(57)【要約】【課題】バッテリケースに収容されている各バッテリの温度の均一化を図ることができる電池パックの冷却構造を提供する。【解決手段】バッテリケース５０の短手方向中央部にバッテリケース５０の長手方向に沿って設けられるメイン送風路１０１を少なくとも有し冷却風が通過する送風路１００を備え、冷却ユニット６０から供給された冷却風が、送風路１００を介してバッテリケース５０内を上下方向に循環して冷却ユニット６０に戻るようにして、複数のバッテリ２０の温度バラツキを抑制する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、バッテリトレイとバッテリカバーとで構成されて前記バッテリが収容されるバッテリケースと、該バッテリケースの長手方向一端側に設けられて当該バッテリケース内に冷却風を供給する冷却ユニットとを備えた電池パックの冷却構造であって、
前記バッテリケースの短手方向中央部に当該バッテリケースの長手方向に沿って設けられるメイン送風路を少なくとも有し前記冷却風が通過する送風路を備え、
前記冷却ユニットから供給された冷却風が、前記送風路を介して前記バッテリケース内を上下方向に循環して前記冷却ユニットに戻るようになっていることを特徴とする電池パックの冷却構造。
【請求項２】
前記送風路が、前記メイン送風路の端部に接続されて当該メイン送風路とは交差する方向に前記冷却風を分配する分配路を含むことを特徴とする請求項１に記載の電池パックの冷却構造。
【請求項３】
前記送風路が、前記バッテリカバーを上方に突出させた突出部で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パックの冷却構造。
【請求項４】
前記送風路が、前記突出部内に配されて一端側が前記冷却ユニットに接続された送風ダクトで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電池パックの冷却構造。
【請求項５】
前記送風ダクトの他端部近傍には、前記冷却風を下方に向かって流す下方開口部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電池パックの冷却構造。
【請求項６】
前記バッテリケースの前記下方開口部よりも内側に設けられて当該下方開口部から流れ出る冷却風を下方に誘導する誘導部材を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電池パックの冷却構造。
【請求項７】
各バッテリは、所定間隔で並設された複数のバッテリセルを備え、前記メイン送風路が該バッテリセルの並設方向とは直交する方向に延設されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電池パックの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリが収容された電池パックの冷却構造に関し、特に、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載される電池パックの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両に搭載される電池パックは、複数のバッテリセルを備えたバッテリと、このバッテリが収容されるバッテリケースとで構成されている。電動車両は、バッテリから供給される電力によって駆動モータが駆動されることで走行するように構成されている。
【０００３】
例えば、電気自動車の走行等により電力が消費されたり充電されると、バッテリの温度が上昇する。このため、電池パックには、通常は、バッテリを冷却するための冷却構造が必要となる。電池パックの冷却構造は、従来から様々なものが提案されている。例えば、バッテリケース内を仕切り部材であるホルダによって左右の領域に区画してバッテリケース内に往路と復路とからなる冷却風流路を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１８８２０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、このようにバッテリケースを区画して冷却風流路を形成した構造では、冷却風流路を流れる冷却風の温度が、徐々に上昇してしまい、冷却風流路の上流側と下流側とで、冷却風の温度差が生じてしまう。これに伴い、冷却風流路の上流側に位置するバッテリと下流側に位置するバッテリとの温度差が生じてしまうという問題がある。
【０００６】
なお特許文献１には、この問題を解決するために、冷却風流路の往路と復路とをつなぐバイパス孔を設けた構造が開示されている。これにより、バッテリの温度ばらつきを抑制することはできるが、各バッテリの温度のさらなる均一化が望まれている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリケースに収容されている各バッテリの温度の均一化を図ることができる電池パックの冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、バッテリと、バッテリトレイとバッテリカバーとで構成されて前記バッテリが収容されるバッテリケースと、該バッテリケースの長手方向一端側に設けられて当該バッテリケース内に冷却風を供給する冷却ユニットとを備えた電池パックの冷却構造であって、前記バッテリケースの短手方向中央部に当該バッテリケースの長手方向に沿って設けられるメイン送風路を少なくとも有し前記冷却風が通過する送風路を備え、前記冷却ユニットから供給された冷却風が、前記送風路を介して前記バッテリケース内を上下方向に循環して前記冷却ユニットに戻るようになっていることを特徴とする電池パックの冷却構造にある。
【０００９】
かかる第１の態様では、冷却風がバッテリケース内を一方向に流れて内部を循環する際にバッテリが冷却されるため、冷却風の温度上昇が抑えられ、各バッテリが効果的且つ略均一に冷却される。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記送風路が、前記メイン送風路の端部に接続されて当該メイン送風路とは交差する方向に前記冷却風を分配する分配路を含むことを特徴とする第１の態様の電池パックの冷却構造にある。
【００１１】
かかる第２の態様では、分配路によって冷却風が分配されることで、バッテリケースの短手方向全体に冷却風が行きわたる。したがって、各バッテリがより均等に冷却される。
【００１２】
本発明の第３の態様は、前記送風路が、前記バッテリカバーを上方に突出させた突出部で構成されていることを特徴とする第１又は２の態様の電池パックの冷却構造にある。
【００１３】
かかる第３の態様では、冷却風をバッテリケース内の長手方向一端側から他端側まで良好に流すことができる送風路を比較的容易に形成することができる。またバッテリケースの突出部以外の部分の厚さが比較的薄くなるため、突出部を車両フロアのバックボーン下に配置することで車室空間を広くすることができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、前記送風路が、前記突出部内に配されて一端側が前記冷却ユニットに接続された送風ダクトで形成されていることを特徴とする第３の態様の電池パックの冷却構造にある。
【００１５】
かかる第４の態様では、送風路が送風ダクトで形成されていることで、冷却風をバッテリケース内の長手方向一端側から他端側までさらに良好に流すことができる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、前記送風ダクトの他端部近傍には、前記冷却風を下方に向かって流す下方開口部が設けられていることを特徴とする第４の態様の電池パックの冷却構造にある。
【００１７】
かかる第５の態様では、下方開口部によって冷却風の流れを方向付けることで、冷却風がバッテリケース内をより確実且つ良好に循環して各バッテリがさらに良好に冷却される。
【００１８】
本発明の第６の態様は、前記バッテリケースの前記下方開口部よりも内側に設けられて当該下方開口部から流れ出る冷却風を下方に誘導する誘導部材を有することを特徴とする第１〜５の何れか一つの態様の電池パックの冷却構造にある。
【００１９】
かかる第６の態様では、誘導部材によって冷却風の流れを方向付けることで、冷却風がバッテリケース内のバッテリを配置した空間をより確実且つ良好に循環して各バッテリがさらに良好に冷却される。
【００２０】
本発明の第７の態様は、各バッテリは、所定間隔で並設された複数のバッテリセルを備え、前記メイン送風路が該バッテリセルの並設方向とは直交する方向に延設されていることを特徴とする第１〜６の何れか一つの態様の電池パックの冷却構造にある。
【００２１】
かかる第７の態様では、バッテリセル間にも冷却風が確実に流れ込むため、各バッテリがさらに良好に冷却される。
【発明の効果】
【００２２】
かかる本発明の電池パックの冷却構造によれば、バッテリケース内に収容されている複数の各バッテリを略均一に冷却することができる。つまり各バッテリ間で温度差が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池パックの分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電池パックの平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる電池パックのＡ−Ａ′断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる電池パックのＢ−Ｂ′断面図である。
【図５】電池パックにおける冷却風の流れの一例を説明する図である。
【図６】電池パックにおける冷却風の流れの他の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る電池パックの分解斜視図であり、図２は、その平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ′断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ′断面図である。
【００２５】
本発明の電池パックは、例えば、電気自動車に搭載され、電気自動車の走行用モータに電力を供給するものであり、図示しないが、車体のフロア下に固定されている。図１〜４に示すように、電池パック１０は、複数のバッテリ２０と、バッテリトレイ３０とバッテリカバー４０とで構成され内部にバッテリ２０が収容されるバッテリケース５０と、バッテリケース５０内に冷却風を供給する冷却ユニット６０とを備えている。
【００２６】
各バッテリ２０は、並設された複数のバッテリセル２１で構成されている。例えば、本実施形態では、８個のバッテリセル２１で構成される第１のバッテリ２０Ａと、４個のバッテリセル２１で構成される第２のバッテリ２０Ｂとの２種類のバッテリ２０が、バッテリケース５０内に収容されている。なお、これら複数のバッテリセル２１は、図示しないがバッテリホルダによって一体化されてバッテリ２０を構成している。勿論、これらのバッテリセル２１は、必ずしもバッテリホルダで一体化されていなくてもよい。
【００２７】
バッテリケース５０は、これら複数のバッテリ２０を収容する容器であり、バッテリトレイ３０がバッテリケース５０の下部を構成し、バッテリカバー４０がバッテリケース５０の上部を構成している。つまり複数のバッテリ２０は、バッテリトレイ３０とバッテリカバー４０とで形成される空間内に収容されている。
【００２８】
本実施形態では、バッテリケース５０の短手方向（図２中上下方向）において、第１のバッテリ２０Ａと第２のバッテリ２０Ｂとが一つずつ並設され、バッテリケース５０の長手方向（図２中左右方向）においては、第１のバッテリ２０Ａ及び第２のバッテリ２０Ｂがそれぞれ７個ずつ並設されている。また図３に示すように、本実施形態では、バッテリケース５０の前方側（図２中左側）の５つのバッテリ２０は、端子部２２が上方となるようにバッテリトレイ３０に載置され、バッテリケース５０の後方側の２つのバッテリ２０は、端子部２２がバッテリトレイ３０の前方や後方を向くように載置されている。このため、バッテリカバー４０は、バッテリケース５０の後方側の２つのバッテリ２０に対応する部分の高さ（深さ）が他の部分よりも高くなっている。
【００２９】
なおバッテリトレイ３０内には、各バッテリ２０間に対応する部分にリブ３１が立設されている。このリブ３１は、各バッテリ２０が収容される領域を区画すると共に、バッテリトレイ３０の剛性を高める役割を果たしている。また図示しないがバッテリトレイ３０とバッテリカバー４０との間にはシール部材が設けられており、このシール部材によってバッテリケース５０内に水などが侵入しないように構成されていている。
【００３０】
バッテリトレイ３０の長手方向一端側（前方側）にはバッテリ２０が配置されていないスペースＳが設けられており、このスペースＳ内に冷却ユニット６０が収容されている。冷却ユニット６０は、エバポレータ（蒸発器）６１を備え、エバポレータ６１には、蒸発する前の冷却用の冷媒を供給する導入路部６２と、エバポレータ６１内で蒸発された冷媒を排出する排出路部６３とが接続されている。なお、これら導入路部６２及び排出路部６３は、図示しないが外部の圧縮機や放熱器などに連結されている。さらに冷却ユニット６０には、エバポレータ６１に対向する部分に開口部６４が設けられている。
【００３１】
そして、本発明の電池パック１０を構成するバッテリケース５０には、冷却ユニット６０から供給される冷却風によって各バッテリ２０を略均一に冷却可能な冷却構造が設けられている。以下、この冷却構造について説明する。
【００３２】
まず冷却ユニット６０には、ファンダクト７０を介してファン装置８０が接続されている。ファン装置８０及びファンダクト７０は、バッテリカバー４０のスペースＳに対向する位置に固定されている。バッテリカバー４０には、さらに、ファン装置８０から供給される冷却風が通過する送風路１００が形成されている。
【００３３】
具体的には、バッテリカバー４０には、バッテリカバー４０の一部を上方に突出させた突出部４１が形成されており、この突出部４１内に送風路１００を構成する送風ダクト４２が配されている。この送風ダクト４２の一端側がファン装置８０に接続されている。すなわち、送風ダクト４２の一端側が、ファン装置８０及びファンダクト７０を介して冷却ユニット６０に接続されている。したがって、ファン装置８０を作動させることで、冷却ユニット６０によって冷却された冷却風が送風路１００に供給されることになる。
【００３４】
ここで、送風路１００は、本実施形態では、メイン送風路１０１と分配路１０２とを含む。メイン送風路１０１は、バッテリケース５０の短手方向（以下、左右方向ともいう）の中央部にバッテリケース５０の長手方向（以下、前後方向ともいう）に沿って設けられている。換言すれば、メイン送風路１０１は、各バッテリ２０を構成するバッテリセル２１の並設方向とは直交する方向に延設されている。分配路１０２は、メイン送風路１０１のファン装置８０とは反対側の端部に接続され、メイン送風路１０１とは交差する方向に冷却風を分配する。本実施形態では、分配路１０２は、バッテリケース５０の後方側の２つのバッテリ２０に対向する領域に設けられ、メイン送風路１０１よりも広い幅で形成されている。また分配路１０２は、基本的にはバッテリケース５０の前後方向に沿って設けられているが、その端部に、メイン送風路１０１とは交差する方向（例えば、直交する方向）に延設された延設部１０３を備えている。
【００３５】
送風ダクト４２の分配路１０２を構成する部分には、冷却風を下方に向かって流す下方開口部４３が設けられている。本実施形態では、図２に示すように、送風ダクト４２の分配路１０２を構成する部分に、複数の下方開口部４３が２列に形成されている。また、これら下方開口部４３の各列の両サイドには、バッテリケース５０の左右方向外側に向かって開口する左右開口部４４がそれぞれ設けられている。例えば、本実施形態では、延設部１０３の先端部にも左右開口部４４が形成されている。
【００３６】
さらに本実施形態では、送風ダクト４２に設けられている下方開口部４３よりも内側の部分には、下方開口部４３から流れ出る冷却風を下方に誘導する誘導部材４５が設けられている（図３参照）。この誘導部材４５は、例えば、送風ダクト４２に固定された板状の部材であり、リブ３１に対向する部分にバッテリケース５０の左右方向に亘って設けられている。なお誘導部材４５とリブ３１との間には、冷却風が十分に流れるだけのスペースは確保されている。
【００３７】
以下、このような電池パック１０の冷却構造における冷却風の流れについて説明する。
【００３８】
上述した構成の電池パック１０においてバッテリ２０の冷却を開始すると、ファン装置８０が駆動することで冷却ユニット６０内の開口部６４から空気が引き込まれて冷却される。つまり空気がエバポレータ６１を通過すると、空気とエバポレータ６１との間で熱交換が行われて冷却されて冷却風となる。
【００３９】
冷却ユニット６０で冷却された冷却風ＣＡは、図５中に矢印で示すように、ファンダクト７０を介してファン装置８０に一旦吸い込まれた後、送風路１００（送風ダクト４２）に供給される。冷却風ＣＡは、メイン送風路１０１を通って分配路１０２に導かれ、分配路１０２でその流れが広げられる。そして冷却風ＣＡは、送風ダクト４２に形成されている各下方開口部４３及び左右開口部４４からバッテリケース５０の下方側に流れ込む。つまり、分配路１０２に導かれた冷却風ＣＡは、バッテリケース５０の左右方向に分配されながら、各下方開口部４３及び左右開口部４４からバッテリケース５０の下方側に流れ込む。このとき、冷却風ＣＡは、誘導部材４５によって誘導されるためバッテリケース５０の下方側に確実に流れ込む。
【００４０】
その後、冷却風ＣＡは、誘導部材４５とリブ３１との間のスペースを抜けて各バッテリ２０の周囲、さらには各バッテリ２０を構成するバッテリセル２１間に流れ込む。これにより各バッテリ２０が冷却風ＣＡによって良好に冷却される。なおバッテリ２０を冷却することで温度が上昇した冷却風（空気）は、開口部６４から再び冷却ユニット６０内に戻って冷却されることになる。
【００４１】
このように本発明の電池パック１０の冷却構造では、冷却ユニット６０から送風路１００に供給された冷却風ＣＡが、バッテリケース５０内を上下方向に循環しながら各バッテリ２０を冷却して冷却ユニット６０に戻るようになっている。
【００４２】
これにより、バッテリケース５０内の各バッテリ２０が冷却風によって効果的に冷却され且つ全てのバッテリ２０が略均一に冷却される。具体的には、本発明の構成では、冷却風が送風路１００を介してバッテリケース５０内を上下方向に循環するようになっている。このため、各バッテリ２０は、バッテリケース５０内を一方向（後方から前方）に流れる冷却風ＣＡによって冷却されることになる。したがって、従来の冷却構造に比べて冷却風の温度上昇が抑えられ、各バッテリ２０を効果的に冷却することができる。
【００４３】
さらに本発明の構成では、分配路１０２並びに下方開口部４３及び左右開口部４４によって、冷却風がバッテリケース５０の左右方向において略均等に分配されてバッテリケース５０の下方側に流れ込むようになっている。このため、各バッテリ２０の周囲に均等に冷却風ＣＡが流れ込む。したがって、バッテリケース５０内の全てのバッテリ２０を略均一な温度に冷却することができ、各バッテリ２０の温度差を小さく抑えることができる。
【００４４】
さらに本実施形態では、送風路１００が、バッテリカバー４０の左右方向中央部のみを上方に突出させた突出部４１に形成されている。すなわちこの突出部４１を除くバッテリケース５０の厚さは比較的薄くなっている。したがって、この突出部４１が車両のバックボーン下に配置されるように電池パック１０を車両に搭載することで、車室空間を広くすることができるという効果もある。
【００４５】
以上本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、上述の実施形態では、送風路１００を介して各バッテリ２０の周囲に冷却風ＣＡを供給するようにしたが、例えば、これとは逆に、図６に示すように、冷却ユニット６０の開口部６４から各バッテリ２０の周囲に冷却風ＣＡを供給し、バッテリ２０の周囲を通過した冷却風（空気）を送風路１００を介して冷却ユニット６０に戻すようにしてもよい。
【００４７】
このような逆方向の流れであっても、冷却風ＣＡをバッテリケース５０内で上下方向に循環させることで、上述のように各バッテリ２０の温度バラツキを抑制することができる。
【００４８】
なおこの場合には、冷却ユニット６０近傍で、冷却風ＣＡをバッテリケース５０の左右方向に分配しておくことが好ましい。また、例えば、冷却ユニット６０の開口部６４等にフィルタを設けること等によって、エバポレータ６１からの凝縮水がバッテリケース５０内に流れ込むのを防止しておくことが好ましい。
【００４９】
また上述の実施形態では、冷却ユニット６０にファン装置８０を介してメイン送風路１０１及び分配路１０２を設けるようにしたが、これらの配置は特に限定されず、例えば、冷却ユニット６０にメイン送風路１０１を接続し、メイン送風路１０１と分配路１０２との間にファン装置８０を配置するようにしてもよい。
【００５０】
また上述の実施形態では、突出部４１内に送風ダクト４２を設けるようにしたが、例えば、送風ダクト４２を設けずに、突出部４１自体が送風路１００として機能するようにしてもよい。
【００５１】
また分配路１０２は、メイン送風路１０１とは交差する方向に冷却風を送り出すことができる構成であればよく、延設部１０３は必ずしも設けられていなくてもよい。さらには分配路１０２自体が設けられていなくてもよい。この場合はメイン送風路の後端に冷却風を左右に分配する複数の穴を設けることが好ましい。
【００５２】
このように本発明は、その主旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  電池パック
２０  バッテリ
２１  バッテリセル
２２  端子部
３０  バッテリトレイ
３１  リブ
４０  バッテリカバー
４１  突出部
４２  送風ダクト
４３  下方開口部
４４  左右開口部
４５  誘導部材
５０  バッテリケース
６０  冷却ユニット
６１  エバポレータ
６２  導入路部
６３  排出路部
６４  開口部
７０  ファンダクト
８０  ファン装置
１００  送風路
１０１  メイン送風路
１０２  分配路
１０３  延設部
【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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