JP6652030B2 - Battery device - Google Patents
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Description
この明細書における開示は、電池装置に関する。 The disclosure in this specification relates to a battery device.
特許文献1には、組電池に対する電力の入出力を制御するスイッチング素子を備える電池ユニットが開示されている。スイッチング素子は制御基板に実装されている。特許文献1の図4に図示するように、電池ユニットが備えるベースには、車両の搭載場所にボルト等で締め付け固定される複数の取付部がベースの外周縁から外方に突出するように設けられている。電池ユニットにおいて、スイッチング素子であるスイッチ部SW1について最も近い位置にある取付部は、図4の平面図の下側であって端子台ユニットの横に存在する。 Patent Literature 1 discloses a battery unit including a switching element that controls input and output of power to and from a battery pack. The switching element is mounted on the control board. As shown in FIG. 4 of Patent Document 1, on a base provided in a battery unit, a plurality of mounting portions fastened and fixed to a mounting location of a vehicle with bolts or the like are provided so as to protrude outward from an outer peripheral edge of the base. Have been. In the battery unit, the mounting portion closest to the switch SW1, which is a switching element, is located below the plan view of FIG. 4 and beside the terminal block unit.
特許文献1の電池ユニットにおいて、スイッチ部SW1の発熱は、制御基板を介して真下の放熱部に移動してベースに伝わり、スイッチ部SW1に最も近い取付部を介して車両側部材に移動することで外部に放出される。電池ユニットを平面視したときにスイッチ部SW1と最も近い取付部とを連絡する直線経路には、組電池モジュールが設置されている。この構成のため、平面視でスイッチ部SW1に最も近い取付部とスイッチ部SW1との熱移動経路は、他のどの取付部とスイッチ部SW1との熱移動経路よりも短い可能性が高い。スイッチ部SW1の発熱が最も近い取付部に移動する間に、組電池モジュールに伝わってしまうおそれがある。したがって、特許文献1の電池ユニットでは、電池がスイッチ部SW1の発熱による熱的影響を受けるという課題がある。 In the battery unit of Patent Literature 1, heat generated by the switch unit SW1 moves to a heat radiating unit immediately below via a control board, is transmitted to a base, and moves to a vehicle-side member via a mounting unit closest to the switch unit SW1. Is released outside. When the battery unit is viewed in a plan view, an assembled battery module is installed on a straight path that connects the switch unit SW1 to the nearest mounting unit. Due to this configuration, the heat transfer path between the mounting portion closest to the switch portion SW1 and the switch portion SW1 in plan view is likely to be shorter than the heat transfer path between any other mounting portion and the switch portion SW1. The heat generated by the switch SW1 may be transmitted to the battery module while moving to the nearest mounting portion. Therefore, the battery unit of Patent Document 1 has a problem that the battery is thermally affected by the heat generated by the switch unit SW1.
このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、電池に対する電力の入出力を制御するスイッチ装置の熱が電池に伝わることを抑制可能な電池装置を提供することである。 In view of such a problem, an object of the disclosure in this specification is to provide a battery device that can suppress transmission of heat of a switch device that controls input and output of power to a battery to the battery.
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。 The embodiments disclosed in this specification employ different technical means from each other in order to achieve the respective objects. Further, the reference numerals in the claims and the parentheses described in this section are examples showing a correspondence relationship with specific means described in the embodiment described below as one aspect, and limit the technical scope. is not.
開示された電池装置のひとつは、ケースに収容されている内部電池(13)と、内部電池とは離れた別の場所に設置されている外部電池(17)に対する電力の入出力を制御する第1のスイッチ装置(3)と、内部電池に対する電力の入出力を制御する第2のスイッチ装置(4)と、熱伝導性を有する材質によって形成されている放熱部材であって、第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置に対してそれぞれからの熱が移動可能なように設けられている放熱部材(6)と、放熱部材からの熱が移動可能にケースのベース部(15a)に設けられる取付部であって、車両側部材(7)へ放熱可能な構成で車両側部材に直接的または間接的に取り付けられている取付部(15a2,15a3)と、内部電池における充放電の制御を実施する回路基板(2)と、を備え、
内部電池は、内部電池と放熱部材の配列方向に対して直交する方向にケースを面視した状態で、第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置のそれぞれの外形と、それぞれのスイッチ装置について最も近い位置にある取付部の外形とをそれぞれ結んで形成される放熱経路エリア(AR1,AR2)の外に設置されている。第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置のそれぞれの外装部(30)は、回路基板から離間した状態で設置されている。第1のスイッチ装置、第2のスイッチ装置、放熱部材および取付部は、回路基板よりも下方の離れた位置に設けられている。
One of the disclosed battery devices is a battery device that controls input and output of electric power to and from an internal battery (13) housed in a case and an external battery (17) installed at a separate location away from the internal battery. A first switch device (3), a second switch device (4) for controlling the input and output of electric power to and from the internal battery, and a heat dissipating member formed of a thermally conductive material, wherein the first switch device A heat dissipating member (6) provided so that heat from each of them can move with respect to the device and the second switch device, and a heat dissipating member is provided on a base portion (15a) of the case so as to move. Attachment portions (15a2, 15a3) that are directly or indirectly attached to the vehicle-side member in a configuration capable of dissipating heat to the vehicle-side member (7), and control charging and discharging of the internal battery. Do It includes a road substrate (2), a,
The internal battery has the outer shape of each of the first switch device and the second switch device, and most of the respective switch devices in a state where the case is viewed in a direction orthogonal to the arrangement direction of the internal battery and the heat radiating member. It is installed outside a heat radiation path area (AR1, AR2) formed by connecting the external shape of the mounting portion at a close position. The respective exterior portions (30) of the first switch device and the second switch device are installed so as to be separated from the circuit board. The first switch device, the second switch device, the heat radiating member and the mounting portion are provided at a position below and below the circuit board.
この電池装置によれば、内部電池と放熱部材の配列方向に対して直交する方向にケースを面視した状態で、内部電池は第1のスイッチ装置の外形と第1のスイッチ装置に最も近い位置にある取付部の外形とを結んで形成される放熱経路エリアの外に設置されている。さらに内部電池は、第2のスイッチ装置の外形と第2のスイッチ装置に最も近い位置にある取付部の外形とを結んで形成される放熱経路エリアの外に設置されている。これにより、電力の入出力制御によって発熱する、第1のスイッチ装置の熱と第2のスイッチ装置の熱とを放熱部材から取付部を介して車両側部材へ放熱させる放熱経路に、内部電池が存在しない構成を提供できる。したがって、スイッチ装置の熱が内部電池に伝わることを抑制可能な電池装置を提供できる。
また開示された電池装置のひとつは、ケース(11,15)に収容されている内部電池(13)と、内部電池とは離れた別の場所に設置されている外部電池(17)に対する電力の入出力を制御する第1のスイッチ装置(3)と、内部電池に対する電力の入出力を制御する第2のスイッチ装置(4)と、熱伝導性を有する材質によって形成されている放熱部材であって、第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置に対してそれぞれからの熱が移動可能なように設けられている放熱部材(6)と、放熱部材からの熱が移動可能にケースに設けられる取付部であって、車両側部材(7)へ放熱可能な構成で車両側部材に直接的または間接的に取り付けられている取付部(15a2)と、内部電池における充放電の制御を実施する回路基板(2)と、を備え、
内部電池は、内部電池と放熱部材の配列方向に対して直交する方向にケースを面視した状態で、第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置を合わせて形成される外形と、第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置の両方について最も近い位置にある取付部の外形とを結んで形成される放熱経路エリア(AR)の外に設置されている。第1のスイッチ装置および第2のスイッチ装置のそれぞれの外装部(30)は、回路基板から離間した状態で設置されている。第1のスイッチ装置、第2のスイッチ装置、放熱部材および取付部は、回路基板よりも下方の離れた位置に設けられている。
According to this battery device, in a state where the case is viewed in a direction orthogonal to the arrangement direction of the internal battery and the heat radiating member, the internal battery is located at the position closest to the outer shape of the first switch device and the first switch device. Is installed outside the heat radiation path area formed by connecting the outer shape of the mounting portion. Further, the internal battery is installed outside a heat dissipation path area formed by connecting the outer shape of the second switch device and the outer shape of the mounting portion closest to the second switch device. Accordingly, the internal battery is disposed in a heat radiating path for radiating the heat of the first switch device and the heat of the second switch device, which are generated by the input / output control of the electric power, from the heat radiating member to the vehicle side member via the mounting portion. A configuration that does not exist can be provided. Therefore, it is possible to provide a battery device capable of suppressing transmission of heat of the switch device to the internal battery.
Also, one of the disclosed battery devices is a device for transmitting power to an internal battery (13) housed in a case (11, 15) and an external battery (17) installed in a separate place away from the internal battery. A first switch device (3) for controlling input and output, a second switch device (4) for controlling input and output of power to the internal battery, and a heat dissipating member formed of a material having thermal conductivity. And a heat radiating member (6) provided so that heat from each of them can move with respect to the first switch device and the second switch device, and a case movably provided with heat from the heat radiating member. A mounting portion (15a2) that is directly or indirectly mounted to the vehicle-side member in a configuration capable of dissipating heat to the vehicle-side member (7), and a circuit that controls charging and discharging of the internal battery; Substrate (2 And, with a,
The internal battery has an outer shape formed by combining the first switch device and the second switch device in a state where the case is viewed in a direction orthogonal to the arrangement direction of the internal battery and the heat radiating member; Both the switch device and the second switch device are installed outside a heat radiation path area (AR) formed by connecting the outer shape of the mounting portion located closest to the switch device. The exterior parts (30) of the first switch device and the second switch device are installed in a state separated from the circuit board. The first switch device, the second switch device, the heat radiating member and the mounting portion are provided at a position below and below the circuit board.
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the items described in the preceding embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the other embodiments described above can be applied to other parts of the configuration. Not only the combination of parts that clearly indicate that a combination is possible in each form, but also the forms can be partially combined without being specified, unless there is a particular problem with the combination. It is possible.
(第1実施形態)
第1実施形態の電池装置10について、図1〜図9を参照して説明する。電池装置10は、二次電池を搭載する各種の電気機器に適用することができる。各種の電気機器は、例えば、蓄電池を有する装置、コンピュータ、車両等である。第1実施形態では、その一例として、電池装置10を、内燃機関と電池駆動のモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、電池駆動のモータによって走行する電気自動車等の車両に用いる場合について説明する。
(1st Embodiment)
The
電池装置10の構成について図1を用いて説明する。電池装置10は、複数の単電池を積層設置して構成されている組電池13と、組電池13における充放電の制御等を実施する回路基板2と、組電池13を上方から拘束する抑制板12と、組電池13等を収容するケースと、を備える。電池装置10は、例えば自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間に設置されている。ケースは、直方体状であり、電池装置10の搭載場所に固定されるベースケース15と、ベースケース15を上方から覆うようにベースケース15に装着されるカバー11と、を備える。ベースケース15およびカバー11は、金属、例えばアルミニウム、銅、これらの合金により形成され、または、樹脂材料により形成されている。ベースケース15を樹脂材料で形成する場合には、熱伝導性を有する樹脂材料を用いるか、あるいは樹脂材料に熱伝導性を有する材料を混合させることが好ましい。
The configuration of the
組電池13と回路基板2は、組電池13が回路基板2よりも下方になるように互いに上下に対向して設置され、それぞれはベースケース15にねじ締めを行うこと等により固定されている。ベースケース15に対してカバー11を上方から装着することにより、組電池13、回路基板2がケース内に収容された状態となる。
The assembled
電池装置10は、電力の入出力が行われる端子台ユニット14と、車両ECU等に対して電気的に接続されるコネクタ部と、を備える。端子台ユニット14は、Pb蓄電池接続用の端子台ユニット14Aと、ISG接続用の端子台ユニット14Bと、を備える。端子台ユニット14Aは、図2における、外部電池17側に接続される第1入出力端子140と、第1入出力端子140を支持する端子台と、を有する。端子台ユニット14Bは、図2における、回転機19側に接続される第2入出力端子141と、第2入出力端子141を支持する端子台と、を有する。電池装置10は、さらに電気負荷接続用の端子台ユニット14Cを備える。端子台ユニット14Cは、図2における、電気負荷18B側に接続される第3入出力端子142を支持する端子台を有する。各端子台は絶縁性を有する樹脂材料によって形成されている。端子台ユニット14A、端子台ユニット14Bは、互いに横並びとなる位置でそれぞれの端子台がベースケース15に固定されている。端子台ユニット14Cは、端子台がベースケース15に固定されている。
The
端子台ユニット14Aの第1入出力端子140には、ハーネスを介して外部電池17と電気負荷18Aとが接続されている。端子台ユニット14Bの第2入出力端子141には、ハーネスを介して回転機19が接続されている。回転機19は電動発電機である。端子台ユニット14Cの第3入出力端子142には、ハーネスを介して電気負荷18Bが接続されている。コネクタ部には、制御部100との通信が可能な車両ECUが接続されるとともに、電池装置10からの電力供給の対象となる各種の電気負荷にも接続可能となるように構成されている。各端子台ユニットやコネクタ部は、ケースの外周部に設けられ、電池装置10の外部に露出した状態で設けられている。
The
制御部100は、少なくとも組電池の蓄電量を管理する機器であり、電池管理ユニット(Battery Management Unit)であってもよい。また、電池管理ユニットは、組電池に関する電流、電圧、温度を監視するとともに、単電池の異常、漏電異常等を管理する機器であってもよい。電池管理ユニットは、車両に搭載された各種の電子制御装置と通信可能に構成されている。電池管理ユニットには、電流センサによって検出された電流値に係る信号が入力されてもよいし、メインリレーやプリチャージリレーの作動を制御する制御装置であってもよい。電池管理ユニットは、単電池等の発熱体を冷却するために、冷却用流体を駆動する送風装置のモータの作動を制御する機器として機能してもよい。電池管理ユニットは、車両に搭載された各種の電子制御装置(例えば車両ECU)と通信可能に構成されている。
The
図2に示すように、電池装置10に関わる回路の構成は、外部電池17、組電池13、回転機19、電気負荷18A、電気負荷18B、第1パワー素子3、第2パワー素子4、第3パワー素子300、第4パワー素子400、制御部100等を含んでいる。組電池13は、電池装置10を収容するケースの内部に設置されている内部電池であり、例えばリチウムイオン二次電池で構成されている。組電池13は抵抗が小さく回生性能に優れた二次電池であることが好ましい。外部電池17は、電池装置10を収容するケースの外部に設置されている二次電池であり、例えば鉛蓄電池で構成されている。外部電池17は、内部電池とは離れた別の場所に設置されており、大容量の二次電池であることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the circuit configuration related to the
組電池13は、直列接続された複数の単電池を有して構成されており、これらの単電池が所定の配列でひとかたまりとなってケースに収容されている。この実施形態では図1に図示するように、上下に2個積層された第1電池積層体13aと上下3個積層された第2電池積層体13bとが横に並べて2列に配置されている。5個の単電池は、いずれも薄型の直方体状をなすリチウムイオン二次電池であり、その厚さ方向を上下方向に向けた横置き設置である。各電池積層体は、構成するすべての単電池が直列に結線されることにより、通電可能に接続されている。すべての電池積層体は、通電可能に接続され、かつ一体に連結されることにより、電池装置10の組電池13として機能する。
The assembled
制御部100を構成する部品は、回路基板2に実装されている。制御部100は、前述する各パワー素子である各スイッチのオン(閉鎖)とオフ(開放)との切り換えを実施し、これにより、外部電池17、組電池13のそれぞれに対する充放電を制御する。
The components making up the
電池装置10には、外部端子として第1入出力端子140、第2入出力端子141、第3入出力端子142が設けられている。第1入出力端子140には、外部電池17と電気負荷18Aとが並列に接続され、外部電池17とは反対側に第1パワー素子3と第2入出力端子141とが直列に接続されている。また、外部電池17は、電気負荷18Aに対して電力供給可能なように接続されている。電気負荷18Aは、定電圧要求電気負荷以外の一般的な電気負荷であり、例えば、ヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等である。
The
第1パワー素子3と第2入出力端子141との間の接続部には、第2パワー素子4と組電池13とが直列に接続されている。第2入出力端子141には、第1パワー素子3とは反対側に回転機19が接続されている。回転機19には、第1パワー素子3と第2パワー素子4とが並列に接続されている。第1のスイッチ装置である第1パワー素子3は、外部電池17、電気負荷18Aのそれぞれと回転機19とを電力供給の可能な状態と不可能な状態とに切り替えるスイッチ装置として機能する。第2のスイッチ装置である第2パワー素子4は、組電池13と回転機19とを電力供給の可能な状態と不可能な状態とに切り替えるスイッチ装置として機能する。
At the connection between the
第3入出力端子142には、第3パワー素子300と第4パワー素子400とが並列に接続され、第3パワー素子300とは反対側に電気負荷18Bが接続されている。電気負荷18Bは、供給電力の電圧が概ね一定であるか、あるいは電圧変動が所定範囲内であり安定していることが要求される定電圧要求の電気負荷である。電気負荷18Bは、例えば車載ナビゲーション装置、車載オーディオ装置、メータ等である。
The
第1パワー素子3と第1入出力端子140との間の接続部には第3パワー素子300が接続されており、さらに第3パワー素子300は第3入出力端子142に接続されている。第3パワー素子300は、外部電池17から電気負荷18Bへ電力供給が可能な状態と不可能な状態とに切り替えるスイッチ装置として機能する。第3パワー素子300と第3入出力端子142との間の接続部には、第2パワー素子4と組電池13との間の部位を連絡する電流経路が設けられている。この電流経路は、第4パワー素子400によって電力供給の可能な状態と不可能な状態とに切り替えられる。第4パワー素子400は、組電池13から電気負荷18Bへ電力供給が可能な状態と不可能な状態とに切り替えるスイッチ装置として機能する。
A
回転機19は、エンジンのクランク軸の回転により発電、すなわち回生発電を行う発電機能と、クランク軸に回転力を付与する動力出力機能とを備えて、ISG(Integrated Starter Generator)を構成する。外部電池17と組電池13とは、回転機19に対して並列に電気接続されている。外部電池17は、第1パワー素子3のオンにより、回転機19からの電力供給可能な状態になり、回生電力が充電可能になる。組電池13は、第2パワー素子4のオンにより、回転機19からの電力供給可能な状態になり、回生電力が充電可能になる。したがって、第1パワー素子3、第2パワー素子4のそれぞれは、回転機19と各電池との間で比較的大きな電流が流れることが想定される大電流経路の一部をなす。
The rotating
次に、ハイブリッド自動車の運転状態に応じた、各パワー素子のオンオフ状態と電流の流れ状態について説明する。 Next, an on / off state and a current flow state of each power element according to the operation state of the hybrid vehicle will be described.
減速時には、減速により減少する運動エネルギを回転機19によって回収する電力回生を行う。この電力回生時には、制御部100は、第1パワー素子3をオン状態、第2パワー素子4をオン状態、第3パワー素子300をオフ状態、第4パワー素子400をオン状態にそれぞれ制御する。これにより、回転機19による発電した回生電力は、組電池13や外部電池17に充電されるとともに、電気負荷18Aや電気負荷18Bに供給されるようになる。
At the time of deceleration, electric power regeneration for recovering the kinetic energy reduced by the deceleration by the rotating
アイドリングストップ時やエンジン走行時には、回転機19は待機状態である。このとき、制御部100は、第1パワー素子3をオン状態、第2パワー素子4をオフ状態、第3パワー素子300をオフ状態、第4パワー素子400をオン状態にそれぞれ制御する。これにより、外部電池17の蓄電電力が電気負荷18Aに供給され、組電池13の蓄電電力が電気負荷18Bに供給されるようになる。
At the time of idling stop or running of the engine, the rotating
アイドリングストップ状態からの再始動時には、回転機19はスターターとして役割を果たす。このとき、制御部100は、第1パワー素子3をオン状態、第2パワー素子4をオフ状態、第3パワー素子300をオフ状態、第4パワー素子400をオン状態にそれぞれ制御する。外部電池17の蓄電電力は回転機19に供給されるとともに電気負荷18Aに供給され、組電池13の蓄電電力は電気負荷18Bに供給されるようになる。これにより、回転機19はスターターとして機能してエンジンの回転を高め、エンジンを再始動させる。
When restarting from the idling stop state, the rotating
EVクリープ状態や加速時等のアシスト状態では、回転機19は組電池13からの電力供給により運転する。例えば、制御部100は、第1パワー素子3をオフ状態、第2パワー素子4をオン状態、第3パワー素子300をオン状態、第4パワー素子400をオフ状態にそれぞれ制御する。これにより、外部電池17の蓄電電力は電気負荷18Aと電気負荷18Bに供給され、組電池13の蓄電電力は回転機19に供給されるようになる。
In an assist state such as an EV creep state or acceleration, the rotating
また、加速時等のアシスト状態であって組電池13の蓄電電力が十分なときは、制御部100は、第1パワー素子3をオフ状態、第2パワー素子4をオン状態、第3パワー素子300をオフ状態、第4パワー素子400をオン状態にそれぞれ制御する。これにより、外部電池17の蓄電電力は電気負荷18Aに供給され、組電池13の蓄電電力は回転機19と電気負荷18Bに供給されるようになる。
Further, when the stored power of the
図3には、電池装置10についてカバー11を取り外した状態を平面視したものが示されている。図4には、電池装置10のケース内部を側面視した概要図において、パワー素子の熱が伝達する放熱経路を示している。
FIG. 3 shows a plan view of the
ベースケース15は、ベース部15aと、ベース部15aから起立する固定用のボス部15bと、ベース部15aから起立する側壁部15cと、を有する。ベース部15aは、方形状をなしており、その周縁部等には側壁部15cが形成されている。ベース部15aは、組電池13が置かれている電池載置部となっている。側壁部15cやボス部15bの上端部には、回路基板2、抑制板12のそれぞれがねじ等によって固定されている。ベース部15aの外周縁には、外側に向けて突出する複数の取付部が設けられている。
The
ベース部15aの上には、組電池13を構成する第1電池積層体13aと第2電池積層体13bが所定の方向に並んで設置されている。第1電池積層体13aと第2電池積層体13bは、平面視した状態において横方向に並んで設置されている。第1電池積層体13aおよび第2電池積層体13bの上方には、回路基板2が設けられている。
On the
電力制御用の半導体素子である第1パワー素子3や第2パワー素子4は、回路基板2に実装されている。第1パワー素子3、第2パワー素子4は、半導体スイッチング素子であり、電池に対する電力の入出力を制御するスイッチ装置の一例である。第1パワー素子3や第2パワー素子4の外装部は、装置の心臓部を保護する外装ケースに相当し、内部の発熱を外部に放出可能な各種の材質で構成されている。外装部は、例えば樹脂によって形成された扁平な直方体状の形状である。
The
ベースケース15には、第1パワー素子3や第2パワー素子4において生じる熱を外部に放出するために放熱経路の一部を構成する放熱部材6が一体に設けられている。放熱部材6はベースケース15の一部分をなしている。放熱部材6は、例えば、アルミニウム、銅、これらの合金によって形成することができる。放熱部材6は、その上面の平坦部において回路基板2と直接的または間接的に接触し、第1パワー素子3や第2パワー素子4の下方に位置するように設置されている。したがって、放熱部材6は、組電池13と隣り合わせとなる位置において、回路基板2を挟んだ状態で第1パワー素子3や第2パワー素子4の外装部に対向している。放熱部材6と組電池13は横方向に並んで配列されている。放熱部材6の上方に位置する第1パワー素子3や第2パワー素子4と組電池13は、放熱部材6と組電池13の配列方向に並んで設置されている。
The
電池装置10は、放熱部材6からの熱が移動可能にケースに設けられている複数の取付部を備える。放熱部材6は、複数の取付部を介して車両の一部である車両側部材7へ熱移動可能な構成である。取付部は、車両側部材7へ放熱可能な構成で車両側部材7に直接的または間接的に取り付けられている。
複数の取付部は、図1および図3に示すように、取付部15a1、取付部15a2、取付部15a3、取付部15a4である。各取付部は、車両側部材7に対するボルト締めやねじ締め、溶接、拘束バンド、嵌め合い結合、係合等の固定手段によって固定されている。車両側部材7は、例えば、車両に所定の機器が固定されるフレーム部材、シャシーに結合されている部材、車室内を形成する内装材を支持する部材等である。取付部15a1は、第1電池積層体13aの外側に位置するように設けられている。取付部15a4は、組電池13を間において取付部15a1と対向する位置であって、第2電池積層体13bの外側に設けられている。取付部15a3は、取付部15a4が設けられている同じ側壁部15cにおいて、第2パワー素子4の外側に位置するように設けられている。取付部15a2は、取付部15a4および取付部15a3が設けられている側壁部15cと隣接する側壁部15cにおいて、第1パワー素子3の外側に位置するように設けられている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the plurality of mounting portions are a mounting portion 15a1, a mounting portion 15a2, a mounting portion 15a3, and a mounting portion 15a4. Each mounting portion is fixed to the vehicle-
第1パワー素子3で生じた熱は、図4において矢印で示すように、回路基板2を介して放熱部材6に移動し、さらにベース部15aに移動した後、複数の取付部のうち第1パワー素子3から最も近い位置にある取付部15a2を介して車両側部材7に放熱される。第2パワー素子4で生じた熱は、回路基板2を介して放熱部材6に移動し、さらにベース部15aに移動した後、複数の取付部のうち第2パワー素子4から最も近い位置にある取付部15a3を介して車両側部材7に放熱される。
The heat generated by the
この明細書において平面視した状態とは、組電池13とベースケース15のベース部15aとが上下方向に位置する姿勢で電池装置10を設置している場合に、組電池13をベース部15a側に向かって下方にみた状態を指している。特許請求の範囲における、内部電池と放熱部材の配列方向に対して直交する方向にケースを面視した状態は、図3に図示するようなケースを平面視した状態を含んでいる。例えば、組電池13とベース部15aとが横方向に並ぶ姿勢で電池装置10が設置されている場合には、特許請求の範囲における、内部電池と放熱部材の配列方向に対して直交する方向にケースを面視した状態は、横方向に組電池13をみた状態になる。以下、組電池13と放熱部材6の配列方向に対して直交する方向にケースを面視した状態は、ケース面視状態と称することがある。
In this specification, the state in plan view means that the
図3に示すように、組電池13は、ケース面視状態で、第1パワー素子3の外形と第1パワー素子3に最も近い位置にある取付部15a3の外形とをそれぞれ結んで形成される放熱経路エリアAR1の外に設置されている。さらに組電池13は、ケース面視状態で、第2パワー素子4の外形と第2パワー素子4に最も近い位置にある取付部15a2の外形とをそれぞれ結んで形成される放熱経路エリアAR2の外に設置されている。パワー素子から最も近い位置にある取付部は、ケース面視状態あるいは平面視状態で、パワー素子からの直線距離が最も短くなる取付部に設定する。また、パワー素子から最も近い位置にある取付部は、パワー素子から取付部に至るまでの放熱経路の沿面距離が最も短くなる取付部に設定するようにしてもよい。この放熱経路は、パワー素子の発熱が放熱部材を経由して取付部に至るまでの最短距離となる経路である。
As shown in FIG. 3, the
組電池13は、ケース面視状態で、その一部でも放熱経路エリアAR1や放熱経路エリアAR2の中に含まれていないように、設置されている。したがって、組電池13は、ケース面視状態で、その全部が放熱経路エリアAR1外であって放熱経路エリアAR2の外に位置するように設置されていればよく、その位置関係は図3に図示する形態に限定されるものではない。
The assembled
端子台ユニット14Aと端子台ユニット14Bは、ケースと一体であって、第2パワー素子4よりも第1パワー素子3に近い位置で横方向に並んで設置されている。したがって、端子台ユニット14Aと端子台ユニット14Bは、取付部15a3よりも、第1パワー素子3に最も近い位置にある取付部15a2の近くにケースに一体に設置されている。端子台ユニット14Aと端子台ユニット14Bは、ケースの一部として設けられてもよいし、ケースとは別個の部品であってケースに装着されることで、ケースと一体に設置されている構成でもよい。
The
端子台ユニット14Aにおける第1入出力端子140と端子台ユニット14Bにおける第2入出力端子141は、第1パワー素子3および第2パワー素子4のうち、電流値または発熱量が大きくなる方の素子の近くに設置されている。図3に図示する形態は、第1入出力端子140と第2入出力端子141は、流れる電流値または発熱量が大きくなる方である第1パワー素子3の近くに設置されている場合である。第1パワー素子3の方が電流値または発熱量が大きくなる場合、第1パワー素子3に接続されている第1入出力端子140および第2入出力端子141の一方の端子を他方の端子と並べた状態で設置することが好ましい。
The first input /
図3に図示する形態ではないが、第2パワー素子4の方が電流値または発熱量が大きくなる場合には、第2パワー素子4に接続されている第2入出力端子141を他の端子である第1入出力端子140と並べた状態で設置することが好ましい。素子の発熱量は、素子に流れる電流値(A)の2乗と、素子の電気抵抗(Ω)と、電流が流れる時間(s)との掛け算を求めることによって確認できる。この演算によって発熱量を定義できるため、電池装置10において、第1パワー素子3および第2パワー素子4のうち、電流値が大きい方の素子が発熱量が大きくなる場合がある。また、電池装置10において、第1パワー素子3および第2パワー素子4のうち、素子自身が持つ電気抵抗が大きい方の素子が発熱量が大きくなる場合がある。使用状況、例えば車両の運転状況によって、第1パワー素子3および第2パワー素子4のうち、電流が流れる時間が長い方の素子が発熱量が大きくなる場合がある。例えば車両の運転状況が、回生状態、アイドリングストップ状態、EVクリープ状態、アシスト状態のいずれであるかによって、電流値または発熱量が大きくなる素子は、第1パワー素子3になる場合もあるし第2パワー素子4になる場合もある。
Although not illustrated in FIG. 3, when the
複数の取付部は、車両側部材7にブラケットを介して連結されている構成でもよい。このブラケットは、熱伝導性を有する材料で形成されており、複数の取付部と車両側部材7とを連結する連結用部材である。放熱部材6の内部は、内部が空洞である矩形状の箱体である。図4において矢印で示すように、各パワー素子で生じた熱は、その外装部から回路基板2を通じて放熱部材6の接触部に移動し、放熱部材6の平坦部から側壁に伝わって下方に移動する。さらに熱は側壁の下端からベース部15aに伝わり、取付部15a2等を介して車両側部材7に放出される。このように構成された第1パワー素子3と第2パワー素子4の放熱経路には、組電池13が存在しないため、熱移動に伴う組電池13の不具合を抑制できる構成になっている。
The plurality of mounting portions may be connected to the vehicle-
電池装置10は、図5に示すようなパワー素子の放熱経路を有する構成であってもよい。以下、図5に示す電池装置10の構成について、図4に示す構成とは異なる内容について説明する。図5に示す構成では、放熱部材6は、組電池13と隣り合わせとなる位置に設けられ、その上面の平坦部が熱伝導性部材5を挟んで第1パワー素子3や第2パワー素子4の外装部に対向している。したがって、回路基板2は、組電池13の上方を覆っているが、放熱部材6の上方を覆う形状ではない。熱伝導性部材5は、熱伝導性および電気絶縁性を有する部材であり、例えばシリコン系の材質である部材を用いることができる。熱伝導性部材5は、スイッチ装置の外面を形成する外装部や放熱部材6と密着するために外力により変形可能であることが好ましく、例えば、弾性変形可能なシート、ジェル、グリス等で構成することができる。熱伝導性部材5によって、各パワー素子と放熱部材6との間は、熱移動可能であるとともに電気絶縁されている。
The
この構成の場合、図5において矢印で示すように、各パワー素子で生じた熱は、その外装部から熱伝導性部材5を通じて放熱部材6の接触部に移動し、放熱部材6の平坦部から側壁に伝わって下方に移動する。さらに熱は側壁の下端からベース部15aに伝わり、各パワー素子から最も近い位置にある取付部を介して車両側部材7に放出される。この場合も第1パワー素子3と第2パワー素子4の放熱経路には、組電池13が存在しないため、熱移動に伴う組電池13の不具合を抑制できる構成になっている。
In the case of this configuration, as indicated by arrows in FIG. 5, the heat generated in each power element moves from its exterior part to the contact part of the
次に、各パワー素子に対する、回路基板2、熱伝導性部材5、放熱部材6および取付部152aに係る設置関係、パワー素子の熱が取付部まで伝達する放熱経路、放熱経路エリアについて図6および図7を参照して説明する。なお、以下に説明する回路基板2、放熱部材6との設置の関係に関しては、第1パワー素子3と第2パワー素子4は同様の構成である。
Next, with respect to each power element, the installation relation of the
図6に図示するように、電池装置10では、第1パワー素子3、第2パワー素子4等のスイッチ装置は、電力供給のための電流が流れていない信号線部31によって、回路基板2に対して信号通信可能な状態で連結されている構成である。さらにスイッチ装置は、電力供給のための大電流が流れる電力線部32が回路基板2に接続されていない構成である。したがって、スイッチ装置において装置本体および電力線部32を流れる大電流は、回路基板2には伝達されない構成となっている。
As illustrated in FIG. 6, in the
第1パワー素子3は、回路基板2よりも下方の離れた位置で、その厚さ方向が回路基板2の主面である表面に対して直交するような横置き姿勢で設置されており、熱伝導性部材5を介して間接的に放熱部材6に接触している。したがって、第1パワー素子3と放熱部材6は、組電池13に対して横方向に隣接し、回路基板2よりも低い位置に設置されている。第1パワー素子3は、外装部30から信号線部31および電力線部32が突出する方向が回路基板2の主面に沿う方向であり、信号線部31と電力線部32とが突出する端部間の長さをなす素子幅の方向が回路基板2の主面に沿う方向となるように設置されている。第1パワー素子3は、外装部30の幅寸法が厚さ寸法よりも長くなる扁平状の外形形状である。
The
信号線部31は、外装部30から横方向に突出してから回路基板2の主面に対して直交する方向に折れ曲がるように延びて回路基板2に接続されており、または回路基板2に実装された電子部品に接続されている。第1パワー素子3の電力線部32は回路基板2には接続されておらず、バスバ33を介して第1入出力端子140や第2入出力端子141に連結されている。電力線部32は、溶接等によってバスバ33に接合されている導電性端子である。バスバ33は、組電池13等とともにベースケース15に収容されるバスバ支持部材16に支持されている。バスバ33は、第1入出力端子140や第2入出力端子141に連結されている導電性の板状部材である。バスバ支持部材16はバスバ33を安定した状態で収容するバスバケースでもある。バスバ支持部材16は、電気絶縁性を有した材料によって形成されて、バスバ33と周囲の部材とを絶縁する。
The
放熱部材6は、第1パワー素子3との熱的な接続部分が横方向に延びる面に有している。また、外装部30は、熱伝導性部材5を介さないで放熱部材6に直接接触するように設置されている構成でもよい。第1パワー素子3を熱伝導性部材5や放熱部材6に固定する手段は、絶縁性を有する接着剤、例えばシリコン系接着剤や、ボルトやねじによる締結固定によって構成することができる。放熱部材6は、組電池13が収容されているベースケース15におけるベース部15aへ熱移動可能となる形態で設置されている。以上の構成により、第1パワー素子3の外装部30から熱伝導性部材5を通じて放熱部材6に移動した熱は、ベース部15aに移動した後、さらに取付部15a2を介して車両側部材7に移動する放熱経路により放出される。
The
電池装置10における放熱経路エリアについて図7を参照して説明する。図7に示すように、取付部15a2は、第2パワー素子4よりも第1パワー素子3の方に近い位置となるようにケースに設けられている。この構成によれば、第1パワー素子3の方が第2パワー素子4よりも発熱量が大きい場合に、第1パワー素子3から取付部15a2への放熱性が向上するので有用である。
The heat dissipation path area in the
組電池13は、平面視した状態で、図7に図示する放熱経路エリアAR1と放熱経路エリアAR2の両方の外に位置するように設置されている。放熱経路エリアAR1は、平面視した状態で、第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い位置にある取付部15a2の外形と第1パワー素子3の外形とを結んで形成される、図7の二点鎖線で囲まれた範囲である。したがって、取付部15a2は、電池装置10が有する複数の取付部のうち、第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い取付部である。
The assembled
放熱経路エリアAR2は、平面視した状態で、第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い位置にある取付部15a2の外形と第2パワー素子4の外形とを結んで形成される、図7の二点鎖線で囲まれた範囲である。この放熱経路エリアAR1と放熱経路エリアAR2では、各パワー素子の熱は各パワー素子から下方に移動してベース部15aに達すると、さらに図7における各放熱経路エリアが延びる方向へ取付部15a2に至るまで移動する。この放熱経路により、組電池13がいずれの放熱経路エリアにも属さない位置に設置されていれば、パワー素子の発熱によって電池の放熱性が損なわれない電池装置10を提供することができる。
The heat dissipation path area AR2 is formed by connecting the outer shape of the mounting portion 15a2, which is closest to both the
また、組電池13は、平面視した状態で、図7に図示する放熱経路エリアARの外に位置するように設置されている構成でもよい。放熱経路エリアARは、平面視した状態で、第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方を合わせて形成される外形と、第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い位置にある取付部15a2の外形と、を結んで形成された、図7の二点鎖線で囲まれた方形内の範囲である。この放熱経路エリアARでは、各パワー素子の熱は各パワー素子から下方に移動してベース部15aに達すると、さらに図7における放熱経路エリアARが延びる方向へ取付部15a2に至るまで移動する。この放熱経路により、組電池13が放熱経路エリアARにも属さない位置に設置されていれば、パワー素子の発熱によって電池の放熱性が損なわれない電池装置10を提供することができる。
Alternatively, the
図7に図示する、第1パワー素子3における電力線部32aは回転機19側の第2入出力端子141に接続されており、電力線部32bは外部電池17側の第1入出力端子140に接続されている。図7に図示する、第2パワー素子4における電力線部42aは組電池13側の入出力端子に接続されており、電力線部42bは回転機19側の第2入出力端子141に接続されている。
The
電池装置10における放熱経路エリアは、図8に示す形態でもよい。図8に示すように、取付部15a2は、図7に示す形態とは違って、第1パワー素子3よりも第2パワー素子4の方に近い位置となるようにケースに設けられている。取付部15a2の位置が異なるため、図8に図示する放熱経路エリアAR1と放熱経路エリアAR2は、図7に示す各放熱経路エリアとは形状が異なっている。この構成によれば、第2パワー素子4の方が第1パワー素子3よりも発熱量が大きい場合に、第2パワー素子4から取付部15a2への放熱性が向上するので有用である。
The heat radiation path area in the
電池装置10における放熱経路エリアは、図9に示す形態でもよい。図9に示すように、取付部15a2は、図7に示す形態とは違って、第1パワー素子3と第2パワー素子4との両方から同等距離となる位置でケースに設けられている。この構成では、第1パワー素子3から取付部15a2への放熱経路と第2パワー素子4から取付部15a2への放熱経路とが同等の沿面距離となるように構成できる。したがって、いずれの素子の発熱量が高い場合でも、放熱性を大きく損なわない電池装置10を提供できる。
The heat radiation path area in the
次に、第1実施形態の電池装置10によって得られる効果について説明する。電池装置10は、組電池13と、スイッチ装置の一例である第1パワー素子3および第2パワー素子4と、複数の取付部と、熱伝導性の材質で形成され第1パワー素子3および第2パワー素子4に対してそれぞれからの熱が移動可能に設けられる放熱部材6と、を備える。第1パワー素子3は、組電池13とは離れた別の場所に設置されている外部電池17に対する電力の入出力を制御する。第2パワー素子4は、組電池13に対する電力の入出力を制御する。
Next, effects obtained by the
電池装置10は、放熱部材6からの熱が移動可能に設けられるとともに、車両側部材7へ放熱可能な構成で車両側部材7に直接的または間接的に取り付けられている複数の取付部を備える。平面視した状態で、複数の取付部のうち取付部15a2は第1パワー素子3に最も近い位置にあり、取付部15a3は第2パワー素子4に最も近い位置にある。組電池13は、平面視した状態で、第1パワー素子3の外形とこのパワー素子に最も近い位置にある取付部15a2の外形とを結んで形成される放熱経路エリアAR1の外に設置されている。さらに組電池13は、平面視した状態で、第2パワー素子4の外形とこのパワー素子に最も近い位置にある取付部15a3の外形とを結んで形成される放熱経路エリアAR2の外に設置されている。
The
この電池装置10によれば、平面視した状態で組電池13は第1パワー素子3の外形と第1パワー素子3に最も近い位置にある取付部15a2の外形とを結んで形成される放熱経路エリアAR1の外に設置されている。さらに組電池13は、平面視した状態で第2パワー素子4の外形と第2パワー素子4に最も近い位置にある取付部15a3の外形とを結んで形成される放熱経路エリアAR2の外に設置されている。これにより、外部電池17に関する電力の入出力制御によって発熱する第1パワー素子3の熱を放熱部材6から取付部15a2を介して車両側部材7へ放熱させる放熱経路に、組電池13が存在しない構成を提供できる。さらに組電池13に関する電力の入出力制御によって発熱する第2パワー素子4の熱を放熱部材6から取付部15a3を介して車両側部材7へ放熱させる放熱経路に、組電池13が存在しない構成を提供できる。したがって、電池装置10によれば、スイッチ装置の熱が電池装置10の内部電池に伝わることを抑制することができる。電池装置10は、電池がスイッチ装置の発熱による熱的影響を受けるという事態を回避できる。このように電池装置10は、スイッチ装置の放熱経路外に電池が存在するため、スイッチ装置の放熱によって電池の放熱性が悪化することを抑止することができる。
According to the
組電池13は、平面視した状態で、第1パワー素子3および第2パワー素子4のそれぞれの外形と、第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い位置にある取付部152aの外形とをそれぞれ結んで形成される放熱経路エリアAR1と放熱経路エリアAR2の外に設置されている。
The assembled
この構成によれば、組電池13は、平面視した状態で第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い位置にある取付部15a2の外形と第1パワー素子3の外形とを結んで形成される放熱経路エリアAR1の外に設置されている。さらに組電池13は、平面視した状態で第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い位置にある取付部15a2の外形と第2パワー素子4の外形とを結んで形成される放熱経路エリアAR2の外に設置されている。これにより、外部電池17に関する電力の入出力制御によって発熱する第1パワー素子3の熱と、組電池13に関する電力の入出力制御によって発熱する第2パワー素子4の熱との両方を共通の取付部15a2を介して車両側部材7へ放熱させる放熱経路に、組電池13が存在しない構成を提供できる。したがって、両方のスイッチ装置の熱を共通の取付部15a2を経由して装置外部に放出するので、電池装置10の内部電池に熱移動することを抑制できる。
According to this configuration, the assembled
組電池13は、平面視した状態で、第1パワー素子3および第2パワー素子4を合わせて形成される外形と、第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い位置にある取付部15a2の外形とを結んで形成される放熱経路エリアARの外に設置されている。
The assembled
この構成によれば、組電池13は、平面視した状態で第1パワー素子3および第2パワー素子4の両方について最も近い位置にある取付部15a2の外形と第1パワー素子3および第2パワー素子4を合わせて形成される外形とを結んで形成される放熱経路エリアARの外に設置されている。これにより、外部電池17に係る電力制御によって発熱する第1パワー素子3の熱と、組電池13に係る電力制御によって発熱する第2パワー素子4の熱との両方を共通の取付部15a2を介して車両側部材7へ放熱させる放熱経路に、組電池13が存在しない構成を提供できる。したがって、両方のスイッチ装置の熱を取付部15a2に集めて装置外部に放出するので、電池装置10の内部電池に熱移動することを抑制できる。
According to this configuration, the assembled
取付部152aは、流れる電流値が最も大きい、または発熱量が最も大きい特定のスイッチ装置に対して最も近い位置に設けられている。この構成によれば、発熱量が大きい特定のスイッチ装置から取付部15a2に至る距離を短く構成できるので、特定のスイッチ装置からの放熱量を大きくできる。したがって、電池装置10の放熱性能を高めることができる。
The mounting portion 152a is provided at a position closest to a specific switch device having the largest flowing current value or the largest heat generation amount. According to this configuration, the distance from the specific switch device that generates a large amount of heat to the mounting portion 15a2 can be shortened, so that the amount of heat radiation from the specific switch device can be increased. Therefore, the heat radiation performance of the
電池装置10は、流れる電流値が最も大きい、または発熱量が最も大きい特定のスイッチ装置に接続されている特定の入出力端子と、他の入出力端子と、を備える。特定の入出力端子と他の入出力端子は、他のスイッチ装置よりも特定のスイッチ装置に近い位置に並んで設置されている。この構成によれば、発熱量が大きい特定のスイッチ装置について、入出力端子までの距離を短く構成できるので、特定のスイッチ装置と入出力端子を接続するバスバの長さを短くできる。したがって、バスバの抵抗値を小さくできるので、バスバにおける発熱量を抑えることができる。
The
スイッチ装置の外装部は、回路基板2から離間した状態で設置されている。この構成によれば、スイッチ装置の外装部は回路基板2に接触していないため、回路基板2が放熱経路に含まれないように構成できる。これにより、スイッチ装置の熱は熱抵抗が大きい回路基板2を経由することなく放熱部材6に伝わるため、スイッチ装置が回路基板2に接触している構成に比べて放熱性能を向上することができる。
The exterior part of the switch device is installed in a state separated from the
スイッチ装置は、電気信号を伝達する信号線部31と電力を伝達する電力線部32とを有している。電力線部32は、回路基板2には接続されず、入出力端子にバスバ33を介して連結されている。信号線部31は、スイッチ装置の内部から外部に突出するリード端子であり、回路基板2に接続されている。信号線部31は、基板の孔に通して、基板の片面あるいは両面にはんだ付けすることにより、回路基板2に接続されている。この構成によれば、信号線部31には大きな電流が流れることがないため、信号線部31から回路基板2への大きな熱移動は生じず、電力線部32は回路基板2には接続されていないため、電力線部32の発熱は回路基板2へ移動しないようになっている。したがって、電力線部32の発熱をスイッチ装置を介して放熱部材6へ移動させて放熱することができる。
The switch device has a
放熱部材6は、車両側部材7へ熱移動可能な構成で車両側部材7に直接連結され、または熱伝導性を有するブラケットを介して連結されている。この構成によれば、スイッチ装置の熱を放熱部材6を介して熱容量の大きい車両側部材7に移動させることができるので、スイッチ装置の熱を電池装置10の外部に速やかに放出できる。
The
図5に示す形態によればスイッチ装置および放熱部材6は、回路基板2に対して低い位置に離間して設置されている。この構成によれば、スイッチ装置の熱を放熱部材6を通じて回路基板2よりも下方に速やかに移動させることができるため、上方の回路基板2への放熱を抑制でき、回路基板2に実装された電子部品への熱影響を抑制できる。
According to the embodiment shown in FIG. 5, the switch device and the
(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態に対する他の形態である電池装置110について図10を参照して説明する。図10において、第1実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。以下、第1実施形態と相違する内容について説明する。
(2nd Embodiment)
In the second embodiment, a
図10に示すように、電池装置110において、端子台ユニット14Aの第1入出力端子140と端子台ユニット14Bの第2入出力端子141は、第1パワー素子3および第2パワー素子4のうち、電流値または発熱量が大きくなる方の素子の近くに設置されている。図10に図示する形態は、第1入出力端子140と第2入出力端子141は、流れる電流値または発熱量が大きくなる方である第2パワー素子4の近くに設置されている場合である。第2パワー素子4の方が電流値または発熱量が大きくなる場合、第2パワー素子4に接続されている第2入出力端子141を他方の第1入出力端子140と並べた状態で設置することが好ましい。
As shown in FIG. 10, in the
(第3実施形態)
第3実施形態では、第1実施形態に対する他の形態である、第1パワー素子3や第2パワー素子4と放熱部材6との熱的接続に係る構成について図11および図12を参照して説明する。各図において、第1実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。以下、第1実施形態と相違する内容について説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a configuration related to thermal connection between the
図11および図12に示すように、第1パワー素子3や第2パワー素子4は、厚さ方向が回路基板2の主面に対して沿うような姿勢で設置されており、熱伝導性部材5を介して間接的に放熱部材6に接触している。各パワー素子は、外装部30から信号線部31が突出する方向が回路基板2の主面に対して直交するような縦置き姿勢で放熱部材6に熱移動可能に接触している。したがって、放熱部材6は、各パワー素子との熱的な接続部分を上下方向に延びる面に有している。また、外装部30は、放熱部材6に直接接触するようにも設置されている構成でもよい。放熱部材6は、組電池13が収容されているベースケース15における側壁部15cと一体に設けられており、側壁部15cを介してベース部15aまたは取付部15a2へ熱移動可能な構成で設置されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
図7と同様に図12に示す取付部15a2は、第2パワー素子4よりも第1パワー素子3の方に近い位置となるようにケースに設けられている。また、図12に示す取付部15a2は、図8と同様に第1パワー素子3よりも第2パワー素子4の方に近い位置に設けてもよいし、図9と同様に第1パワー素子3と第2パワー素子4との両方から同等距離となる位置でケースに設けてもよい。これらの構成を採用した場合には、第1実施形態の図7〜図9に係る実施形態と同様の作用効果を奏する。
As in FIG. 7, the mounting portion 15a2 shown in FIG. 12 is provided on the case so as to be closer to the
第3実施形態によれば、第1パワー素子3および第2パワー素子4のそれぞれは、外装部30の幅寸法が厚さ寸法よりも長くなる外形形状である。第1パワー素子3、第2パワー素子4は、その厚さ方向が組電池13と放熱部材6の配列方向に対して沿うような姿勢で設置されている。この構成によれば、パワー素子を縦置きに設置することにより、パワー素子から取付部15a2までの距離を短くすることができるので、電池装置10の小型化が図れる。
According to the third embodiment, each of the
(第4実施形態)
第4実施形態では、第1実施形態で図2を用いて説明した回路図に対する他の形態について図13を参照して説明する。図13において、第1実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。以下、第1実施形態と相違する内容について説明する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, another embodiment of the circuit diagram described in the first embodiment with reference to FIG. 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 13, components denoted by the same reference numerals as those in the drawings of the first embodiment are the same components, and have the same functions and effects. Hereinafter, contents different from the first embodiment will be described.
図13に示す回路図は、第1実施形態の第3パワー素子300および第4パワー素子400を備えない構成である。この構成により、第4実施形態の電池装置10は、外部電池17から電気負荷18Bへの電力供給を制御する機能がなく、組電池13から電気負荷18Bへの電力供給を制御する機能がない。
The circuit diagram shown in FIG. 13 has a configuration without the
(他の実施形態)
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The disclosure of this specification is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure embraces the illustrated embodiments and variations based thereon based on those skilled in the art. For example, the disclosure is not limited to the combination of the components and elements shown in the embodiment, and can be implemented with various modifications. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes those in which the components and elements of the embodiments are omitted. The disclosure encompasses the replacement or combination of parts, elements between one embodiment and another. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. The technical scope disclosed is indicated by the description of the claims, and should be construed to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
前述の実施形態において電池装置は、組電池13と放熱部材6の配列方向が横方向となる形態で設置されているが、電池装置の設置状態はこのような状態に限定されない。例えば、電池装置は組電池13と放熱部材6の配列方向が上下方向になる形態でもよい。この場合、特許請求の範囲における、内部電池と放熱部材の配列方向に対して直交する方向にケースを面視した状態は、ケースを横方向にみた状態になる。
In the above-described embodiment, the battery device is installed so that the arrangement direction of the
前述の実施形態において第1パワー素子3や第2パワー素子4は、説明をわかりやすくするため、図1を除いてそれぞれ1個の素子で構成されているかのように説明しているが、第1パワー素子3や第2パワー素子4は、複数の素子で構成される形態でもよい。
In the above-described embodiment, the
前述の実施形態におけるパワー素子は、半導体素子を有さない、電池に対する電力の入出力を制御するメカニカルリレーに置き換えることができる。メカニカルリレーは、例えばコイルと接点部を有し、接点部を閉じることにより電力の流通を許可する状態を実現して電力の入出力を制御するスイッチ装置である。メカニカルリレーの場合、その外装部は、例えば樹脂によって形成された直方体状のケースをなす。ケースの外部には、前述したように、信号線部31および電力線部32がそれぞれ突出している。このように特許請求の範囲で記載するスイッチ装置には、パワー素子、メカニカルリレー等が含まれる。
The power element in the above-described embodiment can be replaced with a mechanical relay having no semiconductor element and controlling input / output of electric power to / from a battery. A mechanical relay is a switch device that has, for example, a coil and a contact portion, and realizes a state in which the flow of power is permitted by closing the contact portion to control the input and output of power. In the case of a mechanical relay, its exterior part forms a rectangular parallelepiped case formed of, for example, resin. As described above, the
前述の実施形態において、外部電池17、組電池13のそれぞれを構成する単電池は、第1実施形態で記載した鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池の他、例えばニッケル水素二次電池、有機ラジカル電池で構成してもよい。
In the above-described embodiment, the cells constituting each of the
前述の実施形態において電池装置が備える単電池は、例えば、外装ケースが薄い平板状の形態をなし、外装ケースがラミネートシートで形成されている形態でもよい。ラミネートシートは、絶縁性の高い素材で構成されている。この場合、単電池は、例えば二つ折りにされたラミネートシートの端部同士を熱融着することにより当該端部同士を封止して密閉された扁平状容器の内部空間を有する。この内部空間には、電極集合体、電解質、端子接続部、正極端子部の一部、および負極端子部の一部を含む電池本体部が内蔵されている。したがって、単電池は、扁平状容器の周縁部が封止されることにより、電池本体部が扁平状容器の内部に密封状態で収容されている。単電池は、扁平状容器から外方へ引き出された一対の電極端子を有する。 In the above-described embodiment, the unit cell included in the battery device may have, for example, a form in which the outer case has a thin flat plate shape and the outer case is formed of a laminate sheet. The laminate sheet is made of a highly insulating material. In this case, the unit cell has, for example, an internal space of a flat container that is sealed by heat-sealing the ends of the folded laminate sheet to seal the ends. In this internal space, a battery main body including an electrode assembly, an electrolyte, a terminal connection part, a part of a positive electrode terminal part, and a part of a negative electrode terminal part is incorporated. Therefore, in the unit cell, the battery body is sealed in the flat container by sealing the peripheral portion of the flat container. The unit cell has a pair of electrode terminals that are drawn out of the flat container.
前述の実施形態において電池装置が備える単電池として、例えば、円柱状の外形形状である単電池を用いてもよい。 In the above-described embodiment, for example, a unit cell having a columnar outer shape may be used as the unit cell included in the battery device.
前述の実施形態において、電池装置が備える電池は1個または複数の単電池で構成することができる。複数の単電池は、上下方向に積層された形態でもよいし、横方向に並べて積層された形態でもよい。 In the above-described embodiment, the battery included in the battery device can be configured by one or a plurality of unit cells. The plurality of cells may be stacked in a vertical direction or may be stacked in a horizontal direction.
3…第1パワー素子(第1のスイッチ装置)
4…第2パワー素子(第2のスイッチ装置)
6…放熱部材、 11…カバー(ケース)、 13…組電池(内部電池)
15…ベースケース(ケース)、 15a2,15a3…取付部
17…外部電池、 AR1,AR2,AR…放熱経路エリア
3. First power element (first switch device)
4. Second power element (second switch device)
6: heat dissipating member, 11: cover (case), 13: assembled battery (internal battery)
15: Base case (case), 15a2, 15a3: Mounting part 17: External battery, AR1, AR2, AR: Heat dissipation path area
Claims (7)
前記内部電池とは離れた別の場所に設置されている外部電池(17)に対する電力の入出力を制御する第1のスイッチ装置(3)と、
前記内部電池に対する電力の入出力を制御する第2のスイッチ装置(4)と、
熱伝導性を有する材質によって形成されている放熱部材であって、前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置に対してそれぞれからの熱が移動可能なように設けられている放熱部材(6)と、
前記放熱部材からの熱が移動可能に前記ケースに設けられる取付部であって、車両側部材(7)へ放熱可能な構成で前記車両側部材に直接的または間接的に取り付けられている取付部(15a2,15a3)と、
前記内部電池における充放電の制御を実施する回路基板(2)と、
を備え、
前記内部電池は、前記内部電池と前記放熱部材の配列方向に対して直交する方向に前記ケースを面視した状態で、前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置のそれぞれの外形と、それぞれのスイッチ装置について最も近い位置にある前記取付部の外形とをそれぞれ結んで形成される放熱経路エリア(AR1,AR2)の外に設置されており、
前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置のそれぞれの外装部(30)は、前記回路基板から離間した状態で設置されており、
前記第1のスイッチ装置、前記第2のスイッチ装置、前記放熱部材および前記取付部は、前記回路基板よりも下方の離れた位置に設けられている電池装置。 An internal battery (13) housed in the case (11, 15);
A first switch device (3) for controlling the input and output of electric power to and from an external battery (17) installed at a location separate from the internal battery;
A second switch device (4) for controlling input and output of power to and from the internal battery;
A heat dissipating member made of a material having thermal conductivity, wherein the heat dissipating member is provided so that heat from each of the first switch device and the second switch device can move to the first switch device and the second switch device. 6)
A mounting portion provided on the case so that heat from the heat radiating member can move, the mounting portion being directly or indirectly mounted on the vehicle-side member in a configuration capable of radiating heat to the vehicle-side member (7). (15a2, 15a3),
A circuit board (2) for controlling charging and discharging of the internal battery;
With
The external shape of each of the first switch device and the second switch device in a state where the internal battery is viewed from the case in a direction orthogonal to an arrangement direction of the internal battery and the heat radiating member; Each of the switch devices is installed outside a heat radiation path area (AR1, AR2) formed by connecting the outer shape of the mounting portion closest to the switch device ,
The respective exterior parts (30) of the first switch device and the second switch device are installed in a state separated from the circuit board,
The battery device, wherein the first switch device, the second switch device, the heat radiating member, and the mounting portion are provided at a position below and below the circuit board .
前記内部電池とは離れた別の場所に設置されている外部電池(17)に対する電力の入出力を制御する第1のスイッチ装置(3)と、
前記内部電池に対する電力の入出力を制御する第2のスイッチ装置(4)と、
熱伝導性を有する材質によって形成されている放熱部材であって、前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置に対してそれぞれからの熱が移動可能なように設けられている放熱部材(6)と、
前記放熱部材からの熱が移動可能に前記ケースに設けられる取付部であって、車両側部材(7)へ放熱可能な構成で前記車両側部材に直接的または間接的に取り付けられている取付部(15a2)と、
前記内部電池における充放電の制御を実施する回路基板(2)と、
を備え、
前記内部電池は、前記内部電池と前記放熱部材の配列方向に対して直交する方向に前記ケースを面視した状態で、前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置を合わせて形成される外形と、前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置の両方について最も近い位置にある前記取付部の外形とを結んで形成される放熱経路エリア(AR)の外に設置されており、
前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置のそれぞれの外装部(30)は、前記回路基板から離間した状態で設置されており、
前記第1のスイッチ装置、前記第2のスイッチ装置、前記放熱部材および前記取付部は、前記回路基板よりも下方の離れた位置に設けられている電池装置。 An internal battery (13) housed in the case (11, 15);
A first switch device (3) for controlling the input and output of electric power to and from an external battery (17) installed at a location separate from the internal battery;
A second switch device (4) for controlling input and output of power to and from the internal battery;
A heat dissipating member made of a material having thermal conductivity, wherein the heat dissipating member is provided so that heat from each of the first switch device and the second switch device can move to the first switch device and the second switch device. 6)
A mounting portion provided on the case so that heat from the heat radiating member can move, the mounting portion being directly or indirectly mounted on the vehicle-side member in a configuration capable of radiating heat to the vehicle-side member (7). (15a2),
A circuit board (2) for controlling charging and discharging of the internal battery;
With
The internal battery is formed by combining the first switch device and the second switch device in a state where the case is viewed in a direction orthogonal to an arrangement direction of the internal battery and the heat radiating member. A heat radiation path area (AR) formed by connecting the outer shape and the outer shape of the mounting portion closest to both the first switch device and the second switch device ,
The respective exterior parts (30) of the first switch device and the second switch device are installed in a state separated from the circuit board,
The battery device, wherein the first switch device, the second switch device, the heat radiating member, and the attachment portion are provided at a position below and below the circuit board .
前記特定の入出力端子と前記他の入出力端子は、他のスイッチ装置よりも前記特定のスイッチ装置に近い位置に並んで設置されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電池装置。 A specific input / output terminal (140) connected to a specific switch device having the largest flowing current value or the largest calorific value, and another input / output terminal (141);
5. The device according to claim 1, wherein the specific input / output terminal and the other input / output terminal are arranged side by side at a position closer to the specific switch device than another switch device. 6. Battery device.
前記第1のスイッチ装置および前記第2のスイッチ装置のそれぞれは、厚さ方向が前記内部電池と前記放熱部材の配列方向に対して沿うような姿勢で設置されている請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電池装置。 Each of the first switch device and the second switch device has an outer shape in which a width dimension of an exterior part (30) is longer than a thickness dimension,
6. The first switch device and the second switch device are each installed in a posture such that a thickness direction thereof is along a direction in which the internal battery and the heat radiating member are arranged. 7. The battery device according to claim 1.
前記電力線部は、前記回路基板には接続されず、前記内部電池または前記外部電池に係る入出力端子(140,141)にバスバ(33)を介して連結されており、前記信号線部は前記回路基板に接続されている請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の電池装置。 Each of the first switch device and the second switch device has a signal line unit (31) for transmitting an electric signal and a power line unit (32) for transmitting electric power,
The power line unit is not connected to the circuit board, but is connected to an input / output terminal (140, 141) of the internal battery or the external battery via a bus bar (33). The battery device according to any one of claims 1 to 6, which is connected to a circuit board .
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