JP2013146144A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】入出力制限を不要とすること、電池パックの搭載位置の自由度の低下を抑制することを満足させながら、ジャンクションボックスの温度上昇を抑制する。
【解決手段】複数の単電池が積層された組電池と、前記組電池の積層方向の端部に配置されるエンドプレートと、少なくともリレー、バスバー及び中継端子を収容し、前記エンドプレートを挟んで前記組電池と向き合う位置に配置されるジャンクションボックスと、を有し、前記ジャンクションボックスには前記エンドプレートと向き合う面に第１のリブが形成されており、前記エンドプレートには前記ジャンクションボックスと向き合う面に第２のリブが形成されており、前記第１及び第２のリブは接触していることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、ジャンクションボックスを有する電池パック、特にジャンクションボックスの温度上昇を抑制する技術に関する。

近年、電気自動車、ハイブリッド自動車などの電動車両の開発が活発に行われており、電動車両の駆動用又は補助電源として、出力が高い電源装置への要望が高まっている。
この種の電源装置として、複数の単電池を積層した組電池が知られている。

組電池には、ジャンクションボックスが並設される場合がある。ジャンクションボックスの内部には、組電池の入出力を制御するリレーと、組電池の端子に電気的に導通するバスバーと、バスバーとリレーとを連結する中継端子とが収容される。
特開２００７−２２６９９６号公報

上述の構成において、組電池が充放電を開始すると、リレー、中継端子及びバスバーは発熱する。特に、これらの電子部品の接触点における温度が高くなる。この温度上昇を抑制する方法として、組電池の入出力を制限することにより、電子部品の温度を許容温度以下に制御する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、必要な入出力が確保できなくなるおそれがある。

また、別の観点として、バスバーの表面積を拡大させることにより、温度上昇を抑制する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、ジャンクションボックスが大型化して、組電池の搭載位置が制約される。

そこで、本願発明は、入力制限を不要とすること、電池パックの搭載位置の自由度の低下を抑制することを満足させながら、ジャンクションボックスの温度上昇を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明に係る電池パックは、複数の単電池が積層された組電池と、前記組電池の積層方向の端部に配置されるエンドプレートと、前記組電池の入出力を許容する位置と許容しない位置との間で切り替わるリレーと、前記組電池の端子に対して電気的に接続するバスバーと、前記リレー及び前記バスバーを連結する中継端子と、少なくとも前記リレー、前記バスバー及び前記中継端子を収容し、前記エンドプレートを挟んで前記組電池と向き合う位置に配置されるジャンクションボックスと、を有し、
前記ジャンクションボックスには前記エンドプレートと向き合う面に第１のリブが形成されており、前記エンドプレートには前記ジャンクションボックスと向き合う面に第２のリブが形成されており、前記第１及び第２のリブは互いに接触していることを特徴とする。

本発明によれば、入力制限を不要とすること、電池パックの搭載位置の自由度の低下を抑制することを満足させながら、ジャンクションボックスの温度上昇を抑制することができる。

電池パックの構成を概略して図示する平面図である。 第１のエンドプレートの斜視図である。 ジャンクションボックスの斜視図である。 Ｘ軸方向から視たときの電池パックの外観図である。 第１のエンドプレート及びジャンクションボックスの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、電池パックの構成を図示した平面図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する三軸であり、これらの軸の定義は他の図面においても同様である。

電池パック１は、組電池１０と、第１のエンドプレート２０と、第２のエンドプレート３０と、ジャンクションボックス４０とを含む。組電池１０は、Ｘ軸方向（以下、積層方向と称する場合がある）に積層される複数の単電池１１と、隣接する単電池１１の間に配置されるスペーサ部材１２とを含む。単電池１１は、Ｘ軸方向において向き合う一対の平行な外面と、Ｙ軸方向において向き合う一対の平行な外面と、Ｚ軸方向において向き合う一対の平行な外面とを有するいわゆる角型電池である。

単電池１１の上面には、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出して設けられている。これらの正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂは、単電池１１の内部に設けられた発電要素に対して電気的に接続されている。ここで、発電要素は、正極シートと負極シートとをセパレータを介して積層した積層シートを軸周りに捲き回すことにより構成される。セパレータには、電気液が含浸されている。単電池１１は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。

スペーサ部材１２は、Ｘ軸方向に隣接する単電池１１の間に冷媒を導通させるための冷却通路を形成する。この冷媒通路に冷媒（空気）を導通させることにより、充放電により発熱した単電池１１を冷却することができる。これにより、単電池１１の劣化が抑制される。

第１のエンドプレート２０は、組電池１０の積層方向における一端部に位置する。第２のエンドプレート３０は、組電池１０の積層方向における他端部に位置する。これらの第１及び第２のエンドプレート２０及び３０は、図示しない拘束バンドによって連結されている。これにより、組電池１０は、積層方向に拘束される。

ジャンクションボックス４０は、第１のエンドプレート２０を挟んで組電池１０と向き合う位置に配置される。ジャンクションボックス４０の詳細について後述する。

図２は、第１のエンドプレート２０の斜視図である。第１のエンドプレート２０は、一対の上側拘束ロッド２１及び一対の下側拘束ロッド２２を有する。一対の上側拘束ロッド２１は、第１のエンドプレート２０のＺ軸方向における一端面に形成されており、互いにＹ軸方向において向き合っている。一対の上側拘束ロッド２１には、図示しない拘束バンドが締結される。一対の下側拘束ロッド２２は、第１のエンドプレート２０のＺ軸方向における他端面に形成されており、互いにＹ軸方向において向き合っている。一対の下側拘束ロッド２２には、図示しない拘束バンドが締結される。

第１のエンドプレート２０には、多数のリブが形成されており、これらのリブが形成されることにより第１のエンドプレート２０の機械的強度が一定レベルに維持される。多数のリブは、Ｚ軸方向に並ぶ複数の受熱リブ２３を含む。各受熱リブ２３は、Ｙ軸方向に延びている。受熱リブ２３は、ジャンクションボックス４０に接触することにより、ジャンクションボックス４０の熱を吸収するが、詳細については後述する。第１のエンドプレート２０は、さらに、複数の固定締結穴部２４を有する。

図３は、ジャンクションボックスの斜視図である。図４は、Ｘ軸方向から視た電池パック１の外観図であり、第１のエンドプレート２０を点線で示し、ジャンクションボックス４０を実線で示している。図５は、図４に示すＺ１−Ｚ２面において第１のエンドプレート２０及びジャンクションボックス４０を切断した断面図である。

これらの図を参照して、ジャンクションボックス４０は、アッパーケース４０ａ及びロアケース４０ｂを含み、アッパーケース４０ａがロアケース４０ｂに組付けられることにより、ジャンクションボックス４０が構成される。ジャンクションボックス４０は、ＳＭＲ収容部４１を有する。ＳＭＲ収容部４１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、ＳＭＲ−Ｂ及びＳＭＲ−Ｐが収容されている。これらのシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、ＳＭＲ−Ｂ及びＳＭＲ−Ｐは、コイルに対して通電したときに接点が閉じるリレーである。ＳＭＲがオンとは通常状態を意味し、ＳＭＲがオフとは非通電状態を意味する。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、中継端子４２を介して、バスバー４３に連結されている。バスバー４３は、組電池１０の総プラス端子に対して電気的に接続されている。

ジャンクションボックス４０には、固定締結穴部４５が形成されており、この固定締結穴部４５は、第１のエンドプレート２０に形成された固定締結穴部２４と積層方向において向き合っている。これらの固定締結穴部２４、４５に対して締結部材を締結することにより、ジャンクションボックス４０は、第１のエンドプレート２０に固定される。

ここで、組電池１０が充放電すると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ、ＳＭＲ−Ｂ、中継端子４２及びバスバー４３（以下、これらを含み、ジャンクションボックス４０の内部に収容される電子部品を内装電子部品という）は発熱する。この発熱を放置すると、ジャンクションボックス４０の内部に熱がこもり、内装電子部品が不具合を起こす恐れがある。そこで、本実施形態では、下記の放熱構造を採用している。

ロアケース４０ｂは、放熱構造として複数の放熱リブ４４を有する。これらの放熱リブ４４は、Ｙ軸方向に延びており、第１のエンドプレート２０に形成された各受熱リブ２３に対してＺ軸方向から接触している。これにより、内装電子部品の熱が、放熱リブ４４を介して受熱リブ２３に伝熱し、ジャンクションボックス４０の温度上昇を抑制することができる。したがって、第１のエンドプレート２０を大型化することなく、ジャンクションボックス４０の温度上昇が抑制される。これにより、ジャンクションボックス４０の大型化が抑制され、電池パック１の設置位置の自由度が高まる。

また、内装電子部品の発熱を抑制するために、組電池１０の入出力を制限する必要がないため、組電池１０の許容通電電流を増大させることができる。

ここで、放熱リブ４４は、積層方向においてシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ等と向き合う領域に形成するのが好ましい。これにより、放熱リブ４４とシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ等との間隔が小さくなるため、より効果的にジャンクションボックス４０の温度上昇が抑制される。

また、受熱リブ２３及び放熱リブ４４は、第１のエンドプレート２０及びジャンクションボックス４０の組み付け時にＺ軸方向において接触するため、位置決め部として機能する。つまり、受熱リブ２３及び放熱リブ４４は、ジャンクションボックス４０の冷却機能と組み付け時の位置決め機能とを有するため、機能の集約化による構造の簡素化及びコスト削減を図ることができる。

さらに、上側拘束ロッド２１及び下側拘束ロッド２２から離隔した位置に受熱リブ２３が形成されることにより、第１のエンドプレート２０を組電池１０に組み付ける際の影響（例えば、組み付け誤差）を少なくすることができる。

１ 電池パック １０ 組電池 １１ 単電池 １２ スペーサ部材
２０ 第１のエンドプレート ２３ 受熱リブ ４０ ジャンクションボックス
４２ 中継端子 ４３ バスバー ４４ 放熱リブ

Claims (1)

1. 複数の単電池が積層された組電池と、
   前記組電池の積層方向の端部に配置されるエンドプレートと、
   前記組電池の入出力を許容する位置と許容しない位置との間で切り替わるリレーと、
   前記組電池の端子に対して電気的に接続するバスバーと、
   前記リレー及び前記バスバーを連結する中継端子と、
   少なくとも前記リレー、前記バスバー及び前記中継端子を収容し、前記エンドプレートを挟んで前記組電池と向き合う位置に配置されるジャンクションボックスと、を有し、
   前記ジャンクションボックスには前記エンドプレートと向き合う面に第１のリブが形成されており、前記エンドプレートには前記ジャンクションボックスと向き合う面に第２のリブが形成されており、前記第１及び第２のリブは互いに接触していることを特徴とする電池パック。
   
   

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