JP2016072006A - 車載用バッテリー - Google Patents
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Abstract
【課題】 構造の簡素化を確保して製造コストの高騰を来すことなく低温時における電池
セルの出力性能の向上を図る。
【解決手段】 所定の状態で配列された複数の電池セル12と複数の電池セルが内部に配
置されたセルカバー11とを有しセルカバーの内部空間の一部が冷却風が送り込まれるチ
ャンバー21として形成された電池モジュール3と、電池モジュールを収納する収納ケー
ス2と、電池モジュールの内部に冷却風を送る吸気用ダクト36と、電池モジュールの内
部に送られた冷却風を排出する排気用ダクト39とを備え、チャンバーに複数の電池セル
を加熱するヒーター22が配置され、チャンバーに電池セルと対向して位置されヒーター
に取り付けられたヒートシンク25が配置された。
【選択図】図5
Description
ッテリーについての技術分野に関する。
ッテリーが搭載されている。
cle:ハイブリッド電気自動車)やPHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle:プラグ
インハイブリッド電気自動車)等の車両が普及されつつあり、これらの電気を動力とした
車両においては高い蓄電機能を有する車載用バッテリーが搭載される。
ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の複数の電池セル(2次電池)と、電池積層体
を積層方向に締結する固定部材と、電池セル間を電気的に接続するバスバーモジュールと
を備えている。
化し、低温時には電池セルの出力性能が低下してしまう。従って、寒冷地において使用さ
れる車載用バッテリーに関しては、冬季などの低温時に車載用バッテリーから十分な電力
がモーター等に供給されずモーター等において必要な出力が得られないおそれがある。
ーターによって電池セルを加熱して電池セルの出力性能を高めるようにしたものがある(
例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
が配列され、ケースの両側部にそれぞれ熱交換部材が取り付けられ、ケースの両側にそれ
ぞれ配置されたダクトにそれぞれ温度調節装置が取り付けられ、熱交換部材と温度調節装
置の間にそれぞれ熱電変換素子が配置された構成にされている。低温時には各熱電変換素
子に通電が行われて熱媒体の加熱が行われ、熱媒体によってケースの内部に配置された複
数の電池セルの加熱が行われる。
池セルが保持され、各電池セルの外周側において各セルカバーに多数のヒーター線が埋め
込まれた状態で配置されている。低温時には各ヒーター線に通電が行われてセルカバーの
内部に保持された電池セルの加熱が行われる。
ーターの出力が十分でない場合もあり、車載用バッテリーからのモーター等への電力の供
給が不十分になりモーター等において十分な出力が得られないおそれがある。特に、車両
の走行終了後に車両が長期に走行されなかったり極低温の環境下に置かれた場合等には、
電池セルの安定した出力が確保されるまでの回復時間が長くなってしまうおそれがある。
を増やしたりヒーターの出力を大きくすると、構造の複雑化を来たすと共に製造コストの
低減に支障を来すという問題がある。
騰を来すことなく低温時における電池セルの出力性能の向上を図ることを目的とする。
前記複数の電池セルが内部に配置されたセルカバーとを有し前記セルカバーの内部空間の
一部が冷却風が送り込まれるチャンバーとして形成された電池モジュールと、前記電池モ
ジュールを収納する収納ケースと、前記電池モジュールの内部に前記冷却風を送る吸気用
ダクトと、前記電池モジュールの内部に送られた前記冷却風を排出する排気用ダクトとを
備え、前記チャンバーに前記複数の電池セルを加熱するヒーターが配置され、前記チャン
バーに前記電池セルと対向して位置され前記ヒーターに取り付けられたヒートシンクが配
置されたものである。
ーターからヒートシンクを介して複数の電池セルへ向けて放出される熱量が大きくなる。
材料によって形成されたベース体と前記ベース体の外面に設けられ金属材料によって形成
された熱伝導部とから成り、前記ベース体は前記ヒーターに取り付けられた平板状のベー
ス板部と前記ベース板部から前記電池セル側に突出された突状部とを有し、前記突状部の
先端面以外の部分に前記熱伝導部が設けられることが望ましい。
部分である突状部の先端面が接触される。
れ、前記突状部が前記複数の電池セルの配列方向に延びる形状に形成されることが望まし
い。
記ヒーター側と前記電池セル側にそれぞれ開口された伝熱孔が形成されることが望ましい
。
冷却ファンが設けられ、前記ヒーターの駆動時に前記冷却ファンの駆動が停止されること
が望ましい。
内部における流動が抑制される。
面における前記チャンバーの外側に断熱材が取り付けられることが望ましい。
ルが隣接して配置され、隣接する一方の前記電池モジュールの前記チャンバーと他方の前
記電池モジュールの前記チャンバーとが連通され、前記ヒーターが前記一方の電池モジュ
ールの前記チャンバーと前記他方の電池モジュールの前記チャンバーとの境界部に配置さ
れ、前記ヒーターの両側にそれぞれ前記ヒートシンクが配置されることが望ましい。
ジュールの内部に配置された電池セルが一つのヒーターによって加熱される。
たヒーターからヒートシンクを介して複数の電池セルへ向けて放出される熱量が大きくな
るため、構造の簡素化を確保して製造コストの高騰を来すことなく低温時における電池セ
ルの出力性能の向上を図ることができる。
明する。
1及び図2参照)。車載用バッテリー1は、例えば、車両のリヤシートの後方において荷
室等の車体フロアーの上方に配置される。
の蓋部5とを有している。
7と左右に離隔して位置された側面壁8、8と上下方向を向く底面壁9とを有している。
前面壁6と後面壁7と側面壁8、8と底面壁9は何れも、例えば、アルミニウム等の押出
成形によって形成され、中空断面を有している。
左右に延び上下に並ぶ空洞部7a、7a、7aが形成されている。側面壁8、8にはそれ
ぞれ前後に延び上下に並ぶ空洞部8a、8a、・・・が形成されている。前面壁6にはダ
クト挿通孔6b、6b、6bが左右に離隔して形成されている。前面壁6には左右方向に
おける一端部にケーブル挿通孔6c、6cが形成されている。後面壁7にはダクト挿通孔
7b、7bが左右に離隔して形成されている。
参照)。
けられている。仕切り突部10、10、・・・は上方に突出されている。
れている(図1及び図2参照)。
された複数の電池セル12、12、・・・とを有している。
3の後側に位置され前後方向を向く後面部14と左右に離隔して位置された側面部15、
15と上下方向を向く天面部16と側面部15、15にそれぞれ取り付けられたチャンバ
ー形成部17、17とを有している。
ら左右方向において互いに近付く方向へ突出された上側突面部19、19と取付面部18
、18の下縁から左右方向において互いに近付く方向へ突出された下側突面部20、20
とを有している。取付面部18には外周部を除く部分に左右に貫通された開口部18aが
形成されている。
おける開口縁部が取付面部18の外周部に取り付けられている。取付面部18、18の外
周部にそれぞれチャンバー形成部17、17が取り付けられることにより、セルカバー1
1の内部における左右両側にそれぞれ空間が形成され、これらの空間がチャンバー21、
21として形成されている。チャンバー形成部17の前後の一方の開口は連結用開口17
aとして形成されている。
れている。
チャンバー21に配置されている。ヒーター22は、図7に示すように、左右方向を向き
前後の大きさが上下方向の大きさより大きくされた平板状に形成され、樹脂ベース22a
上に電熱線22bが設けられて形成されている。
C(Positive Temperature Coefficient)ヒーターを用いることが可能である。
、8の空洞部8a、8a、・・・又は底面壁9の空洞部9a、9a、・・・に配置するこ
とが可能である。
がヒーター用電線の配置スペースとして用いられ、ヒーター用電線の配置スペースを収納
ケース2の内部において別に形成する必要がなく、スペースの有効活用による車載用バッ
テリー1の小型化を図ることができる。
0、20に載置されてセルカバー11に保持され、前後に小さな隙間を有した状態で等間
隔に並んで配列されている(図6参照)。電池セル12にはそれぞれ上方に突出された正
極側端子12aと負極側端子12bが左右に離隔して設けられている。電池セル12、1
2、・・・は前後で隣接して位置された正極側端子12a、12a、・・・と負極側端子
12b、12b、・・・がそれぞれ導電性を有する接続板23、23、・・・によって接
続され、直列に接続されている。
付けられている(図5及び図6参照)。押さえ板24には前後に延びる配置孔24a、2
4a、・・・が前後左右に離隔して形成されている。配置孔24aには前後に隣接して位
置された電池セル12、12の正極側端子12aと負極側端子12bと両者を接続する接
続板23とが配置されている。
25は電池セル12、12、・・・の側面に対向して位置され、例えば、樹脂材料によっ
て形成されたベース体26と金属材料によって形成された熱伝導部27とから成る(図7
及び図8参照)。
に突出された突状部26b、26b、・・・とを有している。ベース板部26aはヒータ
ー22と略同じ大きさ及び形状に形成され、突状部26b、26b、・・・が位置する側
と反対側の面がヒーター22の側面に接着等によって取り付けられている。突状部26b
、26b、・・・は前後方向に延び、上下に等間隔に離隔して位置されている。突状部2
6b、26b、・・・はベース板部26aの前端から後端に亘る位置に設けられ、垂直断
面形状が、例えば、矩形状に形成されている。
る。伝熱孔25a、25a、・・・は、例えば、ベース板部26aに形成され、突状部2
6b、26b、・・・間において左右に等間隔に離隔して位置されている。伝熱孔25a
、25a、・・・は、例えば、円形状に形成されている。
形成されていてもよい。
る。作用孔25b、25b、・・・は、例えば、ベース板部26aの突状部26b、26
b、・・・に左右に等間隔に離隔して形成されている。作用孔25b、25b、・・・は
、例えば、矩形状に形成されている。
されることにより形成されている。熱伝導部27はベース体26の外面のうち突状部26
b、26b、・・・の先端面26c、26c、・・・以外の部分に設けられている。
板部26aの外周面に設けられた外周部27bと、ベース板部26aの他方の側面に設け
られ上下に離隔して位置された対面部27c、27c、・・・と、突状部26b、26b
、・・・の周面にそれぞれ設けられた周状部27d、27d、・・・と、伝熱孔25a、
25a、・・・を形成する周面にそれぞれ設けられた第1の孔内部27e、27e、・・
・と、作用孔25b、25b、・・・を形成する周面にそれぞれ設けられた第2の孔内部
27f、27f、・・・とから成る。
22に取り付けられている。ヒートシンク25がヒーター22に取り付けられた状態にお
いては、ベース体26における突状部26b、26b、・・・の先端面26c、26c、
・・・と熱伝導部27の対面部27c、27c、・・・とが電池セル12、12、・・・
の側面に対向して位置される。
部27から放出され、電池セル12、12、・・・がヒートシンク27から放出された熱
によって加熱される。
ボックス29が収納されている(図1及び図2参照)。また、収納ケース2の内部には車
載用バッテリー1の全体の制御を司る図示しないバッテリーコントロールユニットが配置
されている。
電流等の制御を行う制御部品31、31、・・・とを有している。制御部品31、31、
・・・としては、例えば、リレーやヒューズやコネクター端子等が設けられている。ジャ
ンクションボックス29には前面壁6のケーブル挿通孔6c、6cを挿通されたケーブル
32、32の一端部が接続され、ジャンクションボックス29がケーブル32、32によ
って車両の床下に搭載された図示しない電源回路(インバーター)に接続されている。
ス29の間に挿入されて収納ケース2に収納される。電池モジュール3、3、・・・はそ
れぞれ収納ケース2の底面壁9に設けられた仕切り突部10、10、・・・に仕切られる
位置において底面壁9の上面に載置された状態で配置される(図5参照)。
ションボックス29が収納ケース2に収納された状態において、プラグセンサーボックス
28に隣接して位置された電池モジュール3の電池セル12とプラグセンサーボックス2
8が第1の接続用バスバー33によって接続され、ジャンクションボックス29に隣接し
て位置された電池モジュール3の電池セル12とジャンクションボックス29が第2の接
続用バスバー34によって接続される。第1の接続用バスバー33の一端部と第2の接続
用バスバー34の一端部とはそれぞれ電池モジュール3、3の天面部16、16に形成さ
れた挿通孔16a、16aに挿通されて電池セル12、12の正極側端子12a又は負極
側端子12bに接続される。
れぞれ直流接続用バスバー35、35、・・・によって接続される。直流接続用バスバー
35、35、・・・は両端部がそれぞれ電池モジュール3、3の天面部16、16、・・
・に形成された挿通孔16a、16a、・・・に挿通されて電池セル12、12、・・・
の正極側端子12a、12a、・・・又は負極側端子12b、12b、・・・に接続され
る。
ってバッテリーコントロールユニット等の所定の各部に接続される。
けられている。吸気用ダクト36は左右に延びる吸気部37と吸気部37から後方に突出
された連結部38、38とを有している。吸気部37の外側の端面には吸気用開口37a
が形成され、連結部38、38の後端面にはそれぞれ図示しない流入用開口が形成されて
いる。
位置され、連結部38、38、・・・がそれぞれ前面壁6に形成されたダクト挿通孔6b
、6b、6bを挿通され、連結部38、38、・・・の後端部がそれぞれ電池モジュール
3、3、・・・におけるチャンバー形成部17、17、・・・の前端部に連結される(図
6参照)。従って、連結部38、38、・・・の流入用開口とチャンバー形成部17、1
7、・・・の連結用開口17a、17a、・・・とがそれぞれ連通され、吸気用開口37
a、37aから取り込まれる冷却風が吸気用ダクト36、36を介して電池モジュール3
、3、・・・の内部に形成されたチャンバー21、21、・・・に送られる。
間から反対側のチャンバー21、21、・・・へ向けて流動される。このときチャンバー
21に配置されたヒートシンク25は複数の突状部26b、26b、・・・が電池セル1
2、12、・・・の配列方向である前後方向に延びる形状に形成されており、吸気用ダク
ト36からチャンバー21への冷却風の送り方向と同じ方向にされている。
ー21への冷却風の送り方向と同じ方向にされているため、チャンバー21に送られる冷
却風が突状部26b、26b、・・・に沿って円滑に流動され、前後に並んで位置された
全ての電池セル12、12、・・・の側方に十分な量の冷却風が流動される。従って、突
状部26b、26b、・・・が電池セル12、12、・・・の配列方向に延びる形状に形
成されることにより、電池セル12、12、・・・に対する冷却効率の向上を図ることが
できると共に電池セル12、12、・・・に対するムラのない冷却を行うことができる。
設けられている(図1及び図2参照)。排気用ダクト39は外形が略円形状のファン配置
部40とファン配置部40から前方に突出された連結突部41とファン配置部40から側
方に突出された排気部42とを有している。連結突部41は前端部が左右方向において二
股状に分岐され、前端面に左右に並ぶ流出用開口41a、41aが形成されている。排気
部42の先端面には図示しない排気用開口が形成されている。
43は回転されることにより冷却風を連結突部41側から排気部42側へ流動させる機能
を有している。
における後面壁7の後側に位置され、連結突部41、41がそれぞれ後面壁7に形成され
たダクト挿通孔7b、7bを挿通され、連結突部41、41の前端部がそれぞれ電池モジ
ュール3、3、・・・におけるチャンバー形成部17、17、・・・の後端部に連結され
る(図6参照)。従って、連結突部41、41の流出用開口41a、41a、・・・とチ
ャンバー形成部17、17、・・・の連結用開口17a、17a、・・・とがそれぞれ連
通され、電池セル12、12、・・・を冷却した冷却風がチャンバー21、21、・・・
から排気用ダクト39、39を介して排気用開口から排出される。
9、39における冷却風の流動は、冷却ファン43、43によって強制的に行われ、電池
セル12、12、・・・が効率的に冷却される。
してヒーター22の電熱線22bに電流が供給される。電熱線22bに電流が供給される
と、電熱線22bが発熱されて熱がヒーター22からヒートシンク25に伝達され、ヒー
トシンク25から放出される熱によって電池モジュール3の内部の空気が温められヒータ
ー22の側方に位置された電池セル12、12、・・・が加熱される。
性能が向上し、高い蓄電機能が確保される。
外周部27bを介して対面部27c、27c、・・・と周状部27d、27d、・・・と
第2の孔内部27f、27f、・・・に伝達されるか、又は、電熱線22bから接触部2
7aを経て第1の孔内部27e、27e、・・・を介して対面部27c、27c、・・・
と周状部27d、27d、・・・と第2の孔内部27f、27f、・・・に伝達される。
ヒーター22からヒートシンク25に伝達された熱は、主に、対面部27c、27c、・
・・と周状部27d、27d、・・・と第2の孔内部27f、27f、・・・から電池セ
ル12、12、・・・に対して放出され、電池セル12、12、・・・がヒートシンク2
7から放出された熱によって加熱される。
a、・・・が形成され、伝熱孔25a、25a、・・・に設けられた第1の孔内部27e
、27e、・・・を介しても熱が対面部27c、27c、・・・と周状部27d、27d
、・・・と第2の孔内部27f、27f、・・・に伝達される。
ヒーター22に発生した熱の電池セル12、12、・・・へ向けての伝達経路が短縮化さ
れ、熱伝導部27を伝達されるときの熱損失が低減され、電池セル12、12、・・・に
対する加熱効率の向上を図ることができる。
5a、・・・にそれぞれ第1の孔内部27e、27eが設けられることにより、ヒートシ
ンク25における放熱面積が大きくなり、電池セル12、12、・・・に対する一層の加
熱効率の向上を図ることができる。
25b、・・・にそれぞれ第2の孔内部27f、27f、・・・が設けられることにより
、ヒートシンク25における放熱面積が一層大きくなり、電池セル12、12、・・・に
対するより一層の加熱効率の向上を図ることができる。
には、冷却ファン43、43は回転されず、電池セル12、12、・・・が冷却されない
ように制御されている。
ヒーター22によって温められて電池セル12、12、・・・を加熱する空気の電池モジ
ュール3の内部における流動が抑制されるため、ヒーター22による電池セル12、12
、・・・に対する加熱効率の向上を図ることができる。
、12、・・・を加熱するヒーター22が配置され、チャンバー21に電池セル12、1
2、・・・と対向して位置されヒーター22に取り付けられたヒートシンク25が配置さ
れている。
2の数を増やしたりヒーター22の出力を大きくすることなく電池セル12、12、・・
・へ向けて放出される熱量を大きくすることができるため、構造の簡素化を確保して製造
コストの高騰を来すことなく低温時における電池セル12、12、・・・の出力性能の向
上を図ることができる。
、配置スペースの有効利用による車載用バッテリー1の構造の簡素化及び小型化を図るこ
とができ、製造コストの高騰を来すことなく低温時における電池セル12、12、・・・
の出力性能の向上を図ることができる。
料によって形成されたベース体26とベース体26の外面に設けられ金属材料によって形
成された熱伝導部27とから成り、ベース体26における突状部26b、26b、・・・
の先端面26c、26c、・・・以外の部分に熱伝導部27が設けられている。
いるため、万が一、車両の衝突等によって圧壊や各部の脱落が生じて電池セル12、12
、・・・に導電部分が接触すると、短絡を引き起こす可能性がある。
26c、26c、・・・以外の部分に熱伝導部27が設けられることにより、車両の衝突
等によって圧壊や各部の脱落が生じたときに電池セル12、12、・・・に非導電部分で
ある突状部26b、26b、・・・の先端面26c、26c、・・・が接触されるため、
短絡の発生を防止して危険を回避することができる。
部17の外面に断熱材44が取り付けられていてもよい(図9参照)。
部へのヒーター22からの熱の放出が抑制され、ヒーター22による電池セル12、12
、・・・に対する加熱効率の向上を図ることができる。
並んで配置された状態においてチャンバー形成部17、17が接した状態にされ、チャン
バー形成部17、17にそれぞれチャンバー21、21を連通する連通孔17b、17b
が形成され、チャンバー21、21の境界部にヒーター22が配置されていてもよい。
ター22の両面にそれぞれヒートシンク25、25が取り付けられる。ヒートシンク25
、25はそれぞれ熱伝導部27、27の接触部27a、27aがヒーター22の両面に面
接触された状態でヒーター22に取り付けられる。
両側にそれぞれヒートシンク25、25が配置されることにより、一つのヒーター22が
二つの電池モジュール3、3において共用される。従って、二つの電池モジュール3、3
の内部に配置された電池セル12、12、・・・が一つのヒーター22によって加熱され
るため、部品点数の削減及び小型化を図ることができる。
みでよく、車載用バッテリー1の一層の部品点数の削減及び小型化を図ることができる。
た例を示したが、伝熱孔25aは円形状に限られることはなく、他の任意の形状に形成す
ることが可能である。伝熱孔25aは、例えば、十字形状に形成されていてもよく(図1
0参照)、H字形状に形成されていてもよく(図11参照)、星形状に形成されていても
よい(図12参照)。
大きくして電池セル12、12、・・・に対する加熱効率の一層の向上を図ることができ
る。
れた例を示したが、作用孔25bは矩形状に限られることはなく、他の任意の形状に形成
し放熱面積を一層大きくすることが可能である。
びる形状に形成された例を示したが、突状部26b、26b、・・・はベース板部26a
から側方に突出された形状であれば任意の形状に形成することが可能である。
れた軸状であってもよい。但し、突状部26b、26b、・・・は、冷却風の円滑な流動
を妨げることがない形状に形成されることが望ましい。
熱伝導部27を設けて構成した例を示したが、例えば、ヒートシンク25を金属材料によ
って形成することも可能である。但し、この場合には、電池セル12、12、・・・との
接触時における短絡の発生を防止するために、突状部26bの先端面26cを樹脂等の非
導電材料によって覆うことが望ましい。
2…電池セル、21…チャンバー、22…ヒーター、25…ヒートシンク、25a…伝熱
孔、26a…ベース板部、26b…突状部、26c…先端面、27…熱伝導部、36…吸
気用ダクト、39…排気用ダクト、43…冷却ファン、44…断熱材
Claims (7)
- 所定の状態で配列された複数の電池セルと前記複数の電池セルが内部に配置されたセル
カバーとを有し前記セルカバーの内部空間の一部が冷却風が送り込まれるチャンバーとし
て形成された電池モジュールと、
前記電池モジュールを収納する収納ケースと、
前記電池モジュールの内部に前記冷却風を送る吸気用ダクトと、
前記電池モジュールの内部に送られた前記冷却風を排出する排気用ダクトとを備え、
前記チャンバーに前記複数の電池セルを加熱するヒーターが配置され、
前記チャンバーに前記電池セルと対向して位置され前記ヒーターに取り付けられたヒー
トシンクが配置された
車載用バッテリー。 - 前記ヒートシンクは樹脂材料によって形成されたベース体と前記ベース体の外面に設け
られ金属材料によって形成された熱伝導部とから成り、
前記ベース体は前記ヒーターに取り付けられた平板状のベース板部と前記ベース板部か
ら前記電池セル側に突出された突状部とを有し、
前記突状部の先端面以外の部分に前記熱伝導部が設けられた
請求項1に記載の車載用バッテリー。 - 前記突状部が複数設けられ、
前記突状部が前記複数の電池セルの配列方向に延びる形状に形成された
請求項2に記載の車載用バッテリー。 - 前記ヒートシンクには前記ヒーター側と前記電池セル側にそれぞれ開口された伝熱孔が
形成された
請求項2又は請求項3に記載の車載用バッテリー。 - 前記冷却風を流動させる冷却ファンが設けられ、
前記ヒーターの駆動時に前記冷却ファンの駆動が停止される
請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4に記載の車載用バッテリー。 - 前記電池モジュールの外面における前記チャンバーの外側に断熱材が取り付けられた
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4又は請求項5に記載の車載用バッテリー。 - 二つの前記電池モジュールが隣接して配置され、
隣接する一方の前記電池モジュールの前記チャンバーと他方の前記電池モジュールの前
記チャンバーとが連通され、
前記ヒーターが前記一方の電池モジュールの前記チャンバーと前記他方の電池モジュー
ルの前記チャンバーとの境界部に配置され、
前記ヒーターの両側にそれぞれ前記ヒートシンクが配置された
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5又は請求項6に記載の車載用バッ
テリー。
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