JP4543464B2 - Battery pack - Google Patents

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機(モーター)と内燃機関(エンジン)とを駆動源として併用するハイブリッド自動車等において、電動機の駆動源として使用される電池パックに関する。
【0002】
【従来の技術】
電動機(モーター)と内燃機関(エンジン)とを駆動源として併用するハイブリッド自動車では、電動機の駆動源として、複数の単電池を組み合わせた組電池が使用される。このような組電池は、自動車内の限られた空間内に搭載する必要があるために、コンパクトに構成するとともに軽量化する必要がある。このために、単電池として、薄い平板状をした角型の電池モジュールが開発さている。この電池モジュールは、プラスチック製の扁平な中空直方体状の電槽内に、複数のセルが形成されており、各セル内に電解液および電極体がそれぞれ収容されている。
【0003】
このような電池モジュールは、複数が厚さ方向に積層されて一体化されることによって、組電池とされる。そして、組電池が電池収容ケース内に収容されて電池パックとされて、自動車の車体における適当な位置に取り付けられる。
【0004】
各電池モジュールは、内部での電気化学反応によって発熱し、その温度が上昇するが、高温になると、発電効率が低下する。このために、例えば、電池収容ケース内に冷却風を供給して、電池収容ケース内に設けられた組電池の各電池モジュールを冷却することが行われている。
【0005】
例えば、特開平9−289701号公報には、電池収容ケースの内部における組電池の上方および下方にそれぞれ空間を設けて、一方の空間内の空気を、ファンによって吸引することにより、電池収容ケース内に冷却風を供給するようになっている。電池収容ケース内に供給される冷却風は、組電池の各電池モジュール間を通過して、各電池モジュールを冷却した後に、電池収容ケースから車外に排出される。
【0006】
電池収容ケースには、冷却風を電池収容ケース内に吸引する吸気開口部と、冷却風を電池収容ケースから排出する排気開口部とがそれぞれ設けられている。吸気開口部および排気開口部は、電池収容ケース内の組電池を効率的に冷却するように、電池収容ケースにおける相互に対向した端面に、それぞれ設けられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このような電池パックでは、冷却風によって組電池を冷却しない場合には、電池収容ケースの吸気開口部および排気開口部の近傍の空気は、各開口部を通って、電池収容ケースの外部に流動するために、組電池における各開口部近傍の電池モジュールの温度が、組電池の中央部に位置する電池モジュールの温度よりも低くなるおそれがある。
【0008】
また、寒冷地等においては、自動車を使用しない場合に、組電池の低温化を防止するために、電池収容ケース上にシートヒーターを配置して、電池収容ボックスを加熱することが行われるが、この場合も、組電池における各開口部近傍の電池モジュールが効率よく加熱されず、組電池の中央部に位置する電池モジュールよりも低くなるおそれがある。このように、組電池における各電池モジュールを均一に加熱されずに、各電池モジュールの温度がばらつくと、組電池としての発電効率が低下するおそれがある。
【0009】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、電池収容ケース内に収容された組電池の各電池モジュールを冷却風によって冷却しない場合に、組電池における各電池モジュールの温度のばらつきを防止して、組電池全体の温度を均一化することができる電池パックを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池パックは、複数の電池モジュールが一体化された組電池が、電池収容ケース内に収容されており、電池収容ケースに設けられた吸気開口部を通って電池収容ケース内に流入し、排気開口部を通って前記電池収容ケースから排出される冷却風によって、組電池の各電池モジュールが冷却されるようになった電池パックであって、電池収容ケースに設けられた吸気開口部及び排気開口部それぞれ吸気側開閉弁及び排気側開閉弁が設けられており、前記吸気側開閉弁及び前記排気側開閉弁が、電池収容ケース内に冷却風が供給されると前記吸気開口部及び前記排気開口部それぞれ開放し、電池収容ケース内に冷却風が供給されないと前記吸気開口部及び前記排気開口部それぞれ閉鎖するようになっていることを特徴とする。
【0011】
前記電池収容ケースには、組電池の低温化を防止するための加熱手段が設けられる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の電池パックの実施の形態の一例を示す概略構成図である。この電池パックは、扁平な直方体状をした複数の角型の電池モジュール11が厚さ方向に一体的に積層された組電池10と、この組電池10が収容された電池収容ケース20とを有している。
【0013】
電池モジュール11は、プラスチック製の電槽を有しており、電槽の内部が、例えば、長手方向に6等分されて、6つの角型セルが形成されている。そして、各角型セル内に電解液および電極体がそれぞれ収容されている。
【0014】
各電池モジュール11が厚さ方向に積層された組電池10を収容する電池収容ケース20は、自動車における車体の水平な載置面上に取り付けられるようになっており、その高さが、収容される組電池10の上下方向の長さよりも大きな直方体状に構成されている。
【0015】
直方体状をした電池収容ケース20の下部および上部には、吸気チャンバー21および排気チャンバー22がそれぞれ形成されている。そして、吸気チャンバー21と排気チャンバー22との間に組電池10が収容されている。
【0016】
電池収容ケース20の一方の端面には、電池収容ケース20の下部に設けられた吸気チャンバー21に連通する吸気開口部21aが設けられており、吸気開口部21aには、この吸気開口部21aを開閉する吸気側開閉弁24が設けられている。また、吸気開口部21aには、吸気ダクト23の一方の端部が接続されている。吸気ダクト23の他方の端部は、自動車の室内に開口している。
【0017】
吸気開口部21aが設けられた電池収容ケース20の端面とは反対側の端面には、電池収容ケース20の上部に設けられた排気チャンバー22に連通する排気開口部22aが設けられており、排気開口部22aには、この排気開口部22aを開閉する排気側開閉弁26が設けられている。また、排気開口部22aには、排気ダクト27の一方の端部が接続されている。排気ダクト27の他方の端部には、ブロア(図示せず)が接続されており、このブロアによって、排気ダクト27内の空気が吸引される。ブロアによって吸引される空気は、車外に排出される。
【0018】
排気チャンバー22の排気開口部22aに設けられた排気側開閉弁26は、通常は、排気開口部22aを閉鎖しており、ブロアによって排気ダクト27内の空気が吸引されることによって、排気開口部22aを開放するようになっている。
そして、排気開口部22aが開放されることによって、排気チャンバー22内の空気が、排気ダクト27を介して、ブロアによって吸引され、電池収容ケース20内が減圧される。
【0019】
吸気チャンバー21の吸気開口部21aに設けられた吸気側開閉弁23は、通常は、吸気開口部21aを閉鎖しており、ブロアによって電池収容ケース20内が減圧されることによって、吸気開口部21aを開放するようになっている。そして、吸気開口部21aが開放されることによって、吸気ダクト24を介して、自動車室内の空気が電池収容ケース20内に吸引される。
【0020】
なお、電池収容ケース20の上面には、組電池10の各電池モジュール11が低温になることを防止するために、シートヒーター28が、適宜、設けられる。
シートヒーター28は、自動車を使用しない場合等において、組電池10の低温化を防止するために、電池収容ケース20全体を加熱することによって、組電池10全体を加熱する。
【0021】
このような構成の電池パックでは、組電池10を冷却する場合には、ブロアが駆動される。これにより、排気ダクト27内の空気がブロアによって吸引されて、排気側開閉弁26が開放され、排気チャンバー22内の空気がブロアによって吸引される。排気チャンバー22ないの空気がブロアによって吸引されると、電池収容ケース20の内部が減圧される。これにより、吸気チャンバー21の吸気開口部21aに設けられた開閉弁23が開放されて、吸気ダクト24を介して、自動車の室内の空気が電池収容ケース20内に吸引される。
【0022】
電池収容ケース20内の吸気チャンバー21内に吸引された空気(冷却風)は、吸気チャンバー21内部全域にわたって拡散されて、組電池10における各電池モジュール11の間を通って、排気チャンバー22内に流入する。これにより、各電池モジュール11がそれぞれ冷却される。排気チャンバー22内の冷却風は、排気開口部22aおよび排気ダクト27を通ってブロアに吸引されて、車外に放出される。
【0023】
これに対して、組電池10の冷却が不要になると、ブロアの駆動が停止される。これにより、排気チャンバー22の排気開口部22aが、排気側開閉弁26によって閉鎖されるとともに、吸気チャンバー21の吸気開口部21aが吸気側開閉弁23によって閉鎖される。
【0024】
このような状態になると、排気チャンバー22内および吸気チャンバー21内の空気が、電池収容ケース20の外部に放出されるおそれがなく、従って、排気チャンバー22および吸気チャンバー21の内部からの放熱が防止される。これにより、電池収容ケース20内の各電池モジュール11の温度は、全体にわたって均一な状態に保持される。
【0025】
組電池10における各電池モジュール11の低温化防止対策として、電池収容ケース20の上面にシートヒーター28が設けられて、そのシートヒーター28によって組電池10全体を加熱する場合にも、吸気開口部21aおよび排気開口部22aからの放熱が、排気側開閉弁26および吸気側開閉弁23によってそれぞれ防止されるために、電池収容ケース20の組電池10における各電池モジュール11は、均等に加熱される。従って、組電池10における各電池モジュール11の発電効率がばらつくおそれがなく、所望の性能が得られる。
【0026】
【発明の効果】
本発明の電池パックは、このように、電池収容ケース内の組電池を冷却する冷却風の吸気開口部および排気開口部に、電池収容ケースに流入する冷却風によって開放される開閉弁がそれぞれ設けられているために、冷却風によって組電池を冷却しない場合に、各電池モジュールの温度がばらつくおそれがない。従って、組電池を冷却しない場合には、各電池モジュールを均一な温度状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池パックの実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
10 組電池
11 電池モジュール
20 電池収容ケース
21 吸気チャンバー
21a 吸気開口部
22 排気チャンバー
22a 排気開口部
23 吸気側開閉弁
24 吸気ダクト
26 排気側開閉弁
27 排気ダクト
28 シートヒーター
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery pack used as a drive source for an electric motor in a hybrid vehicle or the like that uses an electric motor (motor) and an internal combustion engine (engine) as drive sources.
[0002]
[Prior art]
In a hybrid vehicle using both an electric motor (motor) and an internal combustion engine (engine) as drive sources, an assembled battery combining a plurality of single cells is used as the drive source for the electric motor. Since such an assembled battery needs to be mounted in a limited space in an automobile, it needs to be compact and lightweight. For this reason, a rectangular battery module having a thin flat plate shape has been developed as a single battery. In this battery module, a plurality of cells are formed in a flat hollow rectangular battery case made of plastic, and an electrolytic solution and an electrode body are accommodated in each cell.
[0003]
Such a battery module is formed into an assembled battery by stacking and integrating a plurality of battery modules in the thickness direction. Then, the assembled battery is housed in a battery housing case to form a battery pack, which is attached to an appropriate position on the body of the automobile.
[0004]
Each battery module generates heat due to an internal electrochemical reaction, and its temperature rises. However, when the temperature rises, the power generation efficiency decreases. For this purpose, for example, cooling air is supplied into the battery housing case to cool each battery module of the assembled battery provided in the battery housing case.
[0005]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-289701, spaces are provided above and below the assembled battery inside the battery housing case, and the air in one space is sucked by a fan so that the inside of the battery housing case is Cooling air is supplied to the. The cooling air supplied into the battery housing case passes between the battery modules of the assembled battery, cools each battery module, and then is discharged from the battery housing case to the outside of the vehicle.
[0006]
The battery housing case is provided with an intake opening for sucking cooling air into the battery housing case and an exhaust opening for discharging cooling air from the battery housing case. The intake opening and the exhaust opening are respectively provided on the end surfaces facing each other in the battery housing case so as to efficiently cool the assembled battery in the battery housing case.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In such a battery pack, when the assembled battery is not cooled by the cooling air, the air in the vicinity of the intake opening and the exhaust opening of the battery housing case flows to the outside of the battery housing case through each opening. Therefore, the temperature of the battery module in the vicinity of each opening in the assembled battery may be lower than the temperature of the battery module located at the center of the assembled battery.
[0008]
Further, in cold districts and the like, when a car is not used, in order to prevent the temperature of the assembled battery from being lowered, a sheet heater is disposed on the battery housing case to heat the battery housing box. Also in this case, the battery module in the vicinity of each opening in the assembled battery is not efficiently heated, and may be lower than the battery module positioned at the center of the assembled battery. Thus, if the temperature of each battery module varies without uniformly heating each battery module in the assembled battery, the power generation efficiency as the assembled battery may be reduced.
[0009]
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to reduce the temperature of each battery module in the assembled battery when each battery module of the assembled battery housed in the battery housing case is not cooled by cooling air. It is an object of the present invention to provide a battery pack capable of preventing the variation of the battery pack and making the temperature of the entire assembled battery uniform.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The battery pack of the present invention, the assembled battery in which a plurality of battery modules are integrated is housed in the battery case, it flows into the battery case through an air intake opening provided in the battery case A battery pack in which each battery module of the assembled battery is cooled by cooling air discharged from the battery housing case through the exhaust opening, and an air intake opening provided in the battery housing case; exhaust and respectively opening the intake-side valve and the exhaust on-off valve is provided, the intake-side valve and the exhaust on-off valve, the intake opening and the cooling air in the battery case is supplied Each of the exhaust openings is opened, and the intake opening and the exhaust opening are closed when cooling air is not supplied into the battery housing case.
[0011]
The battery housing case is provided with heating means for preventing the assembled battery from being lowered in temperature.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a battery pack according to the present invention. This battery pack includes an assembled battery 10 in which a plurality of rectangular battery modules 11 each having a flat rectangular parallelepiped shape are integrally stacked in a thickness direction, and a battery housing case 20 in which the assembled battery 10 is housed. is doing.
[0013]
The battery module 11 has a plastic battery case, and the inside of the battery case is divided into, for example, six equal parts in the longitudinal direction to form six square cells. An electrolytic solution and an electrode body are accommodated in each square cell.
[0014]
A battery housing case 20 for housing the assembled battery 10 in which the battery modules 11 are stacked in the thickness direction is attached to a horizontal mounting surface of a vehicle body in an automobile, and the height is accommodated. The assembled battery 10 is configured in a rectangular parallelepiped shape that is larger than the length in the vertical direction.
[0015]
An intake chamber 21 and an exhaust chamber 22 are formed in a lower part and an upper part of the rectangular battery housing case 20, respectively. The assembled battery 10 is accommodated between the intake chamber 21 and the exhaust chamber 22.
[0016]
One end face of the battery housing case 20 is provided with an air intake opening 21a that communicates with an air intake chamber 21 provided in the lower part of the battery housing case 20, and the air intake opening 21a is provided with the air intake opening 21a. An intake-side on-off valve 24 that opens and closes is provided. In addition, one end of an intake duct 23 is connected to the intake opening 21a. The other end of the intake duct 23 opens into the interior of the automobile.
[0017]
An exhaust opening 22a communicating with an exhaust chamber 22 provided at the upper part of the battery housing case 20 is provided on the end surface opposite to the end surface of the battery housing case 20 provided with the intake opening 21a. The opening 22a is provided with an exhaust-side on / off valve 26 that opens and closes the exhaust opening 22a. One end of the exhaust duct 27 is connected to the exhaust opening 22a. A blower (not shown) is connected to the other end of the exhaust duct 27, and air in the exhaust duct 27 is sucked by this blower. The air sucked by the blower is discharged outside the vehicle.
[0018]
The exhaust side opening / closing valve 26 provided in the exhaust opening 22a of the exhaust chamber 22 normally closes the exhaust opening 22a, and the air in the exhaust duct 27 is sucked by the blower, so that the exhaust opening 22a is opened.
When the exhaust opening 22a is opened, the air in the exhaust chamber 22 is sucked by the blower through the exhaust duct 27, and the inside of the battery housing case 20 is decompressed.
[0019]
The intake side opening / closing valve 23 provided in the intake opening 21a of the intake chamber 21 normally closes the intake opening 21a, and the inside of the battery housing case 20 is depressurized by the blower, whereby the intake opening 21a. Is to be released. Then, when the intake opening 21 a is opened, air in the automobile compartment is sucked into the battery housing case 20 through the intake duct 24.
[0020]
A sheet heater 28 is appropriately provided on the upper surface of the battery housing case 20 in order to prevent the battery modules 11 of the assembled battery 10 from becoming low temperature.
The seat heater 28 heats the entire assembled battery 10 by heating the entire battery housing case 20 in order to prevent the assembled battery 10 from being lowered in temperature when the automobile is not used.
[0021]
In the battery pack having such a configuration, when the battery pack 10 is cooled, the blower is driven. Thereby, the air in the exhaust duct 27 is sucked by the blower, the exhaust-side on-off valve 26 is opened, and the air in the exhaust chamber 22 is sucked by the blower. When air without the exhaust chamber 22 is sucked by the blower, the inside of the battery housing case 20 is decompressed. As a result, the on-off valve 23 provided in the intake opening 21 a of the intake chamber 21 is opened, and the air in the automobile interior is sucked into the battery housing case 20 through the intake duct 24.
[0022]
Air (cooling air) sucked into the intake chamber 21 in the battery housing case 20 is diffused over the entire interior of the intake chamber 21, passes between the battery modules 11 in the assembled battery 10, and enters the exhaust chamber 22. Inflow. Thereby, each battery module 11 is cooled, respectively. The cooling air in the exhaust chamber 22 is sucked into the blower through the exhaust opening 22a and the exhaust duct 27, and is discharged outside the vehicle.
[0023]
On the other hand, when cooling of the assembled battery 10 becomes unnecessary, the drive of the blower is stopped. As a result, the exhaust opening 22 a of the exhaust chamber 22 is closed by the exhaust side opening / closing valve 26, and the intake opening 21 a of the intake chamber 21 is closed by the intake side opening / closing valve 23.
[0024]
In such a state, there is no possibility that the air in the exhaust chamber 22 and the intake chamber 21 is released to the outside of the battery housing case 20, and thus heat radiation from the inside of the exhaust chamber 22 and the intake chamber 21 is prevented. Is done. Thereby, the temperature of each battery module 11 in the battery housing case 20 is maintained in a uniform state throughout.
[0025]
Even when the seat heater 28 is provided on the upper surface of the battery housing case 20 and the entire assembled battery 10 is heated by the seat heater 28 as a measure for preventing the low temperature of each battery module 11 in the assembled battery 10, the intake opening 21 a In addition, since the heat release from the exhaust opening 22a is prevented by the exhaust side opening / closing valve 26 and the intake side opening / closing valve 23, the battery modules 11 in the assembled battery 10 of the battery housing case 20 are heated evenly. Therefore, there is no possibility that the power generation efficiency of each battery module 11 in the assembled battery 10 varies, and desired performance can be obtained.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, the battery pack of the present invention is provided with the opening / closing valves opened by the cooling air flowing into the battery housing case at the intake opening and the exhaust opening of the cooling air for cooling the assembled battery in the battery housing case, respectively. Therefore, when the assembled battery is not cooled by the cooling air, there is no possibility that the temperature of each battery module varies. Therefore, when the assembled battery is not cooled, each battery module can be brought to a uniform temperature state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of a battery pack of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 assembled battery 11 battery module 20 battery housing case 21 intake chamber 21a intake opening 22 exhaust chamber 22a exhaust opening 23 intake side on / off valve 24 intake duct 26 exhaust side on / off valve 27 exhaust duct 28 seat heater

Claims (2)

  1. 複数の電池モジュールが一体化された組電池が、電池収容ケース内に収容されており、電池収容ケースに設けられた吸気開口部を通って電池収容ケース内に流入し、排気開口部を通って前記電池収容ケース内から排出される冷却風によって、組電池の各電池モジュールが冷却されるようになった電池パックであって、
    電池収容ケースに設けられた前記吸気開口部及び前記排気開口部それぞれ吸気側開閉弁及び排気側開閉弁が設けられており、前記吸気側開閉弁及び前記排気側開閉弁が、電池収容ケース内に冷却風が供給されると前記吸気開口部及び前記排気開口部それぞれ開放し、電池収容ケース内に冷却風が供給されないと前記吸気開口部及び前記排気開口部それぞれ閉鎖するようになっていることを特徴とする電池パック。
    An assembled battery in which a plurality of battery modules are integrated is housed in a battery housing case, flows into the battery housing case through an intake opening provided in the battery housing case, and passes through an exhaust opening. A battery pack in which each battery module of the assembled battery is cooled by cooling air discharged from the inside of the battery housing case ,
    And each provided with an intake-side valve and the exhaust-side valve on the intake opening and the exhaust opening provided in the battery case, the intake-side valve and the exhaust on-off valve, the battery case When the cooling air is supplied to the battery housing case, the intake opening and the exhaust opening are opened, and when the cooling air is not supplied into the battery housing case, the intake opening and the exhaust opening are closed. A battery pack characterized by having
  2. 前記電池収容ケースには、組電池の低温化を防止するための加熱手段が設けられる請求項1に記載の電池パック。The battery pack according to claim 1, wherein the battery housing case is provided with a heating unit for preventing the temperature of the assembled battery from being lowered.
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