JP2020198154A - バッテリパック - Google Patents

Abstract

【課題】極少数の貫通穴だけで水侵入を防止しつつ必要な呼吸量を確保して圧力変動を解消し且つ内部に生じた結露水の速やかな排水も実現し得るバッテリパックを提供する。【解決手段】多数のバッテリセル５をモジュール化したバッテリスタック１を収容し且つ該バッテリスタック１を底面から浮上させて支持せしめ、該底面と前記バッテリスタック１との間に確保される空間にブロワ４により空気を流し込んで前記バッテリスタック１のバッテリセル５間を通すことで該各バッテリセル５を空冷するようにしたバッテリパック２に関し、バッテリパック２の底面に段下がりの窪みを成すピット部７を設け、該ピット部７の底面に貫通穴９を開口すると共に、該貫通穴９をステンレスウール（多孔質素材）からなる通気層１０により被覆する。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド自動車等に用いるバッテリパックに関するものである。

近年、開発が進められているハイブリッド自動車では、ディーゼルエンジンのフライホイールハウジング内に超薄型の三相交流機を内蔵し、該三相交流機によりディーゼルエンジンを補助するようにしている。

即ち、ここに用いられている三相交流機は、エンジンの起動時にスタータとして作動する一方、車両の発進加速時にはトルクアシスト用モータとして作動し、車両の制動時には電気ブレーキとして作動するようになっており、これによりディーゼルエンジンの負担を軽減して燃費の向上を図ると共に、ディーゼルエンジンからの大気汚染物質の排出量を低減し得るようにしてある。

斯かるハイブリッド自動車には、モータ駆動用の車載電源装置が搭載されており、この種の車載電源装置は、多数のバッテリセルをまとめてモジュール化したバッテリスタックをバッテリパック内に縦置きに並べて収容した構造を採っているが、各バッテリスタックのバッテリセルはなるべく効率良く且つ均等に空冷する必要がある。

なぜなら、バッテリセルは過熱により劣化していくものであるが、複数のバッテリセルのうち一部が劣化してバッテリセル間で性能に差が生じてしまうと、バッテリセル群全体に負担がかかって車載電源装置全体の性能劣化が早まってしまうからである。

このため、複数のバッテリスタックを縦置きに並べてバッテリパック内に収容し且つ該バッテリパックの構体に対し前記各バッテリスタックの両幅端に備えた支持部を締結して前記バッテリパックの底面から浮上支持させ、前記各バッテリスタックの下側に確保される空間にブロワにより空気を流し込んで前記各バッテリスタックのバッテリセル間を通して上方へ抜き出すことで該各バッテリセルを効率良く且つ均等に空冷するようにしている。

一般的に、前述の如きバッテリパックは密閉式の構造となっており、温度変化に伴う内部圧力の変動を解消しなければならないため、ゴアテックス（登録商標）やテミッシュ（登録商標）といった防水性の通気フィルタを使用したブリーザを前記バッテリパックの複数箇所に貫通設置する必要がある。

尚、この種のハイブリッド自動車におけるバッテリパックに関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。

特開２０１９−８９７４号公報

しかしながら、前述の如き通気フィルタを使用したブリーザの呼吸量には自ずから限界があり、大型トラック等のハイブリッド自動車にあっては、バッテリパックの容量が大きいために多数のブリーザを設置しなければ対応しきれないという状況にあり、極少数の貫通穴を通気フィルタ無しで開放させて呼吸させた方が現実的であるが、単に貫通穴を開放しただけでは、高圧洗浄やスプラッシュ（跳ね上げ水）等によりバッテリパックが被水した際に内部へ水が浸入する虞れがあった。

また、従来における密閉式のバッテリパックの場合、内部で発生した結露水が流下しても、排水されないまま底面に溜まってしまうので、その溜まった結露水が走行時の慣性や振動、車両姿勢等により底面をあちこちに移動して波打ち、これによりバッテリセル等の電機部品に結露水が跳ねかかって該電機部品に悪影響を及ぼす虞れもあった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、極少数の貫通穴だけで水侵入を防止しつつ必要な呼吸量を確保して圧力変動を解消し且つ内部に生じた結露水の速やかな排水も実現し得るバッテリパックを提供することを目的とする。

本発明は、多数のバッテリセルをモジュール化したバッテリスタックを収容し且つ該バッテリスタックを底面から浮上させて支持せしめ、該底面と前記バッテリスタックとの間に確保される空間にブロワにより空気を流し込んで前記バッテリスタックのバッテリセル間を通すことで該各バッテリセルを空冷するようにしたバッテリパックにおいて、前記底面に段下がりの窪みを成すピット部を設け、該ピット部の底面に貫通穴を開口すると共に、該貫通穴を多孔質素材からなる通気層により被覆したことを特徴とするものである。

而して、このように貫通穴を多孔質素材からなる通気層により被覆すると、防水性の通気フィルタを使用した従来のブリーザよりも呼吸量が大幅に増え、極少数の貫通穴だけで必要な呼吸量を確保することが可能となり、しかも、高圧洗浄やスプラッシュ（跳ね上げ水）等によりバッテリパックが被水しても、通気層により貫通穴への直接的な水侵入を防止することが可能となる。

また、バッテリパックの内部で結露水が発生して流下しても、その結露水は前記バッテリパックの底面で段下がりの窪みを成すピット部に溜まり、ここで多孔質素材の通気層を透水して貫通穴から随時排水されていくことになるため、バッテリパックの底面に溜まった結露水が走行時の慣性や振動、車両姿勢等により底面をあちこちに移動して波打つような事態が未然に回避される。

更に、本発明においては、通気層を貫通穴に対する被覆状態が保たれるよう固定具によりピット部の底面に保持せしめ、該固定具に前記貫通穴と対峙する止水壁を備えることが好ましく、このようにすれば、貫通穴に対する通気層の被覆状態が固定具により確実に保たれる上、勢いよく貫通穴に飛び込んだ高圧洗浄水等も止水壁で確実に堰き止め、その勢いを失わせて速やかに排水することが可能となる。

また、本発明においては、底面に開口した保守点検口を着脱自在に塞ぐ蓋体としてピット部を分割構成することが好ましく、このようにすれば、底面に開口した保守点検口に容器形のピット部を装着して塞ぐだけで簡便に段下がりの窪みが形成されることになり、同時に保守点検口の設定によりブロワ等の電機部品の保守点検作業を容易に行うことも可能となる。

更に、本発明においては、底面にピット部に向け結露水を導く複数条の溝形を成すよう内部フィンを形成することが好ましく、このようにすれば、バッテリパックの内部で発生した結露水が前記内部フィンの溝形に流れ落ち、該内部フィンの壁面に表面張力で付着した状態で円滑にピット部に導かれていくため、流れていく過程で走行時の慣性や振動、車両姿勢等により結露水が底面をあちこちに移動して波打つことが防止される。

尚、このようにした場合に、下面にも外部フィンを形成して該外部フィンが放熱板として機能するように構成しておけば、内部フィンが結露水や空気を介して受けた熱を効率よくバッテリパック外へ放熱させることが可能となる。

上記した本発明のバッテリパックによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、防水性の通気フィルタを使用した従来のブリーザよりも呼吸量を大幅に増やすことができ、しかも、高圧洗浄やスプラッシュ（跳ね上げ水）等によりバッテリパックが被水した際における貫通穴への直接的な水侵入を通気層により防止することができるので、極少数の貫通穴だけで水侵入を防止しつつ必要な呼吸量を確保して圧力変動を解消することができ、更には、内部に生じた結露水をピット部に溜めて貫通穴から速やかに排水することもできるので、バッテリパックの底面に溜まった結露水が走行時の慣性や振動、車両姿勢等により底面をあちこちに移動して波打つような事態を未然に回避することができ、バッテリセル等の電機部品に結露水が跳ねかかって該電機部品に悪影響を及ぼす虞れを解消することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、貫通穴に対する通気層の被覆状態を固定具により確実に保つことができ、しかも、勢いよく貫通穴に飛び込んだ高圧洗浄水等を止水壁で確実に堰き止め、その勢いを失わせて速やかに排水することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、底面に開口した保守点検口に容器形のピット部を装着して塞ぐだけで簡便に段下がりの窪みを形成することができると共に、前記保守点検口の設定によりブロワ等の電機部品の保守点検作業を容易に行うこともできる。

（ＩＶ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、バッテリパックの内部で発生した結露水を前記内部フィンの溝形に流下させ、該内部フィンの壁面に表面張力で付着させたまま円滑にピット部に導くことができるので、流れていく過程で走行時の慣性や振動、車両姿勢等により結露水が底面をあちこちに移動して波打つことを防止でき、バッテリセル等の電機部品に結露水が跳ねかかって該電機部品に悪影響を及ぼす虞れをより一層確実に解消することができる。

（Ｖ）本発明の請求項５に記載の発明によれば、バッテリパックの下面にも外部フィンを形成して該外部フィンが放熱板として機能するように構成したことにより、内部フィンが結露水や空気を介して受けた熱を効率よくバッテリパック外へ放熱させることができ、各バッテリセルの空冷効率を従来よりも向上することができる。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。 図１のピット部の詳細を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視の断面図である。 図３の固定具の詳細を示す斜視図である。 図１の内部フィン及び外部フィンを一部を切り欠いて示す斜視図である。 図１の内部フィンの壁面に流れ落ちた結露水の様子を示す断面図である。 本発明の別の形態例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例にあっては、複数のバッテリスタック１を縦置きに並べてバッテリパック２内に収容し且つ該バッテリパック２の構体に対し前記各バッテリスタック１の両幅端を固定して前記バッテリパック２の底面から浮上させて支持せしめるようになっており、該バッテリパック２内におけるバッテリスタック１の列に隣接した余剰空間３に装備されているブロワ４により取り込まれた空気が前記各バッテリスタック１の下側に送り込まれ、該各バッテリスタック１の下側から各バッテリセル５間を通り上方へ抜け出ることで該各バッテリセル５を効率良く且つ均等に空冷し得るようにしてある。

また、各バッテリスタック１から抜け出た空気は、流路仕切板６により区画された流路を流れて一旦ブロワ４から離れる方向へ誘導された後にブロワ４側へ折り返され、前記バッテリパック２の側壁に開口する排気口（図示せず）から外部へと排気されるようになっている。

ここで、前記バッテリパック２における余剰空間３の底面には、段下がりの窪みを成す容器形のピット部７が設けられているが、ここに図示している例の場合、前記ブロワ４等の電機部品を保守点検するための保守点検口８が形成されていて、該保守点検口８を着脱自在に塞ぐ蓋体として前記ピット部７が分割構成されている。

そして、図２〜図４に示す如く、前記ピット部７の底面に貫通穴９が開口されていると共に、該貫通穴９がステンレスウール（多孔質素材）からなる通気層１０により被覆され、該通気層１０が前記貫通穴９に対する被覆状態を保たれるよう固定具１１により前記ピット部７の底面に保持されている。

即ち、前記固定具１１に前記貫通穴９と対峙する止水壁１１ａが備えられていて、該止水壁１１ａの四隅が支持脚１１ｂを介し前記ピット部７の底面に取り付けられ、前記止水壁１１ａと前記ピット部７の底面との間で前記通気層１０が挟み込まれて保持されるようにしてある。

更に、図１や図５及び図６に示す如く、バッテリパック２の底面には、ピット部７に向け結露水を導く複数条の溝形を成すよう内部フィン１２が形成されており、バッテリパック２の下面にも外部フィン１３を形成して該外部フィン１３が放熱板として機能するように構成してある。

而して、前述した如きバッテリパック２にあっては、貫通穴９をステンレスウールからなる通気層１０により被覆した構造を採用しているので、防水性の通気フィルタを使用した従来のブリーザよりも呼吸量が大幅に増え、極少数の貫通穴９だけで必要な呼吸量を確保することが可能となり、しかも、高圧洗浄やスプラッシュ（跳ね上げ水）等によりバッテリパック２が被水しても、通気層１０により貫通穴９への直接的な水侵入を防止することが可能となる。

また、バッテリパック２の内部で結露水が発生して流下しても、その結露水は前記バッテリパック２の底面で段下がりの窪みを成すピット部７に溜まり、ここでステンレスウールの通気層１０を透水して貫通穴９から随時排水されていくことになるため、バッテリパック２の底面に溜まった結露水が走行時の慣性や振動、車両姿勢等により底面をあちこちに移動して波打つような事態が未然に回避される。

この際、バッテリパック２の内部で発生した結露水が前記内部フィン１２の溝形に流れ落ち、該内部フィン１２の壁面に表面張力で付着した状態（図６参照）で円滑にピット部７に導かれていくため、流れていく過程で走行時の慣性や振動、車両姿勢等により結露水が底面をあちこちに移動して波打つことが防止される。

従って、上記実施例によれば、防水性の通気フィルタを使用した従来のブリーザよりも呼吸量を大幅に増やすことができ、しかも、高圧洗浄やスプラッシュ（跳ね上げ水）等によりバッテリパック２が被水した際における貫通穴９への直接的な水侵入を通気層１０により防止することができるので、極少数の貫通穴９だけで水侵入を防止しつつ必要な呼吸量を確保して圧力変動を解消することができ、更には、内部に生じた結露水をピット部７に溜めて貫通穴９から速やかに排水することもできるので、バッテリパック２の底面に溜まった結露水が走行時の慣性や振動、車両姿勢等により底面をあちこちに移動して波打つような事態を未然に回避することができ、バッテリセル５等の電機部品に結露水が跳ねかかって該電機部品に悪影響を及ぼす虞れを解消することができる。

特に本形態例の場合には、貫通穴９に対する通気層１０の被覆状態を固定具１１により確実に保つことができ、しかも、勢いよく貫通穴９に飛び込んだ高圧洗浄水等を止水壁１１ａで確実に堰き止め、その勢いを失わせて速やかに排水することができ、更には、バッテリパック２の内部で発生した結露水を前記内部フィン１２の溝形に流下させ、該内部フィン１２の壁面に表面張力で付着させたまま円滑にピット部７に導くことができるので、流れていく過程で走行時の慣性や振動、車両姿勢等により結露水が底面をあちこちに移動して波打つことを防止でき、バッテリセル５等の電機部品に結露水が跳ねかかって該電機部品に悪影響を及ぼす虞れをより一層確実に解消することができる。

また、バッテリパック２の底面に開口した保守点検口８を着脱自在に塞ぐ蓋体としてピット部７を分割構成しているので、バッテリパック２の底面に開口した保守点検口８に容器形のピット部７を装着して塞ぐだけで簡便に段下がりの窪みを形成することができると共に、前記保守点検口８の設定によりブロワ４等の電機部品の保守点検作業を容易に行うこともできる。

更に、バッテリパック２の下面にも外部フィン１３を形成して該外部フィン１３が放熱板として機能するように構成しているので、内部フィン１２が結露水や空気を介して受けた熱を効率よくバッテリパック２外へ放熱させることができ、各バッテリセル５の空冷効率を従来よりも向上することができる。

図７は本発明の別の形態例を示すもので、ここに図示している例では、バッテリパック２（図１参照）の底面に開口した保守点検口８（図１参照）を着脱自在に塞ぐ蓋体として分割構成したピット部７に関し、該ピット部７の底面における複数の隅部に貫通穴９を夫々開口し、通水性のあるエプトシーラ（登録商標）を多孔質素材として通気層１０としたもので前記各貫通穴９を被覆した構造となっており、このようにステンレスウール以外の多孔質素材を通気層１０として用いることも可能である。

尚、本発明のバッテリパックは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、通気層を成す多孔質素材は目の粗いスポンジ等であっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ バッテリスタック
２ バッテリパック
５ バッテリセル
７ ピット部
８ 保守点検口
９ 貫通穴
１０ 通気層
１１ 固定具
１１ａ 止水壁
１２ 内部フィン
１３ 外部フィン

Claims (5)

1. 多数のバッテリセルをモジュール化したバッテリスタックを収容し且つ該バッテリスタックを底面から浮上させて支持せしめ、該底面と前記バッテリスタックとの間に確保される空間にブロワにより空気を流し込んで前記バッテリスタックのバッテリセル間を通すことで該各バッテリセルを空冷するようにしたバッテリパックにおいて、前記底面に段下がりの窪みを成すピット部を設け、該ピット部の底面に貫通穴を開口すると共に、該貫通穴を多孔質素材からなる通気層により被覆したことを特徴とするバッテリパック。
2. 通気層を貫通穴に対する被覆状態が保たれるよう固定具によりピット部の底面に保持せしめ、該固定具に前記貫通穴と対峙する止水壁を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
3. 底面に開口した保守点検口を着脱自在に塞ぐ蓋体としてピット部を分割構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリパック。
4. 底面にピット部に向け結露水を導く複数条の溝形を成すよう内部フィンを形成したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のバッテリパック。
5. 下面にも外部フィンを形成して該外部フィンが放熱板として機能するように構成したことを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。

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