(57)【要約】【課題】バッテリセルの各々に対し、均一な風量で冷却風を供給できるバッテリパックを提供する。【解決手段】バッテリパックは、側壁部１〜４を有するバッテリケース１０と、複数のバッテリセル１１と、側壁部３に接続され、バッテリケース内に冷却風を供給する吸入ブロア７とを備える。バッテリケース１０は、側壁部３の側から側壁部４の側に向かって延びる中心軸１０ｃを有している。吸入ブロア７の中心軸７ｃは、中心軸１０ｃに対して側壁部１の方に向けて傾斜するように配置されている。バッテリケースのうち、基準方向ＡＲにおける側壁部２の中央に位置する部分Ｃと側壁部４との間の位置であって、バッテリケースの中心軸１０ｃよりも側壁部２の側に位置する部分には、バッテリケースの内側に向けて凹む形状を有する膨出部９が設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対向する第１側壁部および第２側壁部と、前記第１側壁部および前記第２側壁部の一端側に配置された第３側壁部と、前記第１側壁部および前記第２側壁部の他端側に配置された第４側壁部と、を有するバッテリケースと、
前記バッテリケース内に収容された複数のバッテリセルと、
前記第３側壁部に接続され、前記バッテリケース内に冷却風を供給する吸入ブロアと、を備え、
前記バッテリケースは、前記第３側壁部の側から前記第４側壁部の側に向かって延びる中心軸を有しており、
前記吸入ブロアの中心軸は、前記バッテリケースの前記中心軸に対して前記第１側壁部の方に向けて傾斜するように配置されており、
前記第２側壁部が前記第３側壁部から前記第４側壁部に向かって延在している方向を基準方向とすると、
前記バッテリケースのうち、前記基準方向における前記第２側壁部の中央に位置する部分と前記第４側壁部との間の位置であって、前記バッテリケースの前記中心軸よりも前記第２側壁部の側に位置する部分には、前記バッテリケースの内側に向けて凹む形状を有する膨出部が設けられている、
バッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００８−１１２７１５号公報（特許文献１）に開示されているように、バッテリパックは、複数のバッテリセルを内蔵しており、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車などに搭載されている。バッテリパックは、冷却風を外部から取り込むことで、複数のバッテリセルを冷却している。冷却風は、冷却ファンが回転することにより、吸入ブロアを通してバッテリパックの中に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸入ブロアを通してバッテリパックの中に取り込まれた冷却風は、複数のバッテリセルの各々に対して、できるだけ均一な風量で供給されることが好ましい。複数のうちのいくつかのバッテリセルが十分に冷却されない場合、それらのバッテリパックと他のバッテリパックとの間で温度にバラつきが生じてしまい、それらのバッテリパックには、他のバッテリパックよりも早くに性能劣化が生じやすくなる。
【０００５】
本発明は、複数のバッテリセルの各々に対して、従来に比して均一な風量で冷却風を供給することが可能なバッテリ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】
【０００６】
バッテリパックは、相互に対向する第１側壁部および第２側壁部と、上記第１側壁部および上記第２側壁部の一端側に配置された第３側壁部と、上記第１側壁部および上記第２側壁部の他端側に配置された第４側壁部と、を有するバッテリケースと、上記バッテリケース内に収容された複数のバッテリセルと、上記第３側壁部に接続され、上記バッテリケース内に冷却風を供給する吸入ブロアと、を備え、上記バッテリケースは、上記第３側壁部の側から上記第４側壁部の側に向かって延びる中心軸を有しており、上記吸入ブロアの中心軸は、上記バッテリケースの上記中心軸に対して上記第１側壁部の方に向けて傾斜するように配置されており、上記第２側壁部が上記第３側壁部から上記第４側壁部に向かって延在している方向を基準方向とすると、上記バッテリケースのうち、上記基準方向における上記第２側壁部の中央に位置する部分と上記第４側壁部との間の位置であって、上記バッテリケースの上記中心軸よりも上記第２側壁部の側に位置する部分には、上記バッテリケースの内側に向けて凹む形状を有する膨出部が設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成によれば、複数のバッテリセルの各々に対して、従来に比して均一な風量で冷却風を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態におけるバッテリパック１００を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【図５】実施の形態におけるバッテリパック１００の作用および効果を説明するための図である。
【図６】比較例１におけるバッテリパック１０１を説明するための図である。
【図７】比較例２におけるバッテリパック１０２を説明するための図である。
【図８】実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図９】実施の形態の変形例を説明するための他の図である。
【図１０】実施の形態の変形例を説明するためのさらに他の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１０】
［実施の形態］
図１は、実施の形態におけるバッテリパック１００を示す斜視図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【００１１】
図１および図２を主として参照して、バッテリパック１００は、バッテリケース１０、複数のバッテリセル１１、吸入ブロア７、排出ブロア８を備える。バッテリケース１０は、全体として略直方体状の形状を有しており、その構成要素として、側壁部１（第１側壁部）、側壁部２（第２側壁部）、側壁部３（第３側壁部）、側壁部４（第４側壁部）、アッパーケース５、ロアーケース６を含んでいる。
【００１２】
側壁部１，２は相互に対向しており、側壁部３，４も相互に対向している。側壁部１，２は、バッテリケース１０の長手方向に沿って延びており、側壁部３，４は、バッテリケース１０の短手方向に沿って延びている。側壁部３は、側壁部１，２の一端側に配置されており、側壁部４は、側壁部１，２の他端側に配置されている。アッパーケース５は、側壁部１〜４の上部を覆うように設けられており、ロアーケース６は、側壁部１〜４の下部を覆うように設けられている。
【００１３】
図３を参照して、バッテリケース１０は、側壁部３の側から側壁部４の側に向かって延びる中心軸１０ｃを有している。中心軸１０ｃとは、複数のバッテリセル１１（図２）が配列されている方向と平行に延びる仮想の直線である。図３に示すようにバッテリパック１００（ロアーケース６）を平面視した場合、中心軸１０ｃは、ロアーケース６の底面の面積を左右に略半分に分ける位置に描かれる。本実施の形態においては、側壁部３，４は、互いに平行な方向に（図３紙面左右方向に）延在している。当該延在方向における側壁部３の中心位置と、当該延在方向における側壁部４の中心位置とを結ぶことにより、中心軸１０ｃを描くことができる。
【００１４】
さらに、バッテリケース１０は、側壁部１の側から側壁部２の側に向かって延びる他の中心軸１０ｄを有している。他の中心軸１０ｄとは、複数のバッテリセル１１（図２）が配列されている方向に対して直交する方向に延びる仮想の直線である。図３に示すようにバッテリパック１００（ロアーケース６）を平面視した場合、中心軸１０ｄは、ロアーケース６の底面の面積を上下に略半分に分ける位置に描かれる。本実施の形態においては、側壁部１，２は、互いに平行な方向に（図３紙面上下方向に）延在している。当該延在方向における側壁部１の中心位置と、当該延在方向における側壁部２の中心位置とを結ぶことにより、他の中心軸１０ｄを描くことができる。
【００１５】
図３を参照して、説明上の便宜のため、ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間を、領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤの４つの領域に区画する。領域ＲＡとは、ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間のうち、側壁部１、側壁部４、中心軸１０ｃおよび他の中心軸１０ｄにより囲まれる空間である。
【００１６】
領域ＲＢとは、ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間のうち、側壁部２、側壁部４、中心軸１０ｃおよび他の中心軸１０ｄにより囲まれる空間である。領域ＲＣとは、ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間のうち、側壁部１、側壁部３、中心軸１０ｃおよび他の中心軸１０ｄにより囲まれる空間である。領域ＲＤとは、ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間のうち、側壁部２、側壁部３、中心軸１０ｃおよび他の中心軸１０ｄにより囲まれる空間である。
【００１７】
図２に示すように、バッテリセル１１は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などである。複数のバッテリセル１１は、これらの間に隙間（冷却用の通路）を空けて並列に配置され、両端に配置した拘束部材１１ａ，１１ｂ（図２）によって一体化されている。複数のバッテリセル１１は、相互に電気的に直接接続されることで１つのバッテリモジュールを構成しており、バッテリケース１０の中に収容されている。
【００１８】
吸入ブロア７は、その一端に供給口７Ｈを有している。吸入ブロア７の供給口７Ｈは、バッテリケース１０の側壁部３に接続され、吸入ブロア７の他端は、図示しない吸入用のダクトに接続される。排出ブロア８は、その一端に排出口８Ｈを有している。排出ブロア８の排出口８Ｈは、バッテリケース１０の側壁部４に接続される。本実施の形態では、吸入ブロア７がロアーケース６寄りに設けられており、排出ブロア８がアッパーケース５寄りに設けられている。吸入ブロア７および排出ブロア８は、複数のバッテリセル１１に対して互いに反対側となる位置に配置されている。
【００１９】
吸入ブロア７は、筒状に形成され、中心軸７ｃ（図１，図３）を有している。吸入ブロア７の内側に形成された空間に、冷却風が流れる。この冷却風の流れる方向に対して直交する面方向において、吸入ブロア７の内側空間の断面形状を描いたとする。吸入ブロア７の中心軸７ｃとは、この断面形状の図心を、その冷却風の流れる方向に連ねることで得られる仮想の直線である。
【００２０】
図３に示すように、本実施の形態においては、吸入ブロア７の中心軸７ｃは、バッテリケース１０の中心軸１０ｃに対して側壁部１の方に向けて傾斜するように配置されている。図３に示すように、ロアーケース６の底面に対して垂直な方向からロアーケース６を見おろすように平面視した場合、中心軸７ｃと中心軸１０ｃとの間には角度α（０°＜α＜９０°）が形成される。
【００２１】
ここで、側壁部２が側壁部３から側壁部４に向かって延在している方向を、基準方向ＡＲと定義する。側壁部２は、基準方向ＡＲにおける側壁部２の中央の位置に、中央部分Ｃを有している。バッテリケース１０のうち、基準方向ＡＲ方向における中央部分Ｃと側壁部４との間の位置であって、バッテリケース１０の中心軸１０ｃよりも側壁部２の側に位置する部分には、バッテリケース１０の内側に向けて凹む形状を有する膨出部９が設けられている（図１，図３，図４参照）。
【００２２】
膨出部９がバッテリケース１０に設けられている場合と設けられていない場合とを比較すると、膨出部９の存在によって、膨出部９がバッテリケース１０に設けられている場合には、バッテリケース１０の内部空間の体積が膨出部９の分だけ小さくなっている。特に、バッテリケース１０の内部空間（ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間）のうち、側壁部４寄りに位置する空間の体積が、膨出部９の分だけ小さくなっている。
【００２３】
（作用および効果）
図２および図５を参照して、本実施の形態においては、図示しない冷却ファンが回転することにより、吸入用のダクト、吸入ブロア７、供給口７Ｈを通して、バッテリパック１００（バッテリケース１０）の中に冷却風が供給される。冷却風は、ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間に供給される。冷却風は、複数のバッテリセル１１の間に形成された隙間を通過した後、アッパーケース５と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間内に到達する。その後、冷却風は、排出口８Ｈおよび排出ブロア８を通して外部に排出される。
【００２４】
上述のとおり、吸入ブロア７の中心軸７ｃは、バッテリケース１０の中心軸１０ｃに対して側壁部１の方に向けて傾斜するように配置されている。したがって、冷却風が吸入ブロア７からバッテリケース１０の中に供給された際、冷却風は領域ＲＣを経て側壁部１の方に向かって進む。その後、冷却風は側壁部１の近傍で曲がって側壁部４の方に向かって進み、やがて領域ＲＢに到達する。
【００２５】
本実施の形態においては、バッテリケース１０の内側に向けて凹む形状を有する膨出部９が、領域ＲＢに設けられている。膨出部９は、側壁部２の側から側壁部１の側に向かって膨出するように形成されている。ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間について、領域ＲＡ，ＲＢの合計体積は、領域ＲＣ，ＲＤの合計体積に比べて小さくなっている。さらに、領域ＲＢの体積は、領域ＲＡの体積に比べて小さくなっている。
【００２６】
領域ＲＣ、領域ＲＡ、領域ＲＢと順に流れてきた冷却風は、膨出部９の近傍（図５に示す領域Ｒ１の位置）で渦を巻くことになる。たとえば領域ＲＣや領域ＲＤの中で冷却風の渦が形成されると、冷却風が局所的に淀んで溜まってしまい、領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤの中で温度差が発生してしまう。これに対して、膨出部９の近傍の領域Ｒ１に示す位置に冷却風の渦が左右方向に広がるように形成されることで、冷却風が局所的に淀んで溜まってしまうようなことを抑制することができ、領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤの中で発生し得る温度差を小さくすることが可能となる。その結果、複数のバッテリセル１１の各々に対して、従来に比して均一な風量で冷却風を供給することが可能となる。
【００２７】
［比較例１］
図６は、比較例１におけるバッテリパック１０１を示す図である。図６は、実施の形態における図５に対応している。バッテリパック１０１のバッテリケース１０には、膨出部９が設けられていない。ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間について、領域ＲＡ，ＲＢの合計体積は、領域ＲＣ，ＲＤの合計体積と略等しく、さらに、領域ＲＢの体積は、領域ＲＡの体積と略等しい。
【００２８】
領域ＲＣ、領域ＲＡ、領域ＲＢと順に流れてきた冷却風は、領域ＲＢの近傍で渦を巻くことなく、そのまま領域ＲＤの方へと流れていく。冷却風は、領域ＲＤに入り込みつつ、領域Ｒ２に示す位置に渦を形成することになる。領域Ｒ２は、領域Ｒ１（図５）に比べて吸入ブロア７寄りの位置である。比較例１の場合、温度分布は、領域ＲＤ＞領域ＲＣ＞領域ＲＢ＞領域ＲＡとなり、ばらつきが生じてしまう。
【００２９】
［比較例２］
図７は、比較例２におけるバッテリパック１０２を示す図である。図７は、実施の形態における図５に対応している。バッテリパック１０２のバッテリケース１０には、膨出部９が設けられておらず、さらに、吸入ブロア７の中心軸７ｃはバッテリケース１０の中心軸１０ｃと一致している。ロアーケース６と複数のバッテリセル１１との間に形成されている空間について、領域ＲＡ，ＲＢの合計体積は、領域ＲＣ，ＲＤの合計体積と略等しく、さらに、領域ＲＢの体積は、領域ＲＡの体積と略等しい。
【００３０】
比較例２の場合には、吸入ブロア７からバッテリケース１０の中へ供給された冷却風は、中心軸１０ｃに沿って略直線状に進行し、その後、側壁部４の近傍で領域ＲＡ，ＲＢへと２つに分岐する。領域ＲＡの方へ進んだ冷却風は、側壁部１の近傍の位置Ｒ３で渦を形成し、領域ＲＢの方へ進んだ冷却風は、側壁部２の近傍の位置Ｒ４で渦を形成する。比較例２の場合、２つの渦が形成されてしまい、温度管理が複雑になる。温度分布は、領域ＲＣ，ＲＤ＞領域ＲＡ，ＲＢとなり、やはりばらつきが生じてしまう。
【００３１】
［まとめ］
上述の実施の形態の場合には、吸入ブロア７からバッテリケース１０の中へ供給された冷却風は１つの渦を形成する。膨出部９の近傍の領域Ｒ１に示す位置に、冷却風の渦が左右方向に広がるように形成される。一般的に、側壁部３に設けられた吸入ブロア７から冷却風を導入する場合には、温度分布は、領域ＲＣ，ＲＤ＞領域ＲＡ，ＲＢとなりやすい。本実施の形態においては、中心軸７ｃの配置角度と、膨出部９の存在によって、領域ＲＣ，ＲＤの温度を下げ、領域ＲＡ，ＲＢの温度を上げている。
【００３２】
膨出部９は、側壁部２の側から側壁部１の側に向かって膨出するように形成されている。すなわち、膨出部９を領域ＲＢに配置することで、領域ＲＡおよび領域ＲＢの合計体積（風路断面積）が領域ＲＣおよび領域ＲＤの合計体積に比べて小さくなる。これにより、領域ＲＣ，ＲＤに入る冷却風が、膨出部９を設けない場合に比べて多くなる。さらに、領域ＲＢの体積が領域ＲＡの体積よりも小さくなることで、膨出部９の近傍の領域Ｒ１に示す位置に、冷却風の渦が左右方向に広がるように形成される。冷却風が局所的に淀んで溜まってしまうようなことを抑制することができ、領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤの中で発生し得る温度差を小さくすることが可能となる。その結果、複数のバッテリセル１１の各々に対して、従来に比して均一な風量で冷却風を供給することが可能となる。
【００３３】
［変形例］
図８および図９を参照して、膨出部９は、側壁部３の側に位置する傾斜面９ａと、側壁部４の側に位置する傾斜面９ｂと、辺９ｃと辺９ｄとの間に位置する傾斜面９ｅとを有している。角度αや、傾斜面９ａ，９ｂ，９ｅおよび辺９ｃ，９ｄの位置および大きさなどを最適化することで、複数のバッテリセル１１の各々に対して、従来に比してより均一な風量で冷却風を供給することが可能となる。
【００３４】
図１０を参照して、上述の実施の形態では、排出ブロア８が側壁部４に設けられていた。図１０に示すバッテリパック１０３のように、排出ブロア８は、側壁部３に設けられていてもよい。当該構成によっても、上記の実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００３５】
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】
【００３６】
１  側壁部（第１側壁部）、２  側壁部（第２側壁部）、３  側壁部（第３側壁部）、４  側壁部（第４側壁部）、５  アッパーケース、６  ロアーケース、７  吸入ブロア、７Ｈ  供給口、７ｃ，１０ｃ  中心軸、８  排出ブロア、８Ｈ  排出口、９  膨出部、９ａ，９ｂ，９ｅ  傾斜面、９ｃ，９ｄ  辺、１０  バッテリケース、１０ｄ  他の中心軸、１１  バッテリセル、１１ａ，１１ｂ  拘束部材、１００，１０１，１０２，１０３  バッテリパック、ＡＲ  基準方向、Ｃ  中央部分、Ｒ１，Ｒ２，ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ  領域、Ｒ３，Ｒ４  位置。
【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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【図１０】
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