JP4696352B2 - Vehicle power supply - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池セルが整列させられた電池セル列を備えた車両用電源装置に関し、特に、その電池セル列を保温する保温構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気自動車、ハイブリッド車などには、比較的大容量の電源装置が用いられる。たとえば、特開2000−233648号公報に記載されたバッテリがそれである。上記バッテリすなわち電源装置は、複数の電池セルを備え、その電池セルを直列に接続することにより高電圧を発生させる。
【0003】
上記電源装置は複数の電池セルを備えるので、複数の電池セルが長手方向に整列させられることによって電池セル列が構成されることが多い。また、上記電源装置には、通常、電池セルの電圧・電流を監視するためのコンピューターや回路保護のためのリレーなどの複数の電気制御回路部品、および電池セルを冷却するための冷却空気を流通させるためのダクトが設けられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
電池セルが長手方向に整列させられた電池セル列が車両に搭載され、冬期に電池セル列が外気温により冷却される場合、長手方向中央付近に位置する電池セルは両側に存在する複数の電池セルが保温材として機能することから、電池セル列の長手方向における電池セルの温度分布を調べると、図1に示すように、長手方向端側の電池セルほど温度が低くなり、両端の電池セルのうち温度が低い側の電池セルの温度と中央の電池セルの温度とはΔT2 の温度差が生じる。
【0005】
また、特開2000−233648号公報に記載されたバッテリは車両の幅方向において左右対照であるが、前述のように、電源装置には複数の電気制御回路部品およびダクトが備えられるので、電池セルの長手方向の一方の端の構造と他方の端の構造とを同じにできない場合が多い。たとえば、前記電気制御回路部品が電池セル列の長手方向の一方の端に集中して配置される場合がある。冬期に電池セル列が外気温により冷却される場合、前記電気制御回路部品が電池セル列の長手方向の一方の端に集中して配置されていると、その電気制御回路部品が保温材として機能することから、電池セル列の長手方向の両端の電池セルの温度を比較すると、図1に示すように、電気制御回路部品が配置されている側の電池セルの温度は、他方の端の電池セルの温度よりもΔT1 だけ高くなる。なお、図1では電気制御回路部品が配置されている側の端を左端とし他方の端を右端としている。
【0006】
ところで、低温時に電池出力を向上させるためには電池セル間の温度差を少なくする必要がある。すなわち、前記ΔT1 およびΔT2 を小さくする必要がある。そのため、従来は、放熱しやすい側の端にグラスウール等の固体の保温材を貼りつけていた。しかし、上記従来の保温材は、車両搭載上の制約から比較的薄くせざるを得ず、その保温効果は十分ではなかった。
【0007】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、電池セル列を構成する複数の電池セル間の温度差が少ない車両用電源装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、複数の電池セルが長手方向に整列させられた電池セル列をその電池セル列の長手方向が車両の幅方向となるように車室内に備えた車両用電源装置であって、(a) 前記電池セル列の長手方向の端の幅方向全体に、車外からの冷気を遮蔽する遮蔽空間が形成されており、(b) 前記遮蔽空間がヒーターダクト内の空間であることにある。
【0009】
【発明の効果】
このようにすれば、車外からの冷気が遮蔽空間により遮蔽されて、遮蔽空間が形成されている側の端の電池セルの温度低下が抑制されることから、電池セル列を構成する複数の電池セル間の温度差が減少する。また、前記遮蔽空間はヒーターダクト内の空間であり、ヒーターダクトは車両に予め設けられていることから、遮蔽空間を構成するための新たな部品が不要となる利点がある。また、冬期には、通常、ヒータが作動させられて車両が運転されることから、ヒーターダクトが設けられている側の電池セルがそのヒーターダクトからの熱により加温されるので、ヒーターダクトが設けられている側の電池セルの温度と電池セル列の中央の電池セルの温度との温度差が一層少なくなる。
【0010】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記車両用電源装置は、前記電池セル列の長手方向の端であって前記遮蔽空間が形成されている側とは反対側の端に、該電池セル列を制御するための電気制御回路部品が配置されている。このようにすれば、電気制御回路部品は熱容量が大きいことから、その電気制御回路部品により、前記遮蔽空間が形成されている側とは反対側の端の電池セルの温度低下も抑制される。従って、電池セル列を構成する複数の電池セル間の温度差が一層減少する。
【0012】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。図2は、本発明の電池パック10(すなわち車両用電源装置)を備えた車両12の要部を説明する斜視図である。車両12は、電気自動車或いはハイブリッド自動車である。
【0013】
図2に示すように、車両12後部には、ベンチ型後部座席32(図4)を支持する座席下カバーパネル14がフロアパネル30(図4)上にその長手方向が車両12の幅方向となるように固設されており、座席下カバーパネル14とフロアパネル30との間に、車両12の幅方向に延びる長手状の電池収容空間16が形成されている。
【0014】
座席下カバーパネル14は、一枚の金属板材からプレス加工された逆U字状断面を備えた長手状部材であって、ベンチ型後部座席32が載置される略水平な床壁14aと、その床壁14aの前側縁から略垂直方向下側に向かう前側壁14bと、その床壁14aの後側縁から略垂直方向下側に向かう第1後側壁14cと、その第1後側壁14cの下側縁から水平方向後ろ側へ向かう連結壁14dと、その連結壁14dにより第1後側壁14cと連結され連結壁14dの後側縁から垂直方向下方に向かう第2後側壁14eとから構成されている。
【0015】
仕切板18は、長手板状部材であって、その前側縁部が座席下カバーパネル14の連結壁14d上に載置されることにより、仕切板18とフロアパネル30との間に収納室20が形成される。
【0016】
上記座席下カバーパネル14の床壁14aには、その長手方向左端であって車両12の前側端に合成樹脂製カバー22が取り付けられており、その合成樹脂製カバー22には、電池収容空間16内に車室の空気を導入するための複数本のスリット24が設けられている。
【0017】
電池パック10は長手状であり、座席下カバーパネル14下に形成された電池収容空間16内においてその長手方向が車両12の幅方向と平行な状態でフロアパネル30上に配置されている。上記電池パック10は、その全体がアッパーケース26に覆われており、そのアッパーケース26の下側に電池セル列28が構成されている。
【0018】
図3は、上記座席下カバーパネル16および電池パック10のアッパーケース26を取り外した状態における車両12後部の平面図であり、図4は、図3のA−A線視断面図である。図4に示すように、略平板状のフロアパネル30上に前記座席下カバーパネル14が固設されることにより前記電池収容空間16が形成され、座席下カバーパネル14上にベンチ型後部座席32が配置される。なお、このベンチ型後部座席32は、座席下カバーパネル14の前側壁14aの前側に倒置させることができるようになっている。
【0019】
図3および図4に示すように、電池収容空間16内には、電池パック10、ヒーターユニット34、ヒーターダクト36、送風ファン38、排気ダクト40、インバーター装置42が収容されている。なお、図4では排気ダクト40を省略している。
【0020】
電池パック10は、電池収容空間16内において一対の後輪ハウジング45間に配置されており、平板状の電池セル46が厚み方向に積層させられることにより構成された電池セル列28と、その電池セル列28が固設される長手状のロアーケース48を備えている。上記電池セル列28は長手方向両端に一対のエンドプレート50、50が積層され、その一対のエンドプレート50、50間の距離が拘束ロッド52により固定されている。また、上記ロアーケース48の長手方向一方の端には電気制御回路モジュール54が配設されている。この電気制御回路モジュール54は、部品収容ケース56内に、電池セル46の充電状態を監視するバッテリーコンピュータ58や電池セル列28を含む高電圧回路の接続・遮断を行なうリレー60等を集中的に配設したものである。
【0021】
ヒーターユニット34は、図示しないエンジン冷却水を熱源としてヒーターダクト36へ温風を送風するために熱交換器34aおよびファン34b等を備えて構成されている。ヒーターダクト36は、ファン34bの吹き出し口に接続され、そのファン36bから車両12の長手方向前側に向かう第1ダクト部36aとその第1ダクト部36aに対して略垂直な第2ダクト部36bとからなる。上記第1ダクト部36aは、前記電気制御回路モジュール54が配設されている側とは反対側の電池セル列28の端において、その電池セル列28に隣接し且つ電池セル列28の長手方向に略垂直となるように配設されている。また、その第1ダクト部36aの断面形状は、図5に示すように、互いに平行な一対の垂直壁と、互いに平行な一対の水平壁とを有する五角形であり、車両12の幅方向に平行な方向の長さは、最も短い部分(最上部)で電池セル46の厚み方向長さの約1.2倍、最も長い部分(最下部)で電池セル46の厚み方向長さの約4倍の長さとされている。この第1ダクト部36aは、電池セル列28の長手方向の端において車外と直接連通しない略閉じられた空間を形成することから、第1ダクト部36a内の空間が遮蔽空間として機能する。
【0022】
第2ダクト部36bは、電池セル列28の長手方向に平行にその電池セル列28に沿うように配設されている。また、第2ダクト部36bの断面形状は、幅方向長さが第1ダクト部36aのそれよりも短くされる代わりに垂直方向長さが第1ダクト部36aのそれよりも長くされており、それにより第2ダクト部36bの断面積と第1ダクト部36aの断面積とは等しくされている。また、第2ダクト部36bの図示しない前側面には、図示しないヒータ吹き出し口が複数設けられており、さらに、座席下カバーパネル14の前側壁14aにも図示しないヒータ吹き出し口が設けられており、その座席下カバーパネル14のヒータ吹き出し口から温風が車室へ吹き出されるようになっている。
【0023】
送風ファン38は、電気制御回路モジュール54を介して電池セル列28の長手方向の端に隣接する位置に配設されており、送風ファン38の吸入口38aには、冷却空気とともに電池収容空間16に導入される塵が送風ファン38に導入されるのを防止するためのカバー62が設けられている。排気ダクト40は、一方の端が、電気制御回路モジュール54の上部において電池セル列28に向けて開口するように配置されている。前記インバーター装置42は、電池セル列28により発生させられた直流高電圧を交流100Vに変換する装置である。
【0024】
図5は、図3のB−B視断面図であって、送風ファン38により導入された空気の流れを説明するための図である。合成樹脂カバー22に設けられたスリット24から電池収容空間16に導入された冷却空気は、図5に示すように、送風ファン38により、部品収容ケース56下面とロアーケース48との間に形成された空気導入路64を通って電池セル列28の下部に導入され、さらに、電池セル46間の隙間、電池セル列28の上部を通って排気ダクト40へと導入される。
【0025】
上記のように構成された車両12を、寒冷地において屋外に一晩放置すると、電池セル46は外気の流入により冷却される。そのように、自然に電池セル46が冷却される場合、各電池セル46の温度は一様ではなく、電池セル列28の配列の中央ほど温度は高くなる。これは、電池セル列28は全長が長くその長手方向が車両12の幅方向に平行に配列されていることから、電池セル列28の両端側ほどボディー側面に近いため、および、電池セル列28の中央付近では両側に積層された電池セル46が保温材(或いは断熱材)として機能するためである。
【0026】
しかしながら、本実施例では、電池セル列28の長手方向の一方の端にヒーターダクト36の第1ダクト部36aが配設されている。従って、車外からの冷気がヒーターダクト36の第1ダクト部36aにより遮蔽されて、第1ダクト部36aが形成されている側の端の電池セル46の温度低下が抑制されることから、電池セル列28を構成する複数の電池セル46間の温度差が減少する。なお、第1ダクト部36a内は空気により満たされており、空気の熱伝導率はグラスウール等の固体の保温材の熱伝導率よりも低いため、電池セル46間の温度差は従来の保温材を用いた場合よりも少なくなる。
【0027】
また、本実施例では、ヒーターダクト36の第1ダクト部36aとは反対側の電池セル列28の端に、電気制御回路モジュール54が配設されている。この電気制御回路モジュール54は熱容量が大きいことから、その電気制御回路モジュール54により、ヒーターダクト36の第1ダクト部36aが形成されている側とは反対側の端の電池セル46の温度低下も抑制される。従って、電池セル列28を構成する複数の電池セル46間の温度差が一層減少する。
【0028】
また、本実施例では、ヒーターダクト36の第1ダクト部36a内の空間が遮蔽空間として機能しているので、遮蔽空間を構成するための新たな部品が不要となる利点がある。また、冬期には、通常、ヒータが作動させられて車両12が運転されるので、ヒーターダクト36の第1ダクト部36aが設けられている側の電池セル46がヒータダクト36の第1ダクト部36aからの熱により加温されるので、ヒーターダクト36の第1ダクト部36aが設けられている側の電池セル46の温度と電池セル列28の中央の電池セル46の温度との温度差が一層少なくなる。
【0029】
図6は、ヒーターダクト36の第1ダクト部36aによる冷気遮蔽効果を説明する図である。なお、図6では、前記電気制御回路モジュール54が配設されている側の端を左端とし、他方の端を右端としている。右端に上記ヒーターダクト36の第1ダクト部36a等の遮蔽空間を構成するための部材が設けられていない場合には、右端の電池セル46の方が左端の電池セル46よりも放熱し易いため各電池セル46の温度分布は曲線aのようになり、右端の電池セル46の温度は左端の電池セル46の温度よりもΔT1 だけ低い。それに対して、本実施例のように右端の電池セル46に隣接するように第1ダクト部36aが設けられている場合には、ヒーターが作動されなくても、曲線bに示すように、各電池セル46間の温度差は小さくなり、両端の電池セル46の温度差はΔT1 ’(<ΔT1 )となる。ヒーターが作動させられる場合は、右端の電池セル46の温度はさらに上昇し、曲線cに示すように、電池セル列28の配列の中央よりも右側の電池セル46の温度はさらに上昇し、配列の中央の電池セル46と右端の電池セル46の温度差はさらに少なくなる。
【0030】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は他の態様においても適用される。
【0031】
たとえば、前述の実施例では、ヒーターダクト36の第1ダクト部36a内の空間が、本来の機能である温風を通す管路として機能するとともに、車外からの冷気を遮蔽するための遮蔽空間としても機能していたが、その第1ダクト部36aに代えて、上記遮蔽空間としてのみ機能する空間を構成するための部材が、電池セル列28の端に配置されてもよい。
【0032】
また、前述の実施例の電池セル46は平板状であっが、電池セルは丸型等の他の形状であってもよい。
【0033】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電源装置が外気により冷却された場合の各電池セルの温度分布を示す図である。
【図2】本発明の電池パック(車両用電源装置)を備えた車両の要部を説明する斜視図である。
【図3】図2の座席下カバーパネルおよび電池パックのアッパーケースを取り外した状態における車両後部の平面図である。
【図4】図3のA−A線視断面図である。
【図5】図3のB−B視断面図であって、送風ファンにより導入された空気の流れを説明するための図である。
【図6】ヒーターダクトの第1ダクト部による冷気遮蔽効果を説明する図である。
【符号の説明】
10:車両用電源装置
28:電池セル列
36:ヒーターダクト
36a:第1ダクト部
46:電池セル
58:バッテリーコンピュータ(電気制御回路部品)
60:リレー(電気制御回路部品)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicular power supply apparatus including a battery cell array in which a plurality of battery cells are arranged, and more particularly, to a heat retaining structure that retains the battery cell array.
[0002]
[Prior art]
A relatively large capacity power supply device is used for electric vehicles, hybrid vehicles, and the like. For example, the battery described in JP2000-233648A. The battery, that is, the power supply device includes a plurality of battery cells, and generates a high voltage by connecting the battery cells in series.
[0003]
Since the power supply device includes a plurality of battery cells, the battery cell row is often configured by aligning the plurality of battery cells in the longitudinal direction. In addition, a plurality of electric control circuit components such as a computer for monitoring the voltage and current of the battery cell and a relay for circuit protection, and cooling air for cooling the battery cell are normally circulated in the power supply device. A duct is provided for the purpose.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When a battery cell array in which battery cells are aligned in the longitudinal direction is mounted on a vehicle and the battery cell array is cooled by the outside air temperature in winter, the battery cells located near the center in the longitudinal direction are a plurality of batteries existing on both sides. Since the cell functions as a heat insulating material, when the temperature distribution of the battery cells in the longitudinal direction of the battery cell row is examined, as shown in FIG. Of these, a temperature difference of ΔT2 occurs between the temperature of the battery cell on the lower temperature side and the temperature of the central battery cell.
[0005]
Further, the battery described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-233648 is a left-right contrast in the width direction of the vehicle. However, as described above, since the power supply device includes a plurality of electric control circuit components and ducts, the battery cell In many cases, the structure at one end in the longitudinal direction cannot be the same as the structure at the other end. For example, the electric control circuit component may be concentrated on one end in the longitudinal direction of the battery cell row. When the battery cell row is cooled by the outside air temperature in winter, the electric control circuit component functions as a heat insulating material when the electric control circuit component is concentrated on one end in the longitudinal direction of the battery cell row. Therefore, when comparing the temperatures of the battery cells at both ends in the longitudinal direction of the battery cell row, as shown in FIG. 1, the temperature of the battery cell on the side where the electric control circuit component is arranged is It is higher by ΔT1 than the cell temperature. In FIG. 1, the end on the side where the electric control circuit component is disposed is the left end and the other end is the right end.
[0006]
By the way, in order to improve battery output at low temperatures, it is necessary to reduce the temperature difference between battery cells. That is, it is necessary to reduce the ΔT1 and ΔT2. For this reason, conventionally, a solid heat insulating material such as glass wool is attached to the end on the side where heat is easily released. However, the conventional heat insulating material has to be relatively thin due to restrictions on mounting on a vehicle, and the heat insulating effect is not sufficient.
[0007]
The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle power supply device in which a temperature difference between a plurality of battery cells constituting a battery cell row is small.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the gist of the present invention is to provide a battery cell array in which a plurality of battery cells are aligned in the longitudinal direction so that the longitudinal direction of the battery cell array is in the width direction of the vehicle. the power supply device provided in, (a) the the entire width direction of the longitudinal end of the battery cell array, and the shielded space that shields the cold air from outside is formed, (b) the shielded space Is in the space inside the heater duct .
[0009]
【The invention's effect】
In this way, cold air from the outside of the vehicle is shielded by the shielding space, and the temperature drop of the battery cell at the end where the shielding space is formed is suppressed, so that the plurality of batteries constituting the battery cell array The temperature difference between cells is reduced. Further, since the shielded space is a space in the heater duct, and the heater duct is provided in advance in the vehicle, there is an advantage that a new part for configuring the shielded space becomes unnecessary. In winter, the heater is normally operated and the vehicle is operated, so that the battery cell on the side where the heater duct is provided is heated by the heat from the heater duct. The temperature difference between the temperature of the provided battery cell and the temperature of the battery cell in the center of the battery cell row is further reduced.
[0010]
Other aspects of the invention
Here, preferably, the power supply device for a vehicle controls the battery cell row at the end in the longitudinal direction of the battery cell row, which is opposite to the side where the shielding space is formed. Electrical control circuit components are arranged for this purpose. According to this configuration, since the electric control circuit component has a large heat capacity, the electric control circuit component also suppresses the temperature drop of the battery cell at the end opposite to the side where the shielding space is formed. Therefore, the temperature difference between the plurality of battery cells constituting the battery cell row is further reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective view illustrating a main part of the
[0013]
As shown in FIG. 2, at the rear of the
[0014]
The under-
[0015]
The
[0016]
A
[0017]
The
[0018]
FIG. 3 is a plan view of the rear portion of the
[0019]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 3 and is a view for explaining the flow of air introduced by the
[0025]
If the
[0026]
However, in the present embodiment, the
[0027]
In the present embodiment, the electric
[0028]
In addition, in this embodiment, since the space in the
[0029]
FIG. 6 is a diagram for explaining the cool air shielding effect by the
[0030]
As mentioned above, although one Example of this invention was described based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
[0031]
For example, in the above-described embodiment, the space in the
[0032]
Moreover, although the
[0033]
As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this is an embodiment to the last, and this invention is implemented in the aspect which added various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a temperature distribution of each battery cell when a conventional power supply device is cooled by outside air.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a main part of a vehicle including a battery pack (vehicle power supply device) according to the present invention.
3 is a plan view of a rear portion of the vehicle in a state where an under-seat cover panel and a battery pack upper case of FIG. 2 are removed. FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 3 for explaining the flow of air introduced by the blower fan.
FIG. 6 is a diagram for explaining a cold air shielding effect by a first duct portion of a heater duct.
[Explanation of symbols]
10: Power supply device for vehicle 28: Battery cell row 36:
60: Relay (electric control circuit component)
Claims (2)
前記電池セル列の長手方向の端の幅方向全体に、車外からの冷気を遮蔽する遮蔽空間が形成されており、
前記遮蔽空間がヒーターダクト内の空間であることを特徴とする車両用電源装置。A power supply device for a vehicle provided with a battery cell array in which a plurality of battery cells are aligned in a longitudinal direction in a vehicle compartment so that a longitudinal direction of the battery cell array is a width direction of the vehicle,
A shielding space that shields cold air from the outside of the vehicle is formed over the entire width direction of the longitudinal end of the battery cell row ,
The vehicular power supply device, wherein the shielding space is a space in a heater duct .
Priority Applications (1)
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