JP2004006089A

JP2004006089A - Battery system

Info

Publication number: JP2004006089A
Application number: JP2002159331A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hayashi; 林　強; Satoshi Minoura; 箕浦　智
Original assignee: Toyota Motor Corp; Pacific Industrial Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Pacific Industrial Co Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact battery system of which, a battery can be uniformly cooled. <P>SOLUTION: The battery system comprises a body of equipment composed of a battery cover 6 and a lower case 12, a module assembly 11 located at the inside of the body of equipment functioning as a battery, and a coolant passage partitioned by the module assembly 11 and the wall surface of the body of equipment. An inlet side opening 18 for supplying cooling media cooling the module assembly 11 to the cooling passage is formed at the body of equipment. The width of the inlet side opening 18 is narrower than the width of the cooling passage. At the coolant passage of the upper stream side of the module assembly 11, the body of equipment has ribs 19a-19e making the cooling media spread in the range wider than the inlet side opening 18. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電池システムに関し、より特定的には、電池システムの構成要素である電池全体を均一に冷却することが可能な電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電動機を駆動源とした電気自動車や、電動機とガソリンエンジンなど複数種類の駆動源を有する、いわゆるハイブリッドカーが実用化されてきている。このような電気自動車などには、電動機などにエネルギーである電気を供給するための電池が搭載されている。この電池としては、繰返し充放電が可能なニッカド電池（Ｎｉ−Ｃｄ電池）やニッケル−水素電池などの二次電池が用いられる。
【０００３】
上記のような二次電池では、電池において充放電が行われる際に、電池の構成要素である電池セルから熱が発生する。電池セルの性能劣化を防止するため、この熱を適切に除去する必要がある。そこで、電池セルを冷却するための冷却装置を備えた電池システムが従来提案されている。たとえば、特開平８−９６８５８号公報には、複数の電池を搭載したバッテリボックスの一方側面から複数の電池に均一に冷却風を供給するため、複数の電池が配置された部分の幅と同じ幅を有するファン構造体を備えた電池システムが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平８−９６８５８号公報に開示された電池システムでは、バッテリボックスの幅とファン構造体の幅とがほぼ等しく、ファン構造体のサイズが電池システム全体から見てかなり大きくなっていた。この結果、電池システム自体のサイズも大きくなっていた。
【０００５】
電気自動車やハイブリッドカーなどに搭載する電池システムは、そのサイズが極力小さいことが好ましい。これは、電気自動車などの車体において、電池システムのために確保できるスペースは限られていること、および電池システムのサイズがあまり大きいと、電池システムを車体に搭載する際に、その搭載位置が限られてしまい、設計の自由度が低下するなどの理由による。
【０００６】
このような電池システムの小型化のため、電池システムのファン構造体のような送風手段のサイズを、冷却対象である電池のサイズよりできるだけ小さくすることが考えられる。たとえば、図９に示すように、電池１１７のサイズより充分小さい冷却ファン（図示せず）を用い、筐体の内部に保持された電池１１７を冷却する電池システムが考えられる。図９は、発明者が検討した、本発明に関連する電池システムのバッテリパック部分を示す断面模式図である。
【０００７】
図９に示すように、電池システムのバッテリパック部分１０５は、筐体と、この筐体の内部に保持された電池であるモジュール集合体１１１とを備える。モジュール集合体１１１は、複数の電池モジュール１１７を、互いに間隙を隔てて積層したものである。また、筐体には、上述したサイズの小さな冷却ファンと接続され、冷却風を筐体内部に供給するための開口部１１８と、筐体内部に供給された冷却風を、筐体内部から排出するための出側開口部１２０とが形成されている。開口部１１８から矢印１３０に示すように筐体内部に供給された冷却風は、モジュール集合体１１１を冷却した後、出側開口部１２０から筐体外部に排出される。冷却ファンのサイズに対応して、筐体に形成された開口部１１８の幅Ｗ_Ｉは、モジュール集合体１１１の幅Ｗ_Ｂより小さくなっている。このようにして、相対的に小さな冷却ファンを用いた電池システムを構成する。
【０００８】
しかし、図９に示したようなバッテリパック部分１０５を備える電池システムでは、モジュール集合体１１１において開口部１１８の正面に位置する部分に冷却風が比較的強く吹付けられることになる。一方、モジュール集合体１１１の端部１３１では、相対的に冷却風の流量が少なくなる。したがって、モジュール集合体１１１において、その全体を均一に冷却することが困難であると言う問題が発生する。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、コンパクトであって、電池の均一な冷却を行なうことが可能な電池システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に従った電池システムは、筐体と、筐体の内部に配置された電池とを備え、電池と筐体の壁面とによって規定される冷却通路を有する。筐体には、電池を冷却する冷却媒体を冷却通路に供給するための開口部が形成されている。開口部の幅は冷却通路の幅より狭い。冷却媒体の流れる経路において電池より上流側に位置する冷却通路では、筐体が、冷却通路において開口部より広い範囲に冷却媒体を拡散させる拡散手段を有する。
【００１１】
このようにすれば、開口部から筐体と電池との間の空間である冷却通路に冷却媒体が供給された際、拡散手段により開口部より広い範囲に冷却媒体を拡散させることができる。そのため、電池全体に冷却媒体が行き渡るように、冷却媒体を流通させることができる（たとえば、電池において開口部の正面に位置する部分のみではなく、開口部の正面に位置する部分以外へも冷却媒体を充分流通させることができる）。したがって、電池の均一な冷却を行なうことができる。
【００１２】
また、拡散手段として筐体の壁面に形成された凸形状部などを用いる場合、この拡散手段により筐体を補強することができる。このような効果は、特に筐体が樹脂製である場合に顕著である。
【００１３】
また、開口部の幅は冷却通路の幅より狭いことから、冷却通路のサイズより充分小さな送風ファンなどの送風手段を開口部に接続して用いることができる。したがって、コンパクトな電池システムを実現できる。また、開口部や送風ファンなどのサイズが小さいことから、冷却風などの冷却媒体を冷却通路内部に導入する際に発生する騒音や振動を、より大きな送風ファンなどを用いる場合より低減できる。なお、開口部の幅は冷却通路を構成する部分の電池の幅より狭くなっていてもよい。
【００１４】
なお、開口部から冷却通路に供給される冷却媒体の流れる方向を変えることにより冷却媒体を冷却通路の内部で拡散させるため、開口部に接続された送風ファン本体に風向板を設けるといった手法も考えられる。しかし、この場合、送風ファンに近い領域に風向板を配置するので圧力損失が大きくなる。一方、本発明による電池システムでは、筐体が拡散手段（たとえば、筐体の壁面に冷却媒体の流れる方向を変更する風向板として作用するリブなど）を有するので、上述した場合よりリブなどの部材を送風ファンから遠い位置に配置できる。したがって、圧力損失を上述の場合より低減できる。
【００１５】
上記電池システムにおいて、拡散手段は、冷却媒体の流れる経路における電池より上流側に位置する冷却通路において、筐体の壁面から冷却通路へ突出するように形成された凸形状部材を含んでいてもよい。
【００１６】
この場合、開口部から筐体内部の冷却通路に導入された冷却媒体は、凸形状部材に吹付けられ、凸形状部材の表面に沿ってその流れる方向を変えることになる。したがって、開口部から直接冷却媒体が吹付けられる部分以外の部分（たとえば、開口部の幅方向における電池の端部など）に冷却媒体を拡散させることができる。つまり、凸形状部材という比較的単純な形状の部材により、冷却媒体を拡散させることができる。
【００１７】
また、凸形状部材を筐体の壁面に形成するので、拡散手段としての凸形状部材の形状や配置、数などの設計の自由度を大きくすることができる。
【００１８】
また、このような凸形状部材はその形状が比較的単純であるため、低コストで形成できる。したがって、電池システムの製造コストが上昇することを抑制できる。
【００１９】
上記電池システムにおいて、拡散手段は筐体を補強する補強手段として作用してもよい。
【００２０】
この場合、凸形状部材などの拡散手段とは別に筐体の補強部材を配置する場合より、電池システムの構造を簡略化できる。
【００２１】
上記電池システムにおいて、凸形状部材は、冷却通路に面する電池の表面に沿った方向であって開口部から放射状に広がる方向に延在する部分を有していてもよい。
【００２２】
この場合、開口部から放射状に広がる方向に延在する部分に沿って、冷却媒体を流通させることができる。つまり、開口部から放射状に広がるように冷却媒体を流すことができる。このため、開口部から冷却通路に導入された冷却媒体が直線的に流れた場合に冷却媒体が到達できないような部分にまで、冷却媒体を行き渡らせることができる。したがって、冷却通路に面する電池の表面のほぼ全体に冷却媒体を供給できるので、電池全体をより均一かつ確実に冷却できる。
【００２３】
上記電池システムにおいて、凸形状部材は、筐体の壁面の一部が冷却通路側に凸形状となった突起部を含んでいてもよい。
【００２４】
この場合、筐体の壁面をプレス成形するといった簡単な加工により、突起部を形成できるので、電池システムの製造コストを低減できる。
【００２５】
上記電池システムにおいて、電池は、間隙を隔てて積層された複数の電池要素を含んでいてもよく、開口部は、積層された電池要素の積層方向とほぼ平行に延在するとともに冷却通路に面する筐体の壁面に形成されていてもよい。なお、ここで電池要素とは、電池セル（単セル）、あるいは複数の電池セルを有する電池モジュールを含む。
【００２６】
この場合、開口部から冷却通路に冷却媒体が流入する時の流通方向は、電池要素の積層方向に対してほぼ垂直方向になる。そして、上記拡散手段により、冷却媒体は電池要素の積層方向において広がるように流れる。ここで、積層される電池要素の数は、電池システムが適用される電気自動車などの仕様により適宜変更される。そして、電気自動車のエネルギー源としては、比較的高出力の電池システムが求められる。そのため、電池要素の積層数を増やして高出力を実現することが考えられる。このとき、電池要素の積層数が増えると、結果的に電池要素の積層方向における電池の長さが長くなる。このような場合、上述のように開口部を配置すれば、電池要素の積層方向に冷却媒体を効果的に拡散させることができる。したがって、高出力な電池システムにおいて電池の均一な冷却を効果的に行なうことができる。
【００２７】
上記電池システムにおいて、上記冷却通路では、筐体の壁面と電池の表面との間の距離（つまり電池表面に対してほぼ垂直な方向での冷却通路の高さ）は、開口部から遠ざかるにつれて徐々に小さくなっていてもよい。また、上記電池システムでは、開口部から遠ざかるにつれて、筐体の壁面からの凸形状部材の突出高さが徐々に小さくなっていてもよい。また、上記電池システムにおいて、筐体の壁面には凸形状部材が複数個形成されていてもよい。
【００２８】
また、この発明に従った電池システムは、筐体と、筐体の内部に配置された電池とを備える。上記電池システムは、電池と筐体の壁面とによって規定される冷却通路を有する。筐体の冷却通路に面する部分には、電池を冷却する冷却媒体を冷却通路に供給するための開口部が形成されている。開口部の幅は冷却通路の幅より狭い。冷却通路では筐体の壁面に凸形状部が形成されている。凸形状部は、冷却通路に面する電池の表面に沿った方向であって開口部から放射状に広がる方向に延在する。
【００２９】
このようにすれば、冷却通路に冷却媒体が供給された際、冷却媒体が凸形状部に沿って流れることによって、開口部より広い範囲に冷却媒体を拡散させることができる。そのため、電池全体に冷却媒体が行き渡るように、冷却媒体を流通させることができる。したがって、電池の均一な冷却を行なうことができる。
【００３０】
また、筐体に形成された凸形状部は、筐体を補強する補強部材としても作用する。つまり、冷却媒体を拡散させるために凸形状部を形成することで、同時に筐体の補強を行うことができる。このような効果は、特に筐体を樹脂により形成した場合に顕著である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明による電池システムの実施の形態１を構成するバッテリパック部分の透視模式図である。図２は、図１に示した電池システムを用いた自動車のブロック図である。図３は、図１に示したバッテリパック部分の展開模式図である。図４は、図１の線分ＩＶ−ＩＶにおける断面図模式図である。図１〜図４を参照して、本発明による電池システムの実施の形態１を説明する。
【００３３】
本発明による電池システムは、自動車の車両に搭載される電池システムであって、図１に示すようなバッテリパック部分５と、このバッテリパック部分５に接続され、冷却風を供給するための送風部材１４および冷却風を自動車の外部へと排出する排気ダクト（図示せず）、電池システムのメンテナンスなどのために用いられる安全装置（図示せず）、さらには電池システムを制御するためのバッテリコンピュータ（図示せず）などを備える。
【００３４】
図２に示すように、本発明による電池システムを適用した自動車１は、制御部２と、本発明による電池システムを含む電池部３と、駆動部４とを備える。制御部２は電池部３および駆動部４を制御する。駆動部４は、電池部３から供給される電流によって駆動するモータなどの電動機以外に、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を含んでいてもよい。すなわち、自動車１には、電池部３から供給される電流によって駆動するモータなどの電動機のみを駆動源とする電気自動車のみではなく、駆動源としてガソリンエンジンなど電動機以外の駆動手段を備えたいわゆるハイブリッドカーも含まれる。
【００３５】
図１に示したバッテリパック部分５は、図３に示すように、バッテリカバー６およびロアケース１２からなる筐体としての外装部材の内部にモジュール集合体１１が収容された構造となっている。電池としてのモジュール集合体１１は複数の電池モジュール１７を積層して形成されている。なお、積層された電池要素としての電池モジュール１７の間には、冷却媒体としての冷却風を流通させることができるように、冷却風流路としての間隙が形成されている。電池モジュール１７としては、たとえばニッケル−水素電池などの二次電池を用いることができる。電池モジュール１７はいわゆる角型平板状の外形を有している。
【００３６】
電池モジュール１７（図４参照）は複数の電池セルを含む。具体的には、電池モジュール１７はモジュール外装部材である一体ケースと、このプラスチック製の一体ケースの内部に配置され、隔壁により仕切られた６つの電池セルとを備える。一体ケースの長軸方向における端面上には、端子１６（図３参照）が形成されている。電池モジュール１７の一体ケースの側面上には、電池モジュール１７の間に冷却風流路としての間隙を形成するための突起部２１（図４参照）が形成されている。なお、図４では突起部２１が電池モジュール１７の側面の一部のみに示されているが、電池モジュール１７の側面全体に円形の突起部２１が分散配置されていることが好ましい。あるいは、電池モジュール１７の側面のうちの一部のみに突起部２１を配置してもよい。電池モジュール１７を積層したモジュール集合体１１（図３参照）では、電池モジュール１７の突起部２１（図４参照）同士が当接することにより、電池モジュール１７の間に間隙が形成される。
【００３７】
電池モジュール１７において、一体ケース内部に収納された６つの電池セルはそれぞれ基本的に同様の構造を備える。電池セルは、たとえばシート状の複数の電極部材をセパレータによって絶縁状態として相互に重ねて構成された積層電極体と、この積層電極体を挟むように配置された１対の集電板とからなる。なお、積層電極体には電解液が含浸あるいは注入されている。
【００３８】
積層電極体においては、正極となる電極部材と、負極となる電極部材とが交互に重なった状態となっている。また、正極となる電極部材の端部は、一括して一方の集電板に接続されている。そして、負極となる電極部材の端部は、一括して他方の集電板に接続されている。この結果、正極となるすべての電極部材と一方の集電板とは電気的に接続された状態となる。また、負極となるすべての電極部材と他方の集電板とは電気的に接続された状態となる。
【００３９】
電池モジュール１７（図４参照）に含まれる６つの電池セルは、電気的に直列接続されている。たとえば、電池セルのそれぞれの定格電圧が１．２Ｖである場合、電池モジュール１７全体の定格電圧は７．２Ｖとなる。なお、電池セルの構成は、上述したような構成に限らず他の構成であってもよい。また、ここではモジュール集合体１１（図３参照）として、電池モジュール１７（図３参照）を複数積層した構造のものを用いているが、モジュール集合体１１として、電池モジュール１７に代えて電池要素としての電池セル（単セル）を積層したような構造の電池を用いてもよい。
【００４０】
図３に示すように、モジュール集合体１１の両端部には拘束プレート１０ａ、１０ｂが配置されている。拘束プレート１０ａ、１０ｂは、拘束パイプ８ａ、８ｂにより互いに接続、固定されている。なお、拘束プレート１０ａ、１０ｂはロアケース１２に固定されている。また、個々の電池モジュール１７もロアケース１２に固定されている。
【００４１】
モジュール集合体１１を構成する電池モジュール１７のそれぞれの側面（端面）上には、既に述べたように電池モジュール１７へと電流の入出力を行なうための端子１６が形成されている。この電池モジュール１７の端子１６を互いに接続するため、モジュール集合体１１の側面上にはバスバーモジュール９ａ、９ｂが配置されている。バスバーモジュール９ａ、９ｂが電池モジュール１７のそれぞれの端子１６に接続されることにより、モジュール集合体１１では電池モジュール１７が電気的に直列接続されている。
【００４２】
モジュール集合体１１の上部表面上には、電池モジュール１７から排気される水素ガスなどを排出するための安全弁を内蔵した排気端子１５が形成されている。この排気端子１５上には、排気端子１５と接続され、電池モジュール１７から排出される水素ガスなどをバッテリパック部分５の外部へと排出するための排気ホース７が設置されている。また、モジュール集合体１１の上部表面上には、モジュール集合体１１の温度を測定するための温度センサ１３およびハーネスが配置されている。この温度センサ１３の出力やモジュール集合体１１に含まれる電池セルの充放電量のデータなどに基づいて、モジュール集合体１１の温度を所定の範囲に保持するため、モジュール集合体１１へ送風部材１４により冷却風が供給される。
【００４３】
送風部材１４は、図１に示すように筐体２９の内部にファン２２が配置された構造となっている。ファン２２は図示しないモータによって回転可能になっている。送風部材１４の筐体に設けられた開口部は、バッテリカバー６の側壁部の上部に設けられた入側開口部１８と接続されている。入側開口部１８は、電池モジュール１７（図３参照）の積層方向とほぼ平行に延在するとともに、モジュール集合体１１（図４参照）とバッテリカバー６（図４参照）との間の空間（冷却通路）に面するバッテリカバー６の壁面に形成されている。
【００４４】
入側開口部１８（図１参照）の幅は、冷却通路の幅より狭くなっている。つまり、入側開口部１８の幅は、冷却通路を構成するモジュール集合体１１（図１参照）の上部表面の幅（入側開口部１８から見た場合のモジュール集合体１１の幅、あるいは、電池モジュール１７の積層方向におけるモジュール集合体１１の幅）より狭くなっている。そして、ファン２２（図１参照）が回転することにより、送風部材１４の筐体２９の開口部からバッテリカバー６の入側開口部１８を介してモジュール集合体１１の上部表面上の空間（モジュール集合体１１の上部表面とバッテリカバー６との間に形成される冷却通路）に冷却風が供給される。
【００４５】
そして、図１および図４に示すように、樹脂製のバッテリカバー６の内壁面（冷却通路に面する内壁面）上には、入側開口部１８から直接冷却風が供給される位置から、モジュール集合体１１（図１参照）の上部表面に沿った方向において放射状に延びるように、拡散手段としての複数のリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）が形成されている。つまり、凸形状部材としてのリブ１９ａ〜１９ｅは、入側開口部１８から、電池としてのモジュール集合体１１の外縁部に向かって放射状に広がるように延在する部分を含む。複数のリブ１９ａ〜１９ｅの間の間隔は、入側開口部１８から離れるに従って徐々に大きくなっている。また、冷却媒体を分割する部材、あるいは冷却媒体の流通する方向を少なくとも２方向に分割する部材としてのリブ１９ａ〜１９ｅは、バッテリカバー６の強度を向上させるための補強部材（補強手段）としても作用する。このような補強部材として作用するリブ１９ａ〜１９ｅを設けることは、上述した樹脂製のバッテリカバー６において、その強度を向上させるために特に有効である。
【００４６】
また、上述のように、モジュール集合体１１（図１参照）においては、電池モジュール１７（図４参照）の側面に形成された突起部２１（図４参照）により電池モジュール１７の間に冷却風流路としての間隙が形成されている。そのため、モジュール集合体１１（図１参照）の上部表面上の冷却通路としての空間（モジュール集合体１１の上部表面とバッテリカバー６の壁面との間の空間）に供給された冷却風は、図４の矢印に示すように、モジュール集合体１１における電池モジュール１７の間の間隙を介してモジュール集合体１１の上部表面側から下部表面側へと流通する。そして、モジュール集合体１１の下部表面側に流通した冷却風は、モジュール集合体１１の下部表面とロアケース１２との間の下部冷却通路を流通し、ロアケース１２に形成された出側開口部２０からバッテリパック部分５（図１参照）の外部へと排出される。
【００４７】
また、図４からもわかるように、バッテリカバー６とロアケース１２とからなる筐体内において、モジュール集合体１１は、その上部表面が送風部材１４に近づくにつれて下がったような状態（送風部材１４側あるいは入側開口部１８側に斜めに傾いた状態）となるように設置されている。そのため、バッテリカバー６の壁面とモジュール集合体１１の上部表面との間の距離（冷却通路の高さ）は、入側開口部１８から遠ざかるにつれて徐々に小さくなっている。そして、複数のリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）は、図１および図４からもわかるように、入側開口部１８から遠ざかるにつれて、その高さ（バッテリカバー６の壁面からの突出高さ）が小さくなるように形成されている。バッテリカバー６において入側開口部１８に隣接した部分では、モジュール集合体１１（図４参照）の上部表面とバッテリカバー６（図４参照）の上部壁面との間の距離がたとえば３５ｍｍ程度である場合、バッテリカバー６の上部壁面からのリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）の突出高さはたとえば２０ｍｍ程度となっている。
【００４８】
このように、本発明による電池システムでは、バッテリカバー６にリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）が形成されているので、送風部材１４から入側開口部１８を介してモジュール集合体１１の上部表面上（冷却通路）に供給された冷却風は、この凸形状部材としてのリブ１９ａ〜１９ｅに沿って入側開口部１８から（入側開口部１８前の空間から）、モジュール集合体１１の上部表面に沿った方向において放射状に広がるように流通する（モジュール集合体１１の上部表面において、入側開口部１８から直接冷却風が供給される部分より広い範囲に冷却風が拡散して供給される）。この結果、冷却風がモジュール集合体１１の上部表面上の全体にほぼ均一に拡散する。したがって、モジュール集合体１１を均一に冷却することができる。
【００４９】
また、図１に示すように、冷却通路に面するモジュール集合体１１よりサイズの小さな（幅の小さな）送風部材１４を用いるので、コンパクトな電池システムを実現できる。また、入側開口部１８やファン２２のサイズが冷却通路あるいはモジュール集合体１１のサイズに比べて相対的に小さいので、冷却風をバッテリカバー６とモジュール集合体１１との間の空間（冷却通路）に導入する際に発生する騒音や振動を、より大きな送風ファンなどを用いる場合より低減できる。
【００５０】
また、図４からも分かるように、本発明によるバッテリパック部分５では、入側開口部１８から冷却通路内部（筐体内部）に供給される冷却風を拡散させる（冷却風の流れる方向を変える）ためのリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）を、送風部材１４の筐体２９ではなくバッテリカバー６に設けている。そのため、このリブ１９ａ〜１９ｅと送風部材１４のファン２２との間の距離を充分大きくできる。したがって、送風部材１４により冷却風をモジュール集合体１１へ供給する際の圧力損失を低減できる。
【００５１】
また、バッテリカバー６の上壁内側にリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）を配置するので、この上壁内でのリブ１９ａ〜１９ｅの配置や数などの設計の自由度を大きくすることができる。
【００５２】
また、バッテリカバー６の上壁に設けられたリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）の形状は、比較的単純な凸形状であるため、容易に作製できる。したがって、電池システムの製造コストの上昇を抑制できる。
【００５３】
また、リブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）はバッテリカバー６の補強部材としても作用するので、冷却風を拡散させる拡散手段として作用する部材とバッテリカバー６の補強部材とを別々に配置する場合より、電池システムの構造を簡略化できる。
【００５４】
また、図１〜図４から分かるように、入側開口部１８（図１参照）からバッテリカバー６（図１参照）とモジュール集合体１１（図４参照）との間（冷却通路）に冷却風が流入する時の流通方向は、モジュール集合体１１（図３参照）における電池モジュール１７（図３参照）の積層方向とほぼ垂直方向になる。そして、リブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）により、冷却風は電池モジュール１７（図３参照）の積層方向において広がるように流れる。
【００５５】
ここで、積層される電池モジュール１７の数は、電池システムが適用される電気自動車などの仕様により適宜変更される。そして、比較的高出力の電池システムが求められる場合、モジュール集合体１１における電池モジュール１７の積層数を増やして高出力を実現することが考えられる。このように、電池モジュール１７の積層数が増えると、結果的に電池モジュール１７の積層方向におけるモジュール集合体１１（図３参照）の長さが長くなる。このような場合、図３に示すように、電池モジュール１７の積層方向とほぼ平行に延在するバッテリカバー６の壁面であって、冷却通路に面する部分に入側開口部１８を配置し、さらに図１に示したようなリブ１９ａ〜１９ｅを形成すれば、電池モジュール１７の積層方向に冷却風を効果的に拡散させることができる。したがって、高出力な電池システムの均一な冷却を効果的に行なうことができる。また、電池モジュール１７の積層方向における電池システムの長さを、電池モジュール１７の積層方向におけるモジュール集合体１１の端部側に送風部材１４（図１参照）を配置する場合より短くすることができる。
【００５６】
図５は、図１〜図４に示した電池システムの実施の形態１の変形例を説明するための、電池システムを構成するバッテリカバーの平面模式図である。図５を参照して、本発明による電池システムの実施の形態１の変形例を説明する。
【００５７】
図５に示すように、本発明による電池システムの実施の形態１の変形例は、基本的には図１〜図４に示した電池システムと同様の構造を備えるが、バッテリカバー６の上壁の内側に形成されたリブ２３の平面形状が、図１〜図４に示した電池システムのバッテリカバー６の上壁の内側に形成されたリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）の平面形状とは異なる。すなわち、図５に示した電池システムでは、バッテリカバー６の上壁の内周側（冷却通路側）に、その平面形状が曲線状のリブ２３が形成されている。リブ２３は、入側開口部１８から外側へ広がるように（入側開口部１８前の部分から電池モジュール１７（図３参照）の積層方向において広がるように）形成されている。なお、リブ２３の側面の形状は、図４に示したリブ１９ａと同様に、入側開口部１８側から遠ざかるほどその高さが小さくなるような形状であることが好ましい。
【００５８】
このようにすれば、図１〜図４に示した電池システムと同様の効果を得ることができる。
【００５９】
なお、図５に示した電池システムのバッテリカバー６においては、このバッテリカバー６の上壁の外周側に形成された補強チャネル２４も図示されている。
【００６０】
（実施の形態２）
図６は、本発明による電池システムの実施の形態２を構成するバッテリカバーの平面模式図である。図６を参照して、本発明による電池システムの実施の形態２を説明する。
【００６１】
図６に示したバッテリカバーを備える電池システムは、基本的には、図１〜図４に示した電池システムと同様の構造を備えるが、バッテリカバー２５が金属製であり、このバッテリカバー２５の上壁には、バッテリカバー２５の内側（冷却通路側）に凸形状となるような凸形状部材としてのビード２６が形成されている。凸形状部であるビード２６はバッテリカバー２５の上壁をプレス成形することにより形成されている。突起部としてのビード２６は、冷却通路を構成するモジュール集合体１１（図３参照）の上部表面に沿った方向において入側開口部１８前の部分から放射状に広がるように配置されている。また、ビード２６の側面の形状は、基本的に図４に示したリブ１９ａの側面から見た形状と同様である。すなわち、ビード２６の側面から見た形状は、図４のリブ１９ａと同様に入側開口部１８から離れるに従ってその高さが小さくなっている。
【００６２】
このようにしても、本発明の実施の形態１による電池システムと同様の効果を得ることができる。
【００６３】
図７は、図６に示した電池システムの実施の形態２の第１の変形例を説明するための、電池システムを構成するバッテリカバーの平面模式図である。図７は図６に対応する。図７を参照して、電池システムの実施の形態２の第１の変形例を説明する。
【００６４】
図７に示した電池システムのバッテリカバー２５においては、図６に示したバッテリカバー２５と同様に、その上壁に凸形状部材あるいは凸形状部としてのビード２７が形成されている。ビード２７は、バッテリカバー２５の上壁をプレス成形することにより、バッテリカバー２５の内側に凸形状となった部分であり、冷却通路を構成するモジュール集合体１１（図３参照）の上部表面に沿った方向において入側開口部１８の近傍から放射状に広がるように配置されている。但し、図７に示した電池システムのバッテリカバー２５において、ビード２７は、バッテリカバー２５において入側開口部１８が形成された部分と反対側に位置する側壁近傍にまで延在することなく、入側開口部１８近傍にのみ形成されている。
【００６５】
このようにしても、入側開口部１８からモジュール集合体１１（図１参照）の上部表面上に位置する冷却通路に供給される冷却風の流れる方向を、このビード２７によって入側開口部１８からモジュール集合体１１の積層方向における両端部側へと放射状に広げることができる。この結果、図１〜図４に示した電池システムと同様の効果を得ることができる。なお、ビード２７の水平方向（バッテリカバー２５の上壁にほぼ平行な方向）における長さは図６に示したバッテリカバー２５のビード２６より短くなっているので、バッテリカバー２５の上壁とモジュール集合体１１（図４参照）との間の空間（冷却通路）において、ビード２７の占有する体積を小さくできる。そのため、バッテリカバー２５の上壁とモジュール集合体１１との間の冷却通路における機器の配置や形状などの設計の自由度を大きくできる。
【００６６】
なお、図６および図７に示した電池システムでは、ビード２６（図６参照）およびビード２７（図７参照）がほぼ直線状に延在するように形成されているが、これらのビード２６、２７を、図５に示したリブ２３と同様に、その平面形状が曲線状となるように形成してもよい。
【００６７】
図８は、図６に示した電池システムの実施の形態２の第２の変形例を説明するための、電池システムを構成するバッテリカバーの平面模式図である。図８は図６に対応する。図８を参照して、本発明による電池システムの実施の形態２の第２の変形例を説明する。
【００６８】
図８に示した電池システムのバッテリカバー２５は、金属製であって、入側開口部１８の近傍において、バッテリカバー２５の上壁をプレス成形することにより形成された２つの凸形状部２８が配置されている。突起部としての凸形状部２８は、バッテリカバー２５の内側（冷却通路側）に凸形状となるように形成されている。そして、凸形状部２８の側壁３０は、モジュール集合体１１（図１参照）の上部表面の延在する方向に沿った方向であって、入側開口部１８からモジュール集合体１１（図１参照）の積層方向における端部に向けて斜めに延びるように形成されている。このため、入側開口部１８から冷却風が冷却通路へ流入した場合、冷却風の流通方向を側壁３０に沿った方向へと変えることができる。したがって、入側開口部１８からモジュール集合体１１（図１参照）の端部側へと効果的に冷却風を流通・拡散させることができる。この結果、図１〜図４に示した電池システムと同様の効果を得ることができる。
【００６９】
また、上述した本発明の実施の形態では、バッテリカバー６、２５（図１、図５〜図８参照）にリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）、リブ２３（図５参照）、ビード２６、２７（図６および図７参照）、凸形状部２８（図８参照）などの凸形状部材が形成されているが、この凸形状部材の形成される位置は、上述のようなバッテリカバー６、２５に限らず、送風部材１４からモジュール集合体１１（図１参照）に冷却風が供給される場合の冷却通路となっている部分であればよい。たとえばモジュール集合体１１を囲むように配置された筐体を構成するロアケース１２（図４参照）や、バッテリカバー６、２５の側壁面などに凸形状部材を形成してもよい。
【００７０】
また、これらの凸形状部材は、冷却風が流れる経路においてモジュール集合体１１より上流側となる冷却通路に形成することが好ましい。たとえば、送風部材１４（図１参照）により冷却風を筐体内部に導入するための入側開口部をロアケース１２に形成することで、モジュール集合体１１の下面側から上面側に冷却風が流れるようにする場合、モジュール集合体１１の上流側となる冷却通路を構成するロアケース１２にリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）のような凸形状部材を配置してもよい。また、バッテリカバー６（図４参照）の側壁面に入側開口部を設け、バッテリカバー６の側壁面とモジュール集合体１１の側面との間に充分な大きさの冷却風流路としての空間を確保する場合、バッテリカバー６の側壁面にリブ１９ａ〜１９ｅ（図１参照）のような凸形状部材を設けてもよい。
【００７１】
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実施の形態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。
【００７２】
【発明の効果】
この発明によれば、電池システムの電池を保持する筐体において、冷却媒体の流通経路となる空間に対向する部分に冷却媒体の流通方向を変更する部材を形成するので、筐体に形成され、冷却通路より小さいサイズの開口部から上記冷却通路に導入された冷却媒体を、冷却通路内拡散させることができる。このため、電池において開口部から冷却媒体が直線的に流れた場合、冷却媒体が届かない部分にも冷却媒体を確実に供給できる。したがって、電池を均一に冷却できる。これにより、電池温度を一定に保つことができるので、電池の高出力化が可能になるとともに、電池の劣化を防ぐことにより、電池の長寿命化を実現できる。また、開口部のサイズを小さくしているので、電池のサイズより小さな送風ファンなどを開口部に接続することで、比較的コンパクトな電池システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電池システムの実施の形態１を構成するバッテリパック部分の透視模式図である。
【図２】図１に示した電池システムを用いた自動車のブロック図である。
【図３】図１に示したバッテリパック部分の展開模式図である。
【図４】図１の線分ＩＶ−ＩＶにおける断面図模式図である。
【図５】図１〜図４に示した電池システムの実施の形態１の変形例を説明するための、電池システムを構成するバッテリカバーの平面模式図である。
【図６】本発明による電池システムの実施の形態２を構成するバッテリカバーの平面模式図である。
【図７】図６に示した電池システムの実施の形態２の第１の変形例を説明するための、電池システムを構成するバッテリカバーの平面模式図である。
【図８】図６に示した電池システムの実施の形態２の第２の変形例を説明するための、電池システムを構成するバッテリカバーの平面模式図である。
【図９】本発明に関連する電池システムのバッテリパック部分を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１　自動車、２　制御部、３　電池部、４　駆動部、５　バッテリパック部分、６，２５　バッテリカバー、７　排気ホース、８ａ，８ｂ　拘束パイプ、９ａ，９ｂ　バスバーモジュール、１０ａ，１０ｂ　拘束プレート、１１　モジュール集合体、１２　ロアケース、１３　温度センサ、１４　送風部材、１５　排気端子、１６　端子、１７　電池モジュール、１８　入側開口部、１９ａ〜１９ｅ，２３　リブ、２０　出側開口部、２１　突起部、２２　ファン、２４　補強チャネル、２６，２７　ビード、２８　凸形状部、２９　筐体、３０　側壁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery system, and more particularly to a battery system capable of uniformly cooling an entire battery that is a component of the battery system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an electric vehicle using an electric motor as a drive source and a so-called hybrid car having a plurality of types of drive sources such as an electric motor and a gasoline engine have been put into practical use. Such an electric vehicle or the like is equipped with a battery for supplying electricity as energy to an electric motor or the like. As this battery, a secondary battery such as a nickel-cadmium battery (Ni-Cd battery) or a nickel-hydrogen battery that can be repeatedly charged and discharged is used.
[0003]
In the secondary battery as described above, heat is generated from the battery cells, which are constituent elements of the battery, when the battery is charged and discharged. In order to prevent the performance deterioration of the battery cell, it is necessary to appropriately remove this heat. Therefore, a battery system provided with a cooling device for cooling the battery cells has been conventionally proposed. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-96858, in order to supply cooling air uniformly from one side surface of a battery box equipped with a plurality of batteries to the plurality of batteries, the same width as the width of the portion where the plurality of batteries are arranged. A battery system including a fan structure having the following is disclosed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the battery system disclosed in JP-A-8-96858, the width of the battery box and the width of the fan structure are substantially equal, and the size of the fan structure is considerably large when viewed from the whole battery system. . As a result, the size of the battery system itself has also increased.
[0005]
It is preferable that the battery system mounted in an electric vehicle, a hybrid car, etc. is as small as possible. This is because the space that can be secured for the battery system in a vehicle body such as an electric vehicle is limited, and if the size of the battery system is too large, the mounting position is limited when the battery system is mounted on the vehicle body. This is because the degree of freedom in design is reduced.
[0006]
In order to reduce the size of such a battery system, it is conceivable to make the size of the air blowing means such as the fan structure of the battery system as small as possible than the size of the battery to be cooled. For example, as shown in FIG. 9, a battery system that uses a cooling fan (not shown) that is sufficiently smaller than the size of the battery 117 and cools the battery 117 held inside the housing is conceivable. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a battery pack portion of a battery system related to the present invention examined by the inventors.
[0007]
As shown in FIG. 9, the battery pack portion 105 of the battery system includes a casing and a module assembly 111 that is a battery held in the casing. The module assembly 111 is formed by stacking a plurality of battery modules 117 with a gap therebetween. In addition, the casing is connected to the above-described cooling fan having a small size, and an opening 118 for supplying cooling air to the inside of the casing and the cooling air supplied to the inside of the casing are discharged from the inside of the casing. An outlet opening 120 is formed for this purpose. The cooling air supplied from the opening 118 to the inside of the casing as indicated by the arrow 130 cools the module assembly 111 and is then discharged from the outlet opening 120 to the outside of the casing. Corresponding to the size of the cooling fan, the width W of the opening 118 formed in the housing _I Is the width W of the module assembly 111 _B It is getting smaller. In this way, a battery system using a relatively small cooling fan is configured.
[0008]
However, in the battery system including the battery pack portion 105 as shown in FIG. 9, the cooling air is relatively strongly blown to the portion of the module assembly 111 positioned in front of the opening 118. On the other hand, at the end 131 of the module assembly 111, the flow rate of the cooling air is relatively reduced. Therefore, the problem arises that it is difficult to uniformly cool the entire module assembly 111.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery system that is compact and capable of uniformly cooling a battery. is there.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The battery system according to the present invention includes a housing and a battery disposed inside the housing, and has a cooling passage defined by the battery and the wall surface of the housing. An opening for supplying a cooling medium for cooling the battery to the cooling passage is formed in the housing. The width of the opening is narrower than the width of the cooling passage. In the cooling passage located on the upstream side of the battery in the path through which the cooling medium flows, the housing has diffusion means for diffusing the cooling medium in a wider range than the opening in the cooling passage.
[0011]
In this way, when the cooling medium is supplied from the opening to the cooling passage that is the space between the housing and the battery, the diffusion medium can diffuse the cooling medium in a wider range than the opening. Therefore, the cooling medium can be circulated so that the cooling medium can be distributed throughout the battery (for example, the cooling medium is not limited to the part located in front of the opening in the battery but also to the part other than the part located in front of the opening. Can be fully distributed). Therefore, uniform cooling of the battery can be performed.
[0012]
Moreover, when using the convex-shaped part etc. which were formed in the wall surface of a housing | casing as a spreading | diffusion means, a housing | casing can be reinforced with this spreading | diffusion means. Such an effect is particularly remarkable when the casing is made of resin.
[0013]
Further, since the width of the opening is narrower than the width of the cooling passage, a blowing means such as a blowing fan that is sufficiently smaller than the size of the cooling passage can be connected to the opening. Therefore, a compact battery system can be realized. Further, since the sizes of the opening and the blower fan are small, noise and vibration generated when a cooling medium such as cooling air is introduced into the cooling passage can be reduced as compared with the case where a larger blower fan or the like is used. Note that the width of the opening may be narrower than the width of the battery in the portion constituting the cooling passage.
[0014]
In order to diffuse the cooling medium in the cooling passage by changing the flow direction of the cooling medium supplied from the opening to the cooling passage, a method of providing a wind direction plate on the blower fan body connected to the opening is also considered. It is done. However, in this case, the pressure loss is increased because the wind direction plate is disposed in a region near the blower fan. On the other hand, in the battery system according to the present invention, the casing has diffusion means (for example, a rib that acts as a wind direction plate for changing the direction in which the cooling medium flows on the wall surface of the casing). Can be arranged at a position far from the blower fan. Therefore, the pressure loss can be reduced as compared with the above case.
[0015]
In the battery system, the diffusing unit may include a convex member formed so as to protrude from the wall surface of the housing to the cooling passage in the cooling passage located upstream of the battery in the passage through which the cooling medium flows. .
[0016]
In this case, the cooling medium introduced from the opening into the cooling passage inside the housing is sprayed on the convex member, and the flow direction thereof is changed along the surface of the convex member. Therefore, the cooling medium can be diffused to a portion other than the portion where the cooling medium is directly sprayed from the opening (for example, the end of the battery in the width direction of the opening). That is, the cooling medium can be diffused by a relatively simple member such as a convex member.
[0017]
Moreover, since the convex member is formed on the wall surface of the housing, the degree of freedom in designing the shape, arrangement, number, etc., of the convex member as the diffusing means can be increased.
[0018]
Further, since such a convex member has a relatively simple shape, it can be formed at a low cost. Therefore, it can suppress that the manufacturing cost of a battery system rises.
[0019]
In the battery system, the diffusing unit may act as a reinforcing unit that reinforces the casing.
[0020]
In this case, the structure of the battery system can be simplified compared to the case where the reinforcing member of the housing is arranged separately from the diffusing means such as the convex member.
[0021]
In the battery system, the convex member may have a portion extending in a direction along the surface of the battery facing the cooling passage and extending radially from the opening.
[0022]
In this case, the cooling medium can be circulated along the portion extending in the radial direction from the opening. That is, the cooling medium can be caused to flow radially from the opening. For this reason, when the cooling medium introduced into the cooling passage from the opening flows linearly, the cooling medium can be spread to a portion where the cooling medium cannot reach. Therefore, since the cooling medium can be supplied to almost the entire surface of the battery facing the cooling passage, the entire battery can be cooled more uniformly and reliably.
[0023]
In the battery system described above, the convex member may include a protrusion in which a part of the wall surface of the housing is convex toward the cooling passage.
[0024]
In this case, since the protrusion can be formed by a simple process such as press molding the wall surface of the housing, the manufacturing cost of the battery system can be reduced.
[0025]
In the battery system, the battery may include a plurality of battery elements stacked with a gap therebetween, and the opening extends substantially parallel to the stacking direction of the stacked battery elements and faces the cooling passage. It may be formed on the wall surface of the casing. Here, the battery element includes a battery cell (single cell) or a battery module having a plurality of battery cells.
[0026]
In this case, the flow direction when the cooling medium flows into the cooling passage from the opening is substantially perpendicular to the stacking direction of the battery elements. And by the said spreading | diffusion means, a cooling medium flows so that it may spread in the lamination direction of a battery element. Here, the number of battery elements to be stacked is appropriately changed according to the specifications of an electric vehicle to which the battery system is applied. A battery system with a relatively high output is required as an energy source for electric vehicles. Therefore, it is conceivable to realize a high output by increasing the number of stacked battery elements. At this time, when the number of battery elements stacked increases, the battery length in the battery element stacking direction increases as a result. In such a case, if the opening is arranged as described above, the cooling medium can be effectively diffused in the stacking direction of the battery elements. Therefore, uniform cooling of the battery can be effectively performed in the high output battery system.
[0027]
In the battery system, in the cooling passage, the distance between the wall surface of the casing and the surface of the battery (that is, the height of the cooling passage in a direction substantially perpendicular to the battery surface) gradually increases as the distance from the opening portion increases. It may be smaller. Moreover, in the said battery system, the protrusion height of the convex-shaped member from the wall surface of a housing | casing may become small gradually as it distances from an opening part. In the battery system, a plurality of convex members may be formed on the wall surface of the housing.
[0028]
A battery system according to the present invention includes a housing and a battery disposed inside the housing. The battery system has a cooling passage defined by the battery and the wall surface of the housing. An opening for supplying a cooling medium for cooling the battery to the cooling passage is formed in a portion facing the cooling passage of the housing. The width of the opening is narrower than the width of the cooling passage. In the cooling passage, a convex portion is formed on the wall surface of the housing. The convex portion extends in a direction extending along the surface of the battery facing the cooling passage and extending radially from the opening.
[0029]
In this way, when the cooling medium is supplied to the cooling passage, the cooling medium flows along the convex portion, so that the cooling medium can be diffused in a wider range than the opening. Therefore, the cooling medium can be circulated so that the cooling medium is distributed throughout the battery. Therefore, uniform cooling of the battery can be performed.
[0030]
Moreover, the convex-shaped part formed in the housing | casing acts also as a reinforcement member which reinforces a housing | casing. That is, the housing can be reinforced at the same time by forming the convex portion to diffuse the cooling medium. Such an effect is particularly remarkable when the casing is formed of a resin.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
[0032]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective schematic view of a battery pack portion constituting Embodiment 1 of a battery system according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram of an automobile using the battery system shown in FIG. FIG. 3 is a developed schematic view of the battery pack portion shown in FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. A battery system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0033]
The battery system according to the present invention is a battery system mounted on a vehicle of an automobile, and includes a battery pack portion 5 as shown in FIG. 1 and a blower member connected to the battery pack portion 5 for supplying cooling air. 14 and an exhaust duct (not shown) for discharging cooling air to the outside of the automobile, a safety device (not shown) used for maintenance of the battery system, and a battery computer for controlling the battery system ( (Not shown).
[0034]
As shown in FIG. 2, the automobile 1 to which the battery system according to the present invention is applied includes a control unit 2, a battery unit 3 including the battery system according to the present invention, and a drive unit 4. The control unit 2 controls the battery unit 3 and the drive unit 4. The drive unit 4 may include an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine in addition to an electric motor such as a motor driven by a current supplied from the battery unit 3. That is, the vehicle 1 is not only an electric vehicle that uses only an electric motor such as a motor driven by a current supplied from the battery unit 3 as a driving source, but also a so-called hybrid that includes driving means other than the electric motor such as a gasoline engine as a driving source. Cars are also included.
[0035]
As shown in FIG. 3, the battery pack portion 5 shown in FIG. 1 has a structure in which a module assembly 11 is accommodated in an exterior member as a casing made up of a battery cover 6 and a lower case 12. The module assembly 11 as a battery is formed by stacking a plurality of battery modules 17. Note that a gap as a cooling air flow path is formed between the battery modules 17 as the stacked battery elements so that the cooling air as the cooling medium can be circulated. As the battery module 17, for example, a secondary battery such as a nickel-hydrogen battery can be used. The battery module 17 has a so-called square plate-like outer shape.
[0036]
The battery module 17 (see FIG. 4) includes a plurality of battery cells. Specifically, the battery module 17 includes an integrated case that is a module exterior member, and six battery cells that are arranged inside the plastic integrated case and partitioned by a partition wall. A terminal 16 (see FIG. 3) is formed on the end surface in the major axis direction of the integral case. On the side surface of the integrated case of the battery module 17, a protrusion 21 (see FIG. 4) for forming a gap as a cooling air flow path is formed between the battery modules 17. In FIG. 4, the protrusions 21 are shown only on a part of the side surface of the battery module 17, but it is preferable that the circular protrusions 21 are distributed over the entire side surface of the battery module 17. Alternatively, the protrusion 21 may be disposed only on a part of the side surface of the battery module 17. In the module assembly 11 (see FIG. 3) in which the battery modules 17 are stacked, the protrusions 21 (see FIG. 4) of the battery modules 17 come into contact with each other, so that a gap is formed between the battery modules 17.
[0037]
In the battery module 17, the six battery cells housed inside the integral case have basically the same structure. The battery cell includes, for example, a laminated electrode body formed by stacking a plurality of sheet-like electrode members in an insulated state by a separator, and a pair of current collector plates arranged so as to sandwich the laminated electrode body. . The laminated electrode body is impregnated or injected with an electrolytic solution.
[0038]
In the laminated electrode body, the electrode member serving as the positive electrode and the electrode member serving as the negative electrode are alternately overlapped. Moreover, the edge part of the electrode member used as a positive electrode is collectively connected to one current collector plate. And the edge part of the electrode member used as a negative electrode is connected to the other collector plate collectively. As a result, all the electrode members that are positive electrodes and one of the current collector plates are in an electrically connected state. Moreover, all the electrode members used as a negative electrode and the other collector plate will be in the electrically connected state.
[0039]
The six battery cells included in the battery module 17 (see FIG. 4) are electrically connected in series. For example, when the rated voltage of each battery cell is 1.2V, the rated voltage of the entire battery module 17 is 7.2V. The configuration of the battery cell is not limited to the configuration described above, and may be another configuration. Further, here, the module assembly 11 (see FIG. 3) has a structure in which a plurality of battery modules 17 (see FIG. 3) are stacked. However, as the module assembly 11, a battery element instead of the battery module 17 is used. A battery having a structure in which battery cells (single cells) are stacked may be used.
[0040]
As shown in FIG. 3, restraint plates 10 a and 10 b are arranged at both ends of the module assembly 11. The restraint plates 10a and 10b are connected and fixed to each other by restraint pipes 8a and 8b. The restraining plates 10a and 10b are fixed to the lower case 12. The individual battery modules 17 are also fixed to the lower case 12.
[0041]
On each side surface (end surface) of the battery module 17 constituting the module assembly 11, terminals 16 for inputting / outputting current to / from the battery module 17 are formed as described above. In order to connect the terminals 16 of the battery module 17 to each other, bus bar modules 9 a and 9 b are arranged on the side surface of the module assembly 11. By connecting the bus bar modules 9 a and 9 b to the respective terminals 16 of the battery module 17, the battery modules 17 are electrically connected in series in the module assembly 11.
[0042]
On the upper surface of the module assembly 11, an exhaust terminal 15 having a built-in safety valve for discharging hydrogen gas exhausted from the battery module 17 is formed. On the exhaust terminal 15, an exhaust hose 7 connected to the exhaust terminal 15 and exhausting hydrogen gas or the like discharged from the battery module 17 to the outside of the battery pack portion 5 is installed. A temperature sensor 13 and a harness for measuring the temperature of the module assembly 11 are disposed on the upper surface of the module assembly 11. In order to maintain the temperature of the module assembly 11 within a predetermined range based on the output of the temperature sensor 13 and the data on the charge / discharge amount of the battery cells included in the module assembly 11, the air blowing member 14 is supplied to the module assembly 11. The cooling air is supplied by the above.
[0043]
As shown in FIG. 1, the air blowing member 14 has a structure in which a fan 22 is disposed inside a housing 29. The fan 22 can be rotated by a motor (not shown). The opening provided in the housing of the blower member 14 is connected to the entrance opening 18 provided in the upper part of the side wall of the battery cover 6. The entrance-side opening 18 extends substantially parallel to the stacking direction of the battery modules 17 (see FIG. 3) and is a space between the module assembly 11 (see FIG. 4) and the battery cover 6 (see FIG. 4). It is formed on the wall surface of the battery cover 6 facing the (cooling passage).
[0044]
The width of the inlet side opening 18 (see FIG. 1) is narrower than the width of the cooling passage. That is, the width of the entrance opening 18 is the width of the upper surface of the module assembly 11 (see FIG. 1) constituting the cooling passage (the width of the module assembly 11 when viewed from the entrance opening 18, or The width of the module assembly 11 in the stacking direction of the battery modules 17 is narrower. Then, when the fan 22 (see FIG. 1) rotates, the space (module) on the upper surface of the module assembly 11 from the opening of the casing 29 of the blower member 14 through the inlet opening 18 of the battery cover 6. Cooling air is supplied to a cooling passage formed between the upper surface of the aggregate 11 and the battery cover 6.
[0045]
As shown in FIGS. 1 and 4, on the inner wall surface (the inner wall surface facing the cooling passage) of the battery cover 6 made of resin, from the position where the cooling air is directly supplied from the inlet side opening 18, A plurality of ribs 19a to 19e (see FIG. 1) as diffusion means are formed so as to extend radially in the direction along the upper surface of the module assembly 11 (see FIG. 1). That is, the ribs 19a to 19e as convex members include a portion extending from the entry side opening 18 so as to radially spread toward the outer edge of the module assembly 11 as a battery. The interval between the plurality of ribs 19 a to 19 e gradually increases as the distance from the entrance-side opening 18 increases. Further, the ribs 19a to 19e as members for dividing the cooling medium or members for dividing the flow direction of the cooling medium into at least two directions can be used as reinforcing members (reinforcing means) for improving the strength of the battery cover 6. Works. Providing the ribs 19a to 19e acting as such reinforcing members is particularly effective in improving the strength of the resin battery cover 6 described above.
[0046]
In addition, as described above, in the module assembly 11 (see FIG. 1), the cooling airflow is generated between the battery modules 17 by the protrusions 21 (see FIG. 4) formed on the side surfaces of the battery module 17 (see FIG. 4). A gap as a path is formed. Therefore, the cooling air supplied to the space as the cooling passage on the upper surface of the module assembly 11 (see FIG. 1) (the space between the upper surface of the module assembly 11 and the wall surface of the battery cover 6) As indicated by the arrow 4, the module assembly 11 flows from the upper surface side to the lower surface side through the gap between the battery modules 17 in the module assembly 11. And the cooling air which distribute | circulated to the lower surface side of the module assembly 11 distribute | circulates the lower cooling path between the lower surface of the module assembly 11, and the lower case 12, and from the exit side opening part 20 formed in the lower case 12 The battery pack portion 5 (see FIG. 1) is discharged outside.
[0047]
Further, as can be seen from FIG. 4, the module assembly 11 is in a state where the upper surface of the module assembly 11 is lowered as it approaches the air blowing member 14 (the air blowing member 14 side or the side). It is installed so as to be inclined obliquely toward the inlet side opening 18 side. Therefore, the distance between the wall surface of the battery cover 6 and the upper surface of the module assembly 11 (the height of the cooling passage) gradually decreases as the distance from the entrance-side opening 18 increases. The plurality of ribs 19 a to 19 e (see FIG. 1), as can be seen from FIGS. 1 and 4, increase in height (projection height from the wall surface of the battery cover 6) as the distance from the entrance-side opening 18 increases. Is formed to be small. In the battery cover 6, the distance between the upper surface of the module assembly 11 (see FIG. 4) and the upper wall surface of the battery cover 6 (see FIG. 4) is, for example, about 35 mm in the portion adjacent to the entry side opening 18. In this case, the protruding height of the ribs 19a to 19e (see FIG. 1) from the upper wall surface of the battery cover 6 is, for example, about 20 mm.
[0048]
Thus, in the battery system according to the present invention, since the ribs 19a to 19e (see FIG. 1) are formed on the battery cover 6, the upper surface of the module assembly 11 from the blower member 14 via the inlet opening 18 is provided. The cooling air supplied to the upper side (cooling passage) passes through the ribs 19a to 19e as the convex members from the inlet side opening 18 (from the space before the inlet side opening 18), and the upper part of the module assembly 11. Circulating so as to spread radially in the direction along the surface (in the upper surface of the module assembly 11, the cooling air is diffused and supplied in a wider range than the portion where the cooling air is directly supplied from the inlet opening 18. ). As a result, the cooling air diffuses almost uniformly over the entire upper surface of the module assembly 11. Therefore, the module assembly 11 can be cooled uniformly.
[0049]
Moreover, as shown in FIG. 1, since the air blowing member 14 smaller in size (smaller in width) than the module assembly 11 facing the cooling passage is used, a compact battery system can be realized. Further, since the size of the inlet side opening 18 and the fan 22 is relatively smaller than the size of the cooling passage or the module assembly 11, the cooling air is supplied to the space between the battery cover 6 and the module assembly 11 (cooling passage). ) Can be reduced as compared with the case of using a larger blower fan or the like.
[0050]
Further, as can be seen from FIG. 4, in the battery pack portion 5 according to the present invention, the cooling air supplied from the inlet side opening 18 to the inside of the cooling passage (inside the casing) is diffused (the direction in which the cooling air flows is changed). ) Ribs 19 a to 19 e (see FIG. 1) are provided on the battery cover 6 instead of the casing 29 of the blower member 14. Therefore, the distance between the ribs 19a to 19e and the fan 22 of the blower member 14 can be made sufficiently large. Therefore, the pressure loss at the time of supplying cooling air to the module assembly 11 by the blower member 14 can be reduced.
[0051]
In addition, since the ribs 19a to 19e (see FIG. 1) are arranged on the inner side of the upper wall of the battery cover 6, the degree of freedom in design such as arrangement and number of the ribs 19a to 19e in the upper wall can be increased. .
[0052]
Moreover, since the shape of the ribs 19a to 19e (see FIG. 1) provided on the upper wall of the battery cover 6 is a relatively simple convex shape, it can be easily manufactured. Therefore, an increase in the manufacturing cost of the battery system can be suppressed.
[0053]
Further, since the ribs 19a to 19e (see FIG. 1) also act as a reinforcing member for the battery cover 6, the member acting as a diffusing means for diffusing the cooling air and the reinforcing member for the battery cover 6 are arranged separately. The structure of the battery system can be simplified.
[0054]
Moreover, as can be seen from FIGS. 1 to 4, cooling is performed between the battery cover 6 (see FIG. 1) and the module assembly 11 (see FIG. 4) (cooling passage) from the inlet side opening 18 (see FIG. 1). The flow direction when the wind flows in is substantially perpendicular to the stacking direction of the battery modules 17 (see FIG. 3) in the module assembly 11 (see FIG. 3). And cooling air flows so that it may spread in the lamination direction of the battery module 17 (refer FIG. 3) by the ribs 19a-19e (refer FIG. 1).
[0055]
Here, the number of the battery modules 17 to be stacked is appropriately changed depending on the specifications of an electric vehicle to which the battery system is applied. When a relatively high output battery system is required, it is conceivable to increase the number of battery modules 17 in the module assembly 11 to achieve high output. Thus, when the number of stacked battery modules 17 increases, the length of the module assembly 11 (see FIG. 3) in the stacking direction of the battery modules 17 increases as a result. In such a case, as shown in FIG. 3, the inlet side opening 18 is arranged on the wall surface of the battery cover 6 extending substantially parallel to the stacking direction of the battery modules 17 and facing the cooling passage, Furthermore, if the ribs 19 a to 19 e as shown in FIG. 1 are formed, the cooling air can be effectively diffused in the stacking direction of the battery modules 17. Therefore, uniform cooling of the high-power battery system can be performed effectively. Further, the length of the battery system in the stacking direction of the battery modules 17 can be made shorter than the case where the blower member 14 (see FIG. 1) is arranged on the end side of the module assembly 11 in the stacking direction of the battery modules 17. .
[0056]
FIG. 5 is a schematic plan view of a battery cover constituting the battery system for explaining a modification of the battery system shown in FIGS. 1 to 4 according to the first embodiment. A modification of the first embodiment of the battery system according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0057]
As shown in FIG. 5, the modification of the first embodiment of the battery system according to the present invention basically has the same structure as the battery system shown in FIGS. 1 to 4, but the upper wall of the battery cover 6. The planar shape of the ribs 23 formed on the inner side of the ribs 19a to 19e (see FIG. 1) formed on the inner side of the upper wall of the battery cover 6 of the battery system shown in FIGS. Different. That is, in the battery system shown in FIG. 5, the rib 23 having a curved planar shape is formed on the inner peripheral side (cooling passage side) of the upper wall of the battery cover 6. The ribs 23 are formed so as to spread outward from the entry side opening 18 (so as to spread in the stacking direction of the battery module 17 (see FIG. 3) from the portion in front of the entry side opening 18). In addition, it is preferable that the shape of the side surface of the rib 23 is such that the height of the rib 23 decreases as the distance from the entrance side opening 18 increases, similarly to the rib 19a shown in FIG.
[0058]
If it does in this way, the same effect as the battery system shown in Drawing 1-Drawing 4 can be acquired.
[0059]
In the battery cover 6 of the battery system shown in FIG. 5, the reinforcing channel 24 formed on the outer peripheral side of the upper wall of the battery cover 6 is also illustrated.
[0060]
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic plan view of a battery cover constituting Embodiment 2 of the battery system according to the present invention. A second embodiment of the battery system according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0061]
The battery system including the battery cover shown in FIG. 6 basically has the same structure as the battery system shown in FIGS. 1 to 4, but the battery cover 25 is made of metal. On the upper wall, a bead 26 is formed as a convex member that has a convex shape inside the battery cover 25 (on the cooling passage side). The bead 26 that is a convex portion is formed by press-molding the upper wall of the battery cover 25. The beads 26 as the protrusions are arranged so as to spread radially from the portion in front of the entrance opening 18 in the direction along the upper surface of the module assembly 11 (see FIG. 3) constituting the cooling passage. The shape of the side surface of the bead 26 is basically the same as the shape seen from the side surface of the rib 19a shown in FIG. That is, the shape of the bead 26 viewed from the side surface becomes smaller in height as the distance from the entrance side opening 18 is the same as the rib 19a of FIG.
[0062]
Even if it does in this way, the effect similar to the battery system by Embodiment 1 of this invention can be acquired.
[0063]
FIG. 7 is a schematic plan view of a battery cover constituting the battery system for explaining a first modification of the battery system shown in FIG. 6 according to the second embodiment. FIG. 7 corresponds to FIG. With reference to FIG. 7, the 1st modification of Embodiment 2 of a battery system is demonstrated.
[0064]
In the battery cover 25 of the battery system shown in FIG. 7, a bead 27 as a convex member or convex portion is formed on the upper wall of the battery cover 25 as shown in FIG. The bead 27 is a portion that is convex on the inside of the battery cover 25 by press-molding the upper wall of the battery cover 25, and is formed on the upper surface of the module assembly 11 (see FIG. 3) that constitutes the cooling passage. It arrange | positions so that it may spread radially from the vicinity of the entrance side opening part 18 in the direction along. However, in the battery cover 25 of the battery system shown in FIG. 7, the bead 27 does not extend to the vicinity of the side wall located on the opposite side of the battery cover 25 from the portion where the entry side opening 18 is formed. It is formed only in the vicinity of the side opening 18.
[0065]
Even in this case, the direction of the flow of the cooling air supplied from the inlet side opening 18 to the cooling passage located on the upper surface of the module assembly 11 (see FIG. 1) is determined by the bead 27 by the inlet side opening 18. To the both end portions in the stacking direction of the module assembly 11 can be radially expanded. As a result, the same effect as the battery system shown in FIGS. The bead 27 in the horizontal direction (direction substantially parallel to the upper wall of the battery cover 25) is shorter than the bead 26 of the battery cover 25 shown in FIG. In the space (cooling passage) between the aggregates 11 (see FIG. 4), the volume occupied by the beads 27 can be reduced. Therefore, the degree of freedom in designing the arrangement and shape of the devices in the cooling passage between the upper wall of the battery cover 25 and the module assembly 11 can be increased.
[0066]
In the battery system shown in FIGS. 6 and 7, the beads 26 (see FIG. 6) and the beads 27 (see FIG. 7) are formed to extend substantially linearly. 27 may be formed so that the planar shape thereof is curved like the rib 23 shown in FIG.
[0067]
FIG. 8 is a schematic plan view of a battery cover that constitutes the battery system, for explaining a second modification of the battery system shown in FIG. 6 according to the second embodiment. FIG. 8 corresponds to FIG. With reference to FIG. 8, the 2nd modification of Embodiment 2 of the battery system by this invention is demonstrated.
[0068]
The battery cover 25 of the battery system shown in FIG. 8 is made of metal, and has two convex portions 28 formed by press-molding the upper wall of the battery cover 25 in the vicinity of the entrance-side opening 18. Has been placed. The protruding portion 28 as the protruding portion is formed so as to have a protruding shape on the inner side (cooling passage side) of the battery cover 25. And the side wall 30 of the convex-shaped part 28 is a direction along the direction where the upper surface of the module assembly 11 (refer FIG. 1) is extended, Comprising: The module assembly 11 (refer FIG. 1) from the entrance side opening part 18 ) To extend obliquely toward the end in the stacking direction. For this reason, when the cooling air flows into the cooling passage from the inlet side opening 18, the flow direction of the cooling air can be changed to the direction along the side wall 30. Therefore, the cooling air can be effectively circulated and diffused from the entrance side opening 18 to the end side of the module assembly 11 (see FIG. 1). As a result, the same effect as the battery system shown in FIGS.
[0069]
In the embodiment of the present invention described above, the ribs 19a to 19e (see FIG. 1), the ribs 23 (see FIG. 5), the beads 26, 27 (see FIG. 6 and FIG. 7) and convex-shaped members such as the convex-shaped portion 28 (see FIG. 8) are formed. The positions where the convex-shaped members are formed are the battery cover 6 as described above, The portion is not limited to 25, and may be a portion serving as a cooling passage when cooling air is supplied from the blowing member 14 to the module assembly 11 (see FIG. 1). For example, convex members may be formed on the lower case 12 (see FIG. 4) constituting the casing disposed so as to surround the module assembly 11, the side walls of the battery covers 6 and 25, and the like.
[0070]
Further, it is preferable that these convex members are formed in a cooling passage on the upstream side of the module assembly 11 in the path through which the cooling air flows. For example, the cooling air flows from the lower surface side to the upper surface side of the module assembly 11 by forming the entrance side opening for introducing the cooling air into the housing by the air blowing member 14 (see FIG. 1). When doing so, you may arrange | position a convex-shaped member like rib 19a-19e (refer FIG. 1) to the lower case 12 which comprises the cooling channel | path used as the upstream of the module assembly 11. FIG. Also, an entrance opening is provided on the side wall surface of the battery cover 6 (see FIG. 4), and a sufficiently large space for a cooling air flow path is provided between the side wall surface of the battery cover 6 and the side surface of the module assembly 11. When securing, convex-shaped members such as ribs 19 a to 19 e (see FIG. 1) may be provided on the side wall surface of the battery cover 6.
[0071]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
[0072]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the casing that holds the battery of the battery system, the member that changes the flow direction of the cooling medium is formed in the portion that faces the space that becomes the flow path of the cooling medium. The cooling medium introduced into the cooling passage from the opening having a smaller size than the cooling passage can be diffused in the cooling passage. For this reason, when a cooling medium flows linearly from an opening part in a battery, a cooling medium can be reliably supplied also to the part which a cooling medium does not reach. Therefore, the battery can be cooled uniformly. Thereby, since the battery temperature can be kept constant, it is possible to increase the output of the battery, and it is possible to extend the life of the battery by preventing the deterioration of the battery. Further, since the size of the opening is reduced, a relatively compact battery system can be realized by connecting a blower fan or the like smaller than the size of the battery to the opening.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective schematic view of a battery pack portion constituting a first embodiment of a battery system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an automobile using the battery system shown in FIG.
3 is a developed schematic view of the battery pack portion shown in FIG. 1. FIG.
4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a schematic plan view of a battery cover constituting the battery system for explaining a modification of the battery system shown in FIGS. 1 to 4 according to Embodiment 1;
FIG. 6 is a schematic plan view of a battery cover that constitutes a second embodiment of the battery system according to the present invention.
7 is a schematic plan view of a battery cover constituting the battery system, for explaining a first modification of the battery system shown in FIG. 6 according to Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a schematic plan view of a battery cover constituting the battery system, for explaining a second modification of the battery system shown in FIG. 6 according to the second embodiment.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a battery pack portion of a battery system related to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car, 2 Control part, 3 Battery part, 4 Drive part, 5 Battery pack part, 6,25 Battery cover, 7 Exhaust hose, 8a, 8b Restraint pipe, 9a, 9b Bus bar module, 10a, 10b Restraint plate, 11 module Assembly, 12 Lower case, 13 Temperature sensor, 14 Blower member, 15 Exhaust terminal, 16 Terminal, 17 Battery module, 18 Inlet side opening, 19a to 19e, 23 Rib, 20 Outlet side opening, 21 Protruding part, 22 Fan , 24 Reinforcement channel, 26, 27 Bead, 28 Convex part, 29 Housing, 30 Side wall.

Claims

A housing,
A battery disposed inside the housing,
A cooling passage defined by the battery and a wall surface of the housing;
The casing is formed with an opening for supplying a cooling medium for cooling the battery to the cooling passage.
The width of the opening is narrower than the width of the cooling passage,
In the cooling passage located upstream of the battery in a path through which the cooling medium flows, the casing includes a diffusing unit that diffuses the cooling medium in a range wider than the opening in the cooling passage.

The diffusion means includes a convex member formed so as to protrude from a wall surface of the housing to the cooling passage in the cooling passage located upstream of the battery in a path through which the cooling medium flows. The battery system according to 1.

The battery system according to claim 2, wherein the convex member has a portion extending in a direction along the surface of the battery facing the cooling passage and extending radially from the opening.

4. The battery system according to claim 2, wherein the convex member includes a protruding portion in which a part of a wall surface of the casing is convex toward the cooling passage.

The battery includes a plurality of battery elements stacked with a gap therebetween,
The said opening part is formed in the wall surface of the said housing | casing which extends substantially in parallel with the lamination direction of the said laminated | stacked battery element, and faces the said cooling channel | path. The battery system described.

The battery system according to claim 1, wherein the diffusing unit acts as a reinforcing unit that reinforces the casing.

A housing,
A battery disposed inside the housing,
A cooling passage defined by the battery and a wall surface of the housing;
An opening for supplying a cooling medium for cooling the battery to the cooling passage is formed in a portion of the casing facing the cooling passage.
The width of the opening is narrower than the width of the cooling passage,
In the cooling passage, a convex portion extending in a direction extending radially from the opening in the direction along the surface of the battery facing the cooling passage is formed on the wall surface of the housing. Battery system.