JP7099915B2 - 電池パックの冷却構造及び電池パックの排煙構造 - Google Patents

Description

本発明は、電池パックの冷却構造、及び、電池パックの排煙構造に関する。

周知のように、電気自動車やハイブリッド自動車では、動力源もしくは補助動力源として電動モータが用いられている。そして、この電動モータの電力源としては、複数の電池モジュールが直列接続された状態で収納されている電池パックが用いられる。

ところで、電池パックに収容される電池モジュールは充放電等に伴う温度上昇によりその性能が低下する。そこで、電池パックは、空冷等の冷却によって電池モジュールの温度上昇を抑制することで、電池パックとしての性能が維持されるようにしている。例えば、電池モジュールを冷却する電池パックの冷却構造の一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１の電池パックの冷却構造は、車体のサイドメンバによって電池ケースとブロアファンとが連通されている。このため、電池ケースとブロアファンとを連通させるダクトが別途不要である。

特開２００９－５６８５３号公報

特許文献１に記載の電池パックの冷却構造は、車体のサイドメンバを空気ダクトとして利用するため、電池パックの配置と空気ダクトの配置との間に係る制約が多い。なお、このような課題は、電池パックの冷却構造に用いられる空気ダクトの配置に限られるものではなく、電池パックに冷却用以外の気体を供給したり、電池パックから冷却用以外の気体を排出したりする場合に利用される空気ダクトにおいて同様である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池パックの配置と空気ダクトの配置との間に係る制約を少なくすることのできる電池パックの冷却構造、及び、電池パックの排煙構造を提供することにある。

上記課題を解決する電池パックの冷却構造は、車両に取り付けられたフレームに固定配置される１又は複数の電池パックを冷却する電池パックの冷却構造であって、前記電池パックは、給気口から取り入れた冷却用の空気を排気口から排出する構造を備え、前記フレームは、管部材であって、前記フレームのうち前記電池パックに対向しない部分に開口する第１の開口部と、前記フレームのうち前記電池パックに対向する部分に開口する第２の開口部とを有し、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが連通されており、前記給気口に前記第２の開口部が連通されている。

このような構成によれば、第１の開口部から流入した冷却用の空気がフレーム内を通過して第２の開口部を介して給気口から電池パック内に取り込まれ、排気口から排出される。このため、電池パックを固定するフレームを、電池パックへ給気する空気の連通路（給気ダクト）として利用することができる。つまり、フレームの任意の範囲を連通路として利用することができる。これにより、電池パックの配置と空気ダクトの配置との間に係る制約を少なくすることができる。

また、第１の開口部や第２の開口部を設ける位置についての自由度も高い。
好ましい構成として、前記電池パックは、複数であり、前記フレームは、複数の前記電池パックの前記給気口毎に前記第２の開口部を備えており、前記第２の開口部は、対応する前記電池パックの前記給気口に連結されている。

このような構成によれば、電池パックが複数配置されると、空気の連通路を確保することが難しくなる傾向にあるが、全ての電池パックが固定されるフレームを空気の連通路に用いることで、各電池パックに対する空気の連通路を確保することができるようになる。

また、全ての電池パックに対してフレームを空気の連通路とすることで、各電池パックにおける吸気抵抗をそろえて電池パックに供給される空気量のバランスを整えることができる。

好ましい構成として、前記フレームは、前記電池パックを囲む外枠と、前記外枠の内側に形成され、複数の区画に区分けする１又は複数の仕切と、を備え、複数の前記区画は、前記第２の開口部をそれぞれ備え、前記電池パックは、前記区画の前記第２の開口部に前記給気口が接続されている。

このような構成によれば、複数の電池パックがフレームによって好適に保持されるようになる。フレームとしても、仕切によって強度が高められる。
好ましい構成として、前記フレームは、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連通する複数の経路を有し、複数の前記経路は、通過する空気から異物を除去するフィルタがそれぞれ設けられている。

このような構成によれば、複数の経路のそれぞれにフィルタが設けられているので、１つの経路のフィルタに目詰まりが生じたとしても、他の経路のフィルタを介しての空気供給が可能である。よって、空気の供給に関して信頼性を高めることができる。

好ましい構成として、複数の前記電池パックは、前記給気口から空気を吸入するファンと、測定した電池温度に基づいて前記ファンの風量を調整する制御装置とをそれぞれ備えている。

このような構成によれば、一方のフィルタに詰まりが生じて吸気抵抗に変化が生じたとしても、各電池パックは電池温度に基づいてファンの風量を調整することができる。複数の電池パックとしては、電池温度を平均化することができるようになる。

好ましい構成として、前記フレームは、前記管部材の管内に区画された複数の連通路を備え、複数の前記連通路のうちの１つの連通路には、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが設けられていて、前記１つの連通路の前記第２の開口部に前記給気口が接続されており、他の連通路には、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが設けられていて、前記他の連通路の前記第２の開口部には前記電池パックの前記排気口が接続されている。

このような構成によれば、フレームに空気流路である連通路を複数設けるため、フレームを空気の供給路と排出路とに利用することができる。これにより、電池パックから出力される排気をフレームの任意の位置から排出させることができる。

好ましい構成として、前記電池パックは、排煙ダクトを備え、前記フレームは、前記管部材の管内に区画された複数の連通路を備え、複数の前記連通路のうちの１つの連通路には、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが設けられていて、前記１つの連通路の前記第２の開口部に前記給気口が接続されており、他の連通路には、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが設けられていて、前記他の連通路の前記第２の開口部には前記電池パックの前記排煙ダクトが接続されている。

このような構成によれば、フレームの他の連通路を排煙に用いることができる。また、リチウムイオン二次電池のように排煙に係る規制がある場合であっても、フレームの任意の位置から規制に適合するように排煙させることができるようになる。

好ましい構成として、前記フレームは、前記管部材の管内に区画壁で区画された複数の通路を備えており、複数の通路をそれぞれ相違する連通路に利用している。
このような構成によれば、フレームの管部材の管内に設けられた複数の通路を利用することでも、フレームに複数の連通路を設けることができる。また、１つの管内を複数の連通路に利用できるので空気ダクトの配置の自由度の一層の向上が図られる。また、管内に設けられた通路を区画する区画壁によってフレームの強度が高められる。

好ましい構成として、前記給気口に連通されている前記第１の開口部には、冷却装置が設けられている。
このような構成によれば、エバポレータ等の冷却装置が設けられていることにより、電池パックを冷却する能力が高められる。また、第１の開口部は電池パックに対向していないので冷却装置を取り付けやすい。第１の開口部に冷却装置を設けることで複数の電池パックに冷気を供給することもできる。

上記課題を解決する電池パックの排煙構造は、車両に取り付けられたフレームに固定配置される１又は複数の電池パックの排煙ダクトを接続させる電池パックの排煙構造であって、前記フレームは、管部材であって、前記フレームのうち前記電池パックに対向しない部分に開口する第１の開口部と、前記フレームのうち前記電池パックに対向する部分に開口する第２の開口部とを有し、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが連通されており、前記排煙ダクトは、二次電池の排煙口に接続されているとともに、前記第２の開口部に連通されている。

このような構成によれば、電池パックから排出された煙やガス等がフレームを通って任意の位置に排出することができるようになる。例えば、有害物質の含まれるガスが排出されたとしても、そのガスを適切な排出位置に誘導することができるようになる。これにより、電池パックの配置と排気に利用される空気ダクトの配置との間に係る制約を少なくすることができる。

本発明によれば、電池パックの配置と空気ダクトの配置との間に係る制約を少なくすることができる。

電池パックの冷却構造を示す第１の実施形態について、その斜視構造を示す斜視図。 同実施形態におけるフレームの構造を示す斜視図。 同実施形態における図２の３－３切断線におけるフレームの断面図。 同実施形態における図１の４－４切断線におけるフレームと電池パックとの断面図。 同実施形態における図１の５－５切断線における電池パックの断面図。 同実施形態における連通路のフィルタの配置位置を示す模式図。 同実施形態におけるフレームの連通路を示す模式図。 電池パックの冷却構造を示す第２の実施形態について、フレームと電池パックとの断面図。 同実施形態における連通路を示す模式図。 電池パックの冷却構造、及び、電池パックの排煙構造を示す第３の実施形態について、フレームと電池パックとの断面図。 電池パックの冷却構造を示すその他の実施形態におけるフレームの断面図。

（第１の実施形態）
図１～図７に従って、電池パックの冷却構造の第１の実施形態について説明する。電池パック３０は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車等の車両に搭載され、電動モータ等に電力を供給する。

図１に示すように、３つの電池パック３０は、車両１０にフレーム２０を介してそれぞれ固定されている。フレーム２０は、３つの電池パック３０を車両１０に固定配置させるための枠体であって、複数の留め具１１で車両１０に固定されている。フレーム２０は、３つの電池パック３０を囲む外枠２０Ａを備えている。

フレーム２０は、長方形の外枠２０Ａを有し、枠内の長手方向を横切る２つの仕切２０Ｂによって、長手方向に並ぶ３つの区画に区分けされている。各区画は、外枠２０Ａと仕切２０Ｂとの組み合わせで区画され、区画内に電池パック３０をそれぞれ嵌め込むことができる。よって、フレーム２０のうち区画内側の部分が電池パック３０に対向する部分である。逆に、フレーム２０のうち区画内側の部分以外の部分が電池パック３０に対向しない部分である。

各電池パック３０は、パック内部空間を区画する上カバーと下カバーとの接合部が形成する外部ケース３０Ａの周囲のフランジ３０Ｆがフレーム２０にそれぞれ締結固定されていることによって、フレーム２０を介して車両１０に固定配置される。各電池パック３０は、外部ケース３０Ａの一側面であって上カバーには排気口３７がそれぞれ設けられ、外部ケース３０Ａの一側面に対向する他側面であって下カバーには給気口３１（図４参照）がそれぞれ設けられている。なお、本実施形態では、電池パック３０は、収容する２つの組電池４０（図５参照）に対応するように２つの排気口３７と２つの給気口３１を備えている。

図２に示すように、フレーム２０は、長手方向に配置されるとともに、相互に平行な第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂを備える。また、フレーム２０は、長手方向に交差する短手方向に配置されて第１の長手部材２１Ａ及び第２の長手部材２１Ｂに直交するとともに、相互に平行な第１～第４の短手部材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを備える。つまり、外枠２０Ａは、第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂと、第１及び第４の短手部材２２Ａ，２２Ｄとから構成され、仕切２０Ｂは、第２及び第３の短手部材２２Ｂ，２２Ｃから構成される。

詳述すると、フレーム２０は、第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂの一方の端部が第１の短手部材２２Ａにより連結されることで構成される角部２３ＡＡ，２３ＢＡを備える。また、フレーム２０は、第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂの他方の端部が第４の短手部材２２Ｄにより連結されることで構成される角部２３ＡＤ，２３ＢＤを備える。また、フレーム２０は、第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂの中間部において第１の短手部材２２Ａに近い位置に第２の短手部材２２Ｂが連結されることで構成される連結部２３ＡＢ，２３ＢＢを備える。また、フレーム２０は、第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂの中間部にいて第４の短手部材２２Ｄに近い位置に第３の短手部材２２Ｃが連結されることで構成される連結部２３ＡＣ，２３ＢＣを備える。

図３に示すように、第１の長手部材２１Ａは、内部に気体の流通可能な空間を有する金属製の管材である。第２の長手部材２１Ｂ、及び、第１～第４の短手部材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは、第１の長手部材２１Ａと同様の管材である。

図２に示すように、フレーム２０は、管材から構成される管部材である。なお、管部材であるフレーム２０は、空気を流すための連通路が選択的に形成されている。連通路は、フレーム２０の管内の必要な箇所が封鎖されたり、連結部２３ＡＢ，２３ＢＢ，２３ＡＣ，２３ＢＣの必要な箇所が連通されたりして形成される。例えば、第１の長手部材２１Ａ及び第２の長手部材２１Ｂは、一方の開口端、及び、他方の開口端がそれぞれ封止されている。また、第１の長手部材２１Ａ及び第２の長手部材２１Ｂは、連結部２３ＡＢ，２３ＢＢ，２３ＡＣ，２３ＢＣが形成される側面に孔が形成され、その孔に第２の短手部材２２Ｂ及び第３の短手部材２２Ｃの開口端が溶接等で接続されて、第２の短手部材２２Ｂ及び第３の短手部材２２Ｃとの間に必要な連通が確保される。

フレーム２０は、第１の長手部材２１Ａの電池パック３０に対向しない部分である枠の外側に向く外側側面に第１の開口部２１１を開口させている。また、フレーム２０は、第２の長手部材２１Ｂの電池パック３０に対向する部分である枠の内側に向く内側側面に複数の第２の開口部２１２を開口させている。

第２の開口部２１２は、電池パック３０の給気口３１（図４参照）に対応する位置に設けられている。本実施形態では、１つの電池パック３０は２つの給気口３１（図４参照）を備えているので、フレーム２０の１つの区画には、第２の開口部２１２が２つ設けられている。

フレーム２０は、第１の開口部２１１と各第２の開口部２１２とが連通された連通路Ｄ１，Ｄ２を備えており、電池パック３０の給気口３１（図４参照）に連通路Ｄ１，Ｄ２を構成する各第２の開口部２１２が接続されている。連通路Ｄ１，Ｄ２は、電池パック３０への給気ダクトとしての機能を備えており、第１の開口部２１１が空気の吸入口であり、各第２の開口部２１２が空気の供給口である。よって、フレーム２０は、第１の開口部２１１から吸入した空気を、管内に連通されている連通路Ｄ１，Ｄ２を通して各第２の開口部２１２から電池パック３０へ供給する。

図４及び図５に示すように、電池パック３０は、上カバーと下カバーとから構成される外部ケース３０Ａの内部空間に組電池４０を収容している。
組電池４０は、複数の電池モジュール４１が図中左右方向である厚み方向に当接するように積層されて構成されている。電池モジュール４１は、ニッケル水素二次電池であり、外形が直方体形状の密閉式電池である。組電池４０は、複数の電池モジュール４１の積層される方向（以下、積層方向）に沿って整列する電池モジュール４１の両端がエンドプレート４２に挟み込まれている。２つのエンドプレート４２は、積層方向を長手方向とする複数のロッドによって締結されている。よって、組電池４０は、２つのエンドプレート４２の間に複数の電池モジュール４１が積層方向において締め付け固定されている。

電池パック３０は、冷却用の空気を組電池４０に供給する空気流通路としての給気口３１、ファン３２、及び供給通路３３を備えている。また、電池パック３０は、組電池４０に供給された冷却用の空気を流出させる流出通路３６、及び排気口３７を備える。

ファン３２は、制御装置４３による回転数制御により供給する空気の流量が調整されている。制御装置４３は、組電池４０に取り付けられた温度センサ４４から温度情報を取得して、温度センサ４４により検出された温度が規定の温度以下になるようにファン３２の回転数を調整する。例えば、制御装置４３は、検出された温度が規定値以下であればファン３２の回転数を定常数に調整し、検出された温度が規定値より高ければファン３２の回転数を定常数よりも高い高回転数に調整する。これにより、組電池４０の温度が適切な温度以下に維持される。すなわち、複数の電池パック３０としても、各組電池４０の温度が平均化されるようになる。

供給通路３３及び流出通路３６は、組電池４０において隣接する２つの電池モジュール４１の間に設けられた各通風用通路３４を介して連通されている。組電池４０は、供給通路３３に供給された空気が通風用通路３４を介して流出通路３６に流出する。

供給通路３３は、ファン３２によって電池パック３０の給気口３１から吸気された冷却用の空気が供給される。ファン３２は、例えば遠心送風機である。給気口３１は、組電池４０の積層方向の端部にファン３２を介して接続されている。よって、供給通路３３は、給気口３１から供給される冷却用の空気を各電池モジュール４１の積層方向に流通させるとともに、供給通路３３に直交する方向に延びる各通風用通路３４へ分配する。

流出通路３６は、組電池４０の通風用通路３４から流出した冷却空気を集めて排気口３７から電池パック３０の外部に排出する。流出通路３６の排気口３７が、組電池４０の積層方向の端部に設けられている。よって、流出通路３６は、集めた冷却用の空気を積層方向に流通させ、積層方向の排気口３７から排出させる。

複数の電池モジュール４１は、各電池モジュール４１の長手方向表面を積層方向に向けており、隣接する他の電池モジュール４１の長手方向表面と相対向している。長手方向表面は、凹凸等を有し、相互に向かい合ったとき、通風用通路３４となる空間を形成する。

通風用通路３４は、電池モジュール４１を冷却する空気の通路として用いられる。通風用通路３４は、この通路を流れる冷却用の空気に通路両側の電池モジュール４１の熱を吸収させることで、電池モジュール４１を放熱させて、電池モジュール４１を冷却する。

図５に示すように、電池モジュール４１は、上側となる面である上面に電力の充放電に用いられる２つの外部端子４１１を備えている。２つの外部端子４１１はそれぞれ、正極端子又は負極端子であって電池モジュール４１の筐体に対して電気的な絶縁性を有している。

電池モジュール４１は、一方の外部端子４１１に近い上面に通気弁４１２が設けられている。通気弁４１２は、電池モジュール４１内で煙やガス等が発生し、電池モジュール４１の内圧が所定値以上になったときに開弁して、内部の煙やガス等を放出する。組電池４０は、通気弁４１２の配置位置が電池モジュール４１の中央にあるため、組電池４０は通気弁４１２が積層方向に１列に配列される。

組電池４０を構成するいずれかの電池モジュール４１の通気弁４１２が作動して煙やガスが噴出したとき、流出通路３６を介して排気口３７から電池パック３０の外部に排出される。

図６に示すように、フレーム２０は、第１の長手部材２１Ａの第１の開口部２１１の内側が連通路Ｄ１，Ｄ２を構成する２方向の通路に分岐しており、分岐した先の２つの通路にフィルタ６２がそれぞれ設けられている。よって、２つのフィルタ６２のうち、一方のフィルタが目詰まりするようなことがあっても、他方のフィルタ６２のある通路を介して連通路に空気が供給される。フィルタ６２の目詰まりによる、空気供給不足に対する冗長性を高めることができる。なお、制御装置４３は、組電池４０に取り付けられた温度センサ４４により検出された温度が規定の温度以下になるようにファン３２の回転数を調整している。よって、例えば、一方のフィルタ６２の目詰まりにより吸気抵抗が高くなったとしても、各電池パック３０が電池温度に基づいてファン３２の回転数が上がり給気量が増えるため、複数の電池パック３０の均一な冷却が維持される。

図６に示すように、フレーム２０は、第１の長手部材２１Ａの第１の開口部２１１の吸気部２４に冷却装置６０を備えている。冷却装置６０は、例えば、エバポレータ等の熱交換器であって、図示しない圧縮器から配管を介して送られてくる冷媒を蒸発させることで温度を下げ、冷却装置６０を通過する空気を冷却する。これによって、連通路Ｄ１，Ｄ２を通って電池パック３０の給気口に供給される空気の温度が低くなるので、電池パック３０の冷却効果が高められるようになる。

図７を参照して、フレーム２０に形成される連通路Ｄ１，Ｄ２の詳細について説明する。
フレーム２０は、空気の入口となる１つの第１の開口部２１１と、空気の出口となる複数の第２の開口部２１２とがそれぞれ連通路Ｄ１，Ｄ２で結ばれている。例えば、第１の長手部材２１Ａ及び第２の長手部材２１Ｂと第２の短手部材２２Ｂ及び第３の短手部材２２Ｃとは、連結部２３ＡＢ，２３ＡＣ，２３ＢＢ，２３ＢＣが通気可能に連通される。一方、第１の長手部材２１Ａ及び第２の長手部材２１Ｂと第１の短手部材２２Ａ及び第４の短手部材２２Ｄとは、角部２３ＡＡ，２３ＡＤ，２３ＢＡ，２３ＢＤが通気できないように接続される。よって、フレーム２０には、第１の開口部２１１から第１の長手部材２１Ａ、第２の短手部材２２Ｂ、及び第２の長手部材２１Ｂを介して各第２の開口部２１２に至る連通路Ｄ１が形成される。また、フレーム２０には、第１の開口部２１１から第１の長手部材２１Ａ、第３の短手部材２２Ｃ、及び第２の長手部材２１Ｂを介して各第２の開口部２１２に至る連通路Ｄ２が形成される。これらの連通路Ｄ１，Ｄ２には、矢印の方向に空気が流れる。これによって、給気口となる第１の開口部２１１と、供給口となる第２の開口部２１２との配置の自由度が高められる。また、この構成では、各連通路Ｄ１，Ｄ２の通路長がある程度揃えられるので各第２の開口部２１２に空気が均等に供給されるようになる。また、第１の長手部材２１Ａが第２及び第３の短手部材２２Ｂ，２２Ｃで連通されているので、第２及び第３の短手部材２２Ｂ，２２Ｃの一方が詰まったとしても一方の連通路Ｄ１，Ｄ２が確保される。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載するような効果が得られる。
（１）第１の開口部２１１から流入した冷却用の空気がフレーム２０内を通過して第２の開口部２１２を介して給気口３１から電池パック３０内に取り込まれ、排気口３７から排出される。このため、電池パック３０を固定するフレーム２０を、電池パック３０へ給気する空気の連通路Ｄ１，Ｄ２（給気ダクト）として利用することができる。つまり、フレーム２０の任意の範囲を連通路Ｄ１，Ｄ２として利用することができる。これにより、電池パック３０の配置と空気ダクトの配置との間に係る制約を少なくすることができる。

また、第１の開口部２１１や第２の開口部２１２を設ける位置についての自由度も高い。
（２）電池パック３０が複数配置されると、空気の連通路Ｄ１，Ｄ２を確保することが難しくなる傾向にあるが、全ての電池パック３０が固定されるフレーム２０を空気の連通路Ｄ１，Ｄ２に用いることで、各電池パック３０に対する空気の連通路Ｄ１，Ｄ２を確保することができるようになる。

また、全ての電池パック３０に対してフレーム２０を空気の連通路Ｄ１，Ｄ２とすることで、各電池パック３０における吸気抵抗をそろえて電池パック３０に供給される空気量のバランスを整えることができる。

（３）仕切２０Ｂによって複数の電池パック３０がフレーム２０によって好適に保持されるようになる。フレーム２０としても、仕切によって強度が高められる。
（４）複数の経路のそれぞれにフィルタ６２が設けられているので、１つの経路のフィルタ６２に目詰まりが生じたとしても、他の経路のフィルタ６２を介しての空気供給が可能である。よって、空気の供給に関して信頼性を高めることができる。

（５）一方のフィルタ６２に詰まりが生じて吸気抵抗に変化が生じたとしても、各電池パック３０は電池温度に基づいてファン３２の風量を調整することができる。複数の電池パック３０としては、電池温度を平均化することができるようになる。

（６）エバポレータ等の冷却装置６０が設けられていることにより、電池パック３０を冷却する能力が高められる。また、第１の開口部２１１は電池パック３０に対向していないので冷却装置６０を取り付けやすい。第１の開口部２１１に冷却装置６０を設けることで複数の電池パック３０に冷気を供給することもできる。

（第２の実施形態）
図８及び図９を参照して、電池パックの冷却構造の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、電池パック３０の排気口３７をフレーム２０に接続する点が、第１の実施形態と相違する。

図９に示すように、フレーム２０は、管部材である第１の短手部材２２１Ａと第２の長手部材２１１Ｂとが連通されて給気ダクトＤ３を構成している。給気ダクトＤ３は、入口である第１の開口部２２１と出口である第２の開口部２１２とが連通されている。なお、給気ダクトＤ３には、第２～第４の短手部材２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄと第１の長手部材２１１Ａとが非連通とされている。なお、給気ダクトＤ３が一方の連通路を構成する。

管部材である第１の長手部材２１１Ａが排気ダクトＤ４を構成している。排気ダクトＤ４は、入口である第３の開口部２１３と出口である第４の開口部２１４とが連通されている。なお、排気ダクトＤ４には、第１～第４の短手部材２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ、及び第２の長手部材２１１Ｂが非連通とされている。なお、排気ダクトＤ４が他の連通路を構成する。

そして、図８に示すように、電池パック３０は、給気口３１が第２の長手部材２１１Ｂの第２の開口部２１２に連通されているとともに、排気口３７が第１の長手部材２１１Ａの第３の開口部２１３に連通されている。電池パック３０は、第２の長手部材２１１Ｂから冷却用の空気を給気口３１とファン３２とを介して供給通路３３に供給するとともに、供給通路３３に供給した空気を各通風用通路３４、及び流出通路３６を介して排気口３７から第１の長手部材２１１Ａに排出させる。

図９に示すように、給気ダクトＤ３は、第１の短手部材２２１Ａの電池パック３０に対向しない部分であって、枠の外側に向く外側側面に第１の開口部２２１を開口させているとともに、第２の長手部材２１１Ｂの電池パック３０に対向する部分であって、枠の内側に向く内側側面に複数の第２の開口部２１２を開口させている。よって、電池パック３０の配置と空気ダクトの一例である給気ダクトＤ３の配置との間に係る制約を少なくすることができる。

これにより、電池パック３０に供給する空気の入口を、電池パック３０の給気口３１とは向かい合わない位置である外枠２０Ａの第１の短手部材２２１Ａに設けることができる。また、第２の開口部２１２に対して空気の流れが直交するように第１の開口部２２１を配置することができるので第２の開口部２１２に対して空気を均等に分配することが容易になる。

排気ダクトＤ４は、第１の長手部材２１１Ａの電池パック３０に対向する部分であって、枠の内側に向く内側側面に複数の第３の開口部２１３を開口させているとともに、第１の長手部材２１１Ａの電池パック３０に対向しない部分であって、枠の外側に向く端部に第４の開口部２１４を開口させている。排気ダクトＤ４においては、第３の開口部２１３が排気の入口であり、第４の開口部２１４が排気の出口である。よって、電池パック３０の配置と空気ダクトの一例である排気ダクトＤ４の配置との間に係る制約を少なくすることができる。なお、第３の開口部２１３が、他の連通路の第１の開口部を構成し、第４の開口部２１４が、他の連通路の第２の開口部を構成する。

これにより、電池パック３０から排気される空気の出口を、電池パック３０の排気口３７とは向かい合わない位置である外枠２０Ａの長手方向端部の第４の開口部２１４に設けることができる。また、第４の開口部２１４を排気に適した位置に配置することができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）～（６）に加えて、以下に記載するような効果が得られる。
（７）フレーム２０に空気の流れる流路である連通路を複数設けるため、フレーム２０を空気の給気ダクトＤ３と排気ダクトＤ４とに利用することができる。これにより、電池パック３０から出力される排気をフレーム２０の任意の位置から排出させることができる。

（第３の実施形態）
図１０を参照して、電池パックの冷却構造、及び電池パックの排煙構造の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、電池パック３０を構成する組電池４０がリチウムイオン二次電池であって、電池モジュール４１の通気弁４１２が破壊弁となっており、この破壊弁が排煙ダクト５０に接続されているとともに、排煙ダクト５０のダクト出口５４がフレーム２０に接続されている点が第２の実施形態と相違する。

まず、図９に示すように、フレーム２０は、第２の実施形態と同様の連通路を形成している。つまり、フレーム２０は、第１の短手部材２２１Ａと第２の長手部材２１１Ｂとが連通された給気ダクトＤ３を有している。給気ダクトＤ３には、第２～第４の短手部材２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄと第１の長手部材２１１Ａとが非連通とされている。また、フレーム２０は、第２の長手部材２１１Ｂが排気ダクトＤ４を構成している。排気ダクトＤ４には、第１～第４の短手部材２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ及び第２の長手部材２１１Ｂとは非連通とされている。

図１０を参照して、電池モジュール４１の破壊弁（図５の安全弁４１２の位置に配置）は、電池モジュール４１内で発生した煙やガス等で電池モジュール４１の内圧が所定値以上になったときに開弁して、内部の煙やガス等を放出する。なお、リチウムイオン二次電池は、破壊弁から排出された煙やガス等を規制に適合する排出位置に誘導する必要がある。

図１０に示すように、電池パック３０は、組電池４０の破壊弁の設けられている上面に排煙ダクト５０が設置されている。排煙ダクト５０は、並設される２つの電池パック３０により形成される２列の破壊弁の各列の上側を電池モジュール４１の積層方向に沿って配置される２本の本管ダクト５１に各破壊弁が連結されている。排煙ダクト５０は、本管ダクト５１の一端部は閉塞端となっている。他方、２つの本管ダクト５１の他端部５３は１つに集合され、他端部５３の先にダクト出口５４が設けられている。

そして、電池パック３０は、給気口３１が第２の長手部材２１１Ｂに連通されているとともに、排煙ダクト５０のダクト出口５４が第１の長手部材２１１Ａに連通されている。よって、電池パック３０は、第２の長手部材２１１Ｂからファン３２で冷却用の空気を供給通路３３に供給するとともに、供給通路３３に供給した空気を各通風用通路３４、及び流出通路３６を介して排気口３７から外部に排出させる。また、電池パック３０は、排煙ダクト５０のダクト出口５４が第１の長手部材２１１Ａの第３の開口部２１３に連通され、煙やガスが第１の長手部材２１１Ａの第４の開口部２１４から排出されるようになっている。これにより、組電池４０を構成するいずれかの電池モジュール４１の破壊弁が作動して煙やガスを噴出したとき、排煙ダクト５０のダクト出口５４からフレーム２０を介して電池パック３０の外部に排出される。

排気ダクトＤ４は、第３の開口部２１３が煙やガス等の入口であり、第４の開口部２１４が煙やガス等の出口である。よって、電池パック３０の配置と空気ダクトの一例である排気ダクトＤ４の配置との間に係る制約を少なくすることができる。

また、電池パック３０の煙やガス等はその排出位置が規制されることがあるが、排気される出口を、電池パック３０のダクト出口５４とは相違する位置である外枠２０Ａの長手方向端部の第４の開口部２１４に設けることができる。また、第４の開口部２１４を煙やガス等の排気に適した位置に配置することができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態の効果（１）～（７）に加えて、以下に記載するような効果が得られるようになる。
（８）フレーム２０の排気ダクトＤ４を排煙に用いることができる。つまり、電池パック３０から排出された煙やガス等がフレーム２０を通って任意の位置に排出できる。また、有害物質の含まれるガスが排出されたとしても、そのガスを適切な排出位置に誘導することができるようになる。例えば、リチウムイオン二次電池のように排煙に係る規制がある場合であっても、フレーム２０の任意の位置から規制に適合するように排煙させることができるようになる。これにより、電池パック３０の配置と排気に利用される空気ダクトの配置との間に係る制約を少なくすることができる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記第３の実施形態では、給気口３１がフレーム２０の給気ダクトＤ３に接続されている場合について例示したが、これに限らず、給気口は、電池パックのケース外に開放されていてもよい。つまり、電池パック３０から排出される煙やガスを排気ダクトＤ４を通じて任意の位置に排出させるだけであってもよい。

・上記各実施形態では、第１の開口部２１１，２２１に冷却装置６０が設けられる場合について例示したが、これに限らず、第１の開口部に冷却装置が設けられなくてもよい。
・上記各実施形態では、各長手部材及び各短手部材が管内に１つの通路を有している場合について例示した。しかしこれに限らず、各長手部材及び各短手部材は、管内に区画された複数の通路を備えてもよい。そして、フレームは、管内の複数の通路を利用して複数の連通路を備えてもよい。

例えば、図１１に示すように、フレーム２０は、第１の長手部材２５１Ａの管内に設けられた区画壁２５１Ｃで区画された複数の通路Ｄ１０，Ｄ１１を備えてもよい。そして、第１の実施形態の第１の長手部材２１Ａを第１の長手部材２５１Ａに替えて、第１の長手部材２５１Ａの通路Ｄ１１で連通路Ｄ１，Ｄ２を構成するとともに、第１の長手部材２５１Ａの通路Ｄ１０で第２の実施形態の排気ダクトＤ４を構成するようにしてもよい。つまり、第１の長手部材２５１Ａの通路Ｄ１１には、第１の開口部２１１を設け、連通路Ｄ１の第２の開口部２１２に給気口３１を接続させることができる。また、第１の長手部材２５１Ａの通路Ｄ１０には、第３の開口部２１３と第４の開口部２１４とが設けられていて、第３の開口部２１３には、電池パック３０の排気口３７が接続されてもよい。

フレーム２０を構成する各長手部材や各短手部材の管内に複数の通路Ｄ１０，Ｄ１１を設けることにより、フレーム２０の同一の経路に、空気の供給路及び同排出路等の複数の連通路を設けることができる、これにより、１つの管内を複数の連通路に利用できるので電池パック３０に対する空気ダクトの配置の自由度がより高められる。

また、管内に設けられた通路を区画する区画壁２５１Ｃによってフレーム２０の強度が高められる。
・制御装置４３は、検出温度が規定値以下であればファン３２を規定の回転数に調整してもよいし、より低い回転数にしてもよいし、間欠運転にしてもよい。また、制御装置４３は、検出された温度が規定値より高かければファン３２を規定の回転数よりも高い回転数にしてもよいし、温度が高ければ回転数が高くなるように調整してもよい。これにより、組電池４０の温度を適切な温度に維持させようとすることができる。

・複数の電池パック３０のファン３２がそれぞれ制御されるので、複数の電池パック３０としても電池温度が平均化されるようになる。
・上記第１の実施形態では、複数の経路のそれぞれにフィルタ６２が設けられている場合について例示したが、これに限らず、第１の開口部２１１に１つのフィルタが設けられていてもよい。なお、フレームは、メンテナンス可能な位置であればフィルタがどこに設けられてもよい。

また、フレームにフィルタを設けなくてもよい。
・上記各実施形態では、フレーム２０が３つに区画されている場合について例示したが、これに限らず、区画は、１つでもよいし、２つでもよいし、又は４つ以上であってもよい。このとき、電池パックは区画と同じ数であってよいし、区画よりも多くてもよい。

・上記各実施形態では、外枠２０Ａは、第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂと、第１及び第４の短手部材２２Ａ，２２Ｄとから構成されている場合について例示した。しかし、これに限らず、１～３本の管材が加工されて構成されていてもよい。

・上記各実施形態では、フレーム２０が枠である場合について例示したが、これに限らず、フレームは、連通路を形成することができるのであれば枠ではなくてもよい。例えば、短手部材が設けられておらず長手部材から構成されていてもよい。このとき、１つの長手部材に第１の開口部と第２の開口部とを設けることで給気ダクトや排気ダクトを構成することができる。

・また、平行する第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂを２つの仕切２０Ｂのみで連結してもよい。この場合、仕切を構成する短手部材を介して連通路を構成すれば、一方の長手部材に第１の開口部を設け、他方の長手部材に第２の開口部を設けることができる。

・上記各実施形態では、フレーム２０に第１の開口部２１１を１つ設ける場合について例示したが、これに限らず、フレームには第１の開口部が複数設けられていてもよい。これにより、吸気量を増やしたり、吸入抵抗を低下させたりすることができる。

・上記各実施形態では、フレーム２０には、１つの給気口３１に対して１つの第２の開口部２１２を設ける場合について例示したが、これに限らず、１つの給気口に対して複数の第２の開口部が設けられてもよい。また、複数の給気口が１つの第２の開口部を共用してもよい。

・上記第１の実施形態では、第１及び第４の短手部材２２Ａ，２２Ｄが第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂに連通されていない場合について例示したが、これに限らず、第１及び第４の短手部材２２Ａ，２２Ｄの少なくとも一方が第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂに連通されてもよい。また、このとき、第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂに連通されている第２及び第３の短手部材２２Ｂ，２２Ｃの少なくとも一方を非連通としてもよい。

・上記第１の実施形態では、第１及び第２の長手部材２１Ａ，２１Ｂの管内が、第２及び第３の短手部材２２Ｂ，２２Ｃが連結されている連結部２３ＡＢ，２３ＢＢ，２３ＡＣ，２３ＢＣの先で封止されていてもよい。

・上記第１及び第２の実施形態では、電池モジュール４１はニッケル水素二次電池である場合について、上記第３の実施形態では、電池モジュール４１はリチウムイオン二次電池である場合について例示した。しかし、これに限らず、電池モジュールは、リチウムイオン二次電池及びニッケル水素二次電池のいずれであってもよいし、その他の二次電池、又は一次電池であってもよい。

・上記実施形態では、電池パックの冷却構造が電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載される場合について例示したが、これに限らず、電池パックの冷却構造は、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両に搭載されてもよい。また電池パックの冷却構造は、移動体や固定設置に用いられてもよい。

１０…車両、１１…留め具、２０…フレーム、２０Ａ…外枠、２０Ｂ…仕切、２１Ａ…第１の長手部材、２１Ｂ…第２の長手部材、２２Ａ…第１の短手部材、２２Ｂ…第２の短手部材、２２Ｃ…第３の短手部材、２２Ｄ…第４の短手部材、２３ＡＡ，２３ＡＢ，２３ＡＣ，２３ＡＤ，２３ＢＡ，２３ＢＢ，２３ＢＣ，２３ＢＤ…角部、２４…吸気部、３０…電池パック、３０Ａ…外部ケース、３０Ｆ…フランジ、３１…給気口、３２…ファン、３３…供給通路、３４…通風用通路、３６…流出通路、３７…排気口、４０…組電池、４１…電池モジュール、４２…エンドプレート、４３…制御装置、４４…温度センサ、５０…排煙ダクト、５１…本管ダクト、５３…他端部、５４…ダクト出口、６０…冷却装置、６２…フィルタ、２１１，２２１…第１の開口部、２１１Ａ，２２１Ａ…第１の長手部材、２１１Ｂ，２２１Ｂ…第２の長手部材、２１２…第２の開口部、２１３…第３の開口部、２１４…第４の開口部、２２１Ｃ…第３の短手部材、２２１Ｄ…第４の短手部材、２５１Ａ…第１の長手部材、２５１Ｃ…区画壁、４１１…外部端子、４１２…安全弁。

Claims (5)

1. 車両に取り付けられたフレームに固定配置される複数の電池パックを冷却する電池パックの冷却構造であって、
   前記電池パックは、給気口から取り入れた冷却用の空気を排気口から排出する構造を備え、
   前記フレームは、前記複数の電池パックのそれぞれ嵌め込むための当該電池パックに沿った枠状の管部材であって、前記フレームの前記電池パックに対向しない枠の外側部分に開口する第１の開口部と、当該第１の開口部を設けたフレームと前記電池パックを挟んだ位置に配設された前記フレームの前記電池パックに対向する枠の内側部分に開口する第２の開口部とを有し、
   前記第１の開口部と前記第２の開口部とが連通されており、
   前記給気口に前記第２の開口部が連通され、
   前記第１の開口部から取り入れた空気を、前記電池パックの排気口から排出する電池パックの冷却構造。
2. 前記フレームは、前記電池パックを囲む外枠と、前記外枠の内側に形成され、複数の区画に区分けする１又は複数の仕切と、を備え、
   複数の前記区画は、前記第２の開口部をそれぞれ備え、
   前記電池パックは、前記区画の前記第２の開口部に前記給気口が接続されている
   請求項１に記載の電池パックの冷却構造。
3. 前記フレームは、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連通する複数の経路を有し、
   複数の前記経路は、通過する空気から異物を除去するフィルタがそれぞれ設けられている
   請求項１又は２に記載の電池パックの冷却構造。
4. 複数の前記電池パックは、前記給気口から空気を吸入するファンと、測定した電池温度に基づいて前記ファンの風量を調整する制御装置とをそれぞれ備えている
   請求項１～３のいずれか一項に記載の電池パックの冷却構造。
5. 前記電池パックは、排煙ダクトを備え、
   前記フレームは、前記管部材の管内に区画された複数の連通路を備え、
   複数の前記連通路のうちの１つの連通路には、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが設けられていて、前記１つの連通路の前記第２の開口部に前記給気口が接続されており、他の連通路には、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが設けられていて、前記他の連通路の前記第２の開口部には前記電池パックの前記排煙ダクトが接続されている
   請求項１～４のいずれか一項に記載の電池パックの冷却構造。

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