(57)【要約】【課題】冷却装置の周辺に結露水が生じることを抑制可能な構造を備えた電池パックを得る。【解決手段】車両に搭載される電池パックであって、組電池と、流路を内側に形成する流路形成部材１１と、流路形成部材１１の流路に配置され、流路内に通流されて組電池に向けて送出される気流を冷却する冷却装置１５と、冷却装置１５に接触するように配置されているか、もしくは、流路の内側であって冷却装置１５が配置されている位置の近傍に設けられた加熱装置１７とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電池パックであって、
組電池と、
流路を内側に形成する流路形成部材と、
前記流路形成部材の前記流路に配置され、前記流路内に通流されて前記組電池に向けて送出される気流を冷却する冷却装置と、
前記冷却装置に接触するように配置されているか、もしくは、前記流路の内側であって前記冷却装置が配置されている位置の近傍に設けられた加熱装置と、を備える、
電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池パックに関し、特に、車両に搭載される電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車およびハイブリッド自動車等の車両においては、モータに電力を供給するための電池パックが搭載されている。電池パックは、複数の単電池を直列に接続した組電池と、当該組電池を内部に収容するケースとを備える。複数の単電池は充放電に伴い発熱し、高温になると組電池の出力特性が低下し得る。このため電池パックにおいては一般的に、エバポレータ等の冷却装置がケース内に配置され、複数の単電池に対して冷却が行なわれている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１（特開２０１１−１７３４４７号公報）には、ケースおよび冷却装置を密閉した電池パックが開示されている。複数の単電池を冷却するために、ブロアからの気流が冷却装置（エバポレータ）を介して複数の単電池に供給される。ケースおよび冷却装置を密閉した場合には水分や汚泥によるケース内部の汚染を防止できるが、冷却により生じた凝結水（結露水）をケースの外部へ排出することが難しくなる。特許文献１に開示された電池パックでは、結露水を排出するために冷却装置の下部に閉鎖弁（排水弁）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７３４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１（特開２０１１−１７３４４７号公報）に開示された構成において排水弁が外乱などにより故障した場合には、冷却装置の周辺に生じた結露水が電池パックの外部へ適切に排出されることが困難となり得る。
【０００６】
本開示は、冷却装置の周辺に結露水が生じることを抑制可能な構造を備えた電池パック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】
【０００７】
本開示の電池パックは、車両に搭載される電池パックであって、組電池と、流路を内側に形成する流路形成部材と、上記流路形成部材の上記流路に配置され、上記流路内に通流されて上記組電池に向けて送出される気流を冷却する冷却装置と、上記冷却装置に接触するように配置されているか、もしくは、上記流路の内側であって上記冷却装置が配置されている位置の近傍に設けられた加熱装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成を備えた電池パックによれば、冷却装置の近傍に存在している気体を加熱装置が加温することにより飽和水蒸気量を増加させることができ、結果として冷却装置の周辺に結露水が生じることを効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電池パック５を搭載した車両１を示す概略図である。
【図２】電池パック５の分解した状態を示す斜視図である。
【図３】電池パック５のアッパケース部７（天井部７ａ）に備えられる呼吸孔７ｈを示す断面図である。
【図４】電池パック５のアッパケース部７とロアケース部８との間の接合構造を示す断面図である。
【図５】流路形成部材１１、冷却装置１５および加熱装置１７を示す断面図である。
【図６】冷却装置１５および加熱装置１７を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。
【００１１】
［車両１］
図１は、電池パック５を搭載した車両１を示す概略図である。車両１は、たとえば電気自動車であり、図示しないモータにより駆動される。車両１は、フロントシート２、リヤシート３、フロアパネル４および電池パック５を備える。フロアパネル４のうちのリヤシート３の下方に位置する部分には開口部が設けられる。電池パック５が車両１に搭載された状態では、電池パック５の一部が上記開口部の内側に配置され、リヤシート３の直下に位置する。
【００１２】
［電池パック５］
図２は、電池パック５の分解した状態を示す斜視図である。電池パック５は、ケース６、電子機器９、複数の組電池１０、流路形成部材１１，１２、送風機１３，１４、および冷却装置１５，１６を備える。図２には図示していないが、電池パック５は加熱装置１７（図５，図６を参照して後述する）および水検知センサ２０（図５，図６）も備える。
【００１３】
（ケース６）
ケース６は、第１方向（ＤＲ１方向）に沿って延びる形状を有する。第１方向は、電池パック５が車両１に搭載された状態においては車両１の前後方向に対して平行となり得る。同様に、第１方向に直交する第２方向（ＤＲ２方向）は、車両１の幅方向に対して平行となり得る。ケース６は、内部に収容スペースを有しており、電子機器９、複数の組電池１０、流路形成部材１１，１２、送風機１３，１４、冷却装置１５，１６および加熱装置１７（図５，図６）は、この収容スペース内に配置される。
【００１４】
ケース６は、アッパケース部７およびロアケース部８を含む。アッパケース部７は、下方に向けて開口する箱型形状を有する。アッパケース部７は、天井部７ａ、周壁部７ｂおよびフランジ部７ｃを有する。天井部７ａには呼吸孔７ｈが設けられる。周壁部７ｂは天井部７ａの周縁に沿って延在するように設けられ、フランジ部７ｃは周壁部７ｂの下端から外側に屈曲するように設けられる。
【００１５】
図３は、電池パック５のアッパケース部７（天井部７ａ）に備えられる呼吸孔７ｈを示す断面図である。電池パック５のケース６は、耐水構造を実現するために密閉されており、呼吸孔７ｈは、標高差等に起因してケース６に発生し得る内気圧変動を考慮して設けられるものである。
【００１６】
アッパケース部７の天井部７ａには開口部が設けられており、この開口部に、Ｏリング７ｅを介して、筒状のクリップ７ｄが嵌め込まれている。クリップ７ｄの内側には空気透過膜７ｆが設けられており、空気透過膜７ｆを覆うようにクリップカバー７ｇがクリップ７ｄに固定されている。内気圧変動が生じたとしても、このような呼吸孔７ｈの構成により内気圧の変動（水蒸気の発生なども含む）に柔軟に対応することが可能となる。また呼吸孔７ｈの位置が車室内側（サービスホール内）とすることにより、車室外の水分が呼吸孔７ｈを通して侵入することも抑制可能となる。
【００１７】
図２を再び参照して、ロアケース部８は、上方に向けて開口する箱型形状を有する。ロアケース部８は、底部８ａ、周壁部８ｂおよびフランジ部８ｃを有する。周壁部８ｂは底部８ａの周縁に沿って延在するように設けられて、フランジ部８ｃは周壁部８ｂの上端から外側に屈曲するように設けられる。
【００１８】
複数の締結部材によってフランジ部７ｃ，８ｃ同士が締結される。アッパケース部７とロアケース部８とが互いに締結されることでケース６が構成され、収容スペースがケース６の内部に形成される。ケース６の内部は高電圧部位が多数変動しているため、ケース６の内部への水分の侵入を極力防止する必要がある。
【００１９】
図４は、電池パック５のアッパケース部７とロアケース部８との間の接合構造を示す断面図である。アッパケース部７とロアケース部８との間に、上記の要請を満足するような気密ないし液密の構造を実現するためには、たとえば天井部７ａの下面側に凹所を設けて、この凹所内にシール材８ｓを配置することによって対応可能である。シール材８ｓは、環状に形成して、フランジ部７ｃ，８ｃの間の周方向における全域に延びるように構成するとより効果的である。
【００２０】
（電子機器９・組電池１０）
図２を再び参照して、電子機器９はジャンクションボックスとして機能し、複数の組電池１０に電気的に接続される。電子機器９は、第１方向の一方側（車両前後方向の前方側に相当）の位置であって、後述する送風機１３，１４の間の位置に設けられている。電子機器９には図示しないワイヤハーネスが接続され、このワイヤハーネスはケース６から引き出されて外部のインバータユニット（不図示）に接続される。
【００２１】
複数の組電池３０は、第１方向に間隔をあけて並んで配置される。組電池３０は、第２方向に並んで配置された複数の単電池によって構成されている。組電池３０および組電池３０に具備される単電池は、たとえば、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池である。単電池は、たとえば角型形状を有する。二次電池は、液状の電解質を用いるものであってもよいし、固体状の電解質を用いるものであってもよい。
【００２２】
（流路形成部材１１，１２・送風機１３，１４）
流路形成部材１１，１２は、第１方向に沿って延在するとともに、第２方向に間隔をあけて配置される。流路形成部材１１，１２の間に複数の組電池１０が配置される。流路形成部材１１，１２は、自身の内側に流路を形成しており、複数の組電池１０に気流（冷却風）を送出するためのダクトとして機能する。
【００２３】
流路形成部材１１，１２は、複数の組電池１０に気流（後述する冷却装置１５，１６の冷却によって生成された冷却風）を効率よく送出可能なように配索されている。流路形成部材１１，１２には第２方向に沿って延在する複数の分岐部が形成されていてもよく、たとえば分岐部は第１方向において相互に隣接する組電池１０の間に配置され、冷却効率を向上させる。
【００２４】
流路形成部材１１，１２は、断熱部材から構成され得る。断熱部材としては、断熱性を有する樹脂部材、および発泡成形された樹脂部材等を用いることができる。流路形成部材１１，１２が断熱性を有している場合には、冷却風が通流される流路形成部材１１，１２の内側流路の温度と、流路形成部材１１，１２の外部雰囲気の温度との差を小さくすることができ、流路形成部材１１，１２の外表面上に結露が発生することを抑制可能となる。
【００２５】
送風機１３，１４は、複数の組電池１０よりも第１方向の他方側（車両搭載状態における車両前方側）に位置する。送風機１３，１４は、第２方向に沿って並んで配置されている。送風機１３は、流路形成部材１１の内側に形成されている流路内に気流を発生させる。送風機１４は、流路形成部材１２の内側に形成されている流路内に気流を発生させる。送風機１３，１４としては、たとえばファンおよびブロアを採用することができる。
【００２６】
（冷却装置１５，１６）
冷却装置１５は、流路形成部材１１の内側に形成されている流路に配置され、この流路内に送風機１３によって通流されて複数の組電池１０に向けて送出される気流を冷却する。冷却装置１６は、流路形成部材１２の内側に形成されている流路に配置され、この流路内に送風機１４によって通流されて複数の組電池１０に向けて送出される気流を冷却する。冷却装置１５，１６としてはたとえばエバポレータ等の冷却用熱交換器を採用することができる。
【００２７】
図５は、流路形成部材１１、冷却装置１５および加熱装置１７を示す断面図である。図６は、冷却装置１５および加熱装置１７を示す斜視図である。冷却装置１５がエバポレータから構成される場合には、冷却装置１５には、図示しない膨張弁で気化された冷媒の供給を受ける配管１８と、冷媒の排出を行なう配管１９とがエバポレータのコア部に接続される。エバポレータのコア部には、内部に冷媒が流通する複数のフィン（不図示）が所定の間隔で並設されており、コア部内を流通する冷媒がこれらのフィンの間を通過する気流から熱を奪って気流を冷却する。
【００２８】
冷却装置１５は、たとえば流路形成部材１１の内部に配置される。冷却装置１５は、送風機１３によって送出された気流と冷却装置１５の内部を流れる冷媒（図６中の矢印参照）との間で熱交換を行なわせる。この際、冷媒が周囲から熱を奪うことで、流路形成部材１１内を流れる気流が冷却される。冷却された気流は、流路形成部材１１内を通過し、複数の組電池３０に送出される。
【００２９】
同様に、冷却装置１６（図２）は、たとえば流路形成部材１２の内部に配置される。冷却装置１６は、加熱装置１７によって送出された気流と冷却装置１６の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行なわせる。この際、冷媒が周囲から熱を奪うことで、流路形成部材１２内を流れる気流が冷却される。冷却された気流は、流路形成部材１２内を通過し、複数の組電池３０に送出される。
【００３０】
（加熱装置１７・水検知センサ２０）
図５，図６に示すように、電池パック５においては、冷却装置１５（ここではエバポレータのコア部分）に接触するように加熱装置１７が配置されている。加熱装置１７は、流路形成部材１１によって形成されている流路の内側であって、冷却装置１５が配置されている位置の近傍に設けられていてもよい。水検知センサ２０は、流路形成部材１１内の流路のうちで、冷却装置１５から見て下方に位置する部分の所定高さの箇所に配置される。これらの構成は、冷却装置１６（図２）側においても同様に適用される。
【００３１】
［作用および効果］
電気自動車およびハイブリッド自動車等の車両においては、走行距離の更なる延長や、モータでの更なる高速走行を実現することが求められており、より大型のサイズを有する電池パックが必要となる。電池パックは、商品性を損なわず、衝突にも耐え得る搭載位置として、車両フレームにより保護される車外車両下（ここではフロアパネル４の下方）への搭載が効果的である。
【００３２】
ここで、電池パックを車両の外部に搭載した場合には、耐水構造として密閉する必要がある。上述のとおり、電池パック５においては標高差等によるパック内気圧変動を考慮して呼吸孔７ｈがケース６（アッパケース部７）に設けられており、これに対応することが可能となっている。
【００３３】
密閉された電池パック５（ケース６）は高い耐水性を得られるという一方で、想定される電池パックへの入力負荷を考慮すると、車両エアコンと協調した冷凍サイクルの利用が効果的であるが、特段の対策を実施しない場合には低温部位に結露が発生しやすくなる。結露水は、絶縁抵抗の低下の発生原因となり得るところ、本実施の形態の電池パック５においては、冷却装置１５（ここではエバポレータのコア部分）に接触するように加熱装置１７が配置されている。加熱装置１７は、流路形成部材１１によって形成されている流路の内側であって、冷却装置１５が配置されている位置の近傍（たとえば、図５に示すようなダクトとして機能するエリアＤＡ内）に設けられていてもよい。
【００３４】
また、車両エアコンと協調した電池温調システムは効率的に熱交換するために、電池の腹面を熱交換のための表面として利用する構成を採用するが、高温時に冷却するという熱交換しかできない。これに対して本実施の形態の電池パック５によれば、たとえば、所定の水位ＷＬ（図５）に到達する量の結露水が蓄積されたことを水検知センサ２０が検知し、その検知信号が制御部（ＥＣＵ）に送信されて加熱装置１７が駆動される。
【００３５】
したがって密閉性の高い電池パック５内に結露水が発生したとしても、加熱装置１７の作動によって除湿動作が行なわれ、飽和水蒸気量が上昇されることで、結露水がさらに蓄積されることを効果的に防止することが可能である。また、エバポレータに生じた結露水への入熱と、送風機１３等による気流の発生により、結露水を効果的に揮発させて電池パック５の外部に排出することも可能となる。
【００３６】
また、図示しない温度センサによって電池パック５の温度が低温であることを検知してもよい。加熱装置１７を作動させてエバポレータを加温し、送風機１３を作動させることで送られた気流が昇温される。この際、エバポレータに設けられた複数のフィンにより高い熱交換率が得られる。冷却経路を使用して昇温された気流を送出することで、電池腹面に気流が供給され、効率良く電池を昇温することも可能となる。当該構成は、電池底面からのヒータによる電池昇温動作と組み合わせて実施することも可能である。
【００３７】
以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３８】
１  車両、２  フロントシート、３  リヤシート、４  フロアパネル、５  電池パック、６  ケース、７  アッパケース部、７ａ  天井部、７ｂ，８ｂ  周壁部、７ｃ，８ｃ  フランジ部、７ｄ  クリップ、７ｅ  Ｏリング、７ｆ  空気透過膜、７ｇ  クリップカバー、７ｈ  呼吸孔、８  ロアケース部、８ａ  底部、８ｓ  シール材、９  電子機器、１０，３０  組電池、１１，１２  形成部材、１３，１４  送風機、１５，１６  冷却装置、１７  加熱装置、１８，１９  配管、２０  水検知センサ、ＷＬ  水位。
【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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