CN106169629A - 车辆用电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式的车辆用电池组，其包括：大致长方形形状的电池外壳；扁平的箱形的多个电池模块；冷却单元；以及用于容纳继电器的接线盒，所述多个电池模块以设置于各个电池模块的短边侧的端子朝向所述电池外壳的长边方向的方式以平放形式配置在所述电池外壳内，所述冷却单元配置在所述电池外壳的长边方向的一方的端部，并且使从所述冷却单元送出的冷却风沿所述电池外壳的外周在所述电池外壳内循环，所述接线盒以与所述冷却单元在所述电池外壳的宽度方向上排列的方式配置在循环的所述冷却风的最下游。

Description

车辆用电池组
相关申请的交叉参考
本申请要求2015年05月21日向日本特许厅提交的日本专利申请第2015-103337号的优先权，因此将所述日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及车辆用电池组。
背景技术
车辆的驱动需要大容量的二次电池。因此，作为车辆用电池组，如日本专利公开公报特开2013-171662号和日本专利公开公报特开2015-26428号所示，已为公众所知的有将多个扁平的箱形电池模块收容在电池外壳内而构成的电池组。
在此，在日本专利公开公报特开2013-171662号中，一部分的电池模块以平放形式(以电池模块的主面与电池外壳的底面实质上平行的方式配置的形式，也称为横置形式)配置在电池外壳内，另一方面，剩余的多个电池模块以纵置形式(以电池模块的主面与电池外壳的底面实质上垂直的方式配置的形式)作为一列的堆叠体配置，以该方式构成电池组。此外日本专利公开公报特开2015-26428号公开了全部电池模块以纵置形式配置在电池外壳内、且排列为2列的堆叠体的方式构成的电池组。
如上所述，具有以纵置形式排列在电池外壳内的电池模块的、车辆用电池组的上下方向的尺寸，实质上由电池模块的高度尺寸决定。因此，在大多数情况下，除了高度较高的大型的车辆以外，电池组的装载都是困难的。即，车辆的高度方向的车体地板的设计自由度受到限制。
此外，在日本专利公开公报特开2013-171662号所公开的电池组中，一部分的电池模块以平放形式配置。可是，各电池模块的长边与车辆的宽度方向(垂直于行进方向的方向)平行。因此，各电池模块的端子朝向车辆的侧面。因此，电池组的设计容易受到车辆宽度尺寸的限制。因此，例如如果希望应用于小型车，则电池组内能收容的电池模块的个数容易变少。
此外，如果在电池组内紧密地收容电池模块，则需要某种针对热的对策，即，需要用于电池模块的冷却机构。例如，日本专利公开公报特开2013-171662号所公开的电池组以下述方式构成：从朝向车辆前面的电池外壳的前端部朝向电池外壳的后部，通过穿过电池组的中央的冷却通道将电池模块左右分开。以通过所述冷却通道朝向后部的冷却风在途中进一步左右分流后返回前端部的冷却风扇的方式构成电池组。因此，电池组的车辆宽度方向的尺寸变得容易进一步扩大，并且由于复杂的冷却风的气流，产生较大的冷却风扇的压力损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆用电池组，其能够提高电池组的上下方向的设计自由度，进而能够提高车体地板的上下方向的设计自由度，并且能够减少车辆宽度尺寸造成的电池组设计的限制，适于装载到较小的车辆，即使是较小容量的冷却单元也能够有效地冷却电池组。
本发明的实施方式的车辆用电池组，其包括：大致长方形形状的电池外壳；扁平的箱形的多个电池模块；冷却单元；以及用于容纳继电器的接线盒，所述多个电池模块以设置于各个电池模块的短边侧的端子朝向所述电池外壳的长边方向的方式以平放形式配置在所述电池外壳内，所述冷却单元配置在所述电池外壳的长边方向的一方的端部，并且使从所述冷却单元送出的冷却风沿所述电池外壳的外周在所述电池外壳内循环，所述接线盒以与所述冷却单元在所述电池外壳的宽度方向上排列的方式配置在循环的所述冷却风的最下游。
按照这种电池组的构成，扁平的箱形的电池模块以平放形式配置。因此，通过设定堆叠电池模块的层数，能够容易地变更配置的电池模块整体的高度。因此，电池组的上下方向的设计自由度变大。此外，位于电池模块的短边的端子朝向电池外壳的短边。因此，如果沿车辆宽度方向排列的电池模块的数量相同，则电池组的车辆宽度方向的尺寸变小。即，容易构成沿车辆行进方向细长的电池组。
通过冷却单元输送的冷却风，基本上沿电池外壳的外周在电池组内循环。此外，冷却风的一部分被分流，沿电池组的宽度方向流过在车辆的前后方向上相邻的电池模块之间。电池模块以其端子朝向电池外壳的短边的方式配置在电池外壳内。因此，能够在车辆的前后方向上相邻的电池模块之间确保成为沿电池组的宽度方向流动的冷却风的流道的间隙。因此，能够得到顺畅的冷却风的气流。因此，压力损失受到抑制。此外，电池组构成为：由于冷却电池模块而使温度上升后的冷却风，在即将返回冷却单元之前流过接线盒的周围。由此，能够有效地冷却成为比电池模块高温的接线盒。
按照本发明的实施方式的电池组，能够提高电池组的上下方向的设计自由度，进而能够提高车体地板的上下方向的设计自由度。并且能够减少车辆宽度尺寸造成的电池组设计的限制。因此，本发明的电池组适于装载到较小的车辆。此外，能够用较小容量的冷却单元有效地冷却电池组。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的电池组的电池外壳上部构件被取下的状态的立体图。
图2是从与图1的方向相反的方向观察到的图1的电池组的立体图。
图3是沿图1的A-A线的剖视图。
图4是表示电池外壳内的冷却风的流动状况的俯视图。
具体实施方式
在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。
以下，参照附图具体地说明本发明的一个实施例。
图1～图4表示了本发明的实施方式的电池组1的一个实施例。所述电池组1应用于较小型的电动汽车。电池组1以在大致长方形形状的电池外壳2内收容有多个电池模块3的方式构成。
如图1所示，电池外壳2能被分为作为形成下半部的构件的电池外壳下部构件2A和作为形成上半部的构件的电池外壳上部构件2B的两部分。各构件例如使用铝合金等金属材料一体铸造为盘状，使得具有足够的刚性。所述的电池外壳下部构件2A和电池外壳上部构件2B，通过紧固未图示的螺丝，将彼此相对的周围的凸缘4和凸缘5连接，由此装配成一体。
电池外壳2在俯视中为细长的长方形。电池组1以其电池外壳2的长边沿车辆行进方向的姿势装载在未图示的车辆上。例如，电池组1以在车体地板的中央部沿着沿车辆前后方向设置的地板通道部的方式，安装在车辆地板的下侧的面侧。
在此，为了便于以下的说明，如图1的标注所示，将细长的电池外壳2的长边方向定义为“前后方向L”；将细长的电池外壳2的短边方向定义为“宽度方向W”；将垂直于前后方向L和宽度方向W的方向定义为“上下方向H”。在以下的说明中，尽量使用这些用语。“前后方向L”与“车辆行进方向”、“车辆的前后方向”和“电池外壳2的长边方向”实质上意思相同。“宽度方向W”与“车辆的宽度方向”和“电池外壳2的宽度方向”实质上意思相同。“上下方向H”和“高度方向”意思相同。此外，设图1的左侧为车辆的前方，设图1的右侧为车辆的后方。因此，对于电池外壳2的前和后而言，图1的左侧成为“前”，图1的右侧成为“后”。
因此，电池外壳2具有比前后方向L的尺寸短的宽度方向W的尺寸、以及比宽度方向W的尺寸短的上下方向H的尺寸。这样，电池外壳2具有扁平的大致长方形形状。
电池模块3具有扁平的箱形，该扁平的箱形具有一对长方形的主面(面积最大的面)。电池模块3以平放形式(以电池模块3的主面成为与电池外壳2的底面实质上平行的方式配置的形式，也称为横置形式)排列在电池外壳2内。具体地说，在宽度方向W上排列有两个电池模块3。并且在前后方向L上排列有三个电池模块3。此外，在上下方向H上层叠有多层电池模块3，例如在上下方向H上层叠有2层电池模块3。即，以上下2层的方式层叠的电池模块3的层叠体，俯视下以2×3的形式，配置在合计6个部位。以这样的方式，电池外壳2内收容有合计12个电池模块3。在此，为了方便地确定各个层叠体，在各个层叠体上标注了附图标记“A1、A2、B1、B2、C1、C2”。层叠体A1和层叠体A2在电池外壳2内，相对地位于最前侧。层叠体A1靠车辆的右侧，层叠体A2靠车辆的左侧。层叠体C1和层叠体C2位于电池外壳2内的最后侧。层叠体C1靠车辆的右侧，层叠体C2靠车辆的左侧。层叠体B1和层叠体B2位于前后方向L的中间。层叠体B1靠右侧，层叠体B2靠左侧。
另外，各层叠体的上下方向H的层叠层数，可以根据车体地板的形状分别独立地设定。由此，能够得到电池外壳上部构件2B的上表面的凹凸形状和高度、以及车辆地板的很高的设计自由度。
电池模块3包括收容在金属制的壳体内的多个单电池。以矩形的突起状突出的正负的电池端子11设置于扁平的长方形的壳体的、具有短边的壳体的侧面。作为电池模块3中收容的单电池，虽然未进行图示，但是例如可以采用下述的扁平的锂离子电池。该锂离子电池包括电极层叠体、电解液、以及由复合膜构成的具有柔性的封装体。电极层叠体包括通过隔膜交替层叠的多个片状的正极和负极。所述电极层叠体和电解液一起收容在封装体的内部。多个扁平的单电池层叠在电池模块3的厚度方向亦即图1的上下方向H上。
在电池外壳2内，各电池模块3都以其长边沿前后方向L的方式配置。在宽度方向W上相邻的两个层叠体或者电池模块3，几乎没有间隙地彼此接近。即，两个层叠体A1和层叠体A2的与长边对应的侧面彼此相邻。同样地，两个层叠体B1和层叠体B2的与长边对应的侧面彼此也相邻。此外，两个层叠体C1和层叠体C2的与长边对应的侧面彼此也相邻。各层叠体通过未图示的支架被固定支承在电池外壳下部构件2A上。
如上所述地，各电池模块3的端子11设置在电池模块3的与短边对应的侧面上。因此，各电池模块3都形成端子11朝向电池外壳2的前后方向L的姿势。更具体地说，如图4所示，层叠体A1和层叠体A2所包括的四个电池模块3，以具备端子11的、与短边对应的侧面朝向后方的方式配置。层叠体B1、B2、C1、C2所包括的八个电池模块3，以具备端子11的、与短边对应的侧面朝向前方的朝向配置。
在前后方向L上相邻的两个层叠体或者电池模块3之间，即，在层叠体A1和层叠体A2、与层叠体B1和层叠体B2之间，以及在层叠体B1和层叠体B2、与层叠体C1和层叠体C2之间，以沿宽度方向W形成连续的通道的方式分别设置有对端子11的母线或者线束(都未图示)进行连接的连接作业所需要的间隙12和间隙13。换句话说，层叠体A1和层叠体A2、与层叠体B1和层叠体B2，以在前后方向L上具有适当的间隔的方式彼此分开配置。同样地，层叠体B1和层叠体B2、与层叠体C1和层叠体C2，以在前后方向L上具有适当的间隔的方式彼此分开配置。
位于后方的层叠体C1和层叠体C2，比较接近电池外壳2的后端。与此相对，前方的层叠体A1和层叠体A2位于在前后方向L上离开电池外壳2的前端的位置。在两者间的空间中收容有用于在电池外壳2内使冷却风循环的冷却单元15、以及在内部容纳有多个继电器的接线盒21。所述的冷却单元15和接线盒21，在电池外壳2的宽度方向W上并列配置。接线盒21位于右侧亦即层叠体A1侧。冷却单元15位于左侧亦即层叠体A2侧。换句话说，冷却单元15和接线盒21配置在电池外壳2的前方的端部。在比冷却单元15和接线盒21靠后的空间中，配置有电池模块3的从层叠体A1至层叠体C2的层叠体。
作为冷却单元15，例如可以使用西洛克风扇形式的单元。所述冷却单元通过由电动机17对圆筒形的多叶风扇16进行转动驱动，向离心方向送风。在前后方向L上细长地延伸的矩形的吸入口18，朝向宽度方向W的一方开口。具体地说，吸入口18朝向接线盒21侧开口。吸入口18特别设置在冷却单元15的较高的位置。如图3所示，在所述吸入口18的背部设有蒸发器19。利用从外部向所述蒸发器19供给的制冷剂，对在电池外壳2内循环的冷却风进行冷却。
在冷却单元15的喷出部20上还连接有送风管25。送风管25沿电池外壳2的一方的长边在前后方向L上直线地延伸。送风管25具备分别朝向层叠体A2、B2、C2的侧面开口的三个吹出口26。
接线盒21包括容纳在扁平的箱形壳体内的多个继电器和熔断器。如图3所示，接线盒21的上下方向H的尺寸，比冷却单元15的上下方向H的尺寸短。因此，与接线盒21相比较，冷却单元15的吸入口18开口在相对较高的位置。尽管吸入口18朝向接线盒21开口，但是并没有被接线盒21覆盖。在一个实施例中，吸入口18的下缘位于比接线盒21的上表面21a高的位置。
此外，在电池外壳下部构件2A的前端部，以将一对的侧壁7和侧壁8(参照图3)彼此连接的方式设有沿宽度方向W直线状地延伸的加强筋31。所述加强筋31的两端部通过未图示的支架分别固定支承在电池外壳下部构件2A的凸缘4上。此外，如图3所示，所述加强筋31以通过接线盒21的上方的方式配置。即，接线盒21以其前后方向L的一端部进入加强筋31的下方的方式配置。另外，冷却单元15的吸入口18在比加强筋31更靠上方开口。
如上所述，本实施方式的电池组1，在沿车辆行进方向(前后方向L)细长的电池外壳2内以平放形式收容电池模块3，而且以端子11朝向前后方向L的方式配置。按照该构成，能够得到电池模块3的上下方向H的很高的尺寸设计自由度，并且能够缩短宽度方向W的尺寸。由此，能够容易地装载到例如车体地板的面积有限的小型车辆上。
此外，如图4中用箭头所示的，通过冷却单元15供给的冷却风基本沿电池外壳2的外周流动。并且，冷却风穿过层叠体A1和层叠体A2、与层叠体B1和层叠体B2之间的间隙12；以及层叠体B1和层叠体B2、与层叠体C1和层叠体C2之间的间隙13，在宽度方向W上流动。另外，在电池外壳下部构件2A的侧壁7与层叠体A1、B1、C1之间，保持有用于配置未图示的线束类的适当的间隙，由此，构成在前后方向L上直线性地连续的流道。因此，电池外壳2内的冷却风的流动状况简单。因此，伴随流动的压力损失变得比较小。因此，即使是小型或者小容量的冷却单元15，也能够充分地进行冷却。由此，例如实现了伴随冷却的噪音的降低和耗电的抑制等。
如上所述，形成沿着宽度方向W的流道的、层叠体间的前后方向L的间隙12和间隙13，兼作为端子11的连接作业所需要的空间。因此，本实施方式的电池组1在电池组的小型化和冷却风流道的确保两方面都是有利的。
在此，与电池模块3一起是发热部位的接线盒21，位于电池外壳2内的冷却风的气流的最下游，换句话说，位于紧靠冷却单元15的吸入口18前方的位置。接线盒21通常成为比电池模块3更高温。因此，即使是由于经过了电池模块3的周围而使温度在某种程度上升高了的冷却风，也能确保与接线盒21之间具有比较大的温度差。所以，能够得到冷却风的有效的冷却作用。因此，通过将接线盒21配置在冷却风的气流的最下游，能够用有限容量的冷却风，高效地冷却电池模块3和接线盒21双方。此外，冷却单元15的吸入口18开口在比接线盒21相对更高的位置。因此，不妨碍通过多叶风扇16向冷却单元15的吸入。如图3中用箭头所示的，通过沿接线盒21的上表面21a流动的冷却风，冷却接线盒21。返回到冷却单元15的高温的空气，通过与蒸发器19中的制冷剂的热交换被冷却。此后，再次将冷却风向电池模块3送出。
另外，在图示的示例中，具备沿电池外壳2的长边的送风管25。但是，也可以省略所述送风管25。在该情况下，在电池外壳下部构件2A的侧壁8与层叠体A2、B2、C2之间，还是确保有用于配置未图示的线束类的间隙。因此，该间隙形成在前后方向L上直线地延伸的流道。冷却风沿着该流道，与图4的箭头完全相同地进行循环。
此外，在所述实施例中，设有通过接线盒21的上方的加强筋31。所述加强筋31与电池外壳下部构件2A的左右的凸缘4连接。因此，在由于车辆的碰撞等而从上方对电池组1作用有外力的情况下，能够可靠地保护流过大电流的接线盒21。
此外，在所述实施例的电池组1中，在前端部配置有接线盒21和冷却单元15。因此，在装载在车辆上的状态下，接线盒21和冷却单元15位于最接近车体的驾驶席前方的空间(相当于内燃机式汽车的发动机室的空间)的位置。通常，与接线盒21连接的控制器以及与冷却单元15连接的空调系统，配置于所述的驾驶席前方的空间。因此，能够使所述的控制器和冷却单元与电池组的连接距离成为最短。
本发明的车辆用电池组，可以是以下的第一车辆用电池组～第五车辆用电池组。
所述第一车辆用电池组，其在以长边沿车辆行进方向的姿势装载在车辆上的、呈大致长方形形状的电池外壳的内部，以平放形式收容有呈扁平的箱形的多个电池模块，并且各电池模块以设置在各电池模块的短边侧的端子朝向电池外壳的长边方向的方式配置，使冷却风在电池外壳内循环的冷却单元和容纳有多个继电器的接线盒以在电池外壳的宽度方向上排列的方式配置在所述电池外壳的长边方向的一方的端部，所述冷却单元沿电池外壳的外周输送冷却风，接线盒位于所述冷却风的最下游。
所述第二车辆用电池组，其是所述第一车辆用电池组，其中，所述冷却单元具备蒸发器，制冷剂从电池外壳的外部向所述蒸发器供给。
所述第三车辆用电池组，其是所述的第一车辆用电池组或第二车辆用电池组，其中，所述冷却单元具有吸入口，所述吸入口朝向相邻的接线盒侧开口，所述吸入口与接线盒相比较，设置在相对高的位置。
所述第四车辆用电池组，其是所述的第一车辆用电池组～第三车辆用电池组中的任意一种车辆用电池组，其中，所述冷却单元和接线盒位于车辆行进方向的前侧的端部。
所述第五车辆用电池组，其是所述第一车辆用电池组～第三车辆用电池组中的任意一种车辆用电池组，其中，在所述接线盒所处的电池外壳的长边方向的一端部具备加强筋，所述加强筋在电池外壳的宽度方向上延伸并将所述电池外壳的一对侧壁彼此连接，所述加强筋横穿所述接线盒的上方。
出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (6)

1.一种车辆用电池组，其特征在于，
所述车辆用电池组包括：大致长方形形状的电池外壳；扁平的箱形的多个电池模块；冷却单元；以及用于容纳继电器的接线盒，
所述多个电池模块以设置于各个电池模块的短边侧的端子朝向所述电池外壳的长边方向的方式以平放形式配置在所述电池外壳内，
所述冷却单元配置在所述电池外壳的长边方向的一方的端部，并且使从所述冷却单元送出的冷却风沿所述电池外壳的外周在所述电池外壳内循环，
所述接线盒以与所述冷却单元在所述电池外壳的宽度方向上排列的方式配置在循环的所述冷却风的最下游。
2.根据权利要求1所述的车辆用电池组，其特征在于，所述冷却单元具备蒸发器，制冷剂从所述电池外壳的外部供给到所述蒸发器。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用电池组，其特征在于，所述冷却单元具有吸入口，所述吸入口朝向相邻的所述接线盒侧开口，所述吸入口设置在比所述接线盒的上表面更高的位置。
4.根据权利要求1或2所述的车辆用电池组，其特征在于，所述冷却单元和所述接线盒以位于车辆行进方向的前侧的端部的方式配置在所述车辆内。
5.根据权利要求3所述的车辆用电池组，其特征在于，所述冷却单元和所述接线盒以位于车辆行进方向的前侧的端部的方式配置在所述车辆内。
6.根据权利要求1或2所述的车辆用电池组，其特征在于，
所述接线盒所处的所述电池外壳在所述长边方向的一端部具备加强筋，所述加强筋在所述电池外壳的宽度方向上延伸并将所述电池外壳的一对侧壁彼此连接，
所述加强筋通过所述接线盒的上方。
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CB02 Change of applicant information

Address after: Kanagawa

Applicant after: Vision AESC Japan Co., Ltd.

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Applicant before: Automotive Energy Supply Co., Ltd.

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GR01 Patent grant
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