(57)【要約】【課題】加温する際のバッテリケース内の部位による温度差を小さくしてバッテリセルの温度を均一に近づける。【解決手段】バッテリケース３０には、バッテリセル収容空間Ｓと、温風通路Ｒとが設けられている。バッテリケース３０は、温風通路Ｒ内の温風をバッテリセル収容空間Ｓに送る送風手段３７を備えている。【選択図】図２
2016081846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリセル（２１）と、
上記バッテリセル（２１）を収容するバッテリケース（３０）と、
上記バッテリケース（３０）内の空気を加温する発熱体（３５）とを備えた車両用バッテリパック（１）において、
上記バッテリケース（３０）には、上記バッテリセル（２１）を収容するバッテリセル収容空間（Ｓ）と、上記発熱体（３５）によって加温された温風が流通するとともに上記バッテリセル収容空間（Ｓ）に連通する温風通路（Ｒ）とが設けられ、上記バッテリケース（３０）は、上記温風通路（Ｒ）内の温風を上記バッテリセル収容空間（Ｓ）に送る送風手段（３７）を備えていることを特徴とする車両用バッテリパック（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用バッテリパック（１）において、
上記バッテリケース（３０）の内部には、上記バッテリセル収容空間（Ｓ）と上記温風通路（Ｒ）とを区画するための区画壁（３４）が設けられ、
上記区画壁（３４）に上記発熱体（３５）が設けられていることを特徴とする車両用バッテリパック（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用バッテリパック（１）において、
上記バッテリセル収容空間（Ｓ）には、該バッテリセル収容空間（Ｓ）内の空気を強制対流させるための補助送風手段（３８）が設けられていることを特徴とする車両用バッテリパック（１）。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用バッテリパック（１）において、
上記バッテリケース（３０）の内部には、上記温風通路（Ｒ）内の温風を上記バッテリセル収容空間（Ｓ）に導くための案内部（３９）が設けられていることを特徴とする車両用バッテリパック（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載される車両用バッテリパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等には、駆動輪を駆動するための走行用モーターと、走行用モーターに電力を供給するための車両用バッテリとが搭載されている。電気自動車等は寒冷地で走行することもあるので、車両用バッテリも低温状態に置かれることがある。この車両用バッテリが例えば氷点下まで冷却された場合を想定すると、放電性能が極端に悪化して自動車の走行に影響を与える場合がある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に開示されているように車両用バッテリの加温構造を設けることがある。特許文献１では、複数のバッテリセルを収容したバッテリケースに発熱体及び蓄熱材が設けられている。さらに、バッテリケースには、該バッテリケースに形成された開口部を開閉するためのシャッターと、該バッテリケース内に空気を送るための送風ユニットとが設けられている。そして、シャッターを閉じて温風をバッテリケース内で自然対流させる加温モードと、シャッターを開いて送風ユニットを作動させ、冷却風をバッテリケース内に導入して排出する冷却モードとに切り替えられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４６４１６８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、特許文献１の加温モードでは、発熱体や蓄熱材から放出された熱がバッテリケース内で自然対流しているだけなので、バッテリケース内において例えば上部と下部とでは温度差ができやすい。その結果、バッテリケース内の各バッテリセルの温度が異なることになって均一な加温ができず、バッテリセルの寿命低下を招くことが考えられる。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加温状態にあるバッテリケース内の部位による温度差を小さくしてバッテリセルの温度を均一に近づけることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の発明は、
複数のバッテリセルと、
上記バッテリセルを収容するバッテリケースと、
上記バッテリケース内の空気を加温する発熱体とを備えた車両用バッテリパックにおいて、
上記バッテリケースには、上記バッテリセルを収容するバッテリセル収容空間と、上記発熱体によって加温された温風が流通するとともに上記バッテリセル収容空間に連通する温風通路とが設けられ、上記バッテリケースは、上記温風通路内の温風を上記バッテリセル収容空間に送る送風手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、温風通路内の温風が送風手段によってバッテリセル収容空間に送られるので、温風がバッテリセル収容空間内で強制的に対流することになる。これにより、バッテリセル収容空間の部位による温度差が小さくなるので、複数のバッテリセルの温度が均一に近くなる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
上記バッテリケースの内部には、上記バッテリセル収容空間と上記温風通路とを区画するための区画壁が設けられ、
上記区画壁に上記発熱体が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、発熱体をコンパクトに配設することが可能になる。そして、発熱体の熱は、温風通路を区画するための区画壁から温風通路内の空気に伝達されるので、温風が温風通路内で効率よく生成される。
【００１１】
第３の発明は、第１または２の発明において、
上記バッテリセル収容空間には、該バッテリセル収容空間内の空気を強制対流させるための補助送風手段が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、温風がバッテリセル収容空間の各部に行き渡るようになるので、バッテリセル収容空間の部位による温度差がより一層小さくなる。
【００１３】
第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、
上記バッテリケースの内部には、上記温風通路内の温風を上記バッテリセル収容空間に導くための案内部が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、温風通路内の温風がバッテリセル収容空間に流入し易くなるので、バッテリセルの加温性能が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、温風通路内の温風をバッテリセル収容空間に送る送風手段を備えているので、バッテリセル収容空間の部位による温度差を小さくすることができ、複数のバッテリセルの温度を均一に近づけることができる。
【００１６】
第２の発明によれば、バッテリセル収容空間と温風通路とを区画するための区画壁に発熱体を設けたので、発熱体をコンパクトに配設しながら、温風を効率よく生成することができ、所望の温度まで素早く上昇させることができる。
【００１７】
第３の発明によれば、バッテリセル収容空間内の空気を強制対流させるための補助送風手段を設けたので、バッテリセルの温度をより均一に近づけることができる。
【００１８】
第４の発明によれば、温風通路内の温風をバッテリセル収容空間に導くための案内部を設けたので、バッテリセルの加温性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１に係る車両用バッテリパックの斜視図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】実施形態２に係る車両用バッテリパックの斜視図である。
【図４】図３におけるIV−IV線断面図である。
【図５】図３におけるV−V線断面図である。
【図６】実施形態２の変形例に係る車両用バッテリパックの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る車両用バッテリパック１の斜視図であり、図２は車両用バッテリパック１の縦断面図である。
【００２２】
バッテリパック１は、複数のバッテリモジュール２０と、これらバッテリモジュース２０を収容するバッテリケース３０とを備えている。このバッテリパック１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されて走行用モーターに電力を供給するためのものである。ハイブリッド自動車には、プラグインタイプも含まれる。
【００２３】
バッテリケース３０は、例えば所定方向に長い形状の箱形に構成されている。バッテリモジュール２０は、バッテリケース３０内においてバッテリケース３０の長手方向に並ぶように配置される。
【００２４】
図２に示すように、バッテリモジュール２０は、複数のバッテリセル２１を有している。バッテリセル２１は、例えば円筒状に形成された二次電池であり、上下方向に延びる姿勢状態で収容される。バッテリモジュール２０は、図示しないが電極板を有している。バッテリセル２１は電極板によって直列に接続される。また、バッテリモジュール２０同士は直列に接続することもできるし、並列に接続することもできる。
【００２５】
バッテリケース３０は、上下方向の中間部において上側部材３１と下側部材３２とに分割されている。上側部材３１の上壁部３１ａにおける長手方向一側には、上方へ膨出する膨出部３１ｂが形成されている。この膨出部３１ｂの内部には、バッテリモジュール２０が収容されている。つまり、バッテリモジュール２０は、バッテリケース３０の長手方向一側において上下に２段重ねとなるように収容されている。また、上側部材３１の上壁部３１ａの周縁部には、下方へ延びる周壁部３１ｃが一体成形されている。周壁部３１ｃの下端部には上側フランジ３１ｄが形成されている。
【００２６】
下側部材３２の底壁部３２ａの周縁部には、上方へ延びる周壁部３２ｂが一体成形されている。周壁部３２ｂの上端部には下側フランジ３２ｃが形成されている。下側フランジ３２ｃは、上側フランジ３１ｄと重なるようになっており、下側フランジ３２ｃと上側フランジ３１ｄを締結部材等によって締結することにより、上側部材３１と下側部材３２とが一体化するようになっている。上側部材３１と下側部材３２との間からは空気の出入りがないようにしている。
【００２７】
図２に示すように、バッテリケース３０に収容したバッテリモジュール２０は、隣り合うもの同士の間に隙間が形成されるように配置されている。バッテリモジュール２０間の隙間は、後述する温風が容易に流通可能なように十分な広さに設定されている。バッテリモジュール２０と底壁部３２ａとの間にも温風が流通可能な隙間が設けられている。
【００２８】
バッテリケース３０には、バッテリセル２１を収容するバッテリセル収容空間Ｓと、温風通路Ｒとが設けられている。すなわち、バッテリケース３０の内部には、バッテリセル収容空間Ｓと温風通路Ｒとを区画するための区画壁３４が、該バッテリケース３０の内部において上部近傍に設けられている。この区画壁３４は、例えば熱伝導性を有する樹脂材で構成することができ、上側部材３１の上壁部３１ａの内面から下方に離れて配置され、この区画壁３４よりも上側の空間によって温風通路Ｒが構成され、また、区画壁３４よりも下側の空間によってバッテリセル収容空間Ｓが構成されている。区画壁３４は、全体として上側部材３１の上壁部３１ａの形状に沿うように形成されており、上壁部３１ａの膨出部３１ｂの上面に沿う第１壁部３４ａと、第１壁部３４ａに連なって下方へ延びる第２壁部３４ｂと、第２壁部３４ｂの下端部に連なってバッテリケース３０の長手方向他側へ延びる第３壁部３４ｃとを有している。したがって、温風通路Ｒは、バッテリケース３０の長手方向一側の端部から他側の端部に亘って延びるとともに、膨出部３２ｂが形成された部位で上方へ屈曲した形状になる。また、温風通路Ｒは、バッテリケース３０の幅方向両端に広がっている。
【００２９】
区画壁３４には、バッテリケース３０内の空気を加温するための発熱体３５が設けられている。発熱体３５は、例えばアルミニウム合金、ステンレス、銅等のように、電力を供給することによって発熱する板状の金属製導電部材で構成することができるが、これらに限られるものではない。発熱体３５は、区画壁３４におけるバッテリセル収容空間Ｓに臨む面に固着されている。発熱体３５には、図示しないが正極側電極部と負極側電極部とが設けられており、正極側電極部及び負極側電極部には、バッテリや制御装置等から延びる配線が接続されるようになっている。制御装置によってバッテリセル２１が所定の低温度以下であることが検出された場合に発熱体３５に電力が供給されるように構成されている。尚、発熱体３５は、区画壁３４における温風通路Ｒに臨む面に固着してもよいし、区画壁３４の両面に固着してもよいし、区画壁３４の内部に埋設してもよい。また、発熱体３５は、温風通路Ｒの上面や側面に設けてよい。
【００３０】
区画壁３４の第１壁部３４ａ、第２壁部３４ｂ及び第３壁部３４ｃには、それぞれ複数の貫通孔３４ｄが形成されている。貫通孔３４ｄは、バッテリセル収容空間Ｓと温風通路Ｒとに連通しており、この貫通孔３４ｄの形成によって温風通路Ｒの複数箇所がバッテリセル収容空間Ｓに連通することになる。
【００３１】
また、区画壁３４における温風通路Ｒに臨む面には、温風通路Ｒへ向けて突出する突出部３４ｅが複数設けられている。突出部３４ｅはバッテリケース３０の幅方向に延びている。突出部３４ｅの形成により、伝熱面積の増大が図られるとともに、温風通路Ｒを流れる温風に乱流を起こさせることが可能になるので、発熱体３５の熱が、温風通路Ｒを流れる温風に効率よく伝達する。尚、突出部３４ｅは、バッテリケース３０の長手方向に延びていてもよいし、柱状の突起であってもよい。また、突出部３４ｅの代わり、または突出部３４ｅと共に区画壁３４に溝（図示せず）を設けてもよい。また、突出部３４ｅは省略してもよい。
【００３２】
また、バッテリケース３０は、温風通路Ｒ内の温風をバッテリセル収容空間Ｓに送るための送風手段としてのファン３７を備えている。送風手段の構成は特に限定されず、空気を送ることができる送風機等を使用することができる。また、この実施形態では、ファン３７を区画壁３４の第３壁部３４ｃに設けているが、第１壁部３４ａや第２壁部３４ｂに設けることもできる。この実施形態のファン３７は、従来周知の送風機等に使用されるものであり、図示しない制御装置によってバッテリセル２１が所定の低温度以下であることが検出された場合に電力が供給されるように構成されている。ファン３７の吸気口はバッテリセル収容空間Ｓに臨んでおり、また、排気口は温風通路Ｒに臨んでいる。したがって、ファン３７が作動すると、バッテリセル収容空間Ｓ内の空気を吸い込んで温風通路Ｒに吐出する。
【００３３】
尚、バッテリケース３０の外面に、冷却風が流れる冷却風通路（図示せず）を形成してもよい。これにより、バッテリセル２１が高温状態にあるときには発熱体３５の作動を停止し、かつ、冷却風通路に冷却風を流すことで、バッテリセル２１を冷却することも可能になる。また、バッテリセル２１の温度が上昇したときには、発熱体３５の作動を停止した状態でファン３７のみ作動させるようにしてもよい。
【００３４】
次に、上記のように構成された車両用バッテリパック１のバッテリセル２１を加温する場合について説明する。バッテリセル２１が所定の低温状態にあることが制御装置によって検出されると、発熱体３５及びファン３７に電力が供給される。発熱体３５に電力が供給されると発熱体３５が発熱する。発熱体３５の熱は区画壁３４に伝達し、区画壁３４に伝達した熱によって温風通路Ｒ内の空気が加温される。このとき、突出部３４ｅが設けられているので、伝熱面積が広く確保されて温風通路Ｒ内の空気の加温が促進される。
【００３５】
ファン３７が作動してバッテリセル収容空間Ｓ内の空気を吸い込んで温風通路Ｒに吐出すると、温風通路Ｒ内の空気が上述のように加温されて温風となり、温風が貫通孔３４ｄからバッテリセル収容空間Ｓに送られる。貫通孔３４ｄは、区画壁３４の各部に形成されているので、温風はバッテリセル収容空間Ｓの複数箇所に同時に送られることになる。バッテリセル収容空間Ｓに送られた温風は、上方から下方へ流れながらファン３７の吸気口の方へ集まっていき、再び温風通路Ｒに吐出されて加温される。このようにバッテリケース３０内の空気を循環させることで、バッテリセル２１を効率よく加温することが可能になる。また、温風をバッテリセル収容空間Ｓ内で強制対流させることができるので、バッテリセル収容空間Ｓの隅々に温風を供給することが可能になり、各バッテリセル２１を同様に加温することができる。また、発熱体３５の熱はバッテリセル収容空間Ｓにも放射されるので、バッテリセル収容空間Ｓの空気も加温される。
【００３６】
以上説明したように、この実施形態１に係る車両用バッテリパック１によれば、温風通路Ｒ内の温風をバッテリセル収容空間Ｓに送るファン３７を備えているので、バッテリセル収容空間Ｓの部位による温度差を小さくすることができ、バッテリセル２１の温度を均一に近づけることができる。
【００３７】
また、バッテリセル収容空間Ｓと温風通路Ｒとを区画するための区画壁３４に発熱体３５を設けたので、発熱体３５をコンパクトに配設しながら、温風を効率よく生成することができ、所望の温度まで素早く上昇させることができる。
【００３８】
（実施形態２）
図３〜図５は、本発明の実施形態２に係る車両用バッテリパック１を示すものである。実施形態２の車両用バッテリパック１は、実施形態１のものに対し、バッテリセル２１の加温構造が異なるだけである。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００３９】
実施形態２では、ファン３７が、区画壁３４の第１壁部３４ａにおいてバッテリケース３０の幅方向に間隔をあけて複数設けられ、また、区画壁３４の第３壁部３４ｃにおいてバッテリケース３０の幅方向及び長手方向に間隔をあけて複数設けられている。これにより、バッテリセル収容空間Ｓへ供給する温風の単位時間当たりの量を増加させることができるとともに、バッテリセル収容空間Ｓの広い範囲に十分な量の温風を供給することができる。
【００４０】
また、バッテリケース３０の上側部材３１の上壁部３１ａには、温風通路Ｒ内へ向けて下方へ突出する上側突出部３９が設けられている。上側突出部３９は、区画壁３４の貫通孔３４ｄの開口に対向するように配置されており、温風通路Ｒ内の温風を貫通孔３４ｄへ向けて導く、つまり、バッテリセル収容空間Ｓに導くための案内部となっている。これにより、温風通路Ｒ内の温風がスムーズにバッテリセル収容空間Ｓに流入するようになる。上側突出部３９は、複数設けるのが好ましいが、１つであってもよい。
【００４１】
また、バッテリケース３０の下側部材３２の底壁部３２ａには、バッテリセル収容空間Ｓへ向けて上方へ突出する下側突出部４０が設けられている。下側突出部４０は、バッテリセル収容空間Ｓを流れる温風を、バッテリモジュール２０の側方を流れるように導くためのものである。下側突出部４０は、複数設けるのが好ましいが、１つであってもよい。
【００４２】
バッテリセル収容空間Ｓには、該バッテリセル収容空間Ｓ内の空気を強制対流させるための補助ファン（補助送風手段）３８が設けられている。補助ファン３８は、上記ファン３７と同様に構成することができる。補助ファン３８は、ファン３７と同様に、区画壁３４の第１壁部３４ａと第３壁部３４ｃに設けられている。ファン３７と補助ファン３８とはバッテリケース３０の幅方向に交互に配置される。補助ファン３８は、バッテリセル収容空間Ｓ内の空気を下方から吸入して区画壁３４の下面に沿ってバッテリケース３０の幅方向及び長手方向に吐出する。これにより、バッテリセル収容空間Ｓ内での温風の流れが十分に形成される。
【００４３】
実施形態２のものも、温風通路Ｒ内の温風をバッテリセル収容空間Ｓに送るファン３７を備えているので、実施形態１と同様に、バッテリセル収容空間Ｓの部位による温度差を小さくすることができ、バッテリセル２１の温度を均一に近づけることができる。
【００４４】
また、図６に示す変形例のように、補助ファン３８を省略することができる。この場合、区画壁３４の上方にファン３７を設ける。そして、区画壁３４には、貫通孔３４ｄの周縁部に、上方へ突出するように傾斜板部４１を設けることができる。傾斜板部４１は、ファン３７に近い側が最も上に位置し、ファン３７から離れるにしたがって下に位置するように傾斜している。これにより、ファン３７から温風通路Ｒに排出された空気が加温された後、傾斜板部４１の下面に沿って流れて貫通孔３４ｄに導かれてバッテリセル収容空間Ｓに流入し易くなる。
【００４５】
尚、図示しないが、送風手段としてのファン等がバッテリセル収容空間Ｓに設けられていて、送風手段から排出された空気が温風通路Ｒに供給され、温風通路Ｒ内の加温された温風がバッテリセル収容空間Ｓに流入するようにしてもよい。
【００４６】
実施形態１、２では、バッテリモジュール２０が上下方向に２段重ねとなるように配置した場合について説明したが、これに限らず、バッテリモジュール２０が１段だけの場合にも本発明を適用することができる。
【００４７】
また、温風通路Ｒは、バッテリケース３０の側部に設けてもよい。
【００４８】
また、区画壁３４にニッケルメッキ等の熱伝導性の良好な層を設けてもよく、こうすることで、発熱体３５の熱が温風通路Ｒを流れる空気に一層伝達し易くなる。
【００４９】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る車両用バッテリパックの冷却構造は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等で使用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１              バッテリパック
２０            バッテリモジュール
２１            バッテリセル
３０            バッテリケース
３４            区画壁
３５            発熱体
３７            ファン（送風手段）
３８            補助ファン（補助送風手段）
３９            上側突出部（上側突出部）
Ｒ              温風通路
Ｓ              バッテリセル収容空間
【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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