JP2014192044A - 車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリシステムは、外装ケース9と、この外装ケース9に収納している複数の素電池1からなる電池ユニット2と、この電池ユニット2に熱結合状態に配置され、かつ冷却液の冷却機構35に連結されて冷却機構35から内部に循環される冷却液で冷却される冷却プレート3とを備える。このバッテリシステムは、外装ケース9の底部に、外装ケース9の実質的な傾斜姿勢において、電池ユニット2下方の最高液面レベルを低下させる隔壁21を設けた冷却液の液溜部22を設けて、冷却プレート3に循環される冷却液の漏れ液Rを液溜部22に流入させるようにしている。
【選択図】図10
Description
また、本発明の他の大切な目的は、部品コストと製造コストを低減して、安価に多量生産でき、しかも、結露水や冷却水の漏れによる弊害を長期間にわたって確実に防止できるバッテリシステムを提供することにある。
本明細書において、「外装ケースの実質的な傾斜姿勢」とは、外装ケースが実際に傾斜して傾斜姿勢となる状態だけでなく、実際には外装ケースが傾斜しない状態であっても、走行する車両の慣性によって、外装ケース内の物体に慣性力が作用することで、外装ケースが実際に傾斜するのと同等の状態となることを含む広い意味で使用している。
このバッテリシステムは、液溜部をより簡単な構造としながら、外装ケースの実質的な傾斜姿勢において、最高液面レベルを低下できる特徴がある。
以上のバッテリシステムは、外装ケースの実質的な傾斜姿勢において、最高液面レベルを低下でき、しかも、最高液面レベルをより低くできる特徴がある。
以上のバッテリシステムは、外装ケース内に複数の冷却プレートを配置しながら、これらの冷却プレートとクーラントパイプとの連結部から液漏れする冷却液を確実に液溜部に流入させることができる。
このバッテリシステムは、連結部から漏れた冷却液を、一対の上下壁の間に設けている液溜部に蓄えて、最高液面レベルを低くできる。
以上のバッテリシステムは、連結部から漏れる冷却液を樋で集めて液溜部に流入できるので、液溜部の位置に制約がなく、液溜部を特定の位置に設けることができ、また液溜部の容積を大きくできる特徴がある。
この液溜部は、隔壁で上面を閉塞する構造とするので、より効果的に最高液面レベルを低くできる特徴がある。とくに、車両が振動して最高液面レベルが高くなるのを確実に阻止できる特徴がある。
このバッテリシステムは、車両が走行して実質的な傾斜姿勢となっても、漏れた冷却液を区画壁の両側に設けた液溜部に蓄えて、最高液面レベルを低くできる特徴がある。
このバッテリシステムは、最高液面レベルをより低くして漏れた冷却液による種々の弊害をより確実に防止できる。
このバッテリシステムは、簡単な構造で、クーラントパイプを連結端に水密に連結できる。
このバッテリシステムは、冷却液が漏れて液溜部に蓄えられると、電池ユニットと直列に接続しているヒューズを溶断するので、より安全に使用できる特徴がある。
このバッテリシステムは、複数の冷却プレートで複数の電池ユニットを効果的に冷却しながら、漏れた冷却液による弊害を確実に防止できる。
このバッテリシステムは、クーラントパイプを簡単かつ容易に、しかも確実に液漏れしないように連結端に連結できる特徴がある。
以上のバッテリシステムは、極めて簡単な構造としながら、結露水の発生を効果的に阻止できる特徴がある。それは、このバッテリシステムが、電池ユニットを水密構造の外装ケースに収納することで、外気が外装ケースに侵入して、外気に含まれる水分が結露するのを防止できるからである。さらに、以上のバッテリシステムは、部品コストと製造コストを低減して、安価に多量生産でき、しかも、結露水による弊害を長期間にわたって確実に防止できる特徴も実現する。それは、以上のバッテリシステムが、電池ユニットを水密構造の外装ケースに収納して、外装ケースへの外気の侵入を阻止し、冷却プレートを冷媒の気化熱によらず冷却液で冷却するからである。冷却プレートに循環される冷却液は、冷媒に比較して圧力を低くできるので、冷却プレートを簡単な構造にでき、また冷却液を供給する連結部を簡単な構造として簡単に連結できる。
(1)図6に示すように、複数の素電池1を積層して電池積層体7とする。複数の素電池1は、互いに隣接する素電池1の間にセパレータ6が介在するように積層される。
(2)図6に示すように、電池積層体7の両端面にエンドプレート4を配置して、一対のエンドプレート4を連結具5で連結して電池ユニット2とする。電池ユニット2は、互いに積層された素電池1の電極端子11をバスバー12で所定の接続状態に接続される。
(3)図4に示すように、複数の素電池1が積層された電池ユニット2の底面2Aに冷却プレート3を配置する。このとき、2列に配置する電池ユニット2の対向する底面2Aの間に、垂直姿勢の冷却プレート3を配置して、冷却プレート3の両面に電池ユニット2を配置する。
(4)冷却プレート3が連結された電池ユニット2を外装ケース9に収納する。冷却プレート3が連結された電池ユニット2は、複数列に並べて所定の配列で外装ケース9に配置される。この外装ケース9は、クーラントパイプ33が定位置に配置されている。クーラントパイプ33は、図1に示すように、一端が外装ケース9の外部に引き出されて、吸入側連結端33Xと排出側連結端33Yとしている。
(5)冷却プレート3の連結端31Aにクーラントパイプ33を連結する。クーラントパイプ33は、分岐部33Aが連結端31Aに挿入されて互いに連結される。
(6)クーラントパイプ33の吸入側連結端33Xと排出側連結端33Yに冷却機構35を連結する。
図33は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車にバッテリシステムを搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステム90を搭載した車両HVは、車両HVを走行させるエンジン96及び走行用のモータ93と、モータ93に電力を供給するバッテリシステム90と、バッテリシステム90の電池を充電する発電機94と、エンジン96、モータ93、バッテリシステム90、及び発電機94を搭載してなる車両本体91と、エンジン96又はモータ93で駆動されて車両本体91を走行させる車輪97とを備えている。バッテリシステム90は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。車両HVは、バッテリシステム90の電池を充放電しながらモータ93とエンジン96の両方で走行する。モータ93は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両HVを走行させる。モータ93は、バッテリシステム90から電力が供給されて駆動する。発電機94は、エンジン96で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム90の電池を充電する。
また、図34は、モータのみで走行する電気自動車にバッテリシステムを搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステム90を搭載した車両EVは、車両EVを走行させる走行用のモータ93と、このモータ93に電力を供給するバッテリシステム90と、このバッテリシステム90の電池を充電する発電機94と、モータ93、バッテリシステム90、及び発電機94を搭載してなる車両本体91と、モータ93で駆動されて車両本体91を走行させる車輪97とを備えている。バッテリシステム90は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。モータ93は、バッテリシステム90から電力が供給されて駆動する。発電機94は、車両EVを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム90の電池を充電する。
2…電池ユニット 2A…底面
2B…側面
3…冷却プレート
4…エンドプレート
5…連結具
6…セパレータ
7…電池積層体
9…外装ケース 9A…底板
9B…外周壁
9a…貫通孔
9b…貫通孔
11…電極端子
12…バスバー
15…挟着プレート
16…パッキン
17…凹部
18…パッキン
21…隔壁 21A…上下壁
21B…蓋プレート
21b…開口部
22…液溜部
23…区画壁
24…樋
29…外部連結部
30…プレート部
31…金属パイプ 31A…連結端
32…連結部
33…クーラントパイプ 33A…分岐路
33X…吸入側連結端
33Y…排出側連結端
34…Oリング
35…冷却機構
36…熱交換機
37…循環ポンプ
38…制御回路
40…出力コネクタ
41…ヒューズ
42…コンタクタ
90…バッテリシステム
91…車両本体
93…モータ
94…発電機
95…DC/ACインバータ
96…エンジン
97…車輪
102…電池ユニット
109…外装ケース 109A…底板
HV…車両
EV…車両
R…漏れ液
Claims (16)
- 外装ケースと、
この外装ケースに収納された複数の素電池からなる電池ユニットと、
この電池ユニットに熱結合状態に配置され、かつ冷却液の冷却機構に連結されて冷却機構から内部に循環される冷却液で冷却される冷却プレートとを備えるバッテリシステムであって、
前記外装ケースの底部に、前記外装ケースの実質的な傾斜姿勢において、前記電池ユニット下方の最高液面レベルを低下させる隔壁を設けた冷却液の液溜部を設けて、前記冷却プレートに循環される冷却液の漏れ液が前記液溜部に流入されるようにしたバッテリシステム。 - 前記隔壁が、前記外装ケースの底板に上下方向に延びるように設けられた上下壁で、この上下壁の側方であって前記外装ケースの底部に前記液溜部を設けている請求項1に記載されるバッテリシステム。
- 前記隔壁が、前記外装ケースの底板に複数列に設けられた上下壁で、この上下壁の側方であって前記外装ケースの底部に前記液溜部を設けている請求項2に記載されるバッテリシステム。
- 前記冷却プレートが、クーラントパイプを介して前記冷却機構に連結される連結端を有し、
前記外装ケースに複数の前記冷却プレートが配置されて、各々の冷却プレートの連結端にはクーラントパイプが連結され、
前記クーラントパイプと前記連結端の連結部が前記外装ケースの内部であって、連結部から液漏れする冷却液が前記液溜部に流入されるようにした請求項1ないし3のいずれかに記載されるバッテリシステム。 - 前記外装ケースの中央部に、前記クーラントパイプと前記連結端との連結部を配置しており、かつ、前記外装ケース中央部に一対の上下壁からなる隔壁を配置して、上下壁の間に液溜部を設けており、この液溜部の上方に前記連結部を配置している請求項4に記載されるバッテリシステム。
- 前記冷却プレートが、クーラントパイプを介して前記冷却機構に連結される連結端を備えると共に、前記液溜部に連結された樋を備え、
前記樋が前記液溜部に向かって下り勾配に傾斜されると共に、この樋は、前記クーラントパイプと前記連結端との連結部の下方に配置されて、前記連結部から液漏れする冷却液が前記樋を介して前記液溜部に流入されるようにした請求項1ないし5のいずれかに記載されるバッテリシステム。 - 前記隔壁が、前記外装ケースの底板から上方に離して、一部に開口部が設けられた蓋プレートで、この蓋プレートと前記底板との間に液溜部を設けている請求項1または2に記載されるバッテリシステム。
- 前記外装ケースが中央部に沿って縦又は横に延びる区画壁を有し、この区画壁の両側に前記蓋プレートが配置され、各々の蓋プレートは中央部よりも前記区画壁側に接近する位置に開口部を有し、各蓋プレートでもって区画壁の両側に前記液溜部を設けている請求項7に記載されるバッテリシステム。
- 前記外装ケースの底板が凹部を有し、この凹部の開口部に前記蓋プレートである前記隔壁が配置されて、前記蓋プレートである隔壁の下方に液溜部を設けている請求項7に記載されるバッテリシステム。
- 前記連結端に前記クーラントパイプが挿入され、かつ連結端とクーラントパイプとの間にOリングを配置して、前記クーラントパイプが前記連結端に水密構造で連結されている請求項1ないし9のいずれかに記載されるバッテリシステム。
- 前記電池ユニットと直流に接続されたヒューズと、このヒューズを介して前記電池ユニットの出力側に接続され、かつ前記外装ケースに防水構造で固定された出力コネクタを備え、
前記出力コネクタは前記液溜部に配置され、
前記液溜部に流入される冷却液が出力コネクタで電池ユニットの出力側をショートして前記ヒューズを電池ユニットの電力で溶断するようにした請求項1ないし10のいずれかに記載されるバッテリシステム。 - 外装ケースと、
この外装ケースに収納された複数の素電池からなる電池ユニットと、
この電池ユニットに熱結合状態に配置され、かつ内部に冷却液が循環される冷却プレートとを備えるバッテリシステムであって、
前記冷却プレートが、前記電池ユニットの素電池に熱結合状態であって前記外装ケース内に配置されたプレート部に冷却液の連結端を突出して設けており、
前記連結端は、前記外装ケースに設けられた貫通孔に挿入されて外装ケースの外部に突出する突出部を外部連結部として、この外部連結部に冷却液を循環させるクーラントパイプが連結されて、クーラントパイプを介して冷却プレートに冷却液を循環する構造としており、さらに、前記プレート部と前記外装ケース内面との間には、貫通孔の周囲にパッキンを配置して、前記連結端と前記クーラントパイプの連結部を前記外装ケースの外部に配置すると共に、前記外装ケース内面の前記貫通孔の周囲と前記プレート部との間を前記パッキンで防水構造に連結したバッテリシステム。 - 前記外装ケースに複数の冷却プレートを配置しており、各々の冷却プレートの外部連結部を前記外装ケースの外側で前記クーラントパイプに連結している請求項12に記載されるバッテリシステム。
- 前記クーラントパイプが、前記外部連結部に挿入され、かつ前記クーラントパイプと前記外部連結部との間にパッキンを配置して、前記連結端と前記クーラントパイプとを防水構造に連結している請求項12又は13に記載されるバッテリシステム。
- 前記外装ケースが、水密構造に密閉されたことを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載されるバッテリシステム。
- 請求項1ないし15のいずれかに記載されるバッテリシステムを備える電動車両であって、
前記バッテリシステムが車両を走行させるモータに電力を供給するようにした電動車両。
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