(57)【要約】【課題】バッテリとバッテリに付属する電気機器とを効率的に冷却する。【解決手段】バッテリパック１０００は、バッテリセルを６個直列に接続したバッテリモジュールを３０個積層したバッテリ部１１００と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０００および電装機器（バッテリＥＣＵ、システムメインリレー）２５００とから構成される付属部品部と、バッテリモジュールの積層方向の長さとＤＣ／ＤＣコンバータとを合わせた長さよりも、少なくとも長い羽根の長さを有するクロスフローファン４０００とを含む。クロスフローファン４０００は、バッテリモジュール間の間隙およびバッテリ部１１００とＤＣ／ＤＣコンバータ２０００との間隙に冷却風を供給する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用バッテリパックの冷却構造であって、
前記バッテリパックは、バッテリモジュールを備えたバッテリ部と、前記バッテリ部に付属する電気部品を含んで構成される付属品部とから構成され、
前記バッテリ部と前記付属品部とに並列に冷却媒体を流通させるための流通路と、
前記流通路に前記冷却媒体を流通させる冷却ファンとを含む、バッテリパック冷却構造。
【請求項２】
前記バッテリ部は、角型の複数個のバッテリセルを直列に接続したバッテリモジュールを複数個積層した、請求項１に記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項３】
前記バッテリ部は、前記バッテリモジュールを予め定められた間隙を設けて積層され、
前記流通路は、前記間隙に冷却媒体を導く流路と、前記電気部品に冷却媒体を導く流路とを含む、請求項１または２に記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項４】
前記流通路は、前記間隙に冷却媒体を導く流路と、前記電気部品に冷却媒体を導く流路と、前記バッテリモジュールと前記電気部品との間に導く流路とを含む、請求項１または２に記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項５】
前記冷却ファンは、冷却媒体を押出す形式のファンである、請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項６】
前記冷却ファンは、冷却媒体を吸込む形式のファンである、請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項７】
前記冷却ファンを、前記電気部品側に配置した、請求項１〜６のいずれかに記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項８】
前記バッテリパックに対して、前記冷却ファンが１つ配置される、請求項１〜７のいずれかに記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項９】
前記電気部品は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項１０】
前記電気部品は、システムメインリレーを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のバッテリパック冷却構造。
【請求項１１】
前記冷却ファンは、シロッコファンおよびクロスフローファンのいずれかである、請求項１〜１０のいずれかに記載のバッテリパック冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電気機器に関し、特に、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＶ）等に用いられる二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機により車両の駆動力を得る、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車は、二次電池を搭載している。電気自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動する。ハイブリッド自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、電動機によりエンジンをアシストして車両を駆動したりする。燃料電池車は、燃料電池による電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、この燃料電池による電力に加えて二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したりする。
【０００３】
これらの二次電池は、高電圧高出力を必要とするため、ニッケル水素電池などの１．２Ｖ程度の電池セルを６個程度直列に接続した電池モジュールを、３０個程度直列に接続して電池パックを形成している。電気自動車、ハイブリッド自動車などにおいては、内燃機関のみを車両の駆動源としていた従来の車両に搭載されていなかったこのよう二次電池を搭載しなければならない。車両においては、車室空間および荷室空間の有効的利用、衝突事故時の安全性確保の点などから、車両に搭載される電気機器の中では容積が大きい二次電池の搭載位置を検討する必要がある。
【０００４】
この検討においては、この二次電池の大きさ（高さ、車両の幅方向の長さ、車両の前後方向の長さ）を考慮する必要があったり、二次電池の冷却を考慮する必要があったりする。この二次電池には、冷却用の電動ファンや、システムメインリレー、電池ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）などを含んでバッテリパックを構成する。
【０００５】
従来、このような二次電池は、図７に示すように、バッテリ１００を冷却風の給気ダクト２００から冷却ファン３００で車室内の空気を吸込んで、バッテリの上部から下部へ冷却空気をダウンフローさせて、排気ダクト４００から排出するようにして冷却されていた。
【０００６】
また、このようなバッテリパックに加えて、このバッテリパックから電動機に電力を供給したり、回生制動時に電動機を発電機として機能させて発電した電力でバッテリパックを充電したりするためのＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と呼ばれる電気機器を車両に搭載する必要がある。このＰＣＵには、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータなどがある。
【０００７】
特開平１１−１８０１６８号公報（特許文献１）は、バッテリボックスの内部に収納したバッテリおよび電気部品の両方を、共通の冷却ファンからの冷却風で効果的に冷却できる冷却構造を開示する。この冷却構造は、モータに給電するバッテリと、モータあるいはバッテリに接続された電気部品とをバッテリボックスに収納し、冷却ファンからの冷却風をバッテリボックスの内部に形成した冷却風通路に供給してバッテリおよび電気部品を冷却する電気自動車において、バッテリを冷却する第１冷却風通路の通路断面積に対して、電気部品を冷却する第２冷却風通路の通路断面積を小さく設定した。
【０００８】
この冷却構造によると、冷却ファンから通路断面積が大きい第１冷却風通路に供給された冷却風は、その第１冷却風通路を低い流速で流れる間に熱抵抗の大きいバッテリを効果的に冷却することができ、また冷却ファンから通路断面積が小さい第２冷却風通路に供給された冷却風は、その第２冷却風通路を高い流速で流れる間に熱抵抗の小さい電気部品を効果的に冷却することができる。このようにして、共通の冷却ファンを用いながら熱抵抗の異なるバッテリおよび電気部品の冷却を両立させることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１８０１６８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示すようなバッテリパックは、冷却ファンなどを含む容積が大きくなりすぎて、車両の空間の有効的利用を妨げる。
【００１１】
また、特許文献１に開示された冷却構造は、冷却風の流れの上流側（冷却空気を押出す形式の冷却ファン側）にバッテリを、その下流側に電気機器を冷却したので、バッテリを冷却した冷却風で電気機器を冷却するので、電気機器の冷却効率が好ましくない。
【００１２】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、バッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータやシステムメインリレーなどの電気機器とを含めたバッテリパックにおいて、バッテリパックを大型化することなく、バッテリと電気機器との双方を良好に冷却する、バッテリパックの冷却構造を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るバッテリパックの冷却構造は、バッテリモジュールを備えたバッテリ部と、バッテリ部に付属する電気部品を含んで構成される付属品部とから構成されるバッテリパックの冷却構造である。この冷却構造は、バッテリ部と付属品部とに並列に冷却媒体を流通させるための流通路と、流通路に冷却媒体を流通させる冷却ファンとを含む。
【００１４】
第１の発明によると、冷却ファンは、流通路を介してバッテリ部と付属品部とに並列に冷却媒体を流通させるので、バッテリモジュールおよび電気部品の双方を効率的に冷却することができる。
【００１５】
第２の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１の発明の構成に加えて、バッテリ部は、角型の複数個のバッテリセルを直列に接続したバッテリモジュールを複数個積層したバッテリである。
【００１６】
第２の発明によると、冷却ファンは、流通路を介して、複数個のバッテリセルを直列に接続したバッテリ部と付属品部とに並列に冷却媒体を流通させるので、バッテリモジュールおよび電気部品の双方を効率的に冷却することができる。
【００１７】
第３の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、バッテリ部は、バッテリモジュールを予め定められた間隙を設けて積層され、流通路は、間隙に冷却媒体を導く流路と、電気部品に冷却媒体を導く流路とを含む。
【００１８】
第３の発明によると、バッテリ部において、冷却媒体は、バッテリモジュール間の間隙を通ってバッテリモジュールを冷却できる。
【００１９】
第４の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、流通路は、間隙に冷却媒体を導く流路と、電気部品に冷却媒体を導く流路と、バッテリモジュールと電気部品との間に導く流路とを含む。
【００２０】
第４の発明によると、三つの流路に流れる冷却媒体により、バッテリモジュールおよび電気部品を効率的に冷却できる。
【００２１】
第５の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、冷却ファンは、冷却媒体を押出す形式のファンである。
【００２２】
第５の発明によると、シロッコファンやクロスフローファンを押出し形式に取り付けて、冷却媒体を流通路に供給でき、効率的にかつバッテリパックを大型化することなく冷却できる。
【００２３】
第６の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、冷却ファンは、冷却媒体を吸込む形式のファンである。
【００２４】
第６の発明によると、シロッコファンやクロスフローファンを吸込む形式で取り付けて、冷却媒体を流通路に供給でき、効率的にかつバッテリパックを大型化することなく冷却できる。
【００２５】
第７の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、冷却ファンを、電気部品側に配置したものである。
【００２６】
第７の発明によると、熱量の小さい電気部品を冷却ファン側に設けて、バッテリモジュールをより効率的に冷却できる。
【００２７】
第８の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、バッテリパックに対して、冷却ファンが１つ配置されるものである。
【００２８】
第８の発明によると、たとえば、クロスフローファンの長手方向に向けてバッテリモジュールと電気機器と併設して、クロスフローファンからの平面流をバッテリモジュールと電気機器とに流すことができ、バッテリパックを大型化することなく冷却できる。
【００２９】
第９の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、電気部品は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含み、第１０の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、電気部品は、システムメインリレーを含むものである。
【００３０】
第９の発明によると、電気部品として実装されるＤＣ／ＤＣコンバータを、第１０の発明によると、電気部品として実装されるシステムメインリレーを、効率良く冷却できる。
【００３１】
第１１の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、冷却ファンは、シロッコファンおよびクロスフローファンのいずれかである。
【００３２】
第１１の発明によると、小型で軽量なシロッコファンを設けたり、クロスフローファンの長手方向に向けてバッテリモジュールと電気機器とに併設したりして、バッテリパックを大型化することなく冷却できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３４】
図１を参照して、本実施の形態に係るバッテリパックの冷却構造について説明する。
【００３５】
図１に示すように、このバッテリパック１０００は、所定数のバッテリモジュールを積層したバッテリ部１１００と、バッテリ部１１００に付属する電装機器であるＤＣ／ＤＣコンバータ２５００と、電装機器（バッテリＥＣＵおよびシステムメインリレー）２５００とを含む。
【００３６】
バッテリ部１１００は、たとえば、１セルが１．２Ｖのニッケル水素電池を６個直列に接続したバッテリモジュールを３０個予め定められた間隔（冷却空気流路）をあけて積層したものである。図１に示すように、このバッテリパック１０００においては、クロスフローファン４０００がバッテリモジュールの積層方向に垂直な方向に設けられる。クロスフローファンは、冷却媒体である冷却空気の吸込み方向から直角な均一な平面流が得られるファンであって、大きな冷却風量であるにもかかわらずその容積が小さいという特徴を有する。
【００３７】
また、このクロスフローファン４０００は、クロスフローファン用モータ３０００により回転される。このクロスフローファン用モータ３０００の極性を変更することにより、クロスフローファン４０００を冷却風を押出す形式にしたり、冷却風を吸込む形式にしたりすることができる。また、図７に示した従来のように、バッテリモジュールの上部から下部にかけて冷却風をダウンフロー形式やアップフロー形式で冷却するものではないため、バッテリパック１０００の上部や下部にチャンバ部を設ける必要はない。そのため、バッテリパックの高さ方向の寸法を小さくすることができる。この高さ方向の寸法が小さいという利点は、バッテリパック１０００を車両のシート下などに搭載する際に非常に有利な点となる。
【００３８】
図２を参照して、本実施の形態に係るバッテリパックの平面図を示す。図２に示すように、バッテリパック１０００は、クロスフローファン４０００を押出し形式にして、バッテリ部１１００およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０００や電装機器（バッテリＥＣＵ、システムメインリレー）２５００を冷却するようにしたものである。クロスフローファン４０００は、クロスフローファン用モータ３０００により平面流が押出す方向に回転され、バッテリ部１１００のバッテリモジュール間隔を通ってバッテリを冷却する。またクロスフローファン４０００により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０００および電装機器（バッテリＥＣＵ、システムメインリレー）２５００が冷却される。
【００３９】
このように、クロスフローファン４０００の羽根の長さをバッテリ部１１００とＤＣ／ＤＣコンバータ２０００とを並べた長さよりも、少なくとも長くした。そのため、クロスフローファン４０００から押出された冷却風は、冷却通路４０１０を通って一様にバッテリ部１１００とＤＣ／ＤＣコンバータ２０００とを冷却する。その結果、コンパクトな設計で、バッテリ部１１００とＤＣ／ＤＣコンバータを均一に冷却することができる。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０００に加えて電装機器（バッテリＥＣＵ、システムメインリレー）２５００も冷却するようにしてもよい。
【００４０】
図３に、本実施の形態の変形例に係るバッテリパック１０１０を示す。
図３に示すように、クロスフローファン４０００を逆方向に回転させて、吸込み形式でバッテリ部１１００およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０００を冷却する。図３に示すように、クロスフローファン４０００は、バッテリ部１１００およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０００のクロスフローファン４０００の反対側からクロスフローファン４０００側に冷却空気を吸込む。図２に示したバッテリパック１０００と同様、図３に示したバッテリパック１０１０においても、クロスフローファンの羽根の長さを、バッテリ部１１００とＤＣ／ＤＣコンバータ２０００とを並べた長さよりも、少なくとも長くしたため、バッテリ部１１００およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０００から冷却空気を均一に吸込むことができる。
【００４１】
図４に、本実施の形態の変形例に係るバッテリパック１０２０を示す。
図４に示すように、本変形例に係るバッテリパック１０２０は、図２および図３に示したクロスフローファンを用いるのではなくシロッコファン４１００を用いる。
【００４２】
図４に示すように、本変形例に係るバッテリパック１０２０は、シロッコファン４１００と冷却空気流路４２００とを有する。冷却空気流路４２００は、シロッコファン４１００から供給される冷却空気を、バッテリ部１１００とＤＣ／ＤＣコンバータ２０００とに均一に流す作用を有する。本変形例においても、従来のようにバッテリモジュールに対してダウンフローやアップフローの形式で冷却空気を流すものではないため、バッテリパック１０２０の高さ方向の寸法を低く抑えることができる。また、容積の小さなシロッコファンを用いて、効率よく冷却を行なうことができる。
【００４３】
図５に本実施の形態の変形例に係るバッテリパック１０３０を示す。
図５に示すように、本変形例に係るバッテリパック１０３０は、前述の図４に示したバッテリパック１０２０のシロッコファン４１００をシロッコファン４１０２としたものである。シロッコファン４１０２は、その設置方向が図４に示すシロッコファン４１００とは異なるとともに、冷却空気を冷却空気流路４２０２から吸込む形式である。シロッコファン４１０２により、バッテリ部１１００のバッテリモジュール間の間隙およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０００を通った冷却空気は冷却空気流路４２０２を通ってシロッコファン４１０２により吸込まれる。本変形例に係るバッテリパック１０３０においても、前述の図４に示したバッテリパック１０２０と同様、バッテリパック１０３０の高さ方向の寸法を低く抑えることができる。
【００４４】
図６に、図２〜図５に示したバッテリパック１０００〜１０３０に共通する変形例を示す。図６に示すように本変形例に係るバッテリパックにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０００や電装機器（バッテリＥＣＵ、システムメインリレー）２５００を収めた筐体に冷却フィン２６００および冷却フィン２７００を設けた。
【００４５】
図６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０００や電装機器（バッテリＥＣＵ、システムメインリレー）２５００を収納した筐体には、その上面に設けられた冷却フィン２６００およびその側面に設けられた冷却フィン２７００の双方を設けるようにしてもよいが、その片方であってもよい。特に、側方に設けられた冷却フィン２７００は、バッテリ部１１００との間における冷却風により効率的に冷却することができる。
【００４６】
以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリパックの冷却構造によると、角型のバッテリセル（電池の最小単位）を直列に接続したバッテリモジュールを複数個積層したバッテリ部と、バッテリ部に付属する電気部品であるＤＣ／ＤＣコンバータ、システムメインリレー、バッテリＥＣＵとを並列に冷却させるような構造とした。この構造は具体的には、クロスフローファンや、シロッコファンと冷却空気流路とにより構成される。このような構成としたため、バッテリ部とそのバッテリ部に付属する電気機器とを均一に、かつ効率的に冷却することができるとともに、バッテリパックの寸法（特に高さ方向）を小さくすることができる。
【００４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバッテリパックの外観図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るバッテリパックの平面図（その１）である。
【図３】本発明の実施の形態に係るバッテリパックの平面図（その２）である。
【図４】本発明の実施の形態に係るバッテリパックの平面図（その３）である。
【図５】本発明の実施の形態に係るバッテリパックの平面図（その４）である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例に係るバッテリパックの外観図である。
【図７】従来の技術に係るバッテリパックの外観図である。
【符号の説明】
１００  バッテリ、２００  給気ダクト、３００  冷却ファン、４００  排気ダクト、１０００，１０１０，１０２０，１０３０  バッテリパック、１１００バッテリ部、２０００  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２５００  電装機器（バッテリＥＣＵ、システムメインリレー）、２６００，２７００  冷却フィン、３０００  クロスフローファン用モータ、４０００  クロスフローファン、４０１０，４２００，４２０２  冷却空気流路、４１００  シロッコファン。
【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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