特許 6044244 車両用バッテリパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6044244

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】車両用バッテリパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6557 20140101AFI20161206BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20161206BHJP

   H01M 10/6551 20140101ALI20161206BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20161206BHJP

   B60K 1/04 20060101ALI20161206BHJP

   B60K 11/06 20060101ALI20161206BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20161206BHJP

   B62D 25/08 20060101ALN20161206BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/6557

   H01M10/613

   H01M10/6551

   H01M10/6563

   B60K1/04 ZZHV

   B60K11/06

   H01M2/10 S

   !B62D25/08 M

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-220449(P2012-220449)

(22)【出願日】2012年10月2日

(65)【公開番号】特開2014-75181(P2014-75181A)

(43)【公開日】2014年4月24日

【審査請求日】2015年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001520

【氏名又は名称】特許業務法人日誠国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀧澤 弘二

(72)【発明者】

【氏名】原田 優

【審査官】 古河 雅輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２６９９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９２８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１８９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２１９９１３３（ＥＰ，Ａ２）

【文献】 特開２０１２−１２８９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２０３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２３３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３３５２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１１１２７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ １／００− ６／１２

Ｂ６０Ｋ ７／００−１５／１０

Ｂ６２Ｄ ２５／０８

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ １０／５２−１０／６６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケース内に、複数のバッテリセルでなるバッテリセル群と、該バッテリセル群へ空気を流す冷却ファンと、が収納され、
前記ケース上部に、当該ケース内に空気を導入する吸入口と、該ケース外へ空気を排出する排出口と、が形成された車両用バッテリパックにおいて、
前記ケースの下面に下方に突出する複数の放熱フィンを設け、
前記バッテリセル群の前記バッテリセル同士の間に隙間を有するともに、前記ケースの内側底面と、前記バッテリセル群の底面と、の間に底部空間を形成し、
前記ケース内に、前記吸入口から当該ケースの一方の内側面に沿って前記底部空間まで延在された吸気流路を配置し、
前記底部空間内に、前記ケースの一方の内側面から当該一方の内側面に対向する他方の内側面に向けて延びるように水平流路が設けられ、当該水平流路に前記吸気流路が連通され、
前記バッテリセル群は、中部空間を隔てて上側バッテリセル群と下側バッテリセル群とを備えており、
前記中部空間内に、前記ケースの一方の内側面から他方の内側面に向けて延びるように中部水平流路が設けられ、当該中部水平流路に前記吸気流路が連通され、
前記バッテリセル群の上部に排出用開口部を設け、
前記排出用開口部は、前記排出口と連通する
ことを特徴とする車両用バッテリパック。

【請求項2】

前記水平流路は、前記バッテリセル群の下面が対向する上面側が開放された凹溝部であり、該凹溝部の溝幅寸法が上流側から下流側に向けて大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリパック。

【請求項3】

前記中部水平流路が、上側バッテリセル群の下面が対向する、上面側が開放された凹溝部であり、この凹溝部の溝幅寸法が上流側から下流側に向けて大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用バッテリパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車両用バッテリパックに関し、さらに詳しくは、冷却構造を備える車両用バッテリパックに関する。

【背景技術】

【0002】

電動車両に搭載されるバッテリパックは、出力性能を高めるために、内蔵されるバッテリの温度を適温に保つことが望ましい。従来、下面外側に放熱フィンを取り付けたハウジング内に、複数のバッテリ（セル）を隙間が生じないように配置したバッテリパックが知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来のバッテリパックでは、複数のバッテリがハウジング内に隙間が生じないように配置されているため、バッテリから発生した熱を直接ハウジングに伝導させている。そして、この従来のバッテリパックでは、ハウジングの下面外側に取り付けられた放熱フィンにより、ハウジング内から伝導された熱を放出するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１８９１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のバッテリパックの構造では、複数のバッテリ同士が隙間を生じないように密に配置されているため、以下のような問題点がある。すなわち、この構造では、ハウジング内に冷却ファンを配置させて、バッテリ同士の隙間や、ハウジングの底面とバッテリの底面同士の隙間に、空気を送り込んでバッテリの温度を低下させることができない。また、この構造では、放熱フィンに近いバッテリほど冷却効果が高くなり、ハウジング内に温度分布が発生して、バッテリを均一に冷却することができない。これらの問題点により、従来のバッテリパックでは、バッテリ性能が低下する虞があった。

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、底面を保護することができ、しかもバッテリの出力性能を安定させることができる、バッテリモジュールを内蔵した車両用バッテリパックを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、ケース内に、複数のバッテリセルでなるバッテリセル群と、該バッテリセル群へ空気を流す冷却ファンと、が収納され、ケース上部に、当該ケース内に空気を導入する吸入口と、該ケース外へ空気を排出する排出口と、が形成された車両用バッテリパックにおいて、ケースの下面に下方に突出する複数の放熱フィンを設け、バッテリセル群のバッテリセル同士の間に隙間を有するともに、ケースの内側底面と、バッテリセル群の底面と、の間に底部空間を形成し、ケース内に、吸入口から当該ケースの一方の内側面に沿って底部空間まで延在された吸気流路を配置し、底部空間内に、ケースの一方の内側面から当該一方の内側面に対向する他方の内側面に向けて延びるように水平流路が設けられ、当該水平流路に吸気流路が連通され、バッテリセル群は、中部空間を隔てて上側バッテリセル群と下側バッテリセル群とを備えており、中部空間内に、ケースの一方の内側面から他方の内側面に向けて延びるように中部水平流路が設けられ、当該中部水平流路に吸気流路が連通され、バッテリセル群の上部に排出用開口部を設け、排出用開口部は、排出口と連通することを特徴とする。

【0007】

上記態様としては、底部空間内に、ケースの一方の内側面から当該一方の内側面に対向する他方の内側面に向けて延びるように水平流路が設けられ、この水平流路に吸気流路が連通された構成としてもよい。

【0008】

上記態様としては、水平流路が、バッテリセル群の下面が対向する、上面側が開放された凹溝部であり、この凹溝部の溝幅寸法が上流側から下流側に向けて大きくなるように設定されていることが好ましい。

【0010】

上記態様としては、中部水平流路が、上側バッテリセル群の下面が対向する、上面側が開放された凹溝部であり、この凹溝部の溝幅寸法が上流側から下流側に向けて大きくなるように設定されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、底面を保護することができ、しかもバッテリの出力性能を安定させることができる、複数のバッテリを内蔵した車両用バッテリパックを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックを搭載した車両を示す側面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックが車両に搭載されてカバー部材で覆われた状態を示す、車両左斜め上方から見た斜視図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックを搭載した車両後部を車両の左斜め下方から見た斜視図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックを車両の左斜め上方から見た斜視図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックを車両の左斜め後方から見た斜視図である。

【図6】図６は、図１のVI−VI断面図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの上側ケースおよび上側のバッテリを除いた状態を車両の左斜め上方から見た斜視図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの底面図である。

【図9】図９は、図８のIX−IX断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパック（以下、バッテリパックと云う。）の詳細を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、説明の便宜を図るために、図中においてバッテリパックを搭載する車両１００の前後方向、左右方向、ならびに上下方向を矢印で示し、バッテリパックの前後方向、左右方向、ならびに上下方向として説明する。

【0014】

［搭載車両の概略構成］
先ず、本実施の形態のバッテリパックの構成の説明に先駆けて、バッテリパックを搭載する車両の概略構成について説明する。本実施の形態に係るバッテリパックは、例えば、ハイブリッド車もしくは電気自動車などの車両に搭載される。図１に示すように、バッテリパック１は、車両１００の車両後部１０１におけるリヤシート１０２よりも車両前後方向後方の空間１０３に配置されている。なお、リヤシート１０２は、シートクッション１０２Ａと、シートバック１０２Ｂと、を備えている。したがって、より具体的には、バッテリパック１は、シートクッション１０２Ａの車両前後方向後方に配置されている。

【0015】

図２に示すように、車両後部１０１の車両左右（幅）方向の両側には、それぞれ車両前後方向に沿って延びる一対のリヤサイドメンバ１０４が設けられている。これらリヤサイドメンバ１０４の上には、リヤフロアパネル１０５が設けられている。図１に示すように、車両後部１０１の車両幅方向の両側には、一対の後輪１０６が配置されている。図１に示すように、リヤフロアパネル１０５の車両前後方向後方には、車両幅方向に沿ってリヤバンパメンバ１０７が設けられている。このリヤバンパメンバ１０７の車両前後方向前側には、リヤパネル１０８が設けられている。また、このリヤバンパメンバ１０７には、車両幅方向に沿ってリヤバンパ１０９が支持されている。図１に示すように、リヤフロアパネル１０５には、バッテリパック１の上部を挿入する略矩形状の開口部１１０が形成されている。

【0016】

図１〜図３に示すように、リヤフロアパネル１０５には、開口部１１０の上側にカバー部材１１１が取り付けられている。このカバー部材１１１は、開口部１１０を取り囲む角筒状のカバーパネル１１１Ａと、このカバーパネル１１１Ａの上部開口部を閉塞する矩形板状のリッド１１１Ｂと、を備える。カバーパネル１１１Ａおよびリッド１１１Ｂは、荷室側の空間とバッテリパック１を配置する空間１０３（図１参照）とを区画している。なお、この空間１０３は、車外側から空気が導入できるようになっている。図３に示すように、リヤフロアパネル１０５の下方には、バッテリパック１を支持するためのバッテリパック支持部材１１２が設けられている。

【0017】

［バッテリパック］
図４および図５に示すように、バッテリパック１は、略直方体形状のケース２と、このケース２内に収納された高電圧を発生するバッテリセル群３と、ケース２の上に配置された略直方体形状のエアクリーナ４と、ケース２内に設けられた冷却ファン５と、を備える。ケース２は、略直方体形状の剛性を有する筐体である。ケース２は、上部分であるケース上部２１と、下部分であるケース下部２２と、からなる。図５に示すように、冷却ファン５は、ケース上部２１内の上部に配置されている。冷却ファン５としては、例えばシロッコファンを用いることができる。

【0018】

ケース下部２２の上端開口縁には、水平方向に沿って外側に向けて突出し、かつ周回するように形成されたフランジ部２３が設けられている。図２および図３に示すように、このフランジ部２３は、バッテリパック１を車両に搭載する際に、バッテリパック支持部材１１２へ支持、取り付けに供される。一方、ケース下部２２の下面には、下面全体に亘って、車両前後方向に沿って延びるように複数のフィン６が互いに平行をなすように設けられている。なお、本実施の形態おいて、これら複数のフィン６は、ケース下部２２と一体に成形されている。

【0019】

図９に示すように、バッテリセル群３は、それぞれ複数のバッテリセル３１でなる、上側バッテリセル群３２と、下側バッテリセル群３３とを含む。なお、上側バッテリセル群３２および下側バッテリセル群３３を構成する複数のバッテリセル３１同士の間には、隙間Ｓが介在されている。なお、上側バッテリセル群３２および下側バッテリセル群３３は、それぞれ図示しないフレーム部材で上記隙間Ｓを形成した状態で複数のバッテリセル３１が保持されてモジュールを構成している。

【0020】

図５、図７および図９に示すように、ケース下部２２には、枠組み体でなる下側セル支持フレーム１２が配置されている。この下側セル支持フレーム１２の枠内には、下側バッテリセル群３３が配置されている。ここで、下側バッテリセル群３３は、下側セル支持フレーム１２の下部枠板１２Ａの上に配置されている。したがって、下側バッテリセル群３３の下面３３Ｂは、ケース下部２２の底面（内側底面）２２Ｂよりも下側セル支持フレーム１２の下部枠板１２Ａの厚さ分だけ高く設定されている。このため、ケース下部２２の底面２２Ｂと下側バッテリセル群３３の下面３３Ｂとの間に、底部空間Ｓｂが形成されている。

【0021】

そして、下側セル支持フレーム１２の上には、上側セル支持フレーム１３が載置されている。図９に示すように、この上側セル支持フレーム１３内には、上側バッテリセル群３２が配置されている。この上側バッテリセル群３２の下面３３Ｂは、下側バッテリセル群３３の上面３３Ｔよりも、上側セル支持フレーム１３の下部枠板１３Ａの厚さ寸法以上の高さの中部空間Ｓｍが形成されている。また、本実施の形態では、上側バッテリセル群３２の上面３２Ｔの上方には、上部空間Ｓｔが形成されている。

【0022】

図６、図７および図９に示すように、本実施の形態では、ケース２内に、吸気流路としての車体上下方向に延びる吸気ダクト７と、底部空間Ｓｂに配置される水平流路としての一対の水平ダクト８と、中部空間Ｓｍに配置される中部水平流路としての一対の中部水平ダクト９と、一対の水平ダクト８の上流端部同士を連通させる水平連絡ダクト１０と、一対の中部水平ダクト９の上流端部同士を連通させる中部水平連絡ダクト１１と、を備えている。

【0023】

図９に示すように、ケース上部２１の上面２１Ａには、吸入口２４が形成されている。また、ケース上部２１の後面２１Ｒには、排出口２５が形成されている。なお、エアクリーナ４は、ケース上部２１の上面２１Ａに形成された吸入口２４に連通するように取り付けられている。エアクリーナ４は、内部に図示しないフィルタエレメントが収納されている。

【0024】

図５および図９に示すように、上記冷却ファン５は、排出口２５に向けてケース２内の冷却風をケース２外へ排出するように設定されている。さらに詳しくは、冷却ファン５は、ケース２内の上部空間Ｓｔから空気を排出口２５へ向けて送風するように設定されている。この冷却ファン５の駆動により排出口２５から冷却風Ｆ５を排出することにより、吸入口２４からエアクリーナ４を経てケース２内に浄化された空気を取り入れるようになっている。

【0025】

図４に示すように、吸気ダクト７は、エアクリーナ４側から導入した冷却風Ｆ１をケース２の一方の内側面２Ａ（図６参照）に沿って下方へ向けて搬送できるように延在されている。この吸気ダクト７は、上部吸気ダクト７１と、下部吸気ダクト７２と、を備えている。これら上部吸気ダクト７１および下部吸気ダクト７２は、ともに偏平な角筒形状を有している。上部吸気ダクト７１は、上側バッテリセル群３２の側面に対向するように上側バッテリセル群３２の側方に配置されている。下部吸気ダクト７２は、下側バッテリセル群３３の側面に対向するように下側バッテリセル群３３の側方に配置されている。

【0026】

上部吸気ダクト７１の下流端部は、中部水平連絡ダクト１１に連通するように設けられている。また、下部吸気ダクト７２の下流端部は、水平連絡ダクト１０に連通するように設けられている。図６および図７に示すように、水平ダクト８は、下側バッテリセル群３３の下面３３Ｂ（図９参照）と対向する上面側が開放された凹溝部であり、溝幅寸法が上流側（車両前側）から下流側（車両後側）に向けて大きくなるように設定されている。中部水平ダクト９は、上側バッテリセル群３２の下面３２Ｂと対向する上面側が開放された凹溝部であり、溝幅寸法が上流側（車両前側）から下流側（車両後側）に向けて大きくなるように設定されている。

【0027】

水平ダクト８は、上側が開放された構造であるため、この水平ダクト８に対して幅方向（車両左右方向）にも冷却風を供給できるようになっている。同様に、中部水平ダクト９も上側が開放された構造であるため、中部水平ダクト９の幅方向（車両左右方向）にも冷却風を供給できるようになっている。

【0028】

［バッテリパックの車両搭載構造］
次に、本実施の形態に係るバッテリパック１の車両搭載構造について説明する。図１に示すように、バッテリパック１は、車両後部１０１のリヤフロアパネル１０５に形成した開口部１１０を覆うカバー部材１１１内に、ケース上部２１が下方から挿入された状態で保持されている。すなわち、図２および図３に示すように、バッテリパック１のケース２に設けられたフランジ部２３は、バッテリパック支持部材１１２に搭載された状態で固定されている。

【0029】

図１に示すように、エアクリーナ４は、カバー部材１１１の天井部としてのリッド１１１Ｂの下面と、バッテリパック１（ケース上部２１）の頂面とで挟まれた空間１０３に配置されている。このため、エアクリーナ４は、バッテリパック１が搭載された空間１０３から空気を取り入れるようになっている。図５に示すように、バッテリパック１の排出口２５は、車両前後方向の後側に配置されている。また、ケース２の下面に設けられている放熱フィン６は、車両前後方向に沿って延びるように配置されている。

【0030】

［バッテリパックの動作、作用、および効果］
以下、バッテリパック１の動作、作用、および効果について説明する。
本実施の形態に係るバッテリパック１では、空気が、ケース２の吸入口２４から吸気ダクト７を通って下方に搬送される。冷却ファン５によって、空気がケース２の下側から上方に吸い上げられて、バッテリセル３１同士または上側バッテリセル群３２や下側バッテリセル群３３などのバッテリセル群同士の隙間に空気が流れる。そして、空気は、冷却ファン５により排出口２５へ向けて空気が送られ、ケース２の外部へと排出される。

【0031】

そして、ケース２の外側底面に複数の放熱フィン６を設けたことにより、吸気ダクト７でケース２の内側底面（底部空間Ｓｂ）に搬送された空気の熱を放熱できるとともに、水平ダクト８を通過する空気を冷却できる。これによって、バッテリセル３１同士の間、または上側バッテリセル群３２や下側バッテリセル群３３などのバッテリセル群同士の隙間に流れ込む手前で空気の温度を下げることができる。したがって、温度が上がりきらない状態に冷却された空気をバッテリセル３１同士の間、または上側バッテリセル群３２や下側バッテリセル群３３などのバッテリセル群同士の隙間に直接流し込むことができ、バッテリセル３１の温度を均一化できる。この結果、本実施の形態では、バッテリセル３１の出力性能を安定させて出力性能を高めることができる。

【0032】

さらに、本実施の形態では、バッテリパック１の底面に複数の放熱フィン６を取り付けたことで、ケース２の底面を放熱フィン６で補強でき、車両走行時に、放熱フィン６によって異物がケース２の底面と直接接触することを防止でき、バッテリパック１を保護できる。

【0033】

本実施の形態では、吸気ダクト７から供給される空気を、水平連絡ダクト１０や中部水平連絡ダクト１１で車両左右方向に搬送し、その後、これら水平連絡ダクト１０や中部水平連絡ダクト１１から水平ダクト８や中部水平ダクト９に搬送される。したがって、本実施の形態では、ケース２における一方の内側面から他方の内側面へ向けて空気を流すことができる。しかも、本実施の形態では、ケース２の平面輪郭内の領域全体に亘って均一に空気を流すことができる。したがって、本実施の形態では、バッテリセル３１同士の隙間へ空気を確実に流し込むことができる。

【0034】

本実施の形態では、水平ダクト８や中部水平ダクト９の凹溝部の溝幅寸法が上流側から下流側に向けて大きくなるように設定されているため、凹溝部における上流端部側で下流側へ向かう空気の流速を高めることができ、凹溝部における下流端部側（他端側）にも空気を流すことができる。これによって、水平ダクト８や中部水平ダクト９における凹溝部の全長に亘った空気を流すことができ、バッテリセル３１同士の間に確実に空気を流すことができ、バッテリセル３１を確実に冷却できる。

【0035】

上記のバッテリパック１の搭載構造においては、上述したバッテリパック１の作用・効果に加えて、以下に説明するような作用・効果を奏する。すなわち、一般に、リヤフロアパネル１０５は、車室のフロアに比べて高い位置に設けられている。したがって、上記の搭載構造では、バッテリパック１におけるケース下部２２を、リヤフロアパネル１０５の下方の大きな空間を利用して配置している。このため、本実施の形態では、全体として容量の大きくサイズが大きなバッテリパック１を、リヤフロアパネル１０５の上下の空間に効率的に搭載できる。また、上記のバッテリパック１の搭載構造においては、放熱フィン６に走行風を効率的に当てることができ、放熱効率を高めることができる。

【0036】

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態における開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。本発明に係る車両用バッテリパック１は、上記した車両搭載構造としたときに顕著な効果を奏するが、上記した車両搭載構造に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0037】

Ｓ 隙間
Ｓｂ 底部空間
Ｓｍ 中部空間
１ バッテリパック
２ ケース
３ バッテリセル群
４ エアクリーナ
５ 冷却ファン
６ 放熱フィン
７ 吸気ダクト（吸気流路）
８ 水平ダクト（水平流路）
９ 中部水平ダクト（中部水平流路）
１０ 水平連絡ダクト
１１ 中部水平連絡ダクト
１２ 下側セル支持フレーム
１３ 上側セル支持フレーム
２１ ケース上部
２１Ａ 上面
２１Ｒ 裏面
２２ ケース下部
２２Ｂ 底面（内側底面）
２３ フランジ部
２４ 吸入口
２５ 排出口
３１ バッテリセル
３２ 上側バッテリセル群
３２Ｂ 下面
３２Ｔ 上面
３３ 下側バッテリセル群
３３Ｂ 下面
３３Ｔ 上面
７１ 上部吸気ダクト
７２ 下部吸気ダクト
１００ 車両
１０３ 空間
１０５ リヤフロアパネル
１１０ 開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】