JP5942792B2 - 電池パックの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、電池パックの冷却構造に関して、より特定的には、車両に搭載される電池パックの冷却構造に関するものである。

従来、電池の保持および冷却構造は、例えば、特開２００８−１４０７５２号公報（特許文献１）、特開２００７−６６７７３号公報（特許文献２）、特開２００６−１９６４７１号公報（特許文献３）、特開２０１１−１２９４２８号公報（特許文献４）に開示されている。

特許文献１および２では下流側に向かって冷媒流路の断面積を大きくするとともに、保持部材と電池の接触面積を小さくする構成が開示されている。

特許文献３では下流側に向かって冷媒流路の段面積を小さくして下流側において流速を向上させた構成が開示されている。

特許文献４では、電池ホルダが開示されている。

特開２００８−１４０７５２号公報 特開２００７−６６７７３号公報 特開２００６−１９６４７１号公報 特開２０１１−１２９４２８号公報

しかしながら、従来の構造では、複数の電池間での温度のばらつきがあるという問題があった。

そこで、この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、複数の電池を均一に冷却することが可能な電池パックの冷却構造を提供することを目的とするものである。

この発明に従った電池パックの冷却構造は、複数の電池と、それらを保持する熱伝導材料により構成される保持部材とを備え、複数の電池は保持部材を厚み方向に貫通しており、電池と保持部材とにより冷媒流路が形成されており、冷媒の流れる方向の上流から下流に向かうにつれて、保持部材の厚みが厚くなることで保持部材と電池との接触面積が大きくなり、かつ冷媒流路の断面積が小さくなる。

このように構成された電池パックの冷却構造では、上流から下流に向かうにつれて保持部材と電池との接触面積が大きくなり、かつ、冷媒流路の断面積が小さくなるため、下流側で流速が速くなり、かつ、保持部材へ熱が伝導しやすくなる。上流側では冷媒と電池との温度差が大きくなる。その結果、上流側および下流側で電池が均等に冷却される構造を提供することができる。

実施の形態１に従った、保持部材に千鳥状に配置された電池を有する電池パックの冷却構造の正面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 比較例に従った、保持部材に配置された電池を有する電池パックの冷却構造の斜視図である。 比較例に従った電池パックの冷却構造の平面図である。 比較例に従った電池パックの冷却構造における電池の温度を示すグラフである。 実施の形態２に従った、保持部材にフィンが設けられた電池パックの冷却構造の正面図である。

本発明に基づいた実施の形態における電池パックの冷却構造について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に従った、保持部材に千鳥状に配置された電池を有する電池パックの冷却構造の正面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

図１および図２を参照して、電池パックの冷却構造は、複数の電池１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、それらを保持する熱伝導材料により構成される保持部材２０とを備え、電池１０と保持部材２０とにより冷媒流路３０が形成されており、冷媒の流れる矢印Ａ１で示す方向の上流から下流に向かうにつれて、保持部材２０と電池１０との接触面積が大きくなり、かつ冷媒流路３０の断面積が小さくなる。

電池１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、車両に搭載される電池であり、車両としてはハイブリッド車両（ＨＶ)、電気自動車（ＥＶ）に代表されるように、車両の駆動力に電力を用いる車両に限られず、駆動力に電力を用いないが電池を搭載している車両も対象となる。

電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各々は円柱形状である。しかしながら、この形状に限られず、角柱形状、錐形状などの様々な形状を採用することが可能である。電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃは千鳥状に配置されているが、この配置に限定されず、直線状に配置されてもよい。

保持部材２０は厚みの異なる第一部分２１０、第二部分２２０および第三部分２３０を有している。第一部分２１０の厚みが最も小さく、第三部分２３０の厚みが最も厚い。第一部分２１０の厚みはＷ１であり、第二部分２２０の厚みはＷ２であり、第三部分２３０の厚みはＷ３であり、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３の関係が成立する。

保持部材２０は、熱伝導性材料により構成されており、電池１０ａ，１ｂ，１０ｃで発生した熱を放熱することが可能である。保持部材２０の厚みは図２では段階的に変化しているが、保持部材２０の厚みが連続的に変化してもよい。

冷媒流路３０は、保持部材２０の表面で電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの間に構成されており、矢印Ａ１で示す方向に流れる冷媒は、冷媒流路３０を流れる。冷媒流路３０の断面積は、上流側で大きく、下流側で小さい。

保持部材２０と電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃとの接触面積は、上流側で小さく、下流側で大きい。

図３は、比較例に従った、保持部材に配置された電池を有する電池パックの冷却構造の斜視図である。図４は、比較例に従った電池パックの冷却構造の平面図である。図５は、比較例に従った電池パックの冷却構造における電池の温度を示すグラフである。

図３から５を参照して、電池１０は、外周面１１、および電極１２，１３を有する。保持部材２０は、側面２１、上面２２および接触面２１２ａを有する。接触面２１２ａを固定するためのボルト３１が設けられている。

電池１０と保持部材２０との接触面積は一定である。矢印Ａ１で示す方向に冷媒が流れると、電池１０の熱は、冷媒へ移動する。上流側で冷媒の温度が低く、下流側で冷媒の温度が高くなる。その結果、図５で示すように、上流側での電池１０ａの温度が低くなり、下流側での電池１０ｃの温度が高くなる。

これに対して、図１および図２で示す構成において、矢印Ａ１で示す方向に冷媒が流れると、電池１０の熱は、冷媒へ移動する。冷媒は電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃによって加熱されるため、上流側では冷媒の温度は低く、下流側で冷媒の温度は高い。しかしながら、電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃと保持部材２０との接触面積は、上流側で小さく、下流側で大きいため、下流側では上流側と比較して多くの熱が保持部材２０により放散される。

冷媒流路３０の断面積が上流側で大きく下流側で小さいため、下流側において冷媒の流速が大きくなる。その結果、下流側での冷媒による電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの冷却能力を向上させることができる。

以上のように構成された電池パックの冷却構造においては、通常であれば発生する電池の温度のばらつきを、保持部材２０および電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの配置により軽減している。これにより、複数の電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを均一に冷却することが可能となる。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に従った、保持部材にフィンが設けられた電池パックの冷却構造の正面図である。図６を参照して、下流側での保持部材２０の冷却を促進するためにフィン１００を保持部材２０に取り付けてもよい。この場合、実施の形態１で示したように、保持部材２０に厚みの変化を設けなくてもよい。保持部材２０の厚みは一定であるため、各電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃと保持部材２０との接触面積も一定である。

フィンを設けることで、下流側での保持部材２０から冷媒への熱の放散が促進される。そのため、下流側において電池１０ｃから保持部材２０への熱の移動量が増加するため、電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの温度のばらつきの発生を抑制することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、電池パックの冷却構造、特に自動車に搭載される電池パックの冷却構造の分野において用いることができる。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電池、２０ 保持部材、３０ 冷媒流路、１００ フィン、２１０ 第一部分、２２０ 第二部分、２３０ 第三部分。

Claims (1)

1. 複数の電池と、それらを保持する熱伝導材料により構成される保持部材とを備え、
   前記複数の電池は前記保持部材を厚み方向に貫通しており、
   前記電池と前記保持部材とにより冷媒流路が形成されており、
   冷媒の流れる方向の上流から下流に向うにつれて、前記保持部材の厚みが厚くなることで前記保持部材と前記電池との接触面積が大きくなり、かつ冷媒通路の断面積が小さくなる、電池パックの冷却構造。

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