JP2024039949A - 電池パックの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の電池パックの冷却構造では、車両の衝突事故により、電池ケースの吸気口から高電圧部が露出する恐れがあるという課題がある。【解決手段】本発明の電池パック１１の冷却構造１０では、電池ケース２１の天面板２１Ａに吸気口２１Ｂが形成され、吸気ダクト２２が、吸気口２１Ｂを介して電池ケース２１の内部と連通状態となる。そして、吸気ダクト２２には、天面板２１Ａの端部近傍にて下方へと屈折する屈折部２８が形成される。この構造により、車両１２の衝突事故が発生し、破損した車両１２の一部から成るバリア３１が、吸気ダクト２２と衝突した場合でも、変形した吸気ダクト２２が、天面板２１Ａとの接続状態を維持する。そして、電池ケース２１の内部の高電圧部が、吸気口２１Ｂから露出することを防止する。【選択図】図２

Description

本発明は、電池パックの冷却構造に関する。

従来の電池パックの冷却構造として、例えば、特許文献１に記載の構造が知られている。

電池パックは、主に、電池集合体と、電池集合体の上下面に配設される通風路部材と、電池集合体と通風路部材との間に配設されるシール部材と、を備える。電池集合体は、複数の電池が所定の間隔を隔てて配置され、例えば、複数の組電池により構成される。そして、複数の組電池は、電池ケース内に固定して配置される。電池ケースの上下方向の端部には、冷却風が通気するための一対の開口部が形成される。

通風路部材は、電池ケースの開口部を覆うように配置される。通風路部材は、通風路となるダクト部と、接続口と、を有する。通風路部材は、接続口を介して他の通風路部材等と連通状態となる。例えば、上方側の通風路部材が冷却風の供給側となり、下方側の通風路部材が冷却風の排気側となる。そして、冷却風が、電池集合体の各電池間の隙間を通過することで、電池集合体の各電池が冷却される。

特開２０１９－３３０５５号公報

特許文献１に記載の電池パックの冷却構造では、電池ケースの上下方向に一対の開口部が形成され、開口部は、電池集合体の各電池の上下端面が露出する大きさとなる。そして、上方側の通風路部材から送風される冷却風は、開口部を介して上記電池ケース内の各電池に対して均一に供給される。この構造により、電池集合体では、各電池が偏りなく冷却されることで、局所的な過熱による電池性能の低下や電池の損傷が防止される。

ここで、上記電池パックの冷却構造が、車両のリアフロアの下面に配置され、車両のリア側から衝突事故が発生した場合を考える。上記衝突事故により、車両のリアバンパやリアビームが破損し、車両の内部へと侵入する場合がある。そして、上記リアバンパ等が、上方側の通風路部材と衝突することで、上方側の通風路部材が、電池ケースから離脱する。その結果、電池ケースの開口部から電池集合体の各電池の電極部等が露出した状態となる。

つまり、電池ケース内の高電圧部である電池集合体の電極部やバスバ等が露出状態となることで、車両の乗員や救助者が、上記電極部等と接触するリスクが高まるという課題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、車両事故が発生した場合でも、電池ケースの天面板の吸気口から電池モジュールや電子機器等の高電圧部が露出しない構造を実現する電池パックの冷却構造に関する。

本発明の一実施形態である電池パックの冷却構造では、電池モジュール及び前記電池モジュールと接続する電子機器が収納される電池ケースと、前記電池ケースの内部と連通し、前記電池モジュールを冷却する冷却用空気を送風する吸気ダクトと、前記電池ケースの天面板に形成され、前記冷却用空気を前記電池ケースの前記内部へと送風するための吸気口と、を備え、前記吸気ダクトは、前記吸気口を介して前記電池ケースの前記内部と連通状態となるように前記天面板に接続されると共に、前記吸気口から前記天面板の端部に向けて延在し、前記吸気ダクトには、前記天面板の端部周辺にて下方側へと屈折する屈折部が形成されることを特徴とする。

本発明の一実施形態である電池パックの冷却構造では、電池ケースの天面板に吸気口が形成され、吸気ダクトが、吸気口を介して電池ケースの内部と連通状態となる。そして、吸気ダクトには、天面板の端部近傍にて、電池ケースの底面板側へと屈折する屈折部が形成される。この構造により、車両の衝突事故が発生し、破損した車両の一部から成るバリアが吸気ダクトと衝突した場合でも、吸気ダクトの上記屈折部及びその周辺領域が天面板に引っ掛かり、吸気口を覆う状態を維持する。そして、電池ケース内部の高電圧部が、吸気口から露出することを防止し、乗員等が高電圧部と接触するリスクが低減される。

本発明の一実施形態である電池パックの冷却構造を搭載した車両を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態である電池パックの冷却構造を説明する概略図である。 本発明の一実施形態である電池パックの冷却構造を説明する側面図である。 本発明の一実施形態である電池パックの冷却構造を説明する側面図である。 本発明の他の実施形態である電池パックの冷却構造を説明する概略図である。 本発明の他の実施形態である電池パックの冷却構造を説明する側面図である。 本発明の他の実施形態である電池パックの冷却構造を説明する側面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電池パック１１の冷却構造１０を図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。また、紙面前後方向は電池パック１１の縦幅方向を示し、紙面左右方向は電池パック１１の横幅方向を示し、紙面上下方向は電池パック１１の高さ幅方向を示す。

図１は、本実施形態の電池パック１１の冷却構造１０を搭載する車両１２を説明する斜視図である。図２は、本実施形態の電池パック１１の冷却構造１０を説明する概略図である。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態の電池パック１１の冷却構造１０の吸気ダクト２２とバリア３１との衝突状態を説明する側面図である。

図１に示す如く、自動車や電車等の車両１２には、モータや様々の電装部品に電力を供給するための電池パック１１（図２参照）が搭載される。車両１２として自動車の場合には、近年、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等が普及している。

また、電池パック１１は、例えば、車両１２の後方のリアフロア下方の収納スペース１３に配設される。そして、収納スペース１３の後方には、車両１２のリアバンパ１２Ａ等が配設される。尚、電池パック１１は、リアフロア下方の収納スペース１３に配設される場合に限定されるものではなく、車両１２の運転席や助手席が配設されるフロントフロア等の下方の収納スペースに配設される場合でも良い。

図２に示す如く、電池パック１１は、主に、電池モジュール２０と、電池モジュール２０を収納する電池ケース２１と、電池モジュール２０を制御するＢＣＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）やジャンクションボックス等の電子機器と、を備える。尚、以下の説明では、電池モジュール２０、ＢＣＵやジャンクションボックス等の電子機器が電池ケース２１内に収納される高電圧部に該当する。また、図２では、電池ケース２１の内部に収納されるＢＣＵ、ジャンクションボックス等の電子機器は省略して示す。

また、電池パック１１の冷却構造１０は、主に、電池パック１１と、冷却用空気を送風する吸気ダクト２２と、冷却用空気を吸気ダクト２２へと圧送する送風機２３と、送風機２３を吸気ダクト２２へと固定する送風機ボックス２４と、集塵フィルタ２５と、を備える。

図示したように、電池ケース２１の天面板２１Ａには、電池ケース２１の内部に冷却用空気を送風するための吸気口２１Ｂが形成される。吸気ダクト２２は、吸気口２１Ｂを介して電池ケース２１の内部と連通するように、天面板２１Ａの上面側にビス等を用いて固定される。一方、吸気ダクト２２の上流側には、送風機２３が内蔵された送風機ボックス２４が配設される。そして、送風機ボックス２４の吸気口には、集塵フィルタ２５が配設される。尚、送風機ボックス２４を用いることなく、送風機２３が、吸気ダクト２２の内部に配設される場合でも良い。この場合には、吸気ダクト２２の先端に集塵フィルタ２５が配設される。

矢印２６にて示すように、送風機２３は、例えば、軸流送風機であり、車室内の空気を吸気ダクト２２へと圧送する。吸気ダクト２２内を流れる空気は、電池ケース２１の吸気口２１Ｂを介して電池ケース２１の内部へと供給される。そして、上記空気は、例えば、車室内の空調機器にて冷却された空気や外気であり、電池モジュール２０等の高電圧部に対して送風され、冷却用空気として用いられる。

集塵フィルタ２５は、車室内の上記空気等に含有される埃等の異物を捕集するための部材である。集塵フィルタ２５が、送風機ボックス２４の吸気口に配設されることで、上記空気内に含有される一定量の異物が除去された後に、上記空気が吸気ダクト２２内へと圧送され、冷却用空気として用いられる。

丸印２７にて示すように、吸気ダクト２２には、屈折部２８が形成される。吸気ダクト２２は、吸気口２１Ｂ周囲の電池ケース２１の天面板２１Ａと接続し、天面板２１Ａに沿って天面板２１Ａの端部まで直線状に延在する。そして、吸気ダクト２２の屈折部２８は、天面板２１Ａの端部近傍にて電池ケース２１の底面板２１Ｃ側へと略直角に屈折する。つまり、吸気ダクト２２は、電池ケース２１周辺では、電池ケース２１の外周面に沿って略Ｌ字形状に形成される。

図３Ａでは、例えば、車両１２の後方の中央部からポールが衝突するポール衝突が発生した場合には、車両１２に局所的に大きな衝撃が加わり、リアバンパ１２Ａ（図１参照）等の車両１２の一部が、車両１２のリアフロアの収納スペース１３側へと向かって侵入する。尚、以下の説明では、車両１２の衝突時に、リアバンパ１２Ａ等の車両１２の内部へと侵入する部材をバリア３１として説明する。

図示したように、車両１２の内部へと侵入したバリア３１が、電池ケース２１の天面板２１Ａの上面を通過する場合には、バリア３１は、吸気ダクト２２の屈折部２８及びその周辺部と衝突する。そして、吸気ダクト２２は、例えば、樹脂製部品であり、バリア３１よりも柔らかい素材となる。そのため、吸気ダクト２２の剛性によりバリア３１の侵入を防ぐことは難しい。その結果、バリア３１と衝突した吸気ダクト２２は、衝突時の衝撃により変形すると共に、バリア３１は、天面板２１Ａの上方へと侵入し続ける。

図３Ｂでは、バリア３１が、天面板２１Ａの上方に配設される吸気ダクト２２を変形させながら、車両１２の内側へと侵入し続ける状況を示す。そして、吸気ダクト２２は、バリア３１により潰されることで、天面板２１Ａとバリア３１との間のスペースへと追いやられる。

上述したように、吸気ダクト２２には、電池ケース２１の天面板２１Ａの端部近傍に屈折部２８が形成される。そして、吸気ダクト２２は、電池ケース２１の側面板２１Ｄに沿って屈折部２８から電池ケース２１の底面板２１Ｃ側へと延在する。丸印３２にて示すように、変形した吸気ダクト２２の一部が、電池ケース２１の端部に引っ掛かる。その結果、吸気ダクト２２は、バリア３１と一緒に車両１２の内部側へと侵入することが防止され、電池ケース２１の天面板２１Ａとの接続状態を維持する。

この構造により、バリア３１は、更に車両１２の内部へと侵入するが、電池ケース２１の天面板２１Ａの吸気口２１Ｂは、吸気ダクト２２にて塞がれた状態を維持する。そして、電池ケース２１の内部では、電池モジュール２０の電極部やバスバ等の高電圧部が、吸気口２１Ｂの周辺に配設されるが、吸気口２１Ｂを介して露出状態となることが防止される。そして、車両の乗員や救助者が、上記高電圧部と接触するリスクが低減される。

次に、図４から図５Ｂを用いて、本発明の他の実施形態に係る電池パック１１の冷却構造４０を図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、図１から図３Ｂを用いて説明した電池パック１１の冷却構造１０と同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。また、紙面前後方向は電池パック１１の縦幅方向を示し、紙面左右方向は電池パック１１の横幅方向を示し、紙面上下方向は電池パック１１の高さ幅方向を示す。

図４は、本実施形態の電池パック１１の冷却構造４０を説明する概略図である。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態の電池パック１１の冷却構造４０の吸気ダクト２２及びダクト固定部４３とバリア３１との衝突状態を説明する側面図である。

図４に示す如く、電池パック１１の冷却構造４０では、電池ケース２１の内部には、電池モジュール２０及び電池モジュール２０を制御するＢＣＵやジャンクションボックス等の電子機器が配設される。そして、本実施形態の冷却構造４０では、上記冷却構造１０とは異なり、内部ダクト４２が、電池ケース２１の内部に形成される。内部ダクト４２は、吸気口２１Ｂを介して吸気ダクト２２と連通するように、天面板２１Ａの下面側にビス等を用いて固定される。

電池パック１１の冷却構造４０は、主に、電池パック１１と、冷却用空気を送風する吸気ダクト２２と、冷却用空気を吸気ダクト２２へと吸引する送風機２３と、電池ケース２１の内部に配設される内部ダクト４２と、を備える。尚、図示していないが、集塵フィルタ２５が、吸気ダクト２２の先端部に配設される場合でも良い。

図示したように、本実施形態の冷却構造４０では、電池ケース２１の天面板２１Ａの上面には、ダクト固定部４３が配設される。ダクト固定部４３は、電池ケース２１と同じ金属部材にて形成され、吸気口２１Ｂの周辺の天面板２１Ａに対してビス等により固定される。そして、ダクト固定部４３は、天面板２１Ａに沿って車両１２の後方側へ直線状に延在し、天面板２１Ａとの間に吸気ダクト２２を固定する空間を有する。

吸気ダクト２２は、直線状に形成され、その下流側がダクト固定部４３の内部に挿入されることで、電池ケース２１に対して固定される。吸気ダクト２２の上流側は、ダクト固定部４３から少し導出した状態に配設される。そして、内部ダクト４２に配設された送風機２３が稼働することで、車室内の空気が吸気ダクト２２内へと吸引される。上述したように、上記空気は、例えば、車室内の空調機器にて冷却された空気や外気であり、電池モジュール２０等の高電圧部に対して送風され、冷却用空気として用いられる。

また、内部ダクト４２は、電池ケース２１の内部にて、例えば、車両１２の前方側へと引き回されると共に、その先では底面板２１Ｃ側へと引き回される。そして、冷却用空気は、電池ケース２１の底面板２１Ｃ側にて内部ダクト４２から電池モジュール２０へと供給される。

図５Ａでは、例えば、車両１２の後方の中央部からポールが衝突するポール衝突が発生し、バリア３１が、車両１２の内部に侵入し、電池ケース２１の天面板２１Ａの上面を通過する場合を示す。

図示したように、車両１２の内部へと侵入したバリア３１が、電池ケース２１の天面板２１Ａの上面を通過する場合には、バリア３１は、最初に吸気ダクト２２の先端部と衝突する。そして、吸気ダクト２２は、バリア３１と衝突することにより、ダクト固定部４３の端部まで押し込まれ、バリア３１とダクト固定部４３との間にて圧縮されながら変形する。

バリア３１は、車両１２の内部へと侵入し続けることで、ダクト固定部４３の先端部とも衝突する。上述したように、ダクト固定部４３の一端側が電池ケース２１の天面板２１Ａに固定された片側固定構造であり、バリア３１と衝突することにより、変形しながら、車両１２の前方側へと捲れ上がる。

図５Ｂでは、バリア３１が、天面板２１Ａのダクト固定部４３の固定箇所を通過し、車両１２の内側へと侵入し続ける状況を示す。ダクト固定部４３は、吸気口２１Ｂの周辺の天面板２１Ａに対して固定される構造である。そのため、バリア３１の侵入により、ダクト固定部４３の上記固定箇所が天面板２１Ａから外れることで、ダクト固定部４３は、天面板２１Ａから離脱する。

上述したように、吸気ダクト２２は、ダクト固定部４３内に挿入されて固定される構造のため、吸気ダクト２２もダクト固定部４３と一緒に電池ケース２１から離脱する。その結果、電池ケース２１の天面板２１Ａの上方には、吸気ダクト２２及びダクト固定部４３が除去された状態となり、吸気口２１Ｂは露出した状態となる。

しかしながら、本実施形態の冷却構造４０では、電池ケース２１の内部に内部ダクト４２が配設される。そして、内部ダクト４２は、吸気ダクト２２と直接連結する構造ではなく、吸気ダクト２２がバリア３１により除去された場合でも、内部ダクト４２は、組付け当初の位置に残存する。

この構造により、電池ケース２１の内部側から見ると、吸気口２１Ｂは、内部ダクト４２により覆われた状態となる。そして、電池ケース２１の吸気口２１Ｂの周辺には、電池モジュール２０の電極部やバスバ等の高電圧部が配設されるが、上記高電圧部が、吸気口２１Ｂを介して露出状態となることが防止される。そして、車両の乗員や救助者が、上記高電圧部と接触するリスクが低減される。

尚、本実施形態の上記冷却構造１０，４０では、車両１２の後方からポール衝突が発生し、バリア３１が車両１２のリアフロアの収納スペース１３へと侵入する場合について説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、電池パック１１の冷却構造１０，４０が、フロントフロア下方の収納スペースに配設され、車両１２の側方から側突が発生した場合でも、上述した効果と同様な効果が得られる。上記側突が発生した場合には、車両１２のサイドシル等が破損し、バリア３１として車両１２の内部へと侵入することが想定される。この場合においても、電池ケース２１の内部の高電圧部が、天面板２１Ａの吸気口２１Ｂから露出することが防止される。

また、上記冷却構造４０では、ダクト固定部４３及び吸気ダクト２２が、車両１２の後方側へと延在する場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、ダクト固定部４３及び吸気ダクト２２が、車両１２の車幅方向や前方側へと延在する場合でも、上述した効果と同様な効果が得られる。ダクト固定部４３及び吸気ダクト２２が、バリア３１との衝突により天面板２１Ａの上面から除去された場合でも、内部ダクト４２により、高電圧部が吸気口２１Ｂから露出することが防止される。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて種々の変更が可能である。

１０，４０ 冷却構造
１１ 電池パック
１２ 車両
１２Ａ リアバンパ
１３ 収納スペース
２０ 電池モジュール
２１ 電池ケース
２１Ａ 天面板
２１Ｂ 吸気口
２１Ｃ 底面板
２１Ｄ 側面板
２２ 吸気ダクト
２３ 送風機
２４ 送風機ボックス
２５ 集塵フィルタ
２８ 屈折部
３１ バリア
４２ 内部ダクト
４３ ダクト固定部

Claims (5)

1. 電池モジュール及び前記電池モジュールと接続する電子機器が収納される電池ケースと、
   前記電池ケースの内部と連通し、前記電池モジュールを冷却する冷却用空気を送風する吸気ダクトと、
   前記電池ケースの天面板に形成され、前記冷却用空気を前記電池ケースの前記内部へと送風するための吸気口と、を備え、
   前記吸気ダクトは、前記吸気口を介して前記電池ケースの前記内部と連通状態となるように前記天面板に接続されると共に、前記吸気口から前記天面板の端部に向けて延在し、
   前記吸気ダクトには、前記天面板の端部周辺にて下方側へと屈折する屈折部が形成されることを特徴とする電池パックの冷却構造。
2. 前記電池ケースは、車両のリアフロアの下方の収納スペースに収納され、
   前記吸気ダクトの前記屈折部は、前記車両の後方側に向けて形成されることを特徴とする請求項１に記載の電池パックの冷却構造。
3. 電池モジュールが収納される電池ケースと、
   前記電池ケースの内部と連通し、前記電池モジュールを冷却する冷却用空気を送風する吸気ダクトと、
   前記電池ケースの天面板に形成される吸気口と、を備え、
   前記電池ケースの前記内部には、前記電池モジュールへと前記冷却用空気を送風する内部ダクトが形成され、
   前記内部ダクトは、前記電池ケースの前記内部側から前記吸気口と連通するように前記天面板に接続し、
   前記天面板の上面には、前記吸気口を介して前記内部ダクトと連通すると共に、前記吸気ダクトを固定するダクト固定部が形成され、
   前記吸気ダクトは、前記ダクト固定部を介して前記内部ダクトと連通状態となることを特徴とする電池パックの冷却構造。
4. 前記電池ケース及び前記ダクト固定部は、金属材料から形成され、前記ダクト固定部は、前記電池ケースの前記天面板に固定されることを特徴とする請求項３に記載の電池パックの冷却構造。
5. 前記電池ケースは、車両のリアフロアの下方の収納スペースに収納され、
   前記ダクト固定部は、前記車両の後方側に向けて開口し、前記吸気ダクトは、前記天面板の上方では、前記車両の後方側に向けて延在することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電池パックの冷却構造。

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