JP6024704B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、ケース内部に収容した複数個の電池セルを冷却する電池パックに関する。

特許文献１には、複数のバッテリパックを収容したケースと送風機とをダクトによって接続する構成の電池パックが開示されている。この電池パックでは、送風機から送風された空気が各バッテリパックに分流して分配されて各バッテリパックと熱交換した後、送風機に吸い込まれるという循環流が形成される。

特開２０１０−１２３２９８号公報

特許文献１の電池パックによれば、バッテリパックを冷却する空気は密閉された空間内を循環するため、外部への音漏れは少ないものの、周囲温度が高い環境では、外部への放熱が抑制されるため電池冷却能力が十分に得られないという問題がある。

また、他の従来技術である給排気方式の電池パックでは、外部からケースの内部に取り入れた空気を複数個の電池に対して供給し、電池の発熱等によって温度上昇した空気を外部に排出することで、給気及び排気の空気流れが常に形成して電池を冷却している。しかしながら、この方式では、ケース内部を流通する空気の風量によって、各電池に対する空気の分配能力に差が生じやすく、各電池を均等に冷却する点に関して改善の余地がある。

したがって、本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、外部への騒音漏れを抑制でき、かつ各電池に対する冷却風の分配性を改善して冷却能力を確保できる電池パックを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、開示する電池パックに係る発明のひとつは、複数の電池（２）と、複数の電池を冷却する空気を送風する送風手段（４）と、複数の電池及び送風手段を収容する筐体（３；１０３；２０３；３０３）と、筐体の内部に形成される空気の循環通路であって、送風手段が吹き出した空気が複数の電池と熱交換した後、送風手段に吸い込まれる一連の循環空気の流通経路をなす循環通路（５）と、筐体の外部と送風手段における空気の吸込み部（５４）とを連通させる通路であって、循環通路に循環空気が形成されている場合に常に開放されて、筐体の外部の空気が取り込まれる空気導入通路（５５；１５５）と、筐体の外部と内部とを連通させる通路であって、循環通路に循環空気が形成されている場合に常に開放されて、筐体の外部の空気が空気導入通路を通して筐体の内部に導入されることに伴い、循環通路を循環する循環空気の一部が筐体の外部へ排出される空気排出通路（５６）と、を備え、
循環通路は、送風手段における空気の吹出し部（５０）と循環空気が複数の電池と熱交換するときに流通する電池通路（５２）とを連絡する吹出し側通路（５１；１５１；２５１）と、電池通路と送風手段の吸込み部とを連絡する吸込み側通路（５３；１５３；２５３）と、を含み、
吹出し側通路（５１）及び吸込み側通路（１５３）の少なくともひとつは、筐体の内部に設置されるダクト（６１；１６２；２６２）の内部に形成されたダクト内通路であり、
空気導入通路を通じて筐体の外部から取り込まれる空気量は、吸込み側通路を通じて送風手段における吸込み部に取り込まれる空気量よりも小さいことを特徴とする。

この発明によれば、電池パックにおいて、循環通路を循環する循環空気と、空気導入通路からの給気と、空気排出通路を介した排気とが同時に行われる。したがって、筐体内に形成される循環空気を主流とすることで、風量の大きさの影響を受けないで、各電池に対する供給空気の分配性を改善でき、さらに外部への音漏れを抑えることができる。各電池への空気の分配性を改善できるため、内蔵する複数の電池における温度分布の均一化が図れる。この循環空気の形成とともに、その一部を排気し、かつ給気して空気を入れ替えることにより、電池との熱交換により温度上昇した循環空気に外部空気を混入させて、次に電池と熱交換する空気温度の低下が図れる。さらに、送風手段の吸込み部は循環通路の一部であるとともに、空気導入通路を通じて筐体の外部に連通するため、送風手段の吸込み部を筐体の外部と筐体の内部との双方に連通する構成を提供できる。

また、周囲温度が高い環境下の場合であっても、循環流だけによる冷却に加え、空気の排出を同時に行うことによって、筐体内の高温空気を取り除くため、筐体を介した放熱能力の低下を補うことができる。このように本発明は、周囲温度の状態にかかわらず、電池冷却性能の確保が図ることができる。

なお、特許請求の範囲及び上記手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

第１実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における空気流れとを説明するために電池パックの内部を示した概要図である。 第２実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における空気流れとを説明するために電池パックの内部を示した概要図である。 第３実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における空気流れとを説明するために電池パックの内部を示した概要図である。 第４実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における空気流れとを説明するために電池パックの内部を示した概要図である。 従来の電池パックについて、パックケース内における圧力の状態を説明するための説明図である。 第５実施形態の電池パックについて、その構成とパックケース内における空気流れとを説明するために電池パックの内部を示した概要図である。 第５実施形態の電池パックが備える空気流れ拡散部材の構成を説明するための概要図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士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、明示していなくても実施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）
本発明の一例である第１実施形態の電池パック１について図１を参照しながら説明する。電池パック１は、例えば、内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。電池パック１に含まれる複数の電池セル２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る。

電池パック１は、通電可能に接続される複数の電池セル２からなる組電池と、パックケース３と、パックケース３内で空気を循環させる送風手段と、を備える。パックケース３は、複数の電池セル２及び送風手段の一例である送風機４を収容する筐体である。

電池セル２は、外装ケースから外部に突出する正極端子及び負極端子を備える。外装ケースから露出する電極端子であって、隣り合う電池セル２における異極の端子間は、バスバ等の導電部材によって電気的に接続される。バスバと電極端子との接続は、例えばネジ締めや、溶接等により行われる。したがって、バスバ等によって電気的に接続された複数の電池セル２の両端に配された総端子部は、外部から電力が供給されたり、他の電気機器へ向けて放電したりする。

電池パック１は、電池管理ユニット（Battery Management Unit）を備える。電池管理ユニットは、少なくとも電池セル２の蓄電量を管理する機器であり、電池セル２に係る制御を行う電池制御ユニットの一例である。また、電池管理ユニットは、電池セル２に関する電流、電圧、温度を監視するとともに、電池セル２の異常状態、漏電等を管理する機器であってもよい。

また、電池管理ユニットには、電流センサによって検出された電流値に係る信号が入力される。電池管理ユニットは、車両ＥＣＵと同様に入力回路、マイクロコンピュータ、及び出力回路を備えている。マイクロコンピュータが有する記憶手段には、電池情報がデータとして随時蓄積されている。蓄積される電池情報のデータは、例えば、電池パック１における電池電圧、充電電流、放電電流及び電池温度等である。また、電池管理ユニットは、送風機４のモータ４０の作動を制御する機器として機能することができる。電池管理ユニットは、車両に搭載された各種の電子制御装置と通信可能に構成されている。

パックケース３の内部には、送風機４によって強制的に流れる空気の循環経路をなす循環通路５が形成されている。循環通路５は、パックケース３の内部に形成される通路であり、空気が循環する通路である。循環通路５は、送風機４により送風された空気が各電池セル２と熱交換した後、送風機４に吸い込まれる一連の空気の主流経路をなす。すなわち、パックケース３の内部において、空気が送風機４から流出する箇所は一箇所であり、空気が送風機４に流入する箇所も一箇所である。したがって、パックケース３の内部の空気は、必ず送風機４を経由して循環通路５を循環することになる。

図１に図示するように、循環通路５は、少なくとも、吹出し通路５０、吹出し側通路５１、電池通路５２、吸込み側通路５３及び送風機４の吸込み部５４を結ぶ一連の流通経路によって構成される。吹出し通路５０は、送風機４のファン４１から吐出される空気が通る送風機４の吹出し部を構成する。

電池通路５２は、循環通路５を循環する循環空気が複数の電池セル２と熱交換するときに流通する通路である。吹出し側通路５１は、吹出し通路５０と電池通路５２とを連絡し、電池通路５２よりも上流に位置する通路である。吹出し側通路５１は、底壁３１側に形成された通路でもある。吸込み側通路５３は、吹出し通路５０から吐出された空気が複数の電池セル２と熱交換して冷却した後、すなわち電池通路５２を通過した後に流通する通路を構成する。つまり、吸込み側通路５３は、電池通路５２と送風機４の吸込み部５４とを連絡する通路である。

吹出し側通路５１は、パックケース３の内部に設置されるダクト６１の内部に形成されたダクト内通路である。したがって、送風機４の吹出し通路５０から電池通路５２の入口部までにわたる通路は、パックケース３の内部において、ダクト６１の内部に形成された通路である。送風機４の吹出し部とすべての電池通路５２は、ダクト６１によって接続されている。吹出し側通路５１は、底壁３１に沿って延び、複数の電池セル２の下方を覆うように形成される通路である。これにより、送風機４から吹き出された空気は、すべて複数の電池通路５２のそれぞれに分配されて、各電池セル２を冷却するために使われることになる。換言すれば、ダクト６１は、送風機４の吹出し部と各電池セル２の上流側端部（下端部）とを繋ぐダクトである。ダクト６１は、送風機４の吹出し部を流出した空気が各電池通路５２に分散するダクト内の分散通路を形成する。

パックケース３は、内部の空間を包囲する複数の壁からなる箱形を呈し、例えばアルミニウム板または鉄板の成型品で形成される。パックケース３は、例えば、６面（例えば、側壁３２、３３、天壁３０、底壁３１を含む）を有するケースである。対向する側壁は、２組あり、各組の側壁は、他の組の側壁に対して直交する関係にある。天壁３０と底壁３１は、対向する面をなし、２組の側壁に対して直交する。

また、パックケース３は、複数のケース体を接合して組み立てることにより、内部に箱体状の空間を形成して作製することができる。また、パックケース３の複数の壁のうち、所定の壁の表面には、表面積を拡大して放熱面積を大きくするために複数の凸部または凹部を形成するようにしてもよい。

複数の電池セル２は、複数のセル積層体を構成する。複数のセル積層体を構成する複数の電池セル２は、それぞれ所定の間隔をあけて設置され、隣り合う電池セル２の間には、空気が流通可能な隙間である電池通路５２が形成される。電池通路５２は、セル間に設けられたスペーサ部材によって形成される。このスペーサ部材は、セル間に挟まれて支持されることにより、セル間に流体が上下方向に流れる通路を形成する。すなわち、各電池通路５２は、セル間において、側壁側が閉じられて底壁３１側が吹出し側通路５１に向けて開放し、天壁３０側が吸込み側通路５３に連通する。これにより、各電池通路５２は、底壁３１側で空気流れの入口部を構成し、天壁３０側で吸込み側通路５３に集まる空気流れの出口部を構成する。

吸込み側通路５３は、各電池通路５２の出口部から天壁３０に沿って延び、複数の電池セル２の上方を覆うように形成される通路である。吸込み側通路５３は、複数の電池セル２の天面を覆うダクト６２によって形成されている。複数の電池セル２の上方に形成される吸込み側通路５３を流出した空気は、ダクト６２の内部から出て、一旦、パックケース３の壁で囲まれた内部空間を流れて、送風機４の吸込み部５４に吸入される。したがって、ダクト６２と吸込み部５４は、部材によって直接接続されておらず、両者の間には、筐体壁で囲まれた内部空間が存在している。

送風機４は、モータ４０と、モータ４０により回転される遠心式のファン４１と、ファン４１を内蔵するケーシング４２とを備える。ケーシング４２は、内部にファン４１の吸込み口に通じる空気の吸込み部５４を形成する。

送風機４は、ファン４１の回転軸を天壁３０や底壁３１に直交する方向に配して、回転軸に沿う方向に流体を吸入し、遠心方向に吹き出すように設置されている。送風機４は、底壁３１にモータ４０側、すなわち、吸込み部５４とは反対側である背面側を向けて設置されている。

ケーシング４２の吹出し部には、ダクト６１が接続されている。送風機４の吹出し通路５０は、ファン４１の遠心方向であって、底壁３１に沿うように延びている。したがって、送風機４によって吹出し通路５０から吹き出される空気は、ダクト６１で囲まれた吹出し側通路５１を進み、さらに各電池通路５２に分散して流れる。そして、空気は、送風機４の流体吸引力によって、各電池通路５２を上方に流れ、各電池通路５２の上端部から吸込み側通路５３に流出し、さらに空気は吸込み部５４を経て、送風機４に必ず戻ってくる。

また、循環通路５を流れる空気は、各電池通路５２を流れるときに、各電池セル２から吸熱したり、各電池セル２を加熱したりする。各電池セル２を冷却したり加熱したりした空気は、それぞれ吸込み側通路５３に集められ、吸込み部５４を通して送風機４に吸入される。また、空気は、このように循環通路５を循環する際に、正極端子、負極端子からなる電池セル２の電極端子や、異極端子間を電気的に接続するバスバにも接触するため、電極端子やバスバも伝熱手段の一つを構成しうる。

電池セル２は、電流が取り出される出力時及び充電される入力時に自己発熱する。例えば、電池管理ユニットは、電池パック１内の電池セル２の温度を常時モニターし、電池セル２の温度に基づいて送風機４の運転を制御する。電池セル２の温度が低温で電池冷却条件をみたす場合、例えば、当該温度が４０℃未満に相当する場合には、電池管理ユニットは、送風機４の運転するように制御する。これにより、パックケース３の内部には循環通路５を循環する空気流れが形成される。さらに、外部空気が空気導入通路５５からパックケース３内へ流入し、電池通路５２を流出した後に空気排出通路５６から排出されるため、パックケース３の内部には循環空気の流れと、給気及び排気の流れとが形成される。

電池管理ユニットは、送風機４のモータ４０に、最大電圧に対して０％〜１００％に含まれる任意の値のデューティ比に制御した電圧を印加して、ファン４１の回転数を可変させる。電池パック１では、このデューティ制御によってファン４１の回転数を変化させることにより、送風機４がもたらす風量を、多段階または無段階的に調節することができる。

電池パック１は、送風機４の吸引力によって吸い込まれる外部の空気をパックケース３の内部に導入する空気導入通路５５を備える。空気導入通路５５は、ケーシング４２の吸込み側に接続された導入ダクト６５の内部に形成された通路である。導入ダクト６５は、側壁３２を貫通して、その開口端部がパックケース３の外部に位置するように設けられている。導入ダクト６５は、送風機４の上部に位置する吸込み部５４とパックケース３の外部とを接続する。したがって、空気導入通路５５は、パックケース３の外部に通じ、吸込み部５４には送風機４の吸引力によってパックケース３の外部の空気が空気導入通路５５を通して引き込まれる。

送風機４に吸い込まれる空気は、空気導入通路５５を通ってきた外部空気と、吸込み側通路５３から流れてくる空気である。したがって、送風機４の吸込み部５４は、パックケース３の外部とパックケース３の内部空間との両方に連通し、両方から空気を取り入れることができる。送風機４の吸引力によって、導入ダクト６５内に吸い込まれた外部の空気は、空気導入通路５５を通して送風機４の吸込み部５４に導入される。さらに空気は、吹出し通路５０から吹き出されることで、循環通路５を流れてパックケース３の内部に取り込まれる。

例えば、空気導入通路５５は、吸込み部５４や吸込み側通路５３よりも通路横断面積が小さい通路である。したがって、送風機４の吸引力によって、パックケース３の外部から取り入れる空気量は、吸込み側通路５３から吸い込まれる空気量よりも小さい。

また、空気導入通路５５は、電池通路５２よりも下流であり、かつ送風機４における吸込み部５４よりも上流に位置する範囲の特定部位に接続することができる。したがって、特定部位は、吸込み側通路５３、ケーシング４２を含む範囲の任意の位置に設定することができる。このように、空気導入通路５５は、当該特定部位に接続されることにより、電池セル２との熱交換により温度上昇した循環空気に外部の空気を混入させることができる。このため、外部空気の混入後に、次に電池セル２と熱交換させる空気の温度を低下させることに寄与する。

電池パック１は、パックケース３を形成する壁を貫通する通路であって、送風機４から吐出された空気の一部がパックケース３の内部から外部へ漏れ出るときに通る空気排出通路５６を備える。空気排出通路５６は、側壁３３を貫通してパックケース３の内外を連通するとともに、吸込み側通路５３と接続される通路である。したがって、循環空気は、循環通路５を循環する過程で、各電池通路７５から流出した後、空気導入通路５５から取り入れられる空気量と同量の一部の空気が空気排出通路５６から外部に排気され、残りの空気が吸込み部５４に吸入されるようになる。

空気導入通路５５や空気排出通路５６は、循環通路５に循環空気が形成されている場合に常に開放されている。したがって、パックケース３内で空気が循環しているときには、循環空気とともに、循環流量に対して小さい適量の給気及び排気が行われている。すなわち、空気導入通路５５や空気排出通路５６は、送風機４が停止していて循環空気が形成されていないときには、開放状態、閉鎖状態のいずれの状態であってもよい。

電池パック１は、車両のトランクルーム、トランクルームより下方に設けられたトランクルーム裏エリア等のパック収容スペースに設置される。車両のパック収容スペースは、例えば、スペアタイヤ、工具等も収納することができる。

また、電池パック１は、底壁３１や吹出し側通路５１を下側にした姿勢で、パック収容スペースに設置される。例えば、空気導入通路５５は、車両の車室内に通じている。導入ダクト６５は、その空気吸入部が車室内に位置するように延びている。例えば、導入ダクト６５は、車室内の内装部材を貫通して車室内に通じるように設けられたり、車室内の側部に這わすように設けられたりする。したがって、空気導入通路５５を通して送風機４が吸い込む空気は、車室内９０の空気である。

車両に車室内を空調する空調装置が搭載されている場合には、空調装置は、車外または車室内から空気を取り入れて、温度度調節した空気を車室内に提供する。したがって、空気導入通路５５は、パックケース３の周囲温度よりも低温である、外気または車室内の空気（内気）をパックケース３内に導入する通路である。

また、パックケース３は、車両に設けられた床面に接触するように車両に搭載してもよい。これにより、パックケース３内の熱は、ケースの壁を介して床面に伝達される。また、底壁３１と床面との接触部には、熱伝導性に優れた放熱シートを介在させるようにしてもよい。この場合、パックケース３内の熱は、底壁３１から放熱シートを介して床面に伝達される。

次に、第１実施形態の電池パック１がもたらす作用効果について説明する。電池パック１によれば、筐体の外部と送風機４の吸込み部５４とを連通させる空気導入通路５５と、筐体の外部の空気が空気導入通路５５を通して筐体内に導入されることに伴い、循環空気の一部が筐体の外部へ排出される空気排出通路５６と、を備える。吹出し側通路５１は、筐体の内部に設置されるダクト６１の内部に形成されたダクト内通路である。

この構成によれば、循環空気を筐体内の主流とすることで、従来の給排気方式では風量の大きさによって各電池セル２に対する供給空気量の差が大きくなってしまうことを改善でき、各電池セル２に対する冷却空気の分配性を向上することができる。各電池セル２への空気分配性の改善により、内蔵する電池における温度分布を均一にすることが可能である。さらに循環流を筐体内の冷却主流とすることにより、大量の空気を排気及び給気する従来の冷却方式に比べて、外部への音漏れを抑制することができる。

さらに、この循環空気の形成とともに、主流の一部を排気及び給気して空気を入れ替えることにより、電池セル２との熱交換により温度上昇した循環空気に新鮮な外部空気を混入させて、次に電池セル２と熱交換する空気の温度を低下し、吸熱効果を向上できる。また、周囲温度が高い環境下であっても、循環流だけによる電池冷却に加えて排気を同時に行うことによって、高温空気を筐体内部から取り除くため、筐体を介した放熱能力の低下を補える放熱作用を提供できる。

さらに電池パック１によれば、送風機４の吸込み部５４は循環通路５の一部であるとともに、空気導入通路５５を通じてパックケース３の外部に連通することにより、吸込み部５４をパックケース３の外部と内部との双方に連通する構成が得られる。

また、空気導入通路５５は、車両の車室内に連通するように設けられる。車室内の空気は空気導入通路５５を通してパックケース３の内部に引きこまれる。この電池パック１によれば、空調された車室内空気を空気導入通路５５を通してパックケース３内に導入することができるため、空気排出通路５６から排出される空気との温度差を大きくすることができる。したがって、このように温度差が大きくなることによって外部への放熱量を増加できるため、電池パック１の冷却性能をさらに向上させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、空気導入通路に係る他の形態について図２を参照して説明する。図２において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。

図２に示すように、第２実施形態の空気導入通路１５５は、パックケース１０３に設けられた空気導入口によって形成される通路である。したがって、送風機４の吸込み部５４は、パックケース１０３に開口する空気導入口と、パックケース１０３で囲まれた内部空間との両方に面する位置に設けられている。この電池パック１０１によれば、空気導入通路１５５を形成するための導入ダクトが不要であるため、部品数の低減、装置全体の体格の小型化が図れ、パックの収容に係る制約条件を緩和することができる。

さらに電池パック１０１によれば、送風機４の吸込み部５４は循環通路５の一部であるとともに、空気導入通路１５５を通じてパックケース１０３の外部に連通することにより、吸込み部５４をパックケース１０３の外部と内部との双方に連通する構成が得られる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、空気導入通路に係る他の形態について図３を参照して説明する。図３において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第３実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。

図３に示すように、第３実施形態の吸込み側通路１５３は、各電池通路５２の出口部から天壁３０に沿って延び、複数の電池セル２の上方を覆うように形成される通路である。吸込み側通路１５３は、パックケース２０３の内部に設置されるダクト１６２の内部に形成されたダクト内通路である。したがって、電池通路５２の出口部から送風機４の吸込み部５４までにわたる通路は、パックケース３の内部において、ダクト１６２の内部に形成された通路である。ケーシング４２の吸込み部５４とすべての電池通路５２は、ダクト１６２によって接続されている。ダクト１６２は、各電池通路５２を流出した空気が集合するダクト内の集合通路を形成する。

空気導入通路２５５は、ケーシング４２の吸込み側に接続された導入ダクト１６５の内部に形成された通路である。導入ダクト１６５は、天壁３０を貫通して、その開口端部がパックケース３の外部に位置するように設けられている。導入ダクト１６５は、送風機４の吸込み部５４とパックケース２０３の外部とを接続する。したがって、空気導入通路２５５は、パックケース２０３の外部に通じ、吸込み部５４には送風機４の吸引力によってパックケース２０３の外部の空気が空気導入通路２５５を通して引き込まれる。

吹出し側通路１５１は、底壁３１に沿って延び、複数の電池セル２の下方を覆うように形成される通路である。吹出し側通路１５１は、複数の電池セル２の下面を覆うダクト１６１によって形成されている。送風機４の吹出し通路５０から下方に流出した空気は、一旦、パックケース２０３の壁によって囲まれた内部空間を流れた後、複数の電池セル２の下方に位置する吹出し側通路１５１に流入する。したがって、ダクト１６１とケーシング４２とは、部材によって直接接続されておらず、両者の間には、筐体壁で囲まれた内部空間が存在している。送風機４から吹き出された空気は、吹出し側通路１５１からすべて複数の電池通路５２のそれぞれに分配されて、各電池セル２を冷却するために使われる。

そして、空気は、送風機４の流体吸引力によって、各電池通路５２を上方に流れて電池セル２から吸熱し、各電池通路５２の上端部から、ダクト１６２で囲まれた吸込み側通路５３に流出する。熱交換後の空気は、ダクト１６２の外部に流出することなく、送風機４の吸込み部５４に吸入されて送風機４にすべて戻ってくる。

送風機４に吸い込まれる空気は、空気導入通路２５５を通ってきた外部空気と、吸込み側通路１５３から流れてくる空気である。したがって、送風機４の吸込み部５４は、パックケース２０３の外部とダクト１６２の内部との両方に連通し、両方から空気を取り入れることができる。送風機４の吸引力によって、導入ダクト１６５内に吸い込まれた外部の空気は、空気導入通路２５５を通して送風機４の吸込み部５４に導入される。さらに空気は、吹出し通路５０から吹き出されることで、循環通路５を流れてパックケース２０３の内部に取り込まれる。

第３実施形態の吸込み側通路１５３は、パックケース２０３の内部に設置されるダクト１６２の内部に形成されたダクト内通路である。この構成によれば、送風機４の吸込み部５４と電池通路５２の出口とを連絡する吸込み側通路１５３をダクト１６２によって囲むことにより、セル間通過後の静圧下の通路を周囲とは隔絶した通路とすることができる。したがって、各電池通路５２の出口にかかる圧力のばらつき度合いを抑制できるので、複数のセル間通路を流通する風速の均一化を図ることができる。これにより、複数の電池セル２を均一に冷却することに貢献できる。

（第４実施形態）
第４実施形態では、空気導入通路の設置場所に係る他の形態について図４を参照して説明する。図４において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第４実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。

図４に示すように、電池パック３０１の空気導入通路３５５は、底壁３１に設けられた導入ダクト２６５によって形成される通路である。空気導入通路３５５は、ダクト６２の内部に形成された吸込み側通路２５３に接続されている。吸込み側通路２５３は、パックケース３０３の内部に設置される導入ダクト２６５の内部に形成されたダクト内通路である。さらに、導入ダクト２６５は、底壁３１との接続部から下方に延び、車両の床７を貫通し、その開口端部が車両の外部に位置するように設けられている。

パックケース３０３の内部には、送風機４によって循環空気流が形成されているため、空気導入通路３５５と吸込み側通路２５３との接続部近傍の空気は循環通路５に引き込まれる。この吸引作用により、外部空気は空気導入通路５５を通じて吸込み側通路２５３から循環通路５に混入する。このように混入した外部空気は、循環空気とともに循環通路５を循環し、この循環空気のうち、混入した空気量と同等の空気量が空気排出通路５６から外部に排気される。

また、パックケース３０３は、車両の床７に直接接触するようにして設置してもよい。車両の床７は、空調空気によって冷却されていたり、日射が直接当たりにくかったりするため、車両の部材の中でも比較的温度が低いことがある。このため、パックケース３０３が車両の床７に直接接触して設置されていることによれば、電池パック３０１は、筐体壁を介した放熱効果を提供することができる。また、パックケース３０３は、ブラケット部材を介して床７に固定されて、底壁３１を床７から浮かした状態で設置してもよい。

送風機４の吸込み部５４と吸込み側通路２５３とは、ダクト接続部材６４によって接続されて連通する。ダクト接続部材６４は、ケーシング４２とダクト２６２とを連結するアタッチメントである。ダクト接続部材６４は、直方体状のチャンバを内部に有しているため、循環流体の流通抵抗を低減することにも寄与している。

ケーシング４２の吹出し部には、吹出し通路５０を形成する吹出し用ダクト６０が接続されている。吹出し通路５０は、まずファン４１の遠心方向に延び、さらに天壁３０寄りで天壁３０に沿うように延びている。したがって、送風機４によって吹出し通路５０を通じて吹き出される空気は、天壁３０に沿うように吹出し側通路２５１を進み、さらに吹出し側通路２５１から各電池通路５２に向けて流れる。そして、空気は、送風機４の流体吸引力によって、各電池通路５２に流入して下方に流れ、各電池通路５２の下端部から吸込み側通路２５３に流入するようになり、さらに空気は吸込み部５４を経て、送風機４に必ず戻ってくる。

また、循環通路５を循環する過程で空気は、天壁３０等に接触する。循環空気は、電池セル２との熱交換の前に、側壁や天壁３０を通してパックケース３０３の外部に放熱する。また、循環空気は、吹出し側通路２５１を流れる際に、電池セル２との熱交換の直前に、天壁３０を通してパックケース３０３の外部に放熱する。したがって、天壁３０の全体、天壁３０と直交する側壁の全体が、パックケース３０３内の電池セル２の熱を外部に放出する際の放熱面として機能することになる。

電池パック３０１によれば、パックケース３０３は、車両に搭載されている。空気導入通路３５５を形成する導入ダクト２６５は、車両の床７よりも下方に位置する車両の外部まで延びるように設置されている。この構成によれば、電池パック３０１は、車両の床７よりも低い位置から車両外部の空気を取り入れることができる。車両の床７よりも下方は、車両によって日陰になっているため、車両下方の空気が高温でない場合がある。このような空気を吸込み側通路２５３に取り入れることにより、電池セル２と熱交換した後の空気の温度を効果的に低下させることができる。

また、複数の電池セル２は、電極端子２０を上にした姿勢で設けられる。送風機４から流出した空気は、電極端子２０の周囲を通過した後、各電池通路５２に流入する。この構成によれば、各電池セル２の発熱が集まりやすい電極端子２０を冷却した後、各電池セル２の外装ケースを冷却することができる。したがって、効率的な電池冷却を実施できる。

さらに電池パック３０１によれば、送風機４の吸込み部５４は循環通路５の一部であるとともに、空気導入通路３５５を通じてパックケース３０３の外部に連通することにより、吸込み部５４をパックケース３０３の外部と内部との双方に連通する構成が得られる。

（第５実施形態）
第５実施形態では、パックケース３０３内の空気流れを分散させる効果を奏する分散部材を備えた電池パック４０１について、図５〜図７を参照して説明する。図６、図７において、第１実施形態、第４実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態や第４実施形態と同様である。以下、第１実施形態、第４実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第５実施形態において第１実施形態、第４実施形態と同様の構成を有するものは、先出の実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。

図５には、例えば第４実施形態の電池パック３０１について、パックケース内における圧力の状態を簡易的に示している。電池セル２の積層並び方向と送風機４からの空気の吹出し方向との関係を有する電池パックにおいては、図５に示すような圧力分布となる。つまり、吹出し側通路２５１において、送風機４の吹出し通路５０からセル積層方向に離れた位置ほど、図５のグラフに示すように圧力が低くなる。つまり、吹出し通路５０からセル積層方向に離れるにしたがい、徐々に、電池通路５２の入口部の圧力が低くなり、複数の電池通路５２の中で空気排出通路５６に近い電池通路５２の入口部が最も低い圧力となる。

したがって、セル積層方向に並ぶ複数の電池通路５２、すなわち、複数のセル間通路における圧力損失の差が大きくなる。例えば、吹出し通路５０から最も近いセル間通路と吹出し通路５０から最も離れたセル間通路とでは、圧力損失の差が大きい。これにより、セル間通路を流通する風量の差、またはセル間風速の差も大きく、各電池セル２に対する冷却能力にもばらつきが生じ得る。また、空気排出通路５６に近いセル間通路は、電池セル２の上方を空気排出通路５６へ向かって流れる空気の影響、例えばディフューザ効果のため、特に風速が小さくなるという現象も起こっている。

以上の点を改善した電池パック４０１を、図６、図７を参照して説明する。電池パック４０１においては、送風機４の吹出し通路５０から吹き出された空気が側壁３４、３５を沿う方向に側壁３３側に流れる。そして、この空気は、前述した圧力損失の差等に起因して、電池セル２の上方へ向かって流れる際に、図６の破線矢印で示した方向の空気の流れとなる傾向となる。この空気流れのまま、電池通路５２に流入すると、各電池セル２に対する冷却能力にもばらつきが生じたり、ディフューザ効果により、空気排出通路５６近傍の電池通路５２で風速が小さくなったりする。

そこで、電池パック４０１は、吹出し側通路２５１に、電池通路５２に向けて流れる空気が衝突することにより、当該空気の流れを分散させる分散部材８０を備える。この分散部材８０は、セル積層方向に並ぶ複数の電池セル２について、電池セル２の側方に位置する側壁３４寄りに設置され、また、その上端部が電池セル２よりも高い位置になるように設置される。複数の分散部材８０は、例えば、板状の部材であって、セル積層方向に火間隔をあけて並ぶように設けられる。電池通路５２に向けて流れようとする空気は、分散部材８０に衝突して、分散部材８０の側部を回りこんだり、上部を乗り越えたりしながら、流れの向きが変化することで分散されて、各電池通路５２に向かって流れるようになる。

この分散部材８０によれば、送風機４から吹き出されて電池通路５２へ向けて流れようとする空気の流れの向きを変化させ、流れを一方向でなく、分散させることができる。これにより、各電池セル２に対する冷却能力のばらつきを抑制して、電池冷却能力を向上できる電池パック４０１が得られる。

また、図７に示すように、分散部材８０は、隣り合う電池セル２における電極端子２０間を電気的に連結するバスバ８１を支持するバスバモジュール８に一体に設けられることが好ましい。この分散部材８０は、バスバモジュール８において、側壁３４側に位置し、電極端子２０よりも上方に突出するような上下方向長さを有する。バスバモジュール８は、樹脂製部品であるため、分散部材８０を一体成形することができる。導電性を有するバスバ８１は、バスバモジュール８にインサート成形により一体に形成することができる。

また、分散部材８０を構成する壁は、パックケース３０３内において、複数でもよいし、単数でもよい。分散部材８０は、図６の破線矢印で示した方向の空気の流れを分散可能な、個数、設置箇所、形状、上下方向の長さ、電池セル２の天面からの高さ、セル積層方向の長さ等を備えていればよい。

（他の実施形態）
前述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前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。前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の実施形態は、吹出し側通路と吸込み側通路のいずれかが筐体の内部に設置されるダクトの内部に形成されたダクト内通路である。これらの通路の両方ともをダクト内通路として構成してもよい。

前述の各実施形態に係る電池パックにおいては、空気導入通路５５や空気排出通路５６を開放及び閉鎖する開閉装置は設けられていないが、これらの各通路に、開閉装置を設けるようにしてもよい。

前述の実施形態に係る空気排出通路５６は、例えば、側壁３３全体または天壁３０全体の任意の部位に設けることができる。

前述の実施形態において、送風機４が停止状態であるときに、空気導入通路及び空気排出通路の少なくとも一方を閉鎖し、送風機４が運転状態であるときに、空気導入通路及び空気排出通路を開放する開閉装置を備えるようにしてもよい。

前述の実施形態において、パックケースを形成する壁を貫通する空気排出通路５６は、図面に開示される個数に限定されない。例えば、空気排出通路５６は、貫通する各壁において、複数個設けるように構成してもよい。

また、前述の実施形態の各電池パックは、１個の送風機４を用いて、循環通路５を主流経路とする循環流を形成するが、複数個の送風機による吸入、吹出しによって、循環流を形成することもできる。

また、各電池パックが内蔵する送風機４が備えるファン４１には、前述の実施形態に記載するシロッコファンの他、軸流ファン、ターボファン等を用いることができる。

１、２０１、３０１、４０１…電池パック、 ２…電池セル（電池）
３、１０３、２０３、３０３…パックケース（筐体）
４…送風機（送風手段）、 ５…循環通路、 ５０…吹出し通路（吹出し部）
５１、１５１、２５１…吹出し側通路、 ５２…電池通路
５３、１５３、２５３…吸込み側通路、 ５４…吸込み部
５５、１５５、２５５、３５５…空気導入通路、 ５６…空気排出通路
６１、１６２、２６２…ダクト

Claims (7)

1. 複数の電池（２）と、
   前記複数の電池を冷却する空気を送風する送風手段（４）と、
   前記複数の電池及び前記送風手段を収容する筐体（３；１０３；２０３；３０３）と、
   前記筐体の内部に形成される空気の循環通路であって、前記送風手段が吹き出した空気が前記複数の電池と熱交換した後、前記送風手段に吸い込まれる一連の循環空気の流通経路をなす循環通路（５）と、
   前記筐体の外部と前記送風手段における空気の吸込み部（５４）とを連通させる通路であって、前記循環通路に前記循環空気が形成されている場合に常に開放されて、前記筐体の外部の空気が取り込まれる空気導入通路（５５；１５５；２５５；３５５）と、
   前記筐体の外部と内部とを連通させる通路であって、前記循環通路に前記循環空気が形成されている場合に常に開放されて、前記筐体の外部の空気が前記空気導入通路を通して前記筐体の内部に導入されることに伴い、前記循環通路を循環する循環空気の一部が前記筐体の外部へ排出される空気排出通路（５６）と、
   を備え、
   前記循環通路は、前記送風手段における空気の吹出し部（５０）と前記循環空気が前記複数の電池と熱交換するときに流通する電池通路（５２）とを連絡する吹出し側通路（５１；１５１；２５１）と、前記電池通路と前記送風手段の前記吸込み部とを連絡する吸込み側通路（５３；１５３；２５３）と、を含み、
   前記吹出し側通路（５１）及び前記吸込み側通路（１５３）の少なくともひとつは、前記筐体の内部に設置されるダクト（６１；１６２；２６２）の内部に形成されたダクト内通路であり、
   前記空気導入通路を通じて前記筐体の外部から取り込まれる空気量は、前記吸込み側通路を通じて前記送風手段における前記吸込み部に取り込まれる空気量よりも小さいことを特徴とする電池パック。
2. 前記吸込み側通路（１５３；２５３）は、前記筐体の内部に設置されるダクト（１６２；２６２）の内部に形成されたダクト内通路であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記空気導入通路（１５５）は、前記筐体に設けられた空気導入口によって形成される通路であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック。
4. 前記空気導入通路は、前記筐体を貫通するダクト（６５）によって形成される通路であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック。
5. 前記吹出し側通路（２５１）には、前記電池通路に向けて流れる空気が衝突することにより、当該空気の流れを分散させる分散部材（８０）が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池パック。
6. 前記分散部材は、隣り合う前記電池における電極端子（２０）間を電気的に連結するバスバ（８１）を支持するバスバモジュール（８）に一体に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
7. 前記筐体（３０３）は、車両に搭載されており、
   前記空気導入通路を形成する前記ダクトは、前記車両の床（７）よりも下方である前記車両の外部まで延びていることを特徴とする請求項４に記載の電池パック。

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