JP7314706B2 - 車両用バッテリパック - Google Patents

Description

本発明は、車両用バッテリパックに関する。

ハイブリッド車両や電気自動車両等の車両にあっては、走行用モータに電力を供給する大容量のバッテリモジュールと、ファンやインバータ等の電装部品と、を備えている。これらのバッテリモジュールおよび電装部品は、ハウジング内に収容することでバッテリパックとして一体化されており、ハウジングの内部に冷却風を流通させることでバッテリモジュールおよび電装部品が冷却されるようになっている。

従来のこの種の車両用バッテリパックとして特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の電池パック（車両用バッテリパック）において、熱交換媒体（空気）が流れる流体流路は、主流体流路から屈曲されて電池モジュール（バッテリモジュール）内の電池セルを冷却する複数の屈曲流路を有しており、屈曲流路は、終端流路と、主流体流路の途中から枝別れして電池セルを冷却する途中分岐流路とを有している。途中分岐流路は空気を電池セルの下面に導いている。これにより、特許文献１に記載の車両用バッテリパックは、各電池セルを均等に冷却することができる。

特開２０１４－１１６１１４号公報

ところで、車両用バッテリパックに一体化されたインバータは、高速でオンおよびオフに切替えられるように動作するスイッチング素子を備えているため、スイッチング素子の動作による発熱量が多く、バッテリよりも高温になりやすいという特性がある。

このため、インバータ等の電装部品をバッテリとともにハウジング内に収容する車両用バッテリパックにあっては、電装部品により熱せられた高温の空気がバッテリモジュールに接触しないように配慮する必要がある。

一方、車両用バッテリパックにあっては、小型化、設計上の制約等の理由からバッテリモジュールと電装部品とを隣接して配置せざるを得ない場合がある。

したがって、バッテリモジュールと電装部品とを隣接して配置する場合、なんら対策を施さないときは、電装部品により熱せられた高温の空気がバッテリモジュールの周囲に流れ込んでしまうおそれがある。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、バッテリモジュールと電装部品とを隣接配置でき、かつ、電装部品の周辺の高温の空気がバッテリモジュール側に移動してバッテリモジュールが高温になることを抑制できる車両用バッテリパックを提供することを目的とするものである。

本発明は、複数のバッテリモジュールから構成され、冷却用の空気と熱交換を行う複数の空気流通面が所定方向に並んで配置されたバッテリユニットと、前記バッテリユニットに隣り合って配置される電装部品と、前記バッテリユニットの前記空気流通面を有する面に沿って延び前記所定方向に間隔を隔てて並ぶ複数の流路をそれぞれ形成する複数の流路形成部を有するダクトと、を備えた車両用バッテリパックであって、前記ダクトは、隣り合う前記流路形成部同士を懸架し、前記所定方向に延びる第１仕切部を有し、前記第１仕切部と前記バッテリユニットとの間に、前記第１仕切部よりも熱伝導率が低い低熱伝導率層が設けられていることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、バッテリモジュールと電装部品とを隣接配置でき、かつ、電装部品の周辺の高温の空気がバッテリモジュール側に移動してバッテリモジュールが高温になることを抑制できる。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用バッテリパックの外観を示す平面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両用バッテリパックの内部構成を示す斜視図である。 図３は、本発明の一実施例に係る車両用バッテリパックのバッテリモジュールの冷却構造を示す斜視図である。 図４は、図１に示すＩＶ－ＩＶ方向矢視断面の断面図である。 図５は、本発明の一実施例に係る車両用バッテリパックのバッテリモジュールの冷却構造を示す平面図である。 図６は、本発明の一実施例に係る車両用バッテリパックのバッテリモジュールの冷却構造を示す底面図である。 図７は、本発明の一実施例に係る車両用バッテリパックのバッテリモジュールの冷却構造を示す背面図である。 図８は、本発明の一実施例に係る車両用バッテリパックの流路形成部の他の構成を示す図である。

本発明の一実施の形態に係る車両用バッテリパックは、複数のバッテリモジュールから構成され、冷却用の空気と熱交換を行う複数の空気流通面が所定方向に並んで配置されたバッテリユニットと、バッテリユニットに隣り合って配置される電装部品と、バッテリユニットの空気流通面を有する面に沿って延び所定方向に間隔を隔てて並ぶ複数の流路をそれぞれ形成する複数の流路形成部を有するダクトと、を備えた車両用バッテリパックであって、ダクトは、隣り合う流路形成部同士を懸架し、所定方向に延びる第１仕切部を有し、第１仕切部とバッテリユニットとの間に、第１仕切部よりも熱伝導率が低い低熱伝導率層が設けられていることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両用バッテリパックは、バッテリモジュールと電装部品とを隣接配置でき、かつ、電装部品の周辺の高温の空気がバッテリモジュール側に移動してバッテリモジュールが高温になることを抑制できる。

以下、本発明の実施例に係る車両用バッテリパックについて、図面を用いて説明する。図１から図８において、上下前後左右方向は、車両に設置された状態の車両用バッテリパックの上下前後左右方向とし、車両の前後方向に対して直交する方向が左右方向、車両用バッテリパックの高さ方向が上下方向である。

図１から図８は、本発明の一実施例に係る車両用バッテリパックを示す図である。図１において、車両用バッテリパック１０は、車両１の車体２の後部のリヤフロアパネル２Ａに形成された窪み部２Ｂに収容されている。窪み部２Ｂは、車両用バッテリパック１０の全体をリヤフロアパネル２Ａよりも低い位置に収容可能な形状に形成されている。なお、リヤフロアパネル２Ａは、車体２の側面を構成するサイドパネル２Ｃと車体の後面を構成するリヤパネル２Ｄとによって荷室を形成している。

図２、図４において、車両用バッテリパック１０は、複数（本実施例では４つ）のバッテリモジュール１１（図４参照）を備えている。バッテリモジュール１１は互いに電気的に接続されており、バッテリユニット１６を構成している。

車両用バッテリパック１０は、バッテリモジュール１１からの電力を変換する電装部品としてのインバータ１３と、バッテリモジュール１１とインバータ１３とを電気的に接続する切換部１４とを備えている。また、車両用バッテリパック１０は、冷却用の空気を各部に供給するダクト５０と、ダクト５０の端部に接続される冷却ファン１２（図１参照）とを備えている。

図１、図２、図４において、車両用バッテリパック１０はハウジング３０を備えている。ハウジング３０には、バッテリモジュール１１、インバータ１３、切換部１４およびダクト５０が収容されている。ハウジング３０は、図４に示すように上側ハウジング３０Ａと下側ハウジング３０Ｂとに分割されている。

図４において、バッテリモジュール１１は、車幅方向に並んで配置されている。各バッテリモジュール１１は、複数のセルを電気的に接続した組電池からなる。バッテリユニット１６は、ハウジング３０における車幅方向の中央部から右側の領域に配置されている。したがって、図２、図４に示すように、ハウジング３０におけるバッテリユニット１６の左側の領域には、インバータ１３および切換部１４を配置する空間が形成される。

図１において、冷却ファン１２は、ハウジング３０の左後ろの端部の上面に配置されており、ハウジング３０の外部から空気を取り込み、取り込んだ空気をダクト５０（図２参照）に供給する。図２において、ダクト５０は、冷却ファン１２と接続される上流側ダクト５１と、この上流側ダクト５１から分岐してバッテリユニット１６の後面に沿って右方に延びる第１ダクト７０と、上流側ダクト５１から分岐してインバータ１３に向かって前方に延びる第２ダクト６０とを有している。第１ダクト７０は後述する複数の流路形成部７３（図４参照）を有しており、バッテリモジュール１１に空気を流通させるようになっている。また、第２ダクト６０はインバータ１３に空気を流通させるようになっている。

冷却ファン１２から上流側ダクト５１に供給された空気は、第１ダクト７０と第２ダクト６０とに分岐して流れる。上流側ダクト５１から第２ダクト６０に流れ込んだ空気はインバータ１３に供給され、インバータ１３を冷却する。上流側ダクト５１から第１ダクト７０に流れ込んだ空気は、後述するように各バッテリモジュール１１の上面に供給され、各バッテリモジュール１１を冷却する。

インバータ１３および切換部１４は、ハウジング３０内のバッテリユニット１６（図４参照）の車幅方向の左方の空間に配置されている。インバータ１３および切換部１４は、車両前後方向に並べて配置されている。インバータ１３は切換部１４の前方に配置されている。インバータ１３と切換部１４とは、図示しないバスバーを介して互いに電気的に接続されている。

図４において、バッテリモジュール１１は、その上面に、冷却用の空気と熱交換を行う空気流通面１１Ａを有している。また、バッテリモジュール１１の上面には、前後方向に延びる一対の縦壁１１Ｃが設けられており、一対の縦壁１１Ｃは、車幅方向において空気流通面１１Ａの外側に配置されている。空気流通面１１Ａの直上の近傍の空間は吸気口１１Ｂを構成しており、吸気口１１Ｂに供給された冷却用の空気はバッテリモジュール１１の内部の各セルに導かれる。

ダクト５０の第１ダクト７０は、複数の流路形成部７３を有している。流路形成部７３は、バッテリモジュール１１の空気流通面１１Ａを有する上面に沿って延び所定方向に間隔を隔てて並ぶ流路７２をそれぞれ形成している。所定方向は本実施例では車幅方向である。

図４において、ダクト５０は第１仕切部７４を有しており、第１仕切部７４は、隣り合う流路形成部７３同士を懸架し、所定方向に延びている。第１仕切部７４は、隣り合う流路形成部７３同士の間とバッテリユニット１６が配置された空間とを仕切っている。これにより、インバータ１３の高温の空気が、隣り合う流路形成部７３同士の間からバッテリユニット１６側に流れることが防止される。第１仕切部７４とバッテリユニット１６との間には、第１仕切部７４よりも熱伝導率が低い低熱伝導率層７５が設けられている。本実施例では低熱伝導率層７５は空気層からなる。なお、低熱伝導率層７５は、空気層に代えて、第１仕切部７４よりも熱伝導率が低い低熱伝導率部材から構成してもよい。また、第１仕切部７４の内部に低熱伝導率層７５を設けてもよい。

図４において、車両用バッテリパック１０は、ダクト５０を支持するダクト支持部材８０を備えている。ダクト支持部材８０は、ダクト５０の流路形成部７３ともにバッテリモジュール１１の上面を覆っている。ダクト支持部材８０は第２仕切部８１を有しており、この第２仕切部８１は、第１仕切部７４と対面し、空気流通面１１Ａに隣接して配置されている。図６において、ダクト支持部材８０には、４つの流路形成部７３が差し込まれる開口部８０Ａが形成されている。

図４において、車両用バッテリパック１０は、一対の第３仕切部７６を備えており、第３仕切部７６は、低熱伝導率層７５と、低熱伝導率層７５に所定方向で隣り合う流路７２と、を仕切っている。本実施例において、第３仕切部７６は、第１仕切部７４の車幅方向の両端部から下方に延びるように、一対設けられている。したがって、一対の第３仕切部７６は、流路形成部７３の側壁を構成している。本実施例では、一対の第３仕切部７６は、一対の縦壁１１Ｃに対して密接するように差し込まれている。これにより、一対の第３仕切部７６を位置決めすることができ、かつ、流路７２の気密性を高めることができる。なお、図８に示すように、第３仕切部７６は、第２仕切部８１の車幅方向の両端部から上方に延びるように、一対設けられていてもよい。図８に示す第３仕切部７６は、低熱伝導率層７５と、低熱伝導率層７５に所定方向で隣り合う流路７２と、を仕切っており、図４に示す第３仕切部７６と同様に機能する。

図４において、空気流通面１１Ａは、バッテリモジュール１１の上面に設けられており、インバータ１３は、バッテリユニット１６の左の側方に隣り合って配置されている。そして、インバータ１３とバッテリユニット１６との間には、インバータ１３とバッテリユニット１６との間を仕切る第４仕切部４０が設けられている。第４仕切部４０は、バッテリユニット１６の左側面を覆っており、後述するように、インバータ１３で発生した熱がバッテリユニット１６の左側面から回し込んでバッテリモジュール１１に到達することを防止している。

ダクト支持部材８０は、図２、図３に示すように、バッテリユニット１６（図４参照）の所定方向に直交する直交方向の一端側の側面を仕切る第５仕切部４７を備えている。本実施例では直交方向は前後方向である。第５仕切部４７は、バッテリユニット１６の前面を覆っており、後述するように、インバータ１３で発生した熱がバッテリユニット１６の前面側から回り込んでバッテリモジュール１１に到達することを防止している。

図２、図５において、第２ダクト６０は、バッテリユニット１６の所定方向の側面のうち第４仕切部４０側の側面に沿って配置されている。ダクト５０の第２ダクト６０は、前後方向に延びる前後方向延伸部６１を有している。また、第２ダクト６０は、前後方向延伸部６１の前端部に接続された対面部６２を有している。対面部６２は、所定方向と直交する直交方向でインバータ１３と対面している。対面部６２は、前後方向におけるインバータ１３と切換部１４との間に配置されている。ここで、前後方向延伸部６１は前後方向から見たときに四角形の流路形状を有しており、この前後方向延伸部６１の前端部から車幅方向の左方かつ下方に延出している部分が対面部６２を構成している。

図３、図４において、対面部６２の下部には接続部４５Ａを介して空気通路形成部材４５が設けられている。空気通路形成部材４５は、インバータ１３（図４参照）の下面に対面し、かつ、下面に沿って延びており、インバータ１３の下面との間で空気の流路を形成している。インバータ１３の下面には図示しないヒートシンクが設けられており、空気通路形成部材４５によってインバータ１３の下面に供給された空気は、ヒートシンクとの熱交換によってインバータ１３を冷却する。

図７において、第１ダクト７０は分岐ダクト７１を有している。分岐ダクト７１は、複数の流路形成部７３へ分岐を開始する分岐領域７１Ａ（図５参照）を有している。分岐ダクト７１は、バッテリユニット１６の直交方向の他端側の側面に沿って配置されている。詳しくは、分岐ダクト７１は、バッテリユニット１６の後側面の上部に沿って車幅方向に延びている。第１ダクト７０の分岐ダクト７１とバッテリユニット１６との間には第６仕切部４８が設けられている。第６仕切部４８は、バッテリユニット１６の後面を覆っており、後述するように、インバータ１３で発生した熱がバッテリユニット１６の後面から回り込んでバッテリモジュール１１に到達することを防止している。
なお、本実施例では所定方向および直交方向をそれぞれ、車幅方向および前後方向としているが、これらの方向は例示に過ぎない。本発明は、車両１を基準とする方向に制約されることなく適用することができる。

以上説明したように、本実施例の車両用バッテリパック１０において、ダクト５０は、隣り合う流路形成部７３同士を懸架し、所定方向に延びる第１仕切部７４を有し、第１仕切部７４とバッテリユニット１６との間に、第１仕切部７４よりも熱伝導率が低い低熱伝導率層７５が設けられている。

これにより、インバータ１３の周辺の高温の空気が流路形成部７３同士の隙間を通ってバッテリユニット１６側に侵入することを抑制できる。

また、インバータ１３の周囲の高温の空気が第１仕切部７４を介してバッテリユニット１６に伝達されることを、低熱伝導率層７５によって抑制できる。

本実施例の車両用バッテリパック１０は、ダクト５０を支持するダクト支持部材８０を備え、ダクト支持部材８０は、第１仕切部７４と対面し、空気流通面１１Ａに隣接して配置される第２仕切部８１を有している。

本実施例によれば、第１仕切部７４とバッテリユニット１６との間に低熱伝導率層７５および第２仕切部８１が設けられているので、インバータ１３の周辺の空気の熱が、第１仕切部７４を介してバッテリユニット１６およびバッテリユニット１６の周辺空気に伝達されることを抑制できる。

本実施例の車両用バッテリパック１０は、低熱伝導率層７５と、低熱伝導率層７５に所定方向で隣り合う流路７２と、を仕切る一対の第３仕切部７６を備えている。

これにより、低熱伝導率層７５が空気層であっても、この低熱伝導率層７５と空気流通面１１Ａとの間で空気が移動することが第３仕切部７６によって防止されるので、低熱伝導率層７５にインバータ１３の周辺空気が侵入した際にその空気が低熱伝導率層７５を介してバッテリユニット１６側に流れることを抑制できる。

本実施例の車両用バッテリパック１０において、空気流通面１１Ａは、バッテリモジュール１１の上面に設けられており、インバータ１３は、バッテリユニット１６の側方に隣り合って配置されており、インバータ１３とバッテリユニット１６との間を仕切る第４仕切部４０が設けられている。

これにより、インバータ１３からバッテリユニット１６側にインバータ１３の周辺の空気が流れ込むことを第４仕切部４０によって抑制できる。

インバータ１３の周辺の空気が、温度が上昇して単位体積当たりの空気密度が小さくなって上方に移動した後に、バッテリユニット１６の天面部に沿ってバッテリユニット１６の上面側に流れ込んだ場合、その空気をダクト５０の流路形成部７３および第１仕切部７４によって遮ることができ、高温の空気がバッテリユニット１６側に流れ込むことを抑制できる。

本実施例の車両用バッテリパック１０において、ダクト支持部材８０は、バッテリユニット１６の所定方向に直交する直交方向の一端側の側面を仕切る第５仕切部４７を備えている。

これにより、インバータ１３の周辺の高温の空気がバッテリユニット１６の直交方向の一端側の側面からバッテリユニット１６側に回り込むことを、第５仕切部４７によって防止できるので、インバータ１３の周辺の高温の空気が、バッテリユニット１６側に流れることを一層抑制できる。

本実施例の車両用バッテリパック１０において、ダクト５０は、複数の流路形成部７３を有する第１ダクト７０と、インバータ１３に空気を流通させる第２ダクト６０と、に分岐している。また、第２ダクト６０は、バッテリユニット１６の所定方向の側面のうち第４仕切部４０側の側面に沿って配置されており、所定方向と直交する直交方向でインバータ１３と対面する対面部６２を有している。

これにより、インバータ１３の所定方向におけるバッテリユニット１６側の側面が第４仕切部４０によって仕切られ、インバータ１３の直交方向の側面が対面部によって仕切られるので、インバータ１３の周辺の高温の空気がバッテリユニット１６側に流れることを抑制できる。

本実施例の車両用バッテリパック１０において、第１ダクト７０は、複数の流路形成部７３へ分岐を開始する分岐領域７１Ａを有する分岐ダクト７１を有し、分岐ダクト７１は、バッテリユニット１６の直交方向の他端側の側面に沿って配置されている。

これにより、バッテリユニット１６の分岐ダクト側の側面からインバータ１３の周辺の高温の空気がバッテリユニット１６側に流れることを抑制できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１０...車両用バッテリパック、１１...バッテリモジュール、１１Ａ...空気流通面、１３...インバータ（電装部品）、１６...バッテリユニット、４０...第４仕切部、４５...空気通路形成部材、４７...第５仕切部、４８...第６仕切部、５０...ダクト、６０...第２ダクト、６２...対面部、７０...第１ダクト、７１...分岐ダクト、７１Ａ...分岐領域、７２...流路、７３...流路形成部、７４...第１仕切部、７５...低熱伝導率層、７６...第３仕切部、８０...ダクト支持部材、８１...第２仕切部

Claims (7)

1. 複数のバッテリモジュールから構成され、冷却用の空気と熱交換を行う複数の空気流通面が所定方向に並んで配置されたバッテリユニットと、
   前記バッテリユニットに隣り合って配置される電装部品と、
   前記バッテリユニットの前記空気流通面を有する面に沿って延び前記所定方向に間隔を隔てて並ぶ複数の流路をそれぞれ形成する複数の流路形成部を有するダクトと、を備えた車両用バッテリパックであって、
   前記ダクトは、隣り合う前記流路形成部同士を懸架し、前記所定方向に延びる第１仕切部を有し、
   前記第１仕切部と前記バッテリユニットとの間に、前記第１仕切部よりも熱伝導率が低い低熱伝導率層が設けられていることを特徴とする車両用バッテリパック。
2. 前記ダクトを支持するダクト支持部材を備え、
   前記ダクト支持部材は、
   前記第１仕切部と対面し、前記空気流通面に隣接して配置される第２仕切部を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリパック。
3. 前記低熱伝導率層と、前記低熱伝導率層に前記所定方向で隣り合う前記流路と、を仕切る一対の第３仕切部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用バッテリパック。
4. 前記空気流通面は、前記バッテリモジュールの上面に設けられており、
   前記電装部品は、前記バッテリユニットの側方に隣り合って配置されており、
   前記電装部品と前記バッテリユニットとの間を仕切る第４仕切部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用バッテリパック。
5. 前記ダクト支持部材は、前記バッテリユニットの前記所定方向に直交する直交方向の一端側の側面を仕切る第５仕切部を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用バッテリパック。
6. 前記ダクトは、
   複数の前記流路形成部を有する第１ダクトと、前記電装部品に空気を流通させる第２ダクトと、に分岐しており、
   前記第２ダクトは、
   前記バッテリユニットの前記所定方向の側面のうち前記第４仕切部側の側面に沿って配置されており、
   前記所定方向と直交する直交方向で前記電装部品と対面する対面部を有することを特徴とする請求項４に記載の車両用バッテリパック。
7. 前記第１ダクトは、複数の前記流路形成部へ分岐を開始する分岐領域を有する分岐ダクトを有し、
   前記分岐ダクトは、前記バッテリユニットの前記直交方向の他端側の側面に沿って配置されていることを特徴とする請求項６に記載の車両用バッテリパック。

Images