JP6542462B2 - 電池装置 - Google Patents
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Description
このような電池装置は、冷却性能の向上が望まれている。
まず、図1から図3を参照して、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態の電池装置1を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施形態の電池装置1は、複数のバッテリ(電池セル)21と、これら複数のバッテリ21を冷却する冷却構造とを備えた装置である。電池装置1は、例えば、「蓄電池装置」、「組電池装置」、「バッテリ冷却装置」などと称されてもよい。電池装置1は、種々の装置や、機械、設備などに設置され、それら種々の装置、機械、設備などの電源として使用される。例えば、電池装置1は、自動車に搭載される電源のような移動型の電源として使用されてもよく、またはPOS(Point Of Sales)システムの電源のような固定型の電源として使用されてもよい。
本実施形態の電池モジュール11は、複数のバッテリ(電池セル)21と、複数のバスバー22(図3参照)と、基板23(図3参照)と、バッテリケース24と、端子部ケース25とを有する。
図2は、本実施形態のバッテリ21を示す斜視図である。
図2に示すように、各バッテリ21は、バッテリ本体31と、一対の端子32A,32Bとを有する。
複数のバッテリ21は、第1列L1に配置された複数(例えば3つ以上)のバッテリ21と、第2列L2に配置された複数(例えば3つ以上)のバッテリ21とを有する。第1列L1に含まれる複数のバッテリ21は、第1側面31c同士の間に隙間gを空けて第1側面31c同士を互いに向かい合わせにして配置されている。同様に、第2列L2に含まれる複数のバッテリ21は、第1側面31c同士の間に隙間gを空けて第1側面31c同士を互いに向かい合わせにして配置されている。第1列L1に含まれる複数のバッテリ21の間に形成された隙間gは、第2列L2に含まれる複数のバッテリ21の間に形成された隙間gと繋がっている。一方で、第1列L1に含まれる複数のバッテリ21と、第2列L2に含まれる複数のバッテリ21とは、互いの間に隙間を空ける、もしくは絶縁物を間に配し、第2側面31d同士を互いに向かい合わせして配置されている。
図3に示すように、複数のバスバー22は、複数のバッテリ21の端子32A,32Bに接続されている。複数のバスバー22は、「電気接続部」の一例である。複数のバスバー22は、複数のバッテリ21の端子32A,32B同士を電気的に接続している。例えば、バスバー22は、あるバッテリ21の正極端子32Aと、別のバッテリ21の負極端子32Bとを電気的に接続している。これにより、複数のバッテリ21は、電気的に直列または並列に接続されている。
図1および図3に示すように、バッテリケース(バッテリボックス、第1ケース)24は、一方が開放された箱状に形成され、第1列L1および第2列L2に含まれる複数のバッテリ21のバッテリ本体31を一体に収容している。バッテリケース24は、下壁24a、第1側壁24b、第2側壁24c、第3側壁24d,および第4側壁24eを有する。下壁24aは、+X方向およびY方向に沿う壁である。下壁24aは、複数のバッテリ21の下面31bに面する。4つの側壁24b,24c,24d,24eは、下壁24aの縁からZ方向に延びている。第1側壁24bおよび第2側壁24cは、+X方向に互いに離間するとともに、Y方向に沿って互いに略平行に延びている。第1側壁24bは、第1列L1に含まれる複数のバッテリ21の第2側面31dに面している。第2側壁24cは、複数のバッテリ21に対して第1側壁24bとは反対側に位置する。第2側壁24cは、第2列L2に含まれる複数のバッテリ21の第2側面31dに面している。第3側壁24dおよび第4側壁24eは、Y方向に互いに離間するとともに、+X方向に沿って互いに略平行に延びている。第3側壁24dおよび第4側壁24eは、第1列L1よび第2列L2に含まれる複数のバッテリ21の第1側面31cに面している。
図1に示すように、端子部ケース25(端子ボックス、第2ケース)は、バッテリケース24に組み合わされ、バッテリケース24の内部空間(収容部)を閉じている。詳しく述べると、端子部ケース25は、Z方向に薄い扁平な箱状に形成されている。端子部ケース25は、+X方向およびY方向の外形がバッテリケース24と略同じである。端子部ケース25は、バッテリケース24の下壁24aとは反対側からバッテリケース24に取り付けられ、バッテリケース24の内部空間を覆っている。これにより、バッテリケース24と端子部ケース25とは、Z方向で並んでいる。端子部ケース25は、結合具または接着剤などによってバッテリケース24に連結されている。
図3に示すように、吸気ダクト12は、電池モジュール11の外部から電池モジュール11に向けて冷却流体(冷媒、例えば空気)を案内する吸気流路を形成している。吸気ダクト12は、「第1通風ダクト」の一例である。詳しく述べると、吸気ダクト12は、第1部分12aと、第2部分12bとを有する。
図3に示すように、排気ダクト13は、電池モジュール11の内部を通った冷却流体を流出させる排気流路を形成している。排気ダクト13は、「第2通風ダクト」の一例である。詳しく述べると、排気ダクト13は、第1部分13aと、第2部分13bとを有する。
また、排気ダクト13には、図示しない複数の通電ケーブルが配置されている。複数の通電ケーブルは、複数のバスバー22を介して複数のバッテリ21に電気的に接続されている。本実施形態の排気ダクト13は、複数の通電ケーブルの接続用の空間としても利用される。
電池装置1の充電時や放電時には、吸気ダクト12に電池モジュール11の外部から冷却流体が供給される。吸気ダクト12に供給された冷却流体は、+X方向に沿って吸気ダクト12の内部を流れる。そして、吸気ダクト12の内部を流れた冷却流体は、吸気ダクト12の第2部分12bにおいて、バッテリケース24の内部に向かうように流れ方向を変える。そして、吸気ダクト12の第2部分12bの内部を流れる冷却流体は、バッテリケース24の吸気口41から複数のバッテリ21の間の通風隙間gに流入する。通風隙間gに流入した冷却流体は、通風隙間gを通る過程でバッテリ21の第1側面31cに直接に接することで、バッテリ21から熱を奪う。これにより、複数のバッテリ21の冷却が促進される。また、通風隙間gに流入した冷却流体は、通風隙間gを通る間に、排気ダクト13に向かうように流れ方向を変える。そして、通風隙間gを通過した冷却流体は、バッテリケース24の排気口42から排気ダクト13の第1部分13aに流入する。排気ダクト13の第1部分13aに流入した冷却流体は、排気ダクト13の第1部分13aにおいて、排気ダクト13の第2部分13bに向かうように流れ方向を変え、電池モジュール11の外部に向けて流れる。
次に、図4を参照して、第2の実施形態について説明する。本実施形態は、排気ダクト13が複数の排気流路51,52を有する点で、第1の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態の構成と同様である。
次に、図5を参照して、第3の実施形態について説明する。本実施形態は、第1排気流路51および第2排気流路52が端子部ケース25の上方を迂回するように設けられた点で、第2の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第2の実施形態の構成と同様である。
次に、図6を参照して、第4の実施形態について説明する。本実施形態は、第2排気流路52に比べて第1排気流路51が長く延びた点で、第3の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第3の実施形態の構成と同様である。
次に、図7を参照して、第5の実施形態について説明する。本実施形態は、冷却流体を流入させる開口部65aを端子部ケース25が有した点で、第4の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第4の実施形態の構成と同様である。
一方で、第2開口部65bは、端子部ケース25の第2側壁25cに設けられ、第2排気流路52の内部に開口している(連通している)。第2開口部65bは、第1開口部65aから端子部ケース25の内部に流入して端子部ケース25の内部を通った冷却流体を第2排気流路52に流出させる。
次に、図8を参照して、第6の実施形態について説明する。本実施形態は、複数のバッテリ21が3列に分かれて配置された点、およびバッテリケース24の下壁24aの領域によって吸気口41の開口率が異なる点で、第4の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第4の実施形態の構成と同様である。
ここで、第1列L1に含まれる複数のバッテリ21は、排気口42(排気ダクト13)から比較的遠い。このため、第1列L1に含まれる複数のバッテリ21は、第2列L2および第3列L3に含まれる複数のバッテリ21に比べて、冷却流体に晒されにくく、冷却が促進されにくい。このため、バッテリケース24内で温度ばらつきが生じ、冷却性能が低下する場合がある。
次に、図9を参照して、第7の実施形態について説明する。本実施形態は、複数の電池モジュール11が多段に配置された点で、第4の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第4の実施形態の構成と同様である。
また本実施形態では、複数の電池モジュール11がZ方向で多段に配置されている。吸気ダクト12は、複数の電池モジュール11に対応して設けられた複数の吸気流路92を有する。複数の吸気流路92の各々は、バッテリ本体31の第1側面31cと略平行に延びるとともに端子部ケース25とは反対側からバッテリケース24の内部に連通している。このような構成によれば、複数の電池モジュール11を密に配置することができる。これにより、複数の電池モジュール11を備える電池装置1の小型化を図ることができる。
次に、図10を参照して、第8の実施形態について説明する。本実施形態は、ファン81が吸気ダクト12に設けられた点で、第7の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第7の実施形態の構成と同様である。
また本実施形態では、多段に配置された複数の電池モジュール11のなかで吸気ダクト12の入口61から最も遠い電池モジュール11に向けてファン81によって冷却流体が強制的に送られる。このような構成によれば、電池装置1の冷却性能の向上をさらに図ることができる。
次に、図12を参照して、実施形態の電池装置1の変形例について説明する。この変形例は、第1、第4、第5、第7、および第8の実施形態などに適用可能である。なお図12では、第1の実施形態の構成に適用された例を取り上げて説明する。
Claims (11)
- 扁平な直方体状のバッテリ本体と、前記バッテリ本体の一端部に設けられた端子とをそれぞれ有し、前記バッテリ本体は、該バッテリ本体の表面のなかで面積が最も広い第1面と、前記第1面よりも面積が狭い第2面とを有し、互いに隣り合うバッテリ本体の第1面同士の間に隙間を空けて前記第1面同士を向かい合わせにして配置された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの端子同士を電気的に接続した電気接続部と、
前記複数のバッテリのバッテリ本体を収容したバッテリケースと、
前記バッテリケースに組み合わされ、前記電気接続部を収容するとともに、前記互いに隣り合うバッテリ本体の前記第1面同士の間に形成された前記隙間を一方から覆う端子部ケースと、
前記バッテリケースにおいて前記端子部ケースとは反対側の位置にある第1通風口を介して前記バッテリケースの内部に連通し、前記複数のバッテリの並ぶ方向に沿う方向に延びる第1通風ダクトと、
前記バッテリケースにおいて前記第1通風口と交差する向きに開口するとともに、前記複数のバッテリの並ぶ方向に沿う第2通風口を介して前記バッテリケースの内部に連通し、前記複数のバッテリの並ぶ方向と直交する方向に延びる第2通風ダクトと、
を備えた電池装置。 - 前記バッテリケースと前記端子部ケースとは第1方向に並び、
前記第1通風ダクトは、前記バッテリケースに対して前記端子部ケースとは反対側の位置で前記バッテリ本体の第1面と略平行な方向であって前記第1方向とは交差する第2方向に延びた、
請求項1に記載の電池装置。 - 前記バッテリケースと前記第2通風ダクトとは前記第2方向で連通した、
請求項2に記載の電池装置。 - 前記第1通風ダクトは、前記バッテリケースの内部に冷却流体を流入させる吸気ダクトであり、前記第2通風ダクトは、前記バッテリケースの内部を通った前記冷却流体を流出させる排気ダクトである、
請求項2に記載の電池装置。 - 前記第2通風ダクトは、第1排気流路と、第2排気流路とを有し、
前記第1排気流路および前記第2排気流路は、前記第2方向において前記バッテリケースの両側に分かれて配置され、それぞれ前記バッテリケースの内部に連通した、
請求項4に記載の電池装置。 - 前記第2通風ダクトは、前記端子部ケースに対して前記バッテリケースとは反対側に位置して前記端子部ケースに沿って風が流れる延長部を有した、
請求項1に記載の電池装置。 - 前記第1排気流路は、前記端子部ケースに対して前記バッテリケースとは反対側に位置して前記端子部ケースに沿って風が流れるとともに前記第2排気流路に合流する延長部を有した、
請求項5に記載の電池装置。 - 前記端子部ケースは、前記第2通風ダクトの内部に連通して前記第2通風ダクト内を流れる冷却流体の一部が該端子部ケース内に流入する開口部を有した、
請求項1に記載の電池装置。 - 前記バッテリケースは、第1領域と、第2領域とを有し、前記第1領域および前記第2領域は、それぞれ前記第1通風ダクトと該バッテリケースの内部とを連通させる少なくとも1つの通風口を有し、前記第2領域は、前記第1領域に比べて、前記第2通風ダクトに近く、
前記第2領域における前記通風口の開口率は、前記第1領域における前記通風口の開口率よりも小さい、
請求項1に記載の電池装置。 - 前記複数のバッテリと、前記電気接続部と、前記バッテリケースと、前記端子部ケースとをそれぞれ有し、前記バッテリケースと前記端子部ケースとが並ぶ方向において多段に配置された複数の電池モジュールと、
ファンと、
をさらに備え、
前記第1通風ダクトは、前記複数の電池モジュールに対応して設けられた複数の通風流路を有し、前記複数の通風流路の各々は、前記バッテリケースに対して前記端子部ケースとは反対側の位置で前記バッテリ本体の第1面と略平行に延びるとともに前記端子部ケースとは反対側から前記バッテリケースの内部に連通し、
前記第2通風ダクトは、前記複数の電池モジュールの前記バッテリケースの内部に連通し、
前記ファンは、前記第1通風ダクトおよび前記第2通風ダクトの少なくとも一方に設けられた、
請求項1に記載の電池装置。 - 前記第1通風ダクトは、前記複数の電池モジュールが多段に配置された方向に延びた吸気主ダクト部を有した吸気ダクトであり、
前記第2通風ダクトは、前記複数の電池モジュールが多段に配置された方向に延びた排気主ダクト部を有した排気ダクトであり、
前記排気主ダクト部の通風断面積は、前記吸気主ダクト部の通風断面積の略0.5倍以上の大きさである、
請求項10に記載の電池装置。
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