JP4529991B2 - 電池冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車走行用モータの駆動電源等として用いられる電池を空冷する電池冷却装置に関するものである。

従来、この種の電池冷却装置としては、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。この電池冷却装置は、重要部品である電池モジュールを冷却することが重要な機能であり、電池モジュールおよび電池モジュールの集合体に対して冷却風を提供する送風機から構成されている。送風機の外装を構成する筐体とモジュール集合体を覆うバッテリカバーは、モジュール集合体の上方で接続されて一体となって冷却風の通風路を構成している。
特開２００３−３４６７５９号公報

近年、上記特許文献１のような電池冷却装置においては、ハイブリッド自動車に用いられるためエンジンが停止するエコランモード等における静粛性が要求されるとともに、ハイブリッド自動車のトランクルームの裏側などに配置されるため装置の小型化が要求されている。

そこで、特許文献１においては、静粛性の要求に対して送風機の低騒音化を図るために、モジュール集合体を送風機の吹き出し方向に対して送風機側を下方に位置させて傾けた状態に配置している。この構成により、バッテリカバーの天部内表面とモジュール集合体の上部表面との間には所定の通風路が構成されることになり、通風抵抗が低減されて低騒音化を実現できる。

しかしながら、特許文献１の装置では、所定の通風路を確保することによって送風機を内蔵する筐体とバッテリカバーを含めた装置の体格が大きくなり、逆に装置を小型にしようとすると、通風路の容積が小さくなり圧力損失の増大とともに騒音が大きくなる。このように静粛性の要求の応えようとすると通風抵抗等を低減するために送風通路を大きく形成する必要があり、小型化の要求に応えられないという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は低騒音化および小型化を実現できる電池冷却装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、電池冷却装置に係る請求項１の発明は、直列接続された複数個の電池モジュール（５、９、１３、１４）をその長手方向の側面を対向させるように並べて配置してなるモジュール集合体（１）と、モジュール集合体（１）を収納する筐体（２）と、筐体（２）の上下面以外の面であって電池モジュールの長手方向の側面に直交する面に対向して設けられた送風部材（３０）と、を備え、
送風部材（３０）の回転軸（３２）は、モジュール集合体（１）の上下方向両端部間の高さにあり、送風部材（３０）は、モジュール集合体（１）の上部表面に向けて冷却風を吹き出すものであって、冷却風の横方向の範囲は対向するモジュール集合体（１）の横方向の略全幅にわたっており、
複数個の電池モジュール（５、９、１３、１４）は、当該長手方向が送風部材（３０）から吹き出される冷却風の吹出し方向と一致し、隣り合う当該長手方向の側面間に隙間（１５）をあけて、当該吹出し方向に対して垂直な方向に積層され、
複数個の電池モジュールの上部には、正極端子および負極端子がそれぞれ設けられるとともに、直列接続される電池モジュール間の異極端子間を通電可能に接続する電極部（７、１０、１７）が設けられ、
送風部材（３０）は隙間（１５）に沿う方向に吹出口（３７）から冷却風を吹き出し、当該吹き出された冷却風は複数の隙間（１５）を流れて筐体（２）外部に排出されることを特徴としている。

この発明によれば、送風部材の回転軸の高さ位置がモジュール集合体よりも上方または下方にないので、送風部材とモジュール集合体を含めた装置の体格は高さ方向に抑えることができる。さらに、送風部材による冷却風はその高さ位置がモジュール集合体の上部表面に向けて行われ横方向にはモジュール集合体の略横幅にわたっているので、通風路断面積を横方向に広くとって通風抵抗を低減し、集合モジュールの横幅全体に冷却風を供給することができる。さらに、電池モジュールの外表面を沿うように流れる冷却風が提供されるので高い冷却効果が得られる。したがって、本発明により低騒音および小型の電池冷却装置を提供できる。

請求項２の電池冷却装置に係る発明は、直列接続された複数個の電池モジュール（５、９、１３、１４）をその長手方向の扁平面を対向させるように並べて配置してなるモジュール集合体（１）と、モジュール集合体（１）を収納する筐体（２）と、筐体（２）の上下面以外の面であって電池モジュールの長手方向の扁平面に直交する面に対向して設けられた送風部材（３０）と、を備え、
複数個の電池モジュール（５、９、１３、１４）は、その長手方向が送風部材（３０）から吹き出される冷却風の吹出し方向と一致し、隣り合う長手方向の扁平面間に隙間（１５）をあけて、前記吹出し方向に対して垂直な方向に積層され、
前記複数個の電池モジュールの上部には、正極端子および負極端子がそれぞれ設けられるとともに、直列接続される前記電池モジュール間の異極端子間を通電可能に接続する電極部（７、１０、１７）が設けられ、
送風部材（３０）は、冷却風を、モジュール集合体（１）の上部表面に向け、かつ隙間（１５）に沿う方向に吹き出し、吹き出された冷却風は複数の隙間（１５）を流れて筐体（２）外部に排出されることを特徴とする。

この発明によれば、電池モジュールの長手方向に延びる外表面を沿うように流れる冷却風が提供されるので高い冷却効果が得られる。

請求項３の発明は、送風部材（３０）は遠心ファン（３４）と、遠心ファン（３４）を収納するケーシング（３３）と、を備えており、ケーシング（３３）は、遠心ファン（３４）の回転により空気を吸い込む吸込口（３８、３９）と、吸込口（３８、３９）から吸い込まれた空気をモジュール集合体（１）の上部表面に向けて吹き出す吹出口（３７）と、吹出口（３７）に向けて末広がりとなる流路と、を備え、吹出口（３７）は筐体（２）内の上部に臨むように設けられ、横幅方向が高さ方向に比べて長い扁平状開口であることを特徴とする。

この発明によれば、末広がりの流路により、モジュール集合体に対して均一化した流速
分布の冷却風を提供できるとともに、加えて遠心ファンを用いることにより、高静圧の冷
却風を提供でき、小型化に伴う狭い流路に送風を行っても低騒音で省エネルギーの冷却装
置が得られることになる。さらに、高さの低い扁平状の吹出口としたことにより、小風量
でも流速の速い冷却風を提供できるので、低騒音化を満たしつつも電池モジュールの冷却
する能力を確保することができる。

請求項４の電池冷却装置に係る発明は、モジュール集合体（１Ａ）の上部に設けられて電極部（７、１０、１７）からの熱が伝わる冷却フィン（５２、５３、５５）と、を備え、送風部材（３０）は冷却フィン（５２、５３、５５）に向けて冷却風を吹き出すものである。

この発明によれば、冷却フィンを備えることにより、電池モジュールから発生する熱の放熱面積を拡大することができるので、放熱性能が向上し、電池モジュール毎の温度のばらつきを改善でき安定した電池性能を提供できる。また、冷却フィンによって放熱面積が拡大することにより所定の冷却性能が確保できる場合には、電池モジュール間に通風路となる隙間を設けなくてもよいので、モジュール集合体の体格をコンパクトにでき、当該隙間を形成するための配置上の工夫、例えば個々の電池モジュールを所定位置に配置するための樹脂枠等が不要になり、組み立て工数および部品点数の低減ができる。

また、送風部材（３０）は遠心ファン（３４）と、遠心ファン（３４）を収納するケーシング（３３）と、を備え、ケーシング（３３）は、遠心ファン（３４）の回転により空気を吸い込む吸込口（３８、３９）と、吸込口（３８、３９）から吸い込まれた空気をモジュール集合体（１Ａ）の上部表面に向けて吹き出す吹出口（３７）と、を備えており、
吹出口（３７）は筐体（２Ａ）内の上部に臨むとともに冷却フィン（５２、５３、５５）と略同じ高さに設けられていることが好ましい。

この発明によれば、冷却フィンで吸熱する送風量が多くなり冷却性能が向上するとともに、吹出口から冷却フィンに至る通路の通風抵抗が小さくなり低騒音化に寄与する。

また、ケーシング（３３）は、遠心ファン（３４）の回転により空気を吸い込む吸込口（３８、３９）と、吸込口（３８、３９）から吸い込まれた空気を冷却フィン（５２、５３、５５）に向けて吹き出す吹出口（３７）と、を備えており、
吹出口（３７）から吹き出された空気が冷却フィン（５２、５３、５５）で吸熱した後、排出される排出口（２６）を備え、吹出口（３７）は筐体（２Ａ）内の上部に臨むとともに、当該排出口（２６）は当該吹出口（３７）と向き合っている筐体面に設けられていることが好ましい。この発明によれば、吹出口から冷却フィンを介して排出口に至る通路の通風抵抗を小さくすることができるので低騒音化に寄与する。

上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
第１実施形態の電池冷却装置は、内燃機関と電池駆動モータとを組み合わせて走行駆動源とする周知のハイブリッド自動車に用いられ、走行用モータの駆動電源等となる電池を冷却するものである。この電池は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池であり、筐体内に収納された状態で自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間などに配置されている。

本実施形態について図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施形態の電池冷却装置の全体的構成と、筐体２内に収納されたモジュール集合体１の構成および冷却風の流れとを示した平面図である。図２は、筐体２内に収納されたモジュール集合体１の構成と冷却風の流れを示した側面図であり、図面の上方を天側、下方を地側として記載している。

電池冷却装置は、主に、電池モジュールの集合体であるモジュール集合体１と、モジュール集合体１を冷却する送風を供給する送風部材３０とからなり、これらを一体化した単位を電池パックとして自動車に搭載している。モジュール集合体１は、電気的に直列接続された複数個の電池モジュール（例えば５０個）をその長手方向の側面を対向させて並列配置し、これらを一体化して構成されたものであり、筐体２内に収納されている。

筐体２は、メンテナンスのために少なくとも一面を取り外し可能に構成された直方体状ケースであり、樹脂または鋼板で形成されている。筐体２の側部には、車両側に筐体２をボルト締め等により固定するための取付部２３、および機器ボックス２４が設けられている。機器ボックス２４には、電池状態を監視する各種センサなどの電池監視ユニット、送風部材３０のモータ３１の駆動制御や電池制御を行う制御装置、各機器を接続するワイヤーハーネスなどが収納されている。

各電池モジュールは、電気絶縁性樹脂の外装ケースによってその外周面を被覆された扁平状直方体である。各電池モジュールには、正極端子および負極端子が長手方向両端側に離れて配置されており、この両端子は外装ケースから露出している。電池モジュールの長手方向は、送風部材３０の吹出し方向と一致している。筐体２内には、筐体２と、モジュール集合体１とによって、その上部に比較的高さが高い通路空間が区画形成されている。筐体２の下部には、上部の空間と比べて充分に狭い空間が形成されるか、あるいは筐体２にモジュール集合体１が接触して設けられる。筐体２内の上部の通路空間は、後述する端子および導電部材を配置するための空間として提供されるとともに、それらを冷却するための通風路としても提供される。

電池モジュールは、筐体２内で送風部材３０からの冷却風の吹出し方向（図１の上向き矢印）に所定間隔をあけて２個縦長に並ぶように配され、さらに当該縦長に２個並べられた一組の電池モジュールは当該吹出し方向に垂直な方向（図１の右向き）に筐体２内全体を占めるように所定の隙間１５をあけて複数組並べられて、積層されている。このように筐体２内全体に配されたすべての電池モジュールは、筐体２内の図１左下隅の電池モジュール５における正極端子３から始まって、電池モジュール間を接続する導電部材としての各電極部によって筐体２内の吹出し方向を往復しながら図１の右方向につながるように直列接続されており、筐体２内の電池モジュール２０（図１の右上隅）の負極端子２２に至るまで通電可能に接続されている。

つまり、電池モジュール５の一方側（吹出し風上流側）の正極端子３と通電可能に接続されている電極部４がモジュール集合体１の正電極部に相当し、電池モジュール２０の負極端子２２がモジュール集合体１の負電極部に相当する。電池モジュール５の他方側（吹出し風下流側）の負極端子７は、電池モジュール９の一方側（吹出し風上流側）の正極端子８に電極部７によって接続されて、両者は通電する。さらに、電池モジュール９の他方側（吹出し風下流側）の負極端子１１は、右隣りの電池モジュール１３の吹出し風下流側の正極端子１２に電極部１０によって接続されて、両者は通電する。電池モジュール１３よりも吹出し風上流側にある電池モジュール１４の正極端子は、電池モジュール１３の吹出し風上流側の負極端子に電極部によって接続され、さらに右隣りの電池モジュールは、電極部１６によって電池モジュール１４と通電されている。

以降同様に、隣り合う位置にある正極端子と負極端子は、両者を接続する電極部によって、電池モジュール２０に至るまで送風部材３０の吹出し方向に対して往復するように直列接続されている。この電池モジュール２０の負極端子２２は、電極部１９によって吹出し風上流側の電池モジュール１８の正極端子と通電し、さらに電池モジュール１８によって吹出し風上流側の電極部１７と通電している。換言すれば、筐体２内のすべての電池モジュールは、電池モジュール５の吹出し風上流側の電極部４から電池モジュール２０の吹出し風下流側の電極部２１に至るまで、電流がジグザク状または蛇行状に流れるように電極部によって電気的に直列接続されている。

送風部材３０は、筐体２の上下面以外の面であって電池モジュールの長手方向に伸びる側面に対して直交する面に対向して、筐体２に一体に設けられている。送風部材３０は、遠心ファンの一例である２個のシロッコファン３４と、シロッコファン３４を回転駆動する１個のモータ３１と、シロッコファン３４が収納されている２個のケーシング３３とから主に構成されている。遠心ファンとしては、前向きブレードを有するシロッコファン３４の他、径向きブレードを有するラジアルファンを用いてもシロッコファンと同様、高静圧に強く、低風量で低騒音の送風部材を構成することができる。

シロッコファン３４は略水平に配されたモータ３１の回転軸３２の両端にそれぞれ固定されている。回転軸３２は、対向するモジュール集合体１の上下（高さ）方向両端部の高さの間にその軸心高さが含まれるように配置されている。換言すれば、回転軸３２の高さがモジュール集合体１の天部の高さと底部の高さとの間に位置している。

また、遠心ファン（例えばシロッコファン、ラジアルファン）の径寸法はモジュール集合体１の高さ方向外形寸法に対して同等以下であることが好ましい。さらに、遠心ファンの径方向外形がモジュール集合体１の上下（高さ）方向両端部の高さの間に含まれるように配置されていることが好ましい。また、ケーシング３３の径方向外形が筐体２の上下（高さ）方向両端部の高さの間に含まれるように配置されていることが好ましい。さらに、ケーシング３３の径方向下端部は筐体２の上下（高さ）方向下端部よりも上方側に位置するように配置されていることが好ましく、ケーシング３３の径方向下端部の下方に形成された空間に機器ボックス２４を配置することができ、機器ボックス２４を含めた装置の小型化が図れる（以上、図２参照）。

モータ３１の駆動は制御装置によって制御されており、制御装置は例えば電圧のパルス波のデューティー比を変化させて変調するＰＷＭ制御を行う。制御装置は、ＰＷＭ制御により遠心ファンの回転数を目標とする冷却能力に応じて可変制御し、温度センサ等で検出されるモジュール集合体１の表面温度を制御している。

ケーシング３３は、モータ３１の両側に固定支持された２個のシロッコファン３４のそれぞれを囲んで収納するスクロールケーシングであり、回転軸方向の両側面に開口する吸込口３８、３９を備えている。スクロールケーシングはその内壁面とシロッコファン３４の前向きブレードとの間に形成される通路が下流に向かうにつれて徐々に拡大するように形成されている。ケーシング３３は一体に形成された取付脚４０をボルト等の締結手段により締め付けることにより車両側に固定されている。

ケーシング３３は、吸込口３８、３９から吸い込まれた空気をモジュール集合体１の上部表面に向けて吹き出す吹出口３７を備えている。ケーシング３３の内壁面とシロッコファン３４の前向きブレードとの間に形成される通路から吹出口３７に至る通風路には、吹出口３７に末広がりとなる流路が拡がり部３５として設けられている。当該末広がりの通風路はシロッコファン３４の上方に配されており、ケーシング３３の筒部３６は吹出口３７が筐体２内の上部に臨むように、筐体２の接続口に嵌挿されて筐体２に接続されている。

ケーシング３３は、シロッコファン３４と直接に対面する範囲においては徐々に広がる流路を提供し、その後は、偏平な吹出口３７の幅方向に関しては吹出口３７へ向けて末広がり状に広がる拡がり部３５を提供する。また、拡がり部３５は、偏平な吹出口３７の高さ方向、すなわちシロッコファン３４の径方向に関しては、吹出口３７へ向けてすぼまり、高さが徐々に減少するように形成されている。拡がり部３５は、流路断面積を吹出口３７に向かって徐々に増加させている。拡がり部３５は、筐体２の上部に区画された偏平な通路空間に対応した偏平な吹出口３７へ向かって徐々に断面形状を変化させている。

図３は送風部材３０の構成を示した平面図である。図４は送風部材３０の構成を示した正面図であり、図３のＩＶ方向の矢視図である。図３に示すように、ケーシング３３は、平面視で、遠心ファンの回転軸方向両側部から回転軸方向外方かつ吹出口３７側に向かって拡がる形状の拡がり部３５と、拡がり部３５から吹出口３７に向かって平行に伸びる筒部３６と、を備えている。吹出口３７側に向かう末広がりの流路を形成する拡がり部３５を備えることにより、吹出し風を筐体２内の横方向の広範囲に均等化するように吹出口３５に導くことができる。また、ケーシング３３の吹出し方向（図３の上下方向）寸法を小さく形成できる。

図３、図４は、図１の実施形態の具体的な構成を例示するとともに、ケーシング３３に関する変形例を示している。図１においては、ひとつのモータ３１の両側に位置づけられた一対のケーシング３３は、それぞれが同じ形状をもっている。図３、図４において、ひとつのモータ３１の両側に位置づけられた一対のケーシング３３は、対称の形状を提供しているが、ケーシング３３が提供する拡がり部３５は、中央に向けてよりも、外側に向けて大きく広がっている。

筒部３６の先端には高さ（上下方向長さ）が横幅よりも短い扁平状開口である吹出口３７が設けられている。図４に示すように、回転軸方向に並んでいる２個の吹出口３７がし占める横幅は、対向するモジュール集合体１の横方向の全幅、換言すれば、電池モジュールの積層方向（間隔１５をあけて並べられている方向）のモジュール集合体の幅と同等程度となるように構成されている。吹出口３７は遠心ファンよりも高い位置で、遠心ファンよりもモジュール集合体１に近い位置で開口している。ケーシング３３は遠心ファンの上方から拡がり部３５によって遠心ファンの側方およびモジュール集合体１側に膨出する形状であり、さらに筒部３６を介して吹出口３７に達している。

このような構成の吹出口３７から吹き出される冷却風は、モジュール集合体１の上部表面に対して低風量であるが比較的流速が速く高静圧の流れとなる。このような拡がり部３５および吹出口３７を備えることにより、小型化したケーシング３３内および筐体２内に形成される狭い流路に対しても騒音を抑えた冷却風を提供することができる。

吸込口３８、３９から吸い込まれた冷却風は、ケーシング３３内の末広がりの通風路を通って吹出口３７から吹き出されるが、その高さ位置は筐体２内の上部であり、その横方向範囲は送風部材３０が対向するモジュール集合体１の略横幅に及んでいるので、冷却風は筐体２内の上部全体に行き渡ることになる。

吹出口３７から吹き出された冷却風は、モジュール集合体１の上部表面に向かって流れ、吹出し風下流側の電池モジュール９、１３、２０および上流側の電池モジュール５、１４、１８の上部表面に達してモジュール集合体１の上部を冷却する。そして、冷却風は、吹出し方向に対して垂直な方向に並ぶ電池モジュールの長手方向側面間に形成された複数の隙間１５に沿うように流れて当該隙間１５に入り込み、これを通って筐体２の下面に設けた排出口２５に向かって流れながら各電池モジュールを吸熱冷却し、排出口２５から筐体２の外部に排出される。

以上のように本実施形態の電池冷却装置において、送風部材３０の回転軸３２の軸心高さは、対向するモジュール集合体１の上下方向両端部の高さの間に位置し、送風部材３０はモジュール集合体１の上部表面に向けて冷却風を吹き出すものであるとともに、当該冷却風の横方向の範囲は当該対向するモジュール集合体１の略横幅にわたっている。

この構成によれば、回転軸３２の高さ位置がモジュール集合体よりも上方または下方にないので、送風部材３０とモジュール集合体１を含む装置の高さ方向の体格を抑えることができる。さらに、送風部材３０による冷却風はその高さ位置がモジュール集合体１の上部表面に向けて行われ横方向にはモジュール集合体１の略横幅に行き渡るので、比較的低風量で送風することができ、低騒音で冷却性能の高い電池冷却装置を提供できる。また、筐体２は吹出し風方向寸法に対して高さ（上下方向）寸法を２／３程度に抑えることができる。

また、送風部材３０のケーシング３３は、シロッコファン３４の回転により空気を吸い込む吸込口３８、３９と、吸込口３８、３９から吸い込まれた空気をモジュール集合体１の上部表面に向けて吹き出す吹出口３７と、吹出口３７側に末広がりとなる流路と、を備えており、吹出口３７は筐体２内の上部に臨むように設けられ、横幅方向が高さ方向に比べて長い扁平状開口である。

この構成を採用した場合には、末広がりの流路によりモジュール集合体１に対して均一化した流速分布の冷却風を提供できるとともに、加えてシロッコファン３４などの遠心ファンを用いることにより、低風量、高静圧の冷却風を提供でき、装置の小型化に伴う狭く比較的通風抵抗の高い流路に送風を行っても低騒音で省エネルギーの冷却装置が得られる。さらに、高さの低い扁平状の吹出口としたことにより、小風量でも流速の速い冷却風を提供するので、低騒音化を満たしつつも必要な冷却能力を確保することができる。

また、複数個の電池モジュールは、隣り合う長手方向の側面間に隙間１５をあけて並べられており、送風部材３０は隙間１５に対して沿う方向に冷却風を吹き出し、吹き出された冷却風は複数の隙間１５を流れて筐体２の外部に排出されるものである。

この構成を採用した場合には、各電池モジュールの外表面を沿うように流れる冷却風を提供して冷却能力が向上する。

（第２実施形態）
第２実施形態の電池冷却装置は、第１実施形態の電池冷却装置に対して、各電極部の上に電池モジュールからの熱が伝わる冷却フィンを設けたものである。その他の構成部品については第１実施形態と同様であり、構成、作用効果においても同様である。以下に図５および図６を用いて第１実施形態と異なる点について説明する。図５は本実施形態の電池冷却装置の全体的構成と、筐体２Ａ内に収納されたモジュール集合体１Ａの構成および冷却風の流れとを示した平面図である。図６は電池冷却装置において、筐体２Ａ内に収納されたモジュール集合体１Ａの構成と冷却風の流れを示した側面図である。

冷却フィン５１は筐体２Ａ内の図５左下隅の電池モジュール５における正極端子の上に設けられており、図５右上隅の電池モジュール２０の負極端子には冷却フィン５７が設けられている。直列接続する電池モジュール５、９間の異極端子（正極端子６および負極端子８）同士は電極部によって通電可能に構成され、このような電極部のすべてには、電極部からの熱が伝わる冷却フィン５２、５３、５４、５５、５６が設けられている。複数個の電池モジュールは、第１実施形態のように隙間１５をあけて配置してもよいし、隣り合う電池モジュール５、１４の長手方向の側面同士を密着させて隙間を設けないで配置してもよい。

冷却フィンは、アルミニウム合金等で構成される周知の波形状フィンであり、山部、谷部が図５の左右方向に交互に繰り返され、山部と谷部の間に冷却風の吹出し方向に伸長する側壁を備えるように形成されている。当該側壁にはプレス等による切起こしによって形成されるルーバが設けられている。

冷却フィンは電極部に対して絶縁されていてもよいし、通電されていてもよい。通電されている場合には、モジュール集合体１Ａを流れる電流が短絡しないように電池モジュールの積層方向に隣り合う冷却フィン（例えば冷却フィン５１と５４）間の絶縁を確保する。絶縁されている場合は、電極部と冷却フィンと間に伝熱性のある絶縁部材を介在させる構成とする。

送風部材３０は冷却フィン５１〜５７に向けて冷却風を吹き出すものであり、吹出口３７は筐体２Ａ内の上部に臨むとともに冷却フィン５１〜５７と略同じ高さに設けられている。さらに、筐体２Ａには、吹出口３７から吹き出された空気が冷却フィン５１〜５７で吸熱した後、排出される排出口２６が設けられている。この排出口２６は、吹出口３７と向き合うように配置されている筐体面に設けられている。好ましくは、排出口２６は図６に示すように吹出口３７および冷却フィン５１〜５７と略同じ高さに設ける構成とする。

吸込口３８、３９から吸い込まれた冷却風は、ケーシング３３内の末広がりの通風路を通って吹出口３７から吹き出されるが、その高さ位置は筐体２Ａ内の上部であり、その横方向範囲は送風部材３０が対向するモジュール集合体１Ａの略横幅に及んでいるため、冷却風は筐体２Ａ内の上部全体に行き渡ることになる。

そして、吹出口３７から吹き出された冷却風は、モジュール集合体１Ａの上方に配置された冷却フィン５１〜５７に向かって流れ、吹出し風上流側の冷却フィン５１、５５、中ほどの冷却フィン５２、５６、および下流側の冷却フィン５３、５７に達し、これらの冷却フィンを通過するときにフィン表面から吸熱してフィンを冷やしモジュール集合体１Ａを冷却する。そして、冷却風は、排出口２６に向かって排出口２６から筐体２の外部に排出される。

ここで、発明者らは、本実施形態の電池冷却装置（以下、本発明品とする）と、モジュール集合体に冷却風を供給する送風機を筐体に対してダクトを介して接続した従来の冷却装置（以下従来品とする）とについて、騒音計測実験を行った結果を示す。

冷却風量を７５ｍ³／ｈとした場合、本発明品が３６ｄＢＡであるのに対し、従来品が５０ｄＢＡであることを確認している。また、同一騒音値条件で計測した場合には、本発明品は従来品の１．５倍の風量を計測することができたことを確認している。

なお、ここでいう騒音値は、Ｋｓ＋１０Ｌｏｇ（Ｖａ×ΔＰａ²）で求めている。
ただし、Ｋｓ＝比騒音（送風機自身の音）、Ｖａ＝風量、ΔＰａ＝通風抵抗
以上の本実施形態および第１実施形態の電池冷却装置によれば、上記通風抵抗ΔＰａを小さくすることができるので、低騒音化を実現することができる。

以上のように本実施形態の電池冷却装置は、モジュール集合体１Ａの上部に設けられて電極部７、１０、１７からの熱が伝わる冷却フィン５２、５３、５５を備え、送風部材３０は冷却フィン５１〜５７に向けて冷却風を吹き出す構成である。

この構成によれば、当該冷却フィンに送風することにより、モジュール集合体１Ａから発生する熱の放熱面積を拡大することができるので、放熱性能が向上し、電池モジュール毎の温度のばらつきを改善できる冷却装置を提供でき、安定した電池性能を確保できる。また、冷却フィンによって放熱面積が拡大することにより、電池モジュール間に通風路となる隙間を設けなくてもよいので、モジュール集合体１Ａの体格をコンパクトにできるとともに、当該隙間を形成するための部品が不要となり、組み立て工数および部品点数の低減がすることができる。

また、吹出口３７は筐体２Ａ内の上部に臨むとともに冷却フィン５１〜５７と略同じ高さに設けられている。この構成を採用する場合には、冷却フィン５１〜５７で吸熱する送風量が多くなり冷却性能が向上するとともに、吹出口３７から冷却フィン５１〜５７に至る通路を直線的に構成することになり通風抵抗を小さくできる。

また、吹出口３７から冷却フィン５１〜５７に向けて吹き出された空気が冷却フィン５１〜５７で吸熱した後、排出される排出口２６を備え、吹出口３７は筐体２Ａ内の上部に臨むとともに、排出口２６は吹出口３７と向き合っている筐体面に設けられている。この構成を採用する場合には、吹出口３７から冷却フィン５１〜５７を介して排出口に至る通路を直線的に構成することになり通風抵抗を小さくできる。さらに、排出口２６、吹出口３７、冷却フィン５１〜５７を略同じ高さとなるように設けた場合にはさらに通風抵抗を低減して低騒音化を促進できる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、第２実施形態における送風部材３０の代わりに送風部材６０を用いた電池冷却装置であり、これを以下に図７を用いて説明する。なお、その他の構成部品は第２実施形態と同様であり、構成、作用効果においても同様である。図７は、本実施形態の電池冷却装置の全体的構成と、筐体２Ａ内に収納されたモジュール集合体１Ａの構成および冷却風の流れとを示した平面図である。

送風部材６０は、筐体２Ａの上下面以外の面であって電池モジュールの長手方向（吹出し方向）に伸びる側面に対して直交する面に対向して、筐体２Ａに一体に設けられている。送風部材６０は、遠心ファンの一例である４個のシロッコファン６４、７２と、４個のシロッコファン６４、７２を回転駆動する１個のモータ６１と、シロッコファン６４が収納されている２個のケーシング６３およびシロッコファン７２が収納されている２個のケーシング７０とから主に構成されている。遠心ファンとしては、送風部材３０と同様にラジアルファンを用いてもよい。

シロッコファン６４、７２は、モータ６１の略水平に配された回転軸６２の両側にそれぞれ２個ずつ固定されている。シロッコファン６４はシロッコファン７２よりもモータ６１寄りに配置されている。回転軸６２は、回転軸３２と同様に対向するモジュール集合体１Ａの上下（高さ）方向両端部の高さの間にその軸心高さが含まれるように配置されている。

また、シロッコファン６４、７２の径寸法はモジュール集合体１Ａの高さ方向外形寸法に対して同等以下であることが好ましい。さらに、シロッコファン６４、７２の径方向外形はモジュール集合体１Ａの上下（高さ）方向両端部の高さの間に含まれるように配置されていることが好ましい。また、ケーシング６３、７０の径方向外形が筐体２Ａの上下（高さ）方向両端部の高さの間に含まれるように配置されていることが好ましい。さらに、ケーシング６３、７０の径方向下端部は筐体２Ａの上下（高さ）方向下端部よりも上方側に位置するように配置されていることが好ましく、ケーシング６３、７０の径方向下端部の下方に形成された空間に機器ボックス２４を配置することができ、機器ボックス２４を含めた装置の小型化が図れる。

モータ６１は制御装置によってモータ３１と同様に制御されるものである。ケーシング６４、７２は、モータ６１の両側に固定支持された２個のシロッコファン６４および２個のシロッコファン７２のそれぞれを囲んで収納するスクロールケーシングであり、それぞれ回転軸方向の両側面に開口する吸込口６５および６６、吸込口７３および７４を備えている。ケーシング３３は一体に形成された取付脚４０をボルト等の締結手段により締め付けることにより車両側に固定されている。

ケーシング６３は、吸込口６５および６６から吸い込まれた空気をモジュール集合体１Ａの上部表面に向けて吹き出す吹出口６９を備え、ケーシング７０は、吸込口７３および７４から吸い込まれた空気をモジュール集合体１Ａの上部表面に向けて吹き出す吹出口７７を備えている。ケーシング６３、７０のそれぞれの内壁面とシロッコファンの前向きブレードとの間に形成される通路から吹出口６９、７７に至る通風路には、吹出口６９、７７側に末広がりとなる流路が設けられている。当該末広がりの通風路はシロッコファンの上方に配されており、ケーシング６３の筒部６８は吹出口６９が筐体２Ａ内の上部に臨むように筐体２Ａの接続口に嵌挿されている。また、ケーシング７０の筒部７６は吹出口７７が筐体２Ａ内の上部に臨むように筐体２Ａの接続口に嵌挿されている。

ケーシング６３は、送風部材３０と同様に、シロッコファン６４の回転軸方向両側部から回転軸方向外方かつ吹出口６９側に向かって拡がる形状の拡がり部６７と、拡がり部６７から吹出口６９に向かって平行に伸びる筒部６８と、を備えている。同様に、ケーシング７７もシロッコファン７２の回転軸方向両側部から回転軸方向外方かつ吹出口７７側に向かって拡がる形状の拡がり部７５と、拡がり部７５から吹出口７７に向かって平行に伸びる筒部７６と、を備えている。

吹出口６９および７７は、送風部材３０の吹出口３７と同様に、高さ（上下方向長さ）が横幅よりも短い扁平状開口である。回転軸方向に並んでいる合計４個の吹出口６９および７７は、これらが占める横幅が対向するモジュール集合体１Ａの横方向幅、換言すれば、電池モジュールの積層方向（間隔１５をあけて並べられている方向）のモジュール集合体幅と同等程度となるように構成されている。さらに吹出口６９および７７は、遠心ファンよりも高い位置で、遠心ファンよりもモジュール集合体１Ａに近い位置で開口している。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態において電池冷却装置は、図２および図６に示すように、送風部材３０の回転軸３２が水平方向になるよう車両に設置されているが、電池冷却装置を自動車に設置するときには、吹出口３７が水平方向（図２および図６の紙面奥行き方向）に伸長する形態で上方に位置するように設置してもよいし、あるいは、回転軸３２が鉛直方向になるように車両に設置してもよい。前者の場合はケーシングの径方向長さを高さ方向に配置することによる高さが低い設置許容空間に適した場合であり、後者の場合はケーシングの径方向長さを横方向に配置することによる横幅の狭い設置許容空間に適した設置である。

また、送風部材３０、６０は、ケーシング３３、６３、７０の回転軸方向の両側面に吸込口を有する両吸込み型遠心送風機であるが、これに限らず回転軸方向の片側面に吸込口を有する片吸込み型遠心送風機であってもよい。

第１実施形態の電池冷却装置の全体的構成と、筐体内に収納されたモジュール集合体の構成および冷却風の流れとを示した平面図である。 同電池冷却装置において、筐体内に収納されたモジュール集合体の構成と冷却風の流れを示した側面図である。 第１、第２および第３実施形態の同電池冷却装置における送風部材の構成を示した平面図である。 同電池冷却装置における送風部材の構成を示した正面図である。 第２実施形態の電池冷却装置の全体的構成と、筐体内に収納されたモジュール集合体の構成および冷却風の流れとを示した平面図である。 同電池冷却装置において、筐体内に収納されたモジュール集合体の構成と冷却風の流れを示した側面図である。 第３実施形態の電池冷却装置の全体的構成と、筐体内に収納されたモジュール集合体の構成および冷却風の流れとを示した平面図である。

符号の説明

１、１Ａ…モジュール集合体
２、２Ａ…筐体
５、９、１３、１４…電池モジュール
１５…隙間
２６…排出口
３０…送風部材
３２…回転軸
３３…ケーシング
３４…シロッコファン（遠心ファン）
３７…吹出口
３８、３９…吸込口
５２、５３、５５…冷却フィン

Claims (6)

1. 直列接続された複数個の電池モジュール（５、９、１３、１４）をその長手方向の側面を対向させるように並べて配置してなるモジュール集合体（１）と、
   前記モジュール集合体（１）を収納する筐体（２）と、
   前記筐体（２）の上下面以外の面であって前記電池モジュールの長手方向の側面に直交する面に対向して設けられた送風部材（３０）と、を備え、
   前記送風部材（３０）の回転軸（３２）は前記モジュール集合体（１）の上下方向両端部間の高さにあり、
   前記送風部材（３０）は、前記モジュール集合体（１）の上部表面に向けて冷却風を吹き出すものであって、前記冷却風の横方向の範囲は前記対向するモジュール集合体（１）の横方向の略全幅にわたっており、
   前記複数個の電池モジュール（５、９、１３、１４）は、前記長手方向が前記送風部材（３０）から吹き出される冷却風の吹出し方向と一致し、隣り合う長手方向の側面間に隙間（１５）をあけて、前記吹出し方向に対して垂直な方向に積層され、
   前記複数個の電池モジュールの上部には、正極端子および負極端子がそれぞれ設けられるとともに、直列接続される前記電池モジュール間の異極端子間を通電可能に接続する電極部（７、１０、１７）が設けられ、
   前記送風部材（３０）は前記隙間（１５）に沿う方向に前記冷却風を吹き出し、当該吹き出された冷却風は前記複数の隙間（１５）を流れて前記筐体（２）外部に排出されることを特徴とする電池冷却装置。
2. 直列接続された複数個の電池モジュール（５、９、１３、１４）をその長手方向の扁平面を対向させるように並べて配置してなるモジュール集合体（１）と、
   前記モジュール集合体（１）を収納する筐体（２）と、
   前記筐体（２）の上下面以外の面であって前記電池モジュールの長手方向の扁平面に直交する面に対向して設けられた送風部材（３０）と、を備え、
   前記複数個の電池モジュール（５、９、１３、１４）は、前記長手方向が前記送風部材（３０）から吹き出される冷却風の吹出し方向と一致し、隣り合う前記長手方向の扁平面間に隙間（１５）をあけて、前記吹出し方向に対して垂直な方向に積層され、
   前記複数個の電池モジュールの上部には、正極端子および負極端子がそれぞれ設けられるとともに、直列接続される前記電池モジュール間の異極端子間を通電可能に接続する電極部（７、１０、１７）が設けられ、
   前記送風部材（３０）は、前記冷却風を、前記モジュール集合体（１）の上部表面に向け、かつ前記隙間（１５）に沿う方向に吹き出し、当該吹き出された冷却風は前記複数の隙間（１５）を流れて前記筐体（２）外部に排出されることを特徴とする電池冷却装置。
3. 前記送風部材（３０）は遠心ファン（３４）と、前記遠心ファン（３４）を収納するケーシング（３３）と、を備えており、
   前記ケーシング（３３）は、前記遠心ファン（３４）の回転により空気を吸い込む吸込口（３８、３９）と、前記吸込口（３８、３９）から吸い込まれた空気を前記モジュール集合体（１）の上部表面に向けて吹き出す吹出口（３７）と、前記吹出口（３７）に向けて末広がりとなる流路と、を備え、
   前記吹出口（３７）は前記筐体（２）内の上部に臨むように設けられ、横幅方向が高さ方向に比べて長い扁平状開口であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池冷却装置。
4. 前記モジュール集合体（１Ａ）の上部に設けられて前記電極部（７、１０、１７）からの熱が伝わる冷却フィン（５２、５３、５５）を備え、
   前記送風部材（３０）は前記冷却フィン（５２、５３、５５）に向けて冷却風を吹き出すことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池冷却装置。
5. 前記送風部材（３０）は遠心ファン（３４）と、前記遠心ファン（３４）を収納するケーシング（３３）と、を備え、
   前記ケーシング（３３）は、前記遠心ファン（３４）の回転により空気を吸い込む吸込口（３８、３９）と、前記吸込口（３８、３９）から吸い込まれた空気を前記モジュール集合体（１Ａ）の上部表面に向けて吹き出す吹出口（３７）と、を備えており、
   前記吹出口（３７）は前記筐体（２Ａ）内の上部に臨むとともに前記冷却フィン（５２、５３、５５）と略同じ高さに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電池冷却装置。
6. 前記送風部材（３０）は遠心ファン（３４）と、前記遠心ファン（３４）を収納するケーシング（３３）と、を備え、
   前記ケーシング（３３）は、前記遠心ファン（３４）の回転により空気を吸い込む吸込口（３８、３９）と、前記吸込口（３８、３９）から吸い込まれた空気を前記冷却フィン（５２、５３、５５）に向けて吹き出す吹出口（３７）と、を備えており、
   前記吹出口（３７）から吹き出された空気が前記冷却フィン（５２、５３、５５）で吸熱した後、排出される排出口（２６）を備え、
   前記吹出口（３７）は前記筐体（２Ａ）内の上部に臨むとともに、前記排出口（２６）は前記吹出口（３７）と向き合っている前記筐体面に設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電池冷却装置。

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