特許 7236149 バッテリーパックの冷却構造

(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】

(24)【登録日】2023-03-01

(45)【発行日】2023-03-09

(54)【発明の名称】バッテリーパックの冷却構造

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6557 20140101AFI20230302BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20230302BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20230302BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20230302BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20230302BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6557

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/647

H01M10/6563

H01M50/20

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019142214

(22)【出願日】2019-08-01

(65)【公開番号】P2021026847

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2021-12-13

(73)【特許権者】

【識別番号】390040958

【氏名又は名称】みのる化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108958

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 英一

(72)【発明者】

【氏名】守谷 鉄也

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１８１７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－００６６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３４８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９１６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１４０７９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６４１０１８５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６０ －１０／６６７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のケース片を組み合わせてなるケース体で覆われる空間内に互いに間隔を置いて列設された複数の電池モジュールを有するバッテリーパックの冷却構造であって、
少なくともいずれかの前記ケース片は、前記電池モジュールの表面に当接して該電池モジュールを前記空間内で位置決めするように内面に延設された中空の突条を備えるとともに、少なくとも該突条とともにブロー成形により樹脂で一体形成されており、
該突条には、その内外を連通する貫通穴が設けられているバッテリーパックの冷却構造。

【請求項2】

前記いずれかのケース片の内面には複数条の前記突条が設けられており、該複数条の前記突条同士は、互いの内部が連通するように連結されている請求項１記載のバッテリーパックの冷却構造。

【請求項3】

前記ケース体は、第一のケース片としての上ケースと、第二のケース片としての下ケースとからなっており、
前記上ケースは、前記突条を備えるとともに、該突条とともにブロー成形により一体形成されており、
前記下ケースは、前記突条を備えるとともに、該突条とともにブロー成形により一体形成されている請求項１又は２記載のバッテリーパックの冷却構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーパックの冷却構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

第一の背景技術としては、特許文献１に記載されたバッテリーパックの冷却装置における冷却構造を例示する。この冷却構造は、図８に示すようにケース１２０とカバー１２１で覆われる空間１２２内に設けられ、互いに間隔を空けて配置された複数の電池モジュール１２３を有するバッテリーパック１０２の冷却装置であって、複数の電池モジュール１２３の配置領域を上方から覆うように空間内に配置され、冷却風発生部で発生した冷却風を案内する案内部材１４０と、案内部材１４０に設けられ、電池モジュール１２３の上部または隣り合う電池モジュール１２３の間の少なくとも一方に、案内部材１４０で案内された冷却風Ｗを導入する冷却風導入部１４２を有する。

【0003】

第二の背景技術としては、特許文献２に記載された車両のバッテリー冷却構造を例示する。この冷却構造は、図９に示すように入口２０１と出口２０３の間に列をなして配置され、相対的に前記入口２０１に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第１群モジュール２０５及び相対的に前記出口２０３に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールでなる第２群モジュール２０７と、前記入口２０１側から前記第１群モジュール２０５を冷却しながら通過した空気が前記第２群モジュール２０７をバイパスして前記出口２０３に誘導されるように配置された第１ダクト２０９と、前記入口２０１側から前記第１群モジュール２０５をバイパスした空気が前記第２群モジュール２０７を冷却しながら通過するように配置された第２ダクト２１１と、を含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１０７０８７号公報

【文献】特開２０１３－６５７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、背景技術に係る冷却構造では、ケースとカバー等で覆われる空間内に、冷却風導入のための案内部材１４０や、ダクト２０９、２１１等の別部材を設ける必要があり、コスト及び組立工数が増大するという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明のバッテリーパックの冷却構造は、
複数のケース片を組み合わせてなるケース体で覆われる空間内に互いに間隔を置いて列設された複数の電池モジュールを有するバッテリーパックの冷却構造であって、
少なくともいずれかの前記ケース片は、前記電池モジュールの表面に当接して該電池モジュールを前記空間内で位置決めするように内面に延設された中空の突条を備えるとともに、少なくとも該突条とともにブロー成形により樹脂で一体形成されており、
該突条には、その内外を連通する貫通穴が設けられている。

【0007】

前記突条としては、特に限定されないが、その全長に渡って中空である必要はなく、一部が中実に形成されていてもよい。また、前記突条の断面形状としては、特に限定されないが、断面略矩形状、断面略円弧状、断面略多角形状、断面異形状に形成されている態様を例示する。また、前記突条の断面形状としては、その条長方向におけるサイズや形状が一定である必要はなく、途中で適宜変更してもよく、それによって形成された凹部に配線や配管を設置可能にすることができる。さらに、前記突条の配設経路としては、直線状、曲線状、折曲線状、又はそれらの組み合わせたもの等、適宜設定することができる。前記貫通穴は、前記一体成形時に形成してもよいし、該一体成形後に別途形成するようにしてもよい。

【0008】

前記突条が前記電池モジュールを位置決めする態様としては、特に限定されないが、次の態様を例示する。
（１）前記空間内における水平方向の位置決めをする態様。これにより複数の前記電池モジュール同士の水平方向における間隔を規定したり、前記ケース片の内面とそれに対峙する前記電池モジュールの表面との水平方向における間隔を規定したりする。
（２）前記空間内における垂直方向の位置決めをする態様。これにより複数の前記電池モジュール同士の垂直方向における間隔を規定したり、前記ケース片の内面とそれに対峙する前記電池モジュールの表面との垂直方向における間隔を規定したりする。

【0009】

この構成によれば、前記突条の内部（中空部分）に冷却風を圧送したり吸引したりすることにより、前記突条に設けられた貫通穴から冷却風を放出したり回収したりすることができる。そのため、該突条によって位置決めされている電池モジュールの周囲に効率よく冷却風を流通させ、該電池モジュールを効率よく冷却することができる。また、前記ケース片は、補強構造体かつ冷却風の流路としての前記突条がブロー成形により樹脂で一体形成されているので、前記背景技術のように別部材を設ける必要がなく、軽量化が期待できる。さらに、前記背景技術のように別部材を有する必要がないので、コスト低減及び組立工数削減が期待できる。

【0010】

前記いずれかのケース片の内面には複数条の前記突条が設けられており、該複数条の前記突条同士は、互いの内部（中空部分）が連通するように連結されている態様を例示する。

【0011】

この構成によれば、前述した作用効果を更に向上させることができる。

【0012】

前記ケース体は、第一のケース片としての上ケースと、第二のケース片としての下ケースとからなっており、
前記上ケースは、前記突条を備えるとともに、該突条とともにブロー成形により一体形成されており、
前記下ケースは、前記突条を備えるとともに、該突条とともにブロー成形により一体形成されている態様を例示する。

【0013】

この構成によれば、前記上ケース側における前記突条に設けられた前記貫通穴と、前記下ケース側における同前記貫通穴との間で、冷却風を流通させることができ、前述した作用効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係るバッテリーパックの冷却構造によれば、樹脂ブロー成形により、冷却風ダクト構造、電池モジュール固定構造及びケース補強構造を実現できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明を具体化した一実施形態に係るバッテリーパックの冷却構造の使用状態を示す分解斜視図である。

【図2】同バッテリーパックの冷却構造における下ケース片を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ－ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ－ｃ線断面図である。

【図3】図２（ｃ）における部分拡大図であり、（ａ）は同図における左端の突条を示す図であり、（ｂ）は同図における中央の突条を示す図である。

【図4】同バッテリーパックの冷却構造の使用状態を示す、図２（ａ）におけるｃ－ｃ線の位置での断面図である。

【図5】高さの異なる２種類の突条を設けた態様における同バッテリーパックの冷却構造を示す、図２（ａ）におけるｃ－ｃ線に相当する位置での断面図である。

【図6】条長方向における高さを低く形成している部分を設けている突条の態様における同バッテリーパックの冷却構造を示す、図２（ａ）におけるｃ－ｃ線に相当する位置での断面図である。

【図7】変更例に係る本発明のバッテリーパックの冷却構造を示す、図２（ａ）におけるｃ－ｃ線に相当する位置での断面図である。

【図8】第一の背景技術に係るバッテリーパックの冷却装置を示す側断面図である。

【図9】第二の背景技術に係る車両のバッテリー冷却構造を示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１～図６は本発明を具体化した一実施形態のバッテリーパック１の冷却構造２を示している。本例の冷却構造２は、図１～図４に示すように、複数のケース片としての上ケース片３Ａ及び下ケース片３Ｂを組み合わせてなるケース体４で覆われる空間５内に互いに間隔を置いて列設された複数の電池モジュール６を有しているバッテリーパック１におけるものである。本例では、上ケース片３Ａ及び下ケース片３Ｂは、略上下対称に形成されているため、以下においては、主に下ケース片３Ｂについてのみ説明する。このケース片３Ｂは、内面に設けられた複数の突条７と、下ケース片３Ｂの内外を連通するように設けられたダクト８とを備えており、突条７及びダクト８とともにブロー成形により樹脂で一体形成されている。

【0017】

本例のバッテリーパック１は、互いに所定間隔をおいて２行×４列に配列された８個の電池モジュール６を有している。各電池モジュール６は複数のセルの集合体となっている。下ケース片３Ｂの内側面とそれに対峙する電池モジュール６の側面との間にも、所定間隔が設けられている。

【0018】

下ケース片３Ｂの本体は、平面視矩形状の略受け箱状に形成されるとともに、その開口部の外周にフランジ部１１が形成されている。

【0019】

突条７は、下ケース片３Ｂの内底面における４辺に４本が配設されるとともに、２行×４列の電池モジュール６同士の間に横１本と縦３本が配設されており、該突条７の側面が電池モジュール６の表面としての側面に当接して該電池モジュール６を空間５内で水平方向に対して位置決めするように設けられている。突条７は、断面略矩形状かつ中空に形成されており、その頂面には内外を連通する貫通穴７ａが設けられている。複数（本例では８本）の突条７同士は、互いの内部（中空部分）が連通するように連結されている。貫通穴７ａを通じて冷却風Ｗを空間５内に流通させることにより、電池モジュール６の主に側面を冷却することができる。

【0020】

突条７としては、図５に例示するように、下ケース片３Ｂの内底面に、突条７よりも低く形成されたもの７Ｌを設け、該突条７Ｌの頂面を電池モジュール６の底面に当接させ、該電池モジュール６を下ケース片３Ｂの内底面から底上げして支持（垂直方向に対して位置決め）させるようにしてもよい。そして、該低い突条７Ｌを中空に形成するとともに、その内部（中空部分）を突条７と連結し、該低い突条７Ｌの側面に内外を連通する貫通穴７ａを設け、該貫通穴７ａを通じて冷却風Ｗを流通させるようにすれば、電池モジュール６の主に底面を冷却することができる。これと同様に、上ケース片３Ａにおいては、低い突条７Ｌの側面に設けた貫通穴７ａを通じて冷却風Ｗを流通させるようにすれば、電池モジュール６の主に上面を冷却することができる。

【0021】

また、突条７の断面形状としては、図６に例示するように、その条長方向における高さを低く形成している部分７ｂを設けることにより、該部分７ｂに配線や配管を通過させるようにしてもよい。なお、突条７における部分７ｂは中実であってもよく、その場合でも該部分７ｂの両側の中空部分は隣接する突条７の内部（中空部分）に連通しているため、該両側に冷却風Ｗを流通させることができる。

【0022】

ダクト８は、下ケース片３Ｂの内外を連通するように設けられ、下ケース片３Ｂの内外の間で冷却風Ｗを流通可能に設けられている。ダクト８における下ケース片内側の内部（中空部分）は、下ケース片３Ｂの内底面における４辺に配設された４本の内の１本の突条７の内部（中空部分）に連結されている。本例では、ダクト８は下ケース片３Ｂにブロー成形により樹脂で一体形成された態様を示しているが、ダクト８を省いた構成の下ケース片３Ｂに対し、別体のダクトを後付けするようにしてもよい。

【0023】

本例のバッテリーパック１に対する冷却風Ｗの送風方法としては、特に限定されないが、次の態様を例示する。
（１）上ケース片３Ａのダクト８に圧送ブロワーを接続し、そこから冷却風Ｗを圧送するとともに、下ケース片３Ｂのダクト８に吸引ブロワーを接続し、そこから冷却風Ｗを吸引すること（図４参照）。または、その逆に上ケース片３Ａのダクト８に吸引ブロワーを接続し、下ケース片３Ｂのダクト８に圧送ブロワーを接続すること。
（２）上ケース片３Ａのダクト８に圧送ブロワーを接続し、そこから冷却風Ｗを圧送し、下ケース片３Ｂのダクト８から冷却風Ｗを排気すること（図４参照）。または、その逆に下ケース片３Ｂのダクト８に圧送ブロワーを接続し、上ケース片３Ａのダクト８から冷却風Ｗを排気すること。
（３）上ケース片３Ａのダクト８に吸引ブロワーを接続し、そこから冷却風Ｗを吸引し、下ケース片３Ｂのダクト８から冷却風Ｗを入気すること。または、その逆に下ケース片３Ｂのダクト８に吸引ブロワーを接続し、上ケース片３Ａのダクト８から冷却風Ｗを入気すること（図４参照）。

【0024】

以上のように構成された本例のバッテリーパック１の冷却構造２によれば、上ケース片３Ａ及び下ケース片３Ｂは、電池モジュール６の表面に当接して該電池モジュール６を空間５内で位置決めするように内面に延設された中空の突条７を備えるとともに、少なくとも突条７とともにブロー成形により樹脂で一体形成されており、突条７には、その内外を連通する貫通穴７ａが設けられている。この構成によれば、ダクト８を介して突条７の内部（中空部分）に冷却風Ｗを圧送したり吸引したりすることにより、突条７に設けられた貫通穴７ａから冷却風Ｗを放出したり回収したりすることができる。そのため、該突条７によって位置決めされている電池モジュール６の周囲に効率よく冷却風Ｗを流通させ、該電池モジュール６を効率よく冷却することができる。また、上ケース片３Ａ及び下ケース片３Ｂは、補強構造体かつ冷却風Ｗの流路としての突条７がブロー成形により樹脂で一体形成されているので、前記背景技術のように別部材を設ける必要がなく、軽量化が期待できる。さらに、前記背景技術のように別部材を有する必要がないので、コスト低減及び組立工数削減が期待できる。

【0025】

また、上ケース片３Ａ及び下ケース片３Ｂの内面には複数条の突条７が設けられており、該複数条の突条７同士は、互いの内部（中空部分）が連通するように連結されているので、前述した作用効果を更に向上させることができる。

【0026】

また、ケース体４は、第一のケース片としての上ケース片３Ａと、第二のケース片としての下ケース片３Ｂとからなっており、上ケース片３Ａは、突条７を備えるとともに、該突条７とともにブロー成形により一体形成されており、下ケース片３Ｂは、突条７を備えるとともに、該突条７とともにブロー成形により一体形成されている。この構成によれば、上ケース片３Ａ側における突条７に設けられた貫通穴７ａと、下ケース片３Ｂ側における同貫通穴７ａとの間で、冷却風Ｗを上下方向に流通させることができ、前述した作用効果を得ることができる。

【0027】

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）複数の突条７同士のすべての内部（中空部分）を互いに連結するのではなく、複数の突条７を複数のグループに分け、グループごとに突条７同士の内部（中空部分）を連結するようにし、グループごとに専用のダクト８を設けるようにすること。この構成により、冷却対象の複数の部分に対して、各グループの突条７を割り当てることにより、該各部分に対して個別的に最適な冷却を行うことができる。
（２）図７に例示するように、ケース体４の内側に、空間５に隣接させて、ブロワーを内蔵可能なブロワー収容部１２を設け、空間５とブロワー収容部１２を連通するようにダクト８を設けること。
（３）ケース体を上ケース片及び下ケース片で構成するとともに、上ケース片又は下ケース片の一方のケース片にのみ本発明の突条７及びダクト８を設け、他方のケース片にはその内外で冷却風を流通させる開口を設けること。
（４）ケース体を３以上のケース片で構成すること。また、その３以上のケース片のうちのいずれか１つ以上のケース片に本発明の突条７及びダクト８を設けること。

【符号の説明】

【0028】

１ バッテリーパック
２ 冷却構造
３Ａ 上ケース片
３Ｂ 下ケース片
４ ケース体
５ 空間
６ 電池モジュール
７ 突条
７ａ 貫通穴
８ ダクト
１１ フランジ部
１２ ブロワー収容部
Ｗ 冷却風

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】