JP7247158B2

JP7247158B2 - バッテリパック

Info

Publication number: JP7247158B2
Application number: JP2020200340A
Authority: JP
Inventors: 大悟小松
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2040-12-02
Also published as: US20220173456A1; CN114583319A; CN114583319B; JP2022088087A; US11791509B2

Description

本発明は、電動車両などに搭載されるバッテリパックに関する。

複数のバッテリセルが積層されたバッテリモジュールと、バッテリモジュールを収容するバッテリケースと、バッテリモジュールを冷却するバッテリ冷却機構と、を備えるバッテリパックが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のバッテリパックでは、搭載スペースの抑制などを目的とし、パッケージのコンパクト化が求められている。

特開２０１４－２２１６２５号公報

しかしながら、バッテリパックをコンパクト化するために、バッテリモジュールの近傍に冷却ファンを配置した場合、冷却ファンが局所的に風を誘導してしまい、バッテリモジュール内を流れる空気の流量に大きなばらつきが生じるという課題があった。

本発明は、バッテリモジュール内を流れる空気の流量のばらつきを低減できるバッテリパックを提供する。

本発明は、
複数のバッテリセルが積層されたバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールを収容するバッテリケースと、
前記バッテリモジュールを冷却するバッテリ冷却機構と、を備えるバッテリパックであって、
前記バッテリ冷却機構は、
前記バッテリモジュールに対し、前記複数のバッテリセルの積層方向と直交する第１方向に配置され、前記バッテリケースの外部から内部に冷却用空気を導入する導風ダクトと、
前記バッテリケースの内部に配置され、前記第１方向において、前記バッテリモジュールを挟んで前記導風ダクトと反対側に配置される冷却ファンと、を備え、
前記冷却ファンは、
吸気口及び排気口を有するファンケースと、
モータと、
前記ファンケース内に配置され、前記モータにより回転駆動する回転ファンと、を備え、
前記冷却ファンの前記吸気口は、前記第１方向において、前記回転ファンを挟んで前記バッテリモジュールとは反対側に開口し、
前記冷却ファンは、前記バッテリケースの内部に導入され前記バッテリモジュールを冷却した前記冷却用空気を、前記吸気口から前記ファンケースの内部に吸気し、前記排気口から前記バッテリケースの外部に排気する。

本発明によれば、バッテリモジュール内を流れる空気の流量のばらつきを低減できる。

バッテリパック１を搭載した車両Ｖの車室後部及び荷室１３を示す平面図である。バッテリパック１を示す斜視図である。バッテリパック１の側面図である。図３のＡ－Ａ断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１～図４を参照して説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、運転者から見た方向に従い、図面に車両の前方を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。

［車両］
先ず、本発明の一実施形態のバッテリパック１を搭載する車両Ｖについて説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両Ｖは、例えばハイブリッド車であり、バッテリモジュール２（図２、図３参照）を収容するバッテリパック１が搭載されている。

車両ＶのフロアパネルＦは、車室１１の床部を構成するフロントフロアパネル部１２と、後部座席１５下の床部及び荷室１３の床部を構成するリヤフロアパネル部１４と、を含む。リヤフロアパネル部１４の前側上部には、後部座席１５が支持されている。また、荷室１３下のリヤフロアパネル部１４には、バッテリパック１を収容する収容凹部１４ａが凹設され、バッテリパック１がこの収容凹部１４ａに配置される。

バッテリパック１は、後部座席１５とリヤフロアパネル部１４との間に配置される吸気ダクト１６を介して車室１１から冷却用の空気を導入し、バッテリモジュール２の冷却に使用した空気を排気ダクト１７を介して荷室１３に排出する。以下、本発明の要部であるバッテリパック１について、図２～図４を参照して説明する。

［バッテリパック］
図２～図４に示すように、バッテリパック１は、複数のバッテリセル３が積層されたバッテリモジュール２と、バッテリモジュール２を収容するバッテリケース４と、バッテリモジュール２を冷却するバッテリ冷却機構５と、を備える。

（バッテリモジュール）
バッテリモジュール２は、複数のバッテリセル３を所定方向（本実施形態では左右方向）に積層して構成されており、積層されるバッテリセル３間には、冷却用の空気が流れる空気流路が形成されている。なお、本実施形態のバッテリパック１は、上下２段に配置された２つのバッテリモジュール２を備えるが、バッテリモジュール２の数や配置はこれに限定されない。

（バッテリ冷却機構）
バッテリ冷却機構５は、バッテリモジュール２に対し、複数のバッテリセル３の積層方向と直交する第１方向に配置される導風ダクト５１と、第１方向において、バッテリモジュール２を挟んで導風ダクト５１と反対側に配置される冷却ファン５２と、を備える。例えば、バッテリセル３を左右方向に積層する本実施形態では、第１方向を車両Ｖの前後方向とし、バッテリモジュール２の前側に導風ダクト５１を配置し、バッテリモジュール２の後側に冷却ファン５２を配置している。以下、実施形態に則して複数のバッテリセル３の積層方向と直交する第１方向を前後方向と称する。また、左右方向を積層方向と称する場合がある。

（導風ダクト）
導風ダクト５１は、外部からの空気が導入される吸気部５１１と、吸気部５１１から導入された空気をバッテリモジュール２に供給する導風部５１２と、を備える。吸気部５１１は、筒形状であり、その一端部には、外部からの空気が導入される吸気口５１１ａが形成され、他端部には、導風部５１２に接続される接続口５１１ｂが形成されている。導風部５１２は、バッテリモジュール２の導風ダクト５１と対向する対向面の全体を覆うトレー形状であり、導風部５１２とバッテリモジュール２との対向面間には、吸気部５１１から導入された空気をバッテリモジュール２の対向面全体に供給可能な導風空間が形成される。このような導風ダクト５１によれば、バッテリモジュール２の両端部付近のバッテリセル３も適切に冷却することができる。

（冷却ファン）
冷却ファン５２は、例えばシロッコファンであり、吸気口５２１ａ及び排気口５２１ｂを有するファンケース５２１と、ファンケース５２１内に回転可能に配置される円筒状の回転ファン５２２と、回転ファン５２２の中心部に配置され、回転ファン５２２を回転駆動させるモータ５２３と、を備える。吸気口５２１ａは、ファンケース５２１において、回転ファン５２２の回転軸方向の一側面部に形成され、回転ファン５２２の内周側空間に連通している。また、排気口５２１ｂは、回転ファン５２２の接線方向に沿うようにファンケース５２１の外周部に突出形成され、中継ダクト５３に連通している。なお、排気口５２１ｂは、中継ダクト５３を介して排気ダクト１７に接続される。

冷却ファン５２は、回転ファン５２２の回転軸方向が車両Ｖの前後方向を向くように配置される。冷却ファン５２の吸気口５２１ａは、前後方向において、バッテリモジュール２とは反対側に開口している。このようにすると、導風ダクト５１から供給されてバッテリモジュール２のバッテリセル３を冷却した空気を、広く冷却ファン５２の吸気口５２１ａに導入できるので、バッテリモジュール２内を流れる空気の流量のばらつきを低減することが可能になる。

導風ダクト５１の吸気部５１１及び冷却ファン５２は、バッテリセル３の積層方向において、バッテリモジュール２の略中央に配置されている。このような配置構成によれば、バッテリモジュール２内を流れる空気の流量のばらつきをさらに低減できるので、バッテリモジュール２の全てのバッテリセル３を均一に冷却しやすくなる。

（バッテリケース）
バッテリケース４は、バッテリモジュール２を収容するケース本体４１と、ケース本体４１の開口部（図示せず）を覆うカバー４２（図１参照）と、を備える。ケース本体４１は、バッテリモジュール２が載置された底壁部４１１と、底壁部４１１から立ち上がる４つの側壁部４１２～４１５と、４つの側壁部４１２～４１５によって囲まれた開口部と、を備える。

冷却ファン５２の吸気口５２１ａは、側壁部４１２～４１５のうち前後方向においてバッテリケース４の第１側壁部４１２（例えば、後側壁部）と対向し、且つ、第１側壁部４１２と離間している。このようにすると、吸気口５２１ａを第１側壁部４１２に近接させた場合に比べ、冷却ファン５２の吸気口５２１ａから導入される空気の圧損を低減できる。

また、図４に示すように、前後方向において、冷却ファン５２と第１側壁部４１２との距離Ｌ１は、バッテリモジュール２と冷却ファン５２との距離Ｌ２よりも大きくしてある。このようにすると、冷却ファン５２と第１側壁部４１２との間にチャンバー（拡張室）が形成されるので、冷却ファン５２の吸気口５２１ａから導入される空気の圧損をより低減できる。

また、第１側壁部４１２は、バッテリセル３の積層方向の一方側（左側）と他方側（右側）において第２側壁部４１３（例えば、左側壁部）及び第３側壁部４１４（例えば、右側壁部）と交差する。第２側壁部４１３は、前後方向において第１側壁部４１２に近づくにつれて、バッテリセル３の積層方向において第１側壁部４１２の中央に近づく傾斜面４１３ａを有し、第３側壁部４１４は、前後方向において第１側壁部４１２に近づくにつれて、バッテリセル３の積層方向において第１側壁部４１２の中央に近づく傾斜面４１４ａを有する。このようにすると、バッテリケース４の隅部における空気の滞留を抑制し、冷却効率を高めることができる。

また、第１側壁部４１２と第２側壁部４１３の傾斜面４１３ａとの接続部４１６は、曲面であり、第１側壁部４１２と第３側壁部４１４の傾斜面４１４ａとの接続部４１７は、曲面である。このようにすると、バッテリケース４の隅部から冷却ファン５２の吸気口５２１ａへの流れがスムーズになり、空気の圧損をより低減できる。

また、第１側壁部４１２と第２側壁部４１３とで形成される第１空間４１８の形状と、第１側壁部４１２と第３側壁部４１４とで形成される第２空間４１９とは、第１側壁部４１２の中央に対し対称形状である。このようにすると、バッテリモジュール２の全てのバッテリセル３を均一に冷却しやすくなる。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、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示しているが、これに限定されるものではない。

（１）複数のバッテリセル（バッテリセル３）が積層されたバッテリモジュール（バッテリモジュール２）と、
前記バッテリモジュールを収容するバッテリケース（バッテリケース４）と、
前記バッテリモジュールを冷却するバッテリ冷却機構（バッテリ冷却機構５）と、を備えるバッテリパック（バッテリパック１）であって、
前記バッテリ冷却機構は、
前記バッテリモジュールに対し、前記複数のバッテリセルの積層方向と直交する第１方向（前後方向）に配置される導風ダクト（導風ダクト５１）と、
前記第１方向において、前記バッテリモジュールを挟んで前記導風ダクトと反対側に配置される冷却ファン（冷却ファン５２）と、を備え、
前記冷却ファンの吸気口（吸気口５２１ａ）は、前記第１方向において、前記バッテリモジュールとは反対側に開口している、バッテリパック。

（１）によれば、導風ダクトから供給されてバッテリモジュールのバッテリセルを冷却した空気を、広く冷却ファンの吸気口に導入することができ、バッテリモジュール内を流れる空気の流量ばらつきを低減することができる。

（２）（１）に記載のバッテリパックであって、
前記導風ダクトは、
外部からの空気が導入される吸気部（吸気部５１１）と、
前記吸気部から導入された前記空気を前記バッテリモジュールに供給する導風部（導風部５１２）と、を備え、
前記導風部は、前記バッテリモジュールの前記導風ダクト側の面の全体を覆うように構成されている、バッテリパック。

（２）によれば、バッテリモジュールの両端部付近のバッテリセルも適切に冷却することができる。

（３）（２）に記載のバッテリパックであって、
前記吸気部及び前記冷却ファンは、前記積層方向において、前記バッテリモジュールの略中央に配置されている、バッテリパック。

（３）によれば、バッテリモジュールの全てのバッテリセルを均一に冷却しやすくなる。

（４）（１）～（３）のいずれかに記載のバッテリパックであって、
前記バッテリケースは、
前記バッテリモジュールが載置された底壁部（底壁部４１１）と、前記底壁部から立ち上がる側壁部（側壁部４１２～４１５）と、前記側壁部によって囲まれた開口部と、を備えるケース本体（ケース本体４１）と、
前記ケース本体の前記開口部を覆うカバー（カバー４２）と、を備え、
前記冷却ファンの吸気口は、前記側壁部のうち前記第１方向において前記バッテリケースの第１側壁部（第１側壁部４１２）と対向し、且つ、前記第１側壁部と離間している、バッテリパック。

（４）によれば、ファン吸気口から導入される空気の圧損を低減できる。

（５）（４）に記載のバッテリパックであって、
前記第１方向において、
前記冷却ファンと前記第１側壁部との距離（距離Ｌ１）は、前記バッテリモジュールと前記冷却ファンとの距離（距離Ｌ２）よりも大きい、バッテリパック。

（５）によれば、冷却ファンと第１側壁部との間にチャンバーが形成されるので、冷却ファンの吸気口から導入される空気の圧損をより低減できる。

（６）（４）又は（５）に記載のバッテリパックであって、
前記第１側壁部は、前記積層方向の一方側と他方側において第２側壁部（第２側壁部４１３）及び第３側壁部（第３側壁部４１４）と交差し、
前記第２側壁部は、前記第１方向において前記第１側壁部に近づくにつれて、前記積層方向において前記第１側壁部の中央に近づく傾斜面（傾斜面４１３ａ）を有し、
前記第３側壁部は、前記第１方向において前記第１側壁部に近づくにつれて、前記積層方向において前記第１側壁部の前記中央に近づく傾斜面（傾斜面４１４ａ）を有する、バッテリパック。

（６）によれば、バッテリケースの隅部に空気が滞留するのを抑制できる。

（７）（６）に記載のバッテリパックであって、
前記第１側壁部と前記第２側壁部の前記傾斜面との接続部（接続部４１６）は、曲面であり、
前記第１側壁部と前記第３側壁部の前記傾斜面との接続部（接続部４１７）は、曲面である、バッテリパック。

（７）によれば、バッテリケースの隅部から冷却ファンの吸気口への流れがスムーズになり、空気の圧損をより低減できる。

（８）（６）又は（７）に記載のバッテリパックであって、
前記第１側壁部と前記第２側壁部とで形成される第１空間（第１空間４１８）と、前記第１側壁部と前記第３側壁部とで形成される第２空間（第２空間４１９）とは、前記第１側壁部の前記中央に対し対称形状である、バッテリパック。

（８）によれば、バッテリモジュールの全てのバッテリセルを均一に冷却しやすくなる。

１バッテリパック
２バッテリモジュール
３バッテリセル
４バッテリケース
４１ケース本体
４１１底壁部
４１２～４１５側壁部
４１２第１側壁部
４１３第２側壁部
４１３ａ傾斜面
４１４第３側壁部
４１４ａ傾斜面
４１６接続部
４１７接続部
４１８第１空間
４１９第２空間
４２カバー
５バッテリ冷却機構
５１導風ダクト
５１１吸気部
５１２導風部
５２冷却ファン
５２１ａ吸気口

Claims

複数のバッテリセルが積層されたバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールを収容するバッテリケースと、
前記バッテリモジュールを冷却するバッテリ冷却機構と、を備えるバッテリパックであって、
前記バッテリ冷却機構は、
前記バッテリモジュールに対し、前記複数のバッテリセルの積層方向と直交する第１方向に配置され、前記バッテリケースの外部から内部に冷却用空気を導入する導風ダクトと、
前記バッテリケースの内部に配置され、前記第１方向において、前記バッテリモジュールを挟んで前記導風ダクトと反対側に配置される冷却ファンと、を備え、
前記冷却ファンは、
吸気口及び排気口を有するファンケースと、
モータと、
前記ファンケース内に配置され、前記モータにより回転駆動する回転ファンと、を備え、
前記冷却ファンの前記吸気口は、前記第１方向において、前記回転ファンを挟んで前記バッテリモジュールとは反対側に開口し、
前記冷却ファンは、前記バッテリケースの内部に導入され前記バッテリモジュールを冷却した前記冷却用空気を、前記吸気口から前記ファンケースの内部に吸気し、前記排気口から前記バッテリケースの外部に排気する、バッテリパック。
請求項１に記載のバッテリパックであって、
前記導風ダクトは、
外部からの空気が導入される吸気部と、
前記吸気部から導入された前記空気を前記バッテリモジュールに供給する導風部と、を備え、
前記導風部は、前記バッテリモジュールの前記導風ダクト側の面の全体を覆うように構成されている、バッテリパック。
請求項２に記載のバッテリパックであって、
前記吸気部及び前記冷却ファンは、前記積層方向において、前記バッテリモジュールの略中央に配置されている、バッテリパック。
請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリパックであって、
前記バッテリケースは、
前記バッテリモジュールが載置された底壁部と、前記底壁部から立ち上がる側壁部と、前記側壁部によって囲まれた開口部と、を備えるケース本体と、
前記ケース本体の前記開口部を覆うカバーと、を備え、
前記冷却ファンの吸気口は、前記側壁部のうち前記第１方向において前記バッテリケースの第１側壁部と対向し、且つ、前記第１側壁部と離間している、バッテリパック。
請求項４に記載のバッテリパックであって、
前記第１方向において、
前記冷却ファンと前記第１側壁部との距離は、前記バッテリモジュールと前記冷却ファンとの距離よりも大きい、バッテリパック。
請求項４又は５に記載のバッテリパックであって、
前記第１側壁部は、前記積層方向の一方側と他方側において第２側壁部及び第３側壁部と交差し、
前記第２側壁部は、前記第１方向において前記第１側壁部に近づくにつれて、前記積層方向において前記第１側壁部の中央に近づく傾斜面を有し、
前記第３側壁部は、前記第１方向において前記第１側壁部に近づくにつれて、前記積層方向において前記第１側壁部の前記中央に近づく傾斜面を有する、バッテリパック。
請求項６に記載のバッテリパックであって、
前記第１側壁部と前記第２側壁部の前記傾斜面との接続部は、曲面であり、
前記第１側壁部と前記第３側壁部の前記傾斜面との接続部は、曲面である、バッテリパック。
請求項６又は７に記載のバッテリパックであって、
前記第１側壁部と前記第２側壁部とで形成される第１空間と、前記第１側壁部と前記第３側壁部とで形成される第２空間とは、前記第１側壁部の前記中央に対し対称形状である、バッテリパック。