WO2016208361A1

WO2016208361A1 - 蓄電装置

Info

Publication number: WO2016208361A1
Application number: PCT/JP2016/066532
Authority: WO
Inventors: 武志芳賀; 辰夫菅原; 金澤　義一
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPWO2016208361A1; JP6420477B2

Abstract

蓄電装置の冷却性能を確保しつつ、蓄電装置の小型化を図る。蓄電装置は、複数の蓄電素子および複数の蓄電素子を収容するケースを有する１以上の蓄電モジュールを備えた蓄電装置であって、複数の蓄電素子がＮ段目（Ｎは１以上の整数）に配列されてなる第１素子群と、複数の蓄電素子が（Ｎ＋１）段目に配列されてなる第２素子群と、ケースの外部からケースの内部に冷却媒体を供給するダクトと、を備え、ダクトは、第１素子群において隣接する一対の蓄電素子間であって、かつ、第１素子群を構成する複数の蓄電素子の配列方向と直交する方向から見たときに、ダクトが第２素子群を構成する所定の蓄電素子に重なるように配置されている。

Description

蓄電装置

　本発明は、蓄電装置に関する。

　ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車に搭載される蓄電装置は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の多数の蓄電素子を備えている。蓄電素子は、充放電の際、内部抵抗に起因した発熱が生じ、温度が上昇するほど、容量減少等の寿命に関する性能劣化が起こりやすくなる。蓄電素子の温度上昇は、寿命の観点からできるだけ小さくすることが望ましい。従来、蓄電素子を冷却する構造を備えた蓄電装置が種々提案されている。

　特許文献１には、電池モジュールに冷却風を導入するクーリングダクトを備えた車両用バッテリ装置が記載されている。特許文献１に記載のクーリングダクトは、電池モジュール間バスバーの上方を覆うと共に冷却風が主に送風されるダクト主流部と、２つの列の電池モジュールの間に設けられ、下端が電池モジュールの下部近辺まで突出した断面Ｕ字状のモジュール間配設部とを併せ持った形状とされている。

特開２０１２－１２９０５８号公報

　蓄電装置は、様々な機械に搭載されるが、特に車両に搭載される蓄電装置では、車両への搭載空間が限られていることから、冷却性能だけでなく、小型化が強く要望されている。上記特許文献１に記載の電池モジュールでは、小型化の観点から改善の余地がある。

　蓄電装置は、複数の蓄電素子および複数の蓄電素子を収容するケースを有する１以上の蓄電モジュールを備えた蓄電装置であって、複数の蓄電素子がＮ段目（Ｎは１以上の整数）に配列されてなる第１素子群と、複数の蓄電素子が（Ｎ＋１）段目に配列されてなる第２素子群と、ケースの外部からケースの内部に冷却媒体を供給するダクトと、を備え、ダクトは、第１素子群において隣接する一対の蓄電素子間であって、かつ、第１素子群を構成する複数の蓄電素子の配列方向と直交する方向から見たときに、ダクトが第２素子群を構成する所定の蓄電素子に重なるように配置されている。

　本発明によれば、蓄電装置の冷却性能を確保しつつ、蓄電装置の小型化を図ることができる。

第１の実施形態に係る蓄電装置の外観斜視図。蓄電装置の内部構造を示す斜視図。下方から見た蓄電装置の一部断面斜視図。蓄電モジュールの斜視図。蓄電モジュールの側面図。（ａ）は蓄電モジュールを下方から見た底面図、（ｂ）は蓄電モジュールの側面断面模式図。冷却ダクトの斜視図。（ａ）は図２のＶＩＩＩａ－ＶＩＩＩａ線断面模式図、（ｂ）は図２のＶＩＩＩｂ－ＶＩＩＩｂ線断面模式図。蓄電装置内を流れる冷却風について説明する模式図。（ａ）は第２の実施の形態に係る蓄電モジュールの側面図、（ｂ）は第２の実施の形態に係る蓄電モジュールの側面断面模式図。第３の実施の形態に係る蓄電装置を模式的に示す斜視図。モジュールケースと冷却ダクトを模式的に示す斜視図。

－第１の実施形態－
　以下、図面を参照して、本発明の蓄電装置の第１の実施形態を説明する。
　図１は第１の実施形態に係る蓄電装置の外観斜視図であり、図２は蓄電装置の内部構造を示す斜視図である。図３は、下方から見た蓄電装置の一部断面斜視図である。なお、説明の便宜上、本明細書において、左右方向、前後方向および上下方向は、図示の通りとする。左右方向、前後方向および上下方向は、互いに直交する方向である。

　蓄電装置１は、電動車両、たとえば電気自動車の電動機駆動システムにおける車載電源装置に適用される。この電気自動車の概念には、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等が含まれる。

　蓄電装置１は、上蓋２およびケース本体３からなる装置筐体３０と、装置筐体３０内に収納される複数の蓄電モジュール４とを備えている。図２は、上蓋２を取り外した状態のケース本体３を示している。ケース本体３は、上方が開口された直方体形状とされている。ケース本体３は、矩形平板状の底板３ｅ（図３参照）と、左右方向に延在する一対の長辺側板３ａ，３ｂおよび前後方向に延在する一対の短辺側板３ｃ，３ｄとを有する。

　蓄電装置１は、９個の蓄電モジュール４と、ＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ６とを備えている。ケース本体３内の９個の蓄電モジュール４は、前列と後列の二列に配列されている。前列に配列される５個の蓄電モジュール４を以下では、前側蓄電モジュール４ｆと称し、後列に配列される４個の蓄電モジュール４を以下では、後側蓄電モジュール４ｒと称する。各前側蓄電モジュール４ｆは、長辺側板３ａに沿って、長辺側板３ａと平行に配列されている。各後側蓄電モジュール４ｒは、ケース本体３の長辺側板３ｂに沿って、長辺側板３ｂと平行に配列されている。ケース本体３の左後隅部には、ＳＤスイッチ６が配置されている。

　複数の蓄電モジュール４は、バスバー等により、電気的に直列に接続されている。ＳＤスイッチ６は、高電位側の電池ブロックを構成する複数の蓄電モジュール４と、低電位側の電池ブロックを構成する複数の蓄電モジュール４との間に設けられている。ＳＤスイッチ６は、図示しないスイッチとヒューズとを直列に接続した電気回路から構成され、蓄電モジュール４の保守、点検の際の安全性を確保するために設けられた安全装置である。ＳＤスイッチ６は、サービスマンによって、保守、点検を行う際に操作される。

　図２に示すように、短辺側板３ｄには、冷却媒体である空気（以下、冷却風Ｃと記す）を蓄電装置１に導入する冷却風入口部３ｉが設けられている。冷却風入口部３ｉは、短辺側板３ｄの上端縁から下方に向かって矩形状に切りかかれた開口である。冷却風入口部３ｉには、図示しない冷却ファンで発生した冷却風を蓄電装置１に案内する送風管（不図示）が接続される。

　図３に示すように、底板３ｅには、冷却風Ｃを蓄電装置１から排出する複数の冷却風出口部３ｏが設けられている。複数の冷却風出口部３ｏは、長辺側板３ａ，３ｂの近傍において、長辺側板３ａ，３ｂに沿って等間隔に設けられた矩形状の開口である。冷却風出口部３ｏは、各蓄電モジュール４に対応して設けられている。

　図４は蓄電モジュール４の斜視図であり、図５は蓄電モジュール４の側面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）とは反対側から見た蓄電モジュール４の斜視図である。図５（ａ）は図４の蓄電モジュール４を左側から見た側面図であり、図５（ｂ）は図４の蓄電モジュール４を右側から見た側面図である。各蓄電モジュール４は、同様の構成を有しているため、図２に示す後列に配置される一の蓄電モジュール４を代表して説明する。なお、前側蓄電モジュール４ｆと後側蓄電モジュール４ｒとは、左右逆向きに配置されている。

　蓄電モジュール４は、上下２段に配列された蓄電素子９を有する。各蓄電素子９は、たとえば、リチウムイオン電池であり、円筒状とされている。各蓄電素子９は、蓄電素子９の中心軸が互いに平行となるように配置されている。蓄電素子９は上段に３個配列され、下段に４個配列されている。上段の各蓄電素子９は、前後方向において、下段の各蓄電素子９とは、各蓄電素子９の間隔（ピッチ）の半分ずつずれて配列されている。換言すれば、上段の各蓄電素子９は、蓄電素子９の軸方向の中心（軸心）が下段において隣接して配置される蓄電素子９の間隔の中間位置に位置している。この構造により、蓄電モジュール４の全高の寸法を小さくしている。

　各蓄電素子９は、モジュールケース７０内に収容されている。モジュールケース７０は、樹脂などの絶縁性部材により形成される。モジュールケース７０は、第１分割ケース７０ａと第２分割ケース７０ｂの２つのケースに分割されている。第１分割ケース７０ａおよび第２分割ケース７０ｂは、それぞれ蓄電素子９の左右方向の長さの半分程度の長さを有する。第１分割ケース７０ａおよび第２分割ケース７０ｂは、それぞれ、各蓄電素子９を収容するための、上段に３個、下段に４個の円筒形空間を有している。

　図４に示すように、第１分割ケース７０ａの一端には、側方に突出する側縁７１ａが形成され、第２分割ケース７０ｂの他端には、側方に突出する側縁７１ｂが形成されている。第２分割ケース７０ｂの側縁７１ｂには、略円筒状のボス部７２が形成され、第１分割ケース７０ａの側縁７１ａには、ボス部７２に対応する開口（図示せず）が形成されている。第１分割ケース７０ａおよび第２分割ケース７０ｂは、蓄電素子９が収容され、側縁７１ａと側縁７１ｂとを突き合わせられた状態で、ボス部７２にボルト３１が挿通され、側縁７１ａから突出するボルト３１の先端にナット３２を締結することにより、固定される。

　蓄電素子９同士は、導電部材であるバスバー２３により、相互に電気的に接続される。
各蓄電モジュール４における最高電位の蓄電素子９の正極は、蓄電モジュール４の正極端子１１に接続される。各蓄電モジュール４における最低電位の蓄電素子９の負極は、蓄電モジュール４の負極端子１２に接続される。各蓄電モジュール４の正極端子１１は、モジュールケース７０の右後方の隅部の上面に固定される。各蓄電モジュール４の負極端子１２は、モジュールケース７０の左後方の隅部の上面に固定される。図２に示す隣り合う蓄電モジュール４のうち、一の蓄電モジュール４の正極端子１１と、他の蓄電モジュール４の負極端子１２とは、図示しない導電部材によりに接続される。

　図４および図５に示すように、上段の各蓄電素子９が下段の各蓄電素子９に対し、半ピッチずつずれて配列されているため、上段の両端の蓄電素子９は、下段の両端の蓄電素子９よりも半ピッチだけ内側に位置している。換言すれば、下段の蓄電素子９の両端部間の寸法に比べて、上段の蓄電素子９の両端部間の寸法は、１ピッチ分短い。

　モジュールケース７０は、上段に３個の蓄電素子９、下段に４個の蓄電素子９を収容し、７個の蓄電素子９の外形に沿う略台形柱状とされている。図４に示すように、モジュールケース７０は、底板７４と、天板７５と、外側板７６と、内側板７７と、端板７８，７９とで概略構成される。

　底板７４は蓄電素子９の下方に配置され、天板７５は蓄電素子９の上方に配置される。
外側板７６および内側板７７は蓄電素子９の前後方向外方に配置され、端板７８，７９は蓄電素子９の左右方向外方に配置される。前後方向の一方の側板である外側板７６の上部には、窪み７６ａが設けられている。前後方向の他方の側板である内側板７７には、モジュールケース７０への冷却風の入口となる開口である冷却風導入口７０ｉが設けられている。

　図６（ａ）は蓄電モジュール４を下方から見た底面図であり、図６（ｂ）は蓄電モジュール４の側面断面模式図である。図６に示すように、モジュールケース７０の底板７４には、モジュールケース７０から冷却風を排出する開口である冷却風排出口７０ｏが設けられている。図６（ｂ）に示すように、冷却風排出口７０ｏは、冷却風導入口７０ｉが設けられる側とは反対側の側板である外側板７６の近傍に設けられている。

　図６（ｂ）に模式的に示すように、内側板７７は、底板７４から垂直に立ち上がる垂直部７７ａと、垂直部７７ａの上端から斜め上方に延在する傾斜部７７ｂと、傾斜部７７ｂと天板７５とを繋ぐ連結部７７ｃとを有している。垂直部７７ａは、下段の蓄電素子９の側方に配置される部分であって、上段の蓄電素子９の側方に配置される部分（傾斜部７７ｂや連結部７７ｃ）に比べて、前方に向かって突出する突出部位である。

　外側板７６は、底板７４から垂直に立ち上がる下側縦板７６ａと、下側縦板７６ａの上端から９０度屈曲し、内側に向かって延在する横板７６ｂと、横板７６ｂの内側端部から９０度屈曲し、上方に向かって延在する上側縦板７６ｃとを有している。上側縦板７６ｃの上端は天板７５に接続されている。

　図４～図６に示すように、モジュールケース７０の下端部には、複数の脚部７０Ｌが設けられている。脚部７０Ｌには、ボルトが挿通されるボルト挿通孔が形成されている。脚部７０Ｌのボルト挿通孔にボルトが挿通され、ケース本体３の底板３ｅに形成されたネジ孔にボルトが螺合されることで蓄電モジュール４がケース本体３に固定される。

　本実施の形態に係る蓄電装置１の冷却構造について説明する。図２に示すように、蓄電装置１は、装置筐体３０の長手方向（左右方向）の一方側端部である右端部から装置筐体３０の長手方向（左右方向）の他方側端部である左端部に亘って延びるように配置される冷却ダクト５を備えている。冷却ダクト５は、蓄電装置１の長手方向（左右方向）に直交する短手方向、すなわち前後方向の装置筐体３０における中央部に配置され、蓄電モジュール４および／またはケース本体３にねじ止めや接着等により固定されている。冷却ダクト５を挟んだ前後方向の両側には、それぞれ、蓄電モジュール４が複数、左右方向に沿って配置されている。

　図７は、冷却ダクト５の斜視図である。冷却ダクト５は、モジュールケース７０の外部からモジュールケース７０の内部に冷却風Ｃを供給する。冷却ダクト５は、内部に冷却風Ｃを通す流路を形成する流路形成体であって、略台形筒状に形成されている。冷却ダクト５は、上面板５５と、上面板５５の前後両端のそれぞれから斜め下方に延在する一対の傾斜板５６と、一対の傾斜板５６同士を連結する下面板５７とを備えている。一対の傾斜板５６は、下方に向かうほど互いの距離が近くなるように傾斜している。

　冷却ダクト５の右端は、図示しない冷却ファンで発生した冷却風を取り入れる開口であるダクト入口部５１とされる。ダクト入口部５１は、上述したケース本体３の冷却風入口部３ｉに対向して配置される（図２参照）。冷却ダクト５の右端は、冷却風を冷却ダクト５から排出する開口であるダクト出口部５２とされる。ダクト出口部５２は、図示しない他の機器に冷却風を案内する案内ダクトに連結される。なお、ダクト出口部５２は、図示しない閉止板等により塞いでもよい。

　一対の傾斜板５６のそれぞれには、複数の冷却風送出口５０が冷却ダクト５の長手方向に沿って等間隔に設けられている。冷却風送出口５０は、冷却ダクト５に取り入れられた冷却風Ｃを各蓄電モジュール４に送出する矩形状の開口である。

　図８（ａ）は図２のＶＩＩＩａ－ＶＩＩＩａ線断面模式図であり、図８（ｂ）は図２のＶＩＩＩｂ－ＶＩＩＩｂ線断面模式図である。各前側蓄電モジュール４ｆと各後側蓄電モジュール４ｒとは、前側蓄電モジュール４ｆにおいて後方に突出する垂直部７７ａと、後側蓄電モジュール４ｒにおいて前方に突出する垂直部７７ａとが対向するように配置されている。前後方向に隣接する蓄電モジュール４の下部における突出部位（垂直部７７ａ）同士を対向配置させることで、突出部位の上部に略台形状の空間ＳＵが形成され、突出部位間には略矩形状の空間ＳＬが形成される。

　図８（ａ）の右下に、空間ＳＵおよび空間ＳＬを模式的に示す空間模式図を示す。この空間模式図に示されるように、空間ＳＵは、前側蓄電モジュール４ｆと後側蓄電モジュール４ｒとの間に形成された、上方から下方に向かって凹んだ窪みにより形成される。空間ＳＵは、前後方向に隣接する蓄電モジュール４の一対の傾斜部７７ｂと、一対の連結部７７ｃと、上蓋２と、空間ＳＬの上部開口面とによって画成される。空間ＳＬは、前後方向に隣接する一対の垂直部７７ａと、底板３ｅと、空間ＳＵの下部開口面とによって画成される。

　図８（ｂ）に示すように、冷却ダクト５は空間ＳＵに配置され、冷却ダクト５の傾斜板５６とモジュールケース７０の傾斜部７７ｂとが当接された状態で、冷却ダクト５と蓄電モジュール４とが連結されている。冷却ダクト５は、モジュールケース７０の上端よりも下側（つまり、内側）に配置されている。このため、冷却ダクト５を設けることで、装置筐体３０の高さ寸法が大きくなってしまうことはない。なお、冷却ダクト５における高さ方向（上下方向）の寸法は、装置筐体３０における高さ方向（上下方向）の寸法の半分以下とされている。このため、冷却ダクト５を装置筐体３０内に容易に納めることができる。

　図８（ｂ）に示すように、冷却ダクト５は、冷却ダクト５の冷却風送出口５０の開口縁と、モジュールケース７０の冷却風導入口７０ｉの開口縁とが略一致するように配置されている。なお、冷却風送出口５０の開口縁と、冷却風導入口７０ｉの開口縁との間には、開口の形状に合わせたシール材（不図示）が配置されており、冷却ダクト５とモジュールケース７０との隙間から冷却風が漏れ出ることが防止されている。

　なお、図２および図８に示すように、冷却ダクト５は、９個の蓄電モジュール４のそれぞれに対して同様に連結されて、９個の蓄電モジュール４のそれぞれと連通し、９個の蓄電モジュール４のそれぞれに対して冷却風Ｃを供給する構成とされている。

　図８（ｂ）に示すように、蓄電モジュール４は、装置筐体３０内において、モジュールケース７０の冷却風排出口７０ｏの開口縁と、ケース本体３の底板３ｅの冷却風出口部３ｏの開口縁とが略一致するように配置されている。

　図８（ａ）に示すように、空間ＳＬは、蓄電装置１の長手方向に延在しており、各蓄電素子９の電圧や、各蓄電モジュール４の電圧、蓄電素子９に流れる電流を検出する検出素子に接続される配線６０を配置させることができる配線領域として使用することができる。

　モジュールケース７０の外側板７６の上部に設けられた側面視Ｌ字状の窪み７６ａと装置筐体３０とにより、断面矩形状の空間ＳＣが画成されている。この空間ＳＣは、上段の蓄電素子９に対向して配置される上側縦板７６ｃと、装置筐体３０の長辺側板との間に形成される。空間ＳＣは、空間ＳＬと同様、蓄電装置１の長手方向に延在しており、各蓄電素子９の電圧や、各蓄電モジュール４の電圧、蓄電素子９に流れる電流を検出する検出素子に接続される配線６０を配置させることができる配線領域として使用することができる。

　図８（ｂ）の右下に、蓄電素子９と冷却ダクト５の位置関係を模式的に示すダクト配置図を示す。図８（ｂ）を参照して、蓄電素子９に対する冷却ダクト５の配置について詳しく説明する。図８（ｂ）のダクト配置図に示すように、１段目である上段に配列される６個の蓄電素子９により第１素子群９１が構成され、２段目である下段に配列される８個の蓄電素子９により第２素子群９２が構成される。

　第１素子群９１を構成する６個の蓄電素子９のうち、装置筐体３０の前端から３個目の蓄電素子９Ｃと、モジュールケース７０の前端から４個目の蓄電素子９Ｄとの間には、空間ＳＵ（図８（ａ）参照）が設けられている。冷却ダクト５は、この隣接する一対の蓄電素子９Ｃ，９Ｄ間に配置されている。

　さらに、図８（ａ）に示すように、冷却ダクト５は、第１素子群９１を構成する複数の蓄電素子９の配列方向（前後方向）と直交する方向、すなわち蓄電装置１の上下方向から見たときに、冷却ダクト５が第２素子群９２を構成する所定の蓄電素子９Ｊ，９Ｋに重なるように配置されている。

　図８（ａ）では、蓄電装置１の断面模式図の下に、上下方向に直交する仮想平面Ｖと、仮想平面Ｖに投影された冷却ダクト５の投影部５ｐと、蓄電素子９Ｊの投影部９ｐｊと、蓄電素子９Ｋの投影部９ｐｋとを模式的に示す投影模式図を示している。図８（ａ）の投影模式図に示すように、蓄電装置１の上方から冷却ダクト５および蓄電素子９Ｊ，９Ｋを投影すると、冷却ダクト５の投影部５ｐと蓄電素子９Ｊの投影部９ｐｊとが重なって重なり領域５９ｊが形成され、冷却ダクト５の投影部５ｐと蓄電素子９Ｋの投影部９ｐｋとが重なって重なり領域５９ｋが形成される。このように、蓄電素子９と冷却ダクト５の実装領域を重複させることで、装置筐体３０内のスペースを有効利用できる。つまり、冷却ダクト５を設置することに起因して、装置筐体３０が大きくなることを抑制できる。

　図２、図３、図７、図８（ｂ）および図９を参照して、蓄電装置１内に導入される冷却風Ｃの流れについて説明する。図９は、蓄電装置１内を流れる冷却風Ｃについて説明する模式図である。図２および図９に示すように、装置筐体３０の冷却風入口部３ｉから装置筐体３０の内部に導入された冷却風Ｃは、ダクト入口部５１から冷却ダクト５内に供給される。図７および図９に示すように、冷却ダクト５内に供給された冷却風Ｃは、冷却ダクト５の長手方向に沿って流れつつ、各冷却風送出口５０から排出される。

　図８（ｂ）および図９に示すように、冷却風送出口５０から排出された冷却風Ｃは、モジュールケース７０の冷却風導入口７０ｉからモジュールケース７０内に供給される。モジュールケース７０の内部に供給された冷却風Ｃは、蓄電素子９の外表面に沿って流れ、蓄電素子９の熱を吸収し、モジュールケース７０の冷却風排出口７０ｏからモジュールケース７０の外部に排出される。

　モジュールケース７０の冷却風排出口７０ｏから排出された冷却風Ｃは、装置筐体３０の冷却風出口部３ｏから装置筐体３０の外部に排出される。

　上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）蓄電装置１は、複数の蓄電素子９および複数の蓄電素子９を収容するモジュールケース７０を有する１以上の蓄電モジュール４を備えている。蓄電装置１は、複数の蓄電素子９が１段目に配列されてなる第１素子群９１と、複数の蓄電素子９が２段目に配列されてなる第２素子群９２と、モジュールケース７０の外部からモジュールケース７０の内部に冷却風を供給する冷却ダクト５を備えている。冷却ダクト５は、第１素子群９１において隣接する一対の蓄電素子９Ｃ，９Ｄ間に配置されている。このため、蓄電装置１の高さ寸法（上下方向寸法）を増加させることなく、冷却ダクト５を蓄電装置１に設けることができる。

　さらに、冷却ダクト５は、第１素子群９１を構成する複数の蓄電素子９の配列方向と直交する方向（上下方向）から見たときに、冷却ダクト５が第２素子群９２を構成する所定の蓄電素子９Ｊ，９Ｋに重なるように配置されている。このため、冷却ダクト５を設けることに起因する蓄電装置１の幅寸法（前後方向寸法）の増加を抑えることができる。

　つまり、本実施の形態によれば、蓄電装置１の冷却性能を確保しつつ蓄電装置１の小型化を図ることができる。

（２）本実施形態に係る蓄電装置１は、複数の蓄電モジュール４を収納する装置筐体３０を備えている。冷却ダクト５は、複数の蓄電モジュール４のそれぞれに連結されて、複数の蓄電モジュール４のそれぞれと連通し、複数の蓄電モジュール４のそれぞれに対して冷却媒体を供給する構成とされている。冷却ダクト５は、装置筐体３０の左端部から右端部に延びるように、装置筐体３０の前後方向の中央部に配置されている。冷却ダクト５を挟んだ前後方向両側には、それぞれ、蓄電モジュール４が複数、装置筐体３０の左右方向に沿って配置されている。

　冷却ダクト５の前方側に配置された複数の前側蓄電モジュール４ｆは、冷却ダクト５との連結側の端部の一部が冷却ダクト５の後方側に突出するように形成されている。同様に、冷却ダクト５の後方側に配置された複数の後側蓄電モジュール４ｒは、冷却ダクト５との連結側の端部の一部が冷却ダクト５の前方側に突出するように形成されている。冷却ダクト５の前側に配置された複数の前側蓄電モジュール４ｆの突出部位である垂直部７７ａと、冷却ダクト５の後側に配置された複数の後側蓄電モジュール４ｒの突出部位である垂直部７７ａとが対向するように、複数の前側蓄電モジュール４ｆと複数の後側蓄電モジュール４ｒとが配置されている。冷却ダクト５は、複数の前側蓄電モジュール４ｆと複数の後側蓄電モジュール４ｒとの間に形成された窪みに配置されている。

　このように、冷却ダクト５の両脇に、複数の蓄電モジュール４を冷却ダクト５に沿って配置することで、１本の冷却ダクト５で、多数の蓄電モジュール４に冷却風を効率よく供給することができる。冷却ダクト５を複数設ける必要がないため、装置筐体３０の大型化を防止することができる。

（３）前側蓄電モジュール４ｆの突出部位である垂直部７７ａと、後側蓄電モジュール４ｒの突出部位である垂直部７７ａとの間に、配線６０が配置される配線領域としての空間ＳＬが形成されている。このため、冷却ダクト５の下方の空間を有効活用できる。換言すれば、配線６０を引き回すための空間を別途設けることで装置筐体３０が大型化してしまうことを防止できる。

（４）冷却ダクト５における高さ方向の寸法が、装置筐体３０における高さ方向の寸法の半分以下とされている。このため、装置筐体３０の高さ方向の寸法を、冷却ダクト５が設けられない場合と同等の高さに設定したとしても、冷却ダクト５を装置筐体３０内に容易に納めることができる。

（５）複数の蓄電素子９は、円筒状の蓄電素子９の中心軸が互いに平行となるように配置されている。第１素子群９１を構成する蓄電素子９の数（上述した例では６個）は、第２素子群９２を構成する蓄電素子９の数（上述した例では８個）よりも少なく、第１素子群９１を構成する複数の蓄電素子９は、それぞれが第２素子群９２を構成する蓄電素子９に対して半ピッチずれた位置であって、かつ、第２素子群９２において隣接する一対の蓄電素子９間に配置されている。冷却ダクト５の前方側および後方側の少なくともいずれか一方（上述した実施の形態では双方）において、装置筐体３０の長辺側板３ａ，３ｂと、装置筐体３０の長辺側板３ａ，３ｂに対向して配置される第１素子群９１を構成する蓄電素子９との間に、配線６０が配置される配線領域としての空間ＳＣが設けられている。このため、第１素子群９１の側方の空間を有効活用できる。換言すれば、配線６０を引き回すための空間を別途設けることで装置筐体３０が大型化してしまうことを防止できる。

　－第２の実施形態－
　図１０を参照して第２の実施の形態に係る蓄電モジュール２０４について説明する。図中、第１の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図１０（ａ）は、図５（ａ）と同様の図であり、第２の実施の形態に係る蓄電モジュール２０４を示す側面図である。図１０（ｂ）は、第２の実施の形態に係る蓄電モジュール２０４の側面断面模式図である。

　第１の実施の形態では、蓄電モジュール４では、前側蓄電モジュール４ｆと後側蓄電モジュール４ｒとの間に形成した窪み（空間ＳＵ）に冷却ダクト５を配置する例について説明した。これに対して、第２の実施の形態では、蓄電モジュール２０４は、第１の実施の形態で説明した前側蓄電モジュール４ｆと後側蓄電モジュール４ｒとをモジュールケース７０の垂直部７７ａで結合した一体的構造とされている。第２の実施の形態では、蓄電モジュール２０４の前後方向中央部に設けられた窪み２７３に冷却ダクト５が配置される。

　このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１），（２），（４）および（５）の作用効果に加え、次のような作用効果を奏する。
（６）第２の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した空間ＳＬ（図８（ａ）参照）は形成されないが、空間ＳＬを形成しない分、前後方向の寸法を短くできる。
（７）第１の実施の形態に比べて、部品点数を削減することができる。

　－第３の実施形態－
　図１１および図１２を参照して第３の実施の形態に係る蓄電装置３０１について説明する。図中、第１の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図１１は、第３の実施の形態に係る蓄電装置３０１を模式的に示す斜視図である。図１１では、装置筐体３０３０を二点鎖線で示している。図中、破線で囲まれた領域内が１つの蓄電モジュール３０４である。図１２は、モジュールケース３７０と冷却ダクト３０５を模式的に示す斜視図である。

　第１の実施の形態に係る蓄電装置１は、円筒状の蓄電素子９を備えた蓄電モジュール４を複数備えていた。これに対して第３の実施の形態に係る蓄電装置３０１は、角形状の蓄電素子３０９を備えた蓄電モジュール３０４を複数備えている。

　図１１に示すように、各蓄電モジュール３０４は、９個の蓄電素子３０９を備えている。蓄電素子３０９は上段に４個配列され、下段に５個配列されている。

　第１の実施の形態では、上段の蓄電素子９と下段の蓄電素子９とが半ピッチずつずれて配列されていたが、第３の実施の形態では、上段の各蓄電素子３０９と下段の各蓄電素子３０９とがずれることなく配列されている。各蓄電モジュール３０４において、下段の蓄電素子３０９における最も内側の蓄電素子３０９の上方には、上段の蓄電素子３０９が配置されておらず、図１２に示すように、モジュールケース３７０には側面視でＬ字状の窪み３７６ａが設けられている。上段の蓄電素子３０９の側方を覆う内側板３７７には、開口である冷却風導入口３７０ｉが形成されている。下段の蓄電素子３０９の側方を覆う外側板３７６には、開口である冷却風排出口３７０ｏが形成されている。

　冷却ダクト３０５は、一対の側面板３５６と、上面板、下面板を備える矩形筒状とされている。冷却ダクト３０５の一対の側面板３５６のそれぞれには、複数の冷却風送出口３５０が冷却ダクト３０５の長手方向に沿って等間隔に設けられている。冷却ダクト３０５の一端の端板３５８には、冷却風の入口開口であるダクト入口部３５１が設けられている。

　ダクト入口部３５１から冷却ダクト３０５内に供給された冷却風は、冷却ダクト３０５の長手方向に沿って流れるとともに、各冷却風送出口３５０から冷却風導入口３７０ｉを介して、各蓄電モジュール３０４のモジュールケース３７０内に導入される。蓄電モジュール３０４内に導入された冷却風は、各蓄電素子９で発生した熱を吸収し、冷却風排出口３７０ｏからモジュールケース３７０の外部に排出される。

　このような第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形（変形例１）
　第１の実施の形態では、前側蓄電モジュール４ｆの垂直部７７ａと、後側蓄電モジュール４ｒの垂直部７７ａとを所定の間隔をあけて対向させる例（図８参照）について説明したが、本発明はこれに限定されない。前側蓄電モジュール４ｆの垂直部７７ａと、後側蓄電モジュール４ｒの垂直部７７ａとを突き合わせてもよい。この場合、第２の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

（変形例２）
　装置筐体３０、モジュールケース７０、冷却ダクト５の形状は、上述した実施の形態に限定されない。たとえば、モジュールケース７０の突出部位は、垂直部７７ａに代えて湾曲部としてもよい。冷却ダクト５，５Ｃの形状は、中空台形柱形状（図７参照）とする場合や矩形筒形状（図１２参照）とする場合に限定されず、その他の多角筒形状や円筒形状、楕円筒形状など様々な形状とすることができる。

（変形例３）
　上述した実施の形態では、上段の蓄電素子と下段の蓄電素子の２段構成で蓄電モジュールが構成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。複数の蓄電素子を３段以上配列してもよい。たとえば、上段、中段、下段の３段構成とされる場合、上段に所定間隔で配置される蓄電素子の一部を取り除いて形成される空間に冷却ダクトを配置することができる。また、上段および中段の蓄電素子の一部を取り除いて形成される空間に冷却ダクトを配置することができる。さらに、中段の蓄電素子の一部を取り除いて形成される空間に冷却ダクトを配置することができる。

（変形例４）
　リチウムイオン電池を蓄電素子９，３０９の一例として説明したが、ニッケル水素電池など、その他の二次電池にも本発明を適用できる。さらに、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタを蓄電素子とした蓄電モジュールなどにも本発明を適用できる。

（変形例５）
　上述した実施の形態では、電気自動車に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、これに限定されない。他の電動車両、たとえばハイブリッド電車などの鉄道車両、バスなどの乗合自動車、トラックなどの貨物自動車、バッテリ式フォークリフトトラックなどの産業車両の車両用電源装置を構成する蓄電装置に組み込まれる蓄電モジュールにも本発明を適用できる。

（変形例６）
　上述した実施の形態では、冷却媒体に空気を採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。種々の流体を冷却媒体に採用することができる。

　上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１　蓄電装置、２　上蓋、３　ケース本体、３ａ　長辺側板、３ｂ　長辺側板、３ｃ　短辺側板、３ｄ　短辺側板、３ｅ　底板、３ｉ　冷却風入口部、３ｏ　冷却風出口部、４　蓄電モジュール、４ｆ　前側蓄電モジュール、４ｒ　後側蓄電モジュール、５　冷却ダクト、５ｐ　投影部、６　ＳＤスイッチ、９　蓄電素子、９ｐｊ　投影部、９ｐｋ　投影部、１１　正極端子、１２　負極端子、２３　バスバー、３０　装置筐体、３１　ボルト、３２　ナット、５０　冷却風送出口、５１　ダクト入口部、５２　ダクト出口部、５５　上面板、５６　傾斜板、５７　下面板、５９ｊ，５９ｋ　重なり領域、６０　配線、７０　モジュールケース、７０Ｌ　脚部、７０ａ　第１分割ケース、７０ｂ　第２分割ケース、７０ｉ　冷却風導入口、７０ｏ　冷却風排出口、７１ａ　側縁、７１ｂ　側縁、７２　ボス部、７４　底板、７５　天板、７６　外側板、７６ａ　下側縦板、７６ｂ　横板、７６ｃ　上側縦板、７７　内側板、７７ａ　垂直部、７７ｂ　傾斜部、７７ｃ　連結部、７８，７９　端板、９１　第１素子群、９２　第２素子群、２０４　蓄電モジュール、３０１　蓄電装置、３０４　蓄電モジュール、３０５　冷却ダクト、３０９　蓄電素子、３３０　装置筐体、３５０　冷却風送出口、３５１　ダクト入口部、３５６　側面板、３５８　端板、３７０　モジュールケース、３７０ｉ　冷却風導入口、３７０ｏ　冷却風排出口、３７６　外側板、３７７　内側板、Ｃ　冷却風、ＳＣ，ＳＬ，ＳＵ　空間、Ｖ　仮想平面

Claims

　複数の蓄電素子および前記複数の蓄電素子を収容するケースを有する１以上の蓄電モジュールを備えた蓄電装置であって、
　複数の蓄電素子がＮ段目（Ｎは１以上の整数）に配列されてなる第１素子群と、
　複数の蓄電素子が（Ｎ＋１）段目に配列されてなる第２素子群と、
　前記ケースの外部から前記ケースの内部に冷却媒体を供給するダクトと、を備え、
　前記ダクトは、前記第１素子群において隣接する一対の蓄電素子間であって、かつ、前記第１素子群を構成する複数の蓄電素子の配列方向と直交する方向から見たときに、前記ダクトが前記第２素子群を構成する所定の蓄電素子に重なるように配置されている、蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　複数の前記蓄電モジュールを収納する筐体を備え、
　前記ダクトは、前記複数の蓄電モジュールのそれぞれに連結されて、前記複数の蓄電モジュールのそれぞれと連通し、前記複数の蓄電モジュールのそれぞれに対して冷却媒体を供給し、
　前記ダクトは、前記筐体の第１方向の一方側端部から他方側端部に延びるように、前記第１方向に直交する第２方向の前記筐体における中央部に配置され、
　前記ダクトを挟んだ前記第２方向の両側には、それぞれ、前記蓄電モジュールが複数、前記第１方向に沿って配置され、
　前記ダクトの前記第２方向の一方側に配置された複数の蓄電モジュールは、前記ダクトとの連結側の端部の一部が前記ダクトの前記第２方向の他方側に突出するように形成され、
　前記ダクトの前記第２方向の他方側に配置された複数の蓄電モジュールは、前記ダクトとの連結側の端部の一部が前記ダクトの前記第２方向の一方側に突出するように形成され、
　前記ダクトの前記第２方向の一方側に配置された複数の蓄電モジュールの突出部位と、前記ダクトの前記第２方向の他方側に配置された複数の蓄電モジュールの突出部位とが対向するように、前記ダクトの前記第２方向の一方側に配置された複数の蓄電モジュールと前記ダクトの前記第２方向の他方側に配置された複数の蓄電モジュールとが配置され、
　前記ダクトの前記第２方向の一方側に配置された複数の蓄電モジュールと前記ダクトの前記第２方向の他方側に配置された複数の蓄電モジュールとの間に形成された窪みに前記ダクトが配置されている、蓄電装置。
　請求項２に記載の蓄電装置において、
　前記ダクトの前記第２方向の一方側に配置された蓄電モジュールの突出部位と、前記ダクトの前記第２方向の他方側に配置された蓄電モジュールの突出部位との間に、配線が配置される配線領域が形成されている、蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　複数の前記蓄電モジュールを収納する筐体を備え、
　前記ダクトは、前記複数の蓄電モジュールのそれぞれに連結されて、前記複数の蓄電モジュールのそれぞれと連通し、前記複数の蓄電モジュールのそれぞれに対して冷却媒体を供給し、
　前記ダクトは、前記筐体の第１方向の一方側端部から他方側端部に延びるように、前記第１方向に直交する第２方向の前記筐体における中央部に配置され、
　前記複数の蓄電モジュールは、前記第１方向に沿って配置され、
　前記複数の蓄電モジュールのそれぞれの前記ケースには、前記ダクトが配置される窪みが形成されている、蓄電装置。
　請求項２ないし４のいずれか一項に記載の蓄電装置において、
　前記ダクトにおける前記第１方向および前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向の寸法が、前記筐体における前記第３方向の寸法の半分以下とされている、蓄電装置。
　請求項２ないし４のいずれか一項に記載に蓄電装置において、
　前記複数の蓄電素子は、それぞれ円筒状とされ、
　前記複数の蓄電素子は、前記蓄電素子の中心軸が互いに平行となるように配置され、
　前記第１素子群を構成する蓄電素子の数は、前記第２素子群を構成する蓄電素子の数よりも少なく、
　前記第１素子群を構成する複数の蓄電素子は、それぞれが前記第２素子群を構成する蓄電素子に対して半ピッチずれた位置であって、かつ、前記第２素子群において隣接する一対の蓄電素子間に配置され、
　前記ダクトの前記第２方向の一方側および他方側の少なくともいずれか一方において、前記筐体の側板と、前記筐体の側板に対向して配置される前記第１素子群を構成する蓄電素子との間に、配線が配置される配線領域が設けられている、蓄電装置。