JP2015103383A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される電池パック、特に電池パックの温調技術に関するものである。 The present invention relates to a battery pack mounted on a vehicle, and more particularly to a temperature control technique for the battery pack.
ハイブリッド自動車、電気自動車には、車両走行用モータに供給される電力を蓄電するバッテリが搭載されている。バッテリの構造として、複数の単電池を所定方向に積層したスタック構造が知られている。単電池は、温度が低くなると、内部抵抗が上昇し、入出力特性が低下する。そこで、バッテリを昇温するための種々の技術が提案されている。 A hybrid vehicle and an electric vehicle are equipped with a battery that stores electric power supplied to a vehicle driving motor. As a battery structure, a stack structure in which a plurality of unit cells are stacked in a predetermined direction is known. When the temperature of the unit cell decreases, the internal resistance increases, and the input / output characteristics deteriorate. Therefore, various techniques for raising the temperature of the battery have been proposed.
特許文献1は、複数の二次電池と、これらの二次電池を収容し、二次電池から空隙を介して離間する金属製の離間部を有する収容ケースと、離間部の外表面の少なくとも一部に設けられるヒーターとを備えた、温調構造を開示する。空隙が設けられることで、各々の二次電池を空隙における空気を介して間接的に加熱することができるため、各二次電池の温度バラツキを少なくすることができる。
しかしながら、特許文献1の構成では、二次電池とヒーターとの間に空隙を確保する必要があるため、電池パックの容積が大きくなってしまう。そこで、本願発明は、電池パックの容積の拡大を防止しながら、電池を昇温可能な電池パックを提供することを目的とする。
However, in the configuration of
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、単電池を第1の方向に積層した蓄電スタックが、前記第1の方向に対して直交する第2の方向に少なくとも2つ並べられた上段側蓄電部と、前記上段側蓄電部の下方に設置される下段側蓄電部と、
前記上段側蓄電部及び前記下段側蓄電部を収容するパックケースと、前記パックケースの構造を強化する中空構造の強化フレームであって、隣接する前記蓄電スタックの間に対応した位置に配置されるとともに、これらの蓄電スタックに沿って前記第1の方向に延びる強化フレームと、を有し、前記強化フレームの内部底面及び外部底面のうち少なくとも一方に、前記第1の方向に延びるヒーターを設置したことを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the battery pack according to the present invention, at least two power storage stacks in which unit cells are stacked in a first direction are arranged in a second direction orthogonal to the first direction. An upper power storage unit, a lower power storage unit installed below the upper power storage unit,
A pack case that houses the upper power storage unit and the lower power storage unit, and a reinforced frame having a hollow structure that reinforces the structure of the pack case, and is disposed at a corresponding position between the adjacent power storage stacks And a reinforcing frame extending in the first direction along these power storage stacks, and a heater extending in the first direction is installed on at least one of the inner bottom surface and the outer bottom surface of the reinforcing frame. It is characterized by that.
本願発明によれば、電池パックの容積の拡大を防止しながら、電池を昇温可能な電池パックを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a battery pack that can raise the temperature of the battery while preventing the volume of the battery pack from expanding.
図面を参照しながら、本発明に係る電池パックの一実施形態について説明する。図1は電池パックの断面図である。図2は、電池パックの各部の配置を示す概略平面図である。これらの図において、Rhは、車両の進行方向に向かって右側方向(つまり、車幅方向)を示しており、Uprは、車両の高さ方向を示しており、Frは、車両の進行方向を示している。本実施形態の電池パック1は、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両走行用モータに供給される電力を蓄電する。電池パック1は、例えば、車両のラゲージルーム、シート下などに設置することができる。
An embodiment of a battery pack according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a battery pack. FIG. 2 is a schematic plan view showing the arrangement of each part of the battery pack. In these drawings, Rh indicates the right direction (that is, the vehicle width direction) toward the traveling direction of the vehicle, Upr indicates the height direction of the vehicle, and Fr indicates the traveling direction of the vehicle. Show. The
電池パック1は、第1の蓄電スタック11、第2の蓄電スタック12、第3の蓄電スタック13、第4の蓄電スタック14、アッパーケース15、ロアケース16、強化フレーム17、ヒーター18、第1のメインフレーム20及び第3のメインフレーム30を含む。
The
第1〜第3の蓄電スタック11〜13(上段側蓄電部に相当する)は上段側に配置され、第4の蓄電スタック14(下段側蓄電部に相当する)は下段側に配置される。つまり、本実施形態の電池パック1では、蓄電スタックが上下2段に重ねられた構造となっている。第1の蓄電スタック11は、単電池11aを車両前後方向に積層することにより構成されており、隣接する単電池11aの間には冷却風としての空気を導通させるための図示しないスペーサが配置されている。これらの単電池11aは、直列に接続されている。ただし、一部に並列に接続された単電池11aが含まれていてもよい。
The first to third power storage stacks 11 to 13 (corresponding to the upper power storage unit) are disposed on the upper stage side, and the fourth power storage stack 14 (corresponding to the lower power storage unit) is disposed on the lower stage side. That is, the
また、第1の蓄電スタック11の一方の側面には、スペーサに向かって空気を供給する吸気チャンバ11bが組み付けられており、第1の蓄電スタック11の他方の側面には、電池冷却後の空気を排出するための排気チャンバ11cが組み付けられている。吸気チャンバ11b及び排気チャンバ11cは、単電池11aの積層方向に沿って延びている。第2〜第3の蓄電スタック12〜13は、第1の蓄電スタック11と同じ構造であるから説明を繰り返さない。なお、上段側に配置される蓄電スタックの個数は、3個に限られるものではなく、2個、或いは4個以上であってもよい。また、下段側に配置される蓄電スタックの個数は、1個に限られるものではなく、2個以上であってもよい。
In addition, an
単電池11aは、いわゆる角型電池であり、ケースの内部に発電要素を収容している。単電池11aには、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、キャパシタを用いることができる。
The
第4の蓄電スタック14は、単電池14aを車幅方向に積層することにより構成されており、隣接する単電池14aの間には冷却風としての空気を導通させるための図示しないスペーサが配置されている。第4の蓄電スタック14は、車幅方向において、第2の蓄電スタック12の全ての領域をカバーし、第1及び第3の蓄電スタック11及び13の一部の領域をカバーする長さを有している。第4の蓄電スタック14は、単電池の配列方向を除いて、第1〜第3の蓄電スタック11〜13と同じ構成であるから、説明を繰り返さない。
The fourth
これらの第1〜第4の蓄電スタック11〜14は、アッパーケース15及びロアケース16からなるパックケースの内部に収容されている。パックケースの内部には、車両の前後方向に延びる強化フレーム17が設けられている。強化フレーム17は、車幅方向において隣接する蓄電スタックの間、つまり、第1の蓄電スタック11及び第2の蓄電スタック12の間、第2の蓄電スタック12及び第3の蓄電スタック13の間に対応した位置に設置されており、少なくとも第1〜第3の蓄電スタック11〜13の全長をカバーする長さを有している。強化フレーム17がパックケースの内部に設けられることで、パックケースの構造が強化される。
These first to fourth power storage stacks 11 to 14 are accommodated in a pack case including an
強化フレーム17は中空形状に形成されており、断面形状が矩形に形成されている。強化フレーム17には、熱伝導率の高いアルミニウムを用いることができる。強化フレーム17の内部底面17aには、ヒーター18が設置されている。ヒーター18は、少なくとも積層された全ての単電池11aをカバーする長さを有している。ヒーター18は、強化フレーム17の長さより長くてもよい。つまり、ヒーター18は、強化フレーム17の両端から突出していてもよい。ヒーター18には、例えば、電気ヒーターを用いることができる。このように、本実施形態では、隣接する蓄電スタックの間に設置された、パックケース強化のための既存フレームの内部にヒーター18を配置しており、特許文献1に記載されるように、空隙を確保するための金属製の離間部を設ける必要がないため、ヒーター18の設置に伴うパックケースの大型化を抑制することができる。
The reinforcing
次に、図1及び図2を参照しながら、ヒーター18の動作について説明する。ヒーター18は、電池温度が極低温である所定温度に達したときに作動させることができる。所定温度は、電池の入出力特性を改善する観点から適宜の値に設定することができる。ヒーター18が動作すると、これに接触する強化フレーム17が加熱される。ヒーター18は、車両前後方向に積層された全ての単電池11aをカバーする長さを有しているため、各単電池11aを温度バラツキを抑制しながら昇温することができる。
Next, the operation of the
また、ヒーター18が、強化フレーム17の内部底面17aに設置されているため、例えば、内部上面17bに設置した場合よりも、強化フレーム17から熱を逃げにくくすることができる。すなわち、強化フレーム17の内部上面17bにヒーター18を設置した場合、第1の蓄電スタック11及び第2に蓄電スタック12の間に形成された空隙から、ヒーター18の熱が蓄電スタックの昇温に寄与することなく放熱されやすくなる。本実施形態の構成によれば、ヒーター18の熱が、強化フレーム17の内部底面17aを介して強化フレーム17の全体に伝熱し易くなるため、より効率的に電池を昇温することができる。しかも、強化フレーム17は、熱伝導率の高いアルミニウムにより構成されているため、強化フレーム17の全体が早期に温度上昇し、より均等に複数の単電池11aを昇温することができる。
Further, since the
上述の実施形態では、強化フレーム17の内部底面17aにヒーター18を設置したが、図3に図示するように、強化フレーム17の外部底面17cに設置することもできる。また、ヒーター17は、強化フレーム17の内部底面17a及び外部底面17cの双方に設置することもできる。これらの構成であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the
また、強化フレーム17の内部底面17a又は外部底面17cにヒーター18を設置することで、下段側に配置される第4の蓄電スタック14とヒーター18との間隔がより短くなるため、第4の蓄電スタック14を昇温しやすくなる。また、第4の蓄電スタック14の直上に複数のヒーター18が所定間隔で設置されるため、積層される単電池14aを温度バラツキを抑制しながら、昇温することができる。
Further, by installing the
1:電池パック 11:第1の蓄電スタック
11a、14a:単電池 12:第2の蓄電スタック
13:第3の蓄電スタック 14:第4の蓄電スタック
17:強化フレーム 17a:内部底面
17b:内部上面 17c:外部底面
18:ヒーター
1: Battery pack 11: 1st
Claims (1)
前記上段側蓄電部の下方に設置される下段側蓄電部と、
前記上段側蓄電部及び前記下段側蓄電部を収容するパックケースと、
前記パックケースの構造を強化する中空構造の強化フレームであって、隣接する前記蓄電スタックの間に対応した位置に配置されるとともに、これらの蓄電スタックに沿って前記第1の方向に延びる強化フレームと、を有し、
前記強化フレームの内部底面及び外部底面のうち少なくとも一方に、前記第1の方向に延びるヒーターを設置したことを特徴とする電池パック。
An upper-stage power storage unit in which at least two storage stacks in which unit cells are stacked in a first direction are arranged in a second direction orthogonal to the first direction;
A lower-stage power storage unit installed below the upper-stage power storage unit;
A pack case that houses the upper-stage power storage unit and the lower-stage power storage unit;
A reinforced frame having a hollow structure that reinforces the structure of the pack case, the reinforced frame being disposed at a corresponding position between adjacent power storage stacks and extending in the first direction along these power storage stacks And having
A battery pack, wherein a heater extending in the first direction is installed on at least one of an inner bottom surface and an outer bottom surface of the reinforcing frame.
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---|---|---|---|---|
JP2017174556A (en) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 株式会社Subaru | Vehicle battery module |
CN111834693A (en) * | 2019-04-23 | 2020-10-27 | 丰田自动车株式会社 | Electricity storage device |
CN112582726A (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-30 | 本田技研工业株式会社 | Accumulator battery |
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