(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の電池セルが積層された電池モジュールにおいて、電池セルの温度のばらつきを抑制する。【解決手段】電池モジュール２０は、積層された複数の電池セル２２を含む。ロアケース４０とアッパケース６０とによって収容ケースが構成され、その収容ケースの内部に電池モジュール２０が配置される。ロアケース４０の内側表面において、冷却用空気の流れの上流側に複数の凸部４６及び凹部４８が設けられており、下流側に複数の凸部５０及び凹部５２が設けられている。複数の凸部５０及び凹部５２は、複数の凸部４６及び凹部４８よりも密に配置されている。積層方向に直交する幅方向において、凸部４６，５０は内側表面の中央部に配置されており、凹部４８，５２は内側表面の両端部に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが積層された電池モジュールを冷却する電池冷却装置において、
前記電池モジュールを収容し、内部に冷却用空気が導入される収容ケースと、
前記収容ケースの内側表面の少なくとも一部において冷却用空気の流路上に設けられた複数の凸部と、
前記収容ケースの内側表面の少なくとも一部において冷却用空気の流路上に設けられた複数の凹部と、
を有し、
前記複数の凸部及び前記複数の凹部は、前記収容ケースに導入される冷却用空気の流れの上流側よりも下流側の方が密に設けられており、
前記複数の電池セルの積層方向に直交する方向において、前記複数の凸部は前記収容ケースの内側表面の中央部に設けられており、前記複数の凹部は前記収容ケースの内側表面の端部に設けられている、
ことを特徴とする電池冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セルを冷却する電池冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等には、車両走行用モータに供給される電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。この種の蓄電装置として、複数の電池セルが積層された電池モジュールと、電池モジュールを収容する収容ケースと、を備えた電池パックが知られている。一般的に、収容ケースの内部には、冷却用空気を導入するためのエア流路が形成されている。
【０００３】
特許文献１には、複数の電池セルが積層された電池モジュールを冷却するための冷却構造が開示されている。この冷却構造においては、複数の電池セルの間にスペーサが配置されている。スペーサの表面には冷却媒体が流れる通路が形成されている。スペーサの表面において、冷却媒体の流れの上流側には、互いに間隔をあけて直線状に延在する複数のリブが設けられている。下流側には、ドット状の複数のボスが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２００７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、収容ケースの内部には、冷却用空気が流れやすい部分と流れにくい部分とが存在する場合がある。この場合、それらの部分の間で冷却効率に差が生じてしまい、電池セルの温度にばらつきが生じる。例えば、上記特許文献１に記載された冷却構造においては、直線状に延在する複数のリブが上流側に設けられており、下流側よりも上流側の方が、単位面積当たりのエア流路の面積が小さくなる。それ故、上流側にて冷却用空気の流れの抵抗が増大し、上流側での冷却効率が低下してしまうという問題が生じ得る。この問題に対処するために、収容ケース内に冷却用空気を送風するブロアの開口部やダクトの幅を広げることが考えられる。しかし、冷却機構の大型化を招いてしまうという問題が生じる。冷却機構はできるだけ小型であることが望ましいところ、この点において、上記の対処方法は適していない。
【０００６】
本発明の目的は、複数の電池セルが積層された電池モジュールにおいて、電池セルの温度のばらつきを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の電池セルが積層された電池モジュールを冷却する電池冷却装置において、前記電池モジュールを収容し、内部に冷却用空気が導入される収容ケースと、前記収容ケースの内側表面の少なくとも一部において冷却用空気の流路上に設けられた複数の凸部と、前記収容ケースの内側表面の少なくとも一部において冷却用空気の流路上に設けられた複数の凹部と、を有し、前記複数の凸部及び前記複数の凹部は、前記収容ケースに導入される冷却用空気の流れの上流側よりも下流側の方が密に設けられており、前記複数の電池セルの積層方向に直交する方向において、前記複数の凸部は前記収容ケースの内側表面の中央部に設けられており、前記複数の凹部は前記収容ケースの内側表面の端部に設けられている、ことを特徴とする電池冷却装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、複数の電池セルが積層された電池モジュールにおいて、電池セルの温度のばらつきを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る電池パックの一例を示す分解斜視図である。
【図２】電池パックを側面から見た断面図である。
【図３】ロアケースの上面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１には、本発明の実施形態に係る電池パックの一例が示されている。電池パック１０は、例えば、車両走行用モータに供給される電力を蓄電する蓄電装置として用いられる。
【００１１】
電池モジュール２０は、積層方向（Ｗ方向）に積層された複数の電池セル２２を含む。複数の電池セル２２は、図示しないバスバーによって、互いに電気的に接続されている。電池セル２２は、例えば充放電可能な２次電池であり、一例としてリチウムイオン電池である。積層方向に隣り合う２つの電池セル２２の間には、スペーサ２４が配置されている。スペーサ２４は、例えば樹脂材料によって構成されている。スペーサ２４には、冷却用空気が通るエア流路が形成されている。これにより、互いに隣り合う２つの電池セル２２の間に、冷却用空気が入り込む。なお、互いに隣り合う２つの電池セル２２の間には、スペーサ２４ではなく隙間が形成されていてもよい。この場合、その隙間に冷却用空気が入り込む。積層された複数の電池セル２２の組の両端には、エンドプレート２６，２８が配置されている。エンドプレート２６，２８は、複数の電池セル２２を挟み込んだ状態で拘束バンド３０によって互いに結合されている。これにより、複数の電池セル２２が一体的に保持される。
【００１２】
ロアケース４０及びアッパケース６０によって、電池モジュール２０を収容する収容ケースが構成される。ロアケース４０上には電池モジュール２０が配置される。ロアケース４０には、積層方向（Ｗ方向）に延在する下部エア流路用のチャンネル４２が形成されている。チャンネル４２の両側（幅方向Ｌにおける両端部）には、図示しないボルトによって電池モジュール２０を固定するための複数の取り付け穴５４が形成されている。電池モジュール２０は、チャンネル４２を跨いでロアケース４０上に配置され、ロアケース４０の下側から上述したボルトによって固定される。これにより、電池モジュール２０とロアケース４０との間に、冷却用空気が通る下部エア流路が形成される。また、ロアケース４０には、アッパケース６０をロアケース４０に取り付けるための取り付け穴４４が形成されている。取り付け穴４４にはネジ溝が形成されている。
【００１３】
アッパケース６０には、電池セル２２の積層方向に延在する上部エア流路用のチャンネル６２が形成されている。アッパケース６０には、ロアケース４０の取り付け穴４４に対応する取り付け穴６４が形成されている。取り付け穴４４，６４にボルトを通すことにより、アッパケース６０がロアケース４０に固定される。電池モジュール２０とアッパケース６０との間に、冷却用空気が通る上部エア流路が形成される。なお、ロアケース４０及びアッパケース６０の形状は、図１に示されている形状に限定されるものではない。例えば、ロアケース４０は箱状の形状を有し、アッパケース６０は蓋状の形状を有していてもよい。
【００１４】
チャンネル４２の表面には、複数の凸部４６，５０及び凹部４８，５２が、疎領域４２ａと密領域４２ｂとに分けて設けられている。凸部４６，５０及び凹部４８，５２の詳細については後で説明する。
【００１５】
図２には、電池パック１０の内部空間が、電池パック１０の側面（Ｌ方向）から見た図として示されている。なお、図２では、凸部４６，５０及び凹部４８，５２の図示は省略されている。電池モジュール２０とロアケース４０との間には、チャンネル４２によって下部エア流路５６が形成されている。電池モジュール２０とアッパケース６０との間には、チャンネル６２によって上部エア流路６６が形成されている。電池パック１０には、収容ケースの内部に冷却用空気を供給する冷却ブロア７０が接続される。冷却ブロア７０は、吸気ダクト７２を介して収容ケースの内部に冷却用空気を送出する。図２に示す例では、下部エア流路５６の一方端部（Ｗ方向の左端部）に吸気ダクト７２が接続されており、その部分から冷却用空気が収容ケースの内部に送出される。符号１００は冷却用空気の流れを示している。下部エア流路５６に送出された冷却用空気の一部は、スペーサ２４に形成されたエア流路又は隙間を介して上部エア流路６６に送出される。冷却用空気は、下部エア流路５６及び上部エア流路６６において上流側（Ｗ方向の左側）から下流側（Ｗ方向の右側）に送出される。収容ケースの下流側には排気ダクトが設けられている。例えば、上部エア流路６６の下流側の端部に排気ダクトが設けられており、冷却用空気は、その排気ダクトから電池パック１０の外部に排出される。こうして、電池モジュール２０が冷却される。
【００１６】
次に、図３を参照して、凸部４６，５０及び凹部４８，５２について説明する。図３は、ロアケース４０の上面図である。図３には、チャンネル４２の表面（ロアケース４０の内側表面）が示されている。疎領域４２ａは、下部エア流路５６の上流側の領域である。密領域４２ｂは、下部エア流路５６の下流側の領域である。疎領域４２ａには、複数の凸部４６及び複数の凹部４８が設けられている。密領域４２ｂには、複数の凸部５０及び複数の凹部５２が設けられている。図３において、ハッチング部分が凸部４６，５０を示している。
【００１７】
電池セル２２の積層方向（Ｗ方向）に直交する幅方向（Ｌ方向）において、複数の凸部４６，５０は、チャンネル４２の中央部に設けられ、一方、複数の凹部４８，５２は、チャンネル４２の両端部に設けられている。
【００１８】
凸部４６，５０は、例えば上部が丸みを帯びた円柱状の形状を有し、チャンネル４２の表面から高さ方向（Ｈ方向）に突出している。凹部４８，５２は、例えば底面が丸みを帯びた円柱状の形状を有する。
【００１９】
疎領域４２ａの複数の凸部４６及び複数の凹部４８は、互いに等間隔に配置されており、また、密領域４２ｂの複数の凸部５０及び複数の凹部５２は、疎領域４２ａとは異なる間隔で、互いに等間隔に配置されている。図３に示す例では、凸部４６，５０及び凹部４８，５２は千鳥状に配置されている。別の例として、凸部４６，５０及び凹部４８，５２は格子状に配置されていてもよい。
【００２０】
疎領域４２ａ及び密領域４２ｂのいずれにおいても、互いに隣り合う複数の凸部４６の間及び複数の凸部５０の間に、エア流路が形成される。
【００２１】
密領域４２ｂに設けられている複数の凸部５０及び複数の凹部５２は、疎領域４２ａに設けられている複数の凸部４６及び複数の凹部４８よりも密に配置されている。つまり、密領域４２ｂにおいて単位面積当たりに配置されている複数の凸部５０及び複数の凹部５２の数は、疎領域４２ａよりも多い。これにより、疎領域４２ａにおいて単位面積当たりに形成されるエア流路の面積は、密領域４２ｂにおいて単位面積当たりに形成されるエア流路の面積よりも大きくなる。
【００２２】
なお、図３に示す例では、一例として、疎領域４２ａの凸部４６及び凹部４８は同じ径を有している。また、密領域４２ｂの凸部５０及び凹部５２は同じ径を有している。密領域４２ｂの凸部５０及び凹部５２の径は、疎領域４２ａの凸部４６及び凹部４８の径よりも小さい。
【００２３】
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。図４には、疎領域４２ａの凸部４６及び凹部４８が示されている。幅方向（Ｌ方向）において、凸部４６は、チャンネル４２の中央部に設けられ、一方、凹部４８は、チャンネル４２の両端部に設けられている。同様に、密領域４２ｂの凸部５０は、幅方向において中央部に設けられており、密領域４２ｂの凹部５２は、幅方向において両端部に設けられている。
【００２４】
図５は、図３のＶ−Ｖ断面図である。図５には、疎領域４２ａの凹部４８及び電池セル２２が示されている。図５においては、スペーサ２４の図示が省略されている。電池セル２２の表面２２ａは、積層方向（Ｗ方向）を向く面であって、当該電池セル２２の下流側の面であり、隣の電池セル２２に対向する面である。凹部４８の端部４８ａは、その表面２２ａの延長線上の位置に配置されている。つまり、凹部４８の端部４８ａの位置が、電池セル２２における下流側の端部の延長線上の位置と一致するように、凹部４８がロアケース４０の内側表面に形成されている。密領域４２ｂの凹部５２も、凹部４８と同様に配置されている。この構成を採用することにより、互いに隣接する２つの電池セル２２の間に冷却用空気が入りやすくなり、電池セル２２を効率的に冷却することが可能となる。
【００２５】
以上のように、本実施形態では、冷却用空気の流れの上流側に疎領域４２ａが形成されており、下流側に密領域４２ｂが形成されている。冷却ブロア７０から疎領域４２ａに冷却用空気が送出される。疎領域４２ａでは、冷却用空気が複数の凸部４６に繰り返し衝突する。これより、冷却用空気は拡散しながら下流側に流れていく。密領域４２ｂでは、冷却用空気が複数の凸部５０に繰り返し衝突する。これにより、冷却用空気は拡散しながら下流側に流れていく。
【００２６】
冷却ブロア７０に近い上流側では冷却用空気の流速が速過ぎる（風が強過ぎる）ため、上流側が十分に冷却されないうちに、冷たい冷却用空気が下流側に流れてしまう。それ故、一般的に、下流側が冷却されやすく、上流側が冷却されにくいという傾向がある。本実施形態では、疎領域４２ａ（上流側）において単位面積当たりに形成されるエア流路の面積は、密領域４２ｂ（下流側）において単位面積当たりに形成されるエア流路の面積よりも大きい。それ故、上流側における空気流れの抵抗が小さくなり、下流側における空気流れの抵抗が大きくなる。これにより、上流側にて冷却用空気が流れやすくなり、上流側も下流側と同様に冷却されやすくなる。その結果、上流側と下流側とで、電池セル２２の温度のばらつきを解消することが可能となる。本実施形態によると、冷却ブロア７０及び吸気ダクト７２を大型化にすることなく、電池セル２２の温度のばらつきを解消することが可能となる。
【００２７】
また、冷却用空気は、凸部４６，５０に衝突して、幅方向（Ｌ方向）に向かって拡散しやすくなる。これにより、電池セル２２における幅方向の端部を十分に冷却することが可能となる。
【００２８】
図５には、冷却用空気の流れの一例が示されている。図５中の符号１００は冷却用空気の流れを示している。冷却用空気は、凹部４８の形状に沿って上方（Ｈ方向）に流れやすくなる。これにより、下方側から電池セル２２に対して冷却用空気が吹き付けられる。その結果、電池セル２２を効率的に冷却することが可能となる。また、凹部４８，５２の端部が、電池セル２２の端部の延長線上の位置に配置されている。これにより、互いに隣接する２つの電池セル２２の間に冷却用空気が入りやすくなり、電池セル２２を効率的に冷却することが可能となる。
【００２９】
なお、円柱状の凸部４６，５０を用いることにより、個々の凸部４６，５０による空気流れの抵抗の増加を抑制することが可能となる。
【００３０】
また、凸部及び凹部をロアケース４０に設けることにより、ロアケース４０の強度が向上する。
【００３１】
なお、アッパケース６０に複数の凸部及び複数の凹部が設けられていてもよい。この場合も、上流側よりも下流側において、複数の凸部及び複数の凹部が密に配置されている。もちろん、ロアケース４０及びアッパケース６０の両方に複数の凸部及び複数の凹部が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  電池パック、２０  電池モジュール、２２  電池セル、２４  スペーサ、２６，２８  エンドプレート、３０  拘束バンド、４０  ロアケース、４２，６２  チャンネル、４２ａ  疎領域、４２ｂ  密領域、４６，５０  凸部、４８，５２  凹部、５６  下部エア流路、６０  アッパケース、６６  上部エア流路、７０  冷却ブロア、７２  吸気ダクト。
【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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