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(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】2024-12-13
(45)【発行日】2024-12-23
(54)【発明の名称】バッテリパック
(51)【国際特許分類】
   H01M 10/6563 20140101AFI20241216BHJP
   H01M 10/613 20140101ALI20241216BHJP
   H01M 10/625 20140101ALI20241216BHJP
   H01M 10/6556 20140101ALI20241216BHJP
   H01M 50/204 20210101ALI20241216BHJP
   B60K 11/06 20060101ALI20241216BHJP
   B60K 1/04 20190101ALI20241216BHJP
【FI】
H01M10/6563
H01M10/613
H01M10/625
H01M10/6556
H01M50/204 401H
B60K11/06
B60K1/04 Z
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2023049948
(22)【出願日】2023-03-27
(65)【公開番号】P2024139137
(43)【公開日】2024-10-09
【審査請求日】2023-11-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002505
【氏名又は名称】弁理士法人航栄事務所
(72)【発明者】
【氏名】小松 大悟
(72)【発明者】
【氏名】越野 貴大
(72)【発明者】
【氏名】後藤 光晴
(72)【発明者】
【氏名】津村 雄太
(72)【発明者】
【氏名】吉田 直司
【審査官】新田 亮
(56)【参考文献】
【文献】特開2023-016598(JP,A)
【文献】特開2023-016597(JP,A)
【文献】特開2022-103527(JP,A)
【文献】特開2020-032934(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 10/6563
H01M 10/613
H01M 10/625
H01M 10/6556
H01M 50/204
B60K 11/06
B60K 1/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載されるバッテリパックであって、
ケースと、
前記ケースに収容されるバッテリと、
吸込口が下方を向いた状態で前記ケースに配置され、前記バッテリに冷却空気を送風するファンと、
前記ファンの前記吸込口に連通する開口が設けられ、前記ファンを下方から支持するブラケットと、
前記ケースと前記ブラケットとの間に設けられたシール部材と、を備え、
前記ケース、前記ブラケット、及び前記シール部材は、外部から吸気した前記冷却空気が前記ファンの前記吸込口まで流れる吸気流路を区画形成する、
バッテリパック。
【請求項2】
請求項1に記載のバッテリパックであって、
前記ケースには、前記吸気流路を区画形成する立壁部が設けられており、
前記シール部材は、前記立壁部に沿って設けられている、
バッテリパック。
【請求項3】
請求項2に記載のバッテリパックであって、
前記立壁部は、少なくとも1つの吸音材を嵌め込むポケットを区画形成する、
バッテリパック。
【請求項4】
請求項3に記載のバッテリパックであって、
前記吸気流路は、前記冷却空気の流れ方向を変える折れ曲がり部を有し、
前記吸気流路の前記折れ曲がり部には、前記少なくとも1つの吸音材が傾斜して配置される、
バッテリパック。
【請求項5】
請求項3又は4に記載のバッテリパックであって、
複数の吸音材を前記ポケットに固定するフレーム部材をさらに備える、
バッテリパック。
【請求項6】
請求項1から4のいずれか1項に記載のバッテリパックであって、
前記ブラケットは、前記車両の骨格部材に固定される車体固定部を有する、
バッテリパック。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に搭載されるバッテリパックに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。
【0003】
車両の駆動源の電動化に伴って、車両にはモータ等に電力を供給するバッテリが搭載される。バッテリは電力供給時や充電時に発熱するので、適切にバッテリを冷却する必要がある。例えば、特許文献1に記載される空冷式のバッテリ冷却装置は、車室の冷却空気を冷却ファンにより吸気し、冷却ファンからバッテリへ冷却空気を送風することによりバッテリを冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第6690507号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1のバッテリ冷却装置では、吸気口から冷却ファン吸入口まで吸気ダクトで接続されている。特許文献1において、バッテリ、冷却ファン、及び吸気ダクトをケースに収容してバッテリパックを構成する場合、バッテリパック内のスペースの制約により、吸気ダクトの流路断面積が小さくなり、圧力損失が大きくなる。
【0006】
本発明は、冷却空気が流れる吸気流路の流路断面積を十分に確保できるバッテリパックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、
車両に搭載されるバッテリパックであって、
ケースと、
前記ケースに収容されるバッテリと、
吸込口が下方を向いた状態で前記ケースに配置され、前記バッテリに冷却空気を送風するファンと、
前記ファンの前記吸込口に連通する開口が設けられ、前記ファンを下方から支持するブラケットと、
前記ケースと前記ブラケットとの間に設けられたシール部材と、を備え、
前記ケース、前記ブラケット、及び前記シール部材は、外部から吸気した前記冷却空気が前記ファンの前記吸込口まで流れる吸気流路を区画形成する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、冷却空気が流れる吸気流路の流路断面積を十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】車両1の後部座席2の下方に配置された、本発明の一実施形態のバッテリパック10を示す図である。
図2】サイドフレーム5に固定されたバッテリパック10の上面図である。
図3】バッテリパック10の分解斜視図である。
図4】ケース11の斜視図である。
図5】ファンブラケット67に対して上方からファン30を取り付ける様子を示す図である。
図6】ファンブラケット67の下方に形成される吸気流路60の斜視図である。
図7図6のA-A線の断面図であり、吸気流路60を流れる冷却空気の流れ(破線矢印)を示す図である。
図8】吸音材70、及び吸音材70をポケット66に固定するフレーム部材74の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明のバッテリパックの一実施形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は、符号の向きに見るものとする。また、本明細書等では説明を簡単且つ明確にするために、前後、左右、上下の各方向は、車両の運転者から見た方向に従って記載し、図面には、車両の前方をFr、後方をRr、左方をL、右方をR、上方をU、下方をD、として示す。
【0011】
図1に示すように、本発明の一実施形態であるバッテリパック10は、例えば車両1の後部座席2及び荷室4の下方に配置される。具体的には、後部座席2及び荷室4の下方には、凹部が設けられており、バッテリパック10は、左右方向の両端部に設けられた後述する車体固定部91、92が車体の一対のサイドフレーム5に固定された状態で、凹部内に配置される。車両1は、例えばハイブリッド車、バッテリ式電気自動車、燃料電池車等の電動車両である。
【0012】
図2に示すように、バッテリパック10には吸気ダクト16及び排気ダクト18が接続されている。車室内の冷却空気は、吸気ダクト16からバッテリパック10内に導入されて後述するバッテリモジュール20を冷却した後、排気ダクト18から車室へ排出される。吸気ダクト16は、一端がバッテリパック10の前面右側に設けられた吸気ダクト接続部15に接続される。また、吸気ダクト16の他端には、右方に開口した吸気入口16aが設けられる。排気ダクト18は、一端がバッテリパック10の前面左側に設けられた排気ダクト接続部17に接続され、後部座席2の下方に配置される。
【0013】
図3に示すように、バッテリパック10は、2つのバッテリモジュール20と、ファン30と、バッテリECU(Electronic Control Unit)41と、ジャンクションボックス43と、送風流路50と、吸気流路60と、これらを収容するケース11及びカバー12と、を備える。
【0014】
(ケース、カバー)
ケース11及びカバー12は、バッテリパック10の外観を構成し、バッテリモジュール20等を収容する。ケース11は、底面111と、側壁113と、側壁113の上端に設けられたフランジ部115と、を有し、トレイ形状を有する。側壁113は、前側壁113Fr、後側壁113Rr、左側壁113L、及び右側壁113Rを含む。カバー12は、外縁部が不図示のシール部材を介してケース11のフランジ部115に対向して配置され、各種部品が搭載されたケース11を上方から覆う。
【0015】
(バッテリモジュール)
2つのバッテリモジュール20は、ケース11の左側に配置される。各バッテリモジュール20は、バッテリセル(不図示)が左右方向に複数積層されて構成される。2つのバッテリモジュール20は、不図示の電気接続部材を介して互いに電気的に接続される。バッテリモジュール20に蓄えた電力は、車両1の駆動源となるモータ等に供給される。
【0016】
バッテリモジュール20の左右両端部にはバッテリブラケットが設けられている。ここでは、バッテリモジュール20の左端部に設けられた左側バッテリブラケット51のみを図示し、右端部に設けられた右側バッテリブラケットについては図示を省略している。左側バッテリブラケット51は、車体のサイドフレーム5に固定される車体固定部91を有する。また、右側バッテリ固定ブラケットは、後述するファンブラケット67に固定されている。ファンブラケット67は、車体のサイドフレーム5に固定される車体固定部92を有する。車体固定部91、92は、ボルト挿通穴を有し、バッテリパック10をサイドフレーム5に対して固定する固定点である(図2参照)。このようにして、2つのバッテリモジュール20は、左側バッテリブラケット51、右側バッテリブラケット、及びファンブラケット67により、一体的に車体のサイドフレーム5に支持される。また、左側バッテリブラケット51、右側バッテリ固定ブラケット、及びファンブラケット67はケース11に固定されており、ケース11はサイドフレーム5に支持されたバッテリモジュール20を下方から収容する。
【0017】
(ファン)
ファン30は、バッテリモジュール20よりも上流側に配置されており、バッテリパック10の外部から冷却空気を吸気し、バッテリモジュール20に冷却空気を送風する。ファン30は、例えばシロッコファンである。図5図7に示すように、ファン30は、下方に開口した吸込口31と、遠心方向に設けられた吹出口32と、を有する。吸込口31は、吸気流路60に接続され、吹出口32は、送風ダクト33(図3参照)を介して送風流路50に接続される。
【0018】
ファン30の下方には、ファンブラケット67が設けられており、ファン30はファンブラケット67に固定される。ファンブラケット67はケース11に固定される。ファンブラケット67は、ファン30の吸込口31に連通する開口67aを有し、吸込口31が下方を向いた状態でファン30を下方から支持する。ファン30とファンブラケット67との間には、シール部材35が設けられており、吸込口31と開口67aとが気密に連通する。シール部材35は、気体が不透過な材料で形成されており、例えばゴム発泡体である。ファンブラケット67は、ケース11と共に吸気流路60を区画形成する。吸気流路60の詳細については後述する。
【0019】
(バッテリECU)
図3に戻り、バッテリECU41は、バッテリモジュール20の充電及び放電を制御する制御装置であり、プロセッサ、メモリ、インターフェース等を備える。バッテリECU41は、ファン30及びファンブラケット67の上方に設けられたECUブラケット42に載置される。
【0020】
(ジャンクションボックス)
ジャンクションボックス43は、バッテリモジュール20と外部機器(不図示)とを電気的に接続し、バッテリモジュール20の充電電力及び放電電力が流れる配線部品を含む。ジャンクションボックス43は、バッテリモジュール20の上面に取り付けられたジャンクションボックスブラケット53に載置される。ジャンクションボックスブラケット53は、送風流路50の上方に配置されて送風流路50の上面を構成する。
【0021】
(送風流路)
2つのバッテリモジュール20は、前後方向に離間して配置され、これらの間には送風流路50が形成される。送風流路50は、ファン30から送風された冷却空気が流れる流路である。送風流路50は、隣り合うバッテリセルの間に形成されたセル間流路(不図示)に連通し、送風流路50を流れる冷却空気がセル間流路に供給される。セル間流路に冷却空気が流れることにより、バッテリモジュール20は冷却される。
【0022】
送風流路50は、ケース11の底面111、左側バッテリブラケット51、右側バッテリ固定ブラケット、及びジャンクションボックスブラケット53により区画形成される。右側バッテリ固定ブラケットには開口が設けられており、開口を挿通した送風ダクト33が送風流路50に連通する。図4に示すように、底面111には、上面視で四角リング形状を有するシール部材55(例えばゴム発泡体)が設けられている。シール部材55の前部551の上面には、前側に配置されたバッテリモジュール20が載置され、シール部材55の後部552の上面には、後側に配置されたバッテリモジュール20が載置される。これにより、冷却空気が送風流路50からバッテリモジュール20の下方の空間に漏れることを抑制できる。また、図示は省略するが、左側バッテリブラケット51、及びジャンクションボックスブラケット53にもシール部材が設けられる。
【0023】
(吸気流路)
吸気流路60は、バッテリパック10の内側に設けられ、吸気ダクト接続部15とファン30の吸込口31とを接続し、ファン30により吸気された冷却空気が流れる流路である。吸気流路60は、ケース11と、ファンブラケット67と、ケース11とファンブラケット67との間に設けられるシール部材68(例えばゴム発泡体)とにより区画形成される。
【0024】
図4及び図6に示すように、ケース11は、吸気流路60を区画形成する吸気流路形成部64を有する。吸気流路形成部64は、ケース11の底面111及び前側壁113Frから立設された立壁部65と、立壁部65により区画形成され、吸音材70(図7及び図8参照)が嵌め込まれるポケット66と、を有する。
【0025】
立壁部65は、上面視で略U字形状を有し、吸気ダクト接続部15に連続して設けられている。シール部材68は、立壁部65に沿って設けられており、ファンブラケット67はシール部材68に当接して取り付けられる。シール部材68は、立壁部65から吸気ダクト接続部15におけるフランジ部115まで設けられている。
【0026】
図5に示すように、ファンブラケット67は、ファン支持部671と、前側立ち上がり部672と、前側延出部673と、右側立ち上がり部674と、右側延出部675と、を有する。
【0027】
ファン支持部671は、開口67aを有し、ファン30を下方から支持する。ファン支持部671は、ケース11の立壁部65に設けられたシール部材68に当接する。前側立ち上がり部672は、ケース11の前側壁113Frと所定の距離を隔てて設けられ、上方に延在する。前側立ち上がり部672は、前側壁113Frから立設された立壁部65に設けられたシール部材68に当接する。前側延出部673は、前側立ち上がり部672の上端から前方に延出する。前側延出部673は、ケース11のフランジ部115に設けられたシール部材68に当接し、吸気ダクト接続部15の上面を構成する。右側立ち上がり部674は、ケース11の右側壁113Rに沿って上方に延在する。右側延出部675は、右側立ち上がり部674の上端からケース11のフランジ部115よりも外側に延出する。右側延出部675は、車体のサイドフレーム5に固定される車体固定部92を有する。
【0028】
以上説明したように、ケース11、ファンブラケット67、及びシール部材68は、車室から吸気した冷却空気がファン30の吸込口31まで流れる吸気流路60を区画形成する。このような構成によると、吸気ダクト16とファン30とに接続される他の吸気ダクトをバッテリパック10の内側に設ける構成と比較して、吸気流路60の流路断面積が大きくなるので、吸気流路60を流れる冷却空気の圧力損失を低減することができる。よって、バッテリモジュール20の冷却性能を向上させることができる。また、バッテリパック10の内側に吸気ダクトを設ける必要がないので、低コスト化、部品点数の削減、及び低重量化等を図ることができる。
【0029】
図7に示すように、吸気流路60は、ファン30の吸込口31に連通するファン対向部61と、吸気ダクト接続部15に連通する入口部62と、ファン対向部61と入口部62とを接続し、冷却空気の流れ方向を変更させる折れ曲がり部63と、を有する。
【0030】
ファン対向部61は、底面111、底面111に設けられた立壁部65、ファン支持部671、及びシール部材68により区画形成され、水平方向に延在する。入口部62は、前側壁113Fr、前側壁113Frに設けられた立壁部65、前側立ち上がり部672、前側延出部673、及びシール部材68により区画形成される。入口部62は、前側壁113Frに沿って鉛直方向に延在する。折れ曲がり部63は、底面111と前側壁113Frとの角部近傍に設けられ、冷却空気の流れ(図7の破線矢印)を下方向から水平方向に変える。
【0031】
吸気流路60には、吸音材70が設けられている。より詳細には、吸音材70は、底面111に設けられた立壁部65により区画形成されたポケット66に嵌め込まれている。
【0032】
吸音材70は、ファン30の駆動時に発生する駆動音や冷却空気が流れる時に発生する流体音の音響エネルギーを吸収する。よって、吸気流路60及び吸気ダクト16を通って車室に漏れるファン30の駆動音や流体音が低減される。また、吸気ダクト16とファン30とに接続される他の吸気ダクトをバッテリパック10の内側に設ける構成と比較して、吸気流路60の流路断面積を大きくできるので、吸音材70を配置するスペースが十分に確保される。よって、吸音性能を向上させることができる。
【0033】
吸音材70について詳細に説明すると、吸音材70は、図7及び図8に示すように、底面111のうち立壁部65に囲まれた部分に配置される底面吸音材71と、上面視で略U字形状の立壁部65の内側側面に沿って配置される側面吸音材72と、折れ曲がり部63に傾斜して配置される角部吸音材73と、を有する。
【0034】
底面吸音材71及び側面吸音材72はファン対向部61全体を囲うように設けられているので、ファン30の駆動音や流体音を効果的に吸音することができる。
【0035】
角部吸音材73は、折れ曲がり部63に傾斜して配置されているので、折れ曲がり部63において冷却空気の流れを下方向から水平方向へ滑らかに変化させることができる。さらに、ファン30の駆動音はファン対向部61から入口部62へ進行する途中、折れ曲がり部63において角部吸音材73に当たるので、ファン30の駆動音を効果的に吸音することができる。
【0036】
また、底面吸音材71、側面吸音材72、及び角部吸音材73の上方には、これらをポケット66に固定するフレーム部材74が設けられている。フレーム部材74は、骨組形状を有し、ケース11に固定される複数の(本実施形態では、3つの)固定部741を有する。フレーム部材74は、底面吸音材71、側面吸音材72、及び角部吸音材73を上方から押さえつけ、これらをポケット66に固定する。
【0037】
以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【0038】
例えば、前述した実施形態では、吸音材70は、複数の吸音材、すなわち、底面吸音材71、側面吸音材72、及び角部吸音材73を有したが、1つの吸音材で構成されていてもよい。
【0039】
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。
【0040】
(1) 車両(車両1)に搭載されるバッテリパック(バッテリパック10)であって、
ケース(ケース11)と、
前記ケースに収容されるバッテリ(バッテリモジュール20)と、
吸込口(吸込口31)が下方を向いた状態で前記ケースに配置され、前記バッテリに冷却空気を送風するファン(ファン30)と、
前記ファンの前記吸込口に連通する開口(開口67a)が設けられ、前記ファンを下方から支持するブラケット(ファンブラケット67)と、
前記ケースと前記ブラケットとの間に設けられたシール部材(シール部材68)と、を備え、
前記ケース、前記ブラケット、及び前記シール部材は、外部から吸気した前記冷却空気が前記ファンの前記吸込口まで流れる吸気流路(吸気流路60)を区画形成する、
バッテリパック。
【0041】
(1)によれば、バッテリパックの内側に吸気ダクトを設けることなく、ケース、ブラケット、及びシール部材により吸気流路を区画形成することができる。これにより、吸気ダクトを設ける場合と比較して、流路断面積が大きくなり、吸気流路を流れる冷却空気の圧力損失を低減することができる。よって、バッテリの冷却性能を向上させることができる。また、バッテリパックの軽量化を図ることができる。
【0042】
(2) (1)に記載のバッテリパックであって、
前記ケースには、前記吸気流路を区画形成する立壁部(立壁部65)が設けられており、
前記シール部材は、前記立壁部に沿って設けられている、
バッテリパック。
【0043】
(2)によれば、ケースに設けられた立壁部、立壁部に沿って設けられたシール部材、及びブラケットにより吸気流路を区画形成することができる。
【0044】
(3) (2)に記載のバッテリパックであって、
前記立壁部は、少なくとも1つの吸音材(吸音材70)を嵌め込むポケット(ポケット66)を区画形成する、
バッテリパック。
【0045】
(3)によれば、吸気流路内に適切に吸音材を配置でき、吸音性能を確保できる。また、吸気流路の流路断面積は、バッテリパックの内側に吸気ダクトを設ける場合と比較して大きいので、吸気流路に吸音材を配置するスペースが十分に確保され、吸音性能を向上させることができる。
【0046】
(4) (3)に記載のバッテリパックであって、
前記吸気流路は、前記冷却空気の流れ方向を変える折れ曲がり部(折れ曲がり部63)を有し、
前記吸気流路の前記折れ曲がり部には、前記少なくとも1つの吸音材が傾斜して配置される、
バッテリパック。
【0047】
(4)によれば、折れ曲がり部に吸音材を傾斜して配置することで、折れ曲がり部において冷却空気の流れを滑らかに変化させることができる。さらに、吸音材が配置された折れ曲がり部を設けることにより、ファンの駆動音が吸音材に当たるので、効果的に吸音することができる。
【0048】
(5) (3)又は(4)に記載のバッテリパックであって、
複数の吸音材(底面吸音材71、側面吸音材72、角部吸音材73)を前記ポケットに固定するフレーム部材(フレーム部材74)をさらに備える、
バッテリパック。
【0049】
(5)によれば、フレーム部材により複数の吸音材をポケットに固定することができる。
【0050】
(6) (1)から(5)のいずれかに記載のバッテリパックであって、
前記ブラケットは、前記車両の骨格部材(サイドフレーム5)に固定される車体固定部(車体固定部92)を有する、
バッテリパック。
【0051】
(6)によれば、車両の骨格部材に対してバッテリパックを固定するブラケットは、ファンを支持し、さらに吸気流路を区画形成する。
【符号の説明】
【0052】
1 車両
5 サイドフレーム(骨格部材)
10 バッテリパック
11 ケース
20 バッテリモジュール(バッテリ)
30 ファン
31 吸込口
60 吸気流路
65 立壁部
66 ポケット
67 ファンブラケット(ブラケット)
67a 開口
68 シール部材
70 吸音材
71 底面吸音材
72 側面吸音材
73 角部吸音材
74 フレーム部材
92 車体固定部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8