WO2001017055A1

WO2001017055A1 - Battery cooling structure

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Publication number: WO2001017055A1
Application number: PCT/JP2000/005679
Authority: WO
Inventors: Osamu Watanabe
Original assignee: Tokyo R & D Co., Ltd.
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2001-03-08
Also published as: CA2381160A1; EP1207581A4; TW456062B; CN1177387C; KR100413293B1; US6613472B1; CN1358338A; KR20020037341A; EP1207581A1

Description

明細書バッテリー冷却構造技術分野

本発明は、電動二輪車などの電動式車両に搭載されるバッテリーの冷却構造に関する。背景技術

近年、環境問題への対応から、四輪車 ·二輪車を問わず、電動式車両の研究開発が盛んに行われている。特に、スペースの面で有利な四輪車については、既に実用化されている例もある。

ところで、こうした電動式車両には、なかでも電源部のコンパクト化の要求が厳しい二輪車には、ニッケル ·水素バッテリー、あるいはニッゲル ·カドミウムバッテリー、あるいはリチウムイオンバッテリーといつた高性能なバッテリーが搭載される。更に詳しく言うと、数個のセルを直列に接続して、まずモジュールを得る。次に、このモジュールを所定の個数だけ、ハードケース内に密に収納する。そして最後に、このモジュール同士を直列につないで、上記バッテリーは完成となる。しかし、こうした形態のバッテリーには、次のような問題点がある。

バッテリーは、その種類に関係なく、充放電の際に熱を発生する。これは、上述した多数のセルから構成されるバッテリーに関しても当てはまる。ところが、セルそれぞれの発熱量は等しくても、セル同士の間に大きな温度差が生じることがある。例えば、ケースの中心側に位置するセルは、ケースの壁面側に位置するセルよりも熱を持ちやすい。この結果、両者の間には、かなりの温度差が生じる。そして、この温度差は、セルの充電状態を不均一なものとする。すなわち、セル同士の間の温度差は、バッテリーの性能低下の原因となる。

なお、不要な温度上昇を抑えるため、バッテリーに外気を吹き付けるように構成したものもある。確かに、この場合には、バッテリーの平均温度は低下する。しかし、ケース内に導入された外気の温度は、それがケースから排出されるまでの間に徐々に上昇していく。このため、外気による冷却率は、決して一様なものとはならず、上記の問題点、すなわちセル同士の間の温度差に起因した、バッテリーの性能低下という問題点を根本的に解決することはできない。発明の開示

本発明の目的は、上記問題点を解決することにある。

特に本発明の目的は、全体が均一な温度となるようバッテリーを冷却できるバッテリー冷却構造を提供することである。

上記本発明の目的は、

ケース内に収納されたバッテリ一を、外気によつて冷却するためのバッテリー冷却構造であって、

前記ケースと、

前記ケース内の空間を区画して形成された、前記バッテリーを挟んで隣合う第 1の空間および第 2の空間と、

前記バッテリーの一端側に対応する前記ケースの面に形成された第 1 の導入口と、

前記第 1の導入口から前記第 1の空間内に導入された前記外気を、前記外気が前記第 1の空間内を通過した後に排出するための、前記バッテリーの他端側に対応する前記ケースの面に形成された第 1の排出口と、前記バッテリーの他端側に対応する前記ケースの面に形成された第 2 の導入口と、

前記第 2の導入口から前記第 2の空間内に導入された前記外気を、前記外気が前記第 2の空間内を通過した後に排出するための、前記バッテリーの一端側に対応する前記ケースの面に形成された第 2の排出口とを有することを特徴とするバッテリー冷却構造によって達成される。なお、本発明のバッテリー冷却構造は、

前記ケースを二つ有し、

前記ケースを互いに隣接させ、更に、前記ケースの一方における前記第 1の排出口と前記ケースの他方における前記第 2の導入口とを接続すると共に、

前記ケースの他方における前記第 1の排出口と前記ケースの一方における前記第 2の導入口とを接続することで、

前記ケースの一方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの他方における前記第 2の排出口から排出され、

前記ケースの他方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの一方における前記第 2の排出口から排出されるよう構成されてなることが好ましい。これによつて、高いスペース効率を実現しつつ、バッテリーの大容量化が図れる。

また、同じ理由から、前記ケース内には、複数の前記バッテリーが並列状態で収納されてなると共に、

前記ケース内には、前記バッテリーを挟んで隣合う前記第 1の空間および前記第 2の空間からなる単位冷却系が複数設けられてなり、更に、隣合う前記単位冷却系同士が、前記第 1の空間または前記第 2 の空間を共有するよう構成されてなることが好ましい。

特に、前記ケースを二つ有するバッテリー冷却構造において、前記ケース内には、複数の前記バッテリーが並列状態で収納されてなると共に、

ひるがえって、上記本発明の目的は、

ケース内に収納されたバッテリーを、外気によつて冷却するためのバッテリー冷却構造であって、

前記ケース内の空間は、前記バッテリーを挟んで隣合う第 1の空間と第 2の空間とに区画され、

前記バッテリーの一端側に対応する前記ケースの面に形成した第 1の導入口から、前記第 1の空間内に導入された外気が、前記第 1の空間内を通過した後に、前記バッテリーの他端側に対応する前記ケースの面に形成した第 1の排出口から排出され、

前記バッテリーの他端側に対応する前記ケースの面に形成した第 2の導入口から、前記第 2の空間内に導入された外気が、前記第 2の空間内を通過した後に、前記バッテリーの一端側に対応する前記ケースの面に形成した第 2の排出口から排出されるよう構成されてなることを特徴とするバッテリー冷却構造によって達成される。

なお、本発明のバッテリー冷却構造でも、

前記ケースを二つ有し、

前記ケースの他方における前記第 1の排出口と前記ケースの一方における前記第 2の導入口とを接続することで、前記ケースの一方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの他方における前記第 2の排出口から排出され、

そして、上記バッテリー冷却構造、特にケースを二つ有するバッテリ —冷却構造は、

外気圧送手段を備えたダクトを更に有し、前記第 1の導入口は、前記ダクトに接続されていることが好ましい。こうすることによって、バッテリ一の冷却効率を更に高めることが可能となる。

また、本発明のバッテリー冷却構造は、

仕切り板を更に有し、前記ケース内の空間の区画には、前記バッテリ一と共に前記仕切り板が使用されてなり、更に、前記仕切り板が前記バッテリーを支持するよう構成されてなることが好ましい。こうすることで、仕切り用の部材とバッテリ一支持用の部材とを互いに別の部材とする場合に比べ、部品点数や組立て工数を減らすことができる。この結果、コスト削減が図れる。

あるいは、本発明のバッテリー冷却構造は、

スぺーサを更に有し、前記ケース内の空間の区画には、前記スぺーサと、前記スぺーサを介して上下に積重された前記バッテリーの対とが使用されてなり、

更に、前記バッテリーは、前記ケースの内面と前記スぺ一サとに挟まれた状態で、前記ケース内に支持されてなることが好ましい。これによつて、前記仕切り板を使用する場合よりも、更に部品点数や組立て工数を減らすことができる。この結果、大幅なコスト削減が図れる。

更に、本発明のバッテリー冷却構造では、

前記ケースの上下外面には、前記ケ一ス内に配置される前記バッテリ一の一部を納めるための凸部が形成されてなり、

前記ケースの一方側に形成された前記凸部間の凹部内に、前記ケースの他方側に形成された前記凸部が位置するよう、前記ケースは上下に積重されてなることが好ましい。すなわち前記ケースは、互い違いに、上下に積重されてなることが好ましい。こうすることによって、ケースを上下に積重させる際、得られた積重体の寸法、特に高さ寸法を節減することが可能となる。また、ケース内でのバッテリーの位置安定性が飛躍的に向上する。

そして更に、本発明のバッテリー冷却構造（特にダクトを備えるバッテリ一冷却構造）では、

前記ダク卜における外気が導入される側の端部開口と、前記ケースに形成された前記第 2の排出口と力循環用管体によって接続されてなり、前記循環用管体は、必要に応じて、前記第 2の排出口からの排気を大気中に放出し、かつ、外気を前記ダクトに供給できるよう構成されてなることが好ましい。こうした構成とすることにより本発明のバッテリー冷却構造は、特に寒冷時すなわちバッテリーが冷えている状況下において、次のような効果を奏する。

周知のように、バッテリーは温度が低過ぎても所期の性能を発揮できない。したがって、その使用に当たっては、バッテリーの温度が最適値まで速やかに上昇することが望ましい。このためには、上記のごとく、前記第 2の排出口からの排気を、循環用管体を用いてダクトに供給してやればよい。つまり、内部循環させてやればよい。すなわち、この第 2 の排出口からの排気は外気より高温となっているので、新鮮な外気を導入するよりも速やかに、バッテリーの温度を上昇させることができる。しかも、こうすることで、バッテリー同士の間に温度差が生じないように、バッテリーの温度を速やかに上昇させることができる。この結果、極めて迅速に、バッテリーに所期の性能を発揮させることが可能となる。なお、バッテリーが最適な温度となった後は、言うまでもなく、第 2 の排出口からの排気は、大気中に放出されるようになる。そして、これに替わってダク卜には、低温の新鮮な外気が供給されることになる。ちなみに、本発明のバッテリー冷却構造は、複数個のセルを直列に接続して構成されたバッテリーの冷却に、特に好適である。これは、長尺なバッテリーほど長手方向に沿った温度差が大きくなり、それだけ本発明の効果が顕著なものとなるからである。

以上の点を考慮すると、上記本発明の目的は、

ケース内に収納された、複数個のセルを直列に接続して構成されたバッテリ一を、外気によって冷却するためのバッテリー冷却構造であつて、前記ケースと、

前記バッテリ一の一端側に対応する前記ケースの面に形成された第 1 の導入口と、

前記第 2の導入口から前記第 2の空間内に導入された前記外気を、前記外気が前記第 2の空間内を通過した後に排出するための、前記バッテリーの一端側に対応する前記ケースの面に形成された第 2の排出口とを有し、

前記ケースは互いに隣接する状態で二つ存在し、更に、前記ケースの一方における前記第 1の排出口と前記ケースの他方における前記第 2の導入口とを接続すると共に、前記ケースの他方における前記第 1の排出口と前記ケースの一方における前記第 2の導入口とを接続することで、前記ケースの一方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの他方における前記第 2の排出口から排出され、前記ケースの他方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの一方における前記第 2の排出口から排出されるよう構成されてなり、前記ケース内には、複数の前記バッテリ一が並列状態で収納されてなると共に、前記ケース内には、前記バッテリーを挟んで隣合う前記第 1 の空間および前記第 2の空間からなる単位冷却系が複数設けられてなり、隣合う前記単位冷却系同士が、前記第 1の空間または前記第 2の空間を共有するよう構成されてなり、

更に、前記ケース内の空間の区画には、スぺ一サと、前記スぺーサを介して上下に積重された前記バッテリーの対とが使用されてなり、前記バッテリーは、前記ケースの内面と前記スぺーサとに挟まれた状態で、前記ケース内に支持され、

かつ、前記ケースの上下外面には、前記ケース内に配置される前記バッテリーの一部を納めるための凸部が形成されてなり、前記ケースの一方側に形成された前記凸部間の凹部内に、前記ケースの他方側に形成された前記凸部が位置するよう、前記ケースは上下に積重されてなることを特徴とするバッテリー冷却構造によって達成される。

さて、上記構造を採用した場合、バッテリーを挟んで隣合う第 1の空間と第 2の空間とには、それぞれ逆向きに外気が導入される。そして、この導入された外気は、バッテリーを冷却する一方で、徐々に温められ、最終的に、互いに逆向きに排出されることになる。ところで、ケース内に導入された外気の流動距離と、その流動距離に対応した位置での導入外気の温度との間には、原則として、線形的な関係が成り立つ。言い換えれば、導入外気の流動経路に沿った温度勾配は、ほぼ一定である。そして、この温度勾配は、第 1の空間側と第 2の空間側とでは、完全に逆転する。したがって、互いに逆向きに導入される外気が共同で、バッテリーのある一部分から奪う熱の総量は、外気導入口からの距離に関係なく常に一定となる。ゆえにバッテリーには、温度の高い部分と低い部分とが生じることはない。特に、複数のセルを直列に連結して構成されたバッテリーにあっては、セル同士の間に温度差が生じることはない。言い換えれば、本発明のバッテリー冷却構造を採用することにより、バッテリ一を、その全体が均一な温度となるよう効率よく冷却することが可能となる。ゆえに、温度差に起因したバッテリーの性能低下といった問題は起きなくなる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1の実施例に係る冷却構造が採用されたバッテリーュニッ卜の外観図であり、

図 2は天板を省略した状態での上記バッテリーュニッ卜の平面図であ Ό ,

図 3は正面板を省略した状態での上記バッテリーュニットの正面図であり、

図 4は上記バッテリーュニットの右側面図であり、

図 5は上記バッテリーュニットの左側面図であり、

図 6は図 3における X— X線での、上記バッテリーュニッ卜の横断面図であり、

図 7は導入外気の流動状況を示す、天板を省略した状態での上記バッテリ一ユニットの平面図であり、

図 8は導入外気の流動状況を示す、底板を省略した状態での上記バッテリ一ュニッ卜の平面図であり、

図 9は導入外気の流動状況を示す、正面板を省略した状態での上記バッテリーュニットの正面図であり、

図 1 0は本発明の第 2の実施例に係る冷却構造が採用されたバッテリ一ュニッ卜の要部平面図であり、

図 1 1は本発明の第 2の実施例に係る冷却構造が採用されたバッテリ —ュニッ卜の要部正面図であり、

図 1 2は本発明の第 3の実施例に係る冷却構造が採用されたバッテリ一ユニットの横断面図である。発明の実施例

以下、図 1〜図 9を用いて、本発明の第 1の実施例を説明する。

なお、図 1は本実施例に係る冷却構造が採用されたバッテリーュニッ卜の外観図、図 2は天板を省略した状態での同バッテリーュニッ卜の平面図、図 3は正面板を省略した状態での同バッテリーュニッ卜の正面図、図 4および図 5はそれぞれ同バッテリーュニッ卜の右側面図および左側面図、図 6は図 3における X— X線での、同バッテリーユニットの横断面図、図 7は導入外気の流動状況を示す、天板を省略した状態での同バッテリーユニットの平面図、図 8は導入外気の流動状況を示す、底板を省略した状態での同バッテリーユニットの平面図、図 9は導入外気の流動状況を示す、正面板を省略した状態での同バッテリーュニットの正面図である。

本実施例に係る冷却構造（以下、本冷却構造と言う）が採用されたバッテリーユニットの外観は、図 1に示すとおりである。

ここで、このバッテリーユニットが搭載される車両（例えば電動二輪車）については、特に図示していない。だが、同バッテリーユニットは、搭乗者の足元あるいはシートの下（内部）など、車両の、比較的スぺ一スに余裕のある部位に設置される。そして、コントローラなどを介して、車輪を駆動するモー夕に接続されることになる。

さて、図 1から判るように、本冷却構造が採用されたバッテリーュニットは、主構成要素として、上下 2段に積重された矩形状ボックスのバッテリーケース 1 , 2を有する。また、このバッテリーケース 1， 2からなる積重体の一端面側には、外気導入用ダク卜 3が取り付けられている。

一方、ノッテリーケース 1， 2からなる積重体の他端面側には、略 C 字形のターンダクト 4 a〜 4 f が取り付けられている。なお、上記バッテリーケース 1， 2からなる積重体における、外気導入用ダクト 3が取り付けられた面には、バッテリーに蓄積された電気エネルギーを取り出すための端子が配置される。しかし、図 1では、これを省略した。

次に、上記構成要素それぞれの構造について詳しく解説する。

まず、バッテリーケース 1について説明する。なお、バッテリーケ一ス 2については、このバッテリーケース 1と同じ構造であるから、その説明を省略する。但し、本明細書では、バッテリーケース 2に属する構成要素については、符合に「'」を付し、これによつてバッテリーケース 1に属する構成要素と区別している。

バッテリーケース 1の主構造部（殻体）は、耐熱性 *耐衝撃性プラスチックなどを用いて構成されており、十分な断熱性を有している。ちなみに、この耐熱性 ·耐衝撃性を備えたプラスチックとしては、例えば、ポリウレタン樹脂あるいはポリプロピレン樹脂などが挙げられる。

バッテリーケース 1内には、バッテリーが収納されている。更に詳しく言うと、このバッテリーケース 1内には、図 2や図 3から判るように、計 6個のセル Cを直列につないだバッテリー要素（以下、これをモジュ —ルと言う） Mが、上下 2段に配置されている。そして、この上下二つのモジュール Mからなるモジュール対が、並列状態で計五つ配置されている（但しモジュール対は、電気的には直列接続されている）。つまり、ノッテリ一ケース 1内には、計 1 0個（2段 5列）のモジュール Mが収納されており、したがって、同バッテリーケース 1内には、計 6 0個 ( 6個 X 2段 X 5列）のセル Cが存在している。

更に言えば、モジュール Mは、図 4に示すごとく、バッテリーケース 1の一面（外気導入用ダクト 3が取り付けられた面）側においては、隣合うもの同士が、略コ字形の端子板 5を用いて接続されている。特に、この端子板 5は、ノッテリ一ケース 1の外側にあり、ボルト締めによつて、モジュール Mの電極端子に固定されている。

これに対して、バッテリーケース 1のもう一方の面側については、図 5に示すごとく、上下に重なるモジュール M同士が、直状の端子板 6を用いて接続されている。なお、この面側についても、上記端子板 6はバッテリーケース 1の外側に存在している。そして、同端子板 6は、モジユール Mの電極端子に対して、ボルト締めにより固定されている。この結果、バッテリーケース 1内の全てのモジュール Mは、上述したように、電気的に直列接続された状態となっている。

ここで、参考までに言うと、上記セル Cの一つが発生する電圧は 1 . 2 Vである。そして、このセル Cは全て直列に接続されているので、バッテリーケース 1が全体として発生する電圧は 7 2 Vとなる。

さて、上記モジュール Mは、図 6などから判るように、バッテリーケ —ス 1内において、仕切り板 7によって支持されている。正確に言うと、上下に重なるモジュール Mの対が、一枚の仕切り板 7によって、所定の間隔をおいて支持されている。ちなみに、この仕切り板 7の実際の形状は、モジュール Mに対応する切欠きが形成された枠状のものである。そして、後に詳述するが、上下に重なるモジュール Mの対と、これを支持する仕切り板 7とは共同で、バッテリーケース 1内を計六つの空間 8 a 〜8 f に区画している。この区画された空間 8 a〜8 f のそれぞれが、モジュール Mを冷却する導入外気の流動経路となっている。

次に、バッテリーケース 1の側面、すなわち上記外気導入用ダクト 3 や上記ターンダクト 4 a〜4 f が取り付けられた面には、上記区画された空間 8 a〜8 f のそれぞれに対応して、複数の開口が形成されている。更に詳しく言うと、まず、外気導入用ダクト 3が設けられた面には、開口 9 a〜 9 f が形成されている。一方、ターンダクト 4 a〜4 f が設けられた面にも、開口 9 a〜 9 f と同じ形状の開口 1 0 a〜 1 0 f が形成されている。なお、バッテリーケース 1の下方に位置するバッテリーケース 2についても、これらと同様の開口 9 a ' 〜 9 f ' および開口 1 0 a，〜 1 0 f ' が形成されている。

バッテリーケース 1， 2と共にバッテリーュニットを構成するターンダクト 4 a〜4 f は、上記開口 1 0 a〜 1 0 f と上記開口 1 0 a ' 〜 1 O f ' とを接続するためのものである。つまり、ターンダクト 4 a〜4 f は、バッテリーケース 1内からバッテリーケース 2内へと、あるいは、バッテリーケース ₂内からバッテリーケース 1内へと、導入外気を誘導する役割を果たす。

更に具体的に言うと、ターンダクト 4 aは開口 1 0 aと開口 1 0 a ' とを接続する。また、ターンダクト 4 bは開口 1 0 bと開口 1 0 b ' とを接続する。また、ターンダクト 4 cは開口 1 0 cと開口 1 0 c ' とを接続する。また、ターンダクト 4 dは開口 1 0 dと開口 1 0 d ' とを接続する。また、ターンダクト 4 eは開口 1 0 eと開口 1 0 e ' とを接続する。そして最後に、ターンダクト 4 f は開口 1 0 f と開口 1 0 f ' とを接続する。

ターンダクト 4 a〜 4 f と同様、上記バッテリーュニッ卜の構成要素である外気導入用ダクト 3についてであるが、この外気導入用ダクト 3 は、筒状の本体部 1 1に、分岐部 1 2 a〜 1 2 f を互い違いに設けた格好となっている。そして、これら分岐部 1 2 a〜 1 2 f については、上記開口 9 a〜 9 f あるいは上記開口 9 a ' 〜 9 f ' のいずれかに接続されている。

更に詳しく言うと、分岐部 1 2 aは開口 9 a ' に接続されている。また、分岐部 1 2 bは開口 9 bに接続されている。また、分岐部 1 2 cは開口 9 c ' に接続されている。また、分岐部 1 2 dは開口 9 dに接続されている。また、分岐部 1 2 eは開口 9 e ' に接続されている。そして最後に、分岐部 1 2 ίは開口 9 ίに接続されている。したがって、本体部 1 1内に送り込まれた外気は、まず、分岐部 1 2 a〜 l 2 f によって分岐させられる。そして、それぞれ開口 9 a '， 9 b, 9 c ', 9 d， 9 e '， 9 から、区画された空間 8 a '， 8 b， 8 c ', 8 d， 8 e '， 8 f 内に導入される。

なお、後にあらためて説明するが、上記開口 9 a '， 9 b， 9 c ', 9 d， 9 e '， 9 f は、本冷却構造における第 1の導入口に該当する。一方、上記開口 9 a， 9 b ', 9 c， 9 d '， 9 e， 9 f ' は、本冷却構造における第 2の排出口に該当する。但し、これらの開口 9 a， 9 b ', 9 c , 9 d '， 9 e, 9 f ' は、開放された状態となっている。

上記外気導入用ダクト 3は、外気圧送手段（電動ファン） 1 3を具備する。すなわち本実施例では、この外気圧送手段 1 3によって、バッテリーケース 1 , 2内に、強制的に、外気を送り込めるよう構成している。更に言えば、上記外気導入用ダクト 3の本体部 1 1は、その奥側ほど断面積が小さくなる錐台形状を有している。このため、分岐部 1 2 a〜 l 2 f のそれぞれに流入する外気の量は所期のものとなる。参考までに言うと、分岐部 1 2 a， 1 2 f に流入する外気の量は、他の分岐部 1 2b， 1 2 c , 1 2 d, 1 2 eに流入する外気量の約半分である。

なお、上記外気導入用ダクト 3は、かならずしも錐台形状である必要はない。そうした形状以外にも、例えば直方体状のもの、言い換えれば横断面が全ての個所で等しいボックス状のものを用いることもできる。また、先に説明した夕一ンダクト 4 a〜4 f についても言えることであるが、この外気導入用ダクト 3も、上記バッテリーケース 1， 2と同様に、断熱性に優れたプラスチックから構成されている。

さて、上記バッテリーユニットに採用された本冷却構造は、上述したとおり、バッテリーケース 1 , 2内に収納されている複数のモジュール (バッテリー要素） Mを、外気によって冷却するためのものである。以下、その構成および作用について詳しく説明する（図 7〜図 9参照）。本冷却構造は、複数の単位冷却系を具備する。すなわち、バッテリーケース 1内にあって上下に重なるモジュール Mの対と、バッテリーケ一ス 2内にあって上下に重なるモジュール M' の対との組、それぞれに対応して、計五つの単位冷却系が設けられている。

この単位冷却系の一つとしては、まず、外気導入用ダクト 3の開口に最も近い位置に存在し、上下に重なるモジュール対の組を冷却するものがある。以降、この単位冷却系を「第 1の冷却系」と言う。以降、これ以外のものについては、この第 1の冷却系に近い方から順に、第 2の冷却系、第 3の冷却系、第 4の冷却系、そして第 5の冷却系と呼ぶ。

さて、上記第 1の冷却系は、区画された空間（第 1の空間） 8 a， 8 a ' と、区画された空間（第 2の空間） 8 b， 8 b ' と、ターンダクト 4 a, 4 bとを具備する。そして、まず、開口（第 1の導入口） 9 a' から、区画された空間 8 a ' 内に導入された外気は、夕一ンダクト 4 a を経て、区画された空間 8 a内に入り、最終的に、開口（第 2の排出口） 9 aから排出される。一方、開口（第 1の導入口） 9 から、区画された空間 8 b内に導入された外気は、ターンダクト 4 bを経て、区画された空間 8 b' 内に入り、最終的に、開口（第 2の排出口） 9 b' から排出される。

他の冷却系に関しても、その基本構造や働きは同じである。例えば、第 2の冷却系については、区画された空間（第 2の空間） 8 b， 8 b ' と、区画された空間（第 1の空間） 8 c, 8 c ' と、夕一ンダクト 4 b， 4 cとを具備する。そして、まず、開口（第 1の導入口） 9 から、区画された空間 8 b内に導入された外気は、ターンダクト 4 bを経て、区画された空間 8 b' 内に入り、最終的に、開口（第 2の排出口） 9 b' から排出される。一方、開口（第 1の導入口） 9 c ' から、区画された空間 8 c ' 内に導入された外気は、ターンダクト 4 cを経て、区画された空間 8 c内に入り、最終的に、開口（第 2の排出口） 9 cから排出される。

なお、ここまでの記述からも判るように、隣合う単位冷却系同士は、第 1の空間あるいは第 2の空間を共有する。これは、隣合う単位冷却系同士が共有する空間内においては、導入外気の流動方向が同じだからである。

総じて言うと、本実施例では、例えば上記第 1の冷却系を得るために、バッテリーケース 1， 2内の空間を、モジュール Mの対を挟んで隣合う第 1の空間と第 2の空間とに区画した。そして、このモジュール Mの一端側に対応する第 1の導入口（開口） 9 a ' から、第 1の空間 8 a ' 内に導入された外気が、この第 1の空間 8 a ' 内を通過した後、モジュ一ル Mの他端側に対応する第 1の排出口（開口） 1 0 a ' から排出されるようにした。更に、この第 1の排出口 1 0 a ' から排出された導入外気は、第 1の排出口 1 0 a ' と第 2の導入口（開口） 1 0 aとを接続するターンダクト 4 aを経て、第 1の空間 8 a内に入る。そして最終的に導入外気は、第 2の排出口（開口） 9 aから排出されるようにしている。一方、モジュール Mの一端側に対応する第 1の導入口（開口） 9 bから、第 2の空間 8 b内に導入された外気は、この第 2の空間 8 b内を通過した後、モジュール Mの他端側に対応する第 1の排出口（開口） 1 0 bから排出されるようにした。更に、この第 1の排出口 1 0 bから排出され導入外気は、第 1の排出口 1 0 bと第 2の導入口（開口） 1 0 b ' とを接続するターンダクト 4 bを経て、第 2の空間 8 b ' 内に入る。そして最終的に導入外気は、第 2の排出口（開口） 9 b ' から排出されるようにしている。このように構成された冷却構造では、モジュール Mを挟んで隣合う第 1の空間と第 2の空間とに、それぞれ逆向きに外気が導入される。そして、この導入外気は、モジュール Mを冷却しながら逆に徐々に温められ、最終的に、互いに逆向きに排出されることになる。ところで、バッテリ —ケース 1あるいはバッテリーケース 2内に導入された外気の流動距離と、その流動距離に対応した位置での導入外気の温度との間には、原則として、線形的な関係すなわち正比例の関係が成り立つ。言い換えれば、導入外気の流動経路（ターンダクト 4 a〜4 f 内を含む）に沿った温度勾配は、ほぼ一定である。そして、この温度勾配は、第 1の空間内と第 2の空間内とでは、完全に逆転する。したがって、互いに逆向きに導入される外気が共同で、モジュール Mの一部分から奪う熱の総量は、外気導入口からの距離に関係なく、常に一定となる。それゆえ、複数のセル Cを 1列に連結して構成されたモジュール Mに、特にセル C同士の間に温度差が生じることはない。

つまり、本冷却構造を採用することによって、モジュール Mを、ひいては、その集合体であるバッテリーを、その全体が均一な温度となるよう効率よく冷却することができる。この結果、温度差に起因したバッテリ一の性能低下といった問題は起きない。

なお、上記第 1の実施例では、バッテリーケースを 2個使用した場合を例に挙げたが、むろん本発明は、こうした形態に限定されるわけではない。例えば、バッテリーケースを 1個だけ使用する場合や、あるいは 3個以上のバッテリーケースを使用する場合でも、その技術思想の範囲内で適切な変更を加えて、本発明のバッテリー冷却構造を採用することができる。

次に、図 1 0および図 1 1を用いて、本発明の第 2の実施例を説明する。なお、図 1 0は本実施例に係る冷却構造が採用されたバッテリーュニットの要部平面図、図 1 1も本実施例に係る冷却構造が採用された同バッテリーュニッ卜の要部正面図である。

但し、図 1 0および図 1 1においては、先の第 1の実施例と同様、ケース天板および正面板を省略している。また、本実施例についても、その基本的な技術思想は、上記第 1の実施例のそれと同じである。よって、以下では、この第 1の実施例との相違点を中心に解説する。加えて、同第 1の実施例にて説明したものと同じ形状や機能を有する部材については、既に使用した符号と同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施例に係るバッテリー冷却構造（以下、再び本冷却構造と言う）は、特に、寒冷時（バッテリーが冷えている状態の時）に大きな効果を発揮するものである。

本冷却構造は、図 1 0や図 1 1から判るように、外気導入用ダクト 3 における外気が導入される側の端部開口と、バッテリーケース 1 , 2に形成された開口（第 2の排出口） 9 a， 9 b ' , 9 c， 9 d ' , 9 e , 9 f ' (一部不図示。以下では 9 a〜9 f ' と表記する）とを、特殊な形状を有する循環用管体 2 1によって接続したものである。

この循環用管体 2 1は、必要に応じて、上記開口 9 a〜9 f ' からの排気を大気中に放出できる。そして、これに替えて新鮮な外気を、外気導入用ダクト 3に供給できるよう構成されている。

更に詳しく言うと、上記循環用管体 2 1は、一端側が上記開口 9 a〜 9 f ' のそれぞれに接続された支管部 2 2 a〜2 2 f と、これら支管部 2 2 a〜2 2 f の他端側が連結（一体的に連結）された略 L字形の本管部 2 3とを主要な構成要素とする。なお、上記外気導入用ダクト 3における外気が導入される側の端部開口に接続されるのは、この本管部 2 3 の一端側である。上記構成要素のうち本管部 2 3は、開口部 2 3 a， 2 3 bを有する。なお後述するように、開口部 2 3 aは、上記開口 9 a〜9 f ' からの排気を大気中に放出するのに用いられる。これに対して開口部 2 3 bは、新鮮な外気を、外気導入用ダクト 3に供給するのに用いられる。

更に言えば、これら開口部 2 3 aおよび開口部 2 3 bには、それぞれ可動式（その駆動機構は図示せず）の遮蔽板 2 4 aおよび遮蔽板 2 4 b が配置されている。つまり本冷却構造では、必要に応じて、開口部 2 3 a , 2 3 bを閉塞できるようになつている。但し、遮蔽板 2 4 bについては、開口部 2 3 bを閉塞していない時、それは、本管部 2 3内の流路を閉塞する役割を果たす。

さて、周知のように、バッテリーケース 1 , 2内に収納されたバッテリーは、温度が低過ぎると所期の性能を発揮できない。したがって、使用にあたっては、バッテリーの温度が最適値まで速やかに上昇することが望ましい。

本冷却構造を採用した場合、こうした状況においては、まず、遮蔽板 2 4 aおよび遮蔽板 2 4 bを用いて、本管部 2 3の開口部 2 3 a , 2 3 bを閉塞する（図 1 0に示す状態）。そして、これにより、上記開口（第 2の排出口） 9 a〜9 f ' からの排気を、外気導入用ダクト 3に供給すればよい。つまり、排気を循環させてやればよい（循環する排気の流れは、図 1 0において破線の矢印で示すとおり）。すると、上記開口（第 2 の排出口） 9 a〜9 f ' からの排気は、外気よりもかなり高温となっているので、新鮮な外気を外気導入用ダクト 3に導入するよりも、バッテリーの温度を速やかに上昇させることができる。

特に、本冷却構造では、バッテリーを構成するセル C同士の間に温度差が生じないようにしながら、同バッテリーの温度を速やかに上昇させることができる（これは、上記第 1の実施例にて説明した効果の裏返しである）。この結果、バッテリーは、迅速に所期の性能を発揮できるようになる。

こうしてバッテリーが最適な温度になった後は、遮蔽板 2 4 aを、その中央部を中心として、図 1 0の位置から 9 0 ° 回動させ、開口部 2 3 aを開放する。一方、遮蔽板 2 4 bについては、その右端部を中心として、時計回りに 9 0 ° 回動させ、開口部 2 3 bを開放する。なお、これによって、同時に、本管部 2 3内の流路が閉塞される。つまり、本管部 2 3内の流路が遮断される。すると、上記開口（第 2の排出口） 9 a〜 9 f ' からの排気は、開口部 2 3 aを経て大気中に放出され、これに替わって外気導入用ダクト 3には、開口部 2 3 bから、低温の新鮮な外気が供給されるようになる。すなわち、本冷却構造が採用されたバッテリ一ユニットについても、バッテリーが最適な温度となった後は、上記第 1の実施例のものと同様に機能する。

但し、上記循環用管体 2 1の形状（特に開口部の数や位置）は、本実施例のそれに限定されるものではない。言うまでもなく、本発明の技術思想の範囲内で、適宜変更を加えて実施可能である。また、循環用管体 2 1の開口部を閉塞するのに、必ずしも上記遮蔽板を使用しなければならないわけではなく、その他の手法を適宜採用できる。

次に、本発明の第 3の実施例について、図 1 2を用いて具体的に説明する。

なお、図 1 2は本実施例に係る冷却構造が採用されたバッテリーュニットの横断面図である。但し、本実施例についても、その基本的な技術思想は上記第 1の実施例のそれと同じである。よって、以下では、上記第 1の実施例との相違点を中心に解説する。加えて、先に説明した実施例のものと同じ形状や機能を有する部材については、既に使用した符号と同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施例に係るバッテリー冷却構造（以下、再び本冷却構造と言う）は、特に、部品点数や組立て工数の削減、そしてユニットの寸法、特にその高さ寸法の削減を目的としたものである。

本冷却構造では、図 1 2から判るように、ケース 3 0内の空間の区画に、スぺ一サ 3 1と、このスぺ一サ 3 1を介して上下に積重されたモジユール M (バッテリー要素）の対とを使用している。なお、スぺーサ 3 1は、ゴムあるいはスポンジなどから構成されたものである。

更に言えば、本実施例では、モジュール Mとケース 1の内面との間にも、ゴム製あるいはスポンジ製のスぺ一サ 3 2を介在させている。但し、このスぺーサ 3 2は、横方向に連なる全てのモジュール Mに接する長尺なものである。また、このスぺーサ 3 2は、モジュール Mの長さ方向（ケース 1の奥行き方向）に沿って、二つ配置されている。

これは、ケース 3 3の側についてもあてはまる。すなわち、ケース 3 3の側でも、その内部空間の区画には、スぺ一サ 3 1 ' と、このスぺ一サ 3 1 ' を介して上下に積重されたモジュール M ' (バッテリー要素）の対とを使用している。なお、このスぺ一サ 3 1 ' も、ゴムあるいはスポンジなどから構成されたものである。

加えて、モジュール M ' とケース 2の内面との間にも、ゴム製あるいはスポンジ製の長尺なスぺ一サ 3 2 ' を介在させている。但し、このスぺ一サ 3 2 ' も、モジュール M ' の長さ方向（ケース 1の奥行き方向）に沿って、二つ配置されている。

したがって、モジュール Mは、スぺ一サ 3 2を介してケース 3 0の内面とスぺ一サ 3 1とに挟まれた状態で、同ケース 3 0内に支持されている。他方、モジュール M ' は、スぺ一サ 3 2 ' を介してケース 3 3の内面とスぺ一サ 3 1 ' とに挟まれた状態で、同ケース 3 3内に支持されている。上記ケース 3 0の上下外面には、同ケース 3 0内に配置されるモジュ —ル Mの一部を納めるための、断面円弧状の凸部 3 0 aが形成されている。また、上記ケース 3 3の上下外面にも、同ケース 3 3内に配置されるモジュール M ' の一部を納めるための、断面円弧状の凸部 3 3 aが形成されている。したがって、上記スぺ一サ 3 2およびスぺ一サ 3 2 ' は、複数の円弧状部分を一列に連結した格好となっている。

さて、上記ケース 3 0とケース 3 3とは、その一方側に形成された凸部間の凹部内に、他方側に形成された凸部が位置するよう、上下に積重されている。更に具体的に言うと、ケース 3 0の凸部 3 0 a間の凹部には、ケース 3 3の凸部 3 3 aが納まっている。一方、ケース 3 3の凸部 3 3 a間の凹部には、ケース 3 0の凸部 3 0 aが納まっている。つまりケース 3 0とケース 3 3とは、互いに嚙み合った状態となっている。本実施例では、ケース 3 0とケース 3 3とを、こうした状態にて、外ケース 3 4内に収納している。なお、この外ケース 3 4は、ケース 3 0 に対応した上半体と、ケース 3 3に対応した下半体とからなり、嵌合によって、上下に分離可能に接合されている。

上記構造を採用した場合、上下に積重されたモジュール M (あるいはモジュール Μ ' ) の対と、その間に介在させたスぺーサ 3 1 (あるいはスぺ一サ 3 1 ' ) とが、いわば隔壁としての役割を果たす。したがって本冷却構造にあっては、この隔壁と隣合う空隙（空間）力冷却用の導入外気の流動経路となる。

さて、本実施例に係るバッテリー冷却構造では、仕切り板を使用せずに導入外気の流動経路を形成できる。したがって、上述したように、部品点数や組立て工数を削減できる。そして、この結果、更なるコスト削減が図れる。また、本冷却構造を採用することで、ケース 3 0とケース 3 3とを上下に積重させて得られた積重体の寸法、特に、その高さ寸法を節減することができる。これは、バッテリーユニットの一層のコンパクト化に大きく貢献する。その上、本冷却構造を採用することで、ケース 3 0， 3 3内でのモジュール M， M ' の位置安定性が飛躍的に向上する。

但し、本冷却構造を採用する場合、ケース 3 0とケース 3 0とをつなぐターンダクト（図示せず）は、外ケース 3 4の中心線に対して、やや傾斜したものとなる。

Claims

請求の範囲

1 . ケース内に収納されたバッテリーを、外気によって冷却するためのバッテリ一冷却構造であつて、

前記ケースと、

前記第 2の導入口から前記第 2の空間内に導入された前記外気を、前記外気が前記第 2の空間内を通過した後に排出するための、前記バッテリーの一端側に対応する前記ケースの面に形成された第 2の排出口とを有することを特徴とするバッテリー冷却構造。

2 . 前記ケースを二つ有し、

前記ケースの他方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの一方における前記第 2の排出口から排出されるよう構成されてなることを特徴とする請求項 1に記載のバッテリー冷却構造。

3 . 前記ケース内には、複数の前記バッテリーが並列状態で収納されてなると共に、

前記ケース内には、前記バッテリーを挟んで隣合う前記第 1の空間および前記第 2の空間からなる単位冷却系が複数設けられてなり、更に、隣合う前記単位冷却系同士が、前記第 1の空間または前記第 2 の空間を共有するよう構成されてなることを特徴とする請求項 1に記載のバッテリー冷却構造。

4 . 前記ケース内には、複数の前記バッテリーが並列状態で収納されてなると共に、

前記ケース内には、前記バッテリーを挟んで隣合う前記第 1の空間および前記第 2の空間からなる単位冷却系が複数設けられてなり、更に、隣合う前記単位冷却系同士が、前記第 1の空間または前記第 2 の空間を共有するよう構成されてなることを特徴とする請求項 2に記載のバッテリー冷却構造。

5 . ケース内に収納されたバッテリーを、外気によって冷却するためのバッテリ一冷却構造であつて、

前記バッテリーの他端側に対応する前記ケースの面に形成した第 2の導入口から、前記第 2の空間内に導入された外気が、前記第 2の空間内を通過した後に、前記バッテリーの一端側に対応する前記ケースの面に形成した第 2の排出口から排出されるよう構成されてなることを特徴とするバッテリー冷却構造。

6 . 前記ケースを二つ有し、

前記ケースの他方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの一方における前記第 2の排出口から排出されるよう構成されてなることを特徴とする請求項 5に記載のバッテリー冷却構造。

7 . 前記ケース内には、複数の前記バッテリーが並列状態で収納されてなると共に、

前記ケース内には、前記バッテリーを挟んで隣合う前記第 1の空間および前記第 2の空間からなる単位冷却系が複数設けられてなり、更に、隣合う前記単位冷却系同士が、前記第 1の空間または前記第 2 の空間を共有するよう構成されてなることを特徴とする請求項 5に記載一冷却構造。

8 . 前記ケース内には、複数の前記バッテリーが並列状態で収納されてなると共に、

前記ケース内には、前記バッテリーを挟んで隣合う前記第 1の空間および前記第 2の空間からなる単位冷却系が複数設けられてなり、

更に、隣合う前記単位冷却系同士が、前記第 1の空間または前記第 2 の空間を共有するよう構成されてなることを特徴とする請求項 6に記載のバッテリー冷却構造。

9 . 外気圧送手段を備えたダクトを更に有し、前記第 1の導入口は、前記ダクトに接続されていることを特徴とする請求項 1に記載のバッテリー冷却構造。

1 0 . 外気圧送手段を備えたダクトを更に有し、前記第 1の導入口は、前記ダク卜に接続されていることを特徴とする請求項 5に記載のバッチリー冷却構造。

1 1 . 仕切り板を更に有し、前記ケース内の空間の区画には、前記バッテリーと共に前記仕切り板が使用されてなり、

更に、前記仕切り板が前記バッテリ一を支持するよう構成されてなることを特徴とする請求項 1に記載のバッテリー冷却構造。

1 2 . 仕切り板を更に有し、前記ケース内の空間の区画には、前記バッテリ一と共に前記仕切り板が使用されてなり、更に、前記仕切り板が前記バッテリーを支持するよう構成されてなることを特徴とする請求項 5に記載のバッテリ一冷却構造。

1 3 . スぺーサを更に有し、前記ケース内の空間の区画には、前記スぺーサと、前記スぺ一サを介して上下に積重された前記バッテリーの対とが使用されてなり、

更に、前記バッテリーは、前記ケースの内面と前記スぺ一サとに挟まれた状態で、前記ケース内に支持されてなることを特徴とする請求項 1 に記載のバッテリ一冷却構造。

1 4 . スぺーサを更に有し、前記ケース内の空間の区画には、前記スぺーサと、前記スぺーサを介して上下に積重された前記バッテリーの対とが使用されてなり、

更に、前記バッテリーは、前記ケースの内面と前記スぺ一サとに挟まれた状態で、前記ケース内に支持されてなることを特徴とする請求項 5 に記載のバッテリー冷却構造。

1 5 . 前記ケースの上下外面には、前記ケース内に配置される前記バッテリーの一部を納めるための凸部が形成されてなり、

前記ケースの一方側に形成された前記凸部間の凹部内に、前記ケースの他方側に形成された前記凸部が位置するよう、前記ケ一スは上下に積重されてなることを特徴とする請求項 2に記載のバッテリー冷却構造。

1 6 . 前記ケースの上下外面には、前記ケース内に配置される前記バッテリ一の一部を納めるための凸部が形成されてなり、

前記ケースの一方側に形成された前記凸部間の凹部内に、前記ケースの他方側に形成された前記凸部が位置するよう、前記ケースは上下に積重されてなることを特徴とする請求項 6に記載のバッテリー冷却構造。

1 7 . 前記ダクトにおける外気が導入される側の端部開口と、前記ケースに形成された前記第 2の排出口とが、循環用管体によって接続されてなり、

前記循環用管体は、必要に応じて、前記第 2の排出口からの排気を大気中に放出し、かつ、外気を前記ダクトに供給できるよう構成されてなることを特徴とする請求項 9に記載のバッテリー冷却構造。

1 8 . 前記ダクトにおける外気が導入される側の端部開口と、前記ケ —スに形成された前記第 2の排出口とが、循環用管体によって接続されてなり、

前記循環用管体は、必要に応じて、前記第 2の排出口からの排気を大気中に放出し、かつ、外気を前記ダクトに供給できるよう構成されてなることを特徴とする請求項 1 0に記載のバッテリー冷却構造。

1 9 . 前記バッテリーは、複数個のセルを直列に接続して構成されたものであることを特徴とする請求項 1に記載のバッテリー冷却構造。

2 0 . 前記バッテリーは、複数個のセルを直列に接続して構成されたものであることを特徴とする請求項 5に記載のバッテリー冷却構造。

2 1 . ケース内に収納された、複数個のセルを直列に接続して構成されたバッテリーを、外気によって冷却するためのバッテリー冷却構造であって、前記ケースと、

前記ケースは互いに隣接する状態で二つ存在し、更に、前記ケースの一方における前記第 1の排出口と前記ケースの他方における前記第 2の導入口とを接続すると共に、前記ケースの他方における前記第 1の排出口と前記ケースの一方における前記第 2の導入口とを接続することで、前記ケースの一方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの他方における前記第 2の排出口から排出され、前記ケースの他方における前記第 1の導入口から導入された外気が、前記ケースの一方における前記第 2の排出口から排出されるよう構成されてなり、前記ケース内には、複数の前記バッテリーが並列状態で収納されてなると共に、前記ケース内には、前記バッテリーを挟んで隣合う前記第 1 の空間および前記第 2の空間からなる単位冷却系が複数設けられてなり、隣合う前記単位冷却系同士が、前記第 1の空間または前記第 2の空間を共有するよう構成されてなり、

更に、前記ケース内の空間の区画には、スぺーサと、前記スぺーサを介して上下に積重された前記バッテリーの対とが使用されてなり、前記バッテリーは、前記ケースの内面と前記スぺ一サとに挟まれた状態で、前記ケース内に支持され、

かつ、前記ケースの上下外面には、前記ケース内に配置される前記バッテリーの一部を納めるための凸部が形成されてなり、前記ケースの一方側に形成された前記凸部間の凹部内に、前記ケースの他方側に形成された前記凸部が位置するよう、前記ケースは上下に積重されてなることを特徴とするバッテリー冷却構造。