(57)【要約】【課題】  「横流しタイプ」の冷却構造を備える電源パックであっても、電源ケース内の閉空間における熱こもりの発生を回避することが可能な構造を備える電源パックを提供する。【解決手段】  排気チャンバ２２０の下端側が、上端側のように電池モジュールの側面にまで延びず、脚部２ａの上面までしか形成されていない。また、脚部２ａには、一端の開口が排気チャンバ２２０内に通じ、他端の開口が空間Ｒ１に通じる導出口２ｈが形成されている。【選択図】        図２
2007035444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源セルが複数積層状態で維持された電源モジュールが、電源ケース内に収容される電源パックであって、
前記電源セルの積層方向に対して直交する方向に沿って、前記電源セル一方の側面側から他方の側面側に向かって、前記積層された電源セルの間に冷却媒体を通過させる第１の冷却媒体通路が設けられ、
前記第１の冷却媒体通路を通過した冷却媒体を、前記電源モジュールの外面と前記電源ケースの内面によって規定される空間に導く第２の冷却媒体通路と、を備える電源パック。
【請求項２】
前記電源ケース内には、前記電源モジュールの前記第１の冷却媒体通路が延びる両側面に設けられ、前記電源セルの積層方向に沿って配置され、前記第１の冷却媒体通路に冷却媒体を送り込むための吸入チャンバ、および、前記第１の冷却媒体通路からの冷却媒体を排出するための排出チャンバが設けられ、
前記第２の冷却媒体通路は、前記排出チャンバ内の冷却媒体の一部を、前記電源モジュールの下方外面と前記電源ケースの下方内面との間によって規定される空間に導出する経路である、請求項１に記載の電源パック。
【請求項３】
前記電源ケースには、前記電源モジュールの外面と前記電源ケースの内面との間によって規定される空間に導出された冷却媒体を、前記電源ケースの外部に放出するための開口部が設けられる、請求項２に記載の電源パック。
【請求項４】
前記開口部は、前記電源ケースの前記吸入チャンバの上面側に設けられる、請求項３に記載の電源パック。
【請求項５】
前記電源ケース内には、前記電源モジュールの前記第１の冷却媒体通路が延びる両側面に設けられ、前記電源セルの積層方向に沿って配置され、前記第１の冷却媒体通路に冷却媒体を送り込むための吸入チャンバ、および、前記第１の冷却媒体通路からの冷却媒体を排出するための排出チャンバが設けられ、
前記第２の冷却媒体通路は、前記排出チャンバ内の冷却媒体の一部を、前記電源モジュールの上方外面と前記電源ケースの上方内面との間によって規定される空間に導出する経路である、請求項１に記載の電源パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源パックに関し、より特定的には、電気自動車などの電動機を駆動源として用いる自動車に搭載され電気を供給するための電源パックの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機を駆動源とした電気自動車や、電動機とガソリンエンジンなど複数種類の駆動源を有する、いわゆるハイブリッドカーが実用化されてきている。このような電気自動車などには、電動機などにエネルギーである電気を供給するための電源として、電池やキャパシタ等の蓄電装置が搭載されている。たとえば、電池としては、繰返し充放電が可能なニッカド電池（Ｎｉ−Ｃｄ電池）やニッケル−水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。
【０００３】
ここで、電源として二次電池を用いた場合には、電池セルを積層した電池モジュールにより構成されており、この電池モジュールが電源ケースの内部に収容された状態で自動車に搭載される。この電源ケースと、電源ケースの内部に収容された電池モジュールおよびその他の内部構成部品とを含めたものを電源パックと称する。
【０００４】
二次電池は、内部での電気化学反応によって発熱し、その温度が上昇する。二次電池は、高温になると発電効率が低下する。そこで、たとえば電源ケースに設けられた吸気口から冷却風を吸入し、電池モジュール等に冷却風を供給して、電池モジュール等を冷却する。
【０００５】
図９は、背景技術における二次電池を用いた電源パックの内部構成を示す平面断面図である。図９に示すように、電源パック内の電池モジュール１００は、複数の電池セル１が樹脂製枠体２により保持された電池セル１０が複数積層配置されている。また、電池セル１０の積層方向に対して交差する方向に沿って、一方の側面側から他方の側面側に向かって、電池セル１０の間に冷却風を通過させるスリットＳが、積層された各電池セル１０の間のそれぞれに複数設けられている。
【０００６】
さらに、電池モジュール１００のスリットＳが延びる両側面には、それぞれ、スリットＳに冷却風を送り込むための吸気チャンバ２１０、および、スリットＳからの冷却風を排出するための排気チャンバ２２０が設けられている。吸気チャンバ２１０および排気チャンバ２２０には、電源ケースの内部への冷却風の洩れを防止する観点から、電池モジュール１００の側面との当接部にシール部材２２１が設けられている。このように、電池モジュール１００の電池セル１０の間にスリットＳを設け、電池モジュール１００の一方の側面から他方の側面に向けて冷却風を通過させる冷却構造を一般に「横流しタイプ」と呼んでいる。
【０００７】
また、他の冷却構造として、下記特許文献１の図２および下記特許文献２の図８には、電池モジュールの下面側から上面側に向けて冷却風を通過させる冷却構造（アッパーフロー型）が開示されている。また、下記特許文献２の図１には、電池モジュールの上面側から下面側に向けて冷却風を通過させる冷却構造（ダウンフロー型）が開示されている。
【０００８】
ここで、上記アッパーフロー型およびダウンフロー型の冷却構造を備える電源パックにおいては、電池パックの外装面の大部分の面積を占める上面および底面の内側が、冷却風通路となっているため、この上面および底面の内側の空間において熱こもりが発生することはなかった。しかし、図９に示した「横流しタイプ」の冷却構造を備える電源パックにおいては、各チャンバの内部とスリットの内部には冷却風が通過するが、電源ケースの内面と電池モジュールの外面とによって規定される空間は、外部から閉ざされた閉空間となっている。そのため、外部からの熱の影響、および、電池セルの発熱により、この閉ざされた閉空間において熱こもりが発生し、電池セルの温度が局所的に高くなってしまう結果、電池セルの性能にばらつきが発生する。電池セルの性能を効率良く引き出すためには、電池セルの均一な温度管理が重要である。電池モジュールに代わり蓄電モジュールを用いた場合においても同様の問題が発生する。
【特許文献１】特開２００２−８４６０４号公報
【特許文献２】特開２００３−３４６９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、「横流しタイプ」の冷却構造を備える電源パックにおいて、電源ケース内に生じる閉空間において熱こもりが発生し、電池または蓄電装置等からなる電源セルの温度が局所的に高くなってしまう点にある。したがって、この発明は、「横流しタイプ」の冷却構造を備える電源パックであっても、電源ケース内の閉空間における熱こもりの発生を回避することが可能な構造を備える電源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】
【００１０】
本発明に基づいた電源パックにおいては、電源セルが複数積層状態で維持された電源モジュールが、電源ケース内に収容される電源パックであって、上記電源セルの積層方向に対して直交する方向に沿って、上記電源セルの一方の側面側から他方の側面側に向かって、上記積層された電源セルの間に冷却媒体を通過させる第１の冷却媒体通路が設けられ、上記第１の冷却媒体通路を通過した冷却媒体を、上記電源モジュールの外面と上記電源ケースの内面によって規定される空間に導く第２の冷却媒体通路とを備えている。なお、本発明における電源とは、電動機などにエネルギーである電気を供給するための源として用いられるものを意味する。たとえば、電源には、それ自体が化学変化等により電気を創り出す電池や、外部からの供給により電池を蓄えるキャパシタ等の蓄電装置を含む。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に基づいた電源パックによれば、第２の冷却媒体通路により、第１の冷却媒体通路を通過した冷却媒体が、電源モジュールの外面と電源ケースの内面との間によって規定される閉空間に導出されるため、この閉空間における熱こもりの発生を回避することができる。その結果、電源セルの温度が局所的に高くなってしまうことが解消され、電源セルの均一な温度管理が可能となり、電源セルの性能を効率良く引き出すことが可能となる。また、電源モジュールの冷却後の冷却媒体を用いていることから、電源モジュールの冷却に影響を与えることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に基づいた電源パックの各実施の形態について、図を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、同一または相当部分は、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さないこととする。なお、各図の中で冷却媒体の一例として冷却風の流れを、矢印を用いて示している。
【００１３】
（実施の形態１）
まず、図１から図６を参照して、本実施の形態における電源パックについて説明する。なお、図１は、本実施の形態における電源パック２００Ａの横断面図であり、図２は、図１中ＩＩで囲まれる領域の部分拡大図であり、図３は、本実施の形態における電源パック２００Ａの第２の冷却媒体通路を示す部分拡大図である。また、図４は、本実施の形態における電源パック２００Ａの平面断面図であり、図５は、電源パック２００Ａ内に導出された冷却風の流れを示す模式図であり、図６は、電源パック２００Ａ内に設けられた風向板を示す平面図である。
【００１４】
まず、図１に示すように、本実施の形態における電源パック２００Ａは、アッパーケース２０１ａおよびロアーケース２０１ｂとからなる電源ケース２０１を有し、この電源ケース２０１内に、電源モジュールとしての電池モジュール１００が収納されている。電源ケース２０１を構成するアッパーケース２０１ａとロアーケース２０１ｂとは、ボルトＢ等により気密的に締結されている。
【００１５】
電池モジュール１００は、図４に示すように、複数の電池セル１が樹脂製枠体２により保持された電池セル１０が複数積層配置され、バンド２４０により積層状態が維持されている。また、この電池モジュール１００においては、電池セル１０の積層方向に対して直交する方向に沿って、一方の側面側から他方の側面側に向かって、電池セル１０の間に冷却風を通過させる第１の冷却媒体通路Ｓ（図３参照）が、積層された各電池セル１０の間に複数設けられている。
【００１６】
再び、図１を参照して、樹脂製枠体２の両側の下端部には、ロアーケース２０１ｂの内面に、樹脂製枠体２を載置するため、下方に延びる脚部２ａが形成されている。この脚部２ａは、樹脂製枠体２に対して一体的に樹脂成形されている。脚部２ａを設けることで、樹脂製枠体２ａの下面は持ち上げられ、ロアーケース２０１ｂの内面との間に所定の空間Ｒ１が規定される。脚部２ａは、アッパーケース２０１ａとロアーケース２０１ｂとの固定に用いられるボルトＢにより共締めされるブラケット２３０により上面が押さ付けられ、樹脂製枠体２が電源ケース２０１内において固定される。
【００１７】
電池モジュール１００の第１の冷却媒体通路Ｓが延びる両側面には、それぞれ、第１の冷却媒体通路Ｓに冷却風を送り込むため、吸入チャンバとしての吸気チャンバ２１０、および、第１の冷却媒体通路Ｓからの冷却風を排出するための排出チャンバとしての排気チャンバ２２０が設けられている。吸気チャンバ２１０および排気チャンバ２２０には、電源ケース２０１の内部への冷却風の洩れを防止する観点から、電池モジュール１００の側面との当接部にシール部材２２１が設けられている。
【００１８】
また、図２の拡大断面図に示すように、排気チャンバ２２０側の脚部２ａの近傍領域においては、以下の構造的特長を有している。まず、第１に、排気チャンバ２２０の下端側が、上端側のように電池モジュール１００の側面にまで延びず、脚部２ａの上面までしか形成されていない。第２に、脚部２ａには、一端の開口が排気チャンバ２２０内に通じ、他端の開口が空間Ｒ１に通じる導出口２ｈが形成されている。この導出口２ｈは、各樹脂製枠体２の脚部２ａに形成されることから、図４に示すように、平面的に見た場合、一列に導出口２ｈが配列されることとなる。なお、排気チャンバ２２０の下端側の脚部２ａの上面にまでしか形成されていない領域は、排気チャンバ２２０の長手方向に沿って全体的に設ける場合に限られず、導出口２ｈが設けられる領域に対応して設けることも可能である。
【００１９】
以上、本実施の形態における電源パック２００Ａによれば、排気チャンバ２２０の下端側を短く形成し、脚部２ａに空間Ｒ１に通じる導出口２ｈによる第２の冷却媒体通路を設けることにより、排気チャンバ２２０内の冷却風が、電池モジュール１００の外面とロアーケース２０１ｂの内面との間によって規定される空間Ｒ１（閉空間）に導出されるため、この空間Ｒ１における熱こもりの発生を回避することができる。その結果、電池セル１０の温度が局所的に高くなってしまうことが解消され、電池セル１０の均一な温度管理が可能となり、電池セルの性能を効率良く引き出すことが可能となる。また、電池モジュール１００の冷却後の冷却風を用いていることから、本来の電池モジュール１００の冷却に悪影響を与えることはない。
【００２０】
また、電源ケース２０１に、空間Ｒ１に導出された冷却風を、電源ケース２０１の外部に放出ための開口部を設けることにより、空間Ｒ１を通過した冷却風を効率良く、この開口部から外部に排出させることができる。特に、図５に示すように、吸気チャンバ２１０側の電源ケース２０１の上面側に開口部２０１ｈを設けることで、排気チャンバ２２０の導出口２ｈから下面側に排出された冷却風は、電源モジュール１００を包み込むようにしながら上面側の空間Ｒ２にまで回り込み、導出口２ｈとは略反対側に設けられた導出口２ｈから冷却風を排出することができ、電池モジュール１００の外面全体を均一に冷却することが可能となる。
【００２１】
なお、図６に示すように、アッパーケース２０１ａに、開口部２０１ｈに向かって集束するような風向板２０１ｃを設けることで、より効果的に、電池モジュール１００の上面側に回り込んできた冷却風を開口部２０１ｈに導くことが可能となり、電池モジュール１００の外面全体をさらに均一に冷却することが可能となる。
【００２２】
なお、上記実施の形態においては、電池モジュール１００の冷却媒体の一例として冷却風を用いた場合について説明したが、冷却水を用いることも可能である。冷却媒体に冷却水を用いる場合には、空間Ｒ１および空間Ｒ２内に、冷却水を通過させるための管路を設け、開口部２０１ｈには放出管を接続し、この放出管をたとえばラジエータ等を通過循環させることで、冷却水の温度を低下させることができる。
【００２３】
（実施の形態２）
次に、図７および図８を参照して、本実施の形態における電源パックについて説明する。なお、図７は、本実施の形態における電源パック２００Ｂの横断面図であり、図８は、本実施の形態における電源パック２００Ｂの変形例を示す横断面図である。
【００２４】
本実施の形態における電源パック２００Ｂは、上記実施の形態１の場合と同様に、排気チャンバ２２０の下端側を短く形成し、脚部２ａに空間Ｒ１に通じる導出口２ｈによる第２の冷却媒体通路を設けるとともに、排気チャンバ２２０の上面にも、空間Ｒ２に通じる導出口２２０ｈによる第２の冷却媒体通路が設けられている。この導出口２２０ｈの形態は、排気チャンバ２２０が延びる方向に設けられるスリット形状、複数の丸穴形状と、様々な形状の採用が可能である。さらに、吸気チャンバ２１０側のアッパーケース２０１ａおよびロアーケース２０１ｂには、それぞれ、空間Ｒ１およびＲ２に導出された冷却風を外部に排出するための開口部２０１ｄ，２０１ｅが設けられている。これらの開口部２０１ｄ，２０１ｅの形状、数量等は適宜選択されるものである。
【００２５】
以上、本実施の形態における電源パック２００Ｂによっても、上記実施の形態１における電源パック２００Ａと同様の作用効果を得ることができる。また、空間Ｒ１および空間Ｒ２に通じる第２の冷却媒体通路を設けることにより、電池モジュール１００の上下面での熱こもりの発生を回避することができる。その結果、電池セル１０の温度が局所的に高くなってしまうことが解消され、電池セル１０の均一な温度管理が可能となり、電池セルの性能を効率良く引き出すことが可能となる。なお、図８に示すように、空間Ｒ１に通じる導出口２ｈおよび空間Ｒ２に通じる導出口２２０ｈから導出される冷却風を効果的に開口部２０１ｄ，２０１ｅに導くための風向板２５０，２５０を設けることも可能である。
【００２６】
また、上記実施の形態１と同様に、冷却媒体の一例として冷却風を用いた場合について説明したが、冷却水を用いることも可能である。冷却媒体に冷却水を用いる場合には、空間Ｒ１および空間Ｒ２内に、冷却水を通過させるための管路を設け、開口部２０１ｄ，２０１ｅには放出管を接続し、この放出管をたとえばラジエータ等を通過循環させることで、冷却水の温度を低下させることができる。
【００２７】
なお、上記各実施の形態における電源パックにおいては、電源に、電池セルを積層配置した電池モジュールを採用した場合について説明したが、キャパシタ等からなる蓄電セルを積層配置した蓄電モジュールを採用することも可能である。蓄電セルおよび蓄電モジュールの外径形状は、電池セルおよび電池モジュールと略同じであり、上記各実施の形態における構成を採用することが可能である。
【００２８】
なお、今回開示した上記各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。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に基づいた実施の形態１における電源パックの横断面図である。
【図２】図１中ＩＩで囲まれる領域の部分拡大図である。
【図３】本発明に基づいた実施の形態１における電源パックの第２の冷却媒体通路を示す部分拡大図である。
【図４】本発明に基づいた実施の形態１における電源パックの平面断面図である。
【図５】本発明に基づいた実施の形態１における電源パック内に導出された冷却風の流れを示す模式図である。
【図６】本発明に基づいた実施の形態１における電源パック内に設けられた風向板を示す平面図である。
【図７】本発明に基づいた実施の形態２における電源パックの横断面図である。
【図８】本発明に基づいた実施の形態２における他の形態の電源パックの横断面図である。
【図９】電源パックの平面断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  電池セル、２  樹脂製枠体、２ａ  脚部、２ｈ  導出口、１０  電池セル、１００  電池モジュール、２００Ａ，２００Ｂ  電源パック、２０１  電源ケース、２０１ａ  アッパーケース、２０１ｂ  ロアーケース、２０１ｃ，２５０  風向板、２０１ｄ，２０１ｅ  開口部、２０１ｈ  開口部、２１０  吸気チャンバ、２２０  排気チャンバ、２２０ｈ  導出口、２２１  シール部材、２３０  ブラケット、２４０  バンド、Ｂ  ボルト、Ｒ１，Ｒ２  空間、Ｓ  第２の冷却媒体通路。
【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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