JP6146252B2 - 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可能な電池パックに関する。

従来、電池を冷却する機能を有する電池パックとして、例えば、特許文献１に記載の装置が知られている。特許文献１の装置は、自動車に搭載されたケースの内部に、複数の単電池と対流を発生するファン装置とを備える。特許文献１の装置は、ファン装置から送風された空気がケース内で各単電池に接触するように対流を形成し、ケース内を循環することで複数の単電池を冷却することができる。

特開２００９−２１１８２９号公報

特許文献１の装置によれば、ケース内に流体を循環させることによって電池を冷却するため、循環流体が接触するケース壁を介して外部への放熱が行われる。そして、外部への放熱量を増加するには、循環流体の流速を大きくすることが知られている。しかしながら、循環流体の流速を大きくすると、ケース外部へ伝搬する騒音が大きくなるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電池冷却性能の確保と騒音抑制との両立を図ることが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、通電可能に接続される複数の電池（３）と、複数の電池を収容する筐体（２）と、複数の電池を冷却する流体を筐体の内部に循環させる流体駆動手段（４）と、筐体の内部に形成される流体の循環通路であって、流体駆動手段から吐出された流体が複数の電池と熱交換した後、流体駆動手段に吸入される一連の流通経路をなす循環通路（５）と、を備え、
循環通路は、筐体を形成する壁の一つである天壁（２０）と複数の電池との間に設けられる通路である電池上方通路（５１）と、筐体を形成する壁の一つである底壁（２２）と複数の電池との間に設けられる通路である電池下方通路（５３）と、を含み、
電池上方通路と電池下方通路は、流体駆動手段から吐出された流体が電池上方通路及び電池下方通路を経由してから流体駆動手段に吸入されるように、筐体の内部で区画形成された通路を構成し、
電池上方通路は、電池上方通路を流れる流体の流れ方向の全体にわたって上下方向に平行な通路断面の縦断面積が電池下方通路よりも大きく設定されており、
少なくとも電池下方通路を流れるときの流体は、筐体の壁を介して外部に放熱することを特徴とする。

この発明によれば、流体駆動手段からの吐出流体は電池上方通路及び電池下方通路を経由してから流体駆動手段に吸入されるため、流体は、電池上方通路と電池下方通路との間で電池と熱交換しながら、循環通路を循環し続ける。すなわち、流体駆動手段からの吐出流体の主流は、電池上方通路、電池下方通路及び電池をショートカットして流体駆動手段に戻ってくるのではなく、電池上方通路、電池下方通路及び電池を経由して戻る。

さらに、電池上方通路が電池下方通路よりも広い通路であるため、循環流体の流速は、電池上方通路において電池下方通路よりも遅くなる。電池上方通路を通るときの流体は、電池下方通路を通る流体に対して流速が遅いため、筐体の壁を介して外部に伝搬する騒音を抑えることができる。一方、電池下方通路を通るときの流体は、電池上方通路を通る流体に対して流速が早いため、筐体の壁に伝わる放熱量が大きくなり、外部への放熱性能を向上させることができる。したがって、循環通路における流体の流通場所によって放熱性能向上と騒音抑制向上の効果を使い分けることにより、電池冷却性能の確保と騒音抑制との両立が図れる電池パックを提供できる。

なお、特許請求の範囲及び上記各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の構成とパックケース内における流体流れとを説明するために電池パックを側壁側からみた概要図である。 車両内部を横から見た図であって、電池パックの車両搭載場所を示した概要図である。 第２実施形態の電池パックの構成とパックケース内における流体流れとを説明するために電池パックを側壁側からみた概要図である。

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）
第１実施形態の電池パック１について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、電池パック１の構成及びパックケース２内における流体流れを示している。図２は、電池パック１の車両における搭載場所を示している。

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３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、複数の電池セル３と、密閉空間を形成するパックケース２と、パックケース２内で流体を循環させる流体駆動手段と、を備える。パックケース２の内部には、複数の電池セル３と流体駆動手段の一例である送風機４とが収容されている。

パックケース２は、内部に、複数の電池セル３及び送風機４が収容される筐体である。パックケース２は、通電可能に電気的に直列接続され、かつ積層設置された複数の電池セル３を収容する。パックケース２の内部には、送風機４によって強制的に流れる流体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２の内部に形成され、流体が循環する通路である。循環通路５は、送風機４により送風された流体が電池セル３と熱交換した後、送風機４に吸い込まれる一連の流体の流通経路をなす。図１に図示するように、循環通路５は、流入通路５４、吹出し通路５０、天壁側通路５１、電池通路５２及び集合通路５３を結ぶ一連の流通経路を構成する。

複数の電池セル３は、充電及び放電または温度調節に用いられる電子部品によって制御される。当該電子部品は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ、送風機４を駆動するモータ、インバータによって制御される電子部品、各種の電子式制御装置等である。当該電子部品は、パックケース２に収容する形態でもよいし、パックケース２に直付けられて外部に設置される形態でもよい。また、当該電子部品は、パックケース２の内部において循環通路５に設置される場合には、流体の循環によって電池セル３とともに冷却することができる。

電池パック１は、パックケース２の内部に、少なくとも電池セル３の電圧と温度とを監視する電池監視ユニットを含む制御装置を備える。また、制御装置は、パックケース２に直付けられて外部に設置される形態でもよい。制御装置は、電池パック１に含まれる各電池セル３と通信可能に構成され、各電池セル３からの電池情報を受信することができる。電池監視ユニットは、各電池パック１に含まれる電池セル３について、温度、電圧、電流等の電池状態を監視する監視手段としての機能、また電圧の変化や電圧のばらつき及び電荷の移動量を算出する演算手段としての機能を有する。

制御装置または電池監視ユニットは、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。

電池パック１において所定本数設けられる通信線は、電池パック１に含まれるすべての電池セル３に関する所定の電池情報を制御装置等へ送信することができる通信部材である。複数の通信線は、電池パック１に含まれる電池セル３に接続されて、電池信号によって電池情報を制御装置等に出力する。例えば、通信線は、電圧検出線、温度検出線を含んで構成され、電池パック１における所定部位の電池温度、電池電圧を制御装置等に出力する。

電池監視ユニットは、電池パック１における所定部位間の電池電圧を電圧検出線を介して入力される信号に基づいて検出する。電池監視ユニットは、電池パック１における所定部位の電池温度を温度検出線を介して入力される信号に基づいて検出する。電池監視ユニットは、入力、記憶されたデータを用いて、電池パック１の放電電流の変化に伴うＳＯＣ（State of Charge）等の情報を計算、記録し、電池温度、単電池電圧、全電池電圧、及び電池電圧のばらつき等の各種情報を車両ＥＣＵに送信する。

パックケース２は、内部の空間を包囲する複数の壁面からなる箱形を呈し、アルミニウム板または鉄板の成型品で形成されている。パックケース２は、例えば少なくとも６面を有するパックケースである。パックケース２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２の複数の壁面のうち、所定の壁面には、放熱面積を大きくするために凸部または凹部を形成するようにしてもよい。

電池パック１に含まれる電池セル３は、パックケース２の内部空間において複数のセル積層体を構成する。複数のセル積層体は、図１に図示するように、パックケース２の内部空間において所定の間隔をあけて設置され、それぞれ電池ケース６０に周囲を囲まれるように収容されている。各電池ケース６０は、パックケース２の天壁２０側がパックケース２の内部空間に向けて開口し、パックケース２の底壁２２側が集合ダクト６１に接続されている。これにより、循環通路５の一部であり、各セル積層体が設置される電池ケース６０内に設けられる電池通路５２等の各通路は、天壁２０側でそれぞれ独立した流体の入口部を備え、底壁２２側で一つの集合通路５３に集まる流体の出口部を備える。

循環通路５は、パックケース２を形成する天壁２０と複数の電池セル３との間に設けられる通路である電池上方通路と、パックケース２を形成する底壁２２と複数の電池セル３との間に設けられる通路である電池下方通路と、を含む。電池上方通路は、天壁側通路５１が相当する。電池下方通路は、底壁２２に沿って電池セル３の下方に延びる集合通路５３が相当する。天壁側通路５１には、循環流体が天壁２０に沿って主流方向Ｆ１に流れる。集合通路５３には、循環流体が底壁２２に沿ってＦ１とは逆向きの主流方向Ｆ２に流れる。

電池上方通路と電池下方通路は、流体駆動手段から吐出された流体が電池上方通路及び電池下方通路を経由してから流体駆動手段に吸入されるように、パックケース２の内部で区画形成された通路を構成する。図１に示すように、送風機４の吐出部（例えば吹出し通路５０）は、天壁側通路５１、電池通路５２及び集合通路５３を経由して、送風機４の吸入部（例えば流入通路５４）に連通する。循環通路５は、送風機４の吐出部が天壁側通路５１、電池通路５２及び集合通路５３を経由しないと、送風機４の吸入部に連通できないように、設けられる。具体的には、ケーシング４２、電池ケース６０及び集合ダクト６１の連結構造により、送風機４から吐出された流体は、ショートカットして送風機４の吸入部に吸い込まれないようになっている。

電池上方通路（例えば天壁側通路５１）は、上下方向に平行な通路断面の縦断面積が電池下方通路（例えば集合通路５３）よりも大きく設定されている。例えば、比較の対象となる縦断面積は、各通路における最小の縦断面積同士である。つまり、電池上方通路における最小の縦断面積は、電池下方通路における最小の縦断面積よりも大きくなるように設定される。例えば、電池上方通路や電池下方通路に、電子部品、ジャンクションボックス、制御ボックス等の何らかの部材が存在する場合には、各通路の縦断面積は一定でない。この場合には、各通路の最小の縦断面積同士を比較し、電池上方通路の方が大きくなるように設定される。

送風機４の作動時に発生する全騒音ＳＰＬ（ｄＢ）については、以下の数式に示す関係がある。
（数式） ＳＰＬ＝Ｋｓ＋１０ｌｏｇ_１０（ΔＰ^２・Ｖａ）

ただし、Ｋｓはファン単体が独自に持つ比騒音である。１０ｌｏｇ_１０（ΔＰ^２・Ｖａ）で求められる値は、有効騒音であり、送風量、送風圧力によって発生する音である。ΔＰは、ファン全圧（ｍｍＡｇ）である。Ｖａは風量（ｍ^３／ｈ）である。

上記の数式の関係から、電池上方通路の縦断面積を大きくすると、風量Ｖａが一定の場合、ΔＰが小さくなるため、有効騒音を小さくすることができる。したがって、外部に伝搬する元の全騒音ＳＰＬを小さくすることができる。また、電池下方通路では、電池上方通路よりも縦断面積を小さいため、風量Ｖａが一定の場合、流速が大きくなる。天壁２０を通じた放熱量は、流速に比例するため、電池下方通路の放熱量は電池上方通路より大きくなる。したがって、電池上方通路での流速低下による放熱量低下分は、電池下方通路において補充することができる。

以上の構成によれば、循環通路５を循環する流体は、電池上方通路を流通するときの方が電池下方通路を流通するときよりも流速が小さくなる。両方の通路には、同流量の流体が流通するからである。

電池上方通路は、上下方向に平行な通路断面の上下方向長さＨ１が電池下方通路の上下方向長さＨ２よりも大きく設定されることが好ましい。この構成によっても、電池上方通路の縦断面積を電池下方通路の縦断面積をよりも大きく設定することができる。また、電池上方通路の縦断面積が電池下方通路の縦断面積よりも大きく設定されている関係であれば、電池上方通路の上下方向長さＨ１が電池下方通路の上下方向長さＨ２以下であってもよい。例えば、図１の紙面奥行き方向の長さが、電池上方通路の方が電池下方通路よりもとても長ければ、上下方向長さＨ１が上下方向長さＨ２以下とすることができる。

集合ダクト６１は、各電池セル３の下流側端部３１と、ケーシング４２の吸入部（流入通路５４）と、底壁２２と、底壁２２に隣接する複数の側壁２３，２４等とを繋ぐダクトである。集合ダクト６１は、各電池通路５２を流出した空気が底壁２２及び複数の側壁２３，２４等に接触しうる集合通路５３を形成する。したがって、電池パック１が有する集合通路５３は、少なくとも、各電池セル３の下流側端部３１と、底壁２２と、複数の側壁２３，２４等と、で形成される通路である。

集合通路５３は、所定の間隔をあけて並ぶすべてのセル積層体の下方からケーシング４２の吸込み口までにわたって底壁２２に沿って延び、流入通路５４に繋がっている。循環通路５に含まれる集合通路５３は、複数の電池セル３と熱交換した後の流体が集合して流体駆動手段に向かって同一方向に流れる通路である。したがって、集合通路５３を流れる流体から放出される熱は、底壁２２等のケース壁に伝達され、底壁２２等を通してパックケース２の外部に排出される。

さらに、送風機４によって天壁側通路５１に達した流体は、電池ケース６０上部の入口部から各電池通路５２に流入する。電池通路５２は、隣り合う電池セル３の間に形成したセル間通路とすることもできる。天壁側通路５１は、天壁２０と複数の電池セル３との間に形成される通路であり、流体駆動手段から吐出された流体が複数の電池セル３に向かって流れる電池上流側通路でもある。

そして、循環通路５を流れる流体は、電池通路５２を流れるときに、各電池セル３の外表面から吸熱して各電池セル３を冷却する。各電池セル３を冷却した流体は、それぞれ、電池ケース６０下部の出口部から集合通路５３に集められ、流入通路５４を通して送風機４に吸入される。この場合、電池セル３の放熱手段の一つは、セルの外装パックケース面である。

また、流体は、パックケース２内を循環する際に、正極端子、負極端子からなる電池セル３の電極端子３０や、異極端子間を電気的に接続するバスバーにも接触するため、電極端子３０やバスバーも放熱手段の一つを構成しうる。電極端子３０やバスバーは、電池ケース６０内において、上部側、流体流れの上流側に位置している。したがって、送風機４から流出した流体は、電極端子３０やバスバーの周囲を通過した後、集合通路５３に流入する。

送風機４は、パックケース２に収容された複数個の電池セル３を冷却する流体を、パックケース２に構成された循環通路５に循環させる流体駆動手段の一例である。電池冷却のための流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒を用いることができる。ここでは、送風機４は、循環通路５に空気を強制的に循環させる流体駆動手段とする。送風機４は、モータ４１と、モータ４１により回転されるシロッコファン４０と、シロッコファン４０を内蔵するケーシング４２とを備える。また、ケーシング４２は、循環通路５の一部である流入通路５４を形成する。

送風機４は、例えば、電池監視ユニットを含む制御装置によって制御される。電池セル３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。制御装置は、各電池パック１内の電池セル３の温度を常時モニターし、電池セル３の温度に基づいて送風機４の運転を制御する。

流入通路５４は、ケーシング４２の吸込み口を含み、シロッコファン４０の回転軸方向に延びる流体駆動手段の吸入部であり、シロッコファン４０によって吸い込まれる空気が通る。シロッコファン４０は、図示するように、パックケース２の内部空間の下部であってパックケース２の側壁２１に近接するように設置されている。モータ４１は、側壁２１とシロッコファン４０との間に設置されている。シロッコファン４０の回転軸は、パックケース２の天壁２０及び底壁２２に平行となる姿勢で設置される。流入通路５４は、電池セル３側に位置する通路であり、集合通路５３に接続される。すなわち、ケーシング４２の吸込み口は、集合ダクト６１に接続されている。

さらにケーシング４２は、循環通路５の一部である吹出し通路５０を形成する。吹出し通路５０は、シロッコファン４０の回転軸に直交するファンの遠心方向に延びる通路であり、流体駆動手段の吐出部でもある。吹出し通路５０は、流入通路５４に直交する方向に延びる通路である。したがって、吹出し通路５０は、パックケース２の内部空間において上方に延びる。ケーシング４２の吐出部は、上方に延びる送風ダクト４３に接続される。送風ダクト４３は、パックケース２の天壁２０近くの部位で開口する。この構成により、吹出し通路５０は、パックケース２の内部空間において天壁２０近くの部位まで連通する。

循環通路５は、送風ダクト４３、電池ケース６０、及びケーシング４２によって形成された通路ではパックケース２の壁面に露出せず、天壁側通路５１、集合通路５３においてパックケース２の壁面に対して露出する通路を構成する。したがって、循環流体は、天壁側通路５１や集合通路５３を流れるときに、パックケース２の壁面に接触する。循環通路５は、送風機４の運転によってパックケース２内を循環する循環流体が、パックケース２を形成する複数の壁面のうち、少なくとも一つの壁面に接触しながら流れる通路部分を含む。

この流体循環の過程で空気が接触する壁面が天壁２０、底壁２２であり、天壁２０や底壁２２に接触しながら空気が流れる通路部分が天壁側通路５１や集合通路５３である。循環空気は集合通路５３を流れる際に、天壁側通路５１の流通時よりも流速が増加し、電池セル３と熱交換した直後に、電池セル３から吸熱した熱を底壁２２を通してパックケース２の外部に放熱する。

また、循環空気は天壁側通路５１を流れる際に、集合通路５３の流通時よりも流速が低下し、電池セル３との熱交換の直前に、天壁２０を通してパックケース２の外部に放熱する。天壁２０を通して放出された熱は、自然対流によってパックケース２の外部に放熱される。したがって、天壁２０の全体や底壁２２の全体が、パックケース２内の電池セル３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。

また、底壁２２や天壁２０は、パックケース２を形成する複数の壁面のうち、最も大きい表面積を有する壁面であることが好ましい。放熱面である底壁２２、天壁２０がパックケース２の壁面において表面積の最も大きい壁面であることにより、外部への放熱効果を大きくでき、電池の効果的な冷却を実施できるからである。例えば、パックケース２が直方体である場合などでは、底壁２２及び天壁２０は、最も大きい表面積を有する壁面となる。

図２に示すように、電池パック１は、車両７の車室内７０に設けられる前部座席７３の下方や後部座席７４の下方に設置することができる。電池パック１は、底壁２２や集合通路５３を下側にした姿勢で、前部座席７３や後部座席７４の下方に設置される。また、電池パック１は、電池冷却のためのダクトの設ける必要がないという特徴を有するため、パックケース２を座席の下方に設置するのに適している。

電池パック１のパックケース２は、車両７に設けられた床面に接触するように車両７に搭載することができる。パックケース２内の熱は、ケース壁を介して床面に伝達される。パックケース２の一部である底壁２２は、床面に接触するようにしてもよい。パックケース２の内部には、循環流がパックケース２内の電池セル３に接触して電池セル３と熱交換した後、底壁２２に接触しながら流下する集合通路５３が設けられる。したがって、パックケース２内の熱は、電池セル３と熱交換した後の集合通路５３を流れる流体から、底壁２２を介して床面に伝達されうる。

また、後部座席７４の下方の電池パック１を設置する空間は、トランクルーム７１よりも下方のトランクルーム裏空間７２に連通させるようにしてもよい。また当該設置空間は、車外に連通するようにも構成できる。また、底壁２２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。パックケース２内の熱は、底壁２２から放熱シートを介して床面に伝達される。

また、電池パック１は、トランクルーム７１に設置してもよい。また、電池パック１は、スペアタイヤ、工具等を収納可能で、トランクルームより下方に設けられたトランクルーム下エリアに設置するようにしてもよい。

次に、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は、通電可能に接続される複数の電池セル３と、複数の電池セル３を収容するパックケース２と、パックケース２の内部に循環させる流体駆動手段と、パックケース２の内部に形成される流体の循環通路５と、を備える。

循環通路５は、パックケース２の天壁２０と複数の電池セル３との間に設けられる通路である電池上方通路（天壁側通路５１）と、パックケース２の底壁２２と複数の電池セル３との間に設けられる通路である電池下方通路（集合通路５３）と、を含む。電池上方通路と電池下方通路は、流体駆動手段から吐出された流体が電池上方通路及び電池下方通路を経由してから流体駆動手段に吸入されるように、筐体の内部で区画形成された通路を構成する。電池上方通路は、上下方向に平行な通路断面の縦断面積が電池下方通路よりも大きく設定される。

この電池パック１では、流体駆動手段からの吐出流体は電池上方通路及び電池下方通路を経由してから流体駆動手段に吸入される。このため、流体は、電池上方通路と電池下方通路との間で電池セル３と熱交換しながら、循環通路５を循環し続ける。すなわち、流体駆動手段からの吐出流体の主流は、電池上方通路、電池下方通路及び電池セル３をショートカットして流体駆動手段に戻ってくるのではなく、電池上方通路、電池下方通路及び電池セル３を経由して戻ってくる。

さらに、電池上方通路が電池下方通路よりも広い通路に設定されているため、循環流体の流速は、電池上方通路では電池下方通路よりも遅くなる。循環流体は、電池上方通路を通るときは電池下方通路を通るときよりも流速が遅いため、パックケース２の壁を介して外部に伝搬する騒音が抑えられる。一方、電池下方通路を通るときの流体は、電池上方通路を通るときよりも流速が早いため、パックケース２の壁に伝わる放熱量が大きくなり、外部への放熱性能が向上する。このように電池パック１によれば、循環通路５の場所によって、放熱性能向上と騒音抑制向上の効果を使い分ける。したがって、電池冷却性能の確保と騒音抑制との両立が図れる電池パック１を提供できる。

また、電池上方通路は、上下方向に平行な通路断面の上下方向長さＨ１が電池下方通路における上下方向長さＨ２よりも大きく設定される。これによれば、循環流体は、電池上方通路を流通するときに、電池下方通路を流通するときに比べて、パックケース２の壁に衝突しにくい。これにより、流体が電池上方通路を流通するときに天壁２０への衝突が軽減されるので、外部への騒音伝搬は、天壁２０側で底壁２２側よりも容易に抑制される。

また、パックケース２は、着座する乗員の頭部よりも低い位置で車両７に搭載されることが好ましい。この電池パック１によれば、電池上方通路は、電池下方通路よりも乗員の耳に近い位置に設けられる。このため、電池上方通路を流体が流通することによって発生する騒音の方が、電池下方通路を流体が流通することによって発生する騒音よりも乗員に伝わりやすい。そこで、電池パック１では、電池上方通路を通るときの流体の流速の方が小さいため、乗員に近いパックケース２の上部側の壁を介して外部への音の伝搬を抑え、乗員への騒音伝搬を効果的に抑制することができる。

パックケース２は、底壁２２が車両７に設けられた床面に接触して車両７に搭載される。これによれば、パックケース２が車両７の床面に直付けされた状態であるので、電池下方通路を流れる早い流速の流体の熱が底壁２２から床面を介して外部に放熱される。このように、電池セル３を冷却した直後の流速の大きい流体を底壁２２に接触させて底壁２２に熱移動させ、さらに床面を介して外部に放熱するという熱損失を抑えた伝熱経路を構築できる。また、電池パック１は、パックケース２内の循環流体によって電池セル３を冷却するため、電池冷却のためのダクトを設ける必要がない。したがって、電池パック１は、パックケース２を床面に直付けするのに適したパックである。

また、電池パック１に内蔵される流体駆動手段は、電池パック１の内部に流体を循環させる。この構成によれば、電池冷却用の流体をパック内部で循環するので、流体の排出に伴う外部への音の伝搬がない。したがって、流体駆動手段等のパック内部から発生する騒音がパック外部へ伝搬することを抑制することができる。また、電池パック１の内部を循環し続ける循環流体によって、電池冷却を実施するため、電池パック１に接続する冷却用ダクトが不要である。すなわち、ダクトに関する部品費用、部品管理等が不要で、ダクトの接続する工程も要しない。したがって、電池パック１の部品点数を削減できるので、製造にかかるコストを抑制でき、また電池パック１を搭載する際の自由度を向上することができる。

また、パックケース２内に循環流体を形成することにより、パックケース２を形成する複数の壁を放熱媒質として活用できるので、パックケース２の外部への放熱を促すことができる。これにより、電池セル３の発熱を効果的にパックケース２の外部に排熱する効率的な放熱経路を構築できる。また、パック内部には埃が侵入しにくく、結露も生じにくい。さらに、パック内部に形成される循環流によって、パック内部の流体を十分にかき混ぜることができるため、複数の電池セル３に対する吸熱効果を高めることにも貢献できる。

また、パックケース２は、循環通路５を含む密閉空間を形成する。この構成によれば、従来の冷却用の空気を大量に外部から取り入れ、電池を冷却した後、外部に排気する方式に比べ、パックケース２に流体の流入口及び流出口がなく、また流体の排出に伴って外部へ音が伝搬することがない。したがって、送風機４等から発生する騒音がパックケース２の外部へ伝搬することを抑制することができる。また、パックケース２内に埃等が侵入しにくく、結露も生じにくい。さらに冷却用の流体が密閉空間に設けられた循環通路５を循環するため、電池セル３の熱を十分に吸熱するために必要な空気の循環流量を確保することも可能である。また、密閉空間に形成される循環流によって、パックケース２の内部を十分にかき混ぜることができるため、電池セル３に対する吸熱効果を高めることが可能である。

また、パックケース２の内部に設けられた循環通路５は、パックケース２を形成する複数の壁面に囲まれている。このように、循環通路５を取り囲むパックケース２の複数の壁面を放熱媒質として活用することができるので、外部への放熱面積を大きくでき、パックケース２の外部へ放熱を促進することができる。これにより、電池セル３の発熱を効果的にパックケース２の外部に排熱する熱経路を構築するこができる。すなわち、パックケース２の壁面を広く放熱面積として活用する効果的な電池冷却を実現できるのである。

集合通路５３は、少なくとも、電池セル３の下流側端部３１と、底壁２２と、底壁２２に隣接する複数の側壁２３，２４等と、で形成される通路である。この構成によれば、循環流体が集合通路５３を流れる際に、底壁２２、複数の側壁２３，２４等を通じてパックケース２の外部に放熱させることができる。このようにパックケース２の少なくとも一つの壁面を放熱媒質として活用することができるので、外部への放熱面積を確保でき、電池セル３の発熱を効果的にパックケース２の外部に排熱する熱経路を構築できる。また、この構成によれば、電池セル３から吸熱した後の流体を確実に集合させる流れを形成でき、さらに流体駆動手段に向かって同一方向に流下させる円滑な流れを形成できる。

また、底壁２２は、パックケース２を形成する複数の壁面のうち、最も大きい表面積を有する壁面を構成することが好ましい。この構成によれば、電池冷却後の流体について、放熱面を構成する壁面がパックケース２の壁面において表面積の最も大きい壁面であることにより、外部への放熱効果を大きくでき、電池冷却の効果を大きくできる。

また、複数の電池セル３は、少なくとも、パックケース２の天壁２０に沿う方向に並んで設けられている。流体駆動手段から流出した流体は、天壁２０に沿って流れ、さらに下方に向けて流下して各電池セル３と熱交換する。流体駆動手段から流出した流体を天壁２０に接触させ、さらに天壁２０に沿って並ぶ複数の電池セル３に向けて流下させるため、各電池セル３へ流れる流量のばらつきを抑制し、均一化が図れる。また、この構成によれば、流体駆動手段から流出した流体の熱を、流体と電池セル３とが熱交換する前に、天壁２０を通じてパックケース２の外部に放出することができる。このように、流体駆動手段に吸い込まれる前に外部に放出できなかった電池セル３の熱を電池セル３と熱交換する前にパックケース２の外部に排熱する熱経路を構築するこができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、放熱促進のための放熱促進手段を電池上方通路（天壁側通路５１）に備えた電池パック１０１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３に示すように、天壁２０の内面には、天壁側通路５１（電池上方通路）を流通する流体と接触するための接触表面積を拡大し、流体から吸収した熱を天壁２０に伝達する吸熱促進手段が設けられる。吸熱促進手段は、天壁２０に一体に設けられ、天壁２０との間で熱移動を可能にする部分である。吸熱促進手段は、天壁２０に一体に設けられることで、天壁２０を介して伝熱するための表面積を拡大する役割を有する。すなわち、吸熱促進手段は、電池上方通路を流れる流体との天壁２０との接触面積を拡大して、パックケース２の外部への放熱量を大きくする放熱促進手段でもある。

吸熱促進手段は、例えば、複数のフィン８によって構成することができる。複数のフィン８は、天壁２０の内面から突出する凸部である。各フィン８は、天壁側通路５１における流体の主流方向Ｆ１に延びる凸条部である。したがって、流体は、電池上方通路を流れる際に、各フィン８の外側面に接触しながら、天壁２０に沿うように流れる。各フィン８は、流体の流通抵抗を抑える形状の吸熱促進部材である。

電池パック１０１で流体が循環通路５を循環すると、電池通路５２に流入して各電池セル３から吸熱して各電池セル３を冷却した流体は、さらに集合通路５３を流れる過程で流速が増大し、底壁２２や側壁２３，２４等を通して外部に放熱する。さらに流体は、送風機４の吸入部（流入通路５４）に吸入され、吐出部（吹出し通路５０）から天壁側通路５１を流通し、複数のフィン８に接触することで冷却される。循環流体に含まれる電池セル３の発熱は、複数のフィン８を介して天壁２０に伝わり、天壁２０の外表面から外部に排出される。循環流体は、天壁２０を通して外部に放熱した後、再び電池通路５２に流入して各電池セル３を冷却する。

第２実施形態の電池パック１０１によれば、電池下方通路よりも広い電池上方通路に吸熱促進手段を設けることで、低流速によって低下した放熱量を補うことができる。すなわち、電池上方通路の低流速のための構成と吸熱促進手段とによって、第１実施形態で説明した騒音抑制の効果を得るとともに、低速による放熱量の低下を改善することができる。

（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。上記実施形態の構造は、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。

上記実施形態の電池パックでは、電池上方通路は流体駆動手段からの吐出流体が複数の電池セル３に向かって流れる電池上流側通路に相当し、電池下方通路は複数の電池セル３と熱交換後の流体が流体駆動手段に向かって流れる電池下流側通路に相当する。本発明に含まれる電池上方通路及び電池上方通路は、この形態に限定されない。例えば、電池下方通路が流体駆動手段からの吐出流体が複数の電池セル３に向かって流れる電池上流側通路に相当し、電池上方通路が複数の電池セル３と熱交換後の流体が流体駆動手段に向かって流れる電池下流側通路に相当する実施形態であってもよい。

第２実施形態の吸熱促進手段は、天壁２０の内面から突出する複数のフィン８で構成する他、天壁２０の内面から突出する様々な形状の凸部、天壁２０の内面に形成される凹部などで構成してもよい。

上記実施形態の電池パック１，１０１は、パックケース２の内部を密閉空間とするものであるが、完全に密閉する構造でないパックケースを有するものとしてもよい。例えば、電池パック１は、所定値以上の圧力が作用したときに開放する通路を有する圧力弁を備えてもよい。この場合には、パックケース内が所定の圧力以上になったときにパックケースの外部への空気の排出が行われる。これにより、不必要な空気の排出を防止でき、騒音抑制効果を奏する。

この圧力弁は、パックケースの内部空間と外部とを連通する開放通路を形成する。開放通路は、なんらかの原因によりパックケースの内部圧力が高まった場合、圧力弁が作動することにより、循環通路５からあふれた空気が外部に排出されるときに通る通路となる。例えば、開放通路は、集合通路５３の一部をなさない底壁２２の部分を貫通するように設けられる。換言すれば、開放通路は、循環通路５から漏れたパックケース２内部の空気が流出する位置に設けることが好ましい。例えば、開放通路は、循環通路５や集合通路５３から外れたケーシング４２に直面する位置で、底壁２２を貫通してパックケース２の内部と外部とを連通する。開放通路は、パックケースを貫通する小径の穴によって形成され、さらにこの穴の周囲には、他の部分よりも薄肉の円環部が形成されている。この小径の穴は、外部の空気がパックケースの内部に取り込まれず、パックケースの内部空気が循環通路５を循環し続ける状況では、開放通路を通して空気が外部に排出されない大きさに設定されている。したがって、パックケースの内部空間は、開放通路を除き、密閉された空間を形成する。

パックケース２の内部に設けられる送風機４には、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。

また、パックケース２において、最も表面積の大きい壁面は、各パックケースの天面や底面に限定されず、側面やその他の面であってもよい。

１，１０１…電池パック
２…パックケース（筐体）
３…電池セル（電池）
４…送風機（流体駆動手段）
５…循環通路
２０…天壁
２２…底壁
５１…天壁側通路（電池上方通路）
５３…集合通路（電池下方通路）

Claims (5)

1. 通電可能に接続される複数の電池（３）と、
   前記複数の電池を収容する筐体（２）と、
   前記複数の電池を冷却する流体を前記筐体の内部に循環させる流体駆動手段（４）と、
   前記筐体の内部に形成される前記流体の循環通路であって、前記流体駆動手段から吐出された流体が前記複数の電池と熱交換した後、前記流体駆動手段に吸入される一連の流通経路をなす循環通路（５）と、
   を備え、
   前記循環通路は、前記筐体を形成する壁の一つである天壁（２０）と前記複数の電池との間に設けられる通路である電池上方通路（５１）と、前記筐体を形成する壁の一つである底壁（２２）と前記複数の電池との間に設けられる通路である電池下方通路（５３）と、を含み、
   前記電池上方通路と前記電池下方通路は、前記流体駆動手段から吐出された前記流体が前記電池上方通路及び前記電池下方通路を経由してから前記流体駆動手段に吸入されるように、前記筐体の内部で区画形成された通路を構成し、
   前記電池上方通路は、前記電池上方通路を流れる前記流体の流れ方向の全体にわたって上下方向に平行な通路断面の縦断面積が前記電池下方通路よりも大きく設定されており、
   少なくとも前記電池下方通路を流れるときの前記流体は、前記筐体の壁を介して外部に放熱することを特徴とする電池パック。
2. 前記電池上方通路は、上下方向に平行な通路断面の上下方向長さが前記電池下方通路よりも大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記天壁の内面には、前記電池上方通路を流通する前記流体と接触するための接触表面積を拡大し、前記流体から吸収した熱を前記天壁に伝達する吸熱促進手段（８）が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の電池パック。
4. 前記筐体は、着座する乗員の頭部よりも低い位置で車両（７）に搭載されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電池パック。
5. 前記筐体は、前記底壁が前記車両に設けられた床面に接触して、前記車両に搭載され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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