JP4788466B2 - 電池冷却構造 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、電池冷却構造に関し、より特定的には、冷媒が同一方向に流れる冷媒吸入通路および冷媒排出通路を備える電池冷却構造に関する。

従来の電池冷却構造に関して、たとえば、特開２００１−１６７８０３号公報には、電池収容ケース内に収容された組電池の各電池モジュールを冷却風によって冷却しない場合に、各電池モジュールの温度のばらつきを防止することを目的とした電池パックが開示されている（特許文献１）。特許文献１では、吸気チャンバと排気チャンバとの間に組電池が配置されている。冷却風は、吸気チャンバ、組電池を構成する複数の電池モジュール間の隙間、排気チャンバと順に流れる。吸気チャンバおよび排気チャンバには、それぞれ同一方向に流れる冷却風流れが形成される。

また、特開２００１−３１９６９７号公報には、単電池の列の最も手前側に配置されたものを確実に冷却して、各単電池の温度を均一に保つことを目的とした組電池が開示されている（特許文献２）。特許文献２では、単電池間に冷却風を導入する導入通路に、その通路内に突出する風向ガイドが設けられている。

また、特開平１０−２５５７４５号公報には、より少ない部品点数かつ組み立て工程で、効率的な電池の冷却、暖機を可能にすることを目的とした電池アセンブリが開示されている（特許文献３）。特許文献３では、媒体流路中にチューニング突起を設けることによって、媒体流の上流側にある電池に関しては媒体との熱交換を阻害し、下流側にある電池に関しては、流路断面積の縮小によって効率的な熱交換を実現する。

また、特開２００４−６０８９号公報には、コンパクトであって、電池の均一な冷却を行なうことを目的とした電池システムが開示されている（特許文献４）。特許文献４では、電池モジュール集合体の上部表面上および下部表面上にそれぞれ、上部冷却風通路および下部冷却風通路が形成されている。上部冷却風通路に供給された冷却風は、電池モジュール間に形成された間隙を通って下部冷却風通路に向かう。電池モジュール集合体は、上部における冷却風の流れ方向に相対的に短く、電池モジュール間の隙間における冷却風の流れ方向に相対的に長い形状を有する。

また、特開２００５−２８５４５４号公報には、内蔵される各電池セルを効果的に冷却して信頼性、安全性を向上させることを目的とした電源装置が開示されている（特許文献５）。
特開２００１−１６７８０３号公報 特開２００１−３１９６９７号公報 特開平１０−２５５７４５号公報 特開２００４−６０８９号公報 特開２００５−２８５４５４号公報

上述の特許文献１では、吸気チャンバに流れる冷却風が、その冷却風流れの上流側から下流側に並ぶ複数の電池モジュール間の隙間に順次、流入していき、各電池モジュールを冷却する。しかしながら、冷却風は、吸気チャンバを流れる間、外気や電池モジュールから受熱するため、冷却風の温度が徐々に上昇する。このため、各電池モジュールを冷却する冷却風の温度に差が生じ、吸気チャンバに形成される冷却風流れの下流側に配置された電池モジュールの温度が、上流側に配置された電池モジュールの温度よりも高くなる傾向が生じる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、電池温度にばらつきが生じることを抑制する電池冷却構造を提供することである。

この発明に従った電池冷却構造は、積層された複数の電池モジュールからなる組電池と、複数の電池モジュール間に形成され、冷媒が流れる複数の冷媒通路と、冷媒吸入通路と、冷媒排出通路とを備える。冷媒吸入通路は、複数の冷媒通路に連通する。冷媒吸入通路には、複数の冷媒通路に供給する冷媒が流れる。冷媒排出通路は、複数の冷媒通路に連通する。冷媒排出通路には、複数の冷媒通路から排出された冷媒が流れる。冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向のベクトルと、冷却排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、０°以上９０°よりも小さい角度をなす。組電池は、冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向の長さが、複数の冷媒通路における冷媒の流れ方向の長さに対し長い形状を有する。複数の冷媒通路は、第１の冷媒通路および第２の冷媒通路を含む。冷媒吸入通路および冷媒排出通路は、冷媒吸入通路および冷媒排出通路に形成される冷媒流れの相対的に上流側で第１の冷媒通路に連通し、相対的に下流側で第２の冷媒通路に連通する。電池冷却構造は、さらに、冷媒排出通路に配設された絞り部材を備える。絞り部材は、第１の冷媒通路が連通する位置と第２の冷媒通路が連通する位置との間で冷媒排出通路の流路面積を減少させる。

このように構成された電池冷却構造によれば、組電池が冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向に相対的に長く形成されている場合、冷媒が冷媒吸入通路を流れる間に徐々に受熱し、冷媒吸入通路の下流側から冷媒通路に供給される冷媒の温度が、冷媒吸入通路の上流側から冷媒通路に供給される冷媒の温度よりも高くなる傾向が顕著に生じる。これに対して、絞り部材を設けることによって、冷媒吸入通路の上流側から冷媒通路に供給され、冷媒通路から冷媒排出通路へと流れる冷媒流れが妨げられる。これにより、冷媒吸入通路の上流側に配置された冷媒通路に供給される冷媒の流量を減少させ、冷媒による冷却効率を冷媒吸入通路の上流側と下流側との間で近づけることができる。これにより、電池温度にばらつきが生じることを抑制できる。

また好ましくは、絞り部材は、冷媒排出通路を規定する壁面から突出する凸部である。このように構成された電池冷却構造によれば、簡易な構成で、冷媒排出通路の流路面積を減少させることができる。

また好ましくは、凸部は、冷媒排出通路に面する表面を含む。その表面は、壁面から連なり、冷媒排出通路に形成される冷媒流れの上流側から下流側に湾曲しなから延在する。このような構成された電池冷却構造によれば、絞り部材によって冷媒流れの圧損が著しく増大することを防止できる。

また好ましくは、絞り部材は、冷媒排出通路における冷媒の流れ方向において、冷媒排出通路の中心位置よりも上流側に配設されている。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒排出通路を流れる冷媒の全体に占める絞り部材が設けられた位置を通過する冷媒の割合を小さく抑えることで、冷媒流れの圧損が著しく増大することを防止できる。

また好ましくは、電池冷却構造は、絞り部材を駆動させ、冷媒排出通路の流路面積を変化させる駆動部をさらに備える。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒の流速、電池温度などの条件に基づいて、冷媒通路に流通させる冷媒流量を調整することができる。

また好ましくは、冷媒吸入通路を流れる冷媒の流速が相対的に大きい時、駆動部は、冷媒排出通路の流路面積が相対的に大きくなるように絞り部材を駆動させる。冷媒排出通路を流れる冷媒の流速が相対的に小さい時、駆動部は、冷媒排出通路の流路面積が相対的に小さくなるように絞り部材を駆動させる。

このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒吸入通路を流れる冷媒の流速が相対的に大きい時、冷媒吸入通路に流入する冷媒の慣性力により、冷媒吸入通路の下流側から冷媒通路に供給される冷媒流量が相対的に大きくなる。このため、冷媒排出通路の流路面積が相対的に大きくなるように絞り部材を駆動させることによって、冷媒排出通路における冷媒流れの規制を弱める。一方、冷媒吸入通路を流れる冷媒の流速が相対的に小さい時、冷媒吸入通路に流入する冷媒の慣性力が小さいため、冷媒吸入通路の下流側から冷媒通路に供給される冷媒流量が相対的に小さくなる。このため、冷媒排出通路の流路面積が相対的に小さくなるように絞り部材を駆動させることによって、冷媒排出通路における冷媒流れの規制を強める。

また好ましくは、駆動部は、フラップと連結部材とを含む。フラップは、冷媒吸入通路に回動自在に配置され、冷媒吸入通路に流れる冷媒の流速に応じて傾きを変化させる。連結部材は、フラップの回動運動を絞り部材に伝達し、絞り部材を駆動させる。このように構成された電池冷却構造によれば、簡易な構成により、絞り部材を冷媒吸入通路に流れる冷媒の流速に連動させることができる。

以上説明したように、この発明に従えば、電池温度にばらつきが生じることを抑制する電池冷却構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態１における電池冷却構造が適用された電池パックを示す斜視図である。図中では、電池パックの外装をなすケース体が透視して描かれている。図１を参照して、電池パック１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）とを動力源とするハイブリッド車両に搭載されている。

電池パック１０は、組電池３２を備える。組電池３２は、略直方体形状を有する。組電池３２は、一方向に積層された複数の電池モジュール３１から構成されている。複数の電池モジュール３１は、図示しないバスバーにより、互いに電気的に直列に接続されている。各電池モジュール３１は、電池モジュール３１の積層方向に直交する方向に積層された複数の電池セル３０を含む。

組電池３２は、充放電可能な２次電池であれば特に限定されず、たとえばニッケル水素電池であっても良いし、リチウムイオン電池であっても良い。

積層された複数の電池モジュール３１の両側には、エンドプレート４０および４１が配設されている。エンドプレート４０とエンドプレート４１とは、複数の電池モジュール３１を挟み込んだ状態で拘束プレート４２によって互いに結合されている。拘束プレート４２は、金属製の板部材から形成されている。このような構成により、複数の電池モジュール３１が一体に保持されている。

なお、本実施の形態では、複数の電池モジュール３１を拘束する拘束部材として、拘束プレート４２を用いたが、これに限定されず、電池モジュール３１の積層方向に締め付け力を発生させるゴムや紐、テープ等を用いても良い。

電池モジュール３１は、互いに反対側に面する一対の側面３１ａを有する。側面３１ａは、電池モジュール３１が有する複数の表面のうち最も大きい面積を有する表面である。複数の電池モジュール３１は、電池モジュール３１の積層方向に隣り合う位置で側面３１ａが互いに向い合うように配置されている。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。

図１から図３を参照して、組電池３２は、ケース体としての電池ケース１２に収容されている。電池ケース１２内には、吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４が形成されている。吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４は、組電池３２を挟んでその両側に形成されている。吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４は、組電池３２を挟んでその上下に設けられている。吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４は、電池ケース１２および組電池３２によって区画形成されている。電池ケース１２には、吸気チャンバ２３に冷却風を供給する吸気口１８と、排気チャンバ２４内から冷却風を排出する排気口１９とが形成されている。

吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４には、同じ方向（図２中の矢印１０１に示す方向）に冷却風が流通する。吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４には、電池モジュール３１の積層方向に直交する方向に冷却風が流通する。吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４には、電池セル３０の積層方向に冷却風が流通する。

なお、吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に冷却風が流通する方向は、必ずしも一致する必要はなく、吸気チャンバ２３における冷却風の流れ方向のベクトルと、排気チャンバ２４における冷却風の流れ方向のベクトルとが、０°以上９０°よりも小さい角度で交われば良い。この角度は、両者のベクトルがなす角度のうち小さい方の角度である。また、別の表現をすれば、吸気チャンバ２３に形成される冷却風流れと、排気チャンバ２４に形成される冷却風流れとが、同じ流れ方向成分を有すれば良い。

積層方向に隣り合う電池モジュール３１の間には、スペーサ２１が配設されている。スペーサ２１は、互いに向い合う側面３１ａによって挟持されている。スペーサ２１は、ポリプロピレン（Polypropylene）やポリプロピレンの重合体等の樹脂材料から形成されている。スペーサ２１は、互いに向い合う側面３１ａの間に隙間を確保している。

スペーサ２１によって、積層方向に隣り合う電池モジュール３１間には、複数の冷却風通路２２が形成されている。複数の冷却風通路２２は、組電池３２の両側で吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に連通している。複数の冷却風通路２２は、吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に形成される冷却風流れの上流側から下流側に並んで設けられている。冷却風通路２２には、吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４における冷却風の流れ方向に直交する方向（図２中の矢印１２１に示す方向）に冷却風が流通する。冷却風通路２２には、電池モジュール３１の積層方向および電池セル３０の積層方向の双方に直交する方向に冷却風が流通する。

冷却風通路２２は、電池セル３０毎に形成されている。隣り合う冷却風通路２２は、スペーサ２１により、互いに隣り合う電池セル３０の境界位置で区画されている。冷却風通路２２は、複数の電池セル３０毎に形成されても良い。１つの電池セル３０毎に複数の冷却風通路２２が形成されても良い。

複数の冷却風通路２２は、冷却風通路２２ｐおよび冷却風通路２２ｑを含む。冷却風通路２２ｐは、冷却風通路２２ｑよりも吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に形成される冷却風流れの上流側で吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に連通する。冷却風通路２２ｐは、複数の冷却風通路２２の中で、吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に形成される冷却風流れの最も上流側で吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に連通する。冷却風通路２２ｑは、複数の冷却風通路２２の中で、吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に形成される冷却風流れの最も下流側で吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に連通する。

組電池３２は、吸気チャンバ２３に流通する冷却風の流れ方向の長さＬ１が、冷却風通路２２に流通する冷却風の流れ方向の長さＬ２よりも長い形状を有する（Ｌ１＞Ｌ２）。吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４の流路長さは、冷却風通路２２の流路長さよりも大きい。

排気チャンバ２４から車外に向けて延びる排気通路の経路上には、ファン１６が設けられている。ファン１６は、たとえば電動のシロッコファンである。ファン１６は、電池モジュール３１を冷却した後の冷却風が流れる排気経路上に配置されている。ファン１６は、電池モジュール３１を冷却する前の冷却風が流れる吸気経路上に配置されても良い。

電池ケース１２は、樹脂トレイ１３を含む。樹脂トレイ１３は、排気チャンバ２４に設けられている。樹脂トレイ１３は、たとえば、ポリプロピレン（Polypropylene）等の樹脂材料から形成されている。樹脂トレイ１３は、組電池３２から電解液が漏洩した場合に液絡の発生を防止するために設けられている。樹脂トレイ１３は、壁面１３ａを含む。壁面１３ａによって、排気チャンバ２４の壁面が形成されている。壁面１３ａは、組電池３２と対向する位置に延在する。

排気チャンバ２４には、絞り部材１４が配設されている。絞り部材１４は、冷却風通路２２ｐが排気チャンバ２４に連通する位置と、冷却風通路２２ｑが排気チャンバ２４に連通する位置との間に設けられている。絞り部材１４は、その位置で排気チャンバ２４の流路面積を減少させる。

絞り部材１４は、樹脂トレイ１３に一体に成形されている。絞り部材１４は、排気チャンバ２４の壁面である壁面１３ａから排気チャンバ２４に向けて突出する凸部である。絞り部材１４は、組電池３２と絞り部材１４との間の距離Ｌ３が、排気チャンバ２４における冷却風の流れ方向の直交断面（図３中に示す断面）において全て等しくなるように設けられている。絞り部材１４は、絞り部材１４が設けられた位置で排気チャンバ２４の流路面積が最小となるように設けられている。絞り部材１４は、排気チャンバ２４における冷却風の流れ方向において、排気チャンバ２４の中心位置よりも上流側に配設されている。絞り部材１４は、冷却風通路２２ｐに隣接する冷却風通路２２ｒに対向して配設されている。

絞り部材１４は、樹脂トレイ１３とは別に設けられ、樹脂トレイ１３に取り付けられた部材であっても良い。絞り部材１４は、樹脂に限られず、たとえば金属から形成されても良い。絞り部材１４は、電池ケース１２に一体に成形されても良い。

ファン１６を駆動させることにより、車両室内の空気が、吸気口１８を通じて吸気チャンバ２３に冷却風として導入される。冷却風は、吸気チャンバ２３を流れながら、吸気チャンバ２３に形成される冷却風流れの上流側から下流側に並ぶ複数の冷却風通路２２に順次、流入する。冷却風は、吸気チャンバ２３を流れながら、まず冷却風通路２２ｐに流入し、最後に冷却風通路２２ｑに流入する。冷却風通路２２に流入した冷却風は、側面３１ａに沿って流れ、この間、電池モジュール３１と熱交換を行なう。電池モジュール３１との熱交換によって温度上昇した冷却風は、冷却風通路２２から排気チャンバ２４に流出し、排気口１９に向かって流れる。

冷却風は、吸気チャンバ２３を流れる間、組電池３２や電池ケース１２の外側から受熱し、徐々に温度上昇する。このため、吸気チャンバ２３における冷却風の流れ方向に相対的に長く、冷却風通路２２における冷却風の流れ方向に相対的に短い形状を有する電池パック１０では、吸気チャンバ２３の下流側から冷却風通路２２に供給される冷却風の温度が、吸気チャンバ２３の上流側から冷却風通路２２に供給される冷却風の温度よりも高くなる傾向が顕著に生じる。このため、吸気チャンバ２３に形成される冷却風流れの上流側に配置された電池セル３０と、下流側に配置された電池セル３０との間で冷却効率に差が生じる。冷却風通路２２ｑに隣接する電池セル３０の冷却効率が最も低くなり、冷却風通路２２ｐに隣接する電池セル３０の冷却効率が最も高くなる。

これに対して、本実施の形態では、絞り部材１４を配設することによって排気チャンバ２４の流路面積を意図的に減少させ、絞り部材１４を配設した位置で冷却風の流れを妨げる。このような構成により、絞り部材１４が設けられた位置よりも上流側で排気チャンバ２４に連通する冷却風通路２２において、冷却風の流量を減少させることができる。

また、本実施の形態では、絞り部材１４が、冷却風通路２２ｐに隣接する冷却風通路２２ｒに対向して配設されている。このため、絞り部材１４によって流れを妨げられる冷却風は、冷却風通路２２ｐから流出する冷却風と、冷却風通路２２ｒから流出する冷却風の一部とになる。したがって、排気チャンバ２４を流れる冷却風の全体に占める絞り部材１４によって流れを妨げられる冷却風の割合を小さく抑え、冷却風の圧損が著しく悪化することを防止できる。

この発明の実施の形態１における電池冷却構造は、積層された複数の電池モジュール３１からなる組電池３２と、複数の電池モジュール３１間に形成され、冷媒としての冷却風が流れる複数の冷媒通路としての冷却風通路２２と、冷媒吸入通路としての吸気チャンバ２３と、冷媒排出通路としての排気チャンバ２４とを備える。吸気チャンバ２３は、複数の冷却風通路２２に連通する。吸気チャンバ２３には、複数の冷却風通路２２に供給する冷却風が流れる。排気チャンバ２４は、複数の冷却風通路２２に連通する。排気チャンバ２４には、複数の冷却風通路２２から排出された冷却風が流れる。吸気チャンバ２３における冷却風の流れ方向のベクトルと、排気チャンバ２４における冷却風の流れ方向のベクトルとは、０°以上９０°よりも小さい角度をなす。

組電池３２は、吸気チャンバ２３における冷却風の流れ方向の長さが、複数の冷却風通路２２における冷却風の流れ方向の長さに対し長い形状を有する。複数の冷却風通路２２は、第１の冷媒通路としての冷却風通路２２ｐおよび第２の冷媒通路としての冷却風通路２２ｑを含む。吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４は、吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４に形成される冷却風流れの相対的に上流側で冷却風通路２２ｐに連通し、相対的に下流側で冷却風通路２２ｑに連通する。電池冷却構造は、さらに、排気チャンバ２４に配設された絞り部材１４を備える。絞り部材１４は、冷却風通路２２ｐが連通する位置と冷却風通路２２ｑが連通する位置との間で排気チャンバ２４の流路面積を減少させる。

このように構成された、この発明の実施の形態１における電池冷却構造によれば、吸気チャンバ２３の上流側から冷却風通路２２に供給される冷却風の流量を減少させることによって、吸気チャンバ２３の上流側に連通する冷却風通路２２と下流側に連通する冷却風通路２２との間で電池セル３０の冷却効率に差が生じることを抑制できる。これにより、電池セル３０の温度のばらつきを小さく抑え、組電池３２の電池性能を十分に発揮させるとともに、組電池３２が早期に劣化することを防止できる。

なお、電池パック１０の構造は、図１および図２中に示す形態に限定されない。たとえば、図中に示す電池パック１０では、冷却風が上下方向に流通する縦流し方式が採られているが、冷却風が水平方向に流通する横流し方式が採られても良い。

また、本発明を、燃料電池と２次電池とを駆動源とする燃料電池ハイブリッド車両（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド車両では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド車両では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド車両で基本的に変わらない。

続いて、図２中に示す絞り部材１４の変形例について説明を行なう。以下に説明する変形例によっても、上述の効果を同様に得ることができる。

図４は、図２中の絞り部材の第１の変形例を示す電池パックの断面図である。図４を参照して、本変形例では、絞り部材１４が、隣り合う電池セル３０間の境界に対向して配設されている。絞り部材１４は、冷却風通路２２ｐと冷却風通路２２ｒとの境界に対向して配設されている。

図５は、図２中の絞り部材の第２の変形例を示す電池パックの断面図である。図５を参照して、本変形例では、排気チャンバ２４に、複数の絞り部材１４が配設されている。複数の絞り部材１４は、排気チャンバ２４に形成される冷却風流れの上流側から下流側に並んで設けられている。

なお、絞り部材１４が配設される数は限定されず、たとえば、図５中に示すように電池セル３０に対向する位置に１つおきに設けても良いし、電池セル３０に対向する位置の全てに設けても良い。複数の絞り部材１４は、壁面１３ａからの突出長さが互いに異なっても良い。突出長さは、排気チャンバ２４に形成される冷却風流れの上流側から下流側に順に低くなるように設定されても良い。

図６は、図２中の絞り部材の第３の変形例を示す断面図である。図６を参照して、絞り部材１４は、湾曲面により構成された表面１４ａを有する。表面１４ａは、排気チャンバ２４に形成される冷却風流れの上流側から下流側に向けて湾曲しながら延在し、壁面１３ａに連なっている。このような構成により、絞り部材１４によって排気チャンバ２４内の冷却風流れの圧損が著しく増大することを防止できる。

（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２における電池冷却構造が適用された電池パックを示す断面図である。本実施の形態における電池冷却構造は、実施の形態１における電池冷却構造と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図７を参照して、電池ケース１２は、排気チャンバ２４の壁面を形成する壁面２４ａを含む。本実施の形態では、図２中の絞り部材１４に替えて、表面５１ａを含む絞り部材５１が設けられている。絞り部材５１には、モータ５６が接続されている。排気チャンバ２４には、壁面２４ａから凹み、絞り部材５１を収容する凹部５２が形成されている。

モータ５６を駆動させることにより、絞り部材５１が回動し、壁面２４ａと表面５１ａとが交わる角度αが変化する。これにより、壁面２４ａからの絞り部材５１の突出長さを増減させ、排気チャンバ２４の流路面積を変化させる。モータ５６は、たとえば、ファン１６の回転数に基づいて制御される。モータ５６は、電池セル３０の温度に基づいて制御されても良い。絞り部材５１が凹部５２に収容された時、すなわち角度αが０°となった時、表面５１ａは壁面２４ａと同一平面上に延在する。

吸気チャンバ２３に流通する冷却風の流速が大きい時、冷却風流れの慣性力によって、吸気チャンバ２３の下流側から冷却風通路２２に流入する冷却風の流量が相対的に大きくなる。このとき、吸気チャンバ２３の下流側と上流側との間で電池セル３０の冷却効率に差が生じる傾向が緩和される。このため、絞り部材５１の突出長さが小さくなるようにモータ５６を駆動させ、絞り部材５１による冷却風流れの規制を弱める。一方、吸気チャンバ２３に流通する冷却風の流速が小さい時、冷却風流れの慣性力の影響が小さくなって、吸気チャンバ２３の下流側から冷却風通路２２に流入する冷却風の流量が相対的に小さくなる。このとき、吸気チャンバ２３の下流側と上流側との間で電池セル３０の冷却効率に差が生じる傾向が顕著となる。このため、絞り部材５１の突出長さが大きくなるようにモータ５６を駆動させ、絞り部材５１による冷却風流れの規制を強める。

この発明の実施の形態２における電池冷却構造では、排気チャンバ２４は、排気チャンバ２４を規定する壁面２４ａから凹み、絞り部材５１が配設される凹部５２を含む。駆動部としてのモータ５６は、絞り部材５１を壁面２４ａから突出する状態と凹部５２に収容される状態との間で駆動させる。

絞り部材５１は、排気チャンバ２４に面する表面５１ａを有する。モータ５６により絞り部材５１が回動運動し、壁面２４ａと表面５１ａとがなす角度αが変化する。表面５１ａは、絞り部材５１が凹部５２に収容された状態で壁面２４ａと連続して延在する。

このように構成された、この発明の実施の形態２における電池冷却構造によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、排気チャンバ２４の流路面積を適宜、調整することによって、電池セル３０の温度のばらつきをより小さく抑えることができる。また、排気チャンバ２４内の冷却風流れを規制しないモードでは、絞り部材５１によって排気チャンバ２４内の圧損が増大することを防止できる。

続いて、図７中に示す絞り部材５１の変形例について説明を行なう。以下に説明する変形例によっても、上述の効果を同様に得ることができる。

図８および図９は、図７中の絞り部材の第１の変形例を示す電池パックの断面図である。図８は、排気チャンバ内の冷却風流れを規制するモードを示し、図９は、排気チャンバ内の冷却風流れを規制しないモードを示す。図８および図９を参照して、本変形例では、排気チャンバ２４に、壁面２４ａに開口する凹部６２が形成されている。壁面２４ａには、凹部６２の開口を塞ぐように弾性を有するフィルム６３が固定されている。凹部６２には、押し出し部材６１が収容されている。

押し出し部材６１は、シリンダ６６に接続されている。シリンダ６６を駆動させることにより、押し出し部材６１が、排気チャンバ２４に向かって突出し、フィルム６３を押し出す位置と、凹部６２に収容される位置との間で移動する。

本変形例では、フィルム６３および押し出し部材６１によって、絞り部材が構成されている。すなわち、絞り部材は、凹部６２の開口を塞ぐ膜体としてのフィルム６３と、駆動部としてのシリンダ６６によって駆動され、フィルム６３を壁面２４ａから突出する形状に変形させる押し出し部材６１とを含む。

図１０は、図７中の絞り部材の第２の変形例を示す電池パックの断面図である。図１０を参照して、本変形例では、吸気チャンバ２３にフラップ７６が配設されている。フラップ７６は、回動自在に支持された回動端７６ｍを含む。フラップ７６は、吸気チャンバ２３に流通する冷却風流れを受けることによって回動端７６ｍを支点に回動運動し、その流れの流速に応じた傾きに体勢を変化させる。

排気チャンバ２４には、壁面２４ａに開口する凹部７２が形成されている。凹部７２には、絞り部材７１とばね７３とが配置されている。ばね７３は、吸気チャンバ２４に向けて突出する方向の弾性力を、絞り部材７１に作用させている。フラップ７６と絞り部材７１とは、連結部材７８によって互いに連結されている。

吸気チャンバ２３に流通する冷却風の流速が小さい時、絞り部材７１は、ばね７３の弾性力によって凹部６２から大きく突出した状態に位置決めされる。吸気チャンバ２３に流通する冷却風の流速が大きくなると、フラップ７６が回動運動し、その運動が連結部材７８を介して絞り部材７１に伝達される。絞り部材７１は、ばね７３の弾性力に抗して凹部６２に押し込められる。このような構成により、絞り部材７１を吸気チャンバ２３の冷却風流れの流速に応じて駆動させ、排気チャンバ２４の流路面積を可変とできる。

（実施の形態３）
図１１は、この発明の実施の形態３における電池冷却構造が適用された電池パックを示す斜視図である。図１２は、図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。本実施の形態における電池冷却構造は、実施の形態１における電池冷却構造と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図１１および図１２を参照して、本実施の形態では、複数の電池モジュール３１が、吸気チャンバ２３および排気チャンバ２４における冷却風の流れ方向に積層されている。各電池モジュール３１は、電池モジュール３１の積層方向に直交する方向に積層された複数の電池セル３０を含む。互いに隣り合う複数の電池モジュール３１の間には、それぞれ冷却風通路２２が形成されている。排気チャンバ２４には、絞り部材１４が配設されている。

このように構成された、この発明の実施の形態３における電池冷却構造によれば、実施の形態１と同様の理由から、電池モジュール３１の温度のばらつきを小さく抑えることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。

この発明の実施の形態１における電池冷却構造が適用された電池パックを示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。 図２中の絞り部材の第１の変形例を示す電池パックの断面図である。 図２中の絞り部材の第２の変形例を示す電池パックの断面図である。 図２中の絞り部材の第３の変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２における電池冷却構造が適用された電池パックを示す断面図である。 図７中の絞り部材の第１の変形例を示す電池パックの断面図であり、排気チャンバ内の冷却風流れを規制するモードを示す。 図７中の絞り部材の第１の変形例を示す電池パックの断面図であり、排気チャンバ内の冷却風流れを規制しないモードを示す。 図７中の絞り部材の第２の変形例を示す電池パックの断面図である。 この発明の実施の形態３における電池冷却構造が適用された電池パックを示す斜視図である。 図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。

符号の説明

１０ 電池パック、１３ａ，２４ａ 壁面、１４，５１，７１ 絞り部材、１４ａ 表面、２２，２２ｐ，２２ｑ 冷却風通路、２３ 吸気チャンバ、２４ 排気チャンバ、３１ 電池モジュール、３２ 組電池、５６ モータ、６１ 押し出し部材、６３ フィルム、６６ シリンダ、７６ フラップ、７８ 連結部材。

Claims (7)

1. 積層された複数の電池モジュールからなる組電池と、
   前記複数の電池モジュール間に形成され、冷媒が流れる複数の冷媒通路と、
   前記複数の冷媒通路に連通し、前記複数の冷媒通路に供給する冷媒が流れる冷媒吸入通路と、
   前記複数の冷媒通路に連通し、前記複数の冷媒通路から排出された冷媒が流れる冷媒排出通路とを備え、
   前記冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向のベクトルと、前記冷却排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、０°以上９０°よりも小さい角度をなし、
   前記組電池は、前記冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向の長さが、前記複数の冷媒通路における冷媒の流れ方向の長さに対し長い形状を有し、
   前記複数の冷媒通路は、第１の冷媒通路および第２の冷媒通路を含み、
   前記冷媒吸入通路および前記冷媒排出通路は、前記冷媒吸入通路および前記冷媒排出通路に形成される冷媒流れの相対的に上流側で前記第１の冷媒通路に連通し、相対的に下流側で前記第２の冷媒通路に連通し、さらに、
   前記冷媒排出通路に配設され、前記第１の冷媒通路が連通する位置と前記第２の冷媒通路が連通する位置との間で前記冷媒排出通路の流路面積を減少させる絞り部材を備え、
   前記絞り部材は、前記冷媒排出通路を規定する壁面から突出する凸部である、電池冷却構造。
2. 前記凸部は、前記冷媒排出通路に面する表面を含み、
   前記表面は、前記壁面から連なり、前記冷媒排出通路に形成される冷媒流れの上流側から下流側に湾曲しなから延在する、請求項１に記載の電池冷却構造。
3. 前記絞り部材は、前記冷媒排出通路における冷媒の流れ方向において、前記冷媒排出通路の中心位置よりも上流側に配設されている、請求項１または２に記載の電池冷却構造。
4. 積層された複数の電池モジュールからなる組電池と、
   前記複数の電池モジュール間に形成され、冷媒が流れる複数の冷媒通路と、
   前記複数の冷媒通路に連通し、前記複数の冷媒通路に供給する冷媒が流れる冷媒吸入通路と、
   前記複数の冷媒通路に連通し、前記複数の冷媒通路から排出された冷媒が流れる冷媒排出通路とを備え、
   前記冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向のベクトルと、前記冷却排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、０°以上９０°よりも小さい角度をなし、
   前記組電池は、前記冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向の長さが、前記複数の冷媒通路における冷媒の流れ方向の長さに対し長い形状を有し、
   前記複数の冷媒通路は、第１の冷媒通路および第２の冷媒通路を含み、
   前記冷媒吸入通路および前記冷媒排出通路は、前記冷媒吸入通路および前記冷媒排出通路に形成される冷媒流れの相対的に上流側で前記第１の冷媒通路に連通し、相対的に下流側で前記第２の冷媒通路に連通し、さらに、
   前記冷媒排出通路に配設され、前記第１の冷媒通路が連通する位置と前記第２の冷媒通路が連通する位置との間で前記冷媒排出通路の流路面積を減少させる絞り部材と、
   前記絞り部材を駆動させ、前記冷媒排出通路の流路面積を変化させる駆動部とを備える、電池冷却構造。
5. 前記冷媒吸入通路を流れる冷媒の流速が相対的に大きい時、前記駆動部は、前記冷媒排出通路の流路面積が相対的に大きくなるように前記絞り部材を駆動させ、前記冷媒排出通路を流れる冷媒の流速が相対的に小さい時、前記駆動部は、前記冷媒排出通路の流路面積が相対的に小さくなるように前記絞り部材を駆動させる、請求項４に記載の電池冷却構造。
6. 前記駆動部は、前記冷媒吸入通路に回動自在に配置され、前記冷媒吸入通路に流れる冷媒の流速に応じて傾きを変化させるフラップと、前記フラップの回動運動を前記絞り部材に伝達し、前記絞り部材を駆動させる連結部材とを含む、請求項５に記載の電池冷却構造。
7. 前記絞り部材は、前記冷媒排出通路における冷媒の流れ方向において、前記冷媒排出通路の中心位置よりも上流側に配設されている、請求項４から６のいずれか１項に記載の電池冷却構造。

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