JP2016208702A

JP2016208702A - 非接触給電電池装置

Info

Publication number: JP2016208702A
Application number: JP2015088775A
Authority: JP
Inventors: 貴也相馬; Takaya Soma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: JP6439976B2

Abstract

【課題】非接触給電電池装置における冷却システムの簡素化【解決手段】この非接触給電電池装置１００によれば、冷却装置１０４の収容部１４１の通気経路１４８に、第１電池モジュール１０１と第２電池モジュール１０２と外部装置用インバータ１０３が収容されている。さらに、外部装置用インバータ１０３が冷却装置１０４の通気経路１４８の下流側に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電電池装置に関する。

特開２０１４−１２７３３８号公報には、複数のセルが積層してなる少なくとも１つのバッテリーモジュールと、バッテリーモジュールを冷却する冷却媒体とを備えるバッテリーユニットを搭載した電動車両に関する発明が開示されている。

特開２０１４−１２７３３８号公報

ところで、プラグインハイブリッド車では、ハイブリッド車に比べて電池容量が大きく、使用者にとって電池を活用する用途に自由度が大きい。また、将来的なニーズとして、使用者が補助バッテリを任意に後付けで追加できるようになれば、車両に積まれたバッテリの利用用途が広がる。このようなニーズは、プラグインハイブリッド車だけでなく、燃料電池車や電気自動車やハイブリッド車などにも生じ得る。

本件発明者は、かかるニーズが生じることを想定した上で、使用者が任意に後付けでバッテリを追加でき、既設のバッテリとの間で送電が可能なシステムの構築を検討している。この場合、車両に既設のバッテリに対して、使用者が後から設置するバッテリを、有線回路によって接続してもよい。既設のバッテリの端子を使用者が扱える状態に置く必要がある。これに対して、プラグインハイブリッド車など、走行駆動用のバッテリは、高い出力電圧を有している。車両に既設のバッテリの接続端子を、使用者が直接扱える状態に置くことは感電などを防止する機構を追加する必要がある。このため、本発明者は、使用者が後から設置するバッテリと、既設のバッテリとの送電方法としては、非接触給電方式がよいと考えている。

ここで、非接触給電方式では、非接触給電用のインバータを用意する必要があり、かかるインバータは発熱源となるため、かかるインバータを冷却する冷却装置が必要になる。

ここで提案される非接触給電電池装置は、第１電池モジュールと、第２電池モジュールと、外部装置用インバータと、冷却装置とを備えている。

第１電池モジュールは、第１電池と、非接触給電用インバータと、第１外装体と、第１送電回路とを備えている。非接触給電用インバータは、第１電池に電気的に接続されている。第１外装体は、第１電池と、非接触給電用インバータと、第１送電回路とを収容している。第１送電回路は、第１外装体の一側面に沿って配置され、かつ、非接触給電用インバータに電気的に接続されている。

第２電池モジュールは、第２電池と、第２送電回路と、第２外装体とを備えている。第２外装体は、第２電池と、第２送電回路とを収容している。第２送電回路は、第２外装体の一側面に沿って配置され、かつ、第２電池に電気的に接続されている。

外部装置用インバータは、第２電池に電気的に接続されており、外部装置に電気的に接続される接続端子を備えている。

冷却装置は、収容部と、送風機とを備えている。収容部は、吸気口と、排気口と、吸気口から排気口へ通じる通気経路とを備えている。通気経路には、吸気口から排気口に向けて、第１電池モジュールと、第２電池モジュールと、外部装置用インバータとが順に配置されている。第１電池モジュールの第１送電回路が配置された前記第１外装体の一側面が、第２電池モジュールの方に向けられ、かつ、第２電池モジュールの第２送電回路が配置された第２外装体の一側面が、第１電池モジュールの方に向けられている。送風機は、吸気口から排気口に向けて空気を流すように配置されている。

この場合、非接触給電用インバータを含む第１電池モジュールと、第２電池モジュールと、外部装置用インバータとの冷却装置を共通化でき、装置構成の小型化と簡素化を図ることができる。

図１は、非接触給電電池装置１００の模式図である。

以下、ここで提案される非接触給電電池装置について一実施形態を説明する。図１は、非接触給電電池装置１００の模式図である。

非接触給電電池装置１００は、図１に示すように、第１電池モジュール１０１と、第２電池モジュール１０２と、外部装置用インバータ１０３と、冷却装置１０４とを備えている。

第１電池モジュール１０１は、第１電池１１１と、非接触給電用インバータ１１２と、第１外装体１１３と、第１送電回路１１４とを備えている。

非接触給電用インバータ１１２は、第１電池１１１に電気的に接続されている。この実施形態では、第１電池モジュール１０１と、第２電池モジュール１０２との間で、非接触による電力伝送（非接触給電）が行われる。非接触給電用インバータ１１２は、かかる非接触給電を行うためのインバータ（変換装置）である。

第１外装体１１３は、第１電池１１１と、非接触給電用インバータ１１２と、第１送電回路１１４とを収容している。第１送電回路１１４は、第１外装体１１３の一側面１１３ａに沿って配置され、かつ、非接触給電用インバータ１１２に電気的に接続されている。

第２電池モジュール１０２は、第２電池１２１と、第２送電回路１２２と、第２外装体１２３と、整流回路１２４とを備えている。第２外装体１２３は、第２電池１２１と、第２送電回路１２２と、整流回路１２４とを収容している。第２送電回路１２２は、第２外装体１２３の一側面１２３ａに沿って配置され、かつ、第２電池１２１に電気的に接続されている。

ここで、第１電池１１１と第２電池１２１は、それぞれいわゆる二次電池である。第１電池１１１および第２電池１２１は、複数の単電池が組み合わされた組電池である。第１電池１１１および第２電池１２１は、組電池に限らず、単電池でもよい。第１電池１１１および第２電池１２１の、電池の構造は、特に言及されない。プラグインハイブリッド車やハイブリッド車や燃料電池車などの車両用途では、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの比較的、高容量でかつ高出力の二次電池が適用される。

かかる第１電池モジュール１０１や第２電池モジュール１０２は、電池制御ユニット２０１から制御信号を受けて制御される。プラグインハイブリッド車やハイブリッド車などのハイブリッド車両では、電池制御ユニット２０１は、さらにエンジン制御ユニット２０２から制御信号を受けて制御されうる。

次に、外部装置用インバータ１０３は、整流回路１２４を介して第２電池１２１に電気的に接続されている。外部装置２１１、２１２に電気的に接続される接続端子１３１、１３２を備えている。ここで、整流回路１２４は、外部装置用インバータ１０３からの交流を直流に変換するものである。外部装置用インバータ１０３は、第２電池モジュール１０２と外部装置２１１、２１２との間に設けられており、第２電池１２１の直流の出力を交流に変換する装置である。外部装置２１１、２１２は、例えば、車両用途では、走行駆動用のモータであったり、回生エネルギを電気に変換する発電機であったりする。

冷却装置１０４は、収容部１４１と、送風機１４２とを備えている。収容部１４１は、吸気口１４６と、排気口１４７と、吸気口１４６から排気口１４７へ通じる通気経路１４８とを備えている。収容部１４１内に形成される通気経路１４８には、吸気口１４６から排気口１４７に向けて、第１電池モジュール１０１と、第２電池モジュール１０２と、外部装置用インバータ１０３とが順に配置されている。

ここで、第１送電回路１１４が配置された第１外装体１１３の一側面は、第２電池モジュール１０２の方に向けられるように、第１電池モジュール１０１の向きが設定されている。また、第２送電回路１２２が配置された第２外装体１２３の一側面が、第１電池モジュール１０１の方に向けられるように、第２電池モジュール１０２の向きが設定されている。そして、送風機１４２は、吸気口１４６から排気口１４７に向けて空気を流すように配置されている。吸気口１４６と排気口１４７は、例えば、車両用途では、ともにラゲッジスペースに連通されているとよい。

かかる非接触給電電池装置１００によれば、第１電池モジュール１０１の第１送電回路１１４が配置された第１外装体１１３の一側面と、第２電池モジュール１０２の第２送電回路１２２が配置された第２外装体１２３の一側面とが向かい合っている。このため、電池制御ユニット２０１による制御によって、第１電池モジュール１０１と、第２電池モジュール１０２との間で非接触によって送電される。

また、この非接触給電電池装置１００によれば、冷却装置１０４の収容部１４１の通気経路１４８に、第１電池モジュール１０１と第２電池モジュール１０２と外部装置用インバータ１０３が収容されている。このため、１つの送風機１４２によって、第１電池モジュール１０１と第２電池モジュール１０２と外部装置用インバータ１０３とを冷却することができる。

さらに、非接触給電用インバータ１１２、第１電池１１１を含む第１電池モジュール１０１と、第２電池１２１を含む第２電池モジュール１０２と、外部装置用インバータ１０３とが発熱する。このうち、外部装置用インバータ１０３の発熱が大きい。この非接触給電電池装置１００によれば、最も発熱が大きい外部装置用インバータ１０３を冷却装置１０４の通気経路１４８の下流側に配置することで、第１電池モジュール１０１と第２電池モジュール１０２と外部装置用インバータ１０３を順に冷却している。このため、非接触給電用インバータ１１２を含む第１電池モジュール１０１と、第２電池モジュール１０２と、外部装置用インバータ１０３とを冷却する冷却装置１０４を共通化でき、全体として装置構成の小型化および簡素化が図られる。つまり、第１電池モジュール１０１と、第２電池モジュール１０２と、外部装置用インバータ１０３とを冷却する冷却装置１０４を共通にするため、第１電池モジュール１０１と第２電池モジュール１０２は、冷却装置１０４と外部装置用インバータ１０３との間に配置されているとよい。

ここで、第２電池モジュール１０２と外部装置用インバータ１０３は、例えば、プラグインハイブリッド車両、ハイブリッド車両、あるいは、燃料電池車などの既設の電池システムである。第１電池モジュール１０１は、例えば、既設の電池システムに対して使用者が任意に後付けで取り付けることができる電池モジュールとしてもよい。

以上、ここで提案される非接触給電電池装置の実施の形態を説明したが、本発明に係る非接触給電電池装置は、上述した実施の形態に限定されない。

１００非接触給電電池装置
１０１第１電池モジュール
１０２第２電池モジュール
１０３外部装置用インバータ
１０４冷却装置
１１１第１電池
１１２非接触給電用インバータ
１１３第１外装体
１１４第１送電回路
１２１第２電池
１２２第２送電回路
１２３第２外装体
１２４整流回路
１３１、１３２接続端子
１４１収容部
１４２送風機
１４６吸気口
１４７排気口
１４８通気経路
２０１電池制御ユニット
２０２エンジン制御ユニット
２１１、２１２外部装置

Claims

第１電池モジュールと、
第２電池モジュールと、
外部装置用インバータと、
冷却装置と
を備え、
前記第１電池モジュールは、
第１電池と、非接触給電用インバータと、第１外装体と、第１送電回路とを備え、
前記非接触給電用インバータは、前記第１電池に電気的に接続されており、
前記第１外装体は、前記第１電池と、前記非接触給電用インバータと、前記第１送電回路とを収容し、
前記第１送電回路は、前記第１外装体の一側面に沿って配置され、かつ、前記非接触給電用インバータに電気的に接続されており、
前記第２電池モジュールは、
第２電池と、第２送電回路と、第２外装体とを備え、
前記第２外装体は、前記第２電池と、前記第２送電回路とを収容し、
前記第２送電回路は、前記第２外装体の一側面に沿って配置され、かつ、前記第２電池に電気的に接続されており、
前記外部装置用インバータは、
前記第２電池に電気的に接続されており、外部装置に電気的に接続される接続端子を備え、
前記冷却装置は、
収容部と、
送風機と
を備え、
前記収容部は、
吸気口と、排気口と、前記吸気口から前記排気口へ通じる通気経路とを備え、
前記通気経路には、前記吸気口から前記排気口に向けて、前記第１電池モジュールと、前記第２電池モジュールと、前記外部装置用インバータとが順に配置され、
前記第１送電回路が配置された前記第１外装体の一側面が、前記第２電池モジュールの方に向けられ、かつ、前記第２送電回路が配置された前記第２外装体の一側面が、前記第１電池モジュールの方に向けられ、
前記送風機は、前記吸気口から前記排気口に向けて空気を流すように配置された、
非接触給電電池装置。