特開 2024-27712 組電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024027712

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】組電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6562 20140101AFI20240222BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240222BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20240222BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20240222BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6562

H01M10/613

H01M10/6556

H01M10/651

H01M10/625

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022130743

(22)【出願日】2022-08-18

(71)【出願人】

【識別番号】505083999

【氏名又は名称】ビークルエナジージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 健宏

(72)【発明者】

【氏名】久保田 修

【テーマコード（参考）】

5H031

【Ｆターム（参考）】

5H031HH08

5H031KK08

(57)【要約】

【課題】組電池において、電池の冷却効率をさらに向上させる。
【解決手段】組電池は、複数の電池を保持する保持部材と、保持部材を介して複数の電池を積層方向に積層した積層電池と、積層電池に隣接して積層方向に延伸し、複数の電池を冷却する冷却風の流路を形成する通風路と、を有する。通風路は、冷却風を通風路に取り込む吸気口を有する。保持部材は、通風路側と通風路の反対側とに開孔して通風路から積層電池へ冷却風を通風させる通風孔を有する。通風孔は、複数の電池の底面と保持部材の底面との間に形成された空間に向けて開孔した底面通風孔を含む。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池を保持する保持部材と、
前記保持部材を介して前記複数の電池を積層方向に積層した積層電池と、
前記積層電池に隣接して前記積層方向に延伸し、前記複数の電池を冷却する冷却風の流路を形成する通風路と、を有し、
前記通風路は、
前記冷却風を前記通風路に取り込む吸気口を有し、
前記保持部材は、
前記通風路側と該通風路の反対側とに開孔して前記通風路から前記積層電池へ前記冷却風を通風させる通風孔を有し、
前記通風孔は、
前記複数の電池の底面と前記保持部材の底面との間に形成された空間に向けて開孔した底面通風孔を含む、ことを特徴とする組電池。

【請求項2】

前記積層電池及び前記通風路を収容する筐体を有し、
前記通風路は、
前記複数の電池を冷却した後の前記冷却風を排出する排気口をさらに有する、ことを特徴とする請求項１に記載の組電池。

【請求項3】

前記保持部材は、
前記複数の電池をそれぞれ保持する複数の個別保持部材を連結して構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の組電池。

【請求項4】

前記複数の個別保持部材は、前記積層方向における端面に凹部を有し、
前記底面通風孔は、前記複数の個別保持部材のうちの第１の個別保持部材に形成された前記凹部と、該第１の個別保持部材の前記積層方向に隣接する前記複数の個別保持部材のうちの第２の個別保持部材に形成された前記凹部と、が向かい合うように形成された、ことを特徴とする請求項３に記載の組電池。

【請求項5】

前記通風路が、前記積層電池のうちの第１の積層電池と第２の積層電池との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の組電池。

【請求項6】

前記通風路が前記積層電池のうちの第１の積層電池と第２の積層電池との間に配置されたユニットが複数積層され、
積層された複数の前記ユニットが備える複数の前記通風路は、前記吸気口で集合し、互いに連通する、ことを特徴とする請求項１に記載の組電池。

【請求項7】

前記積層電池は、前記通風路のうちの第１の通風路と第２の通風路との間に配置され、
前記第１の通風路は、前記吸気口を有し、前記第２の通風路は、前記排気口を有し、
前記第１の通風路と前記第２の通風路は、前記第１の通風路から前記積層電池を経て前記第２の通風路に至る前記冷却風の流路を形成し、
前記第１の通風路の前記通風孔は、前記第１の通風路から前記積層電池へ前記冷却風を通風させ、
前記第２の通風路の前記通風孔は、前記積層電池から前記第１の通風路へ前記冷却風を通風させる、ことを特徴とする請求項２に記載の組電池。

【請求項8】

複数の電池を保持する保持部材と、
前記保持部材を介して前記複数の電池を積層方向に積層した積層電池と、
前記積層電池に隣接して前記積層方向に延伸し、前記複数の電池を冷却する冷却風の流路を形成する通風路と、を有し、
前記通風路は、
前記冷却風を前記通風路に取り込む吸気口を有し、
前記保持部材は、
前記通風路側と該通風路の反対側とに開孔して前記通風路から前記積層電池へ前記冷却風を通風させる通風孔を有し、
前記通風路の断面積は、全ての前記通風孔の開口面積の合計よりも大きい、ことを特徴とする組電池。

【請求項9】

前記通風孔は、
積層された前記複数の電池の主面の間に形成された空間に向けて開孔した主面通風孔を含む、ことを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載の組電池。

【請求項10】

前記保持部材は、
前記電池の高さ方向に複数の前記主面通風孔を等間隔に有する、ことを特徴とする請求項９に記載の組電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、組電池に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）や駆動の一部をモータで補助するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）の電源として、大容量かつ高出力の二次電池が求められる。二次電池は、例えばリチウムイオン二次電池であり、複数の二次電池を直列に接続してモジュールにし、複数のモジュールを直列又は並列に接続してパック化して使用される。

【0003】

二次電池は、充放電を行うと二次電池内部の構成物質の電気抵抗などで自己発熱する。自己発熱による温度上昇は、二次電池の劣化を早め寿命を短くする。そのため、二次電池は、適切に冷却されることが必要である。よって、電池パックは、特許文献１～３に開示されているように、空気や水などの冷体の流路を内部に設け、二次電池を冷却する構造が採用されることが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特願２０１０－１５３１４１号公報

【特許文献2】特願２０１５－００５３６２号公報

【特許文献3】特願２０１９－１３１０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、冷媒の流路構造に改善余地があり、電池の冷却効率をさらに向上させることが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態の一態様では、複数の電池を保持する保持部材と、前記保持部材を介して前記複数の電池を積層方向に積層した積層電池と、前記積層電池に隣接して前記積層方向に延伸し、前記複数の電池を冷却する冷却風の流路を形成する通風路と、前記積層電池及び前記通風路を収容する筐体と、を有し、前記通風路は、前記冷却風を前記通風路に取り込む吸気口と、前記複数の電池を冷却した後の前記冷却風を排出する排気口と、を有し、前記保持部材は、前記通風路側と該通風路の反対側とに開孔して前記通風路から前記積層電池へ前記冷却風を通風させる通風孔を有し、前記通風孔は、前記複数の電池の底面と前記保持部材の底面との間に形成された空間に向けて開孔した底面通風孔を含む、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、組電池において、電池の冷却効率をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態１の電池パックを示す斜視図。

【図2】実施形態１の電池パックの電池モジュール及び主通風路を示す平面図。

【図3】実施形態１の電池パックの電池モジュール及び主通風路を示す斜視図。

【図4】実施形態１の電池パック内部で電池を保持する電池ホルダの構成例を示す斜視図。

【図5】実施形態１の電池パック内部で電池を保持する電池ホルダの構成例を示す斜視図。

【図6】実施形態１の複数の電池ホルダの連結を示す斜視図。

【図7】実施形態１の複数の電池ホルダの連結を示す側面図。

【図8】実施形態１の電池ホルダを連結して形成される通風孔を示す側面図。

【図9】実施形態１の電池ホルダの通風孔の断面と主通風路の断面の定義を示す斜視図。

【図10】図９のＡ－Ａ断面図。

【図11】図９のＢ－Ｂ断面図。

【図12】実施形態１の電池ホルダのＢ－Ｂ線による断面図。

【図13】従来技術（断面積比の条件なし）と、実施形態１（断面積比の規定あり）の電池モジュールにおける温度分布のシミュレーション結果の比較図。

【図14】実施形態２の電池パックの電池モジュール及び主通風路を示す斜視図。

【図15】実施形態２と同様の電池パックの構成に対して、断面積比の規定なしの電池モジュールにおける温度分布を説明するための図。

【図16】実施形態３の電池パックの電池モジュール及び主通風路を示す斜視図。

【図17】実施形態３と同様の電池パックの構成に対して、断面積比の規定なしの電池モジュールにおける温度分布を説明するための図。

【図18】実施形態４の電池パックの電池モジュール及び主通風路を示す斜視図。

【図19】実施形態４の電池パックの電池モジュール及び主通風路を示す斜視図（上段の電池モジュール及び主通風路を取り除いた状態）。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の各々の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各々の実施形態の理解を容易にするために、図面において、構成部材の大きさや比率を誇張したり、簡略化したりしている場合がある。各々の実施形態の説明では、同一の構成に対して同一符号を付与して重複する説明を省略する。各々の実施形態では、同一の複数の構成を、それぞれを区別する場合には同一符号に添え字を付加して説明し、区別しない場合には添え字を除く同一符号で説明する。

【0010】

各々の実施形態の説明では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を座標軸とする正系のＸＹＺ直交座標系を用いる。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各軸の矢印は、座標軸の正方向を示す。Ｘ軸は、電池の幅方向の座標軸である。Ｙ軸は、電池の積層方向の座標軸である。Ｚ軸は、電池の高さ方向の座標軸である。Ｘ軸及びＹ軸で構成される平面をＸＹ平面、Ｙ軸及びＺ軸で構成される平面をＹＺ平面、Ｘ軸及びＺ軸で構成される平面をＸＺ平面と称する。但し、ＸＹＺ直交座標系では、相対的な位置関係が表されるに過ぎない。

【0011】

［実施形態１］
（実施形態１の電池パック１の概要）
図１は、実施形態１の電池パック１を示す斜視図である。図１は、電池筐体２に電池モジュール３及び主通風路４を収容した状態の電池パック１を概略的に示す。図２は、実施形態１の電池パック１の電池モジュール３及び主通風路４を示す平面図である。図３は、実施形態１の電池パック１の電池モジュール３及び主通風路４を示す斜視図である。電池パック１は、電気自動車やハイブリッド電気自動車といった、電力を駆動エネルギーとする各種車両に電力供給源として搭載される。

【0012】

電池パック１は、中空状の電池筐体２と、２つの電池モジュール（積層電池）３ａ，３ｂと、主通風路４とを備える組電池である。電池筐体２の素材は、強度や耐久性、加工性などの要求仕様を満せば、どのような素材でもよい。また、電池筐体２内に収容される電池モジュール３の数は、２つに限定されない。

【0013】

電池モジュール（積層電池）３は、複数の電池３１が複数の電池ホルダ３２（図４～図６を参照して後述）のそれぞれを介してＹ軸方向（積層方向）に積層された積層電池である。電池３１は、巻回式の二次電池であり、電池巻回群が金属製の電池缶に収容されたものである。電池モジュール３ａは、主通風路４のＸ軸負方向側に配置される。電池モジュール３ｂは、主通風路４のＸ軸正方向側に配置される。

【0014】

主通風路４は、電池モジュール３に隣接する。主通風路４は、Ｙ軸に沿って延伸し、電池筐体２内で電池３１を冷却する冷却用空気の通風路を構成する。主通風路４は、例えば電池モジュール３ａ，３ｂをＸ軸方向に並べた際の電池モジュール３ａ，３ｂの間隙を、Ｚ軸の両方向側から閉塞するように電池モジュール３ａ，３ｂに板状部材を取り付けて形成することができる。主通風路４は、Ｙ軸負方向側に吸気ダクト４１を備える。吸気ダクト４１は、Ｙ軸負方向側に開口する吸気口４１１を備える。

【0015】

吸気ダクト４１、主通風路４、及び排気ダクト２１は、電池３１を冷却する冷却風の流路を形成する通風路を構成する。すなわち、通風路は、冷却風を通風路に取り込む吸気口４１１と、電池３１を冷却した後の冷却風を排出する排気口４２１とを備える。

【0016】

電池３１を冷却する冷媒である例えば冷却用空気は、矢印Ａ（図１）で示すように、吸気口４１１から吸気ダクト４１を介して主通風路４内に取り込まれる。そして、冷却用空気は、矢印Ｂ（図２）で示すように、電池モジュール３ａ，３ｂの主通風路４側に設けられた通風孔群３３２（図８）を介して細かく分岐して、主通風路４から電池モジュール３ａ，３ｂ側へ流れる。

【0017】

さらに、冷却用空気は、矢印Ｃ（図３）で示すように、電池モジュール３ａ，３ｂの主通風路４の反対側に設けられた通風孔群３３２（図８）を介して、電池モジュール３ａ，３ｂから離れる方向へ流れる。最後に、冷却用空気は、電池パック１の電池筐体２の内壁に衝突して進路を変え、矢印Ｄ（図１）で示すように、電池筐体２のＺ軸正方向側に設けられた排気ダクト２１の排気口２２１からＺ軸正方向に向けて排出される。

【0018】

なお、電池パック１は、電池筐体２と排気口２１１を備えない構成でもよい。この場合、冷却風は、吸気口４１１と通風孔（第１通風孔３２２ａ、第２通風孔３２２ｂ、第３通風孔３２６、第４通風孔３２８、第５通風孔３３０等）との間で通風される流路を形成する。

【0019】

（電池ホルダ３２の構成例）
図４及び図５は、実施形態１の電池パック１内部で電池３１を保持する電池ホルダ３２の構成例を示す斜視図である。図５は、図４に示す電池ホルダ３２を矢印Ｅの方向から見た斜視図である。電池ホルダ３２の素材は、強度や耐久性、加工性などの要求仕様を満せば、どのような素材でもよい。電池ホルダ３２は、電池３１を保持する個別保持部材である。

【0020】

電池ホルダ３２は、図４及び図５に示すように、第１底面部３２１ａと、第２底面部３２１ｂとを備える。また、電池ホルダ３２は、第１通風孔３２２ａと、第２通風孔３２２ｂとを備える。また、電池ホルダ３２は、第１支持台３２３ａと、第２支持台３２３ｂと、柱部３２４と、第１梁部３２５と、第３通風孔３２６と、第２梁部３２７と、第４通風孔３２８と、第３梁部３２９と、第５通風孔３３０と、第４梁部３３１とを備える。

【0021】

電池ホルダ３２は、第１梁部３２５、第２梁部３２７、第３梁部３２９、及び第４梁部３３１を含むＸＺ平面と平行な仮想面に関して対称な構造である。

【0022】

第１底面部３２１ａは、電池ホルダ３２の最もＺ軸負方向側に位置し、電池ホルダ３２に保持された状態で電池３１を積層した電池モジュール３の底面（Ｚ軸負方向側の面）を構成する。第１底面部３２１ａは、電池ホルダ３２が他の電池ホルダ３２とＹ軸方向に連結されると、他の電池ホルダ３２の第２底面部３２１ｂと共に電池モジュール３の底面を構成する。

【0023】

第１支持台３２３ａは、電池３１が電池ホルダ３２によって保持される際に、電池３１の底面（Ｚ軸負方向側の面）と接して電池３１を支持する。第１支持台３２３ａは、電池ホルダ３２が他の電池ホルダ３２とＹ軸方向に連結されると、他の電池ホルダ３２の第２支持台３２３ｂと共に電池３１の支持面を構成する。

【0024】

第１支持台３２３ａは、ＸＹ平面視した場合に、第１底面部３２１aと比較して、Ｙ軸方向の幅が狭い。第２支持台３２３ｂは、ＸＹ平面視した場合に、第２底面部３２１ｂと比較して、Ｙ軸方向の幅が第１支持台３２３ａと同程度に狭い。よって、電池３１が第１支持台３２３ａ及び第２支持台３２３ｂによって支持される際に、第１支持台３２３ａ及び第２支持台３２３ｂと接触しない非接触領域が、電池３１の底面に生じる。電池３１の底面の非接触領域は、第１底面部３２１ａ及び第２底面部３２１ｂと対向し、電池３１の底面を直接冷却する冷却用空気の流路３２２（図１２）を形成する。

【0025】

柱部３２４は、第１底面部３２１ａ及び第２底面部３２１ｂのＸ軸方向の両端側からそれぞれ垂直方向（Ｚ軸正方向）に延伸する。第１梁部３２５は、第１支持台３２３ａ及び第２支持台３２３ｂに対してＺ軸正方向に立設しつつ、２つの柱部３２４の間を渡っている。

【0026】

第３通風孔３２６は、２つの柱部３２４において、第１梁部３２５が接続される位置と、第２梁部３２７が接続される位置の中間に設けられる。

【0027】

第２梁部３２７は、２つの柱部３２４のそれぞれの第３通風孔３２６と第４通風孔３２８の中間位置において、２つの柱部３２４の間を渡っている。

【0028】

第４通風孔３２８は、２つの柱部３２４において、第２梁部３２７が接続される位置と、第３梁部３２９が接続される位置の中間に設けられる。

【0029】

第３梁部３２９は、２つの柱部３２４のそれぞれの第４通風孔３２８と第５通風孔３３０の中間位置において、２つの柱部３２４の間を渡っている。

【0030】

第５通風孔３３０は、２つの柱部３２４において、第３梁部３２９が接続される位置と、第４梁部３３１が接続される位置の中間位置に設けられる。

【0031】

第４梁部３３１は、２つの柱部３２４のそれぞれの第５通風孔３３０よりも上方（Ｚ軸正方向）の位置において、２つの柱部３２４の間を渡っている。

【0032】

図６は、実施形態１の複数の電池ホルダ３２の連結を示す斜視図である。図７は、実施形態１の複数の電池ホルダ３２の連結を示す側面図である。図８は、実施形態１の電池ホルダ３２を連結して形成される通風孔群３３２を示す側面図である。図６、図７、及び図８は、例示であり、図示を適宜簡略化している。

【0033】

複数の電池ホルダ３２は、図６に示すように、Ｙ軸方向に連結されることで、隣り合う２つの電池ホルダ３２の間に、電池３１を１つずつ保持する保持スペース３２ａが形成される。電池３１を保持する保持スペース３２ａの底面は、隣り合う２つの電池ホルダ３２の一方の第１支持台３２３ａと他方の第２支持台３２３ｂが向い合うことで形成される。保持スペース３２ａは、第１梁部３２５と、第２梁部３２７と、第３梁部３２９と、第４梁部３３１とによって、隣接する保持スペース３２ａと区画される。

【0034】

また、電池ホルダ３２は、図６及び図７に示すＺ軸に平行な破線Ｌ１を含むＸＺ平面に平行な仮想面内に、第１梁部３２５と、第２梁部３２７と、第３梁部３２９と、第４梁部３３１とを有する。よって、１つの保持スペース３２ａは、隣り合う２つの電池ホルダ３２のそれぞれの第３通風孔３２６、第４通風孔３２８、及び第５通風孔３３０を介して冷却用空気が流入及び流出させる。言い換えると、１つの電池ホルダ３２は、隣り合う２つの保持スペース３２ａに対して、第３通風孔３２６、第４通風孔３２８、及び第５通風孔３３０を介して冷却用空気を流入及び流出させる。

【0035】

また、２つの電池ホルダ３２が連結されると、図７に示すように、一方の電池ホルダ３２の第１通風孔３２２ａと、他方の電池ホルダ３２の第２通風孔３２２ｂは、ＹＺ平面視した場合に、電池３１の積層方向の互いに逆向きで接する。このとき、２つの電池ホルダ３２は、底面通風孔３２２ｈを形成する。底面通風孔３２２ｈは、隣接する電池ホルダ３２のＸ軸方向の両端にそれぞれに１つずつ形成される。

【0036】

底面通風孔３２２ｈは、電池３１の底面と、保持部材（電池ホルダ３２）の第１底面部３２１ａ及び第２底面部３２１ｂとの間に形成された空間に向けて開孔している。よって、隣接する電池ホルダ３２のＸ軸方向の両端の底面通風孔３２２ｈは、流路３２２（図１２）によって接続される。

【0037】

このように、実施形態１の電池パック１内部で電池３１を保持する保持部材３２Ｓは、複数の電池３１をそれぞれ保持する複数の個別保持部材（電池ホルダ３２）を連結して構成されたものである。この構成では、例えば底面通風孔３２２ｈを構成する第１通風孔３２２ａ及び第２通風孔３２２ｂを、電池３１の積層方向（例えばＹ軸正方向）と積層方向の逆方向（例えばＹ軸負方向）とに向い合う形で切り込まれた切り込みとして形成できる。言い換えると、電池ホルダ３２は、積層方向（Ｙ軸方向）における端面に凹部を有する。凹部とは、電池ホルダ３２のＸ軸方向の両端にわたって、電池ホルダ３２をＹＺ平面で断面視した場合に第１底面部３２１ａと第１支持台３２３ａとの間に形成される空間である。底面通風孔３２２ｈは、一つの電池ホルダ３２に形成された凹部と、電池ホルダ３２の積層方向に隣接する他の電池ホルダ３２に形成された凹部とが向かい合うように形成されている。よって、底面通風孔３２２ｈの形成のための精密加工が容易になるという利点がある。

【0038】

しかし、電池３１の保持部材の構成方法は、複数の電池３１をそれぞれ保持する電池ホルダ３２を連結する方法に限定されない。第１通風孔３２２ａ及び第２通風孔３２２ｂを含む各通風孔及び流路３２２（図１２）を備えることができれば、保持部材の構成方法は問わない。

【0039】

図８は、電池モジュール３ｂをＸ軸正方向から見た側面図である。

【0040】

図８に示すように、電池モジュール３ｂには、支持台３２３（第１支持台３２３ａ及び第２支持台３２３ｂ）のＺ軸方向の高さ位置を境に、下方に底面通風孔群３３２Ｌ、上方に主面通風孔群３３２Ｕを備える。底面通風孔群３３２Ｌは、複数の底面通風孔３２２ｈを含む。主面通風孔群３３２Ｕは、複数の第３通風孔３２６、複数の第４通風孔３２８、及び複数の第５通風孔３３０を含む。底面通風孔群３３２Ｌと主面通風孔群３３２Ｕを、通風孔群３３２と総称する。

【0041】

底面通風孔群３３２Ｌは、保持スペース３２ａによって保持されている電池３１の底面を直接冷却する冷却用空気を、Ｘ軸方向の主通風路４側から流入させ、主通風路４の反対側から排出させる。

【0042】

主面通風孔群３３２Ｕは、保持スペース３２ａによって保持され積層されている電池３１の主面の間の空間に向けて、電池３１の主面を直接冷却する冷却用空気を、Ｘ軸方向の主通風路４側から流入させ、主通風路４の反対側から排出させる。電池３１の主面は、電池３１が積層されると向かい合う電池３１の面である。

【0043】

電池ホルダ３２の主面通風孔群３３２Ｕ（第３通風孔３２６、第４通風孔３２８、第５通風孔３３０）は、柱部３２４において、例えば等間隔に設けられる。

【0044】

第３通風孔３２６は、主に、電池３１の下部の放熱対策と、電池３１の固縛強度補強と、後述の式（１）の断面積比を充足するためのサイズ調整とを目的とする。すなわち、設計段階において、底面通風孔３２２ｈ（第１通風孔３２２ａ．第２通風孔３２２ｂ）、第４通風孔３２８、及び第５通風孔３３０のサイズが決定された後に、式（１）の断面積比を充足するように、第３通風孔３２６のサイズが調整される。

【0045】

第４通風孔３２８は、主に、電池３１の内部の捲回群の発熱対策を目的とする。第４通風孔３２８は、通風孔の中央が電池３１の捲回の中央付近になるように設けられる。

【0046】

第５通風孔３３０は、主に、電池パック１のバスバや、電池端子部の発熱対策を目的とする。第３通風孔３２６は、電池ホルダ３２の強度の許容範囲内で、Ｚ軸正方向のより高い位置に設けられる。

【0047】

なお、図８は、電池モジュール３ｂのＸ軸正方向側の側面の通風孔群３３２を示しているが、電池モジュール３ｂのＸ軸負方向側（主通風路４側）の側面、電池モジュール３ｂのＸ軸の両方向側の側面にも、同様に通風孔群３３２が設けられる。

【0048】

図９は、実施形態１の通風孔群３３２の断面３ＣＳと主通風路４の断面４ＣＳの定義を示す斜視図である。図１０は、図９のＡ－Ａ断面図である。図１１は、図９のＢ－Ｂ断面図である。図１２は、実施形態１の電池ホルダ３２のＢ－Ｂ線（図９）による断面図であり、図１１に示す電池モジュール３ｂの断面３ＣＳの拡大図である。図９、図１０、図１１、及び図１２は、例示であり、図示を適宜簡略化している。

【0049】

Ｘ軸に平行なＡ－Ａ線（図９）による主通風路４の断面４ＣＳを図１０に示すように定義する。また、Ｙ軸に平行なＢ－Ｂ線（図９）による電池モジュール３ｂの断面３ＣＳを図１１に示すように定義する。

【0050】

電池モジュール３ｂの開口面積Ｓ２は、断面３ＣＳに含まれる通風孔群３３２（底面通風孔群３３２Ｌ、主面通風孔群３３２Ｕ）の開口面積の総和と定義する。この開口面積は、ＹＺ平面視した場合の第３通風孔３２６、第４通風孔３２８、及び第５通風孔３３０の開口面積から電池３１によって閉塞される断面積を差引いた電池ホルダ３２の空間の断面積である。電池モジュール３ａの断面３ＣＳ及び開口面積Ｓ２も、電池モジュール３ｂと同様に定義される。

【0051】

このとき、主通風路４の断面積Ｓ１は、電池モジュール３ａ，３ｂの開口面積Ｓ２の総和（Ｓ２＋Ｓ２）よりも大きいという断面積比の関係が成り立つ。すなわち、下記式（１）の条件が成立する。
Ｓ１＞２×Ｓ２・・・（１）

【0052】

主面通風孔群３３２Ｕ及び底面通風孔群３３２Ｌの各孔寸法は、電池３１と電池ホルダ３２を含む電池モジュール３、主通風路４、及び電池ホルダ３２の仕様や素材に合わせて、強度や耐久性、加工性などの要求仕様を満たすように最適化されて決定される。

【0053】

（実施形態１の効果（断面積比に関して））
図１３は、従来技術（断面積比の条件なし）と、実施形態１（断面積比の規定あり）の電池モジュールにおける温度分布のシミュレーション結果の比較図である。図１３は、電池モジュール及び主通風路をＸＹ平面視した場合の電池モジュールの温度分布を、相対的な高温Ｔ１、中温Ｔ２、及び低温Ｔ３の３段階で概略表示している。シミュレーションの実行条件は、従来技術と実施形態１で同一である。図１３では、主通風路４ｘ，４のＹ軸負方向側が吸気口である。

【0054】

従来技術の電池モジュール３ａｘ，３ｂｘ及び主通風路４ｘでは、図１３（ａ）に示すように、高温Ｔ１が吸気口付近に分布し、吸気口から遠ざかるにつれて中温Ｔ２、及び低温Ｔ３が分布した。

【0055】

一方、実施形態１の電池モジュール３ａ，３ｂ及び主通風路４ｘでは、図１３（ｂ）に示すように、高温Ｔ１がほとんど分布せず、吸気口からの距離に関わらず概ね中温Ｔ２が分布し、主通風路４の付近に低温Ｔ３が若干分布するのみであった。実施形態１の各電池３１の温度の標準偏差は、図１３（ａ）に示す従来技術と比較して、１／３程度となった。

【0056】

すなわち、実施形態１の電池モジュール３では、上記式（１）の断面積比を順守することで、主通風路４から主面通風孔群３３２Ｕ及び底面通風孔群３３２Ｌへの冷却用空気の分配量が、吸気口からの距離に関わらず概ね均等になった。各電池３１に均等に冷却用空気が行き届くことから、各電池３１の温度のばらつきが少ない結果となった。各電池３１の温度のばらつきが少なくなることで、電池の劣化を抑制し、電池寿命を延ばす効果がある。

【0057】

（実施形態１の効果（底面通風孔群３３２Ｌに関して））
従来技術では、電池の主面を冷却用空気により直接冷却し、電池の底面を熱伝導により間接冷却していた。このように、電池パックのサイズや、生産コスト、安全性などの制約上、電池の冷却可能な面は限られることが多い。しかし、冷却用空気を用いる空冷式では、熱伝導率が低いため、冷却効率が問題となる上、電池パックの配置場所が熱的に不安定である場合、電池の底面からの放熱は期待できず、冷却効率が低下していた。

【0058】

この問題に対して、実施形態１の電池パック１では、主面通風孔群３３２Ｕに加え、底面通風孔群３３２Ｌを設けることで、電池３１の底面を主面と同様に冷却用空気で直接冷却し、安定した冷却効率を得ることができる。特に、電池パックの底面を介した熱伝導による放熱が期待できない場合、電池パックの底面への冷却用空気の気流が少量でもあれば冷却効果は大きい。電池３１の略全面に冷却用空気を通風することで、例えば車両に配置された電池パックは、他の車両内部品の熱的影響をあまり受けず、安定的に冷却される。

【0059】

シミュレーションの結果、実施形態１は、従来技術と比較して、主面通風孔群３３２Ｕに加え、底面通風孔群３３２Ｌを設けることで、電池パック１全体で、電池３１の温度上昇を２～４％程度抑制できた。

【0060】

また、電池の底面を熱伝導により冷却する従来技術と比較して、実施形態１では、熱伝導シートなどを削減できるので、電池パック１の製造コスト及び製造工数を削減できる。

【0061】

［実施形態２］
図１４は、実施形態２の電池パック１Ｂ内部の電池モジュール３及び主通風路４ａ，４ｂを示す斜視図である。図１４に示すように、電池パック１Ｂでは、２つの主通風路４ａ，４ｂを、１つの電池モジュール３に対して、Ｘ軸方向の両側に配置する構成を採用する。冷却用空気は、矢印Ｆ（図１４）の方向に吸気ダクト４１の吸気口４１１から主通風路４ｂに取り込まれ、実施形態１と同様の電池モジュール３内の流路を経由して、主通風路４ａの排気ダクト４２の排気口４２１から矢印Ｇ（図１４）の方向に排出される。

【0062】

図１５は、実施形態２と同様の電池パックの構成に対して、断面積比の規定なしの電池モジュールにおける温度分布を説明するための図である。シミュレーションの実行条件は、実施形態１と同一である。

【0063】

電池パック１Ｂの構成において、上記式（１）の断面積比を順守しない場合、図１５に示すように、吸気ダクト４１付近の領域Ｒ１の電池３１の温度が相対的に高くなり、排気ダクト４２付近の領域Ｒ２の電池３１の温度が相対的に低くなった。

【0064】

一方、電池パック１Ｂの構成において、底面通風孔３２２ｈを設け、上記式（１）の断面積比を順守することで、実施形態１の電池パック１と同様に、より効率的な電池３１の冷却が可能となり、各電池３１の温度のばらつきが低減される。

【0065】

なお、電池パック１Ｂの構成において２つの主通風路４ａ，４ｂを入れ替えた構成の電池パックも、電池パック１Ｂと同様である。

【0066】

［実施形態３］
図１６は、実施形態３の電池パック１Ｃ内部の電池モジュール３及び主通風路４ａ，４ｃを示す斜視図である。図１６に示すように、電池パック１Ｃでは、２つの主通風路４ｃ，４ｂを、１つの電池モジュール３に対して、Ｘ軸方向の両側に配置する構成を採用する。主通風路４ｃは、実施形態２の主通風路４ａのＹ軸方向の向きを入れ替えたものである。冷却用空気は、矢印Ｈ（図１６）の方向に吸気ダクト４１の吸気口４１１から主通風路４ａに取り込まれ、実施形態１と同様の電池モジュール３内の流路を経由して、主通風路４ｃの排気ダクト４２の排気口４２１から矢印Ｉ（図１６）の方向に排出される。

【0067】

図１７は、実施形態３と同様の電池パックの構成に対して、断面積比の規定なしの電池モジュールにおける温度分布を説明するための図である。シミュレーションの実行条件は、実施形態１と同一である。

【0068】

電池パック１Ｃの構成において、上記式（１）の断面積比を順守しない場合、図１７に示すように、吸気ダクト４１及び排気ダクト４２付近の領域Ｒ３の電池３１の温度が相対的に低くなった。また、吸気ダクト４１及び排気ダクト４２からＹ軸方向に最も遠い領域Ｒ４の電池３１の温度が相対的に高くなった。

【0069】

一方、電池パック１Ｃの構成において、底面通風孔３２２ｈを設け、上記式（１）の断面積比を順守することで、実施形態１の電池パック１と同様に、より効率的な電池３１の冷却が可能となり、各電池３１の温度のばらつきが低減される。

【0070】

［実施形態４］
図１８及び図１９は、実施形態４の電池パック１Ｄの電池モジュール３及び主通風路４を示す斜視図である。電池パック１Ｄは、実施形態１の電池モジュール３ａ，３ｂ及び主通風路４のユニットを、Ｚ軸方向に２段積層した４つの電池モジュール３ａ，３ｂと１つの主通風路４Ｄの構成を採用している。なお、ユニットの積層数は、２段に限定されない。

【0071】

実施形態４では、Ｚ軸方向の上方の電池モジュール３ａ，３ｂ間の主通風路４と、Ｚ軸方向の下方の電池モジュール３ａ，３ｂ間の主通風路４とで、１本の主通風路４Ｄを構成する。図１９は、電池パック１Ｄ内のＺ軸方向の上段の電池モジュール３ａ，３ｂ及び主通風路４のユニットの図示を省略している。

【0072】

電池パック１Ｄは、吸気ダクト４１Ｄ及び排気ダクト４２Ｄを有する。積層された前述のユニットが備える複数の主通風路４は、吸気ダクト４１Ｄの吸気口４１１Ｄで集合し、互いに連通する。冷却用空気は、図１８及び図１９の矢印Ｊに示すように、吸気ダクト４１Ｄの吸気口４１１Ｄから取り込まれる。そして、冷却用空気は、主通風路４及び実施形態１と同様の電池モジュール３ａ，３ｂ内の流路を経由して、図１８及び図１９の矢印Ｋに示すように、排気ダクト４２Ｄの排気口４２１Ｄから排出される。

【0073】

電池パック１Ｄは、電池モジュール３ａ，３ｂを積層している分だけ多くの冷却用空気を必要とする。しかし、底面通風孔３２２ｈを設け、上記式（１）の断面積比を順守することで、実施形態１の電池パック１と同様に、より効率的な電池３１の冷却が可能となり、各電池３１の温度のばらつきが低減される。

【0074】

実施形態の適用対象の電池は、リチウムイオン電池をはじめとする二次電池に限定されない。例えば、ニッケル水素電池や鉛電池といったその他の二次電池、一次電池、あるいはその他の電池にも適用できる。

【0075】

以上の説明はあくまで一例であり、本願開示に係る技術は上述の実施形態の構成に何ら限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本願開示に係る技術を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の機能及び構成に関し、矛盾がない限りにおいて他の実施形態又は変形例の機能及び構成を以って追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0076】

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ：電池パック、２：電池筐体、３，３ａ，３ｂ：電池モジュール、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４Ｄ：主通風路、３１：電池、３２：電池ホルダ、３２Ｓ：保持部材、３２２ａ：第１通風孔、３２２ｂ：第２通風孔、３２６：第３通風孔、３２８：第４通風孔、３３０：第５通風孔、３２２ｈ：底面通風孔、３２２Ｌ：底面通風孔群、３３２Ｕ：主面通風孔群、４１１，４１１Ｄ：吸気口、２２１，４２１，４２１ｄ：排気口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】