構部周辺の構成を拡大して表す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る電池システムの外観を前方側から視た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電池システムの外観を後方側から視た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電池システムの温度制御動作の説明に供するフローチャート図である。 本発明の第１実施形態に係る電池システムの温度制御動作の説明に供するタイムチャート図である。 本発明の第２実施形態に係る電池システムの外観を表す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る電池システムの通風量調節機構を表す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る電池システムの通風量調節機構のうち、移動部材の変形例に係る構成を拡大して表す説明図である。 本発明の第４実施形態に係る電池システムのうち、制御部周辺の構成を表す説明図である。 電池モジュールの放電時間に対する出力電圧特性を、温度パラメータを用いて対比した説明図である。

以下に、本発明の複数の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
はじめに、第１実施形態に係る電池システム１１について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係る電池システム１１の概略構成を表す説明図である。図２は、第１実施形態に係る電池システム１１の可動ダンパ周辺の構成を拡大して表す説明図である。図３は、第１実施形態に係る電池システム１１の外観を前方側から視た斜視図である。図４は、第１実施形態に係る電池システム１１の外観を後方側から視た斜視図である。

（第１実施形態に係る電池システム１１の構成）
第１実施形態に係る電池システム１１は、図１に示すように、内部空間を有する直方体形状の筺体１３と、電池モジュール１５と、取込口１７と、排出口１９と、送風部２０と、統合制御部２５とを備えて構成されている。
なお、送風部２０、ダンパ機構部２３、統合制御部２５は、それぞれが本発明の“通風量調節部”として機能する。また、送風部２０は、本発明の“通風創出部”に相当し、ダンパ機構部２３は、本発明の“通風量調節機構”の一態様に相当し、統合制御部２５は、本発明の“制御部”に相当する。

電池モジュール１５は、図１に示すように、直流電源回路３１と、電池セル監視部３３と、を備えて構成されている。電池モジュール１５は、図３に示すように、略直方体形状の函体１６に収容されている。実際には、函体１６に収容された電池モジュール１５は、図３に示すように、筺体１３の内部空間に複数（図３の例では５つ）並列に、相互に間隔を置いて設けられている。

直流電源回路３１は、複数（図１の例では３つ）の電池セル３５を直列に接続して構成されている。電池セル３５としては、例えば、リチウムイオン二次電池を好適に用いることができる。複数の電池セル３５のそれぞれには、電池セル３５周囲の温度を検出するセル温度センサ３７と、セル電圧を検出する不図示のセル電圧センサとが設けられている。

電池セル監視部３３は、ひとつの電池モジュール１５に対して一対一で設けられている。図３に示す例では、電池セル監視部３３は、５つ設けられている。電池セル監視部３３は、電池モジュール１５を構成する複数の電池セル３５の管理機能を有する。具体的には、電池セル監視部３３は、セル温度センサ３７、および、セル電圧センサからそれぞれの温度および電圧に関する検出値を取得し、これら検出値に基づいて、それぞれの電池セル３５毎の充電度（ＳＯＣ：State Of Charge）を、温度補正を加味して求める。また、電池セル監視部３３は、それぞれの電池セル３５毎のセル電圧に基づいて、過充電または過放電の診断を行なう。

取込口１７は、図１および図３に示すように、筺体１３の前側（電池モジュール１５が収容された函体１６を望む側）に設けられている。取込口１７は、筺体１３の内部空間に空気を取り込む役割を果たす。
なお、函体１６の前側に、取込口１７を設けてもよい。

排出口１９は、図１〜図４に示すように、筺体１３の後側（送風ファン２１の設置側）に設けられている。排出口１９は、筺体１３の内部空間の空気を筐体１３の外部へ排出する役割を果たす。
なお、函体１６の後側に、排出口１９を設けてもよい。

取込口１７から排出口１９へと至る筺体１３の内部空間には、風の通り路である通風路１８が設けられている。この通風路１８を挟むように、図１および図３に示すように、電池モジュール１５をそれぞれに収容した複数の函体１６が並列に、相互に間隔を置いて設けられている。

送風部２０は、筺体１３の後側に設けられている。送風部２０は、送風ファン２１およびファンモータ２２からなる。送風ファン２１は、図２に示すように、ファンモータ２２によって回転駆動される。送風部２０は、図１〜図４に示すように、電池モジュール１５の冷却が必要な場合に、通風路１８を通る前側から後側への風の流れを創り出す役割を果たす。

ダンパ機構部２３は、通風路１８の風の流れ方向を基準として、電池モジュール１５が収容された函体１６と、送風ファン２１との間に設けられている。ダンパ機構部２３は、通風路１８の断面積を変化させることで通風量を調節する役割を果たす。実際には、ダンパ機構部２３は、図２に示すように、本発明の“回動部材”に相当する複数（図２の例では３つ）のダンパ４１と、ダンパ４１の回転支軸４３と、ダンパ駆動モータ４５と、駆動側プーリ４７と、一対の従動側プーリ４８と、駆動ベルト４９とを備えて構成されている。

複数の各ダンパ４１は、筺体１３に一側（回転支軸４３）が軸支され、他側（自由端側）が通風路１８を開放または閉止するように回転動作する。図２において、通風路１８を最も開放した状態に位置づけられたダンパ４１ａを実線で示す一方、通風路１８を完全に閉止した状態に位置づけられたダンパ４１ｂを二点鎖線で示している。前記した開放状態から閉止状態に至る回転位置のうちいずれかに、ダンパ４１を回転動作させつつ位置づけることによって、通風路１８を通る風の量を調整可能になっている。

複数のダンパ４１のうち、いずれか一（図２の例では最上位に位置するダンパ４１）の回転支軸４３には、この回転支軸４３に回転力を与えるダンパ駆動モータ４５、および、この回転支軸４３の回転力をその他のダンパ４１に伝えるための駆動側プーリ４７がそれぞれ設けられている。

前記したその他のダンパ４１には、一対の従動側プーリ４８がそれぞれ設けられている。駆動側プーリ４７、および、一対の従動側プーリ４８のそれぞれには、不図示の外歯が設けられている。また、駆動側プーリ４７、および、一対の従動側プーリ４８のそれぞれには、前記した外歯にかみ合う内歯４９ａが形成された駆動ベルト４９が掛け渡されている。

なお、送風部２０、ダンパ機構部２３、および、統合制御部２５を動作させるための電力は、自前の電池モジュール１５から供給されている。ただし、送風部２０、ダンパ機構部２３、または、統合制御部２５のうち少なくともいずれかを動作させるための電力を、外部電源から受電する構成を採用してもよい。

統合制御部２５は、複数（図３の例では５つ）の電池セル監視部３３に接続されると共に、ファンモータ２２およびダンパ駆動モータ４５にそれぞれ接続されている。統合制御部２５は、詳しくは後記するが、セル温度センサ３７による温度検出値の相関値が予め定められる基準温度値以下となった場合に、ファンモータ２２の回転動作を弱めると共に、通風路１８の通風量を零側に調節する制御（保温運転制御）を行う機能を有する。

具体的には、電池セル監視部３３は、複数（図１の例では３つ）のセル温度センサ３７から取得したセル温度に基づくセル温度情報（例えば、複数のセル温度値の平均値、最小値、最大値など）を、通信線３９（図１参照）を介して統合制御部２５に渡す。これを受けて統合制御部２５は、複数（図３の例では５つ）の電池モジュール１５のそれぞれに関するセル温度情報を集計し、適当な演算（例えば、複数のセル温度情報の平均値、最小値、最大値など）を施すことにより、代表特性温度Ｔｃを取得するように動作する。

そして、統合制御部２５は、求められた代表特性温度Ｔｃと、あらかじめ設定された第１および第２の基準温度しきい値Ｔ１，Ｔ２との大小関係に係る比較・判定を行い、その判定結果に従って、後記する通常運転モードまたは保温運転モードでの制御を実行する。

詳しく述べると、例えば、代表特性温度Ｔｃが、予め定められる第２の基準温度しきい値Ｔ２を超えており、電池モジュール１５の保温が不要と判断された場合、統合制御部２５は、通常運転モードによる通風量調節制御を行う。この通常運転モードによる通風量調節制御では、駆動ベルト４９は、ダンパ駆動モータ４５の反時計周り方向の回転に伴って図２中のＢ方向とは逆の方向に動く。すると、ダンパ４１の回転支軸４３に設けられた駆動側プーリ４７、および、一対の従動側プーリ４８は、反時計周り方向に回転する。すると、ダンパ４１は、図２中のＡ方向とは逆の開放方向に回転動作する。
なお、通常運転モードによる通風量調節制御では、ファンモータ２２は、統合制御部２５から送られてくる駆動制御信号に従う速度で回転している。

要するに、通常運転モードによる通風量調節制御では、充電または放電動作に伴うジュール熱によって、電池モジュール１５のセル温度が上昇する傾向にあるケースを想定し、かかるケースでは、電池モジュール１５が収容された函体１６の側面に沿って風を通す。ここで、通常運転モードによる通風量調節制御では、ダンパ４１は開放状態にあり、送風ファン２１は回転動作している。このため、前記の函体１６の側面に沿う通風は、その流れを阻害することなく円滑に行われる。これにより、電池モジュール１５の加熱を抑えて、電池モジュール１５を適温に維持するようにしている。

前記とは逆に、代表特性温度Ｔｃが、予め定められる第１の基準温度しきい値Ｔ１以下であり、電池モジュール１５の保温が必要と判断された場合、統合制御部２５は、保温運転モードによる通風量調節制御を行う。この保温運転モードによる通風量調節制御では、駆動ベルト４９は、ダンパ駆動モータ４５の時計周り方向の回転に伴って図２中のＢ方向に動く。すると、ダンパ４１の回転支軸４３に設けられた駆動側プーリ４７、および、一対の従動側プーリ４８は、時計周り方向に回転する。すると、ダンパ４１は、図２中のＡ方向で示す閉止方向に回転動作する。これにより、通風路１８における風の流れを遮断して、電池モジュール１５の保温を図る。
なお、保温運転モードによる通風量調節制御では、ファンモータ２２は、統合制御部２５から送られてくる駆動制御信号に従って、その回転を停止している。

要するに、保温運転モードによる通風量調節制御では、充電または放電動作に伴うジュール熱によっても、電池モジュール１５のセル温度が低下する傾向にあるケースを想定し、かかるケースでは、電池モジュール１５が収容された函体１６の側面に沿う風の流れを遮断する。ここで、保温運転モードによる通風量調節制御では、ダンパ４１は閉止状態にあり、送風ファン２１はその回転を停止している。このため、前記の函体１６の側面に沿う風の流れは遮断されている。これにより、電池モジュール１５の放熱を抑えて、電池モジュール１５を適温に維持するようにしている。

（第１実施形態に係る電池システム１１の動作）
次に、第１実施形態に係る電池システム１１の動作について、図５および図６を参照して説明する。図５は、第１実施形態に係る電池システム１１の温度制御動作の説明に供するフローチャート図である。図６は、第１実施形態に係る電池システム１１の温度制御動作の説明に供するタイムチャート図である。図５に示す処理の流れは、第１実施形態に係る電池システム１１の主電源スイッチ（不図示）がオンされている場合に、所定時間毎（例えば３秒毎などの、予め任意に定められる時間）に開始される。

ステップＳ１において、統合制御部２５は、代表特性温度Ｔｃの取得処理を行う。この代表特性温度Ｔｃの取得は、次の手順により遂行される。すなわち、統合制御部２５は、複数（図３の例では５つ）の電池セル監視部３３から送られてきたセル温度情報を集計し、適当な演算（例えば、複数のセル温度情報の平均値をとるか、最小値をとるか、または、最大値をとるかなど）を施すことにより、代表特性温度Ｔｃを取得する。
なお、代表特性温度Ｔｃは、本発明の“電池温度検出部（セル温度センサ３７）による温度検出値の相関値”に相当する。

ステップＳ２において、統合制御部２５は、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードが、電池モジュール１５を冷却するための通常運転モードか、または、電池モジュール１５を保温するための保温運転モードか、を調べる。この調査の結果、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードが通常運転モードの場合、統合制御部２５は、処理の流れをステップＳ３へと進ませる。一方、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードが保温運転モードの場合、統合制御部２５は、処理の流れをステップＳ４へと進ませる。

第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードが通常運転モードの場合、ステップＳ３において、統合制御部２５は、ステップＳ１で取得した代表特性温度Ｔｃと、第１の基準温度しきい値Ｔ１との大小関係に係る比較・判定を行う。

ステップＳ３の比較・判定の結果、代表特性温度Ｔｃが第１の基準温度しきい値Ｔ１以上である旨（ステップＳ３の“Ｎｏ”参照）の判定が下された場合、統合制御部２５は、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードを、そのまま通常運転モードに維持させる制御を行い、この制御の実行後に、処理の流れを終了させる。

一方、ステップＳ３の比較・判定の結果、代表特性温度Ｔｃが第１の基準温度しきい値Ｔ１と比べて低い旨（ステップＳ３の“Ｙｅｓ”参照）の判定が下された場合、ステップＳ４において、統合制御部２５は、次の手順を用いて、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードを、通常運転モードから保温運転モードに切り換える制御（図６の時刻ｔ１参照）を行う。具体的には、統合制御部２５は、ファンモータ２２の動作を弱めると共に、ダンパ４１を閉止状態側に駆動することで通風量を零側に調節する制御（保温運転制御）を行う。

さらに詳しく述べると、ステップＳ４ａにおいて、統合制御部２５は、ファンモータ２２の動作を弱める制御を行う。ここで、ファンモータ２２の動作を弱めるとは、直前までのファンモータ２２の回転速度と比べて、低い回転速度で動作させることを意味する。また、低い回転速度で動作させるとは、ファンモータ２２の回転を停止させることを含む。

このように、ダンパ４１を閉止状態側に駆動するのに先立って、ファンモータ２２の動作を弱める制御を行うのは、ダンパ駆動モータ４５の負荷を減じる趣旨である。すなわち、通風路１８における通風量が大きい状態でダンパ４１を閉止状態側に駆動しようとすると、空気抵抗に抗するだけの大きな駆動力を要し、ダンパ駆動モータ４５に多大な負荷を強いることになるからである。

次いで、ステップＳ４ｂにおいて、統合制御部２５は、ダンパ４１を閉止状態側に駆動することで通風量を零側に調節する制御を行う。ここで、ダンパ４１を閉止状態側に駆動するとは、直前までのダンパ４１の回転位置と比べて、閉止状態側に位置づけるようにダンパ駆動モータ４５を駆動することを意味する。また、閉止状態側に位置づけるとは、通風路１８を完全に閉止した状態にダンパ４１（図２の４１ｂ参照）を位置づけることを含む。

前記した動作モード切り換え制御の実行後に、統合制御部２５は、処理の流れを終了させる。

さて、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードが保温運転モードの場合、ステップＳ５において、統合制御部２５は、ステップＳ１で取得した代表特性温度Ｔｃと、第２の基準温度しきい値Ｔ２との大小関係に係る比較・判定を行う。

ステップＳ５の比較・判定の結果、代表特性温度Ｔｃが第２の基準温度しきい値Ｔ２以下である旨（ステップＳ５の“Ｎｏ”参照）の判定が下された場合、統合制御部２５は、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードを、そのまま保温運転モードに維持させる制御を行い、この制御の実行後に、処理の流れを終了させる。

一方、ステップＳ５の比較・判定の結果、代表特性温度Ｔｃが第２の基準温度しきい値Ｔ２と比べて高い旨（ステップＳ５の“Ｙｅｓ”参照）の判定が下された場合、ステップＳ６において、統合制御部２５は、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードを、保温運転モードから通常運転モードに切り換える制御（図６の時刻ｔ２参照）を行い、この制御の実行後に、処理の流れを終了させる。

前記した動作説明では、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードを、通常運転モードから保温運転モードへと切り換えるタイミングをはかる場合、代表特性温度Ｔｃと第１の基準温度しきい値Ｔ１との大小関係を比較・判定する構成を採用した。ここで、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードを、通常運転モードから保温運転モードへと切り換える要請が生じるケースとは、図６に示すように、充電または放電動作に伴うジュール熱によっても、電池モジュール１５のセル温度が低下する傾向にあるケースが相当する。かかるケースでは、電池モジュール１５が収容された函体１６の側面に沿う風の流れを遮断することにより、電池モジュール１５の放熱を抑えて、電池モジュール１５を適温に維持する。

一方、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードを、保温運転モードから通常運転モードへと切り換えるタイミングをはかる場合、代表特性温度Ｔｃと第２の基準温度しきい値Ｔ２（第１の基準温度しきい値Ｔ１よりも高い値に設定される）との大小関係を比較・判定する構成を採用した。ここで、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードを、保温運転モードから通常運転モードへと切り換える要請が生じるケースとは、図６に示すように、充電または放電動作に伴うジュール熱によって、電池モジュール１５のセル温度が上昇する傾向にあるケースが相当する。かかるケースでは、電池モジュール１５が収容された函体１６の側面に沿って風を通すことにより、電池モジュール１５の冷却を促進させる。

要するに、第１実施形態に係る電池システム１１では、その動作モードを切り換えるためのタイミングを決定する基準温度しきい値（第１および第２の基準温度しきい値Ｔ１，Ｔ２）に対し、往路と復路とで経路が異なるヒステリシス特性を与えている。これにより、第１実施形態に係る電池システム１１の動作モードが、短い時間で頻繁に切り換わる、いわゆるハンチング現象を抑制するようにしている。

なお、電池モジュール１５内の電池セル３５の数および配置としては、特に限定されないが、例えば、７つの電池セル３５を直列に接続する構成を採用することができる。また、第１の基準温度しきい値Ｔ１としては、特に限定されないが、例えば、摂氏０度〜５度程度を好適に採用することができる。さらに、第２の基準温度しきい値Ｔ２としては、特に限定されないが、例えば、摂氏５度〜１５度程度を好適に採用することができる。このような第１および第２の基準温度しきい値Ｔ１，Ｔ２に係る設定値は、電池セル３５としてリチウムイオン二次電池を採用した場合、その性能を維持する上で好ましい。

（第１実施形態に係る電池システム１１の作用効果）
第１実施形態に係る電池システム１１では、取込口１７から排出口１９へ至る通風路１８を通る風の量を調節する“通風量調節部”として、送風部２０、ダンパ機構部２３、および、統合制御部２５を備え、電池モジュール１５は、通風路１８に設けられる。
このため、第１実施形態に係る電池システム１１によれば、適用対象となる構造物の物理的な構造に関わらず、温度調整システムを導入することができる。したがって、適用対象としての構造物の汎用性を保ちつつ、電池モジュール１５を適温に維持することができる。

また、第１実施形態に係る電池システム１１では、本発明に係る“通風量調節部”として、通風路１８を通る風の流れを創り出す送風部２０（通風創出部）と、通風路１８の断面積を変化させることで通風量を調節するダンパ機構部２３（通風量調節機構）と、送風ファン２１およびファンモータ２２（通風創出部）、または、ダンパ機構部２３（通風量調節機構）の少なくともいずれか一方の通風量調節動作を制御する統合制御部２５（制御部）と、を備えた。
したがって、第１実施形態に係る電池システム１１によれば、風の流れの強弱、または、通風量の大小の少なくともいずれか一方を制御することによって、きめ細かな温度調整を実現することができる。

また、第１実施形態に係る電池システム１１では、ダンパ機構部２３（通風量調節機構）は、筺体１３に一側（回転支軸４３）が軸支され、他側（自由端側）が通風路１８を開放または閉止するように回転動作するダンパ４１（回動部材）よりなる。
したがって、第１実施形態に係る電池システム１１によれば、ダンパ４１の回転位置調整を通じて通風量を制御することによって、きめ細かな温度調整を実現することができる。

また、第１実施形態に係る電池システム１１では、その動作モードを、通常運転モードから保温運転モードに切り換える制御を行うに際し、ダンパ４１を閉止状態側に駆動するのに先立って、ファンモータ２２の動作を弱める制御を行う構成を採用した。
したがって、第１実施形態に係る電池システム１１によれば、通風路１８における空気抵抗を減らすことを通じて、ダンパ４１を回転駆動するダンパ駆動モータ４５の負荷を減じることができる。

また、第１実施形態に係る電池システム１１では、その動作モードを切り換えるためのタイミングを決定する基準温度しきい値（第１および第２のしきい値Ｔ１，Ｔ２）に対し、往路と復路とで経路が異なるヒステリシス特性を与える構成を採用した。
したがって、第１実施形態に係る電池システム１１によれば、その動作モードが短い時間で頻繁に切り換わる、いわゆるハンチング現象を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る電池システム７１について、図７を参照しながら詳細に説明する。図７は、第２実施形態に係る電池システム７１の外観を表す斜視図である。第２実施形態に係る電池システム７１と、第１実施形態に係る電池システム１１とは、基本的な構成がほぼ共通している。そこで、両者間で共通の機能を有する部材には共通の符号を付し、その重複した説明を省略する。そして、両者間の相違点に注目して説明を進める。

第１実施形態と第２実施形態との相違点は次の通りである。
すなわち、第１実施形態に係る電池システム１１では、ひとつの筐体１３に対し、送風部２０およびダンパ機構部２３がそれぞれひとつずつ設けられている。

これに対し、第２実施形態に係る電池システム７１では、ひとつの収納ラック７３に対し、それぞれに複数（図７の例では５つ）の電池モジュール１５を収納した複数（図７の例では５つ）の筐体１３を、縦方向に重ねて収納している。個々の筐体１３には、送風部２０、ダンパ機構部２３、および、統合制御部２５は設けられていない。

その代わりに、収納ラック７３の上部には、複数の筐体１３のそれぞれに設けられた通風路１８における通風量を調節するための送風部２０およびダンパ機構部２３、並びに、複数の筐体１３のそれぞれに収納された電池モジュール１５の通風量調整などの制御を司る統合制御部２５が、それぞれひとつずつ設けられている。
なお、第２実施形態において、個々の電池モジュール１５を収容した複数の函体１６の狭間に取込口１７および通風路１８が設けられている点、並びに、送風部２０に排出口１９が設けられている点は、第１実施形態と同じである。

第２実施形態に係る電池システム７１では、ひとつの収納ラック７３に対し、それぞれに複数の電池モジュール１５を収納した複数の筐体１３を、縦方向に重ねて収納する構成を採用した。
したがって、第２実施形態に係る電池システム７１によれば、大規模な電池システムを構築した場合であっても、個々の電池モジュールの温度調整を適切に実現することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る電池システム８１について、図８（ａ），図８（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。図８（ａ）は、第３実施形態に係る電池システム８１の外観を表す斜視図である。図８（ｂ）は、第３実施形態に係る電池システム８１の前部を右側方から視た図である。

第３実施形態に係る電池システム８１と、第１実施形態に係る電池システム１１とは、基本的な構成がほぼ共通している。そこで、両者間で共通の機能を有する部材には共通の符号を付し、その重複した説明を省略する。そして、両者間の相違点に注目して説明を進める。

第１実施形態と第３実施形態との相違点は次の通りである。
すなわち、第１実施形態に係る電池システム１１では、ひとつの筐体１３の後側に、本発明の“通風量調節部”として機能するダンパ機構部２３が設けられている。

これに対し、第３実施形態に係る電池システム８１では、ひとつの筐体１３の前側にも、本発明の“通風量調節部”として機能する通風量調節機構８３を設けた点が、第１実施形態とは大きく相違している。その他の構成は、第１実施形態と同じである。

第３実施形態に係る通風量調節機構８３は、筐体１３における前側の上辺部および下辺部のそれぞれに設けられた一対のガイドレール８５ａ，８５ｂと、平板形状のシャッタ部材８７とからなる。シャッタ部材８７は、本発明の“移動部材”に相当する。また、個々の電池モジュール１５を収容した複数の函体１６の狭間（本発明の“風を通す通風部”に相当する。）と、複数の函体１６の前側面（本発明の“風を遮る遮風部”に相当する。）との組み合わせによって、本発明の“通風部材”が形成されている。

一対のガイドレール８５ａ，８５ｂは、図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、それぞれの断面が略Ｕ字形状のＵ字溝８６を有する。これらのガイドレール８５ａ，８５ｂは、そのＵ字溝８６の開放側が相互に相対するように位置して設けられている。一対のガイドレール８５ａ，８５ｂのそれぞれの長さは、筐体１３における前側の上辺部および下辺部の長さとほぼ同じである。

シャッタ部材８７は、筐体１３における前側をほぼ覆うことのできる程度のサイズに形成されている。シャッタ部材８７は、その上辺および下辺のそれぞれが、一対のガイドレール８５ａ，８５ｂのＵ字溝８６に嵌り合うことにより、ガイドレール８５ａ，８５ｂの長手方向に沿って往復移動自在（図８（ａ）の矢印８８で示す方向参照）に設けられている。シャッタ部材８７には、上方方向に延びる長方形状の複数（図８（ａ）の例では６つ）の通風孔８９が、ガイドレール８５ａ，８５ｂの長手方向において相互に等しい間隔を置いて設けられている。

シャッタ部材８７における通風孔８９は、筐体１３における前側全面を覆うようにシャッタ部材８７を位置させた場合に、個々の電池モジュール１５を収容した複数の函体１６の狭間に形成される取込口１７の位置に合わせて設けられている。これにより、筐体１３における前側全面を覆うようにシャッタ部材８７を位置（この位置を、説明の便宜上“開放位置”と称する。）させた場合に、取込口１７からの空気の取り込み量が最も大きくなるようになっている。

また、“開放位置”にあるシャッタ部材８７を、左右いずれかに少しずつスライド移動させて位置付けることによって、取込口１７からの空気の取り込み量を調整可能になっている。そして、シャッタ部材８７における通風孔８９が、電池モジュール１５を収容した複数の函体１６の前側面に重なるように位置（この位置を、説明の便宜上“閉止位置”と称する。）させた場合に、取込口１７からの空気の取り込みが遮断されるようになっている。
なお、例えば、約２０Ｗ程度の電池モジュール１５の発熱が想定される場合、シャッタ部材８７に開設される通風孔８９の幅方向サイズは、約５〜２０ｍｍ程度が好ましい。また、通風孔８９に、通風量の調節などに寄与するメッシュ状の部材を設けてもよい。

第３実施形態に係る電池システム８１では、ひとつの筐体１３の後側のみならず、その筐体１３の前側にも、本発明の“通風量調節部”として機能する通風量調節機構８３を設ける構成を採用した。
したがって、第３実施形態に係る電池システム８１によれば、第１実施形態に係る電池システム１１と比べて、よりきめ細かい温度調整の実現を期待することができる。

＜第３実施形態の変形例＞
次に、第３実施形態の変形例について、図９を参照しながら詳細に説明する。図９は、第３実施形態の変形例に係るシャッタ部材９１の説明図である。

第３実施形態に係るシャッタ部材８７と、第３実施形態の変形例に係るシャッタ部材９１との相違点は次の通りである。
すなわち、第３実施形態に係るシャッタ部材８７では、通風孔８９の形状として、長方形状を採用したのに対し、第３実施形態の変形例に係るシャッタ部材９１では、通風孔９３の形状として、長方形状の相互に隣り合う二辺にわたり、それぞれの二辺を部分的に残して斜めに覆うことにより、シャッタ部材８７をスライド移動させた場合に、通風孔９３の開口面積が非線形に変わる形状を採用した点が大きく相違している。その他の構成は、第３実施形態と同じである。

第３実施形態の変形例に係るシャッタ部材９１では、シャッタ部材８７をスライド移動させた場合に、通風孔９３の開口面積が非線形に変わる形状を採用した。
したがって、第３実施形態の変形例によれば、第３実施形態と比べて、通風量の微調整を行うことが可能となる結果として、より一層きめ細かい温度調整の実現を期待することができる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について、図１０を参照しながら詳細に説明する。図１０は、第４実施形態に係る統合制御部１０１およびその周辺の構成を表す機能ブロック図である。

第１実施形態に係る統合制御部２５と、第４実施形態に係る統合制御部１０１との相違点は次の通りである。
すなわち、第１実施形態に係る統合制御部２５では、セル温度センサ３７による温度検出値の相関値が基準温度値（第１の基準温度しきい値Ｔ１）以下となった場合に、電池モジュール１５を保温する目的で、送風部２０の動作を弱めると共に、ダンパ機構部２３によって通風量を零側に調節する保温運転を行わせる構成を採用した。

これに対し、第４実施形態に係る統合制御部１０１では、セル温度センサ３７による温度検出値の相関値が予め定められる基準温度値（第１の基準温度しきい値Ｔ１）以下となった場合に、電池モジュール１５を保温する目的で、送風部２０およびダンパ機構部２３の保温運転制御に加えて、電池モジュール１５の電力を負荷１０３に供給する制御を行う点が、第１実施形態に係る統合制御部２５とは大きく相違している。その他の構成は、第１実施形態と同じである。

第４実施形態に係る統合制御部１０１は、図１０に示すように、電池モジュール１５からの直流電力の供給を受けると共に、同電池モジュール１５に内蔵される電池セル３５に設けられるセル温度センサ３７によるセル温度検出値の相関値を入力し、入力したセル温度検出値の相関値が基準温度値（第１の基準温度しきい値Ｔ１）以下となった場合に、電池モジュール１５を保温する目的で、電池モジュール１５の電力を負荷１０３に供給する制御を行うように動作する。

前記の動作を実行するために、第４実施形態に係る統合制御部１０１は、負荷駆動電源１０５、負荷回路１０７、リレースイッチ１０９、および、比較演算部１１１を備えて構成されている。負荷駆動電源１０５は、電池モジュール１５に接続されている。負荷駆動電源１０５は、電池モジュール１５からの直流電力の供給を受けて、この直流電力を、負荷回路１０７およびリレースイッチ１０９を介して負荷１０３に供給する機能を有する。

負荷回路１０７は、負荷駆動電源１０５と、負荷１０３との間を、リレースイッチ１０９を介在させて接続する電気回路である。比較演算部１１１は、セル温度検出値の相関値と、基準温度値（第１の基準温度しきい値Ｔ１）との大小関係を比較演算し、セル温度検出値の相関値が基準温度値以下となった場合に、負荷１０３を駆動するための負荷駆動制御信号を出力する。この負荷駆動制御信号を受けて、リレースイッチ１０９は、負荷回路１０７の常開接点ＮＣを閉止させるように動作する。これにより、電池モジュール１５の電力は、負荷１０３へと供給される。

なお、負荷１０３としては、例えば、モータ、電磁開閉機、電磁ポンプなどの、電力の供給を受けて何らかの動作を行うことで電力を消費する機能を有していれば、いかなるものを採用してもよい。電池モジュール１５の放電による発熱を促すことが、負荷１０３の存在意義だからである。ただし、負荷１０３が、第４実施形態に係る電池システムに関連するものであれば、無駄な電力消費を抑える観点から、さらに好ましい。

第４実施形態に係る統合制御部１０１では、セル温度検出値の相関値が基準温度値以下となった場合に、電池モジュール１５を保温する目的で、送風部２０およびダンパ機構部２３の保温運転制御に加えて、電池モジュール１５の電力を負荷１０３に供給する制御を行う構成を採用した。
したがって、第４実施形態に係る電池システムによれば、第１実施形態に係る電池システム１１と比べて、電池モジュール１５の保温効果を高めることができる。

（第１〜第４実際形態に共通の作用効果）
次に、第１〜第４実際形態に共通の作用効果について、図１１を参照しつつ説明する。図１１は、電池モジュール１５の放電時間に対する出力電圧特性を、温度パラメータ（摂氏０度および摂氏２５度）を用いて対比した説明図である。図１１に示すように、電池の温度が摂氏２５度の場合の出力電圧特性は、電池の温度が摂氏０度の場合のそれと比べて、所定電圧Ｖ１をより長く維持できており、電池の性能を良好に発揮させることができる点で優位である。

本発明の第１〜第４実際形態に係る電池システムによれば、セル温度検出値の相関値が基準温度値以下となるなど、電池モジュール１５の環境温度が比較的低い場合であっても、電池モジュール１５を適温に維持することができる。その結果、電池モジュール１５の性能を良好に発揮させることができる。
また、例えば、メガワット級などといった大規模な電池システムを構築した場合であっても、電池モジュール１５を効率よく機能させるための温度調整を適時に行うことができる。

［その他の実施形態］
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化例を示したものである。従って、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

１１ 第１実施形態に係る電池システム
１３ 筺体
１５ 電池モジュール
１６ 函体
１７ 取込口
１８ 通風路
１９ 排出口
２０ 送風部（通風量調節部）
２１ 送風ファン
２２ ファンモータ
２３ ダンパ機構部（通風量調節部）
２５ 統合制御部（通風量調節部）
３３ 電池セル監視部
３５ 電池セル
３７ セル温度センサ
４１ ダンパ（回動部材）
４３ 回転支軸
４５ ダンパ駆動モータ
４７ 駆動側プーリ
４８ 一対の従動側プーリ
４９ 駆動ベルト
７１ 第２実施形態に係る電池システム
７３ 収納ラック
８１ 第３実施形態に係る電池システム
８３ 通風量調節機構
８５ａ，８５ｂ 一対のガイドレール
８７ シャッタ部材（移動部材）
８９ 通風孔
９１ 第３実施形態の変形例に係るシャッタ部材（移動部材）
９３ 第３実施形態の変形例に係る通風孔
１０１ 第４実施形態に係る統合制御部
１０３ 負荷
１０５ 負荷駆動電源
１０７ 負荷回路
１０９ リレースイッチ
１１１ 比較演算部
Ｔ１ 第１の基準温度しきい値
Ｔ２ 第２の基準温度しきい値

Claims (9)

1. 内部空間を有する筺体と、
   前記内部空間に設けられ、複数の電池セルを接続してなる電池モジュールと、
   前記筺体に設けられ、前記内部空間に空気を取り込むための取込口と、
   前記筺体に設けられ、前記内部空間の空気を該筐体の外部へ排出するための排出口と、
   前記取込口から前記排出口へ至る通風路を通る風の量を調節する通風量調節部と、
   を備え、
   前記電池モジュールは、前記通風路に設けられる、
   ことを特徴とする電池システム。
2. 請求項１に記載の電池システムであって、
   前記通風量調節部は、
   前記通風路を通る風の流れを創り出す通風創出部と、
   前記通風路の断面積を変化させることで通風量を調節する通風量調節機構と、
   前記通風創出部または前記通風量調節機構の少なくともいずれか一方の通風量調節動作を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする電池システム。
3. 請求項２に記載の電池システムであって、
   前記通風量調節機構は、前記筺体に一側が軸支され、他側が前記通風路を開放または閉止するように回転動作する回動部材よりなることを特徴とする電池システム。
4. 請求項２に記載の電池システムであって、
   前記通風量調節機構は、
   前記通風路に設けられ、風を通す通風部および風を遮る遮風部を有する通風部材と、
   前記通風部を開放または閉止するように前記通風部材に沿って移動する移動部材と、
   よりなることを特徴とする電池システム。
5. 請求項４に記載の電池システムであって、
   複数の前記電池モジュールは、それぞれが直方体形状の函体に収容され、
   前記複数の函体は、前記通風路を通る風の流れ方向に沿って設けられ、
   前記通風部材のうち前記遮風部は、前記複数の函体のうち前記風の流れ方向と略直交する面によって構成され、前記通風部材のうち前記通風部は、前記複数の函体を相互に間隔を置いて設けた際の前記間隔によって構成される、
   ことを特徴とする電池システム。
6. 請求項２に記載の電池システムであって、
   前記複数の電池セルの温度を検出する電池温度検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記電池温度検出部による温度検出値の相関値が予め定められる基準温度値以下となった場合に、前記通風創出部の動作を弱めると共に、前記通風量調節機構による通風量を零側に調節する制御を行う、
   ことを特徴とする電池システム。
7. 請求項６に記載の電池システムであって、
   前記制御部は、前記通風創出部の動作を弱めた後に、前記通風量調節機構による通風量を零側に調節する制御を行う、
   ことを特徴とする電池システム。
8. 請求項６に記載の電池システムであって、
   前記制御部は、前記電池温度検出部による温度検出値の相関値が予め定められる基準温度値以下となった場合に、前記電池モジュールの電力を負荷に供給する制御を行う、
   ことを特徴とする電池システム。
9. 請求項１に記載の電池システムであって、
   前記通風量調節部は、電力の供給を受けて動作するものであり、
   前記電力は、前記電池モジュールから供給される、
   ことを特徴とする電池システム。

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