(57)【要約】【課題】冷却効率の低下や配索自由度の低下を防止することができる組電池の冷却構造を提供する。【解決手段】前記冷媒供給通路はそれぞれ排気吸入通路２４に合流接続され、排気吸入通路２４には遠心式ファン３０の吸入口３６が接続され、該吸入口３６は、冷媒の吸入量が大となる大吸入領域と、大吸入領域よりも冷媒吸入量が小となる小吸入領域とに少なくとも区画され、排気吸入通路２４に、上流側の冷媒供給通路２０ａと吸入口３６の大吸入領域とを連通する大吸入通路２６、および、下流側の冷媒供給通路２０ｂと吸入口３６の小吸入領域とを連通する小吸入通路２７とを設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールが複数列に配列され、前記電池モジュールの配列方向に冷媒を導入する導入冷却通路が設けられるとともに、該導入冷却通路の冷媒導入方向の上流側と下流側とからそれぞれ分岐接続されて冷媒を分流させる複数の冷媒供給通路が設けられた組電池の冷却構造であって、
前記冷媒供給通路はそれぞれ排出ダクトに合流接続され、該排出ダクトには遠心式ファンの吸入口が接続され、該吸入口は、冷媒の吸入量が大となる大吸入領域と、該大吸入領域よりも冷媒吸入量が小となる小吸入領域とに少なくとも区画され、
前記排出ダクトに、上流側の冷媒供給通路と前記吸入口の大吸入領域とを連通する大吸入通路、および、下流側の冷媒供給通路と前記吸入口の小吸入領域とを連通する小吸入通路とを設けたことを特徴とする組電池の冷却構造。
【請求項２】
前記大吸入領域と前記小吸入領域とは、前記遠心式ファンの吸入口における吸引流量の偏りに基づき区画されることを特徴とする請求項１に記載の組電池の冷却構造。
【請求項３】
前記大吸入領域の前記吸入口における面積が、前記小吸入領域の前記吸入口における面積よりも大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の組電池の冷却構造。
【請求項４】
前記大吸入領域に連通される冷媒供給通路を複数有するとともに前記冷媒供給通路と前記大吸入領域とをそれぞれ接続する前記大吸入通路を複数有し、下流側に配置された冷媒供給通路に接続された前記大吸入通路ほど通路長が長く形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の組電池の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、組電池の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
駆動源として電動機を備えたハイブリッド車両などの車両にあっては、電動機を駆動するための電力を車載された蓄電池から供給するようになっている。車載される蓄電池としては、複数の電池モジュールから構成された組電池があり、このような組電池では各電池モジュール自らの発熱により充放電の効率が低下してしまう傾向があるため、各種ファンを用いて電池モジュールを冷却するための冷却構造が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
上記冷却構造は、組電池が複数の電池モジュール列から構成される場合、それぞれの電池モジュール列が冷却用ダクトの冷媒導入流路から並列に分岐接続された分岐流路内にそれぞれ配置され、これら分岐流路の下流側が合流接続されて送風ファン装置に接続される。この場合、送風ファン装置によって流路に冷媒を流すと、図１０に示すように、分岐流路１００，１０１の配置や送風ファン装置１０２までの流路長のバラつきなどによって、各分岐流路１００，１０１の冷媒流量（図１０中矢印で示す）に不均一が生じていた。
そこで近年、各分岐流路１００，１０１の冷媒流量の不均一を解消すべく、図１１に示すように冷媒流量が多い分岐流路１０１近傍の導入流路１０３に圧力損失を生じさせるべく絞り１０４を設けたものや、反対に冷媒流量が少ない分岐流路１００側の導入流路１０３を太く形成したもの（図示略）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の組電池の冷却構造は、導入流路１０３に絞り１０４を設けることでダクト形状が複雑化し、さらに圧力損失が増加して冷却効率が低下してしまう課題がある。
また、上流側に接続された分岐流路１００側の導入流路１０３を太く形成する場合には導入流路１０３すなわち冷却用ダクトが大型化するため配索自由度が低下してしまうという課題がある。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、冷却効率の低下や配索自由度の低下を防止することができる組電池の冷却構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電池モジュール（例えば、実施形態における電池モジュール１２）が複数列に配列され、前記電池モジュールの配列方向に冷媒を導入する導入冷却通路（例えば、実施形態における導入冷却通路１８）が設けられるとともに、該導入冷却通路の冷媒導入方向の上流側と下流側とからそれぞれ分岐接続されて冷媒を分流させる複数の冷媒供給通路（例えば、実施形態における冷媒供給通路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）が設けられた組電池の冷却構造であって、前記冷媒供給通路はそれぞれ排出ダクト（例えば、実施形態における排気吸入通路２４）に合流接続され、該排出ダクトには遠心式ファン（例えば、実施形態における遠心式ファン３０）の吸入口（例えば、実施形態における吸入口３６）が接続され、該吸入口は、冷媒の吸入量が大となる大吸入領域（例えば、実施形態における領域Ｂ）と、該大吸入領域よりも冷媒吸入量が小となる小吸入領域（例えば、実施形態における領域Ａ）とに少なくとも区画され、
前記排出ダクトに、上流側の冷媒供給通路と前記吸入口の大吸入領域とを連通する大吸入通路（例えば、実施形態における大吸入通路２６）、および、下流側の冷媒供給通路と前記吸入口の小吸入領域とを連通する小吸入通路（例えば、実施形態における小吸入通路２７）とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記大吸入領域と前記小吸入領域とは、前記遠心式ファンの吸入口における吸引流量の偏りに基づき区画されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記大吸入領域の前記吸入口における面積が、前記小吸入領域の前記吸入口における面積よりも大きく設定されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の発明において、前記大吸入領域に連通される冷媒供給通路（例えば、実施形態における第１冷媒供給通路４０、第２冷媒供給通路４１、第３冷媒供給通路４２）を複数有するとともに前記冷媒供給通路と前記大吸入領域とをそれぞれ接続する前記大吸入通路（例えば、実施形態における並行通路５０）を複数有し、下流側に配置された冷媒供給通路に接続された前記大吸入通路ほど通路長が長く形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載した発明によれば、冷媒流量が大となる導入冷却通路の下流側に接続された冷媒供給通路を小吸入通路を介して小吸入領域へ接続し、さらに、冷媒流量が小となる導入冷却通路の下流側に接続された冷媒供給通路を大吸入通路を介して大吸入領域へ接続することで、上流側の冷媒供給通路と下流側の冷媒供給通路との冷媒流量を均一化することができる。したがって、導入冷却通路に絞りを設けたり導入冷却通路を広げたりする必要が無いため、圧力損失などによって冷却効率が低下したり通路の配索自由度が低下するのを防止することができる効果がある。
【００１１】
請求項２に記載した発明によれば、遠心式ファンの吸入口における吸引流量の偏りに基づいて大吸入領域と小吸入領域とを区画することで、冷却効率を低下させることなしに適宜冷媒流量を調整することができる効果がある。
【００１２】
請求項３に記載した発明によれば、大吸入領域の吸入口における面積を小吸入領域の吸入口における面積よりも大きく設定することで、吸入口の面積を広げた分だけ大吸入領域の冷媒吸入量を大きく設定することができる効果がある。
【００１３】
請求項４に記載した発明によれば、複数の冷媒供給通路をそれぞれ大吸入領域へ接続する複数の大吸入通路の通路長を、接続される冷媒供給通路が上流のものほど長く設定することで、通路長に応じた流路抵抗によって冷媒流量の微調整を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における組電池の冷却構造を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態における遠心式ファンの吸入口の流量割合の偏りを説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態における大吸入流路および小吸入流路の接続状態を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態における図３に相当する図である。
【図５】本発明の第２実施形態の他の実施例における図３に相当する図である。
【図６】本発明の第２実施形態の他の実施例の第１変形例における吸入口の区画例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態の他の実施例の第２変形例における図６に相当する図である。
【図８】本発明の第２実施形態の他の実施例の第３変形例における吸入口近傍の縦断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の他の実施例の第４変形例における図１に相当する図である。
【図１０】従来の組電池の冷却構造における図３に相当する図である。
【図１１】従来の組電池の冷却構造における導入冷却通路に絞りを設けた場合の図３に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、この発明の第１実施形態における組電池の冷却構造について図面を参照しながら説明する。
図１は、この第１実施形態の組電池１０の冷却構造を概略的に示すものであり、この組電池１０は例えば、ハイブリッド車を含む電気自動車の駆動電源等に用いられる。組電池１０は、筐体１１の内部に直列に並べられた複数組の電池モジュール１２が複数列に配置され、各電池モジュール１２が間隔を一定に維持された状態で電池ホルダー１４ａ，１４ｂによってそれぞれ保持されている。
【００１６】
電池ホルダー１４ａ，１４ｂの電池モジュール１２の直列方向（以下、単に列方向と称す）の一端には、電池モジュール１２を冷却するための冷媒である空気が導入される導入口１６ａ，１６ｂが列毎に形成され、この導入口１６ａ，１６ｂに、外部の空気を列方向に導入する導入冷却通路１８が接続される。より具体的には、導入冷却通路１８の流路方向の上流側の側壁と下流側の側壁とにそれぞれ接続部１９ａ，１９ｂが形成され、上流側の接続部１９ａが導入口１６ａに接続され、下流側の接続部１９ｂが導入口１６ｂに接続される。なお、図１において、図示都合上、接続部１９ａ，１９ｂと導入口１６ａ，１６ｂとの間に隙間が生じているが実際には気密構造となっている。
【００１７】
電池ホルダー１４ａ，１４ｂの内部には、列方向に沿って導入口１６ａ，１６ｂから導入された空気を電池モジュール１２に効率よく接触させて冷却させる冷媒供給通路２０ａ，２０ｂが形成されている。また、電池ホルダー１４ａ，１４ｂの列方向の他端には、冷却を終えた空気を排出する排出口２２ａ，２２ｂがそれぞれ形成されている。
【００１８】
排出口２２ａ，２２ｂには、シロッコファン等の遠心式ファン３０が排気吸入通路２４を介して接続されている。排気吸入通路２４は、それぞれ空気の流れる方向に亘る板状のセパレータ２５により分離形成され、少なくとも遠心式ファン３０に接続される端部側において断面略半円形状となる大吸入通路２６と小吸入通路２７とを備えている。
【００１９】
上記遠心式ファン３０は、所定角度の羽根Ｆが略円筒状に配置されて図示しないモータにより回転駆動されるファン部３２と、このファン部３２を囲むとともに、このファン部３２の回転によって羽根Ｆの内周側から径方向外側に向かって押し出された空気を吐出口３５へ導くファンケース３４とで主に構成される。また、ファンケース３４には、ファン部３２の回転時にファンケース３４内へ空気を取り入れる平面視略円形の吸入口３６が設けられている。そして、この遠心式ファン３０の吸入口３６においては、吸入口３６内の位置に応じて吸引流量に偏りが生じる。以下、吸入口３６における吸引流量の偏りについて説明する。
【００２０】
図２は、遠心式ファン３０の吸入口３６へ排気吸入通路２４を接続したときに、大吸入通路２６と小吸入通路２７とが接続される吸入口３６の領域をそれぞれ同一面積の領域Ａおよび領域Ｂとし、これらの配置を変化させた場合の空気の吸引流量の流量割合［％］を示したものである。ここで、角度［°］は、吐出口３５からの空気の吐出方向を基準としたセパレータ２５の角度である。なお、遠心式ファン３０の回転速度は一定である。
【００２１】
この図２に示すように、セパレータ２５の角度が０°の場合には、吐出口３５に近い方の領域Ｂに接続された通路の流量割合が５８［％］、吐出口３５から遠い方の領域Ａに接続された通路の流量割合が４２［％］となり、吐出口３５に近い方の領域Ｂの方が吐出口３５から遠い方の領域Ａよりも流入割合［％］が大きくなっている。そして、この角度０°のセパレータ２５を時計回りに変位させて４５°に設定すると、領域Ａが４６［％］、領域Ｂが５４［％］となって０°の場合よりもその差が縮まる。セパレータ２５の角度をさらに時計回りに変位させて９０°、１３５°に変位させた場合は、何れも領域Ａが５０［％］、領域Ｂが５０［％］となり領域Ａ，Ｂの各流量割合に差が出ない。
【００２２】
この実施形態の組電池１０の冷却構造では、冷媒供給通路２０ａ，２０ｂにおける冷媒流量を均一化すべく、図３に示すように、セパレータ２５の角度を遠心式ファン３０の吐出方向に対して０°に設定し、導入冷却通路１８の上流側に接続されて元々の冷媒流量が少ない冷媒供給通路２０ａの排出口２２ａを流入割合が相対的に大きい大吸入領域である領域Ｂ（５８％）に大吸入通路２６を介して接続し、さらに、導入冷却通路１８の下流側に接続されて元々の冷媒流量が多い冷媒供給通路２０ｂの排出口２２ｂを流入割合が相対的に小さい小吸入領域である領域Ａ（４２％）に小吸入通路２７を接続することで、冷媒供給通路２０ａと冷媒供給通路２０ｂとにおける冷媒流量の均一化を図っている。なお、流量割合が領域Ａ＝４２［％］、領域Ｂ＝５８［％］を一例に説明したがこれに限られるものではなく、冷媒供給通路２０ａ，２０ｂにおける冷媒流量のバラつきに応じてセパレータ２５の角度を調整して所望の流量割合を得るようにすればよい。
【００２３】
したがって、上述した実施形態における組電池１０の冷却構造によれば、冷媒流量が大となる導入冷却通路１８の下流側に接続された冷媒供給通路２０ｂを小吸入領域である領域Ａへ小吸入通路２７を介して接続し、さらに、冷媒流量が小となる導入冷却通路１８の上流側に接続された冷媒供給通路２０ａを大吸入領域である領域Ｂへ大吸入通路２６を介して接続することで、上流側の冷媒供給通路２０ａと下流側の冷媒供給通路２０ｂとの冷媒流量を均一化することができ、この結果、導入冷却通路１８に絞りを設けたり導入冷却通路１８を広げたりする必要が無いため、絞りの圧力損失によって冷却効率が低下したり冷媒流路の大型化により配索自由度が低下するのを防止することができる。
【００２４】
また、遠心式ファン３０の吸入口３６における流入割合（吸引流量）の偏りに基づいて領域Ａ（大吸入領域）と領域Ｂ（小吸入領域）とを区画することで、冷却効率を低下させることなしに適宜冷媒流量を調整することができる。
【００２５】
次にこの発明の第２実施形態の組電池１０の冷却構造について説明する。この第２実施形態は、上述した導入供給通路を３系統設けたものであり、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し詳細説明を省略する。
図４は、第２実施形態の組電池１０の冷却構造の概略構成を示すものである。なお、図４において、図示都合上、冷媒である空気の通過する流路のみを示し冷媒供給通路内の電池モジュール１２を省略している。
【００２６】
導入冷却通路１８には、それぞれ上流側から順に第１冷媒供給通路４０、第２冷媒供給通路４１、第３冷媒供給通路４２が接続されている。さらに、第１冷媒供給通路４０、第２冷媒供給通路４１、および第３冷媒供給通路４２の下流側端部にはそれぞれ大吸入通路４３、中吸入通路４４および小吸入通路４５から構成される排気吸入通路４６が接続されている。
【００２７】
排気吸入通路４６の下流側端部には遠心式ファン３０が接続され、それぞれ吸入口３６の流量割合に応じて、流量割合が相対的に大きい大領域、流量割合が相対的に小さい小領域、および、流量割合が大領域と小領域の間の割合となる中領域とがそれぞれ区画されて設定されている。
そして、上述した大吸入通路４３が吸入口３６の大領域に接続され、中吸入通路４４が吸入口３６の中領域に接続され、さらに、小吸入通路４５が吸入口３６の小領域に接続されている。
【００２８】
したがって、第２実施形態の組電池１０の冷却構造によれば、組電池１０の電池モジュール１２の数量が多くなり第１実施形態の冷媒供給通路２０ａ，２０ｂよりも冷媒供給通路の数量が増加したとしても、遠心式ファン３０の吸入口３６における吸引流量の偏りに基づいて、適宜の吸引流量が得られる領域を区画して元々冷媒流量の異なる複数の、例えば第１冷媒供給通路４０〜第３冷媒供給通路４２に連通させることで、冷却効率を低下させることなしに、これら第１冷媒供給通路４０〜第３冷媒供給通路４２の冷媒流量を均一化することができる。
【００２９】
なお、上述した第１実施形態および第２実施形態の構成に限られず、他の実施例として図５に示すように、複数の冷媒供給通路２０ａ，２０ｂのうち、元々の冷媒流量が多い冷媒供給通路２０ｂが連通される吸入口３６の領域と、元々の冷媒流量が少ない冷媒供給通路２０ａが連通される吸入口３６の領域との区画の面積を適宜変化させてもよい。このように構成することにより、遠心式ファン３０の吸入口３６に区画された各領域において、同一面積の領域に生じる流量割合の偏差の最大値よりも、さらに大きい流量割合の偏りを生じさせることができるため、複数の冷媒供給通路２０ａ，２０ｂの各冷媒流量のバラつきが比較的大きい場合にも各冷媒供給通路２０ａ，２０ｂの冷媒流量を均一化することができる。
【００３０】
また他の実施例の第１変形例として図６に示すように、吸入口３６の中心から径方向外側に向かって区画を行い（図６は、十字状に区画した一例を示す。）、それぞれの領域の流量割合に応じて複数の冷媒供給通路の冷媒流量の均一化を図るようにしてもよい。また、第２変形例として図７に示すように、図６で区画された各領域を適宜組み合わせて所望の流量割合を得るようにしてもよい。
【００３１】
さらに、他の実施例の第３変形例として、図８に示すように、相対的に流量割合が大きい大吸入領域へ接続される大吸入通路２６にセパレータ２５により仕切られた複数の並行通路５０ａ〜５０ｃを形成し、これら並行通路５０ａ〜５０ｃを導入冷却通路１８（図３参照）の上流側から下流側に順次接続された複数の冷媒供給通路（図示略）に連通させてもよい。これら並行通路５０ａ〜５０ｃは、連通される冷媒供給通路が上流のものほど、吸入口３６側の通路長が短く形成されている。この第３変形例のように並行通路５０ａ〜５０ｃの通路長を遠心式ファン３０側で変化させることで、吸入口３６と並行通路５０ａ〜５０ｃの各出口との間にチャンバー（空間）が形成されるため、このチャンバーを介して並行通路５０ａ〜５０ｃのトータル流量の制御を行うことができる。さらに、並行通路５０ａ〜５０ｃの通路長を変化させることで冷媒供給通路の元々の流量に応じて冷媒流量の流量割合を微調整して上流側の冷媒供給通路および下流側の冷媒供給通路の冷媒流量を均一化することができる。
【００３２】
さらに、他の実施例の第４変形例として、図９に示すように、電池ホルダー１４ａ〜１４ｃの排出口２２ａ〜２２ｃにそれぞれ排出通路２３ａ〜２３ｃを形成し、第１冷媒供給通路４０〜第３冷媒供給通路４２の流量割合をこの排出通路２３ａ〜２３ｃの長さ（距離）を変化させることで微調整するようにしてもよい。また、図９では、導入冷却通路１８の最も下流側に接続された第３冷媒供給通路４２のみを小吸入通路２７に接続し、他の２つの上流側の第１冷媒供給通路４０、第２冷媒供給通路４１を単一の大吸入通路２６に接続し、さらに、これら大吸入通路２６および小吸入通路２７が接続される吸入口３６の面積比を変化させて第１冷媒通路４０〜第３冷媒供給通路４２における冷媒流量の均一化を図っている。
【００３３】
なお、上述の各実施形態、他の実施例、および各変形例においては、冷媒として空気を用いる場合について説明したが、遠心式ファン３０を用いて送風可能な冷媒であれば空気に限られるものではない。
【符号の説明】
【００３４】
１２  電池モジュール
１８  導入冷却通路
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  冷媒供給通路
２４  排気吸入通路（排出ダクト）
２６  大吸入通路
２７  小吸入通路
３０  遠心式ファン
４０  第１冷媒供給通路（冷媒供給通路）
４１  第２冷媒供給通路（冷媒供給通路）
４２  第３冷媒供給通路（冷媒供給通路）
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ  並行通路（大吸入通路）
Ａ  領域（小吸入領域）
Ｂ  領域（大吸入領域）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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