特許 6948979 二次電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6948979

(24)【登録日】2021年9月24日

(45)【発行日】2021年10月13日

(54)【発明の名称】二次電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6563 20140101AFI20210930BHJP

   H01M 10/6565 20140101ALI20210930BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20210930BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20210930BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20210930BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20210930BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20210930BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/6563

   H01M10/6565

   H01M10/633

   H01M10/613

   H01M10/625

   H01M10/48 301

   H01M50/20

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-79042(P2018-79042)

(22)【出願日】2018年4月17日

(65)【公開番号】特開2019-186166(P2019-186166A)

(43)【公開日】2019年10月24日

【審査請求日】2020年9月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】505083999

【氏名又は名称】ビークルエナジージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】特許業務法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 健宏

【審査官】 赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−２１９１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−５９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７９９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２１５８３４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／６０−１０／６６７

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｈ０１Ｍ ５０／２０−５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

行方向および列方向に配列される複数の二次電池と、
前記複数の二次電池を収容し、対向する位置に設けられる第１孔および第２孔を有する筐体と、
前記二次電池を冷却する冷媒の流れを生成する冷媒流発生部と、
前記複数の二次電池に含まれる異なる２つの二次電池である第１被測定電池および第２被測定電池の温度を測定する第１温度測定部および第２温度測定部とを備え、
前記冷媒流発生部は、前記第１孔から前記第２孔へ向かう流れ、および前記第２孔から前記第１孔へ向かう流れを生成可能であり、
前記第１孔から前記第２孔までを結ぶ第１仮想線、および前記第１被測定電池から前記第２被測定電池までを結ぶ第２仮想線は、前記行方向および前記列方向のいずれに対しても斜めであり、
前記第１仮想線および前記第２仮想線は交差する二次電池パック。

【請求項2】

請求項１に記載の二次電池パックにおいて、
前記冷媒流発生部を制御することで冷媒の流れ方向を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１被測定電池の温度および前記第２被測定電池の温度に基づき前記冷媒の流れ方向を反転させる二次電池パック。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の二次電池パックにおいて、
前記第１被測定電池および前記第２被測定電池は、前記複数の二次電池の中心に対して点対称の位置に存在する二次電池パック。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の二次電池パックにおいて、
前記第１孔および前記第２孔は、前記複数の二次電池の中心に対して点対称の位置に存在する二次電池パック。

【請求項5】

請求項２に記載の二次電池パックにおいて、
前記制御部は、前記第１被測定電池の温度と前記第２被測定電池の温度との差が所定値以上の場合に前記冷媒の流れ方向を反転させる二次電池パック。

【請求項6】

請求項５に記載の二次電池パックにおいて、
前記制御部は、あらかじめ定められた時間である反転最小時間を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記冷媒の流れ方向を反転させてから次に前記冷媒の流れ方向を反転させるまでに、少なくとも前記反転最小時間の経過を待つ二次電池パック。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の二次電池パックにおいて、
前記冷媒流発生部は、前記冷媒の双方向の流れを生成可能な１台の冷却流発生装置により構成される二次電池パック。

【請求項8】

請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の二次電池パックにおいて、
前記冷媒流発生部は、前記第１孔から前記第２孔へ向かう流れを生成する第１冷却流発生装置と、前記第２孔から前記第１孔へ向かう流れを生成する第２冷却流発生装置とを含む二次電池パック。

【請求項9】

請求項１に記載の二次電池パックにおいて、
前記冷媒流発生部を制御することで冷媒の流れ方向を制御する制御部と、
前記複数の二次電池の中心近傍に配される第３被測定電池の温度を測定する第３温度測定部とをさらに備え、
前記制御部は、前記第３被測定電池の温度と、前記第３被測定電池よりも前記冷媒の流れにおける下流側に位置する前記第１被測定電池および前記第２被測定電池のいずれかの温度との差が所定値より大きい場合に前記冷媒の流れ方向を反転させる二次電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車や駆動の一部を電気モーターで補助するハイブリッド自動車が開発され、その電源として高容量で高出力なリチウムイオン二次電池の需要が増加している。電気自動車やハイブリッド自動車では、より高容量・高出力とするためリチウムイオン二次電池を複数個直列にし、パック化、モジュール化した状態で使用される。リチウムイオン二次電池は充放電を行うと二次電池内部の構成物質の電気抵抗などで自己発熱する。自己発熱による温度上昇は、二次電池の劣化を早め寿命を短くするので、リチウムイオン二次電池を適切に冷却する必要がある。このため多くの電池パックは、空気や水などの冷却媒体をパック中に流す流路を有する。このとき冷却効率の差による二次電池間の温度ばらつきが二次電池および電池パックの寿命に大きな影響を与え問題となる。特許文献１には、複数個の二次電池と、冷媒を冷媒流路に流すことにより前記複数個の二次電池を冷却する冷却機構と、を備え、前記冷却機構は、前記複数個の二次電池のうち温度が高いものに低温度の前記冷媒が熱的に接触するように前記冷媒流路の切り替えを可能とした構成を有することを特徴とする二次電池パックが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−０８２３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されている発明では、冷却媒体の流れや温度測定に改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様による二次電池パックは、行方向および列方向に配列される複数の二次電池と、前記複数の二次電池を収容し、対向する位置に設けられる第１孔および第２孔を有する筐体と、前記二次電池を冷却する冷媒の流れを生成する冷媒流発生部と、前記複数の二次電池に含まれる異なる２つの二次電池である第１被測定電池および第２被測定電池の温度を測定する第１温度測定部および第２温度測定部とを備え、前記冷媒流発生部は、前記第１孔から前記第２孔へ向かう流れ、および前記第２孔から前記第１孔へ向かう流れを生成可能であり、前記第１孔から前記第２孔までを結ぶ第１仮想線、および前記第１被測定電池から前記第２被測定電池までを結ぶ第２仮想線は、前記行方向および前記列方向のいずれに対しても斜めであり、前記第１仮想線および前記第２仮想線は交差する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、二次電池を冷却する冷却媒体の流れ方向を反転させることを前提として、冷却に適した冷却媒体の流れを作成するとともに、流れ方向の反転の判断に適した箇所の温度を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施の形態における二次電池パック１を示す図

【図2】第１の実施の形態における電池モジュール１０１の透過図

【図3】第１の実施の形態における電池モジュール１０１の側面図

【図4】流れ方向ごとの主な被冷却領域を示す図

【図5】第１の実施の形態における制御部９１０の動作を表すフローチャート

【図6】Ｔ１およびＴ２の経時変化を示す図

【図7】実施の形態および比較例の時間変化を示す図

【図8】第２の実施の形態における二次電池パック１Ａを示す図

【図9】第２の実施の形態における制御部９１０の動作を表すフローチャート

【図10】第３の実施形態における筐体１０１ａの側面図

【図11】第４の実施の形態における制御部９１０の動作を表すフローチャート

【図12】第５の実施の形態における電池モジュール１０１Ｂの透過図

【図13】第５の実施の形態における筐体１１０の側面図

【図14】第６の実施の形態における電池モジュール１０１Ｃの側面図

【図15】第６の実施の形態における制御部９１０の動作を表すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0008】

―第１の実施の形態―
以下、図１〜図７を参照して、本発明に係る二次電池パックの第１の実施の形態を説明する。

【0009】

（全体構成）
図１は、第１の実施の形態における二次電池パック１を示す図である。二次電池パック１は、ファン１０７と、電池モジュール１０１と、制御部９１０と、ファン１０７および電池モジュール１０１を接続する接続管路２２０とを備える。本実施の形態では、電池モジュール１０１を冷却する冷却媒体として空気を用いる。ファン１０７は回転方向を反転可能な冷却媒体の移送装置、たとえば送風機やポンプである。ファン１０７は、正転すると冷却媒体をファン１０７から電池モジュール１０１に圧送し、逆転すると冷却媒体を電池モジュール１０１からファン１０７に吸引する。本実施の形態では、ファン１０７が正転する場合の冷却媒体の流れをＡ方向と呼び、ファン１０７が逆転する場合の冷却媒体の流れをＢ方向と呼ぶ。

【0010】

ファン１０７には、大気解放される第１管路２２１、および電池モジュール１０１に接続される接続管路２２０が接続される。ファン１０７が正転する場合には、第１管路２２１から吸引された空気が接続管路２２０を介して電池モジュール１０１に圧送される。ファン１０７が逆転する場合には接続管路２２０を介して電池モジュール１０１から吸引した空気が第１管路２２１に圧送される。ファン１０７は、制御部９１０から制御信号を受けて動作し、回転の開始、回転の停止、および回転方向の反転が可能である。

【0011】

電池モジュール１０１は、複数の二次電池、２つの温度センサ、および冷却媒体の流路を有する。電池モジュール１０１には、ファン１０７と接続される空気の流路である接続管路２２０と、大気解放される空気の流路である第２管路２２２とが接続される。電池モジュール１０１に備えられる複数の二次電池には不図示の電力線が接続されており、二次電池は充電または放電により発熱する。２つの温度センサは複数の二次電池のいずれかの温度を測定し、測定した温度であるＴ１およびＴ２を制御部９１０に送信する。電池モジュール１０１の詳細な構成、および温度センサの位置は後述する。ただしそれぞれの電池モジュール１０１に温度センサがあらかじめ内蔵され、特定の電池モジュール１０１の温度センサの測定結果のみが出力される構成でもよい。

【0012】

制御部９１０は、中央演算装置であるＣＰＵ９１１、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ９１２、および読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ９１３を備える。ＣＰＵ９１１は、ＲＯＭ９１２に格納されたプログラムをＲＡＭ９１３に展開して実行することにより後述する機能を実現する。ただし制御部９１０は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）により実現されてもよいし、書き換え可能な論理回路により実現されてもよい。

【0013】

（電池モジュール１０１の構成）
図２は、電池モジュール１０１の透過図である。また図２にはファン１０７が正転する場合であるＡ方向の空気の流れを矢印で示している。電池モジュール１０１は、複数のリチウムイオン二次電池（以下、「電池セル」）１０２と、複数の電池セル１０２を囲む筐体１０１ａを備える。ただし図２では筐体１０１ａを透過させ、内部に収められる電池セル１０２を図示している。電池モジュール１０１の内部には、直方体状の電池セル１０２が８個で１セットを構成し、符号１０２１と符号１０２２で示す２セットが収められている。

【0014】

第１セット１０２１および第２セット１０２２を構成するそれぞれの電池セル１０２は直方体であり、それぞれの幅広面に空気の流れが接触するように束ねられる。第１セット１０２１は図示されているＡ方向の流れにおける上流側に配され、第２セット１０２２はＡ方向の流れにおける下流側に配される。すなわち電池セル１０２は、各セットにおける電池モジュール１０１の束ね方向である行方向、および空気の流れ方向である列方向に配列されている。

【0015】

筐体１０１ａは、２セットの電池セル１０２を収める略直方体の形状を有し、その対角線の位置に２つ孔を有する。第１孔１０３ａには図示左側の接続管路２２０が接続され、第２孔１０３ｂには図示右側の第２管路２２２が接続される。以下では、第１セット１０２１における最も右側の電池モジュール１０１を第１被測定電池１０２ａと呼び、第２セット１０２２における最も左側の電池モジュール１０１を第２被測定電池１０２ｂと呼ぶ。

【0016】

第１被測定電池１０２ａは、図示矢印の方向であるＡ方向の流れにおいて空気の流れが最も少ないと考えられる領域に位置する。第２被測定電池１０２ｂは、図示矢印とは逆方向の流れであるＢ方向の流れにおいて空気の流れが最も少ないと考えられる領域に位置する。本実施の形態では、第１被測定電池１０２ａおよび第２被測定電池１０２ｂに温度センサが配される。第１被測定電池１０２ａの温度がＴ１、第２被測定電池１０２ｂの温度がＴ２として制御部９１０に出力される。

【0017】

図３は、筐体１０１ａの側面図である。ただし図３でも筐体１０１ａの壁面を透過させて図示している。また図２とは視点が変化したので、図３では第１被測定電池１０２ａは第１セット１０２１の最下段の電池セル１０２であり、第２被測定電池１０２ｂは第２セット１０２２の最上段の電池セル１０２である。図３において中心１０５は、第１セット１０２１および第２セット１０２２を含めたすべての電池セル１０２の幾何的な中心である。第１孔１０３ａから第２孔１０３ｂまでを結ぶ仮想の線を第１仮想線１０３と呼び、第１被測定電池１０２ａから第２被測定電池１０２ｂまでを結ぶ仮想の線を第２仮想線１０４と呼ぶ。また第１セット１０２１と第２セット１０２２とを隔てる仮想的な線を第３仮想線１０６と呼ぶ。

【0018】

第１仮想線１０３、第２仮想線１０４、および第３仮想線１０６は、中心１０５において交わる。換言すると、第１孔１０３ａと第２孔１０３ｂは中心１０５を中心とした点対称の位置にあり、第１被測定電池１０２ａと第２被測定電池１０２ｂは中心１０５を中心とした点対称の位置にある。第１被測定電池１０２ａおよび第２被測定電池１０２ｂのそれぞれには、温度を測定する第１温度測定部１０４ａおよび第２温度測定部１０４ｂが備えられる。なお第２仮想線１０４は、単に第１被測定電池１０２ａから第２被測定電池１０２ｂまでを結ぶのではなく、温度測定箇所である第１温度測定部１０４ａおよび第２温度測定部１０４ｂを結んでもよい。

【0019】

図４は、流れ方向ごとの主な被冷却領域を示す図である。図４（ａ）は空気がＡ方向に流れる場合に主に冷却される領域を示し、図４（ｂ）は空気がＢ方向に流れる場合に主に冷却される領域を示す。空気がＡ方向に流れる場合は第２被測定電池１０２ｂを含む領域が主に冷却され、空気がＢ方向に流れる場合は第１被測定電池１０２ａを含む領域が主に冷却される。

【0020】

（制御部９１０の動作）
図５は、第１の実施の形態における制御部９１０の動作を表すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は、制御部９１０のＣＰＵである。制御部９１０は、まずＳ３０１においてファン１０７の正転を開始する。続くＳ３０５において制御部９１０は、第１被測定電池１０２ａの温度Ｔ１と第２被測定電池１０２ｂの温度Ｔ２を取得する。続くＳ３１０において制御部９１０は、Ｓ３０５において取得したＴ１とＴ２との差の絶対値が所定の閾値Ｔｃ以上であるか否かを判断する。閾値Ｔｃは制御部９１０のＲＯＭ９１２に格納される値である。制御部９１０は、差がＴｃよりも大きいと判断する場合はＳ３１５に進み、差がＴｃ以下であると判断する場合はＳ３０５に戻る。Ｓ３１５では制御部９１０は、ファン１０７の回転方向を反転させてＳ３０５に戻る。

【0021】

たとえば、初回にＳ３１５が実行されるとファン１０７の回転方向は逆転して筐体１０１ａの空気の流れがＢ方向となる。そしてその次にＳ３１５が実行されると、さらにファン１０７の回転方向は逆転して流れがＡ方向となる。すなわち制御部９１０は、Ｔ１とＴ２の温度差が閾値Ｔｃより大きくなるごとに空気の流れ方向を反転させる制御を行う。

【0022】

（温度の経時変化）
図６は、Ｔ１およびＴ２の経時変化を示す図である。図６において横軸は時間、縦軸は温度を表す。図６において破線は第１被測定電池１０２ａの温度であるＴ１の時間変化を表し、実線は第２被測定電池１０２ｂの温度であるＴ２の時間変化を表す。動作開始直後の空気の流れはＡ方向である。第１孔１０３ａから流入した空気は直進するので、第１被測定電池１０２ａの温度Ｔ１は第２被測定電池１０２ｂの温度Ｔ２より高く、その差は時間の経過とともに拡大する。時刻ｔｍ１においてＴ１とＴ２の差がＴｃより大きくなったので、制御部９１０は空気の流れ方向をＢ方向に反転させる。

【0023】

すると筐体１０１ａには第２孔１０３ｂから空気が流入するので、第２被測定電池１０２ｂよりも第１被測定電池１０２ａの方がより冷却され、Ｔ１とＴ２の温度差は小さくなり、その後逆転する。そして時刻ｔｍ２にはＴ１とＴ２の差がＴｃより大きくなり、流れ方向が再度反転されてＡ方向となる。このように温度差がＴｃを超えるたびに流れ方向が反転されるので、Ｔ１とＴ２の温度差ΔＴは閾値Ｔｃとゼロの間を往復する。

【0024】

（比較例）
空気の流れ方向を反転させない構成を比較例として本実施の形態の構成と比較する。比較例の制御部の動作以外は上述した第１の実施の形態と同様である。

【0025】

図７は、図６に示すＴ１およびＴ２の時間変化に加えて、比較例であるＴ１ｚおよびＴ２ｚの時間変化を点線で示す図である。Ｔ１ｚは比較例における第１被測定電池１０２ａの温度を示し、Ｔ２ｚは比較例における第２被測定電池１０２ｂの温度を示す。比較例では冷却媒体である空気の流れ方向が変化しないので、第１被測定電池１０２ａは第２被測定電池１０２ｂよりも排熱可能な熱量が少ない状態が継続し、Ｔ１ｚとＴ２ｚの温度差ΔＴｚは時間の経過とともに増大する。

【0026】

本実施の形態と比較例を比較する。動作を開始するｔｍ０からｔｍ１までの温度変化は、本実施の形態と比較例では違いがない。装置構成および動作が同一だからである。しかし時刻ｔｍ１以降では、本実施の形態では温度差ΔＴが一旦は減少するのに対して、比較例では温度差ΔＴｚが増加を続ける。そのため本実施の形態と比較例では、時間の経過によりその差が顕著となる。また本実施の形態における温度Ｔ１およびＴ２は、比較例における温度Ｔ１ｚよりも低く、電池セル１０２の最高温度が比較例よりも本実施の形態の方が低いことがわかる。

【0027】

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）二次電池パック１は、行方向および列方向に配列される複数の電池モジュール１０１と、複数の電池モジュール１０１を収容し、対向する位置に設けられる第１孔１０３ａおよび第２孔１０３ｂを有する筐体１０１ａと、電池モジュール１０１を冷却する空気の流れを生成するファン１０７と、第１被測定電池１０２ａおよび第２被測定電池１０２ｂの温度を測定する第１温度測定部１０４ａおよび第２温度測定部１０４ｂとを備える。ファン１０７は、第１孔１０３ａから第２孔１０３ｂへ向かうＡ方向の流れ、および第２孔１０３ｂから第１孔１０３ａへ向かうＢ方向の流れを生成可能である。第１孔１０３ａから第２孔１０３ｂまでを結ぶ第１仮想線１０３、および第１被測定電池１０２ａから第２被測定電池１０２ｂまでを結ぶ第２仮想線１０４は、行方向および列方向のいずれに対しても斜めである。第１仮想線１０３および第２仮想線１０４は交差する。

【0028】

そのため二次電池パック１は、冷却媒体である空気を筐体１０１ａに斜めに流入させ、図４に示したように双方向の流れによって全体を冷却できる。またＡ方向の流れにおいて温度が上昇しやすい第１被測定電池１０２ａと、Ｂ方向の流れにおいて温度が上昇しやすい第２被測定電池１０２ｂの温度を測定できる。すなわち二次電池パック１は、電池モジュール１０１を冷却する空気の流れ方向を反転させることを前提として、第１孔１０３ａおよび第２孔１０３ｂにより冷却に適した空気の流れを作成するとともに、流れ方向の反転の判断に適した第１被測定電池１０２ａと第２被測定電池１０２ｂの温度を測定できる。

【0029】

（２）二次電池パック１は、ファン１０７を制御することで冷媒の流れ方向を制御する制御部９１０を備える。制御部９１０は、第１被測定電池１０２ａの温度および第２被測定電池１０２ｂの温度に基づき冷媒の流れ方向を反転させる。そのため冷却媒体である空気の流れを反転させることで筐体１０１ａに含まれる全ての電池セル１０２を効率よく冷却できる。

【0030】

（３）第１被測定電池１０２ａおよび第２被測定電池１０２ｂは、複数の二次電池の中心に対して点対称の位置に存在する。そのため温度分布に対して対称な位置で温度が測定されるので、流れ方向を変化させるべきタイミングを適切に判断できる。

【0031】

（４）第１孔１０３ａおよび第２孔１０３ｂは、複数の電池セル１０２の中心１０５に対して点対称の位置に存在する。そのため流れ方向を反転させることを前提として、冷却されにくい箇所が少ない流路が形成される。仮に第１孔１０３ａおよび第２孔１０３ｂが、図３の高さ方向中央に存在する場合は、上下端に存在する電池セル１０２は流れ方向を問わず冷却されにくく、温度の上昇が避けられない。しかし本実施の形態の構成によれば、流れが反転されることで筐体１０１ａ内の電池セル１０２の温度を均一に近づけることができる。

【0032】

（５）制御部９１０は、第１被測定電池１０２ａの温度と第２被測定電池１０２ｂの温度との差が所定値以上の場合に冷媒の流れ方向を反転させる。そのため第１被測定電池１０２ａの温度と第２被測定電池１０２ｂの温度の差を所定値以内に抑えることができる。

【0033】

（６）ファン１０７は、空気の双方向の流れを生成可能な１台のハードウエアである。そのためハードウエア構成を簡潔にできる。

【0034】

上述した第１の実施の形態は、以下のように変形してもよい。
（１）二次電池パック１は、第１管路２２１および第２管路２２２を備えなくてもよい。
（２）第１管路２２１および第２管路２２２を接続する閉鎖系の構成とし、管路内に空気を冷却する熱交換装置を備えてもよい。
（３）冷却冷媒には空気以外の気体を用いてもよいし、液体を用いてもよい。ただし電気伝導性を有する液体を用いる場合は、電池セル１０２が冷却媒体を介してショートしないように適切な処置を施す。

【0035】

―第２の実施の形態―
図８〜図９を参照して、本発明に係る二次電池パックの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、２つのファンを備える点で、第１の実施の形態と異なる。

【0036】

（全体構成）
図８は、第２の実施の形態における二次電池パック１Ａを示す図である。二次電池パック１Ａは、第１の実施の形態におけるファン１０７の代わりに第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂを備える。電池モジュール１０１および制御部９１０の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0037】

第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂは、所定の方向にのみ回転が可能な冷却媒体の移送装置、たとえば送風機やファンである。第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂは、電池モジュール１０１を挟んで逆側に設けられる。第１ファン１０７ａは冷却媒体である空気をＡ方向に圧送し、第２ファン１０７ｂは冷却媒体である空気をＢ方向に圧送する。すなわち第１ファン１０７ａは、電池モジュール１０１の第１孔１０３ａから第２孔１０３ｂへ向かう流れを生成する。また第２ファン１０７ｂは、電池モジュール１０１の第２孔１０３ｂから第１孔１０３ａへ向かう流れを生成する。

【0038】

第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂは、制御部９１０からの動作指令、すなわち運転開始指令と停止指令を受けて動作する。第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂは、制御部９１０から運転開始指令を受けると羽根車を回転して空気を圧送する運転状態に移行し、制御部９１０から停止指令を受けると羽根車の回転を停止する停止状態に移行する。なお以下では、第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂにおいて、運転状態から停止状態への移行や停止状態から運転状態への移行を「動作状態の反転」と呼ぶ。

【0039】

制御部９１０の構成は第１の実施の形態と同様である。制御部９１０の動作は、電池モジュール１０１内の空気の流れ方向を反転させるための動作指令の出力方法が第１の実施の形態と次の点が異なる。すなわち制御部９１０は、電池モジュール１０１内の空気の流れ方向を反転させるために、第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂに動作指令を出力する。また、電池モジュール１０１内の空気の流れは第１の実施の形態と同様である。第１ファン１０７ａが生じさせる空気の流れ方向と第２ファン１０７ｂが生じさせる空気の流れ方向とは逆なので、制御部９１０は第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂのいずれか一方のみを運転状態とする。

【0040】

（制御部９１０の動作）
図９は、第２の実施の形態における制御部９１０の動作を表すフローチャートである。図９は第１の実施の形態における図５と比べると、Ｓ３０１がＳ３０１Ａに変更され、Ｓ３１５がＳ３１５Ａに変更されている。そのほかのステップの処理は同様である。Ｓ３０１Ａでは制御部９１０は、第１ファン１０７ａに運転開始指令を出力し、第２ファン１０７ｂに停止指令を出力する。ただし第２ファン１０７ｂへの停止指令は念のために行うだけであり、省略してもよい。

【0041】

Ｓ３１５Ａでは制御部９１０は、第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂの動作状態を反転させてＳ３０５に戻る。すなわち制御部９１０は、第１ファン１０７ａが運転状態にある場合は第１ファン１０７ａに停止指令を送信して第２ファン１０７ｂに運転開始指令を送信し、第２ファン１０７ｂが運転状態にある場合は第２ファン１０７ｂに停止指令を送信して第１ファン１０７ａに運転開始指令を送信する。他のステップの動作は第１の実施の形態と同様である。

【0042】

上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（７）二次電池パック１Ａは、第１孔１０３ａから第２孔１０３ｂへ向かう流れを生成する第１ファン１０７ａと、第２孔１０３ｂから第１孔１０３ａへ向かう流れを生成する第２ファン１０７ｂとを含む。そのため一方向にしか冷却媒体の流れを発生できない装置を用いても、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0043】

（第２の実施の形態の変形例）
上述した第２の実施の形態では、第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂは冷却媒体である空気を電池モジュール１０１に圧送した。しかし第１ファン１０７ａおよび第２ファン１０７ｂは電池モジュール１０１から空気を吸引する構成としてもよい。

【0044】

―第３の実施の形態―
図１０を参照して、本発明に係る二次電池パックの第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、第１被測定電池１０２ａおよび第２被測定電池１０２ｂを変更する点で、第１の実施の形態と異なる。ファン１０７および制御部９１０の構成、ならびに制御部９１０の動作は第１の実施の形態と同様である。

【0045】

図１０は、第３の実施形態における筐体１０１ａの側面図である。第１の実施の形態では第１被測定電池１０２ａは第１セット１０２１の最下段の電池モジュール１０１であったが、第３の実施の形態では図１０に示すように下から２番目の電池モジュール１０１である。また第１の実施の形態では第２被測定電池１０２ｂは第２セット１０２２の最上段の電池モジュール１０１であったが、第３の実施の形態では図１０に示すように上から２番目の電池モジュール１０１である。

【0046】

二次電池パック１の両端に位置する電池セル１０２、すなわち筐体１０１ａと広く接触する第１セット１０２１と第２セット１０２２の上下端の電池セル１０２は、冷媒の流れによらず特異的に温度が低くなることがある。原因としては熱伝導による熱の移動が挙げられる。このような場合に特異的に温度が低い電池セル１０２の温度を制御に利用することは好ましくないため、図１０に示すように筐体１０１ａと直接は接触しない電池セル１０２の温度を利用する。すなわち第１セット１０２１の下から２番目の電池モジュール１０１を第１被測定電池１０２ａとし、第２セット１０２２の上から２番目の電池モジュール１０１を第２被測定電池１０２ｂとする。

【0047】

上述した第３の実施の形態によれば、特異的に低温の電池セル１０２を避けることができ、適切な温度管理が可能となる。

【0048】

―第４の実施の形態―
図１１を参照して、本発明に係る二次電池パックの第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、ファン１０７の回転方向の頻繁な変更を避ける点で、第１の実施の形態と異なる。二次電池パック１のハードウエア構成は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。ただし制御部９１０のＲＯＭ９１２に格納されるプログラムが第１の実施の形態と異なる。

【0049】

（制御部９１０の動作概要）
本実施の形態では制御部９１０は、ＲＯＭ９１２に反転最小時間ＴＬを記憶する。制御部９１０は、頻繁なファン１０７の回転方向の変更を防止するために、ファン１０７の回転方向を変更した時刻を記憶し、少なくとも反転最小時間ＴＬを経過するまでは回転方向を変更しない。なお反転最小時間ＴＬは、ファン１０７が電池モジュール１０１に送る単位時間当たりの空気量、電池モジュール１０１内の流路の体積、および、電池モジュール１０１内の流路の構造などの影響を受ける値であり、あらかじめ定められている。反転最小時間ＴＬは、たとえば１００秒である。

【0050】

（制御部９１０の動作）
図１１は、第４の実施の形態における制御部９１０の動作を表すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は、制御部９１０のＣＰＵである。制御部９１０は、まずＳ３０１においてファン１０７の正転を開始する。続くＳ３０２において制御部９１０は、現在時刻をｓ１として記録する。続くＳ３０５において制御部９１０は、第１被測定電池１０２ａの温度Ｔ１と第２被測定電池１０２ｂの温度Ｔ２を取得する。

【0051】

続くＳ３１０において制御部９１０は、Ｓ３０５において取得したＴ１とＴ２との差の絶対値が所定の閾値Ｔｃ以上であるか否かを判断する。閾値Ｔｃは制御部９１０のＲＯＭ９１２に格納される値である。制御部９１０は、差がＴｃよりも大きいと判断する場合はＳ３１１に進み、差がＴｃ以下であると判断する場合はＳ３０５に戻る。Ｓ３１１では制御部９１０は、Ｓ３０２において記録した時刻ｓ１からの経過時間Ｕを算出する。

【0052】

続くＳ３１２では制御部９１０は、経過時間Ｕが閾値ＴＬよりも長いか否かを判断する。制御部９１０は、経過時間Ｕが閾値ＴＬよりも長いと判断する場合はＳ３１５に進み、経過時間Ｕが閾値ＴＬ以下であると判断する場合はＳ３１３に進む。閾値ＴＬは制御部９１０のＲＯＭ９１２に格納される値である。Ｓ３１３では制御部９１０は、ＴＬ−Ｕの時間だけ待機してＳ３１５に進む。Ｓ３１５では制御部９１０は、ファン１０７の回転方向を反転させてＳ３０５に戻る。

【0053】

上述した第４の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（８）制御部９１０は、あらかじめ定められた時間である反転最小時間ＴＬを記憶するＲＯＭ９１２を備える。制御部９１０は、冷媒の流れ方向を反転させてから次に冷媒の流れ方向を反転させるまでに、少なくとも反転最小時間ＴＬの経過を待つ（図１１のＳ３１３）。そのため頻繁な流れ方向の変更を防止できる。仮に頻繁に流れ方向が変更されると、ある方向への空気の流れが生じる前に流れ方向が変更され、流量がほぼゼロ、または流量が非常に少ない状態となってしまう。本実施の形態によれば、そのような問題を回避することができる。

【0054】

―第５の実施の形態―
図１２〜図１３を参照して、本発明に係る二次電池パックの第５の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、電池モジュール１０１の構成が第１の実施の形態と異なる。ファン１０７および制御部９１０の構成、および制御部９１０の動作は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。

【0055】

（電池モジュール１０１Ｂの構成）
図１２は、第５の実施の形態に係る電池モジュール１０１Ｂの透過図である。電池モジュール１０１Ｂは、複数の円筒形の電池セル１１１と、筐体１１０とを備える。筐体１１０は第１孔１１２ａおよび第２孔１１２ｂを備える。電池セル１１１は行方向に７個、列方向に２個が配列される。そして電池セル１１１の列方向の延長に第１孔１１２ａおよび第２孔１１２ｂが存在する。図示左下の行方向および列方向に端部に位置する電池セル１１１が第１被測定電池１１３ａである。また第１被測定電池１１３ａとは逆側の行方向および列方向の端部に存在する、図示右上の電池セル１１１が第２被測定電池１１３ｂである。

【0056】

図１３は、第５の実施の形態における筐体１１０の側面図である。ただし図１３でも筐体１１０の壁面を透過させて図示している。図１３において中心１１４は、配置されたすべての電池セル１１１の幾何的な中心である。第１孔１１２ａから第２孔１１２ｂまでを結ぶ仮想の線を第１仮想線１１２と呼び、第１被測定電池１１３ａから第２被測定電池１１３ｂまでを結ぶ仮想の線を第２仮想線１１３と呼ぶ。また電池セル１１１の列方向の中心位置を示す仮想的な線を第３仮想線１１５と呼ぶ。

【0057】

第１仮想線１１２、第２仮想線１１３、および第３仮想線１１５は、中心１１４において交わる。換言すると、第１孔１１２ａと第２孔１１２ｂは中心１１４を中心とした点対称の位置にあり、第１被測定電池１１３ａと第２被測定電池１１３ｂは中心１０５を中心とした点対称の位置にある。また第１被測定電池１１３ａは筐体１１０に最も近い位置の温度が測定され、第２被測定電池１１３ｂは筐体１１０に最も近い位置の温度が測定される。そのため、第２仮想線１１３が測定位置同士を結ぶ場合でも、第１被測定電池１１３ａと第２被測定電池１１３ｂの中心同士を結ぶ場合でも、前述のように第１仮想線１１２、第２仮想線１１３、および第３仮想線１１５は、中心１１４において交わる。

【0058】

上述した第５の実施の形態によれば、電池セル１１１が円筒形の場合でも第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

【0059】

―第６の実施の形態―
図１４〜図１５を参照して、本発明に係る二次電池パックの第６の実施の形態を説明する。以下の説明では、第５の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第５の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、二次電池パックが温度センサをさらに備え、中心と下流の温度を用いてファンを制御する点で、第５の実施の形態と異なる。

【0060】

（構成）
ファン１０７および制御部９１０の構成は第１の実施の形態と同様である。電池モジュール１０１Ｃの構成は、第５の実施の形態における電池モジュール１０１Ｂに温度センサが１つ追加されている。また電池モジュール１０１Ｃに含まれる電池セル１１１の数は、第５の実施の形態における電池モジュール１０１Ｂに含まれる電池セル１１１の数よりも多い。

【0061】

図１４は、第６の実施の形態における電池モジュール１０１Ｃの側面図である。電池セル１１１は行方向に１２個、列方向に２個が配列される。そして電池セル１１１の列方向の延長に第１孔１１２ａおよび第２孔１１２ｂが存在する。図示左下の行方向および列方向に端部に位置する電池セル１１１が第１被測定電池１１３ａである。また第１被測定電池１１３ａとは逆側の行方向および列方向の端部に存在する、図示右上の電池セル１１１が第２被測定電池１１３ｂである。そして列方向の中央に存在する４つの電池セル１１１のいずれか、すなわち符号１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、および１１６ｄのいずれかの電池セル１１１が第３被測定電池１１３ｃである。

【0062】

ただし筐体１１０に含まれるすべての電池セル１１１の幾何的な中心を中心１１４とする場合に、中心１１４までの距離が最も近い電池セル１１１が２つのみの場合は、その２つの電池セル１１１のいずれかが第３被測定電池１１３ｃである。また、中心１１４が特定の電池セル１１１の内部に存在する場合は、その電池セル１１１が第３被測定電池１１３ｃである。第３被測定電池１１３ｃには温度センサである第３温度測定部が備えられ、第３被測定電池１１３ｃの温度は、温度Ｔ３として制御部９１０に送信される。

【0063】

（制御部９１０の動作）
図１５は、第６の実施の形態における制御部９１０の動作を表すフローチャートである。図１５は第１の実施の形態における図５と比べると、Ｓ３０５がＳ３０５Ａに変更され、Ｓ３１０がＳ３１０Ａに変更されている。そのほかのステップの処理は同様である。Ｓ３０５Ａでは制御部９１０は、中心温度Ｔｍと下流温度Ｔｄを取得する。ただし中心温度Ｔｍとは第３被測定電池の温度Ｔ３であり、下流温度Ｔｄとは第３被測定電池よりも下流に位置する第１被測定電池１１３ａまたは第２被測定電池１１３ｂの温度である。すなわち制御部９１０は、ファン１０７が正転している場合は第２被測定電池１１３ｂの温度を下流温度Ｔｄとし、ファン１０７が逆転している場合には第１被測定電池１１３ａの温度を下流温度Ｔｄとする。

【0064】

続くＳ３１０Ａでは制御部９１０は、Ｓ３０５Ａにおいて取得したＴｍとＴｄとの差の絶対値が所定の閾値Ｔｃより大きいか否かを判断する。閾値Ｔｃは制御部９１０のＲＯＭ９１２に格納される値である。ただし閾値Ｔｃの値は第１の実施の形態と同じ値でもよいし、第１の実施の形態とは異なる値でもよい。制御部９１０は、差がＴｃよりも大きいと判断する場合はＳ３１５に進み、差がＴｃ以下であると判断する場合はＳ３０５Ａに戻る。Ｓ３１５では制御部９１０は、ファン１０７の回転方向を反転させてＳ３０５Ａに戻る。

【0065】

上述した第６の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（９）二次電池パックは、ファン１０７を制御することで空気の流れ方向を制御する制御部９１０と、複数の二次電池の中心近傍に配される第３被測定電池１０２ｃの温度を測定する第３温度測定部１０４ｃを備える。制御部９１０は、第３被測定電池１０２ｃの温度と、第３被測定電池よりも冷媒の流れにおける下流側に位置する第１被測定電池１０２ａおよび第２被測定電池１０２ｂのいずれかの温度との差が閾値Ｔｃより大きい以上の場合に空気の流れ方向を反転させる。そのため、図１４に示すように流れ方向に配置される電池セル１１１の数が増えると中心付近の電池セル１１１は冷却されにくい傾向にあるので、中心付近の電池セル１１１の温度を用いてファン１０７の動作を制御することで電池モジュール０１１Ｃを構成する電池セル１１１の温度差を低減できる。

【0066】

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。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。

【符号の説明】

【0067】

１…二次電池パック
１０１、１０１Ｂ、１０１Ｃ…電池モジュール
１０２…リチウムイオン二次電池
１０２ａ、１１３ａ…第１被測定電池
１０２ｂ、１１３ｂ…第２被測定電池
１０３、１１２…第１仮想線
１０４、１１３…第２仮想線
１０４ａ…第１温度測定部
１０４ｂ…第２温度測定部
１０４ｃ…第３温度測定部
１０５、１１４…中心
１０６、１１５…第３仮想線
１０７…ファン
１０３ａ、１１２ａ…第１孔
１０３ｂ、１１２ｂ…第２孔
１１０…筐体
１１１…電池セル
１１３ｃ…第３被測定電池
９１０…制御部
９１２…ＲＯＭ
Ｔｄ…下流温度
ＴＬ…反転最小時間
Ｔｍ…中心温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】