JP4661895B2 - 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。

従来、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としては、たとえば特許文献１に記載の装置が知られている。特許文献１に記載の電池冷却装置は、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

前述の特許文献１に係る従来技術において、各電池モジュールを高精度の制御するためには、各電池モジュール毎にセンサなどを設ける必要があり、これらのセンサと制御装置とを電気的に接続する各種の配線が必要である。このような配線を、なんら工夫なく各電池モジュールから制御装置に導くと、配線が冷却風の通風抵抗となるという問題がある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、冷却風の通風抵抗になることを防止し、かつ各電池モジュールからの配線を省スペースで制御装置などの外部装置に導くことができる電池冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、正極端子（８）および負極端子（７）をそれぞれ有する複数個の電池モジュール（５）を、電池モジュールの長手方向（Ｙ）に延びる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、
モジュール集合体の上部に設けられ、電池モジュール間の異極端子間を電気的に接続する電極部（４）と、
モジュール集合体を収納する筐体（２）と、
筐体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直交する幅方向（Ｘ）に延びる側面に対向して設けられる送風部材（３０）と、
電極部を除く上部の少なくとも一部を覆うように幅方向にわたって設けられ、内部に幅方向に連続する通路（５６）を形成する通路形成部（５５）と、を備え、
送風部材の回転軸（３２）は、モジュール集合体の上下方向両端部の高さの間にあり、
送風部材は、モジュール集合体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の幅方向の略全幅にわたるように構成され、
通路形成部の上方端部は、筐体の上壁と離間し、通路形成部の上方端部と筐体の上壁との間に冷却風が流れることを特徴とする電池冷却装置である。

本発明に従えば、通路形成部が設けられるので、通路形成部の空間を用いて配線などを設けることができる。配線として、たとえば各電池モジュールの温度などの状態を検出するためのケーブルがある。このような通路形成部は、上方端部が筐体の上壁と離間するので通路形成部の上方端部と筐体の上壁との間を冷却風が流れる。これによって通路形成部を設けることによって冷却風の流下が阻止されることを防止することができる。

なお、前述の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。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１および図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態の電池冷却装置１００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の構成と冷却風の流れを示した側面図である。図２は、第１実施形態の電池冷却装置１００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。第１実施形態の電池冷却装置１００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。電池は、たとえばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池および有機ラジカル電池である。また電池は、筐体２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、および運転席と助手席の間の空間などに配置されている。

電池冷却装置１００は、主に、複数の電池モジュール５ａ〜５ｇ（以下、不特定の電池モジュールを示すときには符号５を付して示すことがある）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５をその長手方向Ｙに延びる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。

以下、各電池モジュール５が延びる方向を長手方向Ｙ（図１における左右方向）と称し、長手方向Ｙに直交する方向を幅方向Ｘ（図１の紙面に垂直な方向）と称し、長手方向Ｙおよび幅方向Ｘに垂直な方向を上下方向Ｚ（図１における上下方向Ｚ）と称することがある。

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の幅方向Ｘ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、各電池モジュール５の電池状態を監視する各種センサ２５などの電池監視ユニット（図示せず）、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（図示せず）、各機器を接続するワイヤーハーネス（図示せず）などが収納されている。

各電池モジュール５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５には、正極端子８および負極端子７が長手方向Ｙ両端側に離れて配置されており、この両端子７，８は外装ケースから露出している。電池モジュール５の長手方向Ｙは、送風部材３０の吹出し方向と略平行である。

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、後述する電極部４および配線２７を配置するための空間として提供されるとともに、モジュール集合体１を冷却するための通風路としても提供される。

次に、図２を参照して各電池モジュール５ａ〜５ｇの配置関係に関して説明する。電池モジュール５は、筐体２内で長手方向Ｙに所定間隔をあけて２個縦長に並ぶように配される。また縦長に２個並べられた一組の電池モジュール５は、幅方向Ｘに筐体２内全体を占めるように密着して複数組並べられて、幅方向Ｘに積層されている。本実施の形態では、図２に示すように、一組の電池モジュール５が１１組並べられている。

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５は、筐体２内の図２左下隅の第１の電池モジュール５ａにおける正極端子８から始まって、電池モジュール５間を接続する導電部材としての各電極部４によって筐体２内の長手方向Ｙを往復しながら幅方向一方Ｘ１側（図２の右方側）につながるように直列接続されており、筐体２内の図２右上隅の第２の電池モジュール５ｂの負極端子７に至るまで通電可能に接続されている。

したがって第１の電池モジュール５ａの長手方向一方Ｙ１側（図２における下方側）の正極端子８と通電可能に接続されている電極部４は、モジュール集合体１の正電極部に相当する。また第２の電池モジュール５ｂの負極端子７は、モジュール集合体１の負電極部に相当する。第１の電池モジュール５ａの長手方向他方Ｙ２側（図２における上方側）の負極端子７は、第３の電池モジュール５ｃの長手方向一方Ｙ１側の正極端子８に長手方向Ｙに延びる電極部４によって接続されて、両者は通電する。さらに、第３の電池モジュール５ｃの長手方向他方Ｙ２側の負極端子７は、幅方向一方Ｘ１（図２における右方側）に隣接する第４の電池モジュール５ｄの長手方向他方Ｙ２側の正極端子８に幅方向Ｘに延びる電極部４によって接続されて、両者は通電する。第４の電池モジュール５ｄよりも長手方向一方Ｙ１側にある第５の電池モジュール５ｅの正極端子８は、第４の電池モジュール５ｄの長手方向一方Ｙ１側の負極端子７に長手方向Ｙに延びる電極部４によって接続される。さらに第５の電池モジュール５ｅの幅方向一方Ｘ１に隣接する第６の電池モジュール５ｆは、幅方向Ｘに延びる電極部４によって第５の電池モジュール５ｅと通電されている。

以降同様に、隣り合う位置にある異極端子（正極端子８および負極端子７）は、両者を接続する電極部４によって、第２の電池モジュール５ｂに至るまで長手方向Ｙに対して往復するように直列接続されている。第２の電池モジュール５ｂの正極端子８は、電極部４によって長手方向一方Ｙ１側である図２の右下隅の第７の電池モジュール５ｇの負極端子７と通電し、さらに第７の電池モジュール５ｇによって長手方向一方Ｙ１側の電極部４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５は、第１の電池モジュール５ａの長手方向一方Ｙ１側の電極部４から第２の電池モジュール５ｂの長手方向他方Ｙ２側の電極部４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４によって電気的に直列接続されている。

また、各電極部４の上に電池モジュール５からの熱が伝わる冷却フィン５１ａ〜５１ｄ（以下、不特定の冷却フィンを示すときには符号５１を付して示すことがある）が設けられる。冷却フィン５１は、筐体２内の電池モジュール５における正極端子８および負極端子７の上方Ｚ１に各端子（正極端子８または負極端子７）毎にそれぞれ設けられる。冷却フィン５１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、山部および谷部が幅方向Ｘに交互に繰り返され、山部と谷部の間を冷却風の吹出し方向に流れるように長手方向Ｙに伸長するように形成されている。

冷却風の下流側に位置する冷却フィン５１は、冷却風の上流側に位置する冷却フィン５１より表面積が大きくなるように構成される。また好ましくは、冷却風の下流側に位置する冷却フィン５１は、冷却風の下流側に位置する冷却フィン５１と冷却風への放熱量が略等しく（用語「略等しい」は等しいを含む）なるように構成される。換言すると、長手方向一方Ｙ１側に位置する冷却フィン５１は、長手方向他方Ｙ２側に位置する冷却フィン５１と放熱量が略等しい。各冷却フィン５１の冷却風への放熱量は、冷却フィン５１および冷却風の温度差と冷却フィン５１の表面積との積に比例する。冷却風の温度は、上流側より下流側の方が冷却フィン５１との熱交換によって上昇するが、このように温度が上昇した冷却風であっても放熱量が略等しくなるように各冷却フィン５１が構成される。換言すると、各冷却フィン５１は、同じ温度の冷却風が通過したと仮定すると、放熱量は最も長手方向一方Ｙ１側に位置する冷却フィン５１ａが最も小さく、順次、長手方向他方Ｙ２側に向かうにつれて各冷却フィン５１の放熱量が大きくなる。

本実施の形態では電池モジュール５は、筐体２内で長手方向Ｙに所定間隔をあけて２個縦長に並ぶように配されるので、端子７，８は４つである。したがって冷却フィン５１は、長手方向Ｙに沿って４つ設けられる。本実施の形態では、長手方向一方Ｙ１側端部から２番目に位置する冷却フィン５１ｂと、３番目に位置する位置する冷却フィン５１ｃとは、一体に構成されるが、端子７，８が離間しているので、説明上これらの冷却フィン５１ｂ，５１ｃは別体として取り扱う。各冷却フィン５１は長手方向他方Ｙ２に向かうにつれて、各冷却フィン５１の表面積が大きくなるように、長手方向Ｙの寸法が徐々に大きくなるように設定される。換言すると、４つの冷却フィン５１のうち、最も長手方向一方Ｙ１側に位置する冷却フィン５１ａの長さ寸法Ｔ１が最も小さく、２番目に位置する冷却フィン５１ｂの長さ寸法Ｔ２が２番目に小さく、３番目に位置する冷却フィン５１ｃの長さ寸法Ｔ３が３番目に小さく、４番目に位置する冷却フィン５１ｄの長さ寸法Ｔ４が４番目に小さい、すなわち４番目に位置する冷却フィン５１ｄの長さ寸法Ｔ４が最も大きい。したがって各長さ寸法Ｔ１〜Ｔ４の大小関係は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４となる。

また、モジュール集合体１の上部には、配線ユニット５５が設けられる。配線ユニット５５は、通路形成部であって、モジュール集合体１の幅方向Ｘにわたって延びるように設けられる。配線ユニット５５は、各電池モジュール５の電極部４を除く上部の少なくとも一部を覆うように幅方向Ｘにわたって設けられ、内部に幅方向Ｘに連続する挿通空間５６を形成する。

配線ユニット５５は、電池状態を監視する各種センサ２５、たとえば温度センサと機器ボックス２４と電気的に接続するための配線２７などが挿通する挿通空間５６を形成する。電池状態を監視するセンサ２５は、各電池モジュール５毎に設けられ、その配線２７は各電池モジュール５の上部表面から引き出される。したがって各電池モジュール５毎に配線２７が引き出されるので、この配線２７を幅方向他方Ｘ２に設けられる機器ボックス２４に導くために配線ユニット５５が設けられる。

配線ユニット５５は、図１に示すように、長手方向Ｙおよび上下方向Ｚを含む仮想一平面で切断したときの断面形状が略Ｕ字状であり、下方Ｚ２が開放するように設けられる。したがって配線ユニット５５は、電池モジュール５の上面部と協働した外方が覆われた管状の挿通空間５６を形成する。したがって挿通空間５６は、冷却風が流れる空間と隔離されている。

このような配線ユニット５５の上方端部は、筐体２の上壁と離間する。筐体２の上壁とは、筐体２の上方Ｚ１側の幅方向Ｘおよび長手方向Ｙに延びる壁部である。また配線ユニット５５の上方端部は、その上方Ｚ１を冷却風が流通することができる位置に設けられる。したがって配線ユニット５５の上方端部と筐体の上壁との間には、冷却風が流れる。

配線ユニット５５の電池モジュール５の上部表面部からの高さ寸法（上下方向Ｚの寸法）Ｈ１は、電極部４の電池モジュール５の上部表面部からの冷却フィン５１の上方端部までの高さ寸法Ｈ２より小さい。また好ましくは、図１に示すように、配線ユニット５５の高さ寸法Ｈ１は、電極部４の電池モジュール５の上部表面部からの電極部４の上方端部までの高さ寸法Ｈ３より小さくなるように設定される。

また好ましくは配線ユニット５５は、筐体２内における通路空間内に設けられないようにその高さ寸法Ｈ１が設定される。換言すると、後述する送風部材３０の吹出口３７を幅方向Ｘおよび上下方向Ｚを含む仮想一平面に投影した投影領域内に、配線ユニット５５が配置されないように構成される。

次に、送風部材３０に関して説明する。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５の長手方向Ｙに延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。換言すると、送風部材３０は、筐体２の長手方向一方Ｙ１の幅方向Ｘに沿って延びる側面に対向して、筐体２に一体に設けられている。送風部材３０は冷却フィン５１に向けて冷却風を吹き出すものである。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３４と同様、高静圧に強く、低風量で低騒音の送風部材３０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の上部と下部との間に位置している。

また、遠心ファン、たとえばシロッコファン３４およびラジアルファンの径寸法はモジュール集合体１の上下方向Ｚ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の上下方向Ｚ両端部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の上下方向Ｚ両端部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の上下方向Ｚ下端部よりも上方Ｚ１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Ｚ２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３１の駆動は制御装置（図示せず）によって制御される。制御装置は、たと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。

次に、ケーシング３３に関して説明する。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。吹出口３７は、筐体２内の上部に臨むとともに冷却フィン５１と略同じ高さに設けられている。ケーシング３３は、図２に示すように平面視で、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に向かって平行に延びる筒部３６と、を備えている。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Ｚ１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。

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渦巻き状の流路を提供し、その後は、偏平な吹出口３７の幅方向Ｘ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。拡がり部３５は、シロッコファン３４の上方Ｚ１に配されている。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。

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。筒部３６の先端には、高さ（上下方向Ｚ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。回転軸方向に並んでいる２個の吹出口３７が占める横幅は、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、モジュール集合体１の幅方向Ｘの寸法と同等程度となるように構成されている。

このように吹出口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３７に導くことができる。また、ケーシング３３の長手方向Ｙ寸法（吹出し方向寸法）を小さく形成できる。

筐体２には、吹出口３７から吹き出された空気が冷却フィン５１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２の側面に設けられている。換言すると、排出口２６は、筐体２の長手方向他方Ｙ２側であって、幅方向Ｘに延びる側面の上方Ｚ１に設けられる。排出口２６は、好ましくは図１に示すように、吹出口３７および冷却フィン５１と略同じ高さに設けられる。

また電池冷却装置１００は、送風部材３０から吹き出される冷却風を加熱する加熱部材６０をさらに有する。図１では、理解を容易にするため加熱部材６０を仮想的に示し、図２では図示を省略する。加熱部材６０は、最も長手方向一方Ｙ１側に位置する冷却フィン５１ａと、送風部材３０の吹出口３７との間に設けられる。加熱部材６０は、たとえば送風部材３０の吹出口３７に一体に設けられる。加熱部材６０は、電気式のものが好適に用いられる。加熱部材６０は、通風抵抗をより小さく抑え、冷却風に対して極力抵抗とならないように構成される。加熱部材６０は、電気式の発熱体としてたとえばニクロム線（高電気抵抗線）が用いられる。したがって加熱部材６０は、ニクロム線に通電されることで、電気抵抗による発熱を伴い、冷却風を加熱する。このような加熱部材６０は、たとえばモータ３１を制御する制御装置によって制御される。

次に、吹出口３７から吹き出される冷却風の流れに関して説明する。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。

先ず、加熱部材６０が動作していない状態、したがって冷却風が加熱されていない場合に関して説明する。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５および上流側の電池モジュール５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。具体的には、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の上方Ｚ１に配置された冷却フィン５１に向かって流れ、吹出し風上流側の冷却フィン５１ａ、中ほどの冷却フィン５１ｂ，５１ｃ、および下流側の冷却フィン５１ｄに達し、これらの冷却フィン５１を通過するときにフィン表面から吸熱して冷却フィン５１を冷やしモジュール集合体１を冷却する。そして、冷却風は、排出口２６に向かい、排出口２６から筐体２の外部に排出される。

次に、加熱部材６０が動作している状態、したがって冷却風が加熱されている場合に関して説明する。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５および上流側の電池モジュール５の上部表面に達してモジュール集合体１の上部を加熱する。具体的には、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の上方Ｚ１に配置された冷却フィン５１に向かって流れ、吹出し風上流側の冷却フィン５１ａ、中ほどの冷却フィン５１ｂ，５１ｃ、および下流側の冷却フィン５１ｄに達し、これらの冷却フィン５１を通過するときにフィン表面によって冷却風から吸熱されて、冷却フィン５１を加熱し、モジュール集合体１を加熱する。そして、冷却風は、排出口２６に向かい、排出口２６から筐体２の外部に排出される。

以上説明したように本実施の形態の電池冷却装置１００は、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Ｚ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１よりも上方Ｚ１または下方Ｚ２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幅方向Ｘ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１００を提供できる。

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Ｘ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電池冷却装置１００が得られる。さらに、高さの低い扁平状の吹出口３７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。

また本実施の形態では、冷却フィン５１を備える。前述の特許文献１に係る従来技術では、長手状の電池モジュールを冷却するため、長手方向に沿って冷却風を吹き出す構成である。したがって長手方向一方側に位置する電池モジュールは冷却されるが、長手方向他方側に向かうにつれて、電池モジュールが冷却されない。したがって長手方向に関して電池モジュールの温度分布が異なり、各電池モジュール毎に電池性能が異なるので、モジュール集合体全体として、発電性能が低下するという問題がある。

本実施の形態は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、各電池モジュールを均一に冷却することができる電池冷却装置を提供することを目的とする。

本実施の形態では、各電極部４に冷却フィン５１が設けられる。これによって電池モジュール５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５毎の温度のばらつきを改善できる電池冷却装置１００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５１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５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１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２内の上部に臨むとともに冷却フィン５１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に向けて吹き出された空気が冷却フィン５１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２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２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を介して排出口２６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および冷却フィン５１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。

さらに冷却風の下流側に位置する冷却フィン５１は、冷却風の上流側に位置する冷却フィン５１より表面積が大きくなるように構成される。これによって上流側の冷却フィン５１を通過することによって温度が上昇した冷却風であっても、下流側の冷却フィン５１は表面積が大きいので、下流側の冷却フィン５１を上流側の冷却フィン５１の放熱量と等しくなるように構成することができる。したがって下流側における冷却性能が上流側より劣ることを防止することができる。これによって電池モジュール５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することができる。

また好ましくは、冷却風の上流側に位置する端子に設けられる冷却フィン５１は、冷却風の下流側に位置する端子に設けられる冷却フィン５１と冷却風への放熱量が互いに略等しくなるように、表面積が選択される。これによって冷却性能と通風抵抗との両面で最適なバランスがとれる電池冷却装置１００を提供することができる。

また各冷却フィン５１の表面積が大きくなるような構成は、前述のような構成に限ることはなく、各冷却フィン５１の長さ寸法を等しくして、各冷却フィン５１のプレス等による切起こしによって形成されるルーバを設け、ルーバの形状などによって表面積を大きくなるように構成してもよい。また各冷却フィン５１のピッチを変更することによって、表面積が大きくなるように構成してもよい。

また本実施の形態では、長手方向一方Ｙ１側端部から２番目に位置する冷却フィン５１ｂと、３番目に位置する位置する冷却フィン５１ｃとは、一体に構成されるが、別体に構成してもよい。

また本実施の形態では、配線ユニット５５が設けられる。前述の特許文献１に係る従来技術において、各電池モジュールを高精度の制御するためには、各電池モジュール毎にセンサなどを設ける必要があり、これらのセンサと制御装置とを電気的に接続する各種の配線が必要である。このような配線を、なんら工夫なく各電池モジュールから制御装置に導くと、配線が冷却風の通風抵抗となるという問題がある。

本実施の形態は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、冷却風の通風抵抗になることを防止し、かつ各電池モジュールからの配線を省スペースで制御装置などの外部装置に導くことができる電池冷却装置を提供することを目的とする。

本実施の形態では、モジュール集合体１の上部に配線ユニット５５が設けられる。配線ユニット５５は、各電池モジュール５の電極部４を除く上部の少なくとも一部を覆うように幅方向Ｘにわたって設けられ、内部に幅方向Ｘに連続する挿通空間５６を形成する。これによって配線ユニット５５の挿通空間５６を用いて配線２７などを設けることができる。このような配線ユニット５５は、上方端部が筐体２の上壁と離間し、配線ユニット５５の上方端部の上方Ｚ１を冷却風が流通することができる位置に設けられるので、配線ユニット５５を設けることによって冷却風の流下が阻止されることを防止することができる。

本実施の形態では、配線ユニット５５の高さ寸法Ｈ１は、冷却フィン５１の高さ寸法Ｈ２より小さい。したがって冷却フィン５１を通過する冷却風の通過を妨げることをできるだけ防止し、挿通空間５６の容量を確保することができる。また好ましくは、配線ユニット５５の高さ寸法Ｈ１は、電極部４の高さ寸法Ｈ３より小さくなるように設定される。これによって冷却風の流路上に配線ユニット５５が設けられていないので、配線ユニット５５を設けることによって通路抵抗となることを防止することができる。

また本実施の形態では、加熱部材６０が設けられる。前述の特許文献１に係る従来技術では、各電池モジュールは、起動時において周囲の温度が低い場合には、電池性能が室温などの通常の温度の場合に比べて低下するという問題がある。

本実施の形態は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、複数の電池モジュールを効率的に加熱することができる電池冷却装置を提供することを目的とする
本実施の形態では、送風部材３０から吹き出される冷却風を加熱する加熱部材６０によって、冷却風を加熱することができる。加熱部材６０によって冷却風を加熱した場合、送風部材３０によって加熱した冷却風が冷却フィン５１に向けて吹き出されるので、冷却フィン５１が加熱され、その熱は電極部４に伝えられるので電池モジュール５が加熱される。電池モジュール５は、低温である場合、電池性能が低下することあるが、前述のように電池モジュール５を加熱することによって、電池モジュール５を効率的に暖めることができる。したがって安定した電池性能を提供することができる。

また本実施の形態では、送風部材３０の吹出口３７に加熱部材６０が設けられる。加熱部材６０が、たとえば送風部材３０の上流側に設けられると、送風部材３０自体が加熱部材６０によって加熱された空気を吸い込んで加熱されるので、吹出口３７から吹き出される冷却風を効率的に加熱することができない。しかしながら本実施の形態では、加熱部材６０は吹出口３７に設けられるので、冷却風を効率的に加熱することができる。

また加熱部材６０は電気式である場合、所望の期間だけ冷却風を加熱することができ、加熱を停止すると吹出口３７から吹き出される冷却風によって加熱部材６０そのものが冷却されるので、短時間で通常の冷却風を吹き出させることができる。したがって制御が容易である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に関して、図３〜図５を用いて説明する。本実施の形態では、モジュール集合体１の上部表面の構成に特徴を有する。図３は、第２実施形態の電池冷却装置１００Ａにおける電池モジュール５の上部表面付近を拡大して示す断面図である。図４は、筐体２内に収納されたモジュール集合体１の一部を拡大して示す断面図である。また図３は、図４の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見て示す断面図であり、図４は、図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見て示す断面図である。図３および図４では、理解を容易にするため電池モジュール５は断面視することなく、外面視した状態で示す。

本実施の形態では、モジュール集合体１の上部表面と電極部４との間を、絶縁性を有する被覆部材７０によって充填する点に特徴を有する。被覆部材７０は、たとえば絶縁性を有する樹脂などから成る。被覆部材７０は、モジュール集合体１の上部表面と電極部４との間を充填するように、モジュール集合体１の上部表面の全域を覆うように設けられる。被覆部材７０は、モジュール集合体１の上部表面と電極部４との間に設けられる第１絶縁部分７１と、第１絶縁部分７１の上部に連結される第２絶縁部分７２とを有する。第２絶縁部分７２は、その上方端部が冷却フィン５１の上方端部より上方Ｚ１側に位置するように構成される。また第２絶縁部分７２は、冷却フィン５１が収容される収容空間であって、冷却風の通路空間を形成する。したがって被覆部材７０は、第２絶縁部分７２によって、幅方向Ｘに隣接する電極部４および冷却フィン５１を絶縁するように構成される。また被覆部材７０の長手方向他方Ｙ２側の端部は、排出口２６の開口下端部に連なるように構成される。

このように本実施の形態では、被覆部材７０が設けられる。前述の特許文献１に係る従来技術では、複数の電池モジュールを用いて、送風部材によって冷却する場合、送風部材からの異物、たとえば水滴および埃などが冷却風によって送られるおそれがある。このような異物が隣接する電極部間にわたって位置すると、不所望に電極間が短絡するという問題がある。

本実施の形態は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、電極部間の短絡を防止することができる電池冷却装置を提供することを目的とする
本実施の形態では、モジュール集合体１の上部表面と電極部４との間を、絶縁性を有する被覆部材７０によって充填するので、上部表面と電極部４との間に異物が侵入することを防止することができる。これによって異物の侵入による短絡を確実に防止することができる。

また本実施の形態では、被覆部材７０は第２絶縁部分７２を有するので、冷却風の通路を確保し、かつ幅方向Ｘに隣接する電極部４間を確実に絶縁することができる。

また本実施の形態では、被覆部材７０の長手方向他方Ｙ２側の端部７０ａは、排出口２６の開口下端部に連なるように構成される。これによって送風部材３０によって異物が通路空間に混入した場合であっても、被覆部材７０によって形成される冷却風の通路によって、冷却風とともに筐体２の外部に排出される。これによって異物が不所望に電池モジュール５の周囲の空間などに侵入することを確実に防ぐことができる。

また本実施の形態では、被覆部材７０によって、モジュール集合体１の上部表面の全域を覆うような構成であるが、冷却フィン５１は冷却風の通路に外方に露出しているので、各電池モジュール５を確実に冷却することができる。

次に、被覆部材７０の他の例に関して説明する。図３に示す被覆部材７０の構成は、一例であって、このような構成に限ることはない。図５は、電池モジュール５の上部表面付近を拡大して示す断面図である。図５に示すように、被覆部材７０Ａは、前述の第１絶縁部分７１を有し、第２絶縁部分７２を有しないような構成である。また幅方向Ｘに隣接する電池モジュール５間には、予め絶縁性を有する壁部７３が設けられる。壁部７３は、第２絶縁部分７２と同様の構成であって、その上方端部が冷却フィン５１の上方端部より上方Ｚ１側に位置するように構成される。また壁部７３は、冷却フィン５１が収容される収容空間であって、冷却風の通路を形成する。このような構成であっても、図３に示す被覆部材７０と同様の作用および効果を達成することができる。

また本実施の形態では、被覆部材７０は、モジュール集合体１の上部表面の全域を覆うような構成であるが、このような構成に限ることはなく、被覆部材７０をジュール集合体１の上部表面の一部を覆うように部分的に設けても良い。被覆部材７０は、少なくとも電池モジュール５の電極部４付近に設けることによって、短絡防止の効果を達成することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に関して、図６を用いて説明する。図６は、第３実施形態における筐体２内に収納されたモジュール集合体１Ａの示す側面図である。本実施の形態では、幅方向Ｘに隣接する電池モジュール５間に隙間（図示せず）がある点に特徴を有する。

各電池モジュール５は、幅方向Ｘに筐体２内全体を占めるように所定の隙間をあけて複数並べられて、積層されている。送風部材３０は、吹出方向が長手方向Ｙ他端部の下方端部（図６の左下）に向かうように配置される。また排出口２６は、筐体２の長手方向Ｙ他端部の下方端部に形成される。

これによって吹出口３７から吹き出される冷却風は、冷却フィン５１を通過して冷却するだけでなく、吹出し方向に対して垂直な方向に並ぶ電池モジュール５の長手方向Ｙに延びる側面間に形成された複数の隙間に沿うように流れて、隙間に入り込み、これを通って排出口２６に向かって流れながら各電池モジュール５を吸熱冷却し、排出口２６から筐体２の外部に排出される。

このように本実施の形態では、前述のように冷却フィン５１だけでなく、各電池モジュール５の外表面を沿うように流れる冷却風を提供するので、冷却能力が向上する。

（その他の実施形態）
以上、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。

前述の実施の各形態では、電池冷却装置１００，１００Ａは、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１００，１００Ａを自動車に設置するときには、吹出口３７が水平方向に伸長する形態で上方Ｚ１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３３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３３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は、ケーシング３３の回転軸方向の両側面に吸込口３８，３９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１００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の構成と冷却風の流れを示した側面図である。 第１実施形態の電池冷却装置１００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。 第２実施形態の電池冷却装置１００Ａにおける電池モジュール５の上部表面付近を拡大して示す断面図である。 第２実施形態の筐体２内に収納されたモジュール集合体１の一部を拡大して示す断面図である。 第２実施形態の他の例の電池モジュール５の上部表面付近を拡大して示す断面図である。 第３実施形態における筐体２内に収納されたモジュール集合体１Ａの示す側面図である。

符号の説明

１，１Ａ…モジュール集合体
２…筐体
４…電極部
５…電池モジュール
７…負極端子
８…正極端子
２７…配線
３０…モータ
３２…回転軸
５１…冷却フィン
５５…配線ユニット（通路形成部）
５６…挿通空間
６０…加熱部材
７０…被覆部材
１００，１００Ａ…電池冷却装置

Claims (1)

1. 正極端子（８）および負極端子（７）をそれぞれ有する複数個の電池モジュール（５）を、前記電池モジュールの長手方向（Ｙ）に延びる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の上部に設けられ、前記電池モジュール間の前記異極端子間を電気的に接続する電極部（４）と、
   前記モジュール集合体を収納する筐体（２）と、
   前記筐体の上下面以外の面であって、前記電池モジュールの前記長手方向に直交する幅方向（Ｘ）に延びる側面に対向して設けられる送風部材（３０）と、
   前記電極部を除く上部の少なくとも一部を覆うように前記幅方向にわたって設けられ、内部に幅方向に連続する通路（５６）を形成する通路形成部（５５）と、を備え、
   前記送風部材の回転軸（３２）は、前記モジュール集合体の上下方向両端部の高さの間にあり、
   前記送風部材は、前記モジュール集合体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の幅方向の略全幅にわたるように構成され、
   前記通路形成部の上方端部は、前記筐体の上壁と離間し、前記通路形成部の上方端部と前記筐体の上壁との間に冷却風が流れることを特徴とする電池冷却装置。

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