特開 2022-90149 バッテリ冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022090149

(43)【公開日】2022-06-17

(54)【発明の名称】バッテリ冷却装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20220610BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20220610BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20220610BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20220610BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20220610BHJP

   H01M 10/6566 20140101ALI20220610BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20220610BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

H01M10/613

H01M10/651

H01M10/625

H01M10/6563

H01M10/6566

H01M10/6556

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020202349

(22)【出願日】2020-12-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(72)【発明者】

【氏名】中島 裕司

【テーマコード（参考）】

5H031

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031CC09

5H031HH06

5H031KK08

(57)【要約】

【課題】バッテリの冷却時におけるバッテリの温度の偏りを抑制できるバッテリ冷却装置の提供にある。
【解決手段】冷媒流路に沿って設置される第１バッテリ１２および第２バッテリ１３を第１バッテリ１２から第２バッテリ１３へ流れる冷媒により冷却するバッテリ冷却装置１５において、第１バッテリ１２の温度を検出する第１温度センサ１７と、第２バッテリ１３の温度を検出する第２温度センサ１９と、冷媒の流れの向きを変更する冷媒流変更機構と、冷媒流変更機構を制御するコントローラ１４と、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の飽和温度を推定する飽和温度推定部と、を備え、第１バッテリ１２が第２バッテリ１３よりも温度が高く、第１バッテリ１２が第２バッテリ１３よりも飽和温度が高いとき、コントローラ１４は、冷媒流路における冷媒が第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向かって流れるように、冷媒流変更機構を制御する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒が流れる冷媒流路を備え、
前記冷媒流路に沿って設置される第１バッテリおよび第２バッテリを前記第１バッテリから前記第２バッテリへ向けて流れる冷媒により冷却するバッテリ冷却装置において、
前記第１バッテリの温度を検出する第１温度センサと、
前記第２バッテリの温度を検出する第２温度センサと、
前記冷媒流路を流れる冷媒の流れの向きを変更する冷媒流変更機構と、
前記冷媒流変更機構を制御するコントローラと、
前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの飽和温度を推定する飽和温度推定部と、を備え、
前記第２温度センサにより検出される前記第２バッテリの温度が前記第１バッテリの温度より高く、前記飽和温度推定部により推定される前記第２バッテリの飽和温度が前記第２バッテリの飽和温度よりも高いとき、前記コントローラは、前記冷媒流路における冷媒が前記第２バッテリから前記第１バッテリへ向かって流れるように、前記冷媒流変更機構を制御することを特徴とするバッテリ冷却装置。

【請求項2】

前記冷媒流変更機構は、前記冷媒流路において冷媒を前記第１バッテリから前記第２バッテリへ向かう方向へ供給する流体機械であり、
前記流体機械は、前記冷媒流路における冷媒の流れの向きを前記第２バッテリから前記第１バッテリへ向かう方向へ変更可能であることを特徴とする請求項１記載のバッテリ冷却装置。

【請求項3】

前記冷媒流変更機構は、
前記冷媒流路に設けられ、前記冷媒流路における前記第１バッテリから前記第２バッテリへ向かう冷媒の流れの向きを、前記第２バッテリから前記第１バッテリへ向かう方向へ変更可能とする可動板と、
前記コントローラにより制御され、前記可動板を駆動する可動板駆動源と、を有することを特徴とする請求項１記載のバッテリ冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、バッテリ冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリ冷却装置に関する従来技術として、例えば、特許文献１に開示された発熱体収容装置が知られている。特許文献１に開示された発熱体収容装置は、第１仕切り板、第２仕切り板、発熱モジュール、排気ファンおよび排気ガイド部材を備える。発熱モジュールは第１仕切り板と第２仕切り板との間に高さ方向に所定間隔で配置されており、発熱モジュールの一端から第１側面までの給気流路と発熱モジュールの他端から第２側面までの排気流路とを設けるように固定されている。

【0003】

発熱体収容装置によれば、給気口側の鉛直方向流路の上流側および下流側は、殆ど給気と同じ温度であるため各モジュールケース間では、水平方向流路へ流入する空気に温度差が殆どなくなる。つまり、筐体の下部の給気口と上部の排気口との間の温度ばらつきを小さくできるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－３７０１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された発熱体収容装置では、水平方向流路を通る空気が発熱モジュールの底面を冷却するので、発熱モジュールにおいて水平方向流路の上流側よりも下流側では温度が高くなるという問題がある。また、給気口側の鉛直方向流路の上流側および下流側は、殆ど給気と同じ温度であるとするものの、最上部の発熱モジュールが最下部のモジュールよりも温度が高くなり易く、発熱モジュールによって温度の偏りが生じるおそれがある。

【0006】

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、バッテリの冷却時におけるバッテリの温度の偏りを抑制できるバッテリ冷却装置の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明は、冷媒が流れる冷媒流路を備え、前記冷媒流路に沿って設置される第１バッテリおよび第２バッテリを前記第１バッテリから前記第２バッテリへ向けて流れる冷媒により冷却するバッテリ冷却装置において、前記第１バッテリの温度を検出する第１温度センサと、前記第２バッテリの温度を検出する第２温度センサと、前記冷媒流路を流れる冷媒の流れの向きを変更する冷媒流変更機構と、前記冷媒流変更機構を制御するコントローラと、前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの飽和温度を推定する飽和温度推定部と、を備え、前記第２温度センサにより検出される前記第２バッテリの温度が前記第１バッテリの温度より高く、前記飽和温度推定部により推定される前記第２バッテリの飽和温度が前記第１バッテリの飽和温度よりも高いとき、前記コントローラは、前記冷媒流路における冷媒が前記第２バッテリから前記第１バッテリへ向かって流れるように、前記冷媒流変更機構を制御することを特徴とする。

【0008】

本発明では、冷媒流路を流れる冷媒は第１バッテリを冷却した後に第２バッテリを冷却する。第１温度センサは第１バッテリの温度を検出し、第２温度センサは第２バッテリの温度を検出する。コントローラは、第１バッテリの温度が第２バッテリの温度より高く、飽和温度推定部により推定される第１バッテリの飽和温度が第２バッテリの飽和温度よりも高いとき、冷媒流路における冷媒が第２バッテリから第１バッテリへ向かって流れるように、冷媒流変更機構を制御する。その結果、冷媒が第２バッテリから第１バッテリへ向かって流れることにより、第１バッテリと第２バッテリとの間の温度の偏りが抑制される。なお、飽和温度とは第１バッテリ又は第２バッテリが放電（又は充電）による温度上昇後に一定となる温度を指す。

【0009】

また、上記のバッテリ冷却装置において、前記冷媒流変更機構は、前記冷媒流路において冷媒を前記第１バッテリから前記第２バッテリへ向かう方向へ供給する流体機械であり、前記流体機械は、前記冷媒流路における冷媒の流れの向きを前記第２バッテリから前記第１バッテリへ向かう方向へ変更可能である構成としてもよい。
この場合、流体機械によって冷媒流路における冷媒の流れの方向を変更できるので、冷媒の流れの方向を変更するための手段を別に設ける必要がなく、また、コントローラは流体機械を制御するだけでよく、バッテリ冷却装置の構成や制御を簡素化することができる。

【0010】

また、上記のバッテリ冷却装置において、前記冷媒流変更機構は、前記冷媒流路に設けられ、前記冷媒流路における前記第１バッテリから前記第２バッテリへ向かう冷媒の流れの向きを、前記第２バッテリから前記第１バッテリへ向かう方向へ変更可能とする可動板と、前記コントローラにより制御され、前記可動板を駆動する可動板駆動源と、を有する構成としてもよい。
この場合、可動板が冷媒流路における第１バッテリから第２バッテリへ向かう冷媒の流れの向きを、第２バッテリから第１バッテリへ向かう方向へ変更する。したがって、冷媒を供給する手段を制御する必要が無く、冷媒の流量が変動し難くなり安定した冷媒の供給が可能となる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、バッテリの冷却時におけるバッテリの温度の偏りを抑制できるバッテリ冷却装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態に係るバッテリ冷却装置の概要を示す縦断面図である。

【図2】第１バッテリおよび第２バッテリの充放電時における温度変化を示すグラフ図である。

【図3】（ａ）はバッテリ冷却装置における冷媒の流れが第１開口部から第２開口部へ向かう状態を示す説明図であり、（ｂ）はバッテリ冷却装置における冷媒の流れが第２開口部から第１開口部へ向かう状態を示す説明図である。

【図4】第２の実施形態に係るバッテリ冷却装置の概要を示す縦断面図である。

【図5】（ａ）はバッテリ冷却装置における冷媒の流れが第１開口部から第２開口部へ向かう状態を示す説明図であり、（ｂ）はバッテリ冷却装置における冷媒の流れが第２開口部から第１開口部へ向かう状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るバッテリ冷却装置について図面を参照して説明する。本実施形態では、産業車両としてのフォークリフトに搭載される車載用バッテリを冷却する車作用バッテリ冷却装置に適用した例を説明する。

【0014】

図１に示すように、車載用バッテリパック１０は、ケース１１と、第１バッテリ１２と、第２バッテリ１３と、コントローラ１４と、バッテリ冷却装置１５と、を備えている。ケース１１は、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３を収容する。ケース１１の詳細については後述する。

【0015】

第１バッテリ１２は複数のバッテリセル１６を有するバッテリモジュールであり、バッテリセル１６は充放電可能な二次電池である。第１バッテリ１２には、各バッテリセル１６を監視する監視ＥＣＵ（図示せず）と、第１バッテリ１２の温度を検出する第１温度センサ１７と、を有している。第１バッテリ１２はケース１１内において下部に設置されている。なお、図示はされないが、各バッテリセル１６に温度センサは設けられており、後述する第１開口部３３に最も近いバッテリセル１６の温度センサを第１温度センサ１７としている。

【0016】

第２バッテリ１３は複数のバッテリセル１８を有するバッテリモジュールであり、バッテリセル１８は充放電可能な二次電池である。第２バッテリ１３には、各バッテリセル１８を監視する監視ＥＣＵ（図示せず）と、第２バッテリ１３の温度を検出する第２温度センサ１９と、を有している。第２バッテリ１３は第１バッテリ１２と同一の構成である。第２バッテリ１３は第１バッテリ１２の上方に設置されている。なお、図示はされないが、各バッテリセル１８に温度センサは設けられており、後述する第２開口部３４に最も近いバッテリセル１８の温度センサを第２温度センサ１９としている。

【0017】

第１バッテリ１２および第２バッテリ１３は、走行用の電動モータ（図示せず）を駆動する駆動回路（図示せず）と接続されている。また、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３は、充電時には充電器（図示せず）を介して外部電源（図示せず）と接続可能である。コントローラ１４は、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３を制御する。

【0018】

バッテリ冷却装置１５は、冷却空気流路２０と、送風機２１と、第１温度センサ１７と、第２温度センサ１９と、コントローラ１４と、備える。冷却空気流路２０は、冷媒流路に相当し、ケース１１内を冷媒としての空気が流れるように形成されている。

【0019】

ここで、ケース１１を詳細に説明すると、図１に示すように、ケース１１は底壁２２と、底壁２２と平行な天井壁２３と、底壁２２および天井壁２３と直角な側壁２４、２５、２６と、備えているほか、側壁２６と対向する側壁（図示）を備えている。ケース１１内には、ケース１１の内部空間を上下に仕切る隔壁２７が備えられるほか、第１バッテリ１２を収容する空間を形成するとともに冷却空気流路２０を区画する区画壁２８が備えられている。隔壁２７上に第２バッテリ１３が載置されている。

【0020】

区画壁２８は、下壁部２９と、上壁部３０と、側壁部３１と、斜壁部３２と、備えている。下壁部２９は底壁２２に平行な壁部であり、下壁部２９上に第１バッテリ１２が載置されている。下壁部２９は側壁２５と接続されている。上壁部３０は、下壁部２９および第１バッテリ１２の上方に位置し、隔壁２７と平行な壁部である。側壁部３１は、下壁部２９および上壁部３０の側壁２４側の端部を接続する壁部であり、側壁２４と平行である。斜壁部３２は上壁部３０の側壁２５側の端部から側壁２５側へ向けて下方へ傾斜する壁部であり、側壁２５と接続されている。したがって、第１バッテリ１２は区画壁２８内に収容されている。

【0021】

ケース１１内には、底壁２２、側壁２４、２５、２６、隔壁２７、区画壁２８および側壁２６と対向する図示されない側壁によって冷却空気流路２０が形成されている。側壁２５には、第１開口部３３および第２開口部３４が形成されている。第１開口部３３は側壁２５の下部に位置し、第２開口部３４は第１開口部３３の上方に位置する。冷却空気流路２０は、第１開口部３３および第２開口部３４を有しており、空気は第１開口部３３から第２開口部３４へ流れることが可能であり、第２開口部３４から第１開口部３３へ流れることも可能である。本実施形態における冷却用の空気は外気である。

【0022】

本実施形態では、冷却空気流路２０は、第１流路部３５と、接続流路部３６および第２流路部３７を有している。第１流路部３５は、第１開口部３３から接続流路部３６に至る空間であり、区画壁２８を介して第１バッテリ１２の冷却を可能とする空間である。接続流路部３６は第１流路部３５と第２流路部３７とを接続する空間である。第２流路部３７は、接続流路部３６と第２開口部３４との間の空間であり、隔壁２７を介して第２バッテリ１３の冷却を可能とする空間である。

【0023】

本実施形態では、第２開口部３４に送風機２１が設けられている。送風機２１はファン３８と、ファン３８の回転を正逆可能とするファン用電動モータ３９と、を有している。ファン用電動モータ３９は、コントローラ１４により制御される。ファン用電動モータ３９が正回転されるとき、冷却用の空気はバッテリ冷却装置１５の外部から第１開口部３３を通じて冷却空気流路２０に吸引され、冷却空気流路２０を通って第２開口部３４から排出される。ファン用電動モータ３９が逆回転されるとき、冷却用の空気はバッテリ冷却装置１５の外部から第２開口部３４を通じて冷却空気流路２０に吸引され、冷却空気流路２０を通って第１開口部３３から排出される。

【0024】

送風機２１は冷却空気流路２０において空気を第１開口部３３から第２開口部３４へ向かう方向へ供給する流体機械に相当する。また、送風機２１は、冷却空気流路２０における冷却空気の流れの向きを第２開口部３４から第１開口部３３へ向かう方向へ変更可能とする冷媒流変更機構に相当する。ファン用電動モータ３９は、可動板駆動源に相当する。

【0025】

コントローラ１４は、送風機２１のファン用電動モータ３９を制御することから、冷媒流変更機構を制御するコントローラに相当する。また、コントローラ１４は、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の温度変化に基づいて第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓおよび第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓを推定する機能を有している。したがって、コントローラ１４は、第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓおよび第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓを推定する飽和温度推定部に相当する。飽和温度は、放電（又は充電）時の温度上昇後に一定となるバッテリの温度である。飽和温度Ｔｓ（Ｔａｓ、Ｔｂｓ）の推定は、次に示す式（１）によって求めることが可能である。式（１）における△Ｔは温度上昇時における特定の期間ｔにおける温度変化である。

【0026】

【数1】

【0027】

図２は、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の時間と温度との関係を示すグラフである。図２におけるグラフＧ１は、第１バッテリ１２の温度変化を示すグラフであり、グラフＧ２は、第２バッテリ１３の温度変化を示すグラフである。図２では、例えば、第１バッテリ１２の時間ｔ１、ｔ２の期間における温度上昇△Ｔａ１（Ｔａ２－Ｔａ１）とし、第１バッテリ１２の時間ｔ２、ｔ３の期間における温度上昇△Ｔａ２（Ｔａ３－Ｔａ２）とすると、式（１）および温度上昇△Ｔａ１により第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓ１が求められ、第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓを推定できる。さらに、式（１）および温度上昇△Ｔａ２を用いて第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓ２を求めることで、第１バッテリ１２の飽和温度の推定精度が向上する。つまり、複数の期間の温度上昇△Ｔを用いて飽和温度Ｔａｓを求めることにより、飽和温度Ｔａｓの推定精度は高められる。

【0028】

また、第２バッテリ１３の時間ｔ１、ｔ２の期間における温度上昇△Ｔｂ１（Ｔｂ２－Ｔｂ１）とし、第２バッテリ１３の時間ｔ２、ｔ３の期間における温度上昇△Ｔｂ２（Ｔｂ３－Ｔｂ２）とすると、式（１）および温度上昇△Ｔｂ１により第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓ１が求められ、第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓを推定できる。さらに、式（１）および温度上昇△Ｔｂ２を用いて第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓ２を求めることで、第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓの推定精度が向上する。第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓおよび第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓをそれぞれ推定することは、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の温度上昇の原因が、放電以外であるか否かを確認するためである。推定された飽和温度Ｔｓが明らかにバッテリの飽和温度とは相違する場合には、放電（又は充電）以外の原因によって温度上昇が生じていることを把握できる。

【0029】

本実施形態では、コントローラ１４は、一定の条件が満たされたとき、冷却空気流路２０の空気の流れが第２開口部３４から第１開口部３３に向けて流れるように送風機２１を制御する。一定の条件は、具体的には、第２バッテリ１３の温度Ｔｂが第１バッテリ１２の温度Ｔａより高く、第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓが第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓよりも高いときである。冷却空気流路２０において、第１開口部３３から第２開口部３４へ空気が流れると、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３は冷却空気流路２０を通る空気によって冷却されるものの、第１バッテリ１２と比べると第２バッテリ１３は冷却され難い。これは、上流側となる第１流路部３５における第１バッテリ１２の冷却が下流側となる第２流路部３７における第２バッテリ１３の冷却よりも先となり、第１バッテリ１２の冷却によって暖められた空気が第２バッテリ１３を冷却するためである。

【0030】

そこで、本実施形態では、第１バッテリ１２の温度Ｔａが第２バッテリ１３の温度Ｔｂより高く、飽和温度Ｔａｓが飽和温度Ｔｂｓよりも高いとき、コントローラ１４が送風機２１を制御して、空気が第２開口部３４から第１開口部３３に向けて流れるようにする。これにより、上流側となる第２バッテリ１３が下流側となる第１バッテリ１２よりも先に冷却される。

【0031】

次に、本実施形態に係るバッテリ冷却装置１５による第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の冷却について説明する。フォークリフトが走行するとき、走行用の電動モータは駆動回路によって電力の供給を受けて駆動される。第１バッテリ１２および第２バッテリ１３は走行用の電動モータへ電力供給のため放電し、放電に伴い発熱する。コントローラ１４は、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の放電中に冷却空気流路２０に冷却用の空気が流れるように送風機２１を制御する。

【0032】

図３（ａ）に示すように、送風機２１のファン３８は、ファン用電動モータ３９の正回転により回転し、空気は放電開始から第１開口部３３から第２開口部３４へ向けて流れる。図３（ａ）では白抜矢印により空気の流れを示す。

【0033】

外部の空気は第１開口部３３から冷却空気流路２０に吸引され、吸引された空気は第１流路部３５を通過するとき第１バッテリ１２と熱交換を行う。第１バッテリ１２に生じる熱は下壁部２９に伝達され、下壁部２９の熱は第１流路部３５を通過する空気と熱交換される。つまり、第１バッテリ１２と第１流路部３５を通過する空気との熱交換は下壁部２９を介して行われる。熱交換により第１バッテリ１２は冷却される。第１バッテリ１２において第１流路部３５の空気の流れ方向からみて上流側のバッテリセル１６は下流側のバッテリセル１６と比較して温度が低く、上流から下流へ向かうにつれてバッテリセル１６の温度が高くなる。また、第１バッテリ１２と熱交換をした空気は、熱交換前の空気と比べると温度が高くなっている。

【0034】

第１バッテリ１２と熱交換をした空気は、接続流路部３６を経て、第２流路部３７を通過する。このとき、第２流路部３７を通過する空気は、第２バッテリ１３と熱交換を行う。第２バッテリ１３に生じる熱は隔壁２７に伝達され、隔壁２７の熱は第２流路部３７を通過する空気と熱交換される。つまり、第２バッテリ１３と第２流路部３７を通過する空気との熱交換は下壁部２９を介して行われる。熱交換により第２バッテリ１３は冷却される。第２バッテリ１３において第２流路部３７の空気の流れ方向からみて上流側のバッテリセル１８は下流側のバッテリセル１８と比較して温度が低く、上流から下流へ向かうにつれてバッテリセル１６の温度が高くなる。

【0035】

第２流路部３７を通過する空気は、既に第１バッテリ１２との熱交換を終えた空気であるため、第２バッテリ１３の冷却は第１バッテリ１２の冷却と比較すると小さい。第２バッテリ１３と熱交換した空気は、第２開口部３４から外部へ排出される。

【0036】

第１開口部３３から第２開口部３４へ向かう空気の流れが継続されると、第１開口部３３から第２開口部３４へ向う空気の流れの中では下流側となる第２流路部３７の第２バッテリ１３は、上流側となる第１バッテリ１２よりも温度が高くなる。放電時における第１バッテリ１２の温度は、第１温度センサ１７により検出され、第２バッテリ１３の温度は、第２温度センサ１９により検出され、検出された第１バッテリ１２の温度および第２バッテリ１３の温度はコントローラ１４へ伝達される。コントローラ１４は、放電時における温度上昇中の第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓおよび第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓを推定する。温度上昇時における複数の期間の温度上昇△Ｔを用いて飽和温度Ｔｓを求めることにより、飽和温度Ｔｓ（Ｔａｓ、Ｔｂｓ）の推定精度がより高められる。

【0037】

コントローラ１４は、第１バッテリ１２の温度よりも第２バッテリ１３の温度が高く、第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓが第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓよりも高いとき、冷却空気流路２０における空気が第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向かって流れるように、送風機２１を制御する。送風機２１のファン用電動モータ３９が逆回転することによりファン３８を逆回転させる。

【0038】

図３（ｂ）に示すように、空気が第２開口部３４から導入され、冷却空気流路２０における空気が第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向かって流れ、第１開口部３３から排出される。図３（ｂ）では白抜矢印により空気の流れを示す。

【0039】

外部の空気は第２開口部３４から冷却空気流路２０に吸引され、吸引された空気は第２流路部３７を通過するとき第２バッテリ１３と熱交換を行う。第２バッテリ１３に生じる熱は隔壁２７に伝達され、隔壁２７の熱は第２流路部３７を通過する空気と熱交換される。つまり、第２バッテリ１３と第２流路部３７を通過する空気との熱交換は隔壁２７を介して行われる。熱交換により第２バッテリ１３は冷却される。第２バッテリ１３において第２流路部３７の空気の流れ方向からみて上流側のバッテリセル１８は下流側のバッテリセル１８と比較して温度が低く、上流から下流へ向かうにつれてバッテリセル１８の温度が高くなる。また、第２バッテリ１３と熱交換をした空気は、熱交換前の空気と比べると温度が高くなっている。

【0040】

空気が第１バッテリ１２から第２バッテリ１３へ流れていた状態では、下流へ向かうにつれて第２バッテリ１３のバッテリセル１８の温度が高いという温度勾配が生じていた。しかしながら、第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向けて空気が流れることで、第２バッテリ１３において生じていた温度勾配が解消されるように第２バッテリ１３が冷却される。

【0041】

第２バッテリ１３と熱交換をした空気は、接続流路部３６を経て、第１流路部３５を通過する。このとき、第１流路部３５を通過する空気は、第１バッテリ１２と熱交換を行う。第１バッテリ１２に生じる熱は下壁部２９に伝達され、下壁部２９の熱は第１流路部３５を通過する空気と熱交換される。つまり、第１バッテリ１２と第１流路部３５を通過する空気との熱交換は下壁部２９を介して行われる。熱交換により第１バッテリ１２は冷却される。第１バッテリ１２において第１流路部３５の空気の流れ方向からみて上流側のバッテリセル１８は下流側のバッテリセル１８と比較して温度が低く、上流から下流へ向かうにつれてバッテリセル１６の温度が高くなる。

【0042】

空気が第１バッテリ１２から第２バッテリ１３へ流れていた状態では、下流へ向かうにつれて第１バッテリ１２のバッテリセル１８の温度が高いという温度勾配が生じていた。しかしながら、第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向けて空気が流れることで、第１バッテリ１２に生じていた温度勾配が解消されるように第１バッテリ１２が冷却される。因みに、第１バッテリ１２から第２バッテリ１３へ向かう空気の流れが変わらずに継続されると、第１バッテリ１２において空気の流れの下流側のバッテリセル１８の温度は、上流側のバッテリセル１８の温度と比較して高くなる。

【0043】

また、空気が第１バッテリ１２から第２バッテリ１３へ流れていた状態では、第１バッテリ１２が第２バッテリ１３と比較してよく冷却され、第１バッテリ１２と第２バッテリ１３とは温度の偏りが生じていた。しかしながら、第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向けて空気が流れることで、第２バッテリ１３が第１バッテリ１２と比較してよく冷却され、第１バッテリ１２と第２バッテリ１３とは温度の偏りが解消されるように冷却される。第１バッテリ１２と熱交換した空気は、第１開口部３３から外部へ排出される。

【0044】

第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の放電時における冷却について説明したが、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の充電時にも、放電時と同様に第１バッテリ１２および第２バッテリ１３は冷却される。因みに、第２バッテリ１３の温度Ｔｂが第１バッテリ１２の温度Ｔａより高く、第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓが第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓよりも低い場合が考えられる。この場合、第１バッテリ１２が別の原因で温度上昇している可能性がある。したがって、冷却空気流路２０における空気が第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向かって流れるように送風機２１を制御すると、第１バッテリ１２の温度が熱的に厳しくなる温度まで上昇するおそれがあるので、コントローラ１４は送風機２１による空気の流れを変更しない。

【0045】

本実施形態のバッテリ冷却装置１５は以下の効果を奏する。
（１）冷却空気流路２０を流れる空気は第１バッテリ１２を冷却した後に第２バッテリ１３を冷却する。第１温度センサ１７は第１バッテリ１２の温度を検出し、第２温度センサ１９は第２バッテリ１３の温度を検出する。コントローラ１４は、第２バッテリ１３の温度Ｔｂが第１バッテリ１２の温度Ｔａより高く、第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓが第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓよりも高いとき、冷却空気流路２０における空気が第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向かって流れるように、送風機２１を制御する。その結果、冷却のための空気が第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向かって流れることにより、第２バッテリ１３が第１バッテリ１２よりもよく冷却され、第１バッテリ１２と第２バッテリ１３との間の温度の偏りを抑制することができる。

【0046】

（２）送風機２１は、冷却空気流路２０において空気を第１バッテリ１２から第２バッテリ１３へ向かう方向へ供給する流体機械であり、送風機２１は、冷却空気流路２０における空気の流れの向きを第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向かう方向へ変更可能である。このため、送風機２１によって冷却空気流路２０における空気の流れの方向を変更でき、空気の流れの方向を変更するための手段を別に設ける必要がない。また、コントローラ１４は送風機２１を制御するだけでよく、バッテリ冷却装置１５の構成や制御を簡素化することができる。

【0047】

（３）第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓおよび第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓを推定することで第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の温度上昇の原因が、充放電以外であるか否かを確認することが可能となる。式（１）に基づいて推定された飽和温度Ｔｓがバッテリとしての飽和温度と明らかに相違する場合には、第１バッテリ１２および第２バッテリ１３の温度上昇は充放電以外の原因であることが判別できる。

【0048】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るバッテリ冷却装置について説明する。本実施形態では冷媒流変更機構が送風機ではない点で第１の実施形態と相違する。本実施形態では、第１の実施形態と同じ構成は、第１の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。

【0049】

図４に示すように、車載用バッテリパック４０が備えるバッテリ冷却装置４１は、区画壁４２を備えている。区画壁４２は、下壁部２９、上壁部３０、側壁部３１および側壁部４３を備えている。側壁部４３は側壁部３１と平行な壁部である。側壁部３１と送風機２１との間には空間部４４が形成されている。送風機２１と第１開口部３３との間には第１可動板４５が設けられている。送風機２１と第２開口部３４との間には、第２可動板４６が設けられている。本実施形態の送風機２１は、第１の実施形態と同じ構成であるが、空気の流れを一方向のみとするように作動する。

【0050】

第１可動板４５は、第１開口部３３と第１流路部３５との連通と遮断を切り換えることが可能である。第１可動板４５の基端部には第１可動板用モータ４７が設けられており、第１可動板４５は第１可動板用モータ４７の駆動により基端部を中心に回動可能である。第１可動板用モータ４７はステッピングモータである。

【0051】

第１可動板４５の基端部から先端部までの長さは、送風機２１と側壁部４３との間の距離よりも長い。第１可動板４５が第１開口部３３と第１流路部３５とを連通する状態では、第１可動板４５の先端部は下壁部２９に当接する。第１可動板４５が第１開口部３３と第１流路部３５とを遮断する状態では、第１可動板４５の先端部は、底壁２２に当接する。

【0052】

次に第２可動板４６について説明すると、第２可動板４６は、第２開口部３４と第２流路部３７との連通と遮断を切り換えることが可能である。第２可動板４６の基端部には第２可動板用モータ４８が設けられており、第２可動板４６は第２可動板用モータ４８の駆動により基端部を中心に回動可能である。第２可動板用モータ４８はステッピングモータである。

【0053】

第２可動板４６の基端部から先端部までの長さは、送風機２１と側壁部４３との間の距離よりも長い。第２可動板４６が第２開口部３４と第２流路部３７とを連通する状態では、第２可動板４６の先端部は上壁部３０に当接する。第２可動板４６が第２開口部３４と第２流路部３７とを遮断する状態では、第２可動板４６の先端部は、隔壁２７に当接する。

【0054】

本実施形態では、まず、図５（ａ）に示すように、第１可動板４５が第１開口部３３と第１流路部３５とを連通し、第２可動板４６が第２開口部３４と遮断され、送風機２１が作動する。このとき、空気は、第１開口部３３から導入され、第１流路部３５、第２流路部３７を通って送風機２１を通じて排出される。つまり、空気が第１バッテリ１２から第２バッテリ１３へ流れるため、第１バッテリ１２が第２バッテリ１３と比較してよく冷却され、第１バッテリ１２と第２バッテリ１３とは温度の偏りが生じる。

【0055】

コントローラ１４は、第１バッテリ１２の温度よりも第２バッテリ１３の温度が高く、第１バッテリ１２の飽和温度Ｔａｓが前記第２バッテリ１３の飽和温度Ｔｂｓよりも高いとき、第１可動板４５および第２可動板４６を回動させる。具体的には、図５（ｂ）に示すように、第１可動板４５が第１開口部３３と第１流路部３５との連通を遮断するように回動される。第２可動板４６は第２開口部３４と第２流路部３７とが連通するように回動される。このため、第２バッテリ１３から第１バッテリ１２へ向けて空気が流れることで、第２バッテリ１３が第１バッテリ１２と比較してよく冷却され、第１バッテリ１２と第２バッテリ１３とは温度の偏りが解消されるように冷却される。

【0056】

本実施形態のバッテリ冷却装置４１は、第１の実施形態の効果と同様に、第１バッテリ１２と第２バッテリ１３との間の温度差を抑制することができる。また、送風機２１を制御することなく、冷却空気流路２０における空気の流れの方向を切り換えることができる。したがって、空気を供給する手段を制御する必要が無く、空気の流量が変動し難くなり安定した冷媒の供給が可能となる。

【0057】

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

【0058】

○ 上記の実施形態では、第１バッテリと第２バッテリが上下となるように配置されたが、第１バッテリと第２バッテリの配置関係は上下に限定されない。第１バッテリと第２バッテリの配置関係は、例えば、前後や左右になるように配置されてもよい。
○ 上記の実施形態では、第１バッテリおよび第２バッテリの飽和温度を２回の上昇温度から推定するとしたが、これに限らない。例えば、第１バッテリおよび第２バッテリの飽和温度は、３回以上の上昇温度から推定してもよい。
○ 上記の実施形態では、第１バッテリおよび第２バッテリを冷却する冷媒として空気を用いる例を説明したが、冷媒は空気に限定されない。冷媒は、空気以外の気体を用いてもよく、また、気体に限らず冷却水や冷却オイルのように液体であってもよい。
○ 上記の実施形態では、冷媒通路としての空気冷却通路は屈曲する構成としたが、冷媒流路は、例えば、直線的な流路であってもよく、冷媒流路の形状は自由である。
○ 上記の実施形態では、冷媒流変更機構を制御するコントローラが第１バッテリおよび第２バッテリの飽和温度を推定する飽和温度推定部としての機能を兼ね備えたが、コントローラと飽和温度推定部を別に設けるようにしてもよい。
○ 第１の実施形態では、冷媒流変更機構としてファンを備えた送風機（流体機械）とし、ファンの正回転と逆回転の切り換えにより空気（冷媒）の流れを変更するとしたが、これに限らない。例えば、迎え角を可変とするファンの羽根とし、ファンの羽根の迎え角を変更することで空気（冷媒）の流れを変更してもよい。
○ 第２の実施形態では、冷媒流変更機構として回動可能な可動板を用いたが、可動板の作動は回動に限定されない。回動板は、例えば、スライドすることにより空気（冷媒）の流れを切り換えるようにしてもよい。
○ 第２の実施形態では、可動板を駆動する可動板駆動源としてステッピングモータを用いたがこれに限らない。可動板駆動源は、例えば、エアシリンダやソレノイドを用いてもよい。

【符号の説明】

【0059】

１０、４０ 車載用バッテリパック
１１ ケース
１２ 第１バッテリ
１３ 第２バッテリ
１４ コントローラ
１５ バッテリ冷却装置
１７ 第１温度センサ
１９ 第２温度センサ
２０ 冷却空気流路
２１ 送風機
２７ 隔壁
２８、４２ 区画壁
３３ 第１開口部
３４ 第２開口部
３５ 第１流路部
３６ 接続流路部
３７ 第２流路部
３８ ファン
４０ 車載用バッテリパック
４１ バッテリ冷却装置
４５ 第１可動板
４６ 第２可動板
Ｔａ、Ｔｂ バッテリの温度
Ｔｓ（Ｔａｓ、Ｔｂｓ） 飽和温度
△Ｔ（△Ｔａ１、△Ｔａ２、△Ｔｂ１、△Ｔｂ２） 温度上昇
ｔ１、ｔ２、ｔ３ 時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】