JP2020161219A - 電池パックの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電池パック内のレイアウトの自由度を高めるとともに、電池パックに収容された組電池をむらなく冷却する。【解決手段】電池パック１０が備える冷却構造であって、吸気通路３１は、電池モジュール２０の積層方向に延び、ファン１２から送出される冷却風を流入させる吸気口１４Ａを、吸気通路３１のうちその長手方向の一端側に備え、排気通路３２は、電池モジュール２０の積層方向に延び、通気用通路２１を通過した冷却風を外部に排出する排気口１５Ａを、排気通路３２のうち吸気口１４Ａと同じ側である排気通路の長手方向の一端３２Ａ側に備え、排気通路３２を区画する壁部１５Ｂのうち、排気口１５Ａが設けられた一端に対して反対側となる他端３２Ｂ寄りの位置に、排気通路３２内の空気の一部を排出する孔部１７を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックに収容された組電池を冷却する電池パックの冷却構造に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の車両には、一般的に組電池等を有する電池パックが搭載されている。組電池は、複数の単電池から構成される電池モジュールを複数組み合わせたものである。

単電池は充放電などに伴う温度上昇によりその性能が低下する。そこで、電池パックに、空冷式の冷却構造を設けて、単電池の温度上昇を抑制することで、組電池の性能の維持が図られるようにしている。また、電池モジュール間で温度のばらつきが大きくなると、充電状態のばらつきが発生して一部の電池モジュールが過充電状態や過放電状態となる可能性がある。このように一部の電池モジュールに過充電や過放電が発生すると、組電池の電池特性が規制されることがある。このため、単電池を単に冷却するだけでなく、組電池をむらなく冷却する必要がある。

特許文献１に記載された冷却構造は、組電池をむらなく冷却するためのものであり、吸気チャンバーと、電池モジュール間に設けられた通気用通路と、排気チャンバーとを有している。この冷却構造では、冷却風が流入する吸気チャンバーのうち、吸気口付近にチャンバー内突起を設けている。そして、チャンバー内突起により、吸気チャンバー内の吸気口付近の静圧を高めて吸気チャンバー内の静圧の偏りを抑制することで、電池モジュール間の通気量のばらつきを抑制し、組電池をむらなく冷却するようにしている。

特開２０１７−１８３２４０号公報

特許文献１に記載された冷却構造は、吸気チャンバーにチャンバー内突起を設けるものであるが、吸気チャンバーの構造や小型化への制約となる等の理由により、チャンバー内突起を設けることが難しい場合もある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池パック内のレイアウトの自由度を高めるとともに、電池パックに収容された組電池をむらなく冷却することにある。

上記課題を解決する電池パックの冷却構造は、複数の電池モジュールが、隣接する前記電池モジュールの間に通気用通路を設けて積層された組電池と、前記組電池のうち前記通気用通路が開口する一方の面に配置された吸気通路と、前記組電池のうち前記通気用通路が開口する他方の面に配置された排気通路と、を有する電池パックが備える冷却構造であって、前記吸気通路は、前記電池モジュールの積層方向に延び、送風機から送出される冷却風を流入させる吸気口を、前記吸気通路のうち当該吸気通路の長手方向の一端側に備え、前記排気通路は、前記電池モジュールの積層方向に延び、前記通気用通路を通過した前記冷却風を外部に排出する排気口を、前記排気通路のうち、前記吸気通路の吸気口と同じ側である前記排気通路の長手方向の一端側に備え、前記排気通路を区画する壁部のうち、前記排気通路のうち前記排気口が設けられた一端に対して反対側となる他端寄りの位置に、前記排気通路内の空気の一部を排出する連通部を備える。

排気口が、吸気口が設けられた側と同じ側に設けられる冷却構造は、吸気通路を流れた冷却風が、通気用通路で方向を転換し、排気通路では吸気通路内を流れる方向と逆方向に流れるため、Ｕターン式冷却構造といわれる。この冷却構造では、排気通路のうち、排気口が設けられた一端側よりも、その反対側となる他端側における静圧が高くなる場合があることが発明者らによって判明した。上記構成によれば、排気通路のうち、排気口が設けられた一端に対して反対側となる他端寄りの位置に空気の一部を排出する連通部を設けたので、この他端側における空気の流速を高める一方で静圧を低下させて、排気通路の長手方向における静圧の偏りを抑制することができる。これにより、吸気通路の静圧と排気通路の静圧との差である差圧を均一化することができる。そして、このように差圧を均一化することによって、電池モジュールの間の通気用通路の通気量のばらつきが抑制されるため、電池モジュール間の温度ばらつきを抑制することができる。また、排気通路を区画する壁部に連通部を設ける構成のため、例えば吸気通路３１内に突起を設ける場合と比べて電池パック内のレイアウトの自由度を高めることができる。

上記冷却構造について、前記連通部として、第１孔部及び当該第１孔部よりも開口面積が大きい第２孔部が設けられ、前記第２孔部は、前記第１孔部よりも前記排気通路の前記他端に近い位置に設けられることが好ましい。

排気通路の排気口が設けられた一端側に対して反対側となる他端側の温度は、一端側の温度よりも高いことが発明者らによって判明した。上記構成によれば、他端に近い位置に設けられる第２孔部の開口面積を第１孔部よりも大きくしたので、排気通路の他端側の静圧の上昇を抑制するとともに、他端側の温度を低下させることができる。

上記冷却構造について、前記連通部として、１乃至複数の第１孔部と、複数の第２孔部とが設けられ、前記第２孔部は、前記第１孔部よりも前記排気通路の前記他端寄りの位置に設けられるとともに、前記第２孔部の開口面積の総和は、前記第１孔部の開口面積の総和よりも大きいことが好ましい。

排気通路の排気口が設けられた一端側に対して反対側となる他端側の温度は、一端側の温度よりも高いことが発明者らによって判明した。上記構成によれば、他端に近い位置に設けられる第２孔部の開口面積の総和を第１孔部の開口面積の総和よりも大きくしたので、排気通路の他端側の静圧の上昇を抑制するとともに、他端側の温度を低下させることができる。

上記課題を解決する電池パックの冷却構造は、複数の電池モジュールが、隣接する前記電池モジュールの間に通気用通路を設けて積層された組電池と、前記組電池のうち前記通気用通路が開口する一方の面に配置された吸気通路と、前記組電池のうち前記通気用通路が開口する他方の面に配置された排気通路と、を有する電池パックが備える冷却構造であって、前記吸気通路は、前記電池モジュールの積層方向に延び、送風機から送出される冷却風を流入させる吸気口を、前記吸気通路のうち当該吸気通路の長手方向の一端側に備え、前記排気通路は、前記電池モジュールの積層方向に延び、前記通気用通路を通過した前記冷却風を外部に排出する排気口を、前記排気通路の長手方向の両端にそれぞれ備え、前記排気通路を区画する壁部のうち長手方向の中央部であって前記吸気通路の吸気口と同じ側である一端寄りの位置に、前記排気通路内の空気の一部を排出する連通部を備える。

排気通路の両端部に設けられた排気口から空気を排出する、いわゆる両側排気式冷却構造では、排気通路のうち中央部であって、特に吸気口が設けられた一端側と同じ側の静圧が高くなる場合があることが発明者により判明した。上記構成によれば、排気通路を区画する壁部のうちその長手方向の中央部であって吸気口と同じ側である一端寄りの位置に連通部を設けたので、特に圧力が高い箇所における空気の流速を高める一方で静圧を低下させて、排気通路の長手方向における静圧の偏りを抑制することができる。これにより、吸気通路の静圧と排気通路の静圧との差である差圧を均一化することができる。そして、このように差圧を均一化することによって、電池モジュールの間の通気用通路の通気量のばらつきが抑制されるため、電池モジュール間の温度ばらつきを抑制することができる。

上記冷却構造について、前記連通部として、第１孔部及び当該第１孔部よりも開口面積が大きい第２孔部が設けられ、前記第２孔部は、前記第１孔部よりも前記排気通路の前記一端に近い位置に設けられることが好ましい。

排気通路の中央部であって、吸気口に近い側の一端寄りの位置の温度は、他端側の温度よりも高いことが発明者らによって判明した。上記構成によれば、一端に近い位置に設けられる第２孔部の開口面積を第１孔部よりも大きくしたので、排気通路の中央部の静圧の上昇を抑制し、中央部のうち一端寄りの温度を低下させることができる。

上記冷却構造について、前記連通部として、１乃至複数の第１孔部と、複数の第２孔部とが設けられ、前記第２孔部は、前記第１孔部よりも前記排気通路の前記一端に近い位置に設けられ、前記第２孔部の開口面積の総和は、前記第１孔部の開口面積の総和よりも大きいことが好ましい。

排気通路の中央部であって、吸気口に近い側の一端寄りの位置の温度は、他端側の温度よりも高いことが発明者らによって判明した。上記構成によれば、一端に近い位置に設けられる第２孔部の開口面積の総和を、第１孔部の開口面積の総和よりも大きくしたので、排気通路の中央部の静圧の上昇を抑制し、中央部のうち一端寄りの温度を低下させることができる。

本発明によれば、電池パック内のレイアウトの自由度を高めるとともに、電池パックに収容された組電池をむらなく冷却することができる。

電池パックの冷却構造を具体化した第１実施形態について、Ｕターン式の冷却構造を備えた電池パックの断面構造を示す図。 同実施形態における冷却構造での冷却風の流れを説明する模式図。 従来の電池パックにおける吸気通路の静圧と排気通路の静圧との差圧を示すグラフ。 同実施形態における冷却構造における吸気通路の静圧と排気通路の静圧との差圧を示すグラフ。 電池パックの冷却構造を具体化した第２実施形態について、その冷却構造を説明する模式図。 電池パックの冷却構造を具体化した第３実施形態について、両側排気式の冷却構造を備えた電池パックの断面構造を示す図。 同実施形態における冷却構造での冷却風の流れを説明する模式図。 同実施形態における冷却構造における吸気通路の静圧と排気通路の静圧との差圧を示すグラフ。 電池パックの冷却構造の変形例であって、（ａ）はＵターン式冷却構造の孔部の配置を示す図、（ｂ）は両側排気式冷却構造の孔部の配置を示す図。

（第１実施形態）
図１〜図４に従って、電池パックの冷却構造を具体化した第１実施形態について説明する。電池パック１０は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車といった車両に搭載され、電動モータ等に電力を供給する。

図１に示すように、電池パック１０は、組電池１１を備える。組電池１１を構成する複数の電池モジュール２０は、表面積が大きい面を有する壁部を相互に向かい合わせるように、一定の方向に並べられている。この表面積が大きい面は、放熱面として機能する。電池モジュール２０は、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池であり、外形が直方体形状の密閉式電池である。なお、電池モジュール２０が並べられる方向を、以下においては積層方向という。積層方向は、図１においてＸ方向である。なお、図１では７個の電池モジュール２０が積層された組電池１１を示しているが、複数であればよい。

組電池１１は、複数の電池モジュール２０を挟むエンドプレート２３，２４と、それら２つのエンドプレート２３，２４を連結する連結バー２５，２６とを備えている。連結バー２５，２６が連結された２つのエンドプレート２３，２４により、複数の電池モジュール２０は固定された状態となる。また、互いに隣接する電池モジュール２０の間、一方の端に設けられた電池モジュール２０とエンドプレート２３のとの間、他方の端に設けられた電池モジュール２０とエンドプレート２４のとの間には、通気用通路２１が設けられている。通気用通路２１は、組電池１１の各面のうち、図１中下側の面である一方の面１１Ａと、図１中上側の面である他方の面１１Ｂとで開口している。

また、電池パック１０は、組電池１１を冷却する空冷式の冷却構造３０を備えている。冷却構造３０は、吸気チャンバー１４、排気チャンバー１５、及び通気用通路２１を有する。

吸気チャンバー１４は、長尺状の形状を有し、その長手方向が、組電池１１の積層方向Ｘと平行又は略平行となるように延設されている。吸気チャンバー１４内には、吸気通路３１が設けられている。吸気チャンバー１４は、組電池１１のうち通気用通路２１が開口する一方の面１１Ａ側に設けられている。

吸気チャンバー１４は、長手方向（延設方向）の一端に吸気口１４Ａを備えている。また、吸気チャンバー１４の長手方向の他端に壁部１６が設けられることにより、吸気通路３１の他端は閉塞されている。吸気口１４Ａには、供給通路１３を介して、ファン１２が連結されている。ファン１２は、例えば遠心送風機であって、吸気ダクト５１を介して吸い込んだ空気を冷却風として供給通路１３を介して吸気通路３１に供給する。

排気チャンバー１５は、長尺状の形状を有し、その長手方向が、組電池１１の積層方向Ｘと平行又は略平行となるように延設されている。例えば、排気チャンバー１５は、組電池１１側に配置される下側部材と、その上側に配置される上側部材とを有していてもよい。そして、下側部材及び上側部材を組み合わせたときの内部の空間によって、排気通路３２を構成してもよい。排気チャンバー１５の長さは、吸気チャンバー１４の長さとほぼ同じである。排気チャンバー１５内には、排気通路３２が設けられている。排気チャンバー１５は、組電池１１のうち通気用通路２１が開口する他方の面１１Ｂ側に設けられている。

排気チャンバー１５は、その長手方向（延設方向）の一端に排気口１５Ａを備えている。排気口１５Aには排気ダクト５２が接続されている。排気チャンバー１５の長手方向の他端に壁部１６が設けられることにより、排気通路３２の他端３２Ｂは閉塞されている。つまり、排気チャンバー１５の排気口１５Ａと、吸気チャンバー１４の吸気口１４Ａは、平行又は略平行に延びる排気通路３２及び吸気通路３１の同じ側（図１中左側）に配置されている。

また、排気通路３２を区画する壁部であって、排気チャンバー１５の長手方向に延設された壁部１５Ｂには、１対の孔部１７が設けられている。排気チャンバー１５が、下側部材及び上側部材から構成されるとき、それらの隙間を孔部１７としてもよい。この場合、孔部１７は、排気チャンバー１５の側方（紙面奥側及び紙面手前側）に設けられる。孔部１７は、組電池１１の積層方向において異なる位置に設けられている。孔部１７の開口の形状は、円形状でもよく、紙面奥側に延びるスリット状でもよい。孔部１７の内径は、壁部１５Ｂの厚み方向において一定である。排気通路３２は、この孔部１７を介して、電池パック１０の外部と連通される。なお、これらの孔部１７が連通部に対応する。なお、図１及び図２では、排気チャンバー１５の長手方向における孔部１７の位置を示しており、孔部１７は、図１及び図２において上側の壁部１５Ｂに形成されていてもよく、排気チャンバー１５の側方（紙面奥側及び紙面手前側）に形成されてもよい。

図２〜図４を参照して、電池パック１０の冷却構造の作用について、従来の電池パック１０が備える冷却構造と比較しながら説明する。
図２は、電池パック１０内の冷却風の流れる方向を示す。なお、図２において、エンドプレート２３，２４を破線で示し、連結バー２５，２６は便宜上図示を省略している。吸気口１４Ａから流入した冷却風は、主に各電池モジュール２０の積層方向に沿って吸気通路３１を通過し、各通気用通路２１へ分配される。通気用通路２１に流入した冷却風は、電池モジュール２０の壁部との接触により、電池モジュール２０の熱を奪いながら、排気チャンバー１５に流入する。排気チャンバー１５に流入した冷却風は、主に積層方向と平行であって、積層方向と反対方向（反X方向）に排気通路３２を通過し、排気口１５Ａから排出される。つまり、吸気通路３１を流れる冷却風の方向は、排気通路３２を冷却風の方向とほぼ逆方向となる。このように、冷却風が、吸気通路３１の一端に設けられた吸気口１４Ａから流入し、通気用通路２１を通過して、排気通路３２のうち吸気口１４Ａと同じ側である一端に設けられた排気口１５Ａから排出される冷却構造を、Ｕターン式冷却構造という。

また、排気通路３２を区画する壁部１５Ｂに設けられた孔部１７は、排気通路３２のうち他端３２Ｂに近い部分の空気を電池パック１０外に排出する。１対の孔部１７は、排気通路３２のうち排気口１５Ａ側の一端３２Ａに対して反対側となる他端３２Ｂ寄りの位置に設けられる。つまり、孔部１７は、排気通路３２の中央と他端３２Ｂとの間の領域に設けられればよい。より好ましくは、孔部１７は、その領域のなかでも他端３２Ｂ寄りの位置に設けられる。

次に、吸気通路３１及び排気通路３２の圧力について説明する。吸気通路３１は、排気通路３２に対して上流側にあるため排気通路３２よりも圧力が高い。ここでいう圧力とは、静圧である。

ファン１２の送風量を一定としたとき、吸気チャンバー１４及び排気チャンバー１５のうち、流速が高い部分は静圧が低い傾向となり、流速が低い部分は静圧が高い傾向となる。

また、通気用通路２１を通過する冷却風の通気量は、吸気通路３１の静圧と排気通路３２の静圧との差に応じて変化する。つまり、差圧が大きければ、通気用通路２１の通気量が大きくなり、差圧が小さければ通気用通路２１の通気量が小さくなる。

従来の電池パックの冷却構造においては、組電池１１の積層方向において差圧のばらつきが大きいことが発明者らによって判明した。
図３を参照して、吸気通路３１及び排気通路３２の差圧について説明する。図３に示すグラフは、ファン１２から冷却風を一定時間供給した後の従来の電池パック内で生じる差圧を示す。従来の電池パックは、排気チャンバー１５に孔部１７を有さない点が本実施形態の電池パック１０と異なる。グラフの横軸は吸気口１４Ａの相対距離及び排気口１５Ａからの相対距離（ｍ）であり、縦軸は静圧（Ｐａ）である。また、圧力変化線１０１，１０２は、流体解析によって求められたものであり、吸気通路３１の静圧の変化と、排気通路３２の静圧の変化をそれぞれ示す。また、差圧変化線１０３は、積層方向（図１中Ｘ方向）の同一位置での吸気通路３１の静圧から排気通路３２の静圧を減算した値を積層方向の相対距離に対応させて示したものである。

圧力変化線１０１に示すように、吸気通路３１に流入した直後の吸気口１４Ａの近傍では冷却風の流速が大きく静圧は低い。そして、吸気通路３１を進むにつれて冷却風の流速は低くなり、閉塞された他端では流速が「０」になる。このため、吸気通路３１の他端側では静圧が高くなる。また、圧力変化線１０２に示すように、排気チャンバー１５の排気口１５Ａの近傍では、流速が高いために静圧は低い。また、閉塞された他端では流速が「０」になる。このため、排気通路３２の他端側では静圧が高くなる。

このように吸気チャンバー１４及び排気チャンバー１５の両方で、吸気口１４Ａからの相対距離又は排気口１５Ａからの相対距離が大きくなるにつれ静圧が高まる傾向にあるため、従来は、その差圧は積層方向において大きく変化しないと考えられていた。しかし、発明者らが流体解析等を用いて検討したところ、差圧は相対距離が大きくなるに伴い小さくなることがあるという知見が得られた。より詳細には、圧力変化線１０１に示すように、吸気通路３１では、吸気口１４Ａからその反対側の他端に向かって、静圧が「１０〜１５Ｐａ」上昇するのに対し、排気通路３２では、排気口１５Ａからその反対側の他端に向かって、吸気通路３１の１．５倍から２倍上昇する。このように排気通路３２において排気口１５Ａから他端にかけて静圧が大きく上昇する傾向にあるので、吸気通路３１及び排気通路３２の差圧はその端部にかけて減少することがある。発明者らはその詳しい理由について未だ特定できていないが、排気通路３２における冷却風の屈曲や乱れ等に起因するものではないかと考察している。

そして、上述したように差圧が吸気口１４Ａからの相対距離及び排気口１５Ａからの相対距離が大きくなるに伴い減少することにより、排気通路３２の他端寄りの位置で開口する通気用通路２１における通気量は、吸気口１４Ａ及び排気口１５Ａに近い通気用通路２１における通気量よりも小さくなる。このように各通気用通路２１で通気量が異なると、電池モジュール２０間で温度ばらつきが生じる。

一方、本実施形態の電池パック１０では、排気通路３２の他端３２Ｂ寄りの位置に孔部１７を有する。この孔部１７により、排気通路３２のうち特に静圧が高まる他端３２Ｂ側の端部の空気を電池パック１０の外へ排出することができる。これにより、他端３２Ｂ側における静圧を適度に低下させることができる。

図４は、ファン１２から冷却風を一定時間供給した後の本実施形態の電池パック１０内で生じる差圧を示すグラフである。圧力変化線１１１，１１２は、流体解析によって求められたものであり、吸気通路３１の長手方向に沿った静圧の変化と、排気通路３２の長手方向に沿った静圧の変化をそれぞれ示す。差圧変化線１１３は、それらの圧力差を示す。圧力変化線１１２に示すように、排気チャンバー１５の壁部１５Ｂに孔部１７を設けることにより、排気チャンバー１５のうち排気口１５Ａに対して反対側の他端よりの位置における静圧が低下する。このため、差圧変化線１１３に示すように、図３に示す差圧変化線１０３に比べて、排気口１５Ａに対して反対側となる他端側において差圧の増大が抑制された結果、積層方向における差圧の大きな変化が抑制される。そして、このように積層方向において差圧の大きな変化が抑制されることにより、積層方向に並ぶ各通気用通路２１の通気量のばらつきが抑制され、電池モジュール２０間の温度ばらつきが抑制される。また、電池モジュール２０間の温度ばらつきを抑制するための孔部１７は、排気チャンバー１５の壁部１５Ｂに設けられるものであり、電池パック１０の内側の構成ではないため、電池パック１０内のレイアウトの自由度を高めることができる。

また、電池パック１０が設けられた車両内の空間には、車両のエンジン等の熱源も搭載されている。このため、電池パック１０が設けられた空間内の空気は熱源によって加熱されており、加熱された空気がファン１２の駆動により電池パック１０の内部に冷却風として取り込まれる。吸気通路３１では、吸気口１４Ａと反対側となる端部における温度が上昇することが発明者らの実験等により判明している。端部における温度の高い空気は、主に吸気口１４Ａから離れた通気用通路２１、すなわち吸気口１４Ａからみて奥側となる通気用通路２１に流入するが、この通気用通路２１を区画する電池モジュール２０における冷却効果が低下することにより、電池モジュール２０間の温度のばらつきが生じる。

このため、排気通路３２のうち、温度が高い冷却風が流入する端部、つまり他端３２Ｂ側の端部の空気を、孔部１７を介して排出することにより、他端３２Ｂ側の静圧を低くするだけでなく、熱の放出を促進することができる。これにより、電池モジュール２０間の温度のばらつきをさらに抑制することができる。

第１実施形態の効果について説明する。
（１）排気チャンバー１５のうち、排気口１５Ａが設けられた一端に対して反対側となる他端３２Ｂ寄りの位置に、空気の一部を排出する連通部である孔部１７を設けたので、この他端３２Ｂ側における静圧を適度に低下させて、排気通路３２の長手方向における静圧の偏りを抑制することができる。これにより、吸気通路３１の静圧と排気通路３２の静圧との差である差圧が積層方向において大きく変化することを抑制できる。そして、このように差圧の大きな変化を抑制することによって、電池モジュール２０の間の通気用通路２１の通気量のばらつきが抑制されるため、電池モジュール２０間の温度ばらつきを抑制することができる。また、排気通路３２を区画する壁部１５Ｂに孔部１７を設ける構成のため、例えば吸気通路３１内に突起を設ける場合と比べて電池パック１０内のレイアウトの自由度を高めることができる。

（第２実施形態）
図５に従って、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、排気チャンバー１５の壁部１５Ｂに孔部１７を設ける点で第１実施形態と共通し、孔部１７の構成で第１実施形態と異なる。そこで、以下では、主に第１実施形態と相違する構成について詳細に説明することとし、説明の便宜上、同様の構成については詳細な説明を割愛する。

図５に示すように、壁部１５Ｂには、１対の孔部１７が設けられている。排気チャンバー１５の排気口１５Ａ寄りの孔部１７を孔部１７Ａ（第１孔部），他端３２Ｂ寄りの孔部１７を孔部１７Ｂ（第２孔部）とする。孔部１７の開口の形状は、円形状であってもよく、紙面奥側に延びるスリット状であってもよい。孔部１７Ａの内径は壁部１５Ｂの厚み方向において一定であり、孔部１７Ｂの内径も壁部１５Ｂの厚み方向において一定である。また、孔部１７Ｂの開口径Ｄ２は、孔部１７Ａの開口径Ｄ１よりも大きい。つまり、壁部１５Ｂのうち排気通路３２側の面とその反対側の面とにおける孔部１７Ｂの開口面積は、孔部１７Ａの開口面積よりも大きい。

他端３２Ｂ寄りの孔部１７Ｂの開口面積を大きくすることによって、排気通路３２のうち、他端３２Ｂ側の静圧をさらに低くするとともに、温度が特に上昇する他端３２Ｂ側の端部の空気を孔部１７を介して排出することにより、熱の放出をさらに促進することができる。これにより、電池モジュール２０間の温度のばらつきを抑制することができる。

第２実施形態によれば、第１実施形態に記載の（１）に記載の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
（２）排気通路３２の排気口１５Ａが設けられた一端３２Ａ側に対して反対側となる他端３２Ｂに近い位置に設けられる孔部１７Ｂの開口面積を、孔部１７Ａよりも大きくしたので、排気通路３２の他端３２Ｂ側の静圧の上昇をさらに抑制するとともに、他端３２Ｂ側の温度をさらに低下させることができる。

（第３実施形態）
図６〜図８に従って、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、排気チャンバー１５の壁部１５Ｂに孔部１７を設ける点で、第１実施形態と共通しているが、全体的な冷却構造が第１実施形態と異なる。そこで、以下では、主に第１実施形態と相違する構成について詳細に説明することとし、説明の便宜上、同様の構成については詳細な説明を割愛する。

図６に示すように、吸気チャンバー１４は、長手方向（延設方向）の一側方の端部に吸気口１４Ａを備えている。吸気チャンバー１４の他側方の端１４Ｄは壁部１６によって閉塞されている。排気チャンバー１５は、長手方向の両端に、排気口１５Ａ，１５Ｇを備えている。排気口１５Ａは、吸気口１４Ａに近く、排気口１５Ｇは、排気口１５Ａに比べ吸気口１４Ａから遠い。排気口１５Ａ，１５Ｇには排気ダクト５２がそれぞれ接続されている。また、排気チャンバー１５の壁部１５Ｂには、１対の孔部１７が設けられている。なお、図６及び図７では、排気チャンバー１５の長手方向における孔部１７の位置を示しており、孔部１７は、図６及び図７において上側の壁部１５Ｂに形成されていてもよく、排気チャンバー１５の側方（紙面奥側及び紙面手前側）に形成されてもよい。

１対の孔部１７は、壁部１５Ｂのうち、排気通路３２の長手方向の中央部３２Ｃに対応する領域であって、中央部３２Ｃのうち排気口１５Ａ寄りの位置に設けられる。換言すると、孔部１７は、排気通路３２の長手方向の中央の位置よりも排気口１５Ａ側に位置する。なお、中央部３２Ｃは、排気通路３２を３等分したときの中央の部分である。

図７及び図８を参照して、電池パック１０の冷却構造の作用について説明する。図７に示すように、吸気通路３１に流入した冷却風は、各電池モジュール２０の積層方向に沿って流れ、各通気用通路２１へ分配される。排気通路３２では、冷却風は、２つの方向に分岐し、積層方向（図７中Ｘ方向）とその反対方向（反Ｘ方向）とに沿って通過し、排気口１５Ａ，１５Ｇから排出される。このように、冷却風が、電池パック１０の一端側から流入し、通気用通路２１を通過して排気チャンバー１５の両端から排出される冷却構造を、両側排気式冷却構造という。

両側排気式冷却構造では、排気チャンバー１５の両側に排気口１５Ａ，１５Ｇが設けられるため、排気通路３２の長手方向において差圧に大きな変化はないと考えられていた。しかし、排気通路３２の中央部３２Ｃであって、特に排気口１５Ａ寄りの位置における静圧が局所的に高い傾向にあることから、この位置での吸気通路３１及び排気通路３２の差圧が小さくなることが判明した。中央部３２Ｃのうち排気口１５Ａ寄りの位置の静圧が局所的に高い理由は、中央部３２Ｃは排気通路３２のうち排気口１５Ａ，１５Ｇから遠いため静圧が比較的高くなり、特に排気口１５Ａ寄りの位置は、吸気チャンバー１４の吸気口１４Ａに近く特に空気が滞留しやすいためであると考えられている。このため、中央部３２Ｃのうち、排気口１５Ａ寄りの位置に孔部１７を設けることにより、孔部１７近傍の空気を、孔部１７から電池パック１０の外へ排出することができる。これにより、圧力が局所的に高い部分における静圧を適度に低下させることができる。

図８は、ファン１２から冷却風を一定時間供給した後の本実施形態の電池パック１０内で生じる差圧を示すグラフである。実線で示す圧力変化線１２１，１２２は、吸気通路３１の長手方向に沿った静圧の変化と、排気通路３２の長手方向に沿った静圧の変化をそれぞれ示す。また、破線で示す圧力変化線１２３は、孔部１７が設けられていない排気通路３２における圧力の変化を示すものである。実線で示す差圧変化線１２４は、圧力変化線１２１，１２２の圧力差を示す。また、破線で示す差圧変化線１２５は、吸気通路３１と孔部１７が設けられていない排気チャンバー１５の排気通路３２との間の差圧を示す。

破線で示す圧力変化線１２３は中央部にかけて静圧が高くなっているが、実線で示す圧力変化線１２２は、圧力変化線１２３に比べ、中央部付近の静圧が低くなっている。このため、実線で示す差圧変化線１２４は、破線で示す差圧変化線１２４よりも平坦となり、の差圧の大きな変化が無いことがわかる。このように両側排気式の冷却構造でも、局所的に圧力が高い箇所に孔部１７を設けることにより、積層方向における差圧の大きな変化を抑制することができる。

第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（３）両側排気式の冷却構造３０において、排気通路３２を区画する壁部１５Ｂのうち排気通路３２の長手方向の中央部３２Ｃに対応する領域であって吸気口１４Ａと同じ側である一端３２Ａ寄りの位置に連通部である孔部１７を設けたので、特に圧力が高い箇所における静圧を低下させて、排気通路３２の中央部の静圧を小さくすることができる。これにより、吸気通路３１の静圧と排気通路３２の静圧との差である差圧の大きな変化を抑制することができる。そして、このように差圧の大きな変化を抑制することによって、電池モジュール２０の間の通気用通路２１の通気量のばらつきが抑制されるため、電池モジュール２０間の温度ばらつきを抑制することができる。また、排気通路３２を区画する壁部１５Ｂに孔部１７を設ける構成のため、例えば吸気通路３１内に突起を設ける場合と比べて電池パック１０内のレイアウトの自由度を高めることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第３実施形態では、第２実施形態のように、孔部１７Ａ，１７Ｂの開口面積を異ならせてもよい。つまり、排気口１５Ａ寄りの孔部１７Ａの開口面積を、他端３２Ｂ寄りの孔部１７Ｂの開口面積よりも大きくしてもよい。これによれば、排気通路３２の中央部３２Ｃの静圧の上昇を抑制するとともに、中央部３２Ｃのうち局所的に温度が上昇した空気の熱を放出することができる。

・図９に示すように、排気チャンバー１５に設けられる孔部１７は、位置に応じて数を変更してもよい。図９（ａ）は、Ｕターン式冷却構造の一部であって、壁部１５Ｂのうち排気通路３２側の面を示す。第２実施形態と同様に、排気口１５Ａ寄りの孔部１７を孔部１７Ａとし、排気口１５Ａに対して反対側の他端３２Ｂ寄り（奥側）の孔部１７を孔部１７Ｂとする。孔部１７Ａ及び孔部１７Ｂは、同じ開口径を有するが、孔部１７Ｂは複数設けられている。孔部１７Ｂは、壁部１５Ｂのうち、孔部１７Ａよりも他端３２Ｂ側である奥側に設けられていればよく、例えば積層方向Ｘにおける同じ位置に設けられ、積層方向Ｘと直交する方向に並んでいる。したがって、孔部１７Ｂの開口面積の総和は、孔部１７Ａの開口面積よりも大きい。このため、排気通路３２のうち他端３２Ｂ側の空気が多く排出されるため、他端３２Ｂ側の静圧の上昇を抑制し、他端３２Ｂ側の温度を低下させることができる。図９（ｂ）は、両側排気式冷却構造の一部であって、壁部１５Ｂのうち排気通路３２側の面を示す。孔部１７Ｃ，１７Ｄは、同じ開口径を有するが、排気口１５Ａ寄りの孔部１７Ｃは複数設けられている。奥側の孔部１７Ｃは、壁部１５Ｂのうち、孔部１７Ｄよりも排気口１５Ａ寄りに位置していればよく、例えば積層方向Ｘにおける同じ位置に設けられ、積層方向Ｘと直交する方向に並んでいる。したがって、孔部１７Ｃの開口面積の総和は、孔部１７Ｄの開口面積よりも大きい。このため、排気通路３２のうち中央部３２Ｃであって、特に排気口１５Ａ寄りの空気が多く排出されるため、中央部３２Ｃの排気口１５Ａ寄りの位置における静圧の上昇を抑制し、中央部３２Ｃのうち排気口１５Ａ寄りの温度を低下させることができる。

・第１実施形態及び第２実施形態では、吸気通路３１の他端と排気通路３２の他端とを壁部１６によって閉塞したが、これらを閉塞する部材は壁部１６に限定されず、それぞれ別の部材により閉塞されてもよい。又は、壁部１６ではなく、エンドプレート２４により閉塞してもよい。

・上記各実施形態では、排気チャンバー１５の壁部１５Ｂに、１対の孔部１７を設けた。この態様以外に、第１実施形態及び第３実施形態では孔部１７を一つにしてもよい。
・上記各実施形態では、３つ以上の孔部１７を設けてもよい。

・電池パック１０は、電気自動車、ハイブリッド自動車、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両やその他の移動体に用いられてもよい。又は、固定設置されてもよい。

１０…電池パック、１１…組電池、１２…ファン、１３…供給通路、１４…排気チャンバー１５…吸気チャンバー、１４Ａ…吸気口、１５…排気チャンバー、１５Ａ…排気口、１５Ｂ…壁部、１５Ｇ…排気口、１５Ｊ…面、１６…壁部、１７，１７Ａ〜１７Ｄ…孔部、２０…電池モジュール、２１…通気用通路、２３，２４…エンドプレート、２５，２６…連結バー、３０…冷却構造、３１…吸気通路、３２…排気通路、３２Ａ…一端、３２Ｂ…他端、３２Ｃ…中央部。

Claims (6)

1. 複数の電池モジュールが、隣接する前記電池モジュールとの間に通気用通路を設けて積層された組電池と、
   前記組電池のうち前記通気用通路が開口する一方の面に配置された吸気通路と、
   前記組電池のうち前記通気用通路が開口する他方の面に配置された排気通路と、を有する電池パックが備える冷却構造であって、
   前記吸気通路は、前記電池モジュールの積層方向に延び、送風機から送出される冷却風を流入させる吸気口を、前記吸気通路のうち当該吸気通路の長手方向の一端側に備え、
   前記排気通路は、前記電池モジュールの積層方向に延び、前記通気用通路を通過した前記冷却風を外部に排出する排気口を、前記排気通路のうち、前記吸気通路の吸気口と同じ側である前記排気通路の長手方向の一端側に備え、
   前記排気通路を区画する壁部のうち、前記排気通路のうち前記排気口が設けられた一端に対して反対側となる他端寄りの位置に、前記排気通路内の空気の一部を排出する連通部を備える
   電池パックの冷却構造。
2. 前記連通部として、第１孔部及び当該第１孔部よりも開口面積が大きい第２孔部が設けられ、
   前記第２孔部は、前記第１孔部よりも前記排気通路の前記他端に近い位置に設けられる
   請求項１に記載の電池パックの冷却構造。
3. 前記連通部として、１乃至複数の第１孔部と、複数の第２孔部とが設けられ、
   前記第２孔部は、前記第１孔部よりも前記排気通路の前記他端寄りの位置に設けられるとともに、前記第２孔部の開口面積の総和は、前記第１孔部の開口面積の総和よりも大きい
   請求項１に記載の電池パックの冷却構造。
4. 複数の電池モジュールが、隣接する前記電池モジュールとの間に通気用通路を設けて積層された組電池と、
   前記組電池のうち前記通気用通路が開口する一方の面に配置された吸気通路と、
   前記組電池のうち前記通気用通路が開口する他方の面に配置された排気通路と、を有する電池パックが備える冷却構造であって、
   前記吸気通路は、前記電池モジュールの積層方向に延び、送風機から送出される冷却風を流入させる吸気口を、前記吸気通路のうち当該吸気通路の長手方向の一端側に備え、
   前記排気通路は、前記電池モジュールの積層方向に延び、前記通気用通路を通過した前記冷却風を外部に排出する排気口を、前記排気通路の長手方向の両端にそれぞれ備え、
   前記排気通路を区画する壁部のうち長手方向の中央部であって前記吸気通路の吸気口と同じ側である一端寄りの位置に、前記排気通路内の空気の一部を排出する連通部を備える
   電池パックの冷却構造。
5. 前記連通部として、第１孔部及び当該第１孔部よりも開口面積が大きい第２孔部が設けられ、
   前記第２孔部は、前記第１孔部よりも前記排気通路の前記一端に近い位置に設けられる
   請求項４に記載の電池パックの冷却構造。
6. 前記連通部として、１乃至複数の第１孔部と、複数の第２孔部とが設けられ、
   前記第２孔部は、前記第１孔部よりも前記排気通路の前記一端に近い位置に設けられ、前記第２孔部の開口面積の総和は、前記第１孔部の開口面積の総和よりも大きい
   請求項４に記載の電池パックの冷却構造。