JP4961876B2 - 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、積層された複数の電池モジュール間の隙間に冷媒通路が形成され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、それぞれ同一方向の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でも、上述の特許文献１と同様の方向に流れる冷却風流れが形成される。

また、特開２０００−２５１９５１号公報には、安価な構成で、各単電池を効果的に冷却することを目的とした集合型密閉２次電池が開示されている（特許文献３）。また、特開２００５−１８３３４３号公報には、バッテリケースを簡素化および小型化し、かつレイアウトの自由度を確保しながら多数のバッテリモジュールを均等に冷却することを目的としたバッテリの冷却構造が開示されている（特許文献４）。また、特開２００５−２５１４５９号公報には、複数の蓄電機構の電池温度のばらつきを抑制して、出力性能の低下を防ぐことを目的とした蓄電機構の冷却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２０００−２５１９５１号公報 特開２００５−１８３３４３号公報 特開２００５−２５１４５９号公報

上述の特許文献１では、組電池に向けて冷却風が供給されない場合に、吸気チャンバおよび排気チャンバ内の空気が外部に放出しないように開閉弁が設けられている。これにより、吸気チャンバおよび排気チャンバの内部からの放熱を防止し、各電池モジュールの温度を均一に保持している。しかしながら、設定される冷却風通路の経路によっては、各電池モジュールに供給される冷却風流量に差が生じる場合がある。この場合、組電池内の電池モジュールの温度にばらつきが生じる。

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、電池モジュールの温度のばらつきを小さく抑える電池冷却構造を提供することである。

この発明の１つの局面に従った電池冷却構造は、組電池と、冷媒が流れる複数の冷媒通路と、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、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る。組電池は、所定の方向に積層された複数の電池モジュールからなる。複数の冷媒通路は、互いに隣り合う複数の電池モジュール間にそれぞれ形成されている。冷媒吸入通路は、所定の方向に延びるとともに複数の冷媒通路に連通する。冷媒排出通路は、所定の方向に延びるとともに複数の冷媒通路に連通する。冷媒吸入通路および冷媒排出通路には、所定の方向に沿って互いに反対方向に冷媒が流れる。電池冷却構造は、さらに冷媒流れ変更部材を備える。冷媒流れ変更部材は、冷媒吸入通路に設けられ、冷媒吸入通路が複数の冷媒通路に連通する位置よりも冷媒吸入通路の冷媒流れの上流側に配置されている。冷媒流れ変更部材は、冷媒の流れ方向を組電池から遠ざかる側に変化させる。

このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒吸入通路の冷媒流れの下流側に配置された冷媒通路よりも、冷媒吸入通路の冷媒流れの上流側に配置された冷媒通路の方が、冷媒流量が大きくなる傾向がある。このため、冷媒流れ変更部材によって、複数の冷媒通路に流入する前の冷媒の流れ方向を組電池から遠ざかる方向に変化させることにより、冷媒吸入通路の冷媒流れの上流側に配置された冷媒通路の冷媒流量を減少させ、冷媒吸入通路の冷媒流れの下流側に配置された冷媒通路の冷媒流量を増大させることができる。これにより、複数の冷媒通路により均等に冷媒を供給し、複数の電池モジュール間に温度差が生じることを抑制できる。

また好ましくは、冷媒流れ変更部材は、冷媒吸入通路を規定する壁面から突出する。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒が壁面から突出する冷媒流れ変更部材に衝突することによって、冷媒の流れ方向が変化される。

また好ましくは、冷媒流れ変更部材は、壁面に対して、冷媒吸入通路に形成される冷媒流れの上流側から下流側に向かうに従って組電池から遠ざかる方向に傾斜する表面を有する。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒吸入通路内で冷媒流れの圧損が増大することを抑制しつつ、冷媒の流れ方向を変化させることができる。

また好ましくは、冷媒流れ変更部材は、冷媒吸入通路に面する表面を有する。その表面は、壁面から連なり、冷媒吸入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がら延在する。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒吸入通路内で冷媒流れの圧損が増大することを抑制しつつ、冷媒の流れ方向を変化させることができる。

また好ましくは、冷媒流れ変更部材は、冷媒吸入通路に形成される冷媒流れの上流側に面し、その冷媒流れの直交方向に延在する表面を有する。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒吸入通路内の冷媒の流れ方向を大きく変化させることで、冷媒通路間の冷媒流量差が大きい場合であっても、その流量差を効果的に縮小することができる。

また好ましくは、電池冷却構造は、冷媒流れ変更部材を駆動させ、冷媒の流れ方向を複数の方向に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、電池モジュールの温度等の各条件に基づいて、複数の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、冷媒吸入通路は、冷媒吸入通路を規定する壁面から凹み、冷媒流れ変更部材が配設される凹部を有する。駆動部は、冷媒流れ変更部材を、壁面から突出する状態と凹部に収容される状態との間で駆動させる。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒流れ変更部材が壁面から突出する形状を変化させることにより、冷媒の流れ方向を自在に制御することができる。

また好ましくは、冷媒流れ変更部材は、冷媒吸入通路に面する表面を有する。駆動部により冷媒流れ変更部材が回動運動し、壁面と表面とがなす角度が変化する。このように構成された電池冷却構造によれば、壁面と表面とがなす角度を変化させることにより、冷媒の流れ方向を自在に制御することができる。

また好ましくは、表面は、冷媒流れ変更部材が凹部に収容された状態で壁面と連続して延在する。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒流れ変更部材が凹部に収容された状態で、冷媒吸入通路内の冷媒流れの圧損が増大することを防止できる。

また好ましくは、冷媒流れ変更部材は、凹部の開口を塞ぐ膜体と、駆動部によって駆動され、膜体を壁面から突出する形状に変形させる押し出し部材とを含む。このように構成された電池冷却構造によれば、膜体が壁面から突出する形状を変化させることにより、冷媒の流れ方向を自在に制御することができる。

この発明の別の局面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、複数の冷媒通路に連通し、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、複数の冷媒通路に連通し、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、冷媒排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、９０°よりも大きく１８０°以下の角度をなす。複数の冷媒通路は、冷媒吸入通路における冷媒流れの上流側から下流側および冷媒排出通路における冷媒流れの下流側から上流側に向けて並ぶ。電池冷却構造は、さらに、冷媒吸入通路に設けられ、冷媒吸入通路が複数の冷媒通路に連通する位置よりも冷媒吸入通路の冷媒流れの上流側に配置され、冷媒の流れ方向を組電池から遠ざかる側に変化させる冷媒流れ変更部材を備える。

このように構成された電池冷却構造によれば、複数の冷媒通路のうち、冷媒吸入通路の冷媒流れの下流側に配置された冷媒通路よりも、冷媒吸入通路の冷媒流れの上流側に配置された冷媒通路の方が、冷媒流量が大きくなる傾向がある。このため、冷媒流れ変更部材によって、複数の冷媒通路に流入する前の冷媒の流れ方向を組電池から遠ざかる方向に変化させることにより、冷媒吸入通路の冷媒流れの上流側に配置された冷媒通路の冷媒流量を減少させ、冷媒吸入通路の冷媒流れの下流側に配置された冷媒通路の冷媒流量を増大させることができる。これにより、複数の冷媒通路により均等に冷媒を供給し、電池モジュールの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、冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向のベクトルと、冷媒排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、１８０°の角度をなす。複数の電池モジュールは、冷媒吸入通路および冷媒排出通路における冷媒の流れ方向に積層されている。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒吸入通路および冷媒排出通路における冷媒の流れ方向に積層された複数の電池モジュール間で温度差が生じることを抑制できる。

また好ましくは、冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向のベクトルと、冷媒排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、１８０°の角度をなす。複数の電池モジュールは、冷媒吸入通路および冷媒排出通路における冷媒の流れ方向の直交方向に積層されている。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒吸入通路および冷媒排出通路における冷媒の流れ方向の直交方向に積層された複数の電池モジュールの各々において温度分布が生じることを抑制できる。

また好ましくは、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よりも大きくなる形状を有する。このように構成された電池冷却構造によれば、冷媒は、冷媒吸入通路を流れる間に組電池から徐々に受熱するため、冷媒吸入通路の下流側から冷媒通路に供給される冷媒の温度よりも、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の方が低くなる傾向が生じる。このような傾向は、組電池の形状が、冷媒吸入通路における冷媒の流れ方向に長い場合に顕著となり、冷媒通路に供給される冷媒流量の差とともに、冷媒吸入通路の上流側および下流側の間で電池モジュールの温度に差が生じる原因となる。このため、電池温度のばらつきが低減される本発明を、より有効に適用することができる。

以上説明したように、この発明に従えば、電池モジュールの温度のばらつきを小さく抑え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。

（実施の形態１）
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、複数の電池モジュール３３から構成された組電池３２を備える。複数の電池モジュール３３は、矢印５００に示す一方向（以降、電池モジュール３３の積層方向と呼ぶ）に積層されている。各電池モジュール３３は、電池モジュール３３の積層方向に対して並列に並べられた電池セル３３ｍおよび３３ｎを含む。複数の電池モジュール３３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。

電池モジュール３３は、リチウムイオン電池から形成されている。なお、電池モジュール３３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。

積層された電池モジュール３３の両側には、エンドプレート４０および４１が配置されている。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３３を挟み込んだ状態で拘束バンド４２によって互いに結合されている。このような構成により、複数の電池モジュール３３が一体に保持されている。

電池モジュール３３は、互いに反対側に面する一対の側面３３ａを有する。側面３３ａは、電池モジュール３３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３３は、電池モジュール３３の積層方向に隣り合う位置で側面３３ａが互いに向い合うように配置されている。

電池パック１０は、さらに吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５を備える。吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５は、電池モジュール３３の積層方向に直交する方向において組電池３２の両側に配設されている。吸気チャンバ３４は、積層された複数の電池セル３３ｍと隣り合って設けられており、排気チャンバ３５は、積層された複数の電池セル３３ｎに隣り合って設けられている。吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５は、少なくとも積層方向の両端に配置された電池モジュール３３間で連続して延びている。吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５は、互いに平行に延びている。吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５は、電池モジュール３３の積層方向に平行に延びている。吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５は、組電池３２の両側で直線上に延びている。

吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５は、組電池３２を挟んで水平方向に並んでいる。電池パック１０では、高さを低く抑えるため、冷却風が水平方向に流通する横流し方式が採られている。

積層方向に隣り合う電池モジュール３３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３３ａ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には、互いに向い合う側面３３ａの間に隙間を確保するためのボスやリブが設けられている。このような構成により、積層方向に隣り合う電池モジュール３３間にそれぞれ冷却風通路２６が形成されている。複数の冷却風通路２６は、組電池３２の両側で吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５に連通している。

電池パック１０は、さらに機器ボックス４６を備える。機器ボックス４６内には、バッテリコンピュータ、組電池３２の高電圧回路を制御するリレー、組電池３２の総電圧と充放電電流とを検知する各種センサ、電池パック１０の点検・整備時に高電圧回路を遮断するサービスプラグ等の機器が収容されている。

機器ボックス４６は、吸気チャンバ３４と排気チャンバ３５との間に配置されている。機器ボックス４６は、組電池３２と隣り合って設けられている。本実施の形態では、機器ボックス４６の両脇を吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５が通るため、スペースを有効に利用することができる。機器ボックス４６は、壁面４６ｂを有する。壁面４６ｂは、吸気チャンバ３４内に面している。壁面４６ｂは、電池モジュール３３の積層方向に平行に延在している。

図２は、図１中の電池パックを模式的に表わした平面図である。図１および図２を参照して、排気チャンバ３５から車外に向けて延びる排気通路の経路上には、ファン１５が設けられている。ファン１５は、たとえば電動のシロッコファンである。ファン１５は、複数の冷却風通路２６が排気チャンバ３５に連通する位置よりも冷却風流れの下流側に配置されている。ファン１５は、電池モジュール３３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１５を駆動させることにより車両室内から電池パック１０に導入された冷却風は、吸気チャンバ３４から複数の冷却風通路２６に流れ込む。冷却風通路２６に流れ込んだ冷却風は、側面３３ａに沿って流れ、この間、まず電池セル３３ｍを冷却し、その後、電池セル３３ｎを冷却する。電池モジュール３３との熱交換によって温度上昇した冷却風は、冷却風通路２６から排気チャンバ３５に排出される。このとき、吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５には、電池モジュール３３の積層方向に沿って互いに反対方向に冷却風が流れる。すなわち、冷却風は、吸気チャンバ３４、冷却風通路２６、排気チャンバ３５と順に流れる間、Ｕターンする。

吸気チャンバ３４には、冷却風流れ変更部材１２が設けられている。冷却風流れ変更部材１２は、複数の冷却風通路２６が吸気チャンバ３４に連通する位置よりも冷却風流れの上流側に配置されている。

本実施の形態では、冷却風流れ変更部材１２は、壁面４６ｂから吸気チャンバ３４内に向けて突出するように設けられている。冷却風流れ変更部材１２は、機器ボックス４６に一体に成形されても良いし、機器ボックス４６に取り付けられても良い。冷却風流れ変更部材１２は、複数の電池モジュール３３を一体に保持するエンドプレート４１に形成されても良い。

冷却風流れ変更部材１２は、表面１２ａを有する。表面１２ａは、平面に形成されている。表面１２ａは、吸気チャンバ３４に形成される冷却風流れの上流側に面している。表面１２ａは、吸気チャンバ３４に形成される冷却風流れの上流側から下流側に向かうに従って壁面４６ｂから徐々に遠ざかるように、壁面４６ｂに対して傾斜している。このような構成により、冷却風流れ変更部材１２は、吸気チャンバ３４に流れる冷却風の流れ方向を組電池３２から遠ざかる方向に変化させるように設けられている。

図２中では、吸気チャンバ３４に形成される冷却風流れの上流側から下流側に向けて、冷却風通路２６ｐから２６ｔが順に並んでいる。言い換えれば、排気チャンバ３５に形成される冷却風流れの下流側から上流側に向けて、冷却風通路２６ｐから２６ｔが順に並んでいる。図３は、図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた範囲を拡大して示す平面図である。

図２および図３を参照して、冷却風がＵターンする電池パック１０では、冷却風通路２６ｐで冷却風の流路長が最も短くなり、冷却風が流れ易い。一方、冷却風通路２６ｐから冷却風通路２６ｔに向かうに従って冷却風の流路長が徐々に長くなり、冷却風が流れ難くなっていく。また、ファン１５から最も近くに位置する冷却風通路２６ｐでは、ファン１５による吸引圧力が他の冷却風通路２６よりも大きくなる。一方、冷却風通路２６ｐから冷却風通路２６ｔに向かうに従ってファン１５から徐々に遠ざかるため、ファン１５による吸引圧力が減少していく。したがって、冷却風がＵターンする電池パック１０では、冷却風の流量が、冷却風通路２６ｔで最も大きくなり、冷却風通路２６ｐから冷却風通路２６ｔに向かうに従って徐々に小さくなる傾向が生じる。

これに対して、本実施の形態では、冷却風流れ変更部材１２を設けることによって、吸気チャンバ３４に流れる冷却風の流れ方向が、組電池３２から遠ざかる方向に強制的に変更される。これにより、冷却風流れ変更部材１２のすぐ下流に位置する冷却風通路２６、すなわち吸気チャンバ３４の冷却風流れの上流側に配置された冷却風通路２６に、冷却風が流入し難くなり、冷却風の流量が減少する。反対に、吸気チャンバ３４の冷却風流れの下流側に配置された冷却風通路２６に流入する冷却風の流量は増大する。

この発明の実施の形態１における電池冷却構造は、組電池３２と、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２６と、複数の冷却風通路２６に供給する冷却風が流れる冷媒吸入通路としての吸気チャンバ３４と、複数の冷却風通路２６から排出された冷却風が流れる冷媒排出通路としての排気チャンバ３５とを備える。組電池３２は、所定の方向に積層された複数の電池モジュール３３からなる。複数の冷却風通路２６は、互いに隣り合う複数の電池モジュール３３間にそれぞれ形成されている。吸気チャンバ３４は、所定の方向に延びるとともに複数の冷却風通路２６に連通する。排気チャンバ３５は、所定の方向に延びるとともに複数の冷却風通路２６に連通する。吸気チャンバ３４および排気チャンバ３５には、所定の方向に沿って互いに反対方向に冷却風が流れる。電池冷却構造は、さらに冷媒流れ変更部材としての冷却風流れ変更部材１２を備える。冷却風流れ変更部材１２は、吸気チャンバ３４に設けられ、吸気チャンバ３４が複数の冷却風通路２６に連通する位置よりも吸気チャンバ３４の冷却風流れの上流側に配置されている。冷却風流れ変更部材１２は、冷却風の流れ方向を組電池３２から遠ざかる側に変化させる。

吸気チャンバ３４は、組電池３２と所定の方向の直交方向に隣り合うように設けられている。排気チャンバ３５は、組電池３２に対して吸気チャンバ３４の反対側に設けられている。

電池冷却構造は、積層された複数の電池モジュール３３からなる組電池３２と、複数の電池モジュール３３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２６と、複数の冷却風通路２６に連通し、複数の冷却風通路２６に供給する冷却風が流れる冷媒吸入通路としての吸気チャンバ３４と、複数の冷却風通路２６に連通し、複数の冷却風通路２６から排出された冷却風が流れる冷媒排出通路としての排気チャンバ３５とを備える。吸気チャンバ３４における冷却風の流れ方向のベクトルと、排気チャンバ３５における冷却風の流れ方向のベクトルとは、９０°よりも大きく１８０°以下の角度としての１８０°をなす。複数の冷却風通路２６は、吸気チャンバ３４における冷却風流れの上流側から下流側および排気チャンバ３５における冷却風流れの下流側から上流側に向けて並ぶ。電池冷却構造は、さらに、吸気チャンバ３４に設けられ、吸気チャンバ３４が複数の冷却風通路２６に連通する位置よりも吸気チャンバ３４の冷却風流れの上流側に配置され、冷却風の流れ方向を組電池３２から遠ざかる側に変化させる冷媒流れ変更部材としての冷却風流れ変更部材１２を備える。

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、複数の冷却風通路２６に流れる冷却風の流量にばらつきが生じることを抑え、複数の電池モジュール３３間の温度差を低減することができる。これにより、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中に示す形態に限定されない。図１中に示す電池パック１０では、冷却風が水平方向に流通する横流し方式が採られているが、冷却風が上下方向に流通する縦流し方式が採られても良い。また、複数の電池モジュール３３を積層する形態は、図１中に示す形態に限定されない。たとえば、冷却風の流れ方向に１つの電池セルのみが存在しても良いし、３以上の電池セルが並べられても良い。また、ファン１５は、電池モジュール３３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。

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中に示す冷却風流れ変更部材の変形例について説明を行なう。図４は、図２中の冷却風流れ変更部材の変形例を示す平面図である。図４（Ａ）を参照して、本変形例では、冷却風流れ変更部材１２が、湾曲面により構成された表面１２ａを有する。表面１２ａは、吸気チャンバ３４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４６ｂに連なっている。

図４（Ｂ）を参照して、本変形例では、冷却風流れ変更部材１２が、壁面４６ｂに対して４５°よりも小さい角度で交わる表面１２ａを有する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す変形例では、冷却風流れ変更部材１２によって吸気チャンバ３４内の圧損が増大することを効果的に抑制できる。

図４（Ｃ）を参照して、本変形例では、冷却風流れ変更部材１２が、吸気チャンバ３４内の冷却風の流れ方向に対して直交方向に延在する表面１２ａを有する。このような構成により、冷却風流れ変更部材１２によって吸気チャンバ３４の冷却風流れの上流側に配置された冷却風通路２６に冷却風が流入し難くなる効果をより顕著に得ることができる。これにより、複数の冷却風通路２６に流れる冷却風流量に大きく差が生じる電池パック１０であっても、冷却風流量の均等化を図ることが可能となる。

なお、冷却風流れ変更部材１２は、以上に説明した壁面４６ｂから突出する形状に限定されず、壁面４６ｂから凹む形状を有しても良い。この場合、凹部形状に形成された冷却風流れ変更部材１２によって、吸気チャンバ３４内の壁面４６ｂに沿った位置で冷却風流れに乱流が生じる。これにより、冷却風流れ変更部材１２の下流側で冷却風の流れ方向を組電池３２から遠ざかる方向に変更させることができる。

（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２における電池冷却構造を示す電池パックの平面図である。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その説明を繰り返さない。

図５を参照して、本実施の形態では、図２中の冷却風流れ変更部材１２に替えて表面７１ａを有する冷却風流れ変更部材７１が設けられている。冷却風流れ変更部材７１には、駆動部としてのモータ６１が接続されている。機器ボックス４６には、壁面４６ｂから凹み、冷却風流れ変更部材７１を収容する凹部６５が形成されている。

モータ６１を駆動させることにより、冷却風流れ変更部材７１が回動し、壁面４６ｂと表面７１ａとが交わる角度αが変化する。冷却風流れ変更部材７１が凹部６５に収容されたとき、すなわち角度αが０°となったとき、表面７１ａは壁面４６ｂと同一平面上に延在する。

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、本実施の形態によれば、モータ６１の駆動によって、壁面４６ｂから突出する冷却風流れ変更部材７１の形状が可変となる。これにより、電池モジュール３３の温度や冷却風の流量等によって決定される冷却要求に応じて、冷却風の流れ方向を変更し、各冷却風通路２６に供給される冷却風流量を調整することができる。また、冷却風流量の調整が必要ないモードにおいては、冷却風流れ変更部材７１を凹部６５に収容することによって、吸気チャンバ３４内の圧損の増大を抑えることができる。

図６および図７は、図５中の冷却風流れ変更部材の変形例を示す平面図である。図６は、冷却風の流れ方向を変更させるモードを示し、図７は、冷却風の流れ方向を変更させないモードを示す。

図６および図７を参照して、本変形例では、機器ボックス４６に、壁面４６ｂに開口する凹部８５が形成されている。壁面４６ｂには、凹部８５の開口を塞ぐように弾性を有するフィルム８２が固定されている。凹部８５には、押し出し部材８１が収容されている。本変形例では、フィルム８２および押し出し部材８１によって、冷媒流れ変更部材が構成されている。

押し出し部材８１は、駆動部としてのシリンダ８３に接続されている。シリンダ８３を駆動させることにより、押し出し部材８１が、吸気チャンバ３４に向かって突出し、フィルム８２を押し出す位置と、凹部８５に収容される位置との間で移動する。このような構成により、上述の効果を同様に得ることができる。

（実施の形態３）
図８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。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その説明を繰り返さない。

電池パック１１０は、組電池１３２を備える。組電池１３２は、略直方体形状を有する。組電池１３２は、一方向に積層された複数の電池モジュール１３１から構成されている。複数の電池モジュール１３１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１３１は、電池モジュール１３１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１３０を含む。

積層された複数の電池モジュール１３１の両側には、エンドプレート１４０および１４１が配設されている。エンドプレート１４０とエンドプレート１４１とは、複数の電池モジュール１３１を挟み込んだ状態で拘束プレート１４２によって互いに結合されている。拘束プレート１４２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１３１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１３１を拘束する拘束部材として、拘束プレート１４２を用いたが、これに限定されず、電池モジュール１３１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１３１は、互いに反対方向に面する一対の側面１３１ａを有する。側面１３１ａは、電池モジュール１３１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１３１は、電池モジュール１３１の積層方向に隣り合う位置で側面１３１ａが互いに向い合うように配置されている。

図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線上に沿った電池パックの断面図である。図８および図９を参照して、組電池１３２は、ケース体としての電池ケース１１２に収容されている。電池ケース１１２内には、吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４が形成されている。吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４は、組電池１３２を挟んでその両側に形成されている。吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４は、組電池１３２を挟んでその上下に設けられている。吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４は、電池ケース１１２および組電池１３２によって区画形成されている。

なお、本実施の形態では、吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４を組電池１３２の上下に配設する構造としたが、組電池１３２と吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４とが水平方向に隣り合うように、吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４を組電池１３２の左右に配設する構造としても良い。

吸気チャンバ１２３には、所定の方向（図９中の矢印２０１に示す方向）に冷却風が流通する。排気チャンバ１２４には、吸気チャンバ１２３に流通する冷却風とは反対方向（図９中の矢印２０２に示す方向）に冷却風が流通する。つまり、吸気チャンバ１２３における冷却風の流れ方向のベクトルと、排気チャンバ１２４における冷却風の流れ方向のベクトルとが、１８０°をなす。吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４には、電池モジュール１３１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１２４には、電池セル１３０の積層方向に冷却風が流通する。

なお、吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４に冷却風が流通する方向は、必ずしも反対方向である必要はなく、吸気チャンバ１２３における冷却風の流れ方向のベクトルと、排気チャンバ１２４における冷却風の流れ方向のベクトルとが、９０°よりも大きく１８０°以下の角度で交われば良い。この点は、実施の形態１および２における電池冷却構造においても同様である。

積層方向に隣り合う電池モジュール１３１の間には、スペーサ１２１が配設されている。スペーサ１２１は、互いに向い合う側面１３１ａによって挟持されている。スペーサ１２１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１２１は、互いに向い合う側面１３１ａの間に隙間を確保している。

スペーサ１２１によって、積層方向に隣り合う電池モジュール１３１間には、複数の冷却風通路１２２が形成されている。複数の冷却風通路１２２は、組電池１３２の両側で吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４に連通している。複数の冷却風通路１２２は、吸気チャンバ１２３に形成される冷却風流れの上流側から下流側および排気チャンバ１２４に形成される冷却風流れの下流側から上流側に並んで設けられている。

冷却風通路１２２には、吸気チャンバ１２３および排気チャンバ１２４における冷却風の流れ方向に直交する方向（図９中の矢印２２１に示す方向）に冷却風が流通する。冷却風通路１２２には、電池モジュール１３１の積層方向および電池セル１３０の積層方向の双方に直交する方向に冷却風が流通する。電池ケース１１２内に導入された冷却風は、吸気チャンバ１２３、冷却風通路１２２、排気チャンバ１２４と順に流れ、その後、電池ケース１１２外に排出される。この間、冷却風は、Ｕターンするように流れる。

冷却風通路１２２は、電池セル１３０毎に形成されている。隣り合う冷却風通路１２２は、スペーサ１２１により、互いに隣り合う電池セル１３０の境界位置で区画されている。冷却風通路１２２は、複数の電池セル１３０毎に形成されても良い。１つの電池セル１３０毎に複数の冷却風通路１２２が形成されても良い。

組電池１３２は、吸気チャンバ１２３における冷却風の流れ方向の長さＬ１が、冷却風通路１２２における冷却風の流れ方向の長さＬ２に対し長い形状を有する（Ｌ１＞Ｌ２）。

吸気チャンバ１２３には、冷却風流れ変更部材１２が設けられている。冷却風流れ変更部材１２は、複数の冷却風通路１２２が吸気チャンバ１２３に連通する位置よりも冷却風流れの上流側に配置されている。冷却風流れ変更部材１２は、吸気チャンバ１２３に流れる冷却風の流れ方向を組電池１３２から遠ざかる方向に変化させるように設けられている。冷却風流れ変更部材１２は、吸気チャンバ１２３を規定する壁面１２３ｂから吸気チャンバ１２３内に向けて突出するように設けられている。なお、冷却風流れ変更部材１２は、実施の形態１および２で説明された各種の形態で設けられても良い。

この発明の実施の形態３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１３１からなる組電池１３２と、複数の電池モジュール１３１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１２２と、複数の冷却風通路１２２に連通し、複数の冷却風通路１２２に供給する冷却風が流れる冷媒吸入通路としての吸気チャンバ１２３と、複数の冷却風通路１２２に連通し、複数の冷却風通路１２２から排出された冷却風が流れる冷媒排出通路としての排気チャンバ１２４とを備える。吸気チャンバ１２３における冷却風の流れ方向のベクトルと、排気チャンバ１２４における冷却風の流れ方向のベクトルとは、９０°よりも大きく１８０°以下の角度としての１８０°をなす。複数の冷却風通路１２２は、吸気チャンバ１２３における冷却風流れの上流側から下流側および排気チャンバ１２４における冷却風流れの下流側から上流側に向けて並ぶ。電池冷却構造は、さらに、吸気チャンバ１２３に設けられ、吸気チャンバ１２３が複数の冷却風通路１２２に連通する位置よりも吸気チャンバ１２３の冷却風流れの上流側に配置され、冷却風の流れ方向を組電池１３２から遠ざかる側に変化させる冷媒流れ変更部材としての冷却風流れ変更部材１２を備える。

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、複数の冷却風通路１２２に流れる冷却風の流量にばらつきが生じることを抑え、各電池モジュール１３１を構成する電池セル１３０間の温度差を低減することができる。

特に本実施の形態では、組電池１３２が、吸気チャンバ１２３における冷却風の流れ方向の長さＬ１が、冷却風通路１２２における冷却風の流れ方向の長さＬ２に対し長い形状を有する。冷却風は、吸気チャンバ１２３を流れる間、組電池１３２や電池ケース１１２の外側から受熱するため、このような構成では、吸気チャンバ１２３の下流側から冷却風通路１２２に供給される冷却風の温度が、吸気チャンバ１２３の上流側から冷却風通路１２２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。この場合、この冷却風の温度差と、冷却風の流量の差とが相まって、吸気チャンバ１２３の上流側に配置された電池セル１３０の冷却効率と、下流側に配置された電池セル１３０の冷却効率との間に大きな差を生じさせる。これに対して、本実施の形態では、吸気チャンバ１２３に冷却風流れ変更部材１２を設けることによって、冷却効率の差を効果的に解消することができる。

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中の電池パックを模式的に表わした平面図である。 図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた範囲を拡大して示す平面図である。 図２中の冷却風流れ変更部材の変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態２における電池冷却構造を示す電池パックの平面図である。 図５中の冷却風流れ変更部材の変形例を示す平面図であり、冷却風の流れ方向を変更させるモードを示す図である。 図５中の冷却風流れ変更部材の変形例を示す平面図であり、冷却風の流れ方向を変更させないモードを示す図である。 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８中のＩＸ−ＩＸ線上に沿った電池パックの断面図である。

符号の説明

１０，１１０ 電池パック、１２，７１ 冷却風流れ変更部材、２６，１２２ 冷却風通路、３２，１３２ 組電池、３３，１３１ 電池モジュール、３４，１２３ 吸気チャンバ、３５，１２４ 排気チャンバ、６１ モータ、８１ 押し出し部材、８２ フィルム、８３ シリンダ。

Claims (14)

1. 所定の方向に積層された複数の電池モジュールからなる組電池と、
   互いに隣り合う前記複数の電池モジュール間にそれぞれ形成され、冷媒が流れる複数の冷媒通路と、
   前記所定の方向に延びるとともに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、
   前記所定の方向に延びるとともに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、
   前記冷媒吸入通路および前記冷媒排出通路には、前記所定の方向に沿って互いに反対方向に冷媒が流れ、さらに、
   前記冷媒吸入通路に設けられ、前記冷媒吸入通路が前記複数の冷媒通路に連通する位置よりも前記冷媒吸入通路の冷媒流れの上流側に配置され、冷媒の流れ方向を前記組電池から遠ざかる側に変化させる冷媒流れ変更部材を備える、電池冷却構造。
2. 前記冷媒流れ変更部材は、前記冷媒吸入通路を規定する壁面から突出する、請求項１に記載の電池冷却構造。
3. 前記冷媒流れ変更部材は、前記壁面に対して、前記冷媒吸入通路に形成される冷媒流れの上流側から下流側に向かうに従って前記組電池から遠ざかる方向に傾斜する表面を有する、請求項２に記載の電池冷却構造。
4. 前記冷媒流れ変更部材は、前記冷媒吸入通路に面する表面を有し、
   前記表面は、前記壁面から連なり、前記冷媒吸入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がら延在する、請求項２に記載の電池冷却構造。
5. 前記冷媒流れ変更部材は、前記冷媒吸入通路に形成される冷媒流れの上流側に面し、その冷媒流れの直交方向に延在する表面を有する、請求項２に記載の電池冷却構造。
6. 前記冷媒流れ変更部材を駆動させ、冷媒の流れ方向を複数の方向に変化させる駆動部をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の電池冷却構造。
7. 前記冷媒吸入通路は、前記冷媒吸入通路を規定する壁面から凹み、前記冷媒流れ変更部材が配設される凹部を有し、
   前記駆動部は、前記冷媒流れ変更部材を、前記壁面から突出する状態と前記凹部に収容される状態との間で駆動させる、請求項６に記載の電池冷却構造。
8. 前記冷媒流れ変更部材は、前記冷媒吸入通路に面する表面を有し、
   前記駆動部により前記冷媒流れ変更部材が回動運動し、前記壁面と前記表面とがなす角度が変化する、請求項７に記載の電池冷却構造。
9. 前記表面は、前記冷媒流れ変更部材が前記凹部に収容された状態で前記壁面と連続して延在する、請求項８に記載の電池冷却構造。
10. 前記冷媒流れ変更部材は、前記凹部の開口を塞ぐ膜体と、前記駆動部によって駆動され、前記膜体を前記壁面から突出する形状に変形させる押し出し部材とを含む、請求項７に記載の電池冷却構造。
11. 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、前記冷媒排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、９０°よりも大きく１８０°以下の角度をなし、
    前記複数の冷媒通路は、前記冷媒吸入通路における冷媒流れの上流側から下流側および前記冷媒排出通路における冷媒流れの下流側から上流側に向けて並び、さらに、
    前記冷媒吸入通路に設けられ、前記冷媒吸入通路が前記複数の冷媒通路に連通する位置よりも前記冷媒吸入通路の冷媒流れの上流側に配置され、冷媒の流れ方向を前記組電池から遠ざかる側に変化させる冷媒流れ変更部材を備える、電池冷却構造。
12. 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、前記冷媒排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、１８０°の角度をなし、
    前記複数の電池モジュールは、前記冷媒吸入通路および前記冷媒排出通路における冷媒の流れ方向に積層されている、請求項１１に記載の電池冷却構造。
13. 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、前記冷媒排出通路における冷媒の流れ方向のベクトルとは、１８０°の角度をなし、
    前記複数の電池モジュールは、前記冷媒吸入通路および前記冷媒排出通路における冷媒の流れ方向の直交方向に積層されている、請求項１１に記載の電池冷却構造。
14. 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よりも大きくなる形状を有する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の電池冷却構造。

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