JP5673812B2 - 電気自動車のバッテリパック構造 - Google Patents

電気自動車のバッテリパック構造 Download PDF

Info

Publication number
JP5673812B2
JP5673812B2 JP2013515030A JP2013515030A JP5673812B2 JP 5673812 B2 JP5673812 B2 JP 5673812B2 JP 2013515030 A JP2013515030 A JP 2013515030A JP 2013515030 A JP2013515030 A JP 2013515030A JP 5673812 B2 JP5673812 B2 JP 5673812B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
harness
battery pack
passage
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013515030A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012157332A1 (ja
Inventor
典久 辻村
典久 辻村
俊文 高松
俊文 高松
誠 岩佐
誠 岩佐
達規 谷垣
達規 谷垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2013515030A priority Critical patent/JP5673812B2/ja
Publication of JPWO2012157332A1 publication Critical patent/JPWO2012157332A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5673812B2 publication Critical patent/JP5673812B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6562Gases with free flow by convection only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、バッテリパックケースの内部空間に、複数のバッテリモジュールとバッテリコントローラを搭載した電気自動車のバッテリパック構造に関する。
電気自動車のバッテリパックには、バッテリパックケースの内部空間に、バッテリセルの集合体による複数のバッテリモジュールと、バッテリ管理を行うバッテリコントローラと、を搭載している。このバッテリパックにおいて、複数のバッテリモジュールとバッテリコントローラを、強電線を束ねた強電ハーネスや弱電線を束ねた弱電ハーネスにより互いに接続した構造が例えば特許文献1として知られている。
しかしながら、特許文献1に記載されたバッテリパック構造にあっては、ケース内部空間を三つの分割矩形領域に区分し、三つの分割矩形領域のそれぞれにバッテリモジュールを搭載している。このとき三つのバッテリモジュールの対向側面によるT字状の隙間を、ハーネス配索経路としている。このため、複数のバッテリモジュールのうちバッテリコントローラから離れた位置のバッテリモジュールと、バッテリコントローラと、をハーネス接続する際、曲がった隙間経路に沿って曲げながらハーネスを配索する必要がある。この結果、ハーネス配索作業性が低いし、ハーネス耐久性を低下させてしまう、という問題があった。
一方、バッテリパックケースの内部空間に複数のバッテリモジュールを搭載したときに確保される隙間は、バッテリ温度を管理する温調風を流す温調風通路として利用される。このように、複数のバッテリモジュールを搭載したときに確保される隙間を、温調風通路とハーネス配索経路として兼用すると、温調風が流れる隙間に温調風の流れを乱すように曲がったハーネスが配索される。この結果、ハーネスが通路抵抗となって温調風のスムーズな流れを確保できない、という問題があった。
WO2010/098271A1号公報(国際公開)
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、複数のバッテリモジュールとバッテリコントローラのハーネス接続において、ハーネス配索作業性やハーネス耐久性を向上させながら、温調風のスムーズな流れを確保することができる電気自動車のバッテリパック構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の電気自動車のバッテリパック構造は、バッテリパックケースの内部空間に、バッテリセルの集合体による複数のバッテリモジュールと、バッテリ管理を行うバッテリコントローラと、を搭載するにあたり、前記バッテリパックケースの内部空間に前記複数のバッテリモジュールを搭載したときに前記複数のバッテリモジュール間に確保される複数の隙間のうち、第1の方向の隙間を、温調風が流れる第1温調風通路とし、前記第1温調風通路の下流で前記第1の方向とは異なる第2の方向の隙間を、温調風が流れる第2温調風通路とする。そして、前記バッテリコントローラを、前記第2温調風通路に臨んだ位置に配置し、前記複数のバッテリモジュールからの検出線端子と前記バッテリコントローラとを接続するハーネス及び前記ハーネスの一端であり前記検出線端子と接続するハーネス端子を、前記第2温調風通路内に、当該第2温調風通路に沿って配索した。
したがって、複数のバッテリモジュールとバッテリコントローラをハーネス接続する際、第2温調風通路に沿わせるだけの簡素化されたハーネス配索作業となる。そのため、曲がった経路へのハーネス配索に比べ、ハーネス配索作業性が向上するとともに、ハーネス耐久性も向上する。
さらに、第2温調風通路に配索されるハーネスは、当該第2温調風通路を流れる温調風の流れに沿うように真っ直ぐに延びるハーネスになる。そのため、温調風の流れを乱すように曲がったハーネスが配索される場合に比べ、温調風通路の通路抵抗が低く抑えられ、温調風のスムーズな流れが確保される。
この結果、複数のバッテリモジュールとバッテリコントローラのハーネス接続において、ハーネス配索作業性やハーネス耐久性を向上させながら、温調風のスムーズな流れを確保することができる。
実施例1の構造を採用したバッテリパックBPが搭載されたワンボックスタイプの電気自動車を示す概略側面図である。 実施例1の構造を採用したバッテリパックBPが搭載されたワンボックスタイプの電気自動車を示す概略底面図である。 実施例1のバッテリパックBPを示す全体斜視図である。 実施例1のバッテリパックBPを示すバッテリケースアッパーカバーを外した斜視図である。 実施例1のバッテリパックBPの内部構成と温調風の流れを示すバッテリケースアッパーカバーを外した平面図である。 実施例1のバッテリパックBPの温調風ユニットの構成と温調風の流れを示す図5のA部拡大図である。 実施例1のバッテリパックBPのケース内部空間の領域区分構成を示す平面図である。 実施例1のバッテリパックBP内における各パック構成要素のバスバー接続構成及びハーネス接続構成を示す回路図である。 実施例1のバッテリパックBPのケース内部空間における各パック構成要素のバスバー接続構成及びハーネス接続構成を示す平面図である。 実施例1のバッテリパックBPのケース内部空間における各パック構成要素のハーネス接続構成を示す図9の矢印B方向斜視図である。 実施例1のバッテリパックBPのケース内部空間における各パック構成要素のハーネス接続構成を示す図9の矢印C方向斜視図である。 実施例1のバッテリパックBPに搭載されたLBコントローラを示す斜視図である。
以下、本発明の電気自動車のバッテリパック構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。
まず、実施例1の電気自動車のバッテリパック構造における構成を、「バッテリパックBPの車載構成」、「バッテリパックBPのパック構成要素」、「バッテリパックBPのケース内部空間の領域区分構成」、「バッテリ強電回路のバスバー接続構成」、「パック構成要素間のハーネス接続構成」に分けて説明する。
[バッテリパックBPの車載構成]
図1及び図2は、実施例1の構造を採用したバッテリパックBPが搭載されたワンボックスタイプの電気自動車を示す概略側面図及び概略底面図である。以下、図1及び図2に基づき、バッテリパックBPの車載構成を説明する。
前記バッテリパックBPは、図1に示すように、車体フロア100の下部のホイールベース中央部位置に配置される。車体フロア100は、モータ室101と車室102を画成するダッシュパネル104との接続位置から、車室102に連通する荷室103を確保する車両後端位置まで設けられ、車両前方から車両後方までのフロア面凹凸を抑えたフラット形状としている。車室102には、インストルメントパネル105と、センターコンソールボックス106と、エアコンユニット107と、乗員シート108と、を有する。
前記バッテリパックBPは、図2に示すように、車体強度部材である車体メンバに対して8点支持される。車体メンバは、車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ109,109と、一対のサイドメンバ109,109を車幅方向に連結する複数のクロスメンバ110,110,…と、を有して構成される。バッテリパックBPの両側は、一対の第1サイドメンバ支持点S1,S1と一対の第1クロスメンバ支持点C1,C1と一対の第2サイドメンバ支持点S2,S2により6点支持される。バッテリパックBPの後側は、一対の第2クロスメンバ支持点C2,C2により2点支持されている。
前記バッテリパックBPは、図1に示すように、ダッシュパネル104に沿って車両前後方向に直線状に配索した充放電ハーネス111を介し、モータ室101に配置されている強電モジュール112(DC/DCコンバータ+充電器)と接続される。このモータ室101には、強電モジュール112以外に、インバータ113と、モータ駆動ユニット114(走行用モータ+減速ギヤ+デファレンシャルギヤ)と、を有する。また、車両前面位置には、充電ポートリッドを有する急速充電ポート115と普通充電ポート116が設けられる。急速充電ポート115と強電モジュール112は、急速充電ハーネス117により接続される。普通充電ポート116と強電モジュール112は、普通充電ハーネス118により接続される。
前記バッテリパックBPは、インストルメントパネル105内に配置されているエアコンユニット107を備えた空調システムと接続される。即ち、後述するバッテリモジュールが搭載されているバッテリパックBPの内部温度を温調風(冷風、温風)により管理する。なお、冷風は、空調システムから分岐冷媒管を介して冷媒をエバポレータに導入することで作り出す。温風は、空調システムからのPTCハーネスを介してPTCヒータを作動することで作り出す。
前記バッテリパックBPは、図外のCANケーブル等の双方向通信線を介し、外部の電子制御システムと接続される。即ち、バッテリパックBPは、外部の電子制御システムと情報交換に基づく統合制御により、バッテリモジュールの放電制御(力行制御)や充電制御(急速充電制御・普通充電制御・回生制御)等が行われる。
[バッテリパックBPのパック構成要素]
図3〜図6は、実施例1のバッテリパックBPの詳細を示す図である。以下、図3〜図6に基づき、バッテリパックBPのパック構成要素を説明する。
実施例1のバッテリパックBPは、図3及び図4に示すように、バッテリパックケース1と、バッテリモジュール2と、温調風ユニット3と、サービス・ディスコネクト・スイッチ4(以下、「SDスイッチ」という。)と、ジャンクションボックス5と、リチウムイオン・バッテリ・コントローラ6(以下、「LBコントローラ」という。)と、を備えていている。
前記バッテリパックケース1は、図3及び図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11とバッテリパックアッパーカバー12の2部品によって構成される。
前記バッテリパックロアフレーム11は、図4に示すように、車体メンバに対し支持固定されるフレーム部材である。このバッテリパックロアフレーム11には、バッテリモジュール2や他のパック構成要素3,4,5,6を搭載する方形凹部による搭載空間を有する。このバッテリパックロアフレーム11のフレーム前端縁には、冷媒管コネクタ端子13と弱電コネクタ端子16と充放電コネクタ端子14と車室内空調用に強電を供給する強電コネクタ端子15が取り付けられている。
前記バッテリパックアッパーカバー12は、図3に示すように、バッテリパックロアフレーム11の外周部位置にボルト固定されるカバー部材である。このバッテリパックアッパーカバー12には、バッテリパックロアフレーム11に搭載される各パック構成要素2,3,4,5,6のうち、特にバッテリモジュール2の凹凸高さ形状に対応した凹凸段差面形状によるカバー面を有する。
前記バッテリモジュール2は、図4及び図5に示すように、バッテリパックロアフレーム11に搭載され、第1バッテリモジュール21と第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23との3分割モジュールにより構成される。各バッテリモジュール21,22,23は、二次電池(リチウムイオンバッテリ等)による複数のバッテリセルを積み重ねた集合体構造であり、各バッテリモジュール21,22,23の詳しい構成は、下記の通りである。
前記第1バッテリモジュール21は、図4及び図5に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち車両後部領域に搭載される。この第1バッテリモジュール21は、厚みが薄い直方体形状のバッテリセルを構成単位とし、複数個のバッテリセルを厚み方向に積み重ねたものを用意しておく。そして、バッテリセルの積み重ね方向と車幅方向を一致させて搭載する縦積み(例えば、20枚縦積み)により構成している。
前記第2バッテリモジュール22と前記第3バッテリモジュール23のそれぞれは、図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち、第1バッテリモジュール21より前側の車両中央部領域に車幅方向に左右分かれて一対搭載される。この第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23は、全く同じパターンによる平積み構成としている。即ち、厚みが薄い直方体形状のバッテリセルを構成単位とし、複数枚(例えば、4枚と5枚)のバッテリセルを厚み方向に積み重ねたものを複数個(例えば、4枚積みを1組、5枚積みを2組)用意しておく。そして、バッテリセルの積み重ね方向と車両上下方向を一致させた平積み状態としたものを、例えば、車両後方から車両前方に向かって順に4枚平積み・5枚平積み・5枚平積みというように、車両前後方向に複数個整列させることで構成している。
前記温調風ユニット3は、図5に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち車両前側空間の右側領域に配置され、バッテリパックBPの温調風通路に温調風(冷風、温風)を送風する。温調風ユニット3は、図6に示すように、ユニットケース31と、送風ファン32と、エバポレータ33と、PTCヒータ34と、温調風ダクト35と、を有して構成される。なお、エバポレータ33には、フレーム前端縁に取り付けられた冷媒管コネクタ端子13を介して冷媒が導入される。
前記SDスイッチ4は、図3及び図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち車両前側空間の中央部領域に配置され、手動操作によりバッテリ強電回路を機械的に遮断するスイッチである。このSDスイッチ4は、強電モジュール112やインバータ113等の点検や修理や部品交換等を行う際、手動操作によりスイッチ入とスイッチ断が切り替えられる。
前記ジャンクションボックス5は、図3及び図4に示すように、バッテリパックロアフレーム11のうち車両前側空間の左側領域に配置され、リレー回路により強電の供給/遮断/分配を集中的に行う。このジャンクションボックス5には、温調風ユニット3の制御を行う温調用リレー51と温調用コントローラ52が併設されている。
前記LBコントローラ6は、図4及び図5に示すように、第1バッテリモジュール21の左側端面位置に配置され、各バッテリモジュール21,22,23の容量管理・温度管理・電圧管理を行う。このLBコントローラ6は、温度検出信号線からの温度検出信号、バッテリ電圧検出線からのバッテリ電圧検出値、バッテリ電流検出信号線からのバッテリ電流検出信号に基づく演算処理により、バッテリ容量情報やバッテリ温度情報やバッテリ電圧情報を取得する。
[バッテリパックBPのケース内部空間の領域区分構成]
図7は、実施例1のバッテリパックBPのケース内部空間の領域区分構成を示す平面図である。以下、図7に基づき、バッテリパックBPのケース内部空間の領域区分構成を説明する。
実施例1のバッテリパックBPは、図7に示すように、バッテリパックケース1の内部空間を、車幅方向に引かれる境界線Lを隔てて、車両後方側のバッテリモジュール搭載領域7と車両前方側の電装品搭載領域8の2つの車両前後方向領域に分けている。バッテリモジュール搭載領域7は、車両後方端から車両前方寄りの境界線Lまでのケース内部空間の大半の領域を占有する。電装品搭載領域8は、車両前方端から車両前方寄りの境界線Lまでのバッテリモジュール搭載領域7より狭い領域を占有する。
前記バッテリモジュール搭載領域7は、T字通路(中央通路36と交差通路37)により第1分割矩形領域71と第2分割矩形領域72と第3分割矩形領域73の三つの分割矩形領域に区分される。第1分割矩形領域71には、一側面にLBコントローラ6を有する第1バッテリモジュール21が搭載される。第2分割矩形領域72には、第2バッテリモジュール22が搭載される。第3分割矩形領域73には、第3バッテリモジュール23が搭載される。
前記電装品搭載領域8は、車幅方向に分けられた第1区分領域81と第2区分領域82と第3区分領域83の三つの区分領域に分けられる。第1区分領域81から第2区分領域82の下部にかけては、温調風ユニット3が搭載される。第2区分領域82の上部には、SDスイッチ4が搭載される。第3区分領域83には、ジャンクションボックス5が搭載される。
前記バッテリパックBPの内部空間には、温調風ユニット3にて作り出された温調風の内部循環を確保するための温調風通路を、各バッテリモジュール21,22,23を分割矩形領域に搭載したときの隙間を利用して形成している。この温調風通路としては、温調風ユニット3から吹き出される温調風が最初に流れ出る中央通路36と、該中央通路36からの流れを車幅方向の両側に分ける交差通路37と、内部空間の外周に流れ込んできた温調風を温調風ユニット3に戻す環状通路38と、を有する。中央通路36は、第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23の対向面に隙間を持たせることで形成される。交差通路37は、第1バッテリモジュール21と第2,第3バッテリモジュール22,23の対向面に隙間を持たせることで形成される。環状通路38は、バッテリパックロアフレーム11と各パック構成要素2,3,4,5,6との間に隙間余裕を持たせることで形成される。
前記温調風通路としては、温調風が主に流れる通路である中央通路36と交差通路37と環状通路38以外に、ケース内部空間にパック構成要素2,3,4,5,6を搭載することにより形成される隙間や間隔や空間も含まれる。例えば、第1バッテリモジュール21については、構成要素であるバッテリセルの積み重ね隙間は、温調風の流れ方向と同じ方向となることで温調風通路になる。第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23については、4枚平積みバッテリセルと5枚平積みバッテリセルの搭載間隔と、5枚平積みバッテリセルと5枚平積みバッテリセルの搭載間隔と、が温調風通路になる。電装品搭載領域8については、バッテリパックアッパーカバー12の内面と、温調風ユニット3及びジャンクションボックス5の構成部品と、の間に形成される空間が温調風通路になる。
[バッテリ強電回路のバスバー接続構成]
図8及び図9は、実施例1のバッテリパック構造におけるバッテリ強電回路のバスバー接続構成を示す。以下、図8及び図9に基づきバッテリ強電回路のバスバー接続構成を説明する。
実施例1のバッテリパックBPのバッテリ強電回路は、図8に示すように、図外の内部バスバーを備えた各バッテリモジュール21,22,23と、ジャンクションボックス5と、SDスイッチ4と、を互いに外部バスバー90(バスバー)を介して接続するというバスバー接続構成により形成される。なお、ジャンクションボックス5と充放電コネクタ端子14は、強電ハーネス91を介して接続される。
前記バッテリ強電回路において、内部バスバーとは、各バッテリモジュール21,22,23を構成する複数のバッテリセルの端子に接続された導電プレートである。外部バスバー90とは、内部バスバーによる各端子間を、下記に述べるバッテリ強電回路を構成するように接続する導電プレートであり、第1外部バスバー90aと第2外部バスバー90bと第3外部バスバー90cを有する。第1外部バスバー90aは、図9に示すように、第1バッテリモジュール21の交差通路37に沿う側面位置に設けている。第2外部バスバー90b及び第3外部バスバー90cは、図9に示すように、第2バッテリモジュール22及び第3バッテリモジュール23の中央通路36に沿う両側面位置にそれぞれ設けている。
前記バッテリ強電回路において、三分割された各バッテリモジュール21,22,23は、合計バッテリセル数(48枚)を二組みに分けた二分割バッテリセル数(24枚)による回路構成とする。そして、二分割バッテリセルに対して、ジャンクションボックス5とSDスイッチ4をそれぞれバスバー接続する。つまり、第1バッテリモジュール21(20枚)と第2バッテリモジュール22(2枚)と第3バッテリモジュール23(2枚)を合わせて1組(合計24枚)とする。そして、第2バッテリモジュール22(14枚−2枚=12枚)と第3バッテリモジュール23(14枚−2枚=12枚)を合わせて他の1組(合計24枚)とする。
[パック構成要素間のハーネス接続構成]
図8〜図11は、実施例1のバッテリパック構造におけるパック構成要素間のハーネス接続構成を示す。以下、図8〜図11に基づきパック構成要素間のハーネス接続構成を説明する。
実施例1のバッテリパックBPのパック構成要素間のハーネス接続構成としては、ジャンクションボックス5とLBコントローラ6の弱電ハーネス接続構成と、バッテリモジュール2とLBコントローラ6の強電ハーネス接続構成と、バッテリモジュール2とLBコントローラ6の弱電ハーネス接続構成と、を備えている。
・ジャンクションボックス5とLBコントローラ6の弱電ハーネス接続構成
前記ジャンクションボックス5とLBコントローラ6は、図9に示すように、バッテリパックケース1の内部空間に形成した温調風通路のうち、環状通路38の一部であるケース一側辺に沿う直線通路部38aに臨む離れた位置にそれぞれ配置している。そして、ジャンクションボックス5とLBコントローラ6とを接続する弱電ハーネス96を、車両前後方向に延びる直線通路部38aに沿って配索している。
前記ジャンクションボックス5は、電装品搭載領域8内であって、直線通路部38aに臨む車幅方向端部位置に配置している。
前記LBコントローラ6は、複数のバッテリセルが車幅方向に縦積みされる第1バッテリモジュール21を搭載する第1分割矩形領域71内であって、直線通路部38aに臨む車幅方向端部位置に縦積み配置している。
前記弱電ハーネス96は、図8に示すように、ジャンクションボックス5内の電流センサ53からのバッテリ電流検出信号線96aを束ねると共に、LBコントローラ6から外部の電子制御システムへの制御信号線96bを束ねたものである。バッテリ電流検出信号線96aは、充放電に伴い変化するバッテリ電流情報をLBコントローラ6に供給する。制御信号線96bは、LBコントローラ6により取得されたバッテリ容量情報やバッテリ温度情報やバッテリ電圧情報を外部の電子制御システムへ送出する。なお、ジャンクションボックス5内のリレー回路は、外部の電子制御システムから制御信号線96bを介して送られるリレー回路のオン/オフ情報に基づき開閉動作する。
・バッテリモジュール2とLBコントローラ6の強電ハーネス接続構成
前記バッテリモジュール2とLBコントローラ6は、図9に示すように、バッテリパックケース1の内部空間に形成した温調風通路のうち各バッテリモジュール21,22,23の一側面が共に露出する交差通路37(共通通路部)に臨む位置にLBコントローラ6を配置している。そして、各外部バスバー90a,90b,90cとLBコントローラ6を接続する強電ハーネス97(ハーネス)を、車幅方向に延びる交差通路37に沿って配索している。なお、強電ハーネス97にはコネクタX,Y,Zが付帯していて、これらのコネクタX、Y,Zも交差通路37に沿って配置されている。
前記強電ハーネス97は、第1バッテリ電圧検出線97a、第2バッテリ電圧検出線97b及び第3バッテリ電圧検出線97cを束ねたものである。第1バッテリ電圧検出線97aは、第1外部バスバー90aのうちLBコントローラ6に近い側の端部位置に接続される。第2バッテリ電圧検出線97b及び第3バッテリ電圧検出線97cは、第2外部バスバー90b及び第3外部バスバー90cのうち交差通路37に近い側の2つの端部位置に接続される。
前記強電ハーネス97は、図10に示すように、交差通路37を介して対向するバッテリモジュール21,22,23の三つの側面うち、第2,第3バッテリモジュール22,23の上面から上方に突出する第1バッテリモジュール21の上部側面部分に沿って配索している。
前記強電ハーネス97の各バッテリ電圧検出線97a,97b,97cは、各バッテリモジュール21,22,23のバッテリ電圧値をLBコントローラ6に供給する。LBコントローラ6は、供給されたバッテリ電圧値によりバッテリ電圧情報を取得するばかりでなく、バッテリ電圧値とバッテリ容量の関係特性に基づき、バッテリ容量情報を取得する。ちなみに、リチウムイオンバッテリの場合、バッテリ電圧値とバッテリ容量がリニアに対応する関係にある。
・バッテリモジュール2とLBコントローラ6の弱電ハーネス接続構成
前記バッテリモジュール2とLBコントローラ6は、図7に示すように、バッテリパックケース1の内部空間のうち、バッテリモジュール搭載領域7に配置している。そして、各バッテリモジュール21,22,23にそれぞれ設けた熱電対温度センサの測温接点24と、LBコントローラ6を接続する弱電ハーネス98を、ケース空間内の経路により配索している。弱電ハーネス98の配索経路は、車両前後方向に延びる環状通路38の両直線通路部38a,38bの沿った経路と、第2,第3バッテリモジュール22,23の車幅方向段差面に沿った経路を用いている。
前記測温接点24は、図10及び図11に示すように、各バッテリモジュール21,22,23の環状通路38に露出する外周側面に設けられる。例えば、第1バッテリモジュール21の外周側面に対して2接点、第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23の外周側面に対してそれぞれ4接点というように複数設ける。なお、熱電対温度センサの場合、測温接点24以外に導線により基準電圧が印加される基準接点(冷接点)を有する。
前記弱電ハーネス98は、図8に示すように、複数の測温接点24からの温度検出信号線を束ねたものであり、各バッテリモジュール21,22,23の温度検出信号をLBコントローラ6に供給する。LBコントローラ6は、供給された温度検出信号によりバッテリ温度情報を取得する。
次に、実施例1の電気自動車のバッテリパック構造における作用を、「バッテリパックBPの充放電作用」、「バッテリパックBPの内部温度管理作用」、「パック構成要素間のハーネス接続作用」、「各バッテリモジュールとLBコントローラ間のハーネス接続作用」に分けて説明する。
[バッテリパックBPの充放電作用]
リチウムイオンバッテリ等の二次電池を搭載したバッテリパックBPは、エンジン車にとっての燃料タンクに相当し、バッテリ容量を増加させる充電とバッテリ容量を減少させる放電が繰り返される。以下、バッテリパックBPの充放電作用を説明する。
急速充電スタンドに停車して急速充電を行う時には、車両前面位置の充電ポートリッドを開き、スタンド側の急速充電用コネクタを車両側の急速充電ポート115に差し込む。この急速充電操作を行うと、急速充電ハーネス117を介して強電モジュール112のDC/DCコンバータに直流急速充電電圧が送電され、DC/DCコンバータでの電圧変換により直流充電電圧とされる。この直流充電電圧は、充放電ハーネス111を介してバッテリパックBPに送電され、バッテリパックBP内のジャンクションボックス5及びバスバーを経過し、各バッテリモジュール21,22,23のバッテリセルに充電される。
家庭等で駐車して普通充電を行う時には、車両前面位置の充電ポートリッドを開き、家庭電源側の普通充電用コネクタを車両側の普通充電ポート116に差し込む。この普通充電操作を行うと、普通充電ハーネス118を介して強電モジュール112の充電器に交流普通充電電圧が送電され、充電器での電圧変換及び交流/直流変換により直流充電電圧とされる。この直流充電電圧は、充放電ハーネス111を介してバッテリパックBPに送電され、バッテリパックBP内のジャンクションボックス5及びバスバーを経過し、各バッテリモジュール21,22,23のバッテリセルに充電される。
モータ駆動力により走行するモータ力行時には、各バッテリモジュール21,22,23からの直流バッテリ電圧が、バスバー及びジャンクションボックス5を介してバッテリパックBPから放電される。この放電された直流バッテリ電圧は、充放電ハーネス111を介して強電モジュール112のDC/DCコンバータに送電され、DC/DCコンバータでの電圧変換により直流駆動電圧とされる。この直流駆動電圧は、インバータ113での直流/交流変換により交流駆動電圧とされる。この交流駆動電圧は、モータ駆動ユニット114の走行用モータに印加され、走行用モータを回転駆動する。
減速要求時に走行用モータをジェネレータとして用いるモータ回生時には、走行用モータがジェネレータ機能を発揮し、駆動タイヤから入力された回転エネルギーを発電エネルギーに変換する。この発電エネルギーにより発電された交流発電電圧は、インバータ113での交流/直流変換により直流発電電圧とされ、強電モジュール112のDC/DCコンバータでの電圧変換により直流充電電圧とされる。この直流充電電圧は、充放電ハーネス111を介してバッテリパックBPに送電され、バッテリパックBP内のジャンクションボックス5及びバスバーを経過し、各バッテリモジュール21,22,23のバッテリセルに充電される。
[バッテリパックBPの内部温度管理作用]
バッテリは温度依存度が高く、バッテリ温度が高いか低いかによりバッテリ性能に差が出る。このため、高いバッテリ性能を維持するには、バッテリパックBPの内部温度(=バッテリ温度)を管理することが必要である。以下、図5及び図6に基づき、これを反映するバッテリパックBPの内部温度管理作用を説明する。
まず、温調用コントローラ52により行われるバッテリパックBPの温調制御作用を述べる。例えば、バッテリ充放電負荷の継続や高い外気温度の影響を受けて、バッテリパックBPの内部温度が第1設定温度より高くなると、冷媒を温調風ユニット3のエバポレータ33に導入し、送風ファン32を回す。これにより、エバポレータ33を通過する風から熱が奪われて冷風が作り出される。この冷風を第1バッテリモジュール21と第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23が搭載されているケース内部空間を循環させることにより、バッテリパックBPの内部温度(=バッテリ温度)を低下させる。
これに対し、例えば、冷風循環や低い外気温度の影響を受けて、バッテリパックBPの内部温度が第2設定温度より低くなると、温調風ユニットのPTCヒータに通電し、送風ファンを回す。これにより、PTCヒータを通過する風に熱が与えられて温風が作り出される。この温風を、第1バッテリモジュールと第2バッテリモジュールと第3バッテリモジュールが搭載されているケース内部空間を循環させることにより、バッテリパックBPの内部温度(=バッテリ温度)を上昇させる。
このように、バッテリパックBPの温調制御を行うことで、バッテリパックBPの内部温度を、高いバッテリ性能が得られる第1設定温度〜第2設定温度の範囲に維持することができる。このとき、温調風循環量が不足する空間ができないように、ケース内部空間の全体にわたって均等に、かつ、スムーズに温調風を循環させることが重要である。その理由は、バッテリパックBPの内部温度制御が、ケース内部空間に搭載されている第1バッテリモジュール21と第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23の温度を、高性能が発揮されるバッテリ温度域に維持することを目的とすることによる。以下、温調風のケース内部空間循環作用を述べる。
温調風ユニット3の吹き出し口から吹き出される温調風(冷風、温風)は、図5の矢印Dに示すように、まず中央通路36を車両前方から車両後方に向かって流れる。そして、中央通路36に交差する交差通路37により、図5の矢印E,Eに示すように、中央通路36からの流れが車幅方向の両側に分けられる。即ち、中央通路36と交差通路37によるT字通路を、温調風を流す幹線通路としている。そして、T字通路を流れる温調風は、流れの途中で多方向に分岐し、下記のように、第1バッテリモジュール21と第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23と熱交換する。
第1バッテリモジュール21の熱交換は、図5の矢印E,Eに示す交差通路37を車幅方向の両側に分けて流れる温調風と、図5の矢印Fに示すセル積み重ね隙間を車両前方から車両後方に向かって流れる温調風と、の間で主に行われる。第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23の熱交換は、図5の矢印Dに示す中央通路36を車両前方から車両後方に向かって流れる温調風と、図5の矢印E,Eに示す交差通路37を車幅方向の両側に分けて流れる温調風と、の間で行われる。これに加えて、図5の矢印G,Gに示す4枚平積みバッテリセルと5枚平積みバッテリセルの搭載間隔を車幅方向の両側に分けて流れる温調風と、の間で行われる。さらに、図5の矢印H,Hに示す5枚平積みバッテリセルと5枚平積みバッテリセルの搭載間隔を車幅方向の両側に分けて流れる温調風と、の間で行われる。
上記のように、第1バッテリモジュール21と第2バッテリモジュール22と第3バッテリモジュール23との熱交換を終えた風は、内部空間の外周に形成された環状通路38に流れ込む。環状通路38に流れ込んできた熱交換後の風は、図5の矢印I,Iに示すように、第1バッテリモジュール21に沿う車両後方側通路部にて車幅方向の両側に分けられる。そして、2つの分けられた熱交換後の風は、図5の矢印J,Jに示すように、車両両側通路部をそれぞれ車両後方から車両前方に向かって流れ、車両前方側通路部にて合流し、温調風ユニット3の吸入側に戻される。
次に、ユニット吸入側に戻された熱交換後の風から温調風ユニット3にて冷風または温風を作り出す作用を説明する。ユニット吸入側に戻された熱交換後の風は、図6の矢印に示すように、ユニットケース31内のエバポレータ33と送風ファン32を経過し、次いで、温調風ダクト35に設けられたPTCヒータ34を経過し、ダクト吹き出し口から中央通路36に吹き出される。このとき、エバポレータ33に冷媒を導入し、PTCヒータ34の通電を停止し、送風ファン32を回すと、熱交換後の風からエバポレータ33により熱が奪われて冷風が作り出される。一方、エバポレータ33への冷媒導入を停止し、PTCヒータ34を通電し、送風ファン32を回すと、PTCヒータ34を通過する熱交換後の風にPTCヒータ34から熱が与えられて温風が作り出される。
上記のように、実施例1では、ケース内部空間に中央通路36と交差通路37と環状通路38を形成し、二系統から合流した熱交換後の風を吸い込み、作り出した温調風を中央通路36に吹き出す位置に温調風ユニット3を配置する構成を採用した。
この構成により、バッテリパックBPの内部温度を温調風(冷風、温風)により制御するとき、温調風循環量が不足する空間ができないように、ケース内部空間の全体にわたって均等に、かつ、スムーズに温調風が循環する。
このように、バッテリパックBPの温調制御において、制御精度や制御応答性が高まるため、バッテリパックBPの内部温度変動範囲を狭い範囲に抑えることができる。言い換えると、バッテリパックBPの内部温度を、意図する高いバッテリ性能を発揮する最適温度域に維持することができる。
[パック構成要素間のハーネス接続作用]
バッテリパックBPは、ケース内部空間に搭載されているパック構成要素を互いにハーネス接続するが、できる限りハーネス接続作業を簡素化する必要がある。以下、これを反映するパック構成要素間のハーネス接続作用を説明する。 まず、LBコントローラ6は、図12に示すように、4つの強電コネクタ端子61,62,63,64と2つの弱電コネクタ端子65,66を備えている。これらのコネクタ端子61,62,63,64,65,66には、弱電ハーネス96と強電ハーネス97と弱電ハーネス98が接続される。
前記弱電ハーネス96によるハーネス接続作用を説明する。弱電ハーネス96を、図9に示すように、弱電ハーネス96を環状通路38の直線通路部38aに沿って配索し、弱電ハーネス96を固定具により複数箇所にて止める。そして、弱電ハーネス96の両端部に設けたコネクタの一方を、ジャンクションボックス5側のコネクタに接続する。弱電ハーネス96の両端部に設けたコネクタの他方を、図10に示すように、弱電コネクタ端子66に差し込む。これにより、ジャンクションボックス5とLBコントローラ6が、弱電ハーネス96を介して接続される。
前記強電ハーネス97によるハーネス接続作用を説明する。強電ハーネス97を、図9に示すように、強電ハーネス97を交差通路37に沿って配索し、強電ハーネス97を固定具により複数箇所にて止める。そして、強電ハーネス97の両端部に設けたコネクタの一方を、各電圧検出線97a,97b,97cの端部に設けたコネクタに接続する。強電ハーネス97の両端部に設けたコネクタの他方を、図10に示すように、4つの強電コネクタ端子61,62,63,64に差し込む。これにより、各バッテリモジュール21,22,23とLBコントローラ6が、強電ハーネス97を介して接続される。
前記弱電ハーネス98によるハーネス接続作用を説明する。弱電ハーネス98を、図9に示すように、弱電ハーネス98を車両前後方向に延びる環状通路38の両直線通路部38a,38bと、第2,第3バッテリモジュール22,23の車幅方向段差面と、に沿って配索する。そして、弱電ハーネス98を固定具により複数箇所にて止め、弱電ハーネス98の両端部に設けたコネクタの一方を、各温度検出信号線の端部に設けたコネクタに接続する。弱電ハーネス98の両端部に設けたコネクタの他方を、図12に示す弱電コネクタ端子65に差し込む。これにより、各バッテリモジュール21,22,23とLBコントローラ6が、弱電ハーネス98を介して接続される。
このように、弱電ハーネス96と強電ハーネス97と弱電ハーネス98の接続作業は、いずれもハーネス配索・ハーネス止め・コネクタ接続によりなされるが、これらの作業のうち、特に、ハーネス配索が簡素化される。つまり、弱電ハーネス96は、環状通路38の直線通路部38aに沿って短いハーネスを直線に配索するだけである。強電ハーネス97は、交差通路37に沿って短いハーネスを直線的に配索するだけである。弱電ハーネス98は、各バッテリモジュール21,22,23の外周面に沿って平面視でH字状に配索するだけである。即ち、各ハーネスをコーナーや溝等に沿って複雑に屈曲させながら配索する必要がなく、曲がった経路へのハーネス配索に比べ、ハーネス配索作業性が向上するし、ハーネス耐久性が向上する。
[各バッテリモジュールとLBコントローラ間のハーネス接続作用]
ケース内部空間で行われるハーネス接続において、ハーネス配索作業の簡素化に加え、温調風通路に配索されたハーネスが温調風の流れを阻害する要因にならないようにすることが必要である。以下、これを反映する各バッテリモジュールとLBコントローラ間のハーネス接続作用を説明する。
実施例1では、温調風通路のうち共通する一つの交差通路37に臨む位置にそれぞれ配置された各バッテリモジュール21,22,23とLBコントローラ6が、一つの交差通路37に沿って配索された強電ハーネス97により接続される構成を採用した(図9)。
この構成により、温調風通路のうち交差通路37に配索される強電ハーネス97は、図9に示すように、交差通路37を流れる温調風の流れに沿うように真っ直ぐに延びるハーネスになる。このため、温調風の流れを乱すように曲がったハーネスが配索される場合に比べ、温調風通路の通路抵抗が低く抑えられ、温調風のスムーズな流れが確保される。
このため、各バッテリモジュール21,22,23とLBコントローラ6のハーネス接続において、上記のように、ハーネス配索作業性やハーネス耐久性を向上させながら、温調風のスムーズな流れを確保することができる。
実施例1では、複数のバッテリモジュール21,22,23のそれぞれに、各バッテリモジュール21,22,23を構成する複数のバッテリセルの端子間を接続して束ねる複数の外部バスバー90a,90b,90cを設けた。そして、複数の外部バスバー90a,90b,90cの交差通路37に臨むバスバー端部と、LBコントローラ6を、交差通路37に沿って配索した強電ハーネス97により接続する構成を採用した(図9)。
例えば、ハーネスを用い、バッテリモジュールを構成する複数のバッテリセルの端子間を接続して束ねるものを比較例とする。この比較例の場合、複数のバッテリモジュールに沿った温調風通路を、バッテリセルの端子間を接続して束ねる多数のハーネスが塞ぐことになり、温調風の流路断面積が狭くなる。これに対し、薄い導電プレートによる複数の外部バスバー90a,90b,90cを用い、各バッテリモジュール21,22,23を構成する複数のバッテリセルの端子間を接続して束ねるようにした。このため、各バッテリモジュール21,22,23に沿った中央通路36や交差通路37の流路断面積がハーネスを用いる場合に比べて広くなり、温調風通路を流れる温調風の流量が確保される。
上記比較例の場合、ハーネスにバッテリセルの端子数を束ねる機能を持たせていることで、LBコントローラ6から最も離れたバッテリセルとのハーネス接続も必要となり、ハーネス配索長さが長くなってしまう。これに対し、外部バスバー90a,90b,90cにバッテリセルの端子数を束ねる機能を持たせ、外部バスバー90a,90b,90cの交差通路37に臨むバスバー端部と、LBコントローラ6を配索した強電ハーネス97により接続している。このため、強電ハーネス97の長さは、交差通路37の長さ程度で十分であり、ハーネス配索長さが短く抑えられる。
実施例1では、温調風通路を、温調風が吹き出される中央通路36からの流れを車幅方向の両側に分ける交差通路37を有する通路とし、交差通路37を、強電ハーネス97を配索する共通通路部とする構成を採用した(図9)。
上記温調風のケース内部空間循環作用を述べたように、中央通路36と交差通路37によるT字通路を、温調風を流す幹線通路としている。この2つの通路36,37うち、中央通路36に強電ハーネス97を配索した場合と、交差通路37に強電ハーネス97を配索した場合を比べると、中央通路36に配索した場合の方がケース内部空間循環効率の低下幅が大きくなる。これに対し、交差通路37を、強電ハーネス97を配索する共通通路部としているため、ケース内部空間循環効率の低下が小さく抑えられる。
実施例1では、バッテリパックケース1の内部空間を、中央通路36と交差通路37からなるT字通路により、第1バッテリモジュール21を搭載する第1分割矩形領域71と、第2バッテリモジュール22を搭載する第2分割矩形領域72と、第3バッテリモジュール23を搭載する第3分割矩形領域73と、の三つの分割矩形領域に区分した。そして、LBコントローラ6を、複数の分割矩形領域71,72,73のうち、バッテリセルが車幅方向に縦積みされる第1バッテリモジュール21を搭載する第1分割矩形領域71内に縦積み配置する構成を採用した(図7)。
例えば、バッテリパックケースの内部空間を、複数のバッテリモジュールのみを搭載する複数の分割矩形領域に分け、LBコントローラを複数の分割矩形領域から外れた領域に配置したものを比較例とする。この比較例の場合、分割矩形領域が温調風通路を確保するように分けられるものである以上、分割矩形領域から外れた領域に配置したLBコントローラは、温調風通路を狭くする要因になる。これに対し、LBコントローラ6を、第1バッテリモジュール21を搭載する第1分割矩形領域71内に配置したことで、LBコントローラ6が温調風の流れる通路断面積を狭くする要因とならず、ケース内部空間内を流れる温調風の流量が確保される。
例えば、LBコントローラを複数の分割矩形領域内であるが、平積みにより配置したものを比較例とする。この比較例の場合、平積みされたLBコントローラの占有面積が広くなり、その分、バッテリ搭載スペースが狭くなる。これに対し、LBコントローラ6をバッテリセルと共に縦積み配置したことで、LBコントローラ6による占有面積が狭く抑えられ、LBコントローラ6をバッテリパックケース1の内部空間のうち、バッテリモジュール搭載領域7に搭載しながらも、最大限のバッテリ搭載スペースが確保される。
実施例1では、バッテリパックケース1の内部空間に搭載された第1バッテリモジュール21の高さを、第2,第3バッテリモジュール22,23よりも高くした。そして、強電ハーネス97を、交差通路37に面するバッテリモジュール21,22,23の三つの側面うち、第2,第3バッテリモジュール22,23の上面から上方に突出する第1バッテリモジュール21の上部側面部分に沿って配索する構成を採用した(図10)。
例えば、第1バッテリモジュールと第2,第3バッテリモジュールの対向面の隙間位置にハーネスを配索するものを比較例とする。この比較例の場合、バッテリモジュールの対向面の隙間が温調風の通路になることで、この通路にハーネスを配索すると、少なくともハーネス断面積分だけ温調風通路の断面積を狭くすることになる。これに対し、第2,第3バッテリモジュール22,23の上面から上方に突出する第1バッテリモジュール21の上部側面部分に沿って強電ハーネス97を配索した。このため、強電ハーネス97が温調風の流れる交差通路37の通路断面積を狭くする要因とならず、ケース内部空間内を流れる温調風の流量が確保される。
次に、効果を説明する。
実施例1の電気自動車のバッテリパック構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1)バッテリパックケース1の内部空間に、バッテリセルの集合体による複数のバッテリモジュール21,22,23と、バッテリ管理を行うバッテリコントローラ(LBコントローラ)6と、を搭載した電気自動車のバッテリパック構造において、前記バッテリパックケース1の内部空間に前記複数のバッテリモジュール21,22,23を搭載したときに確保される複数の隙間のうち、第1の方向の隙間を、温調風が流れる第1温調風通路(中央通路36)とし、前記第1温調風通路(中央通路36)の下流で前記第1の方向とは異なる第2の方向の隙間を、温調風が流れる第2温調風通路(交差通路37)としている。
その上で、前記バッテリコントローラ(LBコントローラ)6を前記第2温調風通路(交差通路37)に沿った位置に配置し、前記複数のバッテリモジュール21,22,23からの検出線端子(外部バスバー90a,90b,90c)と前記バッテリコントローラ(LBコントローラ)6とを接続するハーネス(強電ハーネス97)及び前記ハーネス(強電ハーネス97)の一端であり前記検出線端子(外部バスバー90a,90b,90c)と接続するハーネス端子(コネクタX,Y,Z)を、前記第2温調風通路(交差通路37)に沿って配索した。
このため、複数のバッテリモジュール21,22,23とバッテリコントローラ(LBコントローラ6)のハーネス接続において、ハーネス配索作業性やハーネス耐久性を向上させながら、温調風のスムーズな流れを確保することができる。
(2)前記複数のバッテリモジュール21,22,23のそれぞれに、各バッテリモジュール21,22,23を構成する複数のバッテリセルの端子間を接続して束ねる複数のバスバー(外部バスバー90a,90b,90c)を設け、前記複数のバスバー(外部バスバー90a,90b,90c)の前記共通通路部(交差通路37)に臨むバスバー端部と、前記バッテリコントローラ(LBコントローラ6)を、前記共通通路部(交差通路37)に沿って配索したハーネス(強電ハーネス97)により接続した。
このため、(1)の効果に加え、各バッテリモジュール21,22,23に沿った温調風通路(中央通路36,交差通路37)を流れる温調風の流量を確保することができると共に、ハーネス(強電ハーネス97)の配索長さを短く抑えることができる。
(3)前記温調風通路を、温調風が吹き出される中央通路36からの流れを車幅方向の両側に分ける交差通路37を有する通路とし、前記交差通路37を、前記ハーネス(強電ハーネス97)を配索する前記共通通路部とした。
このため、(2)の効果に加え、熱交換前の温調風が最初に流れ込む中央通路36にハーネス(強電ハーネス97)を配索する場合に比べ、ケース内部空間循環効率の低下を小さく抑えることができる。
(4)前記バッテリパックケース1の内部空間を、前記中央通路36と前記交差通路37からなるT字通路により、第1バッテリモジュール21を搭載する第1分割矩形領域71と、第2バッテリモジュール22を搭載する第2分割矩形領域72と、第3バッテリモジュール23を搭載する第3分割矩形領域73と、の三つの分割矩形領域に区分し、前記バッテリコントローラ(LBコントローラ6)を、前記複数の分割矩形領域のうち、バッテリセルが車幅方向に縦積みされる第1バッテリモジュール21を搭載する第1分割矩形領域71内に縦積み配置した。
このため、(3)の効果に加え、バッテリコントローラ(LBコントローラ6)が温調風の流れる通路断面積を狭くする要因とならず、ケース内部空間内を流れる温調風の流量を確保することができると共に、バッテリコントローラ(LBコントローラ6)をバッテリモジュール搭載領域7に搭載しながらも、最大限のバッテリ搭載スペースを確保することができる
(5)前記バッテリパックケース1の内部空間に搭載された前記第1バッテリモジュール21の高さを、前記第2,第3バッテリモジュール22,23よりも高くし、前記ハーネス(強電ハーネス97)を、前記交差通路37に面するバッテリモジュール21,22,23の三つの側面うち、前記第2,第3バッテリモジュール22,23の上面から上方に突出する前記第1バッテリモジュール21の上部側面部分に沿って配索した。
このため、(4)の効果に加え、ハーネス(強電ハーネス97)が温調風の流れる交差通路37の通路断面積を狭くする要因とならず、ケース内部空間内を流れる温調風の流量を確保することができる。
以上、本発明の電気自動車のバッテリパック構造を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例1に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例1では、複数のバッテリモジュール2として、三分割によるバッテリモジュール21,22,23を三分割矩形領域71,72,73にそれぞれ搭載する例を示した。しかし、複数のバッテリモジュールとしては、二分割によるバッテリモジュールの例であっても良いし、四分割以上の分割によるバッテリモジュールの例であっても良い。さらに、多分割の場合、分割手法も実施例1のように、T字通路により分割する手法に限られることなく、様々な分割手法による例としても良い。
実施例1では、ケース内部空間を、バッテリモジュール搭載領域7と電装品搭載領域8に車両前後方向に分割し、バッテリモジュール搭載領域7に複数のバッテリモジュール21,22,23とLBコントローラ6を配置する例を示した。しかし、電装品搭載領域にLBコントローラを配置する例としても良いし、バッテリモジュール搭載領域と電装品搭載領域を分割することなく、複数のバッテリモジュールとLBコントローラを配置する例であっても良い。
実施例1では、交差通路37を、強電ハーネス97を配索する共通通路部とする例を示した。しかし、ハーネスを配索する共通通路部は、交差通路には限られないし、温調風通路を構成する直線状の通路部であれば、車幅方向の通路であっても車両前後方向の通路であっても良い。
実施例1では、本発明のバッテリパック構造を走行用駆動源として走行用モータのみを搭載したワンボックスタイプの電気自動車に適用する例を示した。しかし、本発明の電気自動車のバッテリパック構造は、ワンボックスタイプ以外に、セダンタイプやワゴンタイプやSUVタイプ等の様々な電気自動車に適用できるのは勿論である。さらに、走行用駆動源として走行用モータとエンジンを搭載したハイブリッドタイプの電気自動車(ハイブリッド電気自動車)に対しても適用することができる。要するに、バッテリモジュールとジャンクションボックスとバッテリコントローラを搭載したバッテリパックを備えた電気自動車であれば適用できる。

Claims (5)

  1. バッテリパックケースの内部空間に、バッテリセルの集合体による複数のバッテリモジュールと、バッテリ管理を行うバッテリコントローラと、を搭載した電気自動車のバッテリパック構造において、
    前記バッテリパックケースの内部空間に前記複数のバッテリモジュールを搭載したときに前記複数のバッテリモジュール間に確保される複数の隙間のうち、第1の方向の隙間を、温調風が流れる第1温調風通路とし、前記第1温調風通路の下流で前記第1の方向とは異なる第2の方向の隙間を、温調風が流れる第2温調風通路とし、
    前記バッテリコントローラを、前記第2温調風通路に臨んだ位置に配置し、
    前記複数のバッテリモジュールからの検出線端子と前記バッテリコントローラとを接続するハーネス及び前記ハーネスの一端であり前記検出線端子と接続するハーネス端子を、前記第2温調風通路内に、当該第2温調風通路に沿って配索した電気自動車のバッテリパック構造。
  2. 請求項1に記載された電気自動車のバッテリパック構造において、
    前記複数のバッテリモジュールのそれぞれに、各バッテリモジュールを構成する複数のバッテリセルの端子間を接続して束ねる複数のバスバーを設け、
    前記複数のバスバーのうち前記第2温調風通路に臨む前記検出線端子としてのバスバー端部と、前記バッテリコントローラを、前記第2温調風通路に沿って配索したハーネスにより接続した電気自動車のバッテリパック構造。
  3. 請求項2に記載された電気自動車のバッテリパック構造において、
    温調風が吹き出される中央通路を前記第1温調風通路とし、
    前記中央通路からの流れを車幅方向の両側に分ける交差通路を前記第2温調風通路としてある電気自動車のバッテリパック構造。
  4. 請求項3に記載された電気自動車のバッテリパック構造において、
    前記バッテリパックケースの内部空間を、前記中央通路と前記交差通路からなるT字通路により、第1バッテリモジュールを搭載する第1分割矩形領域と、第2バッテリモジュールを搭載する第2分割矩形領域と、第3バッテリモジュールを搭載する第3分割矩形領域と、の三つの分割矩形領域に区分し、
    前記バッテリコントローラを、前記複数の分割矩形領域のうち、バッテリセルが車幅方向に縦積みされる第1バッテリモジュールを搭載する第1分割矩形領域内に縦積み配置した電気自動車のバッテリパック構造。
  5. 請求項4に記載された電気自動車のバッテリパック構造において、
    前記バッテリパックケースの内部空間に搭載された前記第1バッテリモジュールの高さを、前記第2,第3バッテリモジュールよりも高くし、
    前記バスバー端部と前記バッテリコントローラを接続する前記ハーネスを、前記交差通路に面するバッテリモジュールの三つの側面のうち、前記第2,第3バッテリモジュールの上面から上方に突出する前記第1バッテリモジュールの上部側面部分に沿って配索した電気自動車のバッテリパック構造。
JP2013515030A 2011-05-17 2012-03-21 電気自動車のバッテリパック構造 Expired - Fee Related JP5673812B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013515030A JP5673812B2 (ja) 2011-05-17 2012-03-21 電気自動車のバッテリパック構造

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011110195 2011-05-17
JP2011110195 2011-05-17
PCT/JP2012/057180 WO2012157332A1 (ja) 2011-05-17 2012-03-21 電気自動車のバッテリパック構造
JP2013515030A JP5673812B2 (ja) 2011-05-17 2012-03-21 電気自動車のバッテリパック構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012157332A1 JPWO2012157332A1 (ja) 2014-07-31
JP5673812B2 true JP5673812B2 (ja) 2015-02-18

Family

ID=47176674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013515030A Expired - Fee Related JP5673812B2 (ja) 2011-05-17 2012-03-21 電気自動車のバッテリパック構造

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9118094B2 (ja)
EP (1) EP2712006B1 (ja)
JP (1) JP5673812B2 (ja)
CN (1) CN103534835B (ja)
WO (1) WO2012157332A1 (ja)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5825694B2 (ja) * 2011-12-09 2015-12-02 本田技研工業株式会社 バッテリパックの車載構造
DE102012210616A1 (de) * 2012-06-22 2013-12-24 Robert Bosch Gmbh Batteriemanagementsystem mit erhöhter Robustheit gegenüber negativen Spannungen
JP6098939B2 (ja) 2013-04-08 2017-03-22 株式会社Gsユアサ 蓄電モジュール
JP5971222B2 (ja) * 2013-10-16 2016-08-17 トヨタ自動車株式会社 車両下部構造
KR101584322B1 (ko) * 2014-07-23 2016-01-13 티에스 주식회사 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩을 구비한 차량 구동 시스템
US10249916B2 (en) * 2015-04-13 2019-04-02 Johnson Controls Technology Company Connector barrel for a battery module
JP6471050B2 (ja) * 2015-06-17 2019-02-13 本田技研工業株式会社 電動車両
USD920251S1 (en) 2015-09-10 2021-05-25 Cps Technology Holdings Llc Battery module connector barrel
US9499205B1 (en) * 2015-09-23 2016-11-22 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle packaging system
DE102015119193A1 (de) * 2015-11-07 2017-05-11 Terex MHPS IP Management GmbH Batteriemodul für einen Fahrantrieb und Transportfahrzeug hiermit
JP6504029B2 (ja) * 2015-11-13 2019-04-24 株式会社豊田自動織機 電池パック
JP6540588B2 (ja) * 2016-04-28 2019-07-10 トヨタ自動車株式会社 車両のバッテリ搭載構造
US10062876B2 (en) 2016-07-07 2018-08-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module carrier, battery module, and vehicle with a battery system
US11018392B2 (en) 2016-07-07 2021-05-25 Samsung Sdi Co., Ltd Battery module carrier, battery module and vehicle with a battery system
CN109643872B (zh) * 2016-10-28 2021-03-16 松下知识产权经营株式会社 连接器构造及蓄电装置
JP6390988B2 (ja) * 2017-02-24 2018-09-19 株式会社Gsユアサ 蓄電モジュール
JP6787204B2 (ja) * 2017-03-22 2020-11-18 トヨタ自動車株式会社 車載用高電圧ユニットケース、高電圧ユニット、および車両
DE102017206985A1 (de) * 2017-04-26 2018-10-31 Mahle International Gmbh Akkumulatoranordnung
DE102017206988A1 (de) 2017-04-26 2018-10-31 Mahle Lnternational Gmbh Akkumulatoranordnung
JP7359527B2 (ja) * 2017-05-31 2023-10-11 トヨタ自動車株式会社 電池搭載構造
US11135910B2 (en) * 2017-06-25 2021-10-05 Brp-Rotax Gmbh & Co. Kg Electric kart and battery
CN116573575A (zh) * 2017-07-13 2023-08-11 电控装置有限责任公司 用于叉车的模块化锂离子电池系统
CN107371341B (zh) * 2017-07-27 2019-06-28 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种汽车电器盒装置
JP6936970B2 (ja) * 2017-10-16 2021-09-22 住友電装株式会社 筐体内回路体に対するワイヤハーネスの接続構造
JP7095307B2 (ja) * 2018-02-23 2022-07-05 トヨタ自動車株式会社 車両下部構造
US11945281B2 (en) * 2018-04-12 2024-04-02 Nissan Motor Co., Ltd. Vehicle front-arrangement structure and vehicle equipped with vehicle front-arrangement structure
KR102585988B1 (ko) * 2018-06-20 2023-10-05 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
CN112789760A (zh) * 2018-10-15 2021-05-11 大日本印刷株式会社 蓄电器件、蓄电器件用外装部件、蓄电器件集合体、电动车及蓄电器件的制造方法
DE102018008465A1 (de) * 2018-10-29 2020-04-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Karosseriestruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug
CN109411685B (zh) * 2018-10-31 2022-03-15 广州小鹏汽车科技有限公司 一种动力电池的高压电连接结构及动力电池
JP7281273B2 (ja) * 2018-12-04 2023-05-25 株式会社アドバンテスト 導出器収容体
CN110323385A (zh) * 2019-07-08 2019-10-11 北京新能源汽车股份有限公司 电池模组、电池包以及车辆
JP7016845B2 (ja) * 2019-09-12 2022-02-07 本田技研工業株式会社 車両
US11299063B2 (en) * 2020-02-12 2022-04-12 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling electric power flow in a battery system
CN112117412A (zh) * 2020-09-23 2020-12-22 东风汽车集团有限公司 一种电动汽车动力电池组
US11850956B2 (en) * 2021-05-14 2023-12-26 Deere & Company Battery arrangement of a compact electric tractor
CN113997787B (zh) * 2021-10-27 2024-03-08 的卢技术有限公司 一种用于电动车辆的能量模块化集成系统
CN114243151A (zh) * 2021-11-30 2022-03-25 中国第一汽车股份有限公司 一种一体化电池总成、热管理方法及具有其的电动车辆
CN116454477B (zh) * 2023-06-16 2023-08-29 深圳市雅晶源科技有限公司 一种户外储能电源电池控温模组及控温方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134083A (ja) * 2000-10-25 2002-05-10 Toyota Motor Corp 集合電池パック
JP2009134900A (ja) * 2007-11-28 2009-06-18 Sanyo Electric Co Ltd バッテリシステム
JP2009289636A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toyota Motor Corp 電源装置の温度調節構造
JP2010123298A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Calsonic Kansei Corp 車両用バッテリー冷却システム
WO2010098270A1 (ja) * 2009-02-24 2010-09-02 日産自動車株式会社 バッテリ搭載構造

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3744376B2 (ja) * 2001-04-13 2006-02-08 日産自動車株式会社 電気自動車のバッテリ冷却装置
JP5104194B2 (ja) * 2007-10-19 2012-12-19 トヨタ自動車株式会社 電池パック構造
US8092936B2 (en) 2007-12-25 2012-01-10 Byd Co. Ltd. Electrochemical cell having a coiled core
US20090159354A1 (en) * 2007-12-25 2009-06-25 Wenfeng Jiang Battery system having interconnected battery packs each having multiple electrochemical storage cells
JP5061941B2 (ja) 2008-02-18 2012-10-31 日産自動車株式会社 車両のバッテリ搭載構造
WO2010098271A1 (ja) 2009-02-24 2010-09-02 日産自動車株式会社 バッテリ搭載構造
JP5531626B2 (ja) 2009-05-26 2014-06-25 日産自動車株式会社 車両のバッテリアセンブリ冷却構造、および、ウォータージャケット付きバッテリアセンブリ
DE102009040197A1 (de) * 2009-09-07 2011-03-10 Behr Gmbh & Co. Kg Modularer Batterieaufbau

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134083A (ja) * 2000-10-25 2002-05-10 Toyota Motor Corp 集合電池パック
JP2009134900A (ja) * 2007-11-28 2009-06-18 Sanyo Electric Co Ltd バッテリシステム
JP2009289636A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toyota Motor Corp 電源装置の温度調節構造
JP2010123298A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Calsonic Kansei Corp 車両用バッテリー冷却システム
WO2010098270A1 (ja) * 2009-02-24 2010-09-02 日産自動車株式会社 バッテリ搭載構造

Also Published As

Publication number Publication date
EP2712006B1 (en) 2017-09-27
WO2012157332A1 (ja) 2012-11-22
CN103534835B (zh) 2016-01-20
US20140079977A1 (en) 2014-03-20
EP2712006A1 (en) 2014-03-26
US9118094B2 (en) 2015-08-25
CN103534835A (zh) 2014-01-22
JPWO2012157332A1 (ja) 2014-07-31
EP2712006A4 (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5673812B2 (ja) 電気自動車のバッテリパック構造
JP5853417B2 (ja) 電気自動車のバッテリパック構造
JP6245789B2 (ja) 電気自動車のバッテリパック温調構造
JP5803259B2 (ja) 電気自動車のバッテリパック構造
JP5924025B2 (ja) 電気自動車のバッテリパック温調構造
EP2916383B1 (en) Battery temperature regulation device
JP6303256B2 (ja) バッテリ温調装置
WO2014069278A1 (ja) バッテリ温調装置
JP2019209717A (ja) 給電ユニット
JP4691999B2 (ja) 車両

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140902

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141215

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5673812

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees