JP2019110090A

JP2019110090A - 電池パック

Info

Publication number: JP2019110090A
Application number: JP2017243865A
Authority: JP
Inventors: 篤山中; Atsushi Yamanaka; 鈴木　雄介; Yusuke Suzuki; 雄介鈴木; 昌吾冨平; Shogo Tomihira
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: JP6939511B2

Abstract

【課題】電池モジュールと送風機とを備える電池パックの冷却性能を向上させる。【解決手段】電池パック（１）は、複数の電池セル（６）が積層されて形成される電池モジュール（５ａ）と、電池モジュール（５ａ）に隣り合って配置される送風機（１０ａ）とを備える。送風機（１０ａ）におけるファン（１１）を覆う側面を形成する部材が、電池モジュール（５ａ）の端部を形成するエンドプレート（２０）と一体化されている。具体的には、送風機（１０ａ）におけるファン（１１）が、エンドプレート（２０）における送風機（１０ａ）側の端面（２０ａ）によって覆われている。【選択図】図２

Description

本開示は、電池パックに関し、特に、複数の電池セルが積層されて形成される電池モジュールと電池モジュールを冷却するための送風機とを備える電池パックに関する。

特開２０１４−５３２７９号公報（特許文献１）には、電池モジュールと送風機とを備える電池パックが開示されている。この電池パックの内部には、冷却風を流通させるための吸入流路が形成されている。送風機は、電池パックの最前面に配置され、作動することによって吸入流路の内部の空気を吸い込んで外部に排出する。これにより、吸入流路の内部に冷却風が流通し、電池パックの内部の電池モジュールが冷却される。

特開２０１４−５３２７９号公報

送風機の側面は、ファンからの冷却風を直接受けるため、冷却され易い。しかしながら、特許文献１に開示された電池パックにおいては、送風機の側面を形成する部材が電池モジュールの端部を形成する部材とは別の部材で形成され、かつ離れた位置に配置されている。そのため、送風機の側面と電池モジュールの端部との間の熱抵抗が大きくなり、電池モジュールが適切に冷却されないことが懸念される。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電池モジュールと送風機とを備える電池パックの冷却性能を向上させることである。

本開示による電池パックは、複数の電池セルが積層されて形成される電池モジュールと、電池モジュールに隣り合って配置される送風機とを備える。電池モジュールにおける送風機と隣り合う側の端部を形成する部材と、送風機における電池モジュールと隣り合う側の側面を形成する部材とが同一の部材である。

上記の電池パックにおいては、冷却風を直接受ける送風機の側面を形成する部材が、電池セルからの熱を受け易い電池モジュールの端部を形成する部材と同一の部材によって形成される。これにより、両部材を別々の部材とする場合に比べて、送風機の側面と電池モジュールの端部との間の熱抵抗が小さくなり、電池モジュールの端部を送風機の側面によって効率良く冷却することができる。その結果、電池モジュールの冷却性能を向上させることができる。

本開示によれば、電池モジュールと送風機とを備える電池パックの冷却性能を向上させることができる。

電池パックの全体構成の一例を模式的に示す図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。ファンの径がそれぞれ所定値Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）である場合における、ファンの風量と静圧との関係の一例を示す図である。ファンの径がそれぞれ所定値Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）である場合における、ファンの風量と騒音レベルとの関係の一例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態による電池パック１の全体構成の一例を模式的に示す図である。図１には、電池パック１を上部から見た透視図が示されている。

電池パック１は、たとえば、電動車両に搭載され、電動車両の走行駆動力を発生するための電力を蓄える。電池パック１は、ロアケース２ａと、アッパーケース２ｂと、３つの電池モジュール５ａ〜５ｃと、電気部品８と、２つの送風機１０ａ，１０ｂとを含む。

電池パック１の内部には、ロアケース２ａとアッパーケース２ｂとによって覆われた電池収容部４が形成される。この電池収容部４に、３つの電池モジュール５ａ〜５ｃおよび電気部品８が収容される。

なお、電池パック１に含まれる電池モジュールの数は、３つに限定されるものではなく、１つであっても、２つであっても、４つ以上であってもよい。また、電池パック１に含まれる送風機の数も、２つに限定されるものではなく、１つであっても、３つ以上であってもよい。

各電池モジュール５ａ〜５ｃは、予め定められた配列方向に積層された複数の電池セル６を含む。各電池セル６としては、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。

なお、配列方向に隣り合う電池セル６同士は、バスバー（図示せず）によって直列接続される。また、配列方向に隣り合う電池セル同士の間の空間には、通気路が形成された樹脂プレート（図示せず）が設けられる。

各電池モジュール５ａ，５ｂは、複数の電池セル６に加えて、一対のエンドプレート２０，２１と、拘束バンド２２，２３とを含む。一対のエンドプレート２０，２１は、各電池モジュール５ａ，５ｂの配列方向の一方の端部および他方の端部にそれぞれ対向するように配置されている。一対のエンドプレート２０，２１は、複数の電池セル６を挟み込んで圧縮した状態で、一対の拘束バンド２２，２３によって拘束されている。

電池モジュール５ｃは、電池モジュール５ａと電池モジュール５ｂとの間に配置される。電池モジュール５ｃは、複数の電池セル６に加えて、一対のエンドプレート２５，２１と、拘束バンド２２，２３とを含む。一対のエンドプレート２５，２１は、電池モジュール５ｃの配列方向の一方の端部および他方の端部にそれぞれ対向するように配置されている。一対のエンドプレート２５，２１は、複数の電池セル６を挟み込んで圧縮した状態で、一対の拘束バンド２２，２３によって拘束されている。

送風機１０ａは、電池モジュール５ａのエンドプレート２０（電池セル６の配列方向の一方の端部）に隣り合って配置される。送風機１０ｂは、電池モジュール５ｂのエンドプレート２０（電池セル６の配列方向の一方の端部）に隣り合って配置される。２つの送風機１０ａ，１０ｂは、図示しない制御装置によって作動されることによって、電池収容部４の内部から空気を吸い込んで、電池収容部４の外部に排出する。これにより、ロアケース２ａあるいはアッパーケース２ｂに設けられた吸気口７から吸入された冷却風が電池収容部４の内部を通ってエンドプレート２０，２１に向けて流通する。これにより、電池モジュール５ａ〜５ｃが冷却される。

電気部品８は、電池モジュール５ｃのエンドプレート２５（電池セル６の配列方向の一方の端部）に隣り合って配置される。電気部品８には、電池モジュール５ａ〜５ｃと負荷との接続を遮断するためのリレー、電池モジュール５ａ〜５ｃの状態を管理するための電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などが含まれる。

図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。上述したように、送風機１０ａは、電池モジュール５ａのエンドプレート２０（電池セル６の配列方向の一方の端部）に隣り合って配置される。

送風機１０ａは、ファン（羽根車）１１と、ファン１１を回転させるためのモータ１２とを備える。ファン１１がモータ１２によって回転されることによって、電池収容部４の内部の空気が送風機１０ａを通って電池収容部４の外部に排出される。

本実施の形態においては、図２に示すように、送風機１０ａにおけるファン１１を覆う側面（以下、単に「送風機１０ａの側面」ともいう）を形成する部材が、電池モジュール５ａの端部を形成するエンドプレート２０と一体化されている。具体的には、送風機１０ａにおけるファン１１が、エンドプレート２０における送風機１０ａ側の端面２０ａによって覆われている。このような構成により、以下のようなメリットを享受することができる。

まず、電池モジュール５ａの冷却性能を向上させることができる。エンドプレート２０における電池セル６側の端面２０ｂは、拘束バンド２２，２３によって電池セル６に押圧されているため、エンドプレート２０の端面２０ｂは電池セル６からの熱を受け易い。一方、送風機１０ａの側面は、ファン１１から冷却風を直接受けるため冷却され易い。この点に鑑み、本実施の形態においては、冷却風を直接受ける送風機１０ａの側面を形成する部材が、電池セル６からの熱を受け易いエンドプレート２０の端面２０ａによって形成される。これにより、送風機１０ａの側面を形成する部材をエンドプレート２０とは別の部材とする場合に比べて、送風機１０ａの側面とエンドプレート２０との間の熱抵抗が小さくなるため、エンドプレート２０を送風機１０ａによって効率良く冷却することができる。

さらに、送風機１０ａの側面を形成する部材をエンドプレート２０とは別に設ける必要がないため、電池パック１の構成部品の数を削減することができるとともに、送風機１０ａのファン１１周辺の空間をより大きく確保することができる。これにより、送風機１０ａのファン１１の径拡大が可能となる。その結果、ファン１１の風量増加および騒音低減が可能となる。

図３は、ファン１１の径がそれぞれ所定値Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）である場合における、ファン１１の風量（ｍ^３/ｈ）と静圧（Ｐａ）との関係の一例を示す図である。図３において、横軸にファン１１の風量が示され、縦軸にファン１１の静圧が示される。

図３に示されるように、ファン１１の風量が同一である場合には、ファン１１の径が大きいほど、ファン１１の静圧は大きい。したがって、ファン１１の径拡大によって、ファン１１の冷却性能の向上を図ることができる。

図４は、ファン１１の径がそれぞれ所定値Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）である場合における、ファン１１の風量（ｍ^３/ｈ）と騒音レベル（ｄＢ）との関係の一例を示す図である。図４において、横軸にファン１１の風量（小、中、大）が示され、縦軸にファン１１の騒音レベル（デシベル）が示される。

図４に示されるように、ファン１１の風量が同一である場合には、ファン１１の径が大きいほど、ファン１１の騒音レベルは小さい。したがって、ファン１１の径拡大によって、ファン１１の騒音を低減することができる。

さらに、本実施の形態によるエンドプレート２０は、電池パック１のロアケース２ａと一体化されている。そして、送風機１０ａのファン１１の外周を覆う筐体全体が、一体化されて剛性が高められたエンドプレート２０およびロアケース２ａによって形成される。このように、送風機１０ａのファン１１の外周を覆う筐体をエンドプレート２０およびロアケース２ａと一体化することによって、電池パック１の構成部品の数をさらに削減して小型化することができるとともに、ファン１１の作動による振動を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態による電池パック１においては、冷却風を直接受ける送風機１０ａの側面を形成する部材と、電池セル６からの熱を受け易い電池モジュール５ａの端部を形成する部材とが、同一の部材（エンドプレート２０）によって形成される。これにより、両部材を別々の部材とする場合に比べて、送風機１０ａの側面と電池モジュール５ａの端部（エンドプレート２０）との間の熱抵抗が小さくなり、電池モジュール５ａの端部（エンドプレート２０）を送風機１０ａの側面によって効率良く冷却することができる。その結果、電池モジュール５ａの冷却性能を向上させることができる。

なお、図２には、送風機１０ａおよび電池モジュール５ａの断面構造が示されたが、送風機１０ｂおよび電池モジュール５ｂの断面構造も図２に示す断面構造と同様である。そのため、電池モジュール５ｂの冷却性能も向上させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１電池パック、２ａロアケース、２ｂアッパーケース、４電池収容部、５ａ，５ｂ，５ｃ電池モジュール、６電池セル、７吸気口、８電気部品、１０ａ，１０ｂ送風機、１１ファン、１２モータ、２０，２１，２５エンドプレート、２０ａ，２０ｂ端面、２２，２３拘束バンド。

Claims

複数の電池セルが積層されて形成される電池モジュールと、
前記電池モジュールに隣り合って配置される送風機とを備え、
前記電池モジュールにおける前記送風機と隣り合う側の端部を形成する部材と、前記送風機における前記電池モジュールと隣り合う側の側面を形成する部材とが同一の部材である、電池パック。