CN114365325A - 车辆用电池包 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用电池包，具备二次电池、转换器以及风扇。二次电池收纳于容器的内部并搭载于车辆。转换器在容器的内部与二次电池相邻地配置，在搭载于车辆的电路与二次电池之间转换电压。风扇配置于转换器的上方，将转换器附近的空气向远离二次电池的方向供给。

Description

车辆用电池包

技术领域

本发明涉及一种搭载于车辆的二次电池的电池包。

背景技术

作为相关技术，存在一种通过用风扇对搭载于车辆的二次电池(电池、电池堆等)进行空气冷却，抑制由温度上升导致的二次电池的劣化和性能下降的技术。例如，通过将冷却风扇内置于电池包，并使空气在电池包内循环来冷却二次电池的技术广为人知。另外，通过从电池包的外部引入冷却风，来提高冷却效率的技术也广为人知(例如，参考日本专利文献特开2014-229560号公报、以及国际公开第2016/157263号公报)。

除了二次电池之外，在转换器和控制电路也内置于电池包的情况下，对这些也进行冷却为佳。基于这样的课题，在国际公开第2016/157263号所记载的技术中记载有，在二次电池与转换器之间设置隔墙，通过分离冷却风的通道来维持风量平衡。据此，可以有效地冷却二次电池与转换器双方，并确保冷却性能。

然而，在国际公开第2016/157263号所记载的结构中，由于二次电池与转换器各自设置独立的冷却风通道，因此电池包的尺寸容易变大，而很难小型化。特别是，在搭载于车辆的电池包中，电池包的大小对车辆搭载性产生很大影响。另一方面，在国际公开第2016/157263号所记载的结构中，如果不设置隔墙，而是仅将二次电池与转换器内置于电池包，则在转换器中产生的热会使二次电池的温度上升，从而导致二次电池劣化和性能下降。

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明提供一种能够改善冷却性能及车辆搭载性的车辆用电池包。

解决问题的技术手段

根据本发明的一方式，车辆用电池包具备二次电池、转换器以及风扇。二次电池收纳于容器的内部而搭载于车辆。转换器在容器的内部与二次电池相邻地配置，在搭载于车辆的电路与二次电池之间转换电压。风扇配置于转换器的上方，将转换器附近的空气向远离二次电池的方向供给。

发明效果

通过使用风扇将转换器附近的空气向远离二次电池的方向供给，通过在转换器中产生的热，能够抑制二次电池的温度上升，从而能够提高冷却性能。

附图说明

图1是车辆用电池包的示意性的分解立体图。

图2是车辆用电池包的示意性的剖面图。

图3是表示车辆用电池的内部结构的示意性的俯视图。

【符号说明】

1：电池包

12：散热器

2：二次电池

13：第一横架

3：转换器

14：第二横架

4：风扇

15：框架构件

5：上容器

16：支架

6：下容器

17：汇流条

7：入口开口部

18：风机管

8：出口开口部

20：电池单元

9：风管

21：第一间隙

10：出气口

22：第二间隙

11：进气口

具体实施方式

【1.结构】

图1是分解表示作为实施例的电池包1(车辆用电池包)的结构的立体图。另外，图2是电池包1的纵剖面图，图3是电池包1的俯视图。图中的前后左右上下表示以搭载电池包1的车辆的驾驶员为基准确定的方向。另外，图2中所示的粗箭头表示空气流动的方向。

电池包1搭载于车辆的地板下和车室内，行李间等。在搭载电池包1的车辆的种类中，除了电动汽车和混合动力汽车，还包括发动机车辆(例如，汽油车、柴油车等)。在车辆中，至少搭载有供给电池包1的电力的电路(例如，电机驱动电路和电器设备驱动电路等)。如图1～图3所示，电池包1具有在容器5、6的内部具备二次电池2、转换器3以及风扇4的结构。

二次电池2是例如锂离子二次电池和锂离子聚合物电池、镍氢二次电池以及铅蓄电池等。在这里所说的二次电池2中，除了单电池(电池单元)还包括组电池(电池模块)。二次电池2的电压(开放电压)根据供给电池包1的电力的电路而设定。例如，在电池包1搭载于轻度混合动力汽车的情况下，二次电池2的电压设定为48[V]左右。此外，在轻度混合动力汽车中设置有：第一电路(48V动力电路)，用于驱动行驶用电机；第二电路(12V动力电路)，用于驱动辅助设备。积蓄在二次电池2的电力直接向第一电路供给。经由转换器3降压之后向第二电路供给。

如图2所示，二次电池2在容器5、6内部配置于靠上方的位置。如果观察二次电池2与容器5、6之间的间隙，则形成为二次电池2的下面侧的第一间隙21大于上面侧的第二间隙22。第一间隙21是二次电池2与下容器6(后述)之间的间隙，第二间隙22是二次电池2与上容器5(后述)之间的间隙。据此，冷却风较容易从二次电池2的下方通过。本实施方式的二次电池2是组电池，即电池单元20暴露在二次电池2的下面侧。通过使电池单元20相对于第一间隙21暴露，改善电池单元20的散热性。

转换器3是插装于二次电池2与搭载于车辆的电路之间的变压器(DC-DC转换器)，具有对积蓄在二次电池2的电力进行变压并向车辆供电的功能，以及对在车辆侧生成的电力(例如，发电电力和再生电力等)进行变压并给二次电池2充电的功能。例如，对于电压设定为48[V]左右的二次电池2，转换器3承担将其电压降压至12[V]并供给至辅助设备的作用。此外，转换器3中的电力的供给方向和电压的转换方向(升压、降压)并不限定于此。

转换器3在容器5、6的内部配置于与二次电池2相邻的位置。转换器3的发热量大于二次电池2的发热量，因此转换器3与二次电池2相比，安装于冷却风的下游侧。如图1所示，二次电池2和转换器3在车宽方向上并列地配置。二次电池2与转换器3之间通过汇流条17连接。另外，在转换器3的上面侧设置有散热用的散热器12。散热器12由导热性较高的金属形成，以与空气的接触面积变大的形状(例如，针和梳等形状)成型。

风扇4是用于生成冷却二次电池2与转换器3的空气流的鼓风装置。该风扇4配置于转换器3的上方，具有将转换器3附近的空气向远离二次电池2的方向供给的功能。在风扇4的内部，可旋转地设置有与电动电机连接的风扇(未图示)。另外，在与转换器3(散热器12)相对的风扇4的下面侧，形成有空气的进气口11。

如图1所示，风扇4是西洛克风扇(离心鼓风机)，配置为在风扇的旋转轴向上下方向延伸。通过旋转风扇，从设置于风扇4下面的进气口11吸入空气，并向风扇的离心方向即水平方向圧送空气。圧送的空气通过风机管18从其前端的出气口10向下供给。风机管18以旋转轴为中心从风扇4的前面侧顺时针延伸，向与二次电池2相反一侧(风扇4的右侧面侧)开口。

容器5、6是上容器5与下容器6组合而形成的电池包1的外壳材料。上容器5形成为下方开放的容器状，下容器6形成为上方开放的容器状。通过组合这些开口部使之合体，形成中空的容器5、6。容器5、6的材质用具有恒定强度和刚性的合成树脂和泡沫树脂。此外，虽然容器5、6的内部不需要严密的气密，但为了提高保护性，优选为，设计上容器5和下容器6的形状，以免产生较大的间隙。

在上容器5中，设置有用于将空气导入内部的入口开口部7。入口开口部7形成于上容器5的侧面。如图3所示，在俯视时，入口开口部7的位置隔着二次电池2设定在与转换器3和风扇4相反一侧。如图1～图3所示，入口开口部7的位置在二次电池2的左侧。据此，通过入口开口部7从容器5、6的外部向内部导入的空气，在通过转换器3的附近之前通过二次电池2的附近。因此，在转换器3中产生的热较难传递至二次电池2，从而提高二次电池2的冷却性能。此外，在入口开口部7中连接有与车室内连通的风管9。据此，车室内的空气作为电池包1的冷却风而活用。

在下容器6中，设置有将风扇4供给的空气从容器5、6的内部向外部流出的出口开口部8。出口开口部8形成于下容器6的下面(底面)。在俯视时，出口开口部8的位置设定在隔着转换器3与二次电池2相反一侧。如图3所示，在俯视时，在画上连结入口开口部7与出口开口部8的虚线(图3中的双点划线)时，可以实现在其虚线上二次电池2比转换器3接近入口开口部7，转换器3比二次电池2接近出口开口部8的布局。

在二次电池2、转换器3以及风扇4的前后，配置有车辆的第一横架13与第二横架14。这些第一横架13和第二横架14是固定在左右侧梁的框架。第一横架13在比二次电池2、转换器3以及风扇4的前方向车宽方向延伸，第二横架14在这些后方向车宽方向延伸。侧梁是向车长方向延伸的框架，在车宽方向上隔着恒定的间隔在左右设置成一对。二次电池2、转换器3以及风扇4通过支架16分别固定在第一横架13与第二横架14。

本实施方式的第一横架13是座位横向构件，构成为乘客座位(座位)的脚边固定在第一横架13。第二横架14是副座位横向构件，在比第一横架13的后方，相对于第一横架13几乎平行地配置。这些第一横架13和第二横架14可以设置成贯穿下容器6的侧面。或者，也可以形成为使容器5、6的接合面与第一横架13和第二横架14的形状相匹配。

第一横架13与第二横架14之间通过框架构件15连接。框架构件15是在二次电池2与转换器3之间延伸的框架，作为支撑前后方向的荷载(例如，后碰撞荷载和前碰撞荷载)的加强构件发挥作用。另外，在俯视时，框架构件15配置成区划二次电池与转换器之间。此外，可以通过省略框架构件15，减少容器5、6内部中的冷却风的通道阻力。或者，如图2所示，也可以通过使框架构架15位于比二次电池2的下面更上方的位置，减少冷却风的通道阻力。

【2.效果】

(1)在上述电池包1中，设置有二次电池2、转换器3以及风扇4。风扇4配置于转换器3的上方，将转换器3附近的空气向远离二次电池2的方向供给。据此，在转换器3中产生的热难以传递至二次电池2，从而抑制二次电池2的温度上升。因此，能够提高二次电池2的冷却性能。另外，在转换器3的上方配置有风扇4，因此能够将在转换器3中产生的热通过风扇4有效地移送至远处，从而能够提高转换器3的冷却性能。此外，转换器3与二次电池2相邻地配置，因此能够减小电池包1的尺寸，并能够提高车辆搭载性。这样，根据上述电池包1，能够改善电池包1的冷却性及车辆搭载性。

(2)在上述电池包1中，设置有入口开口部7和出口开口部8。如图3所示，在俯视时，转换器3及风扇4隔着二次电池2配置于与入口开口部7相反一侧。据此，容易生成从二次电池2朝向转换器3的冷却风流，从而能够提高电池包1的冷却性能。另外，由于结构精简，因此能够降低电池包1的生产成本，并能够提高商品性。

(3)在上述电池包1中，出口开口部8形成于下容器6的底面。在俯视时，出口开口部8隔着转换器3及风扇4配置于与二次电池2相反一侧。据此，在转换器3中产生的热确实能够向远离二次电池2的方向移动，从而能够提高电池包1的冷却性能。另外，容易将在电池包1的内部产生的热废弃到车辆下面侧(路面侧)，并能够提高电池包1的冷却性能。

(4)如图2所示，在风扇4的下面侧设置有空气的进气口11。据此，能够通过风扇4有效地回收从转换器3朝向上方移动的高温空气，从而能够提高转换器3的冷却性能。

(5)另外，在转换器3的上面侧设置有散热器12。据此，能够有效地散发在转换器3产生的热，从而能够提高转换器3的冷却性能。另外，通过使散热器12与空气的进气口11相对，能够更加提高转换器3的冷却性能。

(6)在上述电池包1中，二次电池2与转换器3在车宽方向上相邻地配置。据此，能够使电池包1的车长方向(前后方向)的尺寸紧凑，从而能够提高车辆搭载性。另外，相对于车辆的行驶风，二次电池2的下面部分与转换器3的下面部分较容易均匀地冷却，因此能够通过行驶风提高容器5、6的冷却效率。

(7)如图1所示，在二次电池2的前后，设置有车辆的框架的一部分即第一横架13与第二横架14。二次电池2、转换器3以及风扇4分别固定在第一横架13与第二横架14。第一横架13发挥保护二次电池2、转换器3以及风扇4的前方侧的功能，第二横架14发挥保护二次电池2、转换器3以及风扇4的后方侧的功能。因此，能够提高电池包1的保护性能。另外，通过将二次电池2、转换器3以及风扇4固定在车辆的框架，能够提高安装状态的稳定性。

(8)在第一横架13与第二横架14之间设置有框架构件15。据此，能够提高相对于前后方向的荷载的强度和刚性，并能够提高电池包1的保护性能。另外，如图3所示，在使框架构件15位于比二次电池2的下面上方的位置的情况下，能够减少容器5、6的内部中的冷却风的通道阻力，并能够提高电池包1的冷却性能。

(9)在上述电池包1中，二次电池2在容器5、6的内部配置于靠上方的位置。如图2所示，二次电池2的下面侧的间隙即第一间隙21形成为大于上面侧的间隙即第二间隙22。根据这种结构，能够在二次电池2的下方形成冷却风的通道，从而能够提高二次电池2的冷却性能。

(10)另外，通过将二次电池2的电池单元20相对于第一间隙21暴露，能够改善电池单元20的散热性，并能够进一步提高二次电池2的冷却性能。

(11)在上述电池包1中，使用西洛克风扇。西洛克风扇是从风扇的旋转轴向辐射方向外侧(离心方向)圧送空气的鼓风机。因此，通过将风机管18向远离二次电池2的方向延伸设置，可以较容易将转换器3附近的空气从二次电池2移动至远处。因此，能够在抑制成本的同时，以精简的结构实现冷却性能较高的电池包1。

【3.变形例】

上述实施方式仅为一个示例，并无排除在实施方式中未说明的各种变形以及技术的应用之意。本实施方式的各结构，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变形。另外，根据需要可以进行取舍选择，或者可以适当地组合。至少，通过在与二次电池2相邻配置的转换器3的上方配置风扇4，将转换器3附近的空气向远离二次电池2的方向供给，实现与上述实施方式相同的效果。

本申请基于2019年12月6日申请的日本专利申请特愿2019-220919而完成，其内容在此作为参考而引用。

Claims (11)

1.一种车辆用电池包，其特征在于，具备：

二次电池，其收纳于容器的内部并搭载于车辆；

转换器，其构成为在所述容器的内部与所述二次电池相邻地配置，在搭载于所述车辆的电路与所述二次电池之间转换电压；以及

风扇，其配置于所述转换器的上方，将所述转换器附近的空气向远离所述二次电池的方向供给。

2.根据权利要求1所述的车辆用电池包，其特征在于，还具备：

入口开口部，其形成于所述容器，从所述容器的外部向内部导入空气；

出口开口部，其形成于所述容器，使所述风扇供给的所述空气从所述容器的内部向外部流出，

在俯视时，所述转换器及所述风扇在所述容器的内部隔着所述二次电池配置于与所述入口开口部相反一侧。

3.根据权利要求2所述的车辆用电池包，其特征在于，

在所述俯视时，所述出口开口部在隔着所述转换器及所述风扇与所述二次电池相反一侧中，形成于所述容器的底面。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的车辆用电池包，其特征在于，

所述风扇在该风扇的下面侧具有所述空气的进气口。

5.根据权利要求1～4的任意一项所述的车辆用电池包，其特征在于，

所述转换器在该转换器的上面侧具有散热器。

6.根据权利要求1～5的任意一项所述的车辆用电池包，其特征在于，

所述二次电池及所述转换器在所述车宽方向上相邻地配置。

7.根据权利要求1～6的任意一项所述的车辆用电池包，其特征在于，具备：

第一横架，在比所述二次电池更前方向所述车辆的宽度方向延伸，固定所述二次电池、所述转换器以及所述风扇；

第二横架，在比所述二次电池更后方向所述宽度方向延伸，固定所述二次电池、所述转换器以及所述风扇。

8.根据权利要求1～7的任意一项所述的车辆用电池包，其特征在于，具备：

框架构件，将第一横架与第二横架之间与所述车辆的前后方向连接，以使在俯视时区划所述二次电池与所述转换器之间。

9.根据权利要求1～8的任意一项所述的车辆用电池包，其特征在于，

所述二次电池与所述容器之间的间隙包括：第一间隙，形成于所述二次电池的下面侧；

第二间隙，形成于所述二次电池的上面侧，

所述第一间隙大于所述第二间隙。

10.根据权利要求9所述的车辆用电池包，其特征在于，

所述二次电池包括相对于所述第一间隙暴露的电池单元。

11.根据权利要求1～10的任意一项所述的车辆用电池包，其特征在于，

所述风扇是西洛克风扇，具有向该风扇的上下方向延伸的旋转轴的同时，向该风扇的水平方向圧送所述空气。

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