JP6390549B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、ケース内部に収容された複数個の電池セルを有する電池パックに関するものである。

従来、電池セルを有する電池パックとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の電池パック（電池冷却装置）は、複数の電池セルと、複数の電池セルを収容する筐体と、筐体内において複数の電池セルと熱交換（冷却）する流体が流通する循環通路と、循環通路に流体を循環させる送風機とを備えている。

上記循環通路には、複数の電池セルと熱交換した後の流体が集合されて、送風機に向かって同一方向に流れる集合通路が設けられている。集合通路は、例えば、複数の電池セル間における電池通路の下側と連通すると共に、送風機の流入通路に接続される集合ダクトとして形成されている。特許文献１では、このような集合通路によって、電池セルと熱交換した後の流体を集合させて流速を確保することで、電池セルの効果的な熱交換（冷却）を可能としている。

特開２０１５−４６３２１号公報

ところで、電池パックにおける複数の電池セルは、所定の電気機器に対する電力の供給、あるいは充電装置による充電を行うための重要な部品であり、例えば、車両に搭載された場合に衝突等の衝撃があったとしても、電池セルを衝撃から守ることができるような配慮が必要となる。しかしながら、上記特許文献１では、良好な熱交換性能を備えているものの、電池セルを衝撃から保護するための配慮はなされていない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の電池に対する良好な熱交換性能を備えると共に、衝撃時の電池の保護を可能とす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、以下の技術的手段を採用する。

本発明では、複数の電池（１２１）と、
複数の電池（１２１）を収容する筐体（１１０）と、
筐体（１１０）内に形成されて、電池（１２１）の周りを熱交換用の流体が流通する循環通路（１３０）と、
循環通路（１３０）に流体を流通させる送風機（１４０Ａ、１４０Ｂ）と、を備える電池パックであって、
循環通路（１３０）は、電池（１２１）の下端面（１２１ａ）と、筐体（１１０）の底部側となる底壁（１１２）との間に形成される底壁側通路（１３５）を含んでおり、
底壁（１１２）には、筐体（１１０）に対する補強用の梁（１１８）が並列となるように複数設けられ、梁（１１８）の上に電池（１２１）が配置されており、
底壁側通路（１３５）は、電池（１２１）の下端面（１２１ａ）、底壁（１１２）、および梁（１１８）によって囲まれた空間として形成され、
隣り合う梁（１１８）と梁（１１８）との間に形成される底壁側通路（１３５）の幅寸法は、１つの梁（１１８）の幅寸法よりも大きくなるように設定されており、
梁（１１８）は、底壁（１１２）に対して別体形成された中空の部材であり、
梁（１１８）の板厚は、底壁（１１２）の板厚より厚く設定されており、
送風機は、筐体内に設けられた第１送風機（１４０Ａ）と、第２送風機（１４０Ｂ）とを有しており、
底壁側通路は、複数の梁をもとに、４つ形成されており、
第１送風機は、４つの底壁側通路のうち、第１および第２の底壁側通路と繋がっており、第２送風機は、４つの底壁側通路のうち、第３および第４の底壁側通路と繋がっていることを特徴としている。

この本発明によれば、筐体（１１０）の底壁（１１２）には複数の梁（１１８）が設けられているので、この梁（１１８）が補強部材となって筐体（１１０）の強度を上げることができる。そして、複数の電池（１２１）は、梁（１１８）の上に配置されているので、仮に、筐体（１１０）の外部から衝撃が加わった場合でも、梁（１１８）が衝撃を受ける形となるので、複数の電池（１２１）を衝撃から保護することができる。

また、循環通路（１３０）の一部を成す底壁側通路（１３５）は、上記補強用の梁（１１８）を活用して形成されている。そして、隣り合う梁（１１８）と梁（１１８）との間に形成される底壁側通路（１３５）の幅寸法は、１つの梁（１１８）の幅寸法よりも大きくなるように設定されているので、底壁側通路（１３５）は、流体に対する流通抵抗が小さく、流体の全体を効果的に流す通路とすることができ、流体による熱交換を効果的に行うことが可能となる。

よって、複数の電池（１２１）に対する良好な熱交換性能を備えると共に、衝撃時の電池（１２１）の保護を可能とする電池パックとすることができる。

尚、特許請求の範囲における括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。

第１実施形態における電池パックの構成を示す平面図である。 図１におけるII−II部を示す断面図である。 図１におけるIII−III部を示す断面図である。 図１におけるIV−IV部を示す断面図である。 内部フィンを示す分解斜視図である。 外部フィンを示す斜視図である。 外部ダクトを示す斜視図である。 ケース内における流体の流れを示す平面図である。 ケース内における流体の流れを示す側面図である。 ケース内の内部フィンによる流体の流れを示す斜視図である。 外部ダクト内の冷却流体の流れを示す斜視図である。

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み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わ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み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１００について、図１〜図７を参照しながら説明する。電池パック１００は、例えば、電池に充電された電力によって駆動されるモータと、内燃機関とを走行駆動源とするハイブリッド自動車、あるいは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１００に含まれる複数の電池セル１２１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、有機ラジカル電池等である。

電池パック１００は、車両のトランクルーム、あるいは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。こ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。電池パック１００は、底壁１１２や底壁側通路１３５を下側にした姿勢で、パック収容スペースに設置される。

また、電池パック１００は、車両の車室内に設けられる前部座席の下方や後部座席等の下方に設置されるようにしてもよい。この場合、電池パック１００は、底壁１１２や底壁側通路１３５を下側にした姿勢で、前部座席や後部座席等の下方に設置される。また、後部座席の下方において電池パック１００を設置する空間は、トランクルームよりも下方のトランクルーム裏エリア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。

電池パック１００は、外部と隔離した密閉された内部空間を形成するケース１１０、通電可能に接続される複数の電池セル１２１からなる組電池１２０（セル積層体１２０Ａ）、ケース１１０内に形成され熱交換用の流体が流通する循環通路１３０、およびこの循環通路１３０に流体を循環させる送風機１４０等を備えている。

また、本電池パック１００においては、ケース１１０の内側に、内部フィン１５０（１５１、１５２）が、またケース１１０の外側に外部フィン１６０（１６１、１６２）が設けられている（図５、図６）。更に、外部フィン１６０の外側には、送風機１７２を有する外部ダクト１７０が設けられている（図７）。

尚、本実施形態では、図１において、Ｆｒは車両前方側を示し、Ｒｒは車両後方側を示し、ＲＨは車両右側を示し、ＬＨは車両左側を示している。電池パック１００における方向を示す際に、Ｆｒ−Ｒｒの方向を前後方向、ＲＨ−ＬＨの方向を左右方向と呼ぶことにする。また、重力の作用方向を上下方向と呼ぶことにする。

ケース１１０は、組電池１２０、および送風機１４０（１４０Ａ、１４０Ｂ）を内部に収容する筐体である。ケース１１０は、内部の空間を包囲する複数の壁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。ケース１１０は、例えば、上下方向に扁平な直方体となっており、６面、即ち、天壁１１１、底壁１１２、側壁１１３、側壁１１４、側壁１１５、および側壁１１６を有している。また、ケース１１０は、内部を区画する区画壁１１７、および底壁１１２における補強用の梁１１８を有している。

天壁１１１は、ケース１１０の上側の面を形成する壁であり、前後方向に長辺を有する長方形の壁となっている。底壁１１２は、ケース１１０の下側の面を形成する壁であり、天壁１１１と同様の形状を有している。

また、側壁１１３、１１４は、ケース１１０の左右側の面を形成する壁であり、前後方向に長辺を有する細長い長方形の壁となっている。側壁１１３、１１４は、互いに向かい合う位置関係にある。また、側壁１１５、１１６は、ケース１１０の前後側の面を形成する壁であり、左右方向に長辺を有する細長い長方形の壁となっている。側壁１１５、１１６は、互いに向かい合う位置関係にある。また、側壁１１５、１１６は、側壁１１３、１１４に対して直交する壁となっている。

ケース１１０は、上記各壁１１１〜１１６を用いたものに代えて、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製作するようにしてもよい。また、ケース１１０の複数の壁のうち、所定の壁の表面には、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。

尚、電池パック１００において、側壁１１３、１１４の長辺に沿う方向が前後方向に対応しており、また、側壁１１５、１１６の長辺に沿う方向が左右方向に対応している。

区画壁１１７は、ケース１１０の内部において、側壁１１６側に配置されて、側壁１１６と平行となって、側壁１１３、１１４間を繋ぐ壁となっている。区画壁１１７は、底壁１１２の上側の面（ケース１１０の内側となる面）からケース１１０の上下方向の中間位置まで延びている。区画壁１１７と側壁１１６との間には空間１１７ａが形成されている。空間１１７ａには、例えば、電池管理ユニットが収容されている。

電池管理ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）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。電池管理ユニットは、少なくとも電池セル１２１の蓄電量を管理する機器であり、電池セル１２１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１２１に関する電流、電圧、温度等を監視すると共に、電池セル１２１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、および出力回路等を備えている。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１００における電池電圧、充電電流、放電電流、および電池温度等である。

また、電池管理ユニットは、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂ、送風機１７２、およびＰＴＣヒータ１４４の作動を制御する制御装置としても機能するようになっている。電池管理ユニットには、電池セル１２１の温度を検出する温度検出器によって検出された温度情報が入力される。温度検出器は、複数の電池セル１２１において、各電池セル１２１または所定の電池セル１２１に設けられている。温度検出器は、電池管理ユニットに対して信号を出力する温度検出線、温度センサ等によって構成することができる。

電池管理ユニットは、温度検出器によって検出される電池温度に応じて電池冷却、あるいは電池加熱を実施する条件が成立した場合には、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂ、送風機１７２、およびＰＴＣヒータ１４４の作動を制御する。

梁１１８は、図１〜図３に示すように、ケース１１０の強度を向上させるための補強部材となっており、底壁１１２の上側の面（ケース１１０の内側となる面）に並列となるように複数本、設けられている。本実施形態では、梁１１８は、５本の設定となっている。梁１１８は、細長の棒状を成しており、長手方向がケース１１０に対して前後方向を向くように、且つ、左右方向に等間隔で並ぶようにして、底壁１１２に設けられている。

梁１１８は、ケース１１０に対して別体形成されたものであり、例えば、中空で断面が四角形を成す角柱部材となっている。更に具体的には、梁１１８は、断面形状がコの字状を成しており、コの字状の開口側が底壁１１２に固定されている。梁１１８は、例えば、アルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。

５本の梁１１８のうち、２本の梁１１８は、それぞれ、側壁１１３、１１４に沿うように（当接するように）配置されている。また、残りの３本の梁１１８は、２本の梁１１８の間に配置されている。そして、５本の梁１１８の間隔は、等間隔となっている。各梁１１８同士のピッチ（中心線間距離）は、電池セル１２１の左右方向の寸法と同等となるように設定されている。そして、複数本の梁１１８のうち、隣り合う梁１１８間の寸法は、１つの梁１１８の幅寸法よりも大きくなるように設定されている。梁１１８の幅寸法とは、梁１１８が並べられる方向の寸法である。また、梁１１８の板厚は、底壁１１２の板厚よりも厚くなるように設定されている。

梁１１８の長手方向の一端側は、区画壁１１７に当接しており、また、梁１１８の長手方向の他端側は、側壁１１５に当接している。梁１１８の長さは、複数の電池セル１２１全体における梁１１８に沿う方向の長さよりも長くなるように設定されている。つまり、梁１１８の長手方向寸法は、複数の電池セル１２１によって形成されるセル積層体１２０Ａの積層方向寸法よりも長くなるように設定されている。

区画壁１１７と複数の電池セル１２１（組電池１２０）との間において、複数本の梁１１８の上面には、側壁１１３から側壁１１４に繋がる板状の閉塞壁１１９ａが設けられている。この閉塞壁１１９ａによって、各梁１１８間の空間の上側は、閉塞されている。

同様に、側壁１１５と複数の電池セル１２１（組電池１２０）との間において、複数本の梁１１８の上面には、側壁１１３から側壁１１４に繋がる板状の閉塞壁１１９ｂが設けられている。この閉塞壁１１９ｂによって、各梁１１８間の空間の上側は、閉塞されている。

組電池１２０は、複数の電池セル１２１が積層されたセル積層体１２０Ａが、複数設けられて形成されている。本実施形態では、例えば、２０個の電池セル１２１によって１つのセル積層体１２０Ａが形成され、このセル積層体１２０Ａが４つ並べられて、組電池１２０が形成されている（図１）。

電池セル１２１は、前後方向に扁平な直方体を成しており、外装ケースから外部に突出する正極端子、および負極端子を備えている。電池セル１２１は、本発明の電池に対応する。

セル積層体１２０Ａは、複数の電池セル１２１が積層されて、この積層された電池セル１２１が電池ケースに収容されて形成されている。即ち、複数の電池セル１２１は、扁平方向と直交する面が互いに向かい合うように積層されている。そして、電池ケースは、各電池セル１２１の上面側、および下面側が開口されて、各電池セル１２１の周囲を覆うケースとなっている。セル積層体１２０Ａは、本発明の積層体に対応する。

セル積層体１２０Ａにおいて、隣り合う電池セル１２１における異極の端子間は、バスバー等の導電部材によって電気的に接続されている。バスバー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、バスバー等によって電気的に接続された複数の電池セル１２１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ようになっている。

また、セル積層体１２０Ａにおいて、積層される複数の電池セル１２１の間には、それぞれ所定の隙間が形成されるように設置されている。この隙間は、電池セル１２１間に設けられたスペーサ部材等によって形成されている。スペーサ部材は、例えば、電池ケースにおいて、各電池セル１２１間に仕切り壁部を設け、この仕切り壁部に凹凸等を設けることで形成対応することができる。

複数のセル積層体１２０Ａ（各電池セル１２１）は、梁１１８の上面に固定（配置）されている。具体的には、１つのセル積層体１２０Ａ（各電池セル１２１）は、複数の梁１１８が並べられた方向（左右方向）の下側の両端部が、それぞれ２本の梁１１８の上に乗せられて配置（固定）されている。

つまり、図１、図３に示すように、４つのセル積層体１２０Ａのうち、１つめのセル積層体１２０Ａは、側壁１１３側から見て１本めと２本めの梁１１８の上に乗せられている。２つめのセル積層体１２０Ａは、側壁１１３側から見て、２本めと３本めの梁１１８の上に乗せられている。３つめのセル積層体１２０Ａは、側壁１１３側から見て、３本めと４本めの梁１１８の上に乗せられている。４つめのセル積層体１２０Ａは、側壁１１３側から見て、４本めと５本めの梁１１８の上に乗せられている。

循環通路１３０は、ケース１１０内に形成され、各電池セル１２１の周りを熱交換用の流体が流通する通路であり、主に、側壁側通路１３１、側壁側通路１３２、天壁側通路１３３、電池通路１３４、底壁側通路１３５、および各送風機１４０Ａ、１４０Ｂを結ぶ一連の流通路によって形成されている。

側壁側通路１３１は、天壁１１１、および底壁１１２の両方に直交し、側壁１１３に対して平行に延び、複数の電池セル１２１（組電池１２０）と側壁１１３との間に形成される通路である。

側壁側通路１３２は、天壁１１１、および底壁１１２の両方に直交し、側壁１１４に対して平行に延び、複数の電池セル１２１（組電池１２０）と側壁１１４との間に形成される通路である。

天壁側通路１３３は、天壁１１１と複数の電池セル１２１（組電池１２０）との間に形成されて、天壁１１１に平行に延びる通路である。

側壁側通路１３１と天壁側通路１３３は、天壁１１１と側壁１１３との境界部で繋がっている。また、側壁側通路１３２と天壁側通路１３３は、天壁１１１と側壁１１４との境界部で繋がっている。

電池通路１３４は、各セル積層体１２０Ａにおいて、隣り合う電池セル１２１間の隙間によって形成される通路である。

底壁側通路１３５は、底壁１１２、複数の電池セル１２１の下端面１２１ａ、および梁１１８によって囲まれた空間として形成される通路である。加えて、底壁側通路１３５には、底壁１１２、閉塞壁１１９ａ、および梁１１８によって囲まれた空間、更には、底壁１１２、閉塞壁１１９ｂ、および梁１１８によって囲まれた空間も含まれている。底壁側通路１３５は、各電池セル１２１の下側で、隣り合う梁１１８の間に形成される通路となっており、本実施形態では、５本の梁１１８をもとに、４つの通路として形成されている。

４つの底壁側通路１３５のうち、側壁１１３側から２つめの通路は、送風機１４０Ａの近傍で、図示しない連通部によって１つめの通路と連通している。また、側壁１１３側から３つめの通路は、送風機１４０Ｂの近傍で、図示しない連通部によって４つめの通路と連通している。

電池通路１３４の上側は、天壁側通路１３３と繋がっており、また、電池通路１３４の下側は、底壁側通路１３５と繋がっている。

送風機１４０は、ケース１１０内に収容されて、循環通路１３０に熱交換用の流体を強制的に流通（循環）させる流体駆動手段である。本実施形態では、送風機１４０は、第１送風機１４０Ａと第２送風機１４０Ｂとの２つが並ぶように設定されている。以下、２つの送風機１４０Ａ、１４０Ｂを総称して送風機１４０として記載することもある。循環通路１３０に循環させる流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒等を用いることができる。

図１、図２、図４に示すように、第１送風機１４０Ａは、側壁１１３側の２つのセル積層体１２０Ａの領域に対応する循環通路１３０に流体を循環させる送風機となっている。また、第２送風機１４０Ｂは、側壁１１４側の２つのセル積層体１２０Ａの領域に対応する循環通路１３０に流体を循環させる送風機となっている。第１送風機１４０Ａと、第２送風機１４０Ｂは、ケース１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、ケース１１０内において、側壁１１５とセル積層体１２０Ａ（複数の電池セル１２１）との間に配置されている。

各送風機１４０Ａ、１４０Ｂは、モータ１４１、シロッコファン１４２、およびファンケーシング１４３を有している。

モータ１４１は、シロッコファン１４２を回転駆動させる電気機器であり、シロッコファン１４２の上側に設けられている。

シロッコファン１４２は、回転軸方向に流体を吸入し、遠心方向に流体を吹出す遠心式のファンであり、回転軸が上下方向を向くように配置されている。

ファンケーシング１４３は、シロッコファン１４２を覆うように形成されて、シロッコファン１４２による流体の吸込み、および吹出し方向を設定する導風部材となっている。ファンケーシング１４３は、シロッコファン１４２の下側で開口する吸込み口１４３ａ、吹出した流体の流れを導く吹出しダクト１４３ｂ、および吹出しダクト１４３ｂの先端部で開口する吹出し口１４３ｃを有している。

各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの各吸込み口１４３ａは、底壁側通路１３５における側壁１１５側の領域と繋がるように配置されている。送風機１４０Ａの吸込み口１４３ａは、４つの底壁側通路１３５のうち、側壁１１３側から１つめと２つめの通路と繋がっている。また、送風機１４０Ｂの吸込み口１４３ａは、４つの底壁側通路１３５のうち、側壁１１３側から３つめと４つめの通路と繋がっている。

各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの各吹出しダクト１４３ｂは、シロッコファン１４２の側面からケース１１０の中心側に一旦延びて、Ｕターンするようにして、側壁側通路１３１、１３２側に、それぞれ延びるように形成されている。

そして、送風機１４０Ａの吹出し口１４３ｃは、側壁側通路１３１に繋がるように配置されている。具体的には、吹出し口１４３ｃは、側壁側通路１３１における上下方向の下側寄りの位置で、積層される複数の電池セル１２１のうち、側壁１１５側となる電池セル１２１の近傍で、且つ、側壁１１６側を向くように配置されている。

また、送風機１４０Ｂの吹出し口１４３ｃは、側壁側通路１３２に繋がるように配置されている。具体的には、吹出し口１４３ｃは、側壁側通路１３２における上下方向の下側寄りの位置で、積層される複数の電池セル１２１のうち、側壁１１５側となる電池セル１２１の近傍で、且つ、側壁１１６側を向くように配置されている。

ファンケーシング１４３の中間位置には、流体を所定温度となるように加熱するための加熱装置が設けられている。加熱装置は、例えば、自己温度制御機能を有するＰＴＣヒータ１４４が用いられている。

内部フィン１５０は、図５に示すように、ケース１１０の内側に設けられた熱交換促進用のフィンであり、第１内部フィン１５１、および第２内部フィン１５２を有している。各内部フィン１５１、１５２は、熱伝導性に優れるアルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。

第１内部フィン１５１は、ケース１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように側壁１１３側と、側壁１１４側とに設けられている。また、第２内部フィン１５２は、ケース１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、天壁１１１の側壁１１３側、および側壁１１４側となる２カ所に設けられている。

ここでは、各内部フィン１５１、１５２は、例えば、流体に対する流通抵抗を比較的小さく設定することのできるストレートフィンが採用されている。ストレートフィンは、薄肉板状の基板部から垂直に突出する薄肉板状のフィン部が平行となるように多数並び、各フィン部の間に流体用の通路が形成されるフィンとなっている。

尚、各内部フィン１５１、１５２としては、上記ストレートフィンに限らず、他のコルゲートフィン（ルーバあり、なし）、オフセットフィン等とすることもできる。

第１内部フィン１５１の基板部は、細長い直角三角形状Ａ、Ｂ、Ｃを成しており、角Ａ−Ｂ−Ｃがほぼ直角となっている。前後方向に延びる長辺Ａ−Ｂの長さは、セル積層体１２０Ａの積層方向長さと同等に設定されている。また、上下方向に延びる短辺Ｂ−Ｃの長さは、側壁１１３、１１４の上下方向の寸法に対して多少小さく成るように設定されている。基板部は、前後方向の位置が、セル積層体１２０Ａの位置に対応するように配置されている。そして、短辺Ｂ−Ｃが側壁１１６側に位置し、また短辺Ｂ−Ｃに対向する頂角Ｂ−Ａ−Ｃが側壁１１５側に位置し、長辺Ａ−Ｂが側壁１１３、１１４の上側の辺に沿うように配置されて、基板部は、側壁１１３、１１４の内側の面にそれぞれ接合されている。よって、基板部の斜辺Ｃ−Ａは、側壁１１５側から側壁１１６側に向けて、下方向に傾斜する辺となっている。

第１内部フィン１５１のフィン部は、基板部から複数の電池セル１２１側に向けて垂直に突出しており、フィン部の内部により多くの流体が流通するように、突出した先端部は複数の電池セル１２１の側面に近接する位置まで延びている。またフィン部の板面は、上下方向に対して、下側から上側に向けて、側壁１１６側に傾くように設定されている。また、フィン部による流体通路の長さは、側壁１１５側から側壁１１６側に向かうほど、長くなっている。

一方、第２内部フィン１５２の基板部は、細長い三角形状Ｄ、Ｅ、Ｆを成している。前後方向に延びる長辺Ｄ−Ｅの長さは、第１内部フィン１５１の基板部の長辺Ａ−Ｂと同等に設定されている。第２内部フィン１５２の基板部は、前後方向の位置が、第１内部フィン１５１の位置に対応するように配置されている。そして、短辺Ｅ−Ｆが側壁１１５側に位置し、また短辺Ｅ−Ｆに対向する頂角Ｅ−Ｄ−Ｆが側壁１１６側に位置し、長辺Ｄ−Ｅが天壁１１１における前後方向の辺に沿うように配置されて、第２内部フィン１５２の基板部は、第１内部フィン１５１のフィン部と隣り合うように、天壁１１１の内側の面に接合されている。

第２内部フィン１５２のフィン部は、基板部から複数の電池セル１２１側に向けて垂直に突出しており、フィン部の内部により多くの流体が流通するように、突出した先端部は、複数の電池セル１２１の上面に近接する位置まで延びている。またフィン部の板面は、左右方向に対して、ケース１１０の中心側に向かうほど、側壁１１６側に傾くように設定されている。フィン部による流体通路の長さは、側壁１１５側から側壁１１６側に向かうほど、短くなっている。そして、第２内部フィン１５２のフィン部による流体通路は、第１内部フィン１５１のフィン部による流体通路と連続するように接続されている。

外部フィン１６０は、図６に示すように、ケース１１０の外側に設けられた熱交換促進用のフィンであり、第１外部フィン１６１、および第２外部フィン１６２を有している。各外部フィン１６１、１６２は、熱伝導性に優れるアルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。

第１外部フィン１６１は、ケース１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように側壁１１３側と、側壁１１４側とに設けられている。また、第２外部フィン１６２は、ケース１１０の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、天壁１１１の側壁１１３側、および側壁１１４側となる２カ所に設けられている。

ここでは、各外部フィン１６１、１６２は、例えば、流体に対する熱伝達性能を比較的大きく設定することのできるコルゲートフィンが採用されている。コルゲートフィンは、全体形状が波状を成して、波状の互いに対向する面には多数のルーバが形成されており、波状の互いに対向する面の間、およびルーバの間に流体用の通路が形成されるフィンとなっている。

尚、各外部フィン１６１、１６２としては、上記内部フィン１５１、１５２のようなストレートフィン、ルーバ無しのコルゲートフィン、あるいはオフセットフィン等とすることもできる。

第１外部フィン１６１は、複数本（ここでは２本）が一組となって設けられており、側壁１１３、１１４において、第１内部フィン１５１と対応する領域内で、波の連続する方向が前後方向を向くように、且つ、多少、側壁１１６側にオフセットされるように配置されている。

第２外部フィン１６２は、複数本（ここでは２本）が一組となって設けられており、天壁１１１の側壁１１３、１１４側において、第２内部フィン１５２と対応する領域内で、波の連続する方向が前後方向を向くように、且つ、第１外部フィン１６１よりも多少、側壁１１５側となるように配置されている。

外部ダクト１７０は、図７（図１１）に示すように、冷却用の流体を、ケース１１０の外側表面に沿うように流通させるダクトとなっている。冷却用の流体は、例えば、車室内の空調された空気（冷房された冷却空気）が使用される。

外部ダクト１７０は、断面形状が扁平に形成されて、ケース１１０の外側表面、具体的には、側壁１１３、１１４領域、天壁１１１の側壁１１３、１１４側の領域、および側壁１１５領域に設けられており、各外部フィン１６１、１６２を内包する（覆う）ように形成されている。外部ダクト１７０の内部は、主に、側壁１１３、１１４領域、天壁１１１の側壁１１３、１１４側領域、および側壁１１５領域の順に繋がる流路となっている。

外部ダクト１７０の側壁１１６側の両端部（側壁１１３、１１４側）が、空調空気を吸い込む吸込み部となっている。そして、この吸込み部の直後となる下流側には、吸込んだ空調空気を第１外部フィン１６１の下側、および第２外部フィン１６２のケース１１０中央側に分流させる風向装置１７１が設けられている。

また、外部ダクト１７０の側壁１１５側の中央には、送風機１７２が設けられており、送風機１７２の上部、および下部が空調空気を吹出す吹出し部となっている。送風機１７２には、例えば、ターボファンが使用されている。

以上のように構成される電池パック１００の作動について、図８〜図１１を参照しながら説明する。

電池セル１２１は、電流が取り出される出力時、および充電される入力時に自己発熱する。また、電池セル１２１は、季節に応じてケース１１０外部の温度の影響を受ける。電池管理ユニットは、温度検出器によって電池パック１００内の電池セル１２１の温度を常時モニターし、電池セル１２１の温度に基づいて各送風機１４０Ａ、１４０Ｂ、送風機１７２、およびＰＴＣヒータ１４４の作動を制御するようになっている。

電池管理ユニットは、電池セル１２１の温度に応じて、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂに、電圧を印加して、シロッコファン１４２を作動させる。また、電池セル１２１の温度によっては、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂと共にＰＴＣヒータ１４４を作動させる場合、あるいは各送風機１４０Ａ、１４０Ｂと共に送風機１７２を作動させる場合がある。

上記のように、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂのみが作動された場合、ケース１１０内における内部の流体は、図８〜図１０に示すように、循環通路１３０を循環する。

即ち、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの吸込み口１４３ａから吸い込まれ、吹出しダクト１４３ｂを介して、吹出し口１４３ｃから吹出される流体は、それぞれ側壁側通路１３１、および側壁側通路１３２に流入する。

そして、各側壁側通路１３１、１３２に流入した流体は、第１内部フィン１５１の傾斜配置されたフィン部に沿って、下側（底壁１１２側）から上側（天壁１１１側）に向けてスムーズに流れる。各側壁側通路１３１、１３２は、各側壁側通路１３１、１３２の長辺に沿って長く延びる断面扁平な通路となっており、流体が流通する際の入口断面積としては、他の天壁側通路１３３、電池通路１３４、および底壁側通路１３５よりも小さくなっており、流体の流速がある程度得られ、ここでは、動圧が主体的な場となる。よって、各側壁側通路１３１、１３２において、流速を伴う流体の熱は、第１内部フィン１５１に効果的に伝達され、更に側壁１１３、１１４を介して外部に放出される。

次に、流体は、第１内部フィン１５１と連続的に接続される第２内部フィン１５２のフィン部にスムーズに流れ、このフィン部に沿って、天壁側通路１３３に流入する。天壁側に流入する際の入口断面積は、上記側壁側通路１３１、１３２に流入する際の入口断面積よりも格段に大きくなっており、流体の流速は小さく、ここでは、静圧が主体的な場となる。よって、各側壁側通路１３１、１３２側から天壁側通路１３３に流入した流体は、天壁側通路１３３内に均等に拡がる。

図８に示すように、側壁側通路１３１から天壁側通路１３３内に流入した流体は、主に側壁１１３側の２つのセル積層体１２０Ａの領域に拡がる。また、側壁側通路１３２から天壁側通路１３３内に流入した流体は、主に側壁１１４側の２つのセル積層体１２０Ａの領域に拡がる。そして、天壁側通路１３３内に流入した流体の熱は、第２内部フィン１５２から天壁１１１へ伝達され、あるいは天壁１１１に直接的に伝達され、外部に放出される。

次に、天壁側通路１３３内に流入した流体は、各電池セル１２１の間に形成された電池通路１３４を通り、底壁側通路１３５に至る。ここで、各側壁側通路１３１、１３２、および天壁側通路１３３は、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの吹出しによって、陽圧空間となり、また、底壁側通路１３５は、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの吸込みによって陰圧空間となり、両者の圧力差によって、天壁側通路１３３側から底壁側通路１３５側への流体の移動が継続的に行われることになる。そして、流体が電池通路１３４を通る際に、各電池セル１２１の熱が流体に伝達される。

次に、底壁側通路１３５に流入した流体は、各梁１１８の長手方向に沿うように移動して、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの吸込み口１４３ａに至る。そして、底壁側通路１３５内に流入した流体の熱は、底壁１１２に伝達され、外部に放出される。

上記のように、ケース１１０内の循環通路１３０を流体が循環することで、主に、面積の広い天壁１１１、および底壁１１２から流体の熱、即ち電池セル１２１の熱が外部に放出される。このとき、各内部フィン１５１、１５２によって、熱交換が促進されるようになっている。よって、各電池セル１２１は、適切な温度に調節される。

また、電池セル１２１が低温となる場合は、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの作動に加えて，ＰＴＣヒータ１４４が作動される。このとき、吹出しダクト１４３ｂ内を流通する流体は、ＰＴＣヒータ１４４によって加熱される。そして、この加熱された流体が上記のように、ケース１１０内の循環通路１３０を循環することで、逆に各電池セル１２１は、加熱された流体によって適正作動可能な温度に昇温され、低温時における性能低下が是正される。

更に、電池セル１２１が高温となる場合は、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの作動に加えて、外部ダクト１７０における送風機１７２が作動される。この場合は、車室内の空調空気が外部ダクト１７０の吸込み部から外部ダクト１７０内に吸込まれる。

吸込み口から吸込まれた空調空気は、図１１に示すように、風向装置１７１によって、分流され、第１外部フィン１６１の下側と、第２外部フィン１６２のケース１１０の中央側に向け分流される。そして、それぞれの流れは、各外部フィン１６１、１６２を横切るように通過、合流して、送風機１７２の上下部に設けられた吹出し部から吹出される。

このとき、ケース１１０内の流体の熱は、各内部フィン１５１、１５２、側壁１１３、１１４、天壁１１１、各外部フィン１６１、１６２を介して空調空気に伝達されて、外部に放出される。よって、ケース１１０内の流体の熱は、各内部フィン１５１、１５２に加えて、各外部フィン１６１，１６２によって、熱交換が更に促進されるようになっている。そして、各電池セル１２１は、短時間で適切な温度に強制冷却される。

以上のように、本実施形態の電池パック１００では、ケース１１０内に電池セル１２１、循環通路１３０、および各送風機１４０Ａ、１４０Ｂを設けている。更に、ＰＴＣヒータ１４４、および各内部フィン１５１、１５２を設けることで、各送風機１４０Ａ、１４０Ｂの作動音を車室内に漏らすことなく、電池セル１２１の温度に応じて、各電池セル１２１の温調、加熱を適切に行うことが可能となっている。更には、各外部フィン１６１，１６２、および外部ダクト１７０（送風機１７２）を設けることで、高温時における強制冷却の実施も可能となっている。

本実施形態では、ケース１１０の底壁１１２には複数の梁１１８が設けられているので、この梁１１８が補強部材となってケース１１０の強度を上げることができる。そして、複数の電池セル１２１は、梁１１８の上に配置されているので、仮に、ケース１１０の外部から衝撃が加わった場合でも、梁１１８が衝撃を受ける形となるので、複数の電池セル１２１を衝撃から保護することができる。

また、循環通路１３０の一部を成す底壁側通路１３５は、上記補強用の梁１１８を活用して形成されている。そして、隣り合う梁１１８と梁１１８との間に形成される底壁側通路１３５の幅寸法は、１つの梁１１８の幅寸法よりも大きくなるように設定されているので、底壁側通路１３５は、流体に対する流通抵抗が小さく、流体の全体を効果的に流す通路とすることができ、流体による熱交換を効果的に行うことが可能となる。

よって、複数の電池セル１２１に対する良好な熱交換性能を備えると共に、衝撃時の電池の保護を可能とする電池パック１００とすることができる。

また、梁１１８は、底壁側通路１３５の一部を形成するための部材として活用されていることから、単にケース１１０を補強するために梁を設ける場合に比べて、電池パック１００自体が大型化してしまうことがない。

また、本実施形態では、梁１１８は、底壁１１２に対して別体形成された中空の部材であり、梁１１８の板厚は、底壁１１２の板厚より厚く設定されている。これにより、梁１１８による補強効果を上げることができる。また、同時に、底壁１１２の板厚は、梁１１８の板厚より薄く設定されることになり、底壁１１２における熱抵抗を下げることができ、電池セル１２１と熱交換した流体と底壁１１２との熱交換効率を上げることが可能となる。

また、梁１１８の長さは、複数の電池セル１２１の全体（組電池１２０）における梁１１８に沿う方向の長さよりも長く設定されている。これにより、電池パック１００に衝撃が加わった場合、梁１１８における衝撃を吸収する領域を大きくすることができるので、より効果的に電池セル１２１を保護することが可能となる。

また、複数の電池セル１２１は、梁１１８の長手方向に積層されたセル積層体１２０Ａを形成し、このセル積層体１２０Ａが、梁１１８の並びと同様に並べられており、複数の電池セル１２１は、梁１１８が並べられた方向の下側の両端部が、それぞれ梁１１８の上に乗せられて配置されている。これにより、梁１１８の上における安定的な電池セル１２１の設置が可能となると共に、各電池セル１２１の下端面１２１ａの熱交換領域を最大限に活量した底壁側通路１３５とすることができる。

また、セル積層体１２０Ａの積層方向における電池セル１２１間に隙間が設けられ、この隙間は循環通路１３０の一部を形成する電池通路１３４となっており、電池通路１３４は、底壁側通路１３５と連通している。これにより、ダクトのような接続部材を不要として、簡単に電池通路１３４と底壁側通路１３５とが接続される循環通路１３０を形成することが可能となる。

（その他の実施形態）
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、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。

上記第１実施形態の梁１１８は、中空の部材を用いたが、中実の部材としてもよい。また、梁１１８は、底壁１１２とは別部材としたが、底壁１１２に凹凸を設けることで、梁１１８に相当する形状を底壁１１２に一体的に形成してもよい。尚、梁を底壁１１２と一体成型する場合は、梁と底壁１１２板厚は、同一の設定となる。

また、梁１１８の長さは、最小限、セル積層体１２０Ａの積層方向の寸法と同等とすることができる。

また、各電池セル１２１は、梁１１８が並べられる方向の両端部が梁１１８の上に乗せられるようにしたが、隣り合う梁１１８と梁１１８との間の寸法が、１つの梁１１８の幅寸法よりも大きくなるように設定されておれば、各電池セル１２１の中間部が梁１１８の上に乗せられるようにしてもよい。

また、ケース１１０内の流体は、循環通路１３０を、送風機１４０Ａ、１４０Ｂ、各側壁側通路１３１、１３２、天壁側通路１３３、電池通路１３４、および底壁側通路１３５の順に循環するようにしたが、この逆となるようにしてもよい。

また、上記第１実施形態の電池パック１００は、複数個の送風機１４０Ａ、１４０Ｂを用いて、循環通路１３０に流体を循環せるようにしたが、例えば１個の送風機、あるいは３個以上の送風機によって、循環通路１３０に流体を循環させるようにしてもよい。

また、ケース１１０の内部に設けられる送風機１４０Ａ、１４０Ｂが内蔵するファンには、上記第１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。

また、ＰＴＣヒータ１４４は、ファンケーシング１４３の内部に限らず、ケース１１０の内部で、ファンケーシング１４３の外部に設けるようにしてもよい。

また、本発明の必須構成は、ケース１１０、組電池１２０、循環通路１３０、および送風機１４０であり、内部フィン１５０、外部フィン１６０、および外部ダクト１７０は必要に応じて設定されるものとしてもよい。

また、内部フィン１５０、および外部フィン１６０を設定するにあたっては、各側壁１１３、１１４、および天壁１１１に一体的に形成されるフィンとしてもよい。

また、上記の実施形態では、ケース（筐体）１１０は６面体、直方体を形成するが、発明に含まれる筐体はこの形状に限定されない。例えば、ケース１１０は、６面を超える多面体であってもよいし、少なくとも一つの面が曲面を含む面であってもよい。また、ケース１１０は、天壁１１１が湾曲面を含むドーム状に形成されてもよいし、ケース１１０の縦断面形状が台形状を呈するものでもよい。また、ケース１１０において天壁１１１は、底壁１１２に対して対向する位置関係にある壁であり、その形状は平面、曲面のいずれの形状を含むものでもよい。また、ケース１１０において側壁１１３〜１１６は、底壁１１２に対して交差する方向に底壁１１２から延びる壁であってもよいし、天壁１１１に対して交差する方向に天壁１１１から延びる壁であってもよい。ケース１１０における天壁１１１と側壁１１３〜１１６との境界部は角部を形成してもよいし、曲面を形成してもよい。ケース１１０における底壁１１２と側壁１１３〜１１６との境界部は角部を形成してもよいし、曲面を形成してもよい。

また、上記の実施形態では、電池パック１００に含まれるセル積層体１２０Ａは、４個であるが、この個数に限定されない。すなわち、電池パック１００に含まれるセル積層体１２０Ａは、ケース１１０の内部において、１個だけ収容される場合、一方向に複数個並んで設置される場合、当該一方向と交差する他の方向にも複数個並んで設置される場合も含むものである。

１００ 電池パック
１１０ ケース（筐体）
１１２ 底壁
１１８ 梁
１２０Ａ セル積層体（積層体）
１２１ 電池セル（電池）
１２１ａ 下端面
１３０ 循環通路
１３４ 電池通路
１３５ 底壁側通路
１４０ 送風機

Claims (4)

1. 複数の電池（１２１）と、
   複数の前記電池（１２１）を収容する筐体（１１０）と、
   前記筐体（１１０）内に形成されて、前記電池（１２１）の周りを熱交換用の流体が流通する循環通路（１３０）と、
   前記循環通路（１３０）に前記流体を流通させる送風機（１４０Ａ、１４０Ｂ）と、を備える電池パックであって、
   前記循環通路（１３０）は、前記電池（１２１）の下端面（１２１ａ）と、前記筐体（１１０）の底部側となる底壁（１１２）との間に形成される底壁側通路（１３５）を含んでおり、
   前記底壁（１１２）には、前記筐体（１１０）に対する補強用の梁（１１８）が並列となるように複数設けられ、前記梁（１１８）の上に前記電池（１２１）が配置されており、
   前記底壁側通路（１３５）は、前記電池（１２１）の下端面（１２１ａ）、前記底壁（１１２）、および前記梁（１１８）によって囲まれた空間として形成され、
   隣り合う前記梁（１１８）と前記梁（１１８）との間に形成される前記底壁側通路（１３５）の幅寸法は、１つの前記梁（１１８）の幅寸法よりも大きくなるように設定されており、
   前記梁（１１８）は、前記底壁（１１２）に対して別体形成された中空の部材であり、
   前記梁（１１８）の板厚は、前記底壁（１１２）の板厚より厚く設定されており、
   前記送風機は、前記筐体内に設けられた第１送風機（１４０Ａ）と、第２送風機（１４０Ｂ）とを有しており、
   前記底壁側通路は、複数の前記梁をもとに、４つ形成されており、
   前記第１送風機は、４つの前記底壁側通路のうち、第１および第２の底壁側通路と繋がっており、前記第２送風機は、４つの前記底壁側通路のうち、第３および第４の底壁側通路と繋がっていることを特徴とする電池パック。
2. 前記梁（１１８）の長さは、複数の前記電池（１２１）全体における前記梁（１１８）に沿う方向の長さよりも長く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 複数の前記電池（１２１）は、前記梁（１１８）の長手方向に積層された積層体（１２０Ａ）を形成し、前記積層体（１２０Ａ）が、前記梁（１１８）の並びと同様に並べられており、
   複数の前記電池（１２１）は、前記梁（１１８）が並べられた方向の下側の両端部が、それぞれ前記梁（１１８）の上に乗せられて配置されてい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. 前記積層体（１２０Ａ）の積層方向における前記電池（１２１）間に隙間が設けられ、前記隙間は前記循環通路（１３０）の一部を形成する電池通路（１３４）となっており、
   前記電池通路（１３４）は、前記底壁側通路（１３５）と連通していることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。

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