JP6930308B2 - 電池パック - Google Patents
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Description
複数の電池セルが鉛直方向に並んで成る電池スタック(30i,30j)を収納する電池ケース(40)と、を有する電池パックであって、
電池ケースには、電池セルを内部に挿入するための、鉛直方向に直交する水平方向のうちの縦方向に開口する開口部(40a)と、複数の電池セルに対応する複数の開口窓(55,61〜66,63a〜63c,64a,64b)と、が形成されており、
複数の電池セルに対応する複数の開口窓の開口面積は、鉛直方向において下側に位置する電池セルから上側に位置する電池セルへと行くにしたがって大きくなっており、
電池ケースは、縦方向で開口部と並ぶ底壁部(49)を有し、
複数の開口窓のうちの、電池ケースの鉛直方向の上側の上壁部(45)に形成された、上壁部と鉛直方向で対向する電池セルに対応する開口窓(65,66)の全てが、縦方向において、開口部よりも底壁部側に位置している。
複数の電池セルが水平方向のうちの横方向に並んで成る電池スタック(30i,30j)を収納する電池ケース(40)と、を有する電池パックであって、
電池ケースには、電池セルを内部に挿入するための、水平方向のうちの横方向に直交する縦方向に開口する開口部(40a)と、電池スタックに対応する開口窓(55,61〜66,63a〜63c,64a,64b)と、開口窓とは異なる、水平方向に直交する鉛直方向の上側の上壁部(45)に形成された上開口窓(54)と、が形成されており、
開口窓の開口面積は、電池スタックの幾何学的中心(GC2)から鉛直方向の下側よりも、電池スタックの幾何学的中心から鉛直方向の上側のほうが大きく、
電池ケースは、縦方向で開口部と並ぶ底壁部(49)を有し、
上開口窓の全てが、縦方向において、開口部よりも底壁部側に位置している。
図1〜図5に基づいて本実施形態にかかる電池パック100を説明する。
電池パック100は車両に搭載されて、他の車載機器とともに電源システムを構成する。車載機器の1つとして鉛蓄電池がある。電池パック100は組電池30を有している。電源システムはこれら鉛蓄電池と組電池30とによって2電源システムを構築している。
次に電池パック100を説明する。以下においては互いに直交の関係にある3方向を、横方向、縦方向、および、高さ方向と示す。本実施形態では縦方向は車両の進退方向に沿っている。横方向は車両の左右方向に沿っている。高さ方向は車両の天地方向に沿っている。車両が水平面に停車している場合、進退方向と左右方向は水平方向に沿い、天地方向は鉛直方向に沿う。
次に電池モジュール20を詳説する。上記したように電池モジュール20は組電池30と電池ケース40を有する。組電池30は鉛蓄電池よりも体格が小さく、重量が軽くなっている。組電池30は鉛蓄電池よりもエネルギー密度が高い性質を有する。
以下、電池ケース40の収納部41の詳細構成を説明する。収納部41は、天地方向に並ぶ上壁部45と下壁部46を有する。また収納部41は、横方向に並んで上壁部45と下壁部46を連結する第1側壁部47と第2側壁部48を有する。さらに収納部41は上壁部45、下壁部46、第1側壁部47、および、第2側壁部48それぞれが互いに連結されることで構成される2つの開口部のうちの一方を閉塞する態様で、これら4つの壁部を互いに連結する底壁部49を有する。以上の構成により、収納部41には、縦方向に開口し、なおかつ底壁部49と縦方向で並ぶ1つの開口部40aが構成されている。
次に電池パック100の作用効果を説明する。図5に、電池ケース40に開口窓の形成されていない構成、および、その場合の電池パック100内の温度を示す。これは、車両が水平面に停車され、それによって車両の天地方向、すなわち、高さ方向が鉛直方向に沿っている場合を示している。
本実施形態では、組電池30が5つの電池セルを有し、3つの電池セルによって第1電池スタック30iが構成され、2つの電池セルによって第2電池スタック30jが構成される例を示した。しかしながら組電池30が有する電池セルの数としては上記例に限定されず、電池スタックが有する電池セルの数も上記例に限定されない。
本実施形態では区画壁部50に連通用の窓が形成されない構成を示した。しかしながら図8に示すように区画壁部50に連通用の第1連通窓52が形成されてもよい。これによれば、第1電池スタック30iと第2電池スタック30jの間に熱が溜まることが抑制されるとともに、その熱が放熱されやすくなる。なおこの複数の第1連通窓52の開口面積は、各開口窓の開口面積の大小関係に応じて、高さ方向の下側から上側に向かうにしたがって大きくしても良い。若しくは、複数の第1連通窓52の開口面積は、各開口窓の開口面積の大小関係に応じずに、適宜決定してもよい。複数の第1連通窓の開口面積は等しくとも異なっていてもよい。
本実施形態では収納部41の高さ方向の下側に位置する下壁部46に第1開口窓61と第2開口窓62の形成された例を示した。しかしながら図9に示すように下壁部46に開口窓の形成されていない構成を採用することもできる。
本実施形態では収納部41の高さ方向の上側に位置する上壁部45に第5開口窓65と第6開口窓66の形成された例を示した。しかしながら図10に示すように上壁部45に開口窓の形成されていない構成を採用することもできる。
本実施形態では、底壁部49に第1電池スタック30iを構成する3つの電池セルそれぞれに対応する第3開口窓63と、第2電池スタック30jを構成する2つの電池セルそれぞれに対応する第4開口窓64と、の形成された例を示した。
本実施形態では、図12の(a)欄に示すように、第5開口窓65と第6開口窓66それぞれの全てが、収納部41の中心線CLよりも縦方向において底壁部49側に位置する例を示した。しかしながら図12の(b)欄に示すように、第5開口窓65と第6開口窓66それぞれの一部が、中心線CLよりも縦方向において底壁部49側に位置する構成を採用することもできる。
本実施形態では、上壁部45に第5開口窓65と第6開口窓66それぞれが1つ形成された例を示した。しかしながら図13に示すように、第5開口窓65と第6開口窓66それぞれが上壁部45に複数形成されてもよい。これによれば、収納部41の強度が低くなることが抑制される。そのために電池ケース40によって電池セルの膨張を抑えがたくなることが抑制される。
電池セルの数の相違のため、第1電池スタック30iのほうが第2電池スタック30jよりも発熱量が高く成りやすい。そこで、第1電池スタック30iの電池セルに対応する開口窓の開口面積を、第2電池スタック30jの電池セルに対応する開口窓の開口面積よりも大きくしてもよい。これにより第1電池スタック30iの電池セルと第2電池スタック30jの電池セルとに温度バラツキが生じることが抑制される。この結果、組電池30の有する複数の電池セルの寿命にバラツキが生じることが抑制される。
本実施形態では、高さ方向の下側に位置する電池セルから上側に位置する電池セルへと行くにしたがって、各電池セルに対応する開口窓の開口面積が大きい例を示した。しかしながらこれに限らず、例えば、単に高さ方向の下側に位置する電池セルから上側に位置する電池セルへと行くにしたがって、開口窓の開口面積が大きい構成を採用することもできる。これによっても、鉛直方向に並ぶ各電池セルに温度バラツキが生じることが抑制される。
次に、第2実施形態を図14に基づいて説明する。以下に示す各実施形態にかかる電池パックは上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。
本実施形態では仕切り壁部51に開口窓が形成されない構成を示した。しかしながら図15に示すように仕切り壁部51に連通用の第2連通窓56が形成されてもよい。これによれば、横方向で並ぶ電池セルの間に熱が溜まることが抑制されるとともに、その熱が放熱されやすくなる。なお図15では2つの電池セルの間に位置する仕切り壁部51を2つ図示しているが、もちろん、2つの電池セルの間に位置する仕切り壁部51は1つでもよい。さらに言えば、収納部41は仕切り壁部51を有さずともよい。この場合、スペーサを介して電池セルを横方向に並べてもよい。
本実施形態では下壁部46に4つの下開口窓53の形成された例を示した。しかしながら図16に示すように下壁部46に開口窓の形成されていない構成を採用することもできる。
本実施形態では上壁部45に4つの上開口窓54の形成された例を示した。しかしながら図17に示すように上壁部45に開口窓の形成されていない構成を採用することもできる。
図18に示すように、第1電池スタック30iと第2電池スタック30jが横方向に並ぶ構成を採用することもできる。この場合、収納部41は横方向に延び、上壁部45と下壁部46を連結する区画壁部50を有する。この区画壁部50に第1連通窓52が形成された構成を採用することもできる。
本実施形態では電源システムを搭載する車両がアイドルストップ機能を有する例を示した。しかしながら電源システムを搭載する車両としては上記例に限定されない。例えばハイブリッド自動車や電気自動車を採用することができる。この場合、本実施形態で示したスタータモータや回転電機は、モータジェネレータに代わる。
Claims (13)
- 複数の電池セル(31〜36)と、
複数の前記電池セルが鉛直方向に並んで成る電池スタック(30i,30j)を収納する電池ケース(40)と、を有する電池パックであって、
前記電池ケースには、前記電池セルを内部に挿入するための、前記鉛直方向に直交する水平方向のうちの縦方向に開口する開口部(40a)と、複数の前記電池セルに対応する複数の開口窓(55,61〜66,63a〜63c,64a,64b)と、が形成されており、
複数の前記電池セルに対応する複数の前記開口窓の開口面積は、前記鉛直方向において下側に位置する前記電池セルから上側に位置する前記電池セルへと行くにしたがって大きくなっており、
前記電池ケースは、前記縦方向で前記開口部と並ぶ底壁部(49)を有し、
複数の前記開口窓のうちの、前記電池ケースの前記鉛直方向の上側の上壁部(45)に形成された、前記上壁部と前記鉛直方向で対向する前記電池セルに対応する前記開口窓(65,66)の全てが、前記縦方向において、前記開口部よりも前記底壁部側に位置している電池パック。 - 前記上壁部には前記開口窓が複数形成されている請求項1に記載の電池パック。
- 前記上壁部に形成された複数の前記開口窓の開口面積は、前記上壁部と前記鉛直方向で対向する前記電池セルの幾何学的中心(GC1)から、前記水平方向に沿って離れるにしたがって小さくなる請求項2に記載の電池パック。
- 前記底壁部に複数の前記開口窓のうちの一部が形成されている請求項1〜3いずれか1項に記載の電池パック。
- 前記底壁部には、1つの前記電池セルに対応する前記開口窓が複数形成されている請求項4に記載の電池パック。
- 前記底壁部に形成された1つの前記電池セルに対応する複数の前記開口窓の開口面積は、対応する前記電池セルの幾何学的中心(GC1)から、前記水平方向のうちの前記縦方向に直交する横方向に沿って離れるにしたがって小さくなる請求項5に記載の電池パック。
- 前記電池ケースを収納しつつ、車両のボディに取り付けられる筐体(11)を有し、
前記筐体の底部に前記ボディとの連結部位(11a)が形成され、
前記電池ケースにおける前記鉛直方向の下側の下壁部(46)が前記筐体の底部(13)と対向しており、
前記電池ケースにおける前記下壁部以外の壁部に複数の前記開口窓が形成されている請求項1〜6いずれか1項に記載の電池パック。 - 前記鉛直方向に並ぶ前記電池セルの数の異なる前記電池スタックを複数有し、
複数の前記電池スタックのうちの1つを第1電池スタック(30i)、前記第1電池スタックよりも前記鉛直方向に並ぶ前記電池セルの数の少ないものを第2電池スタック(30j)とすると、
前記第1電池スタックの前記電池セルに対応する前記開口窓の開口面積は、前記第2電池スタックの前記電池セルに対応する前記開口窓の開口面積よりも大きい請求項1〜7いずれか1項に記載の電池パック。 - 前記電池スタックを複数有し、
前記電池ケースの内部には複数の前記電池スタックを収納する複数のスタック収納空間(41a,41b)が構成され、
前記電池ケースは複数の前記スタック収納空間を区画するための区画壁部(50)を有し、
前記区画壁部に連通用の連通窓(52)が形成されている請求項1〜8いずれか1項に記載の電池パック。 - 複数の電池セル(31〜36)と、
複数の前記電池セルが水平方向のうちの横方向に並んで成る電池スタック(30i,30j)を収納する電池ケース(40)と、を有する電池パックであって、
前記電池ケースには、前記電池セルを内部に挿入するための、前記水平方向のうちの前記横方向に直交する縦方向に開口する開口部(40a)と、前記電池スタックに対応する開口窓(55,61〜66,63a〜63c,64a,64b)と、前記開口窓とは異なる、前記水平方向に直交する鉛直方向の上側の上壁部(45)に形成された上開口窓(54)と、が形成されており、
前記開口窓の開口面積は、前記電池スタックの幾何学的中心(GC2)から前記鉛直方向の下側よりも、前記電池スタックの幾何学的中心から前記鉛直方向の上側のほうが大きく、
前記電池ケースは、前記縦方向で前記開口部と並ぶ底壁部(49)を有し、
前記上開口窓の全てが、前記縦方向において、前記開口部よりも前記底壁部側に位置している電池パック。 - 前記開口窓は、前記底壁部に形成されることで、複数の前記電池セルそれぞれに共通して対応している請求項10に記載の電池パック。
- 前記電池ケースの前記鉛直方向の下側の下壁部(46)に前記開口窓とは異なる下開口窓(53)が形成されている請求項10または請求項11に記載の電池パック。
- 前記電池スタックを複数有し、
前記電池ケースの内部には複数の前記電池スタックを収納する複数のスタック収納空間(41a,41b)が構成されており、
前記電池ケースは複数の前記スタック収納空間を区画するための区画壁部(50)を有しており、
前記区画壁部に連通用の連通窓(52)が形成されている請求項10〜12いずれか1項に記載の電池パック。
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