JP2020087522A

JP2020087522A - 電池パック

Info

Publication number: JP2020087522A
Application number: JP2018215008A
Authority: JP
Inventors: 敏夫内山; Toshio Uchiyama; 一眞淺倉; Kazuma Asakura; 泰之武井; Yasuyuki Takei
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-15
Also published as: JP7127504B2

Abstract

【課題】複数の電池スタックがバスバにより電気的に接続されるものにおいて、バスバをより冷却する。【解決手段】複数の電池スタックは、水平方向における第１方向に間隔をおいて並ぶように配置され、第１，第２ダクトは、複数の電池スタックに対して第２方向における両側で第１方向に延びる第１，第２主ダクトと、第１，第２主ダクトのうちの一方から延出されて他方側に向かって対応電池スタックの側面に接近しながら延びる側壁部および側壁部の上部および下部から対応電池スタック側に延びる上壁部および下壁部を有する第１，第２副ダクトとを有する。また、複数のバスバは、それぞれ、第１主ダクトまたは第２ダクトに近接配置される。更に、第１，第２副ダクトの側壁部の対応電池スタックとは反対側には、側壁部の上部から延出される上背面リブおよび側壁部の下部から延出される下背面リブのうちの少なくとも一方が形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来、この種の技術としては、所定方向に並ぶように配置される複数のバッテリモジュールを収納するバッテリパックと、バッテリパックに連結されると共にバッテリパック内に冷却風を導入する吸気ダクトと、吸気ダクトを通してバッテリパック内に冷却風を送風する冷却ファンとを備えるバッテリパックの冷却構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１３５６２１号公報

上述のバッテリパックの冷却構造では、隣り合う２つのバッテリモジュールを電気的に接続するバスバが十分に冷却されないことがある。このため、バスバとダクトとが近接して配置される場合、バスバの発熱によりダクト内の空気の温度が上昇してしまう可能性がある。

本発明の電池パックは、複数の電池スタックがバスバにより電気的に接続されるものにおいて、バスバをより冷却することを主目的とする。

本発明の電池パックは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電池パックは、
車両に搭載される電池パックであって、
それぞれ複数の電池セルを有する複数の電池スタックと、隣り合う２つの前記電池スタックを電気的に接続する複数のバスバと、前記複数の電池スタックに冷却風を送風するための第１，第２ダクトとを備え、
前記複数の電池スタックは、水平方向における第１方向に間隔をおいて並ぶように配置され、
前記第１，第２ダクトは、前記複数の電池スタックに対して前記第１方向に水平方向で直交する第２方向における両側で前記第１方向に延びる第１，第２主ダクトと、前記第１，第２主ダクトのうちの一方から延出されて他方側に向かって対応の前記電池スタックである対応電池スタックの側面に接近しながら延びる側壁部および前記側壁部の上部および下部から前記対応電池スタック側に延びる上壁部および下壁部を有する第１，第２副ダクトとを有し、
前記複数のバスバは、それぞれ、前記第１主ダクトまたは前記第２ダクトに近接配置され、
前記第１，第２副ダクトの前記側壁部の前記対応電池スタックとは反対側には、前記側壁部の上部から延出される上背面リブおよび前記側壁部の下部から延出される下背面リブのうちの少なくとも一方が形成される、
ことを要旨とする。

この本発明の電池パックでは、それぞれ複数の電池セルを有する複数の電池スタックと、隣り合う２つの電池スタックを電気的に接続する複数のバスバと、複数の電池スタックに冷却風を送風するための第１，第２ダクトとを備える。そして、複数の電池スタックは、水平方向における第１方向に間隔をおいて並ぶように配置され、第１，第２ダクトは、複数の電池スタックに対して第１方向に水平方向で直交する第２方向における両側で第１方向に延びる第１，第２主ダクトと、第１，第２主ダクトのうちの一方から延出されて他方側に向かって対応の電池スタックである対応電池スタックの側面に接近しながら延びる側壁部および側壁部の上部および下部から対応電池スタック側に延びる上壁部および下壁部を有する第１，第２副ダクトとを有する。また、複数のバスバは、それぞれ、第１主ダクトまたは第２主ダクトに近接配置される。更に、第１，第２副ダクトの側壁部の対応電池スタックとは反対側には、側壁部の上部から延出される上背面リブおよび側壁部の下部から延出される下背面リブのうちの少なくとも一方が形成される。こうした構成とすることにより、冷却風は、第１，第２主ダクトおよび第１，第２副ダクトを介してそれぞれの電池スタックに送風される。そして、冷却風は電池スタック内の隙間（例えば、隣り合う２つの電池セル間）を通過する。これにより、それぞれの電池スタックが冷却される。そして、それぞれの電池スタック内の隙間を通過した冷却風は、下流側の第１，第２副ダクトの側壁部に当たり、その側壁部に沿ってバスバ側に流れてバスバを冷却する。電池スタックの隙間を通過した冷却風は、下流側の第１，第２副ダクトの上側や下側にも流れようとするが、上背面リブや下背面リブが形成されていることにより、これを抑制することができる。これにより、バスバをより十分に冷却することができる。この結果、バスバに近接配置される第１，第２主ダクト内の空気の温度が上昇するのを抑制することができる。

本発明の一実施例としての電池パック２０（アッパーカバー２１ｂを外した状態）の上面図である。電池パック２０（アッパーカバー２１ｂを装着した状態）の図１のＡＡ断面を示す断面図である。送風機２６ａ，２６ｂからの冷却風の流れの様子を示す説明図である。送風機２６ａ，２６ｂからの冷却風の流れの様子を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電池パック２０（アッパーカバー２１ｂを外した状態）の上面図であり、図２は、電池パック２０（アッパーカバー２１ｂを装着した状態）の図１のＡＡ断面を示す断面図である。以下の説明において、前後左右上下は、車両に搭載された際の向きを示す。実施例の電池パック２０は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、図１や図２に示すように、収容ケース２１と、収容ケース２１に収容される４個の電池スタック２２ａ〜２２ｄや２つの送風機２６ａ，２６ｂ、２つのダクト３０，４０とを備える。

収容ケース２１は、ロアケース２１ａおよびアッパーカバー２１ｂを有する。ロアケース２１ａは、上側が開口した箱形形状に形成されており、フランジ部２１ａｆを有する。アッパーカバー２１ｂは、下側が開口した箱形形状に形成されており、フランジ部２１ｂｆを有する。ロアケース２１ａとアッパーカバー２１ｂとは、互いの開口およびフランジ部２１ａｆ，２１ｂｆが整合した状態でボルト等により締結される。

４個の電池スタック２２ａ〜２２ｄは、それぞれ例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成された複数の電池セル（図示省略）を有し、車両前側から車両後側に向かって間隔をおいてこの順に配置されている。電池スタック２２ａと電池スタック２２ｂとは、電池スタック２２ａ，２２ｂの車両右側でバスバ２４ａを介して接続されており、電池スタック２２ｂと電池スタック２２ｃとは、電池スタック２２ｂ，２２ｃの車両左側でバスバ２４ｂを介して接続されており、電池スタック２２ｃと電池スタック２２ｄとは、電池スタック２２ｃ，２２ｄの車両右側でバスバ２４ｃを介して接続されている。バスバ２４ａ，２４ｃは、ダクト４０の主ダクト４１に近接配置されており、バスバ２４ｂは、ダクト３０の主ダクト３１に近接配置されている。電池スタック２２ａ〜２２ｄは、充放電に伴って発熱し、バスバ２４ａ〜２４ｃは電流が流れるのに伴って発熱する。

送風機２６ａ，２６ｂは、電池スタック２２ａ〜２２ｄに対して車両前側における車両左側、右側にそれぞれ配置されており、送風機２６ａはダクト３０に冷却風を送風し、送風機２６ｂはダクト４０に冷却風を送風する。

ダクト３０は、主ダクト３１と副ダクト３２，３３とを備え、ダクト４０は、主ダクト４１と副ダクト４２，４３とを備える。主ダクト３１は、電池スタック２２ａ〜２２ｄに対して車両左側に配置され、送風機２６ａに接続されると共に車両前後方向に延びる。主ダクト４１は、電池スタック２２ａ〜２２ｄに対して車両右側に配置され、送風機２６ｂに接続されると共に車両前後方向に延びる。

副ダクト３２，３３は、それぞれ、主ダクト３１から延出されて主ダクト４１側に延びており、側壁部３２ａ，３３ａと、上壁部３２ｂ，３３ｂと、下壁部３２ｃ，３３ｃと、上背面リブ３２ｄ，３３ｄと、下背面リブ３２ｅ，３３ｅとを有する。側壁部３２ａ，３３ａは、主ダクト４１側に向かうにつれて対応の電池スタック２２ａ，２２ｃに接近しながら延びる。上壁部３２ｂ，３３ｂは、側壁部３２ａ，３３ａの上部から電池スタック２２ａ，２２ｃ側（車両前側）に延びており、その先端部（遊端部）が電池スタック２２ａ，２２ｃの車両後側面に固定される。下壁部３２ｃ，３３ｃは、側壁部３２ａ，３３ａの下部から電池スタック２２ａ，２２ｃ側（車両前側）に延びており、その先端部（遊端部）が電池スタック２２ａ，２２ｃの車両後側面に固定される。上背面リブ３２ｄ，３３ｄは、側壁部３２ａ，３３ａの電池スタック２２ａ，２２ｃとは反対側の上部から車両後側に延びる。下背面リブ３２ｅ，３３ｅは、側壁部３２ａ，３３ａの電池スタック２２ａ，２２ｃとは反対側の下部から車両後側に延びる。

副ダクト４２，４３は、それぞれ、主ダクト４１から延出されて主ダクト３１側に延びており、側壁部４２ａ，４３ａと、上壁部４２ｂ，４３ｂと、下壁部４２ｃ，４３ｃと、上背面リブ４２ｄ，４３ｄと、下背面リブ４２ｅ，４３ｅとを有する。側壁部４２ａ，４３ａは、主ダクト３１側に向かうにつれて対応の電池スタック２２ｂ，２２ｄに接近しながら延びる。上壁部４２ｂ，４３ｂは、側壁部４２ａ，４３ａの上部から電池スタック２２ｂ，２２ｄ側（車両前側）に延びており、その先端部（遊端部）が電池スタック２２ｂ，２２ｄの車両後側面に固定される。下壁部４２ｃ，４３ｃは、側壁部４２ａ，４３ａの下部から電池スタック２２ｂ，２２ｄ側（車両前側）に延びており、その先端部（遊端部）が電池スタック２２ｂ，２２ｄの車両後側面に固定される。上背面リブ４２ｄ，４３ｄは、側壁部４２ａ，４３ａの電池スタック２２ｂ，２２ｄとは反対側の上部から車両後側に延びる。下背面リブ４２ｅ，４３ｅは、側壁部４２ａ，４３ａの電池スタック２２ｂ，２２ｄとは反対側の下部から車両後側に延びる。

図３および図４は、送風機２６ａ，２６ｂからの冷却風の流れの様子を示す説明図である。図３および図４では、冷却風の流れを破線で示した。図３に示すように、送風機２６ａからの冷却風は、ダクト３０の主ダクト３１および副ダクト３２，３３を経由して電池スタック２２ａ，２２ｃに送風され、送風機２６ｂからの冷却風は、ダクト４０の主ダクト４１および副ダクト４２，４３を経由して電池スタック２２ｂ，２２ｄに送風される。そして、電池スタック２２ａ〜２２ｄに送風された冷却風は、図３および図４に示すように、電池スタック２２ａ〜２２ｄ内の隙間（例えば、隣り合う２つの電池セル間）を通過する。これにより、電池スタック２２ａ〜２２ｄが冷却される。そして、電池スタック２２ｂ〜２２ｄ内の隙間を通過した冷却風は、図３に示すように、下流側（車両前側）の副ダクト３２，４２，３３の側壁部３２ａ，４２ａ，３３ａの車両後側面に沿ってバスバ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ側に流れてバスバ２４ａ，２４ｂ，２４ｃを冷却する。電池スタック２２ｂ〜２２ｄ内の隙間を通過した冷却風は、下流側（車両前側）の副ダクト３２，４２，３３の側壁部３２ａ，４２ａ，３３ａの上側や下側にも流れようとするが、図４に示すように、上背面リブ３２ｄ，４２ｄ，３３ｄや下背面リブ３２ｅ，４２ｅ，３３ｅが形成されていることにより、これを抑制することができる。これにより、バスバ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ側に流れる冷却風を多くすることができ、バスバ２４ａ，２４ｂ，２４ｃをより十分に冷却することができる。この結果、バスバ２４ａ，２４ｂ，２４ｃに近接配置される主ダクト３１，４１内の空気の温度が上昇するのを抑制することができる。言い換えれば、以下のことが言える。上背面リブ３２ｄ，４２ｄ，３３ｄや下背面リブ３２ｅ，４２ｅ，３３ｅが形成されない場合、バスバ２４ａ〜２４ｃに流れる冷却風が少ないことにより、主ダクト３１，４１などのバスバ２４ａ〜２４ｃ周辺部品をより高価な材質（例えば発泡繊維など）にしたり断熱シートを貼り付けたりする必要があり、コストが高くなる。これに対して、実施例では、上背面リブ３２ｄ，４２ｄ，３３ｄや下背面リブ３２ｅ，４２ｅ，３３ｅが形成されることにより、バスバ２４ａ〜２４ｃをより十分に冷却することができるから、主ダクト３１，４１などのバスバ２４ａ〜２４ｃ周辺部品を廉価な材質にしたり断熱シートの貼り付けを省略したりすることができ、コストの低減を図ることができる。

また、副ダクト３２，３３，４２，４３が上背面リブ３２ｄ，３３ｄ，４２ｄ，４３ｄおよび下背面リブ３２ｅ，３３ｅ，４２ｅ，４３ｅを備えることにより、側壁部３２ａ，３３ａ，４２ａ，４３ａの剛性を高くすることができる。この結果、側壁部３２ａ，３３ａの先端側（主ダクト４１側）や側壁部４２ａ，４３ａの先端側（主ダクト３１側）が電池スタック２２ａ，２２ｃ，２２ｂ，２２ｄから離間する側に反るのを抑制することができる。

以上説明した実施例の電池パック２０では、ダクト３０，４０の副ダクト３２，３３，４２，４３の側壁部３２ａ，３３ａ，４２ａ，４３ａの電池スタック２２ａ，２２ｃ，２２ｂ，２２ｄとは反対側には、上背面リブ３２ｄ，３３ｄ，４２ｄ，４３ｄおよび下背面リブ３２ｅ，３３ｅ，４２ｅ，４３ｅが形成される。これにより、バスバ２４ａ，２４ｂ，２４ｃをより十分に冷却することができる。この結果、バスバ２４ａ，２４ｂ，２４ｃに近接配置される主ダクト３１，４１内の空気の温度が上昇するのを抑制することができる。

実施例の電池パック２０では、副ダクト３２，３３，４２，４３は、上背面リブ３２ｄ，３３ｄ，４２ｄ，４３ｄおよび下背面リブ３２ｅ，３３ｅ，４２ｅ，４３ｅを備えるものとしたが、上背面リブ３２ｄ，３３ｄ，４２ｄ，４３ｄおよび下背面リブ３２ｅ，３３ｅ，４２ｅ，４３ｅのうちの何れかだけを備えるものとしてもよい。

実施例の電池パック２０では、図１および図２に示す向きに配置されるものとしたが、この向きに対して水平方向に９０度や１８０度、２７０度など回転させた向きに配置されるものとしてもよい。

実施例の電池パック２０では、４個の電池スタック２２ａ〜２２ｄを備えるものとしたが、電池スタックの数は、４個に限定されるものではなく、３個や５個、６個、８個などとしてもよい。この場合、バスバの数やダクト３０，４０の副ダクトの数が、電池スタックの数に応じた数となる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、４個の電池スタック２２ａ〜２２ｄが「複数の電池スタック」に相当し、主ダクト３１および副ダクト３２，３３を有するダクト３０が「第１ダクト」に相当し、主ダクト４１および副ダクト４２，４３を有するダクト４０が「第２ダクト」に相当し、バスバ２４ａ〜２４ｃが「バスバ」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電池パックの製造産業などに利用可能である。

２０電池パック、２１収容ケース、２１ａロアケース、２１ａｆ，２１ｂｆフランジ部、２１ｂアッパーカバー、２２ａ〜２２ｄ電池スタック、２４ａ〜２４ｃバスバ、２６ａ，２６ｂ送風機、３０，４０ダクト、３１，４１主ダクト、３２，３３，４２，４３副ダクト、３２ａ，３３ａ，４２ａ，４３ａ側壁部、３２ｂ，３３ｂ，４２ｂ，４３ｂ上壁部、３２ｃ，３３ｃ，４２ｃ，４３ｃ下壁部、３２ｄ，３３ｄ，４２ｄ，４３ｄ上背面リブ、３２ｅ，３３ｅ，４２ｅ，４３ｅ下背面リブ。

Claims

車両に搭載される電池パックであって、
それぞれ複数の電池セルを有する複数の電池スタックと、隣り合う２つの前記電池スタックを電気的に接続する複数のバスバと、前記複数の電池スタックに冷却風を送風するための第１，第２ダクトとを備え、
前記複数の電池スタックは、水平方向における第１方向に間隔をおいて並ぶように配置され、
前記第１，第２ダクトは、前記複数の電池スタックに対して前記第１方向に水平方向で直交する第２方向における両側で前記第１方向に延びる第１，第２主ダクトと、前記第１，第２主ダクトのうちの一方から延出されて他方側に向かって対応の前記電池スタックである対応電池スタックの側面に接近しながら延びる側壁部および前記側壁部の上部および下部から前記対応電池スタック側に延びる上壁部および下壁部を有する第１，第２副ダクトとを有し、
前記複数のバスバは、それぞれ、前記第１主ダクトまたは前記第２ダクトに近接配置され、
前記第１，第２副ダクトの前記側壁部の前記対応電池スタックとは反対側には、前記側壁部の上部から延出される上背面リブおよび前記側壁部の下部から延出される下背面リブのうちの少なくとも一方が形成される、
電池パック。