KR101465919B1 - 차량탑재용 배터리 - Google Patents

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유키코 기노시타
나오토 도도로키
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 차량탑재용 배터리에 있어서는, 차량의 플로어 패널의 하방에 제2 배터리 모듈(13C)과 제2 배터리 모듈(13C)보다도 높은 제3 배터리 모듈(13R)을 배치하고 있다. 제3 배터리 모듈(13R)은 제2 배터리 모듈(13C)의 차량 전후 방향의 후방측에 인접해서 설치되어 있다. 그리고, 제3 배터리 모듈(13R)의 차량 상하 방향의 상방이며, 차폭 방향 중앙 영역을 제외한 양단부 영역에, 제3 배터리 모듈(13R)을 가온하는 박형 히터 모듈(24)을 구비하고 있다.

Description

차량탑재용 배터리{IN-VEHICLE BATTERY}
본 발명은 배터리 모듈과 박형 히터 모듈을 구비한 차량탑재용 배터리에 관한 것이다.
박형 히터 모듈을 구비한 차량탑재용 배터리로서는, 종래 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 것이 알려져 있다.
이 특허문헌 1에 기재된 박형 히터 모듈은 다수의 배터리 모듈을 수납해서 구성한 배터리 팩의 케이스 외측면에 히터 본체를 근접시키고 있다. 그리고, 이 히터 본체와, 상기 히터 본체에 대향하는 히터 유닛 케이스 사이에 단열 시트체를 개재시키고 있다.
일본 특허 출원 공개 제2008-186621호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 박형 히터 모듈은, 배터리 팩의 케이스를 히터 본체에서 가온하고, 상기 배터리 팩의 케이스로부터 배터리 모듈에의 열전도에 의해 배터리 모듈을 간접적으로 가온하는 것이다. 이로 인해, 배터리 모듈의 가온 효율이 나쁘다는 문제가 있었다.
본 발명은 가온 효율을 높이는 것이 가능한 차량탑재용 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 차량탑재용 배터리에 있어서는, 차량의 플로어 패널의 하방에, 하나의 배터리 모듈과 다른 배터리 모듈과 히터 모듈을 배치했다. 다른 배터리 모듈은 하나의 배터리 모듈의 차량 전후 방향측에 인접하는 동시에, 하나의 배터리 모듈보다도 높게 형성되어 있다. 또한, 히터 모듈은, 다른 배터리 모듈의 차량 상하 방향의 상방이며, 차폭 방향 중앙 영역을 제외한 양단부 영역에 설치되고, 다른 배터리 모듈을 가온한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 배터리 팩을 플로어 패널의 하측에 배치한 상태를 도시하는 차량의 측면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이며, 플로어 패널을 제거한 상태를 도시하고 있다.
도 3은 도 2에 도시하는 배터리 팩의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 의한 배터리 팩의 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 의한 제2 배터리 모듈을 도시하는 개략 사시도이다.
우선, 도 1 내지 도 3에 도시하는 배터리 팩을 설명한다. 도 1, 도 2에 있어서, 1은 차체, 2는 차실, 3은 주행용 전동 모터가 탑재된 모터 룸, 4는 좌우 전륜, 5는 좌우 후륜, 6은 앞좌석 시트, 7은 뒷좌석 시트, 8은 플로어 패널, 11은 배터리 팩이다.
배터리 팩(11)은 차량 전후 방향의 전방측에 배치한 제1 배터리 모듈(13FL, 13FR)과, 차량 전후 방향의 중앙측에 배치한 제2 배터리 모듈(13CL, 13CR)(하나의 배터리 모듈)과, 차량 전후 방향의 후방측에 배치한 제3 배터리 모듈(13R)(다른 배터리 모듈)로 하나의 유닛으로 구성되어 있다. 이들 배터리 모듈(13FL, 13FR, 13CL, 13CR, 13R)은 도 3에 도시하는 배터리 팩 케이스(14) 내에 수납된 상태에서, 플로어 패널(8)의 하측에 배치되어 있다.
더욱 상세히 설명하면, 배터리 팩(11)은 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이 좌우 앞좌석 시트(6)의 하방에 배치된 제1 배터리 모듈(13FL, 13FR)과, 좌우 뒷좌석(7)의 하방에 배치된 제3 배터리 모듈(13R)과, 좌우 앞좌석 시트(6) 및 좌우 뒷좌석(7) 사이의 플로어 패널(8)의 바로 아래에 배치된 제2 배터리 모듈(13CL, 13CR)로 이루어진다.
전방 좌측의 제1 배터리 모듈(13FL)은, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 배터리 쉘(12)을 횡배치 상태에서 상하 방향으로 4개 적층한 배터리 모듈을 전후로 2개 병렬시킨 것이다. 전방 우측의 제1 배터리 모듈(13FR)도 마찬가지로, 배터리 쉘(12)을 횡배치 상태에서 상하 방향으로 4개 적층한 배터리 모듈을 전후로 2개 병렬시킨 것이다.
후방의 제3 배터리 모듈(13R)은 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이 다수의 배터리 쉘(12)을 종배치 상태에서 차폭 방향을 따라, 뒷좌석 시트(7)의 전체 길이와 거의 같은 길이가 되도록 적층한 것이다.
중앙 좌측의 제2 배터리 모듈(13CL)은, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 배터리 쉘(12)을 횡배치 상태에서 상하 방향으로 2개 적층한 배터리 모듈을 전후로 2개 병렬시킨 것이다. 중앙 우측의 제2 배터리 모듈(13CR)도 마찬가지로, 배터리 쉘(12)을 횡배치 상태에서 상하 방향으로 2개 적층한 배터리 모듈을 전후로 2개 병렬시킨 것이다.
제1 배터리 모듈(13FL, 13FR)은 각각, 도 3에 도시한 바와 같이, 좌측의 제1 배터리 모듈(13FL)을 구성하는 배터리 쉘(12)의 전극 단자(12a)와, 우측의 제1 배터리 모듈(13FR)을 구성하는 배터리 쉘(12)의 전극 단자(12a)가 서로 마주 보는 방향(즉, 양쪽 모두 차폭 방향 중앙측을 향해)으로 배치한다.
또한, 후방의 제3 배터리 모듈(13R)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 배터리 쉘(12)의 전극 단자(12a)가 모두 차량 전방을 향하도록 배치한다.
또한, 중앙 좌우의 제2 배터리 모듈(13CL, 13CR)은 각각, 도 3에 도시한 바와 같이, 좌측의 제2 배터리 모듈(13CL)을 구성하는 배터리 쉘(12)의 전극 단자(12a)와, 우측의 제2 배터리 모듈(13CR)을 구성하는 배터리 쉘(12)의 전극 단자(12a)가 서로 마주 보도록 되는 방향(즉, 양쪽 모두 차폭 방향 중앙측을 향해)으로 배치한다.
그리고, 각 배터리 모듈(13FL, 13FR, 13CL, 13CR, 13R)을 구성하는 배터리 쉘(12)의 전극 단자(12a)는 각각, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 전원 케이블을 통해, 모터 룸(3) 내에 있어서의 전동 모터(인버터)로부터의 모터 급전선(15)에 접속한다. 상기 전원 케이블은, 전방 좌우의 제1 배터리 모듈(13FL, 13FR) 사이에 있어서의 차폭 방향 중앙 스페이스, 및 중앙 좌우의 제2 배터리 모듈(13CL, 13CR) 사이에 있어서의 차폭 방향 중앙 스페이스에 배선되어 있다.
도 4는 배터리 쉘의 개략 사시도이다. 제1 배터리 모듈(13FL, 13FR)[이하, 제1 배터리 모듈(13F)로도 기재한다]의 차량탑재시에 있어서의 높이를 h1, 제2 배터리 모듈(13CL, 13CR)[이하, 제2 배터리 모듈(13C)로도 기재한다]의 차량탑재시에 있어서의 높이를 h2, 제3 배터리 모듈(13R)의 차량탑재시에 있어서의 높이를 h3이라고 하면, h3>h1>h2로 되도록 구성되어 있다. 또한, 이들 제1 내지 제3 배터리 모듈(13F, 13C, 13R)의 높이 관계에 거의 추종하도록, 배터리 팩 케이스(14)의 상면이 형성되어 있다. 구체적으로는, 배터리 팩 케이스(14)의 상면은 제2 배터리 모듈(13C)의 상면이 가장 낮게 형성되고, 다음에 제1 배터리 모듈(13F)의 상면이 높고, 제3 배터리 모듈(13R)의 상면이 가장 높게 형성되어 있다.
제1 배터리 모듈(13F)은 좌우 앞좌석 시트(6)의 하방에 위치하고, 제3 배터리 모듈(13R)은 좌우 뒷좌석(7)의 하방에 위치하고 있다. 따라서, 전술한 높이 h1, h3을 높이 h2보다도 크게 함으로써, 차실(2) 내의 시트 하방의 스페이스를 배터리 쉘(12)의 탑재 스페이스로서 유효하게 이용할 수 있고, 차실(2)의 쾌적성을 손상시키지 않고 수많은 배터리를 탑재할 수 있다. 또한, 높이 h3이 높이 h1보다도 높기 때문에, 차실(2) 내에 있어서 좌우 뒷좌석(7)의 시트면이 좌우 앞좌석(6)의 시트면보다 높아진다. 이 설정에 의해 좌우 뒷좌석(7)의 승객의 양호한 시야를 확보할 수 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 제1 배터리 모듈(13F)과 제2 배터리 모듈(13C)의 배터리 쉘(12)의 합계 수와, 제3 배터리 모듈(13R)의 배터리 쉘(12)의 합계 수는 같다. 한편, 차량을 평면에서 볼 때, 제1 배터리 모듈(13F)과 제2 배터리 모듈(13C)이 점유하는 면적보다도 제3 배터리 모듈(13R)이 점유하는 면적쪽이 작다.
이것으로부터, 배터리 팩(11)의 무게 중심 위치는 차량 전후 방향에 있어서 비교적 차량 후방에 위치하게 된다. 차량의 전방에는, 주행용 전동 모터 등이 배치되기 때문에, 배터리 팩(11)의 무게 중심의 위치가 비교적 차량 후방에 배치됨으로써 차량 전체적으로의 중량 배분을 전후 방향에 있어서의 중심 위치에 근접시킬 수 있다. 이에 의해, 차량 거동의 안정성을 확보할 수 있다.
여기서, 배터리 쉘(12)의 구성에 대해서 설명한다. 도 5는 제2 배터리 모듈을 나타내는 개략도이다. 배터리 쉘(12)은 대략 직육면체로 형성되고, 장변 p1, 단변 p2, 높이 변 p3을 갖고, 각각의 길이는 p1>p2>p3의 대소 관계로 구성되어 있다. 배터리 쉘(12)은 장변 p1과 단변 p2로 둘러싸인 평면(121)과, 장변 p1과 높이 변 p3으로 둘러싸인 장측면(122)과, 단변 p2와 높이 변 p3으로 둘러싸인 단측면(123)을 갖는다. 그리고, 전극 단자(12a)는 단측면(123)에 설치되어 있다.
제1 배터리 모듈(13F)과 제2 배터리 모듈(13C)은 배터리 쉘(12)의 단변 p2가 차량 전후 방향을 따르는 방향에 배치된다. 이 제1 배터리 모듈(13F)과 제2 배터리 모듈(13C)은 비교적 높이 방향의 제한이 폭 방향의 제한보다도 큰 영역에 배치되는 모듈이다. 따라서, 장변 p1을 차폭 방향을 따르도록 배치하더라도, 좌우의 배터리 모듈의 사이의 공간을 확보할 수 있어, 배선 등을 용이하게 할 수 있다. 또한, 단변 p2를 차량 전후 방향을 따르도록 배치함으로써, 배터리 쉘(12)의 집적 밀도를 높일 수 있다. 또한, 가장 짧은 길이인 높이 변 p3을 차량 상하 방향에 따라서 배치함으로써, 배터리 모듈의 높이를 미세하게 조정할 수 있다.
즉, 차량에 따라 차량 상하 방향에 있어서의 제한은 여러가지가 있지만, 배터리 쉘(12) 자체의 구성은 공통일 경우, 이들 배터리 쉘(12)의 축적 상태에 의해 높이를 조정할 수 있다. 따라서, 조정 단위를 미세하게 함으로써 효율적으로 배터리 쉘(12)을 탑재할 수 있다.
제3 배터리 모듈(13R)은 배터리 쉘(12)의 높이 변 p3을 차폭 방향을 따르는 방향으로 배치된다. 이에 의해, 배터리 쉘(12)의 적층수를 미세하게 조정할 수 있기 때문에, 좌우 뒷좌석 시트(7)의 하방의 스페이스를 유효하게 이용해서 수많은 배터리 쉘(12)을 배치할 수 있다.
<박형 히터 모듈에 대해서>
다음에, 비사용중의 동결 방지용 등을 위해 각 배터리 모듈을 가온하는 박형 히터 모듈(히터 모듈)을 도 2, 도 3에 기초하여 이하에 설명한다. 또한, 도 2, 도 3에서는, 명료하게 하기 위해 편의상, 박형 히터 모듈에 해칭을 넣어서 도시했다. 이 박형 히터 모듈은 소위 PTC 히터이며, 통전에 의해 소정 온도까지 상승한 후, 그 온도를 유지하도록 저항값이 변화되는 것이다. 이 PTC 히터와 열을 균일하게 분포시키는 균열판과의 조합에 의해 설정한 면적의 범위에 대하여 균등하게 가온하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, 히터 자체는 예를 들어 니크롬선을 사행시켜서 배치하는 방법이나, 온수를 소정 유로를 따라 순환시키는 방법 등이 적용가능하며 특별히 한정하지 않는다.
박형 히터 모듈(23L, 23R)은, 도 5의 사선 영역으로 도시한 바와 같이 배터리 쉘(12)의 장측면(122)에 근접해서 설치된다. 즉, 배터리 모듈의 전체를 효율적으로 가온하기 위해서는, 적층된 배터리 쉘(12)에 대하여 균일하게 열을 전달할 필요가 있다. 가령, 박형 히터 모듈을 평면(121)에 설치했을 경우, 박형 히터 모듈과 근접하는 상단부 또는 하단부에 적층된 배터리 쉘(12)만이 가온되어 버려, 상하 방향의 중앙부에 적층되어 있는 배터리 쉘(12)의 가온이 불충분해져서 성능의 안정화를 도모하는 것이 어렵다.
또한, 박형 히터 모듈을 단측면(123)에 설치했을 경우, 모든 배터리 쉘(12)을 가온하는 것은 가능하지만, 박형 히터 모듈에 면하는 면적이 작기 때문에, 가온 효율이 낮다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 장측면(122)에 대향시켜서 박형 히터 모듈(23L, 23R)을 설치함으로써, 모든 배터리 쉘(12)을 균일하게 가온하는 동시에, 가온 효율의 향상을 도모하고 있다.
전방 좌우의 제1 배터리 모듈(13FL, 13FR)은 상기한 바와 같이, 배터리 쉘(12)을 4단 중첩한 대열용량의 것이다. 이에 대해, 중앙 좌우의 제2 배터리 모듈(13CL, 13CR)은 상기한 바와 같이, 배터리 쉘(12)을 2단 중첩한 것이며, 열용량이 작아, 온도가 저하되기 쉽다.
따라서, 본 실시형태에서는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 전방 좌우의 제1 배터리 모듈(13FL, 13FR)에 대해서는, 전방에만 박형 히터 모듈(21L, 21R)을 설치하고 있다. 또한, 중앙 좌우의 제2 배터리 모듈(13CL, 13CR)에 대해서는, 전방에 박형 히터 모듈(22L, 22R)을 설치하는 동시에, 후방에도 박형 히터 모듈(23L, 23R)을 설치한다. 또한, 제1 배터리 모듈(13F)의 전방에만 박형 히터 모듈(21L, 21R)을 배치한 것은 전방은 주행풍 등의 영향을 받기 쉬워, 비교적 냉각되기 쉽기 때문이다. 또한, 박형 히터 모듈의 설치 영역을 좁게 함으로써, 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 도 4의 화살표로 도시한 바와 같이, 제2 배터리 모듈(13C)을 가온하는 박형 히터 모듈(22)에 의해 따뜻해진 공기는 상방으로 이동한다. 이 난기에 의해 제1 배터리 모듈(13F)도 가온할 수 있다. 마찬가지로, 제2 배터리 모듈(13C)을 가온하는 박형 히터 모듈(23)에 의해 따뜻해진 공기는 상방으로 이동한다. 이 난기에 의해, 제3 배터리 모듈(13R)도 가온할 수 있다. 즉, 제2 배터리 모듈(13C)은 다른 배터리 모듈보다도 낮은 위치에 있기 때문에, 이 위치 관계를 이용해서 다른 배터리 모듈도 가온하는 것이다. 특히, 전술한 바와 같이 배터리 팩 케이스(14) 상면이, 제1 내지 제3 배터리 모듈(13F, 13C, 13R)의 높이 관계에 거의 추종하도록 형성되어 있는 경우에는, 따뜻해진 공기가 확실하게 제1 배터리 모듈(13F)과 제3 배터리 모듈(13R)의 상방에 유입하기 때문에, 제1 배터리 모듈(13F)과 제3 배터리 모듈(13R)의 가온 성능이 향상한다. 이상의 작용 효과 때문에, 제3 배터리 모듈(13R)은 차폭 방향 중앙부에 박형 히터 모듈(24)을 설치하지 않아도, 충분한 가온 성능을 얻을 수 있다.
후방의 제3 배터리 모듈(13R)은 제1 배터리 모듈(13F) 및 제2 배터리 모듈(13C)과는 적층 방향이 상이하다. 여기서, 장측면(122)은 차량 상면측에 위치하기 때문에, 박형 배터리 히터(24)도 차량에 있어서의 상면측에 배치된다. 이때, 제3 배터리 모듈(13R)은 전방 좌우의 제1 배터리 모듈(13FL, 13FR)보다도 더욱 배터리 쉘(12)의 적층수가 많고, 열용량이 가장 크기 때문에 더욱 온도가 저하하기 어렵다. 단, 차폭 방향의 측면측은 비교적 주행풍 등의 영향을 받기 쉽고, 제3 배터리 모듈(13R)의 차폭 방향 중앙 부근이 가장 차가워지기 어렵다. 이것으로부터, 후방의 제3 배터리 모듈(13R)에 대해서는, 배터리 쉘(12)의 적층 방향의 양단부 영역이며, 상방에만 박형 히터 모듈(24L, 24R)을 설치한다.
더욱 구체적으로는, 적층 방향으로 3분할한 영역을 설정했을 때, 양단부의 영역에 박형 히터 모듈(24L, 24R)을 설치하고, 중앙의 영역에는 설치하지 않는다. 이에 의해, 박형 히터 모듈의 설치 영역이 좁아졌다고 하더라도, 제3 배터리 모듈(13R)을 전체적으로 효율적으로 가온할 수 있다. 또한, 박형 히터 모듈의 설치 영역을 좁게 함으로써, 비용을 삭감할 수 있다.
박형 히터 모듈(21L, 21R)은 각각 전방 좌측 배터리 모듈(13FL) 및 전방 우측 배터리 모듈(13FR)의 전방측에 세워서 근접 배치하고, 배터리 팩 케이스(14)의 배터리 모듈 적재면(14a)에 장착한다.
박형 히터 모듈(22L, 22R)은 각각 중앙 좌측 배터리 모듈(13CL) 및 중앙 우측 배터리 모듈(13CR)의 전방측에 근접 배치하고, 배터리 팩 케이스(14)의 배터리 모듈 적재면(14a)에 장착한다. 박형 히터 모듈(23L, 23R)은 각각 중앙 좌측 배터리 모듈(13CL) 및 중앙 우측 배터리 모듈(13CR)의 후방측에 근접 배치하고, 배터리 팩 케이스(14)의 배터리 모듈 적재면(14a)에 장착한다.
박형 히터 모듈(24L, 24R)은 각각 후방 배터리 모듈(13R)의 배터리 쉘 적층 방향에 있어서의 양단부의 상측에 근접 위치하고, 배터리 팩 케이스(14)의 배터리 모듈 적재면(14a)에 장착한다.
그런데, 배터리 전원 케이블이 상기한 바와 같이 전방 좌우의 배터리 모듈(13FL, 13FR) 사이에 있어서의 차폭 방향 중앙 스페이스, 및 중앙 좌우의 배터리 모듈(13CL, 13CR) 사이에 있어서의 차폭 방향 중앙 스페이스에 배선되어 있다. 이로 인해, 박형 히터 모듈(21L, 21R, 22L, 22R, 23L, 23R, 24L, 24R)의 전극 단자는 각각 전방 좌우의 배터리 모듈(13FL, 13FR) 사이에 있어서의 차폭 방향 중앙 스페이스, 및 중앙 좌우의 배터리 모듈(13CL, 13CR) 사이에 있어서의 차폭 방향 중앙 스페이스에 가까운 측에 설치하는 것이 좋다.
그로 인해, 전방 좌측 배터리 모듈(13FL) 및 전방 우측 배터리 모듈(13FR)의 전방측에 세워서 근접 배치하는 박형 히터 모듈(21L, 21R)의 전극 단자는 각각 이들 박형 히터 모듈(21L, 21R)의 서로 가까운 단부에 배치한다. 또한, 중앙 좌측 배터리 모듈(13CL) 및 중앙 우측 배터리 모듈(13CR)의 후방측에 세워서 근접 배치하는 박형 히터 모듈(23L, 23R)의 전극 단자도 각각 이들 박형 히터 모듈(23L, 23R)의 서로 가까운 단부에 배치한다.
따라서, 박형 히터 모듈(21L, 21R) 및 박형 히터 모듈(23L, 23R)은 각각 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이 평판 형상으로 구성할 수 있다.
여기서, 박형 히터 모듈(21L, 21R)의 전극 단자를 상기와 같이 배치할 수 있는 것은 전방 좌측 배터리 모듈(13FL) 및 전방 우측 배터리 모듈(13FR)의 전방에, 인접하는 배터리 모듈이 존재하지 않아서, 박형 히터 모듈(21L, 21R)의 서로 가까운 단부 주변에 전극 단자를 설치하는 스페이스를 확보할 수 있기 때문이다.
또한, 박형 히터 모듈(23L, 23R)의 전극 단자를 상기와 같이 배치할 수 있는 것은 중앙 좌측 배터리 모듈(13CL) 및 중앙 우측 배터리 모듈(13CR)의 후방에, 인접하는 배터리 모듈이 존재하지 않아서, 박형 히터 모듈(23L, 23R)의 서로 가까운 단부 주변에 전극 단자를 설치하는 스페이스를 확보할 수 있기 때문이다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 의한 작용 효과를 설명한다.
(1) 본 발명의 실시형태에 의한 차량탑재용 배터리는, 차량의 플로어 패널(8)의 하방에 위치하는 제2 배터리 모듈(13C)(하나의 배터리 모듈)과, 제2 배터리 모듈(13C)의 차량 전후 방향측(후방측)에 인접해서 설치되고, 제2 배터리 모듈(13C)보다도 높은 제3 배터리 모듈(13R)(다른 배터리 모듈)과, 제3 배터리 모듈(13R)의 차량 상하 방향의 상방이며, 차폭 방향 중앙 영역을 제외하는 양단부 영역에, 제3 배터리 모듈(13R)의 측면과 대향하도록 설치되고, 제3 배터리 모듈(13R)을 가온하는 박형 히터 모듈(24)(히터 모듈)을 구비하고 있다.
즉, 제3 배터리 모듈(13R)은 제2 배터리 모듈(13C)에 비해 높기 때문에, 차폭 방향 중앙에 대해서는 외기의 영향을 받기 어려워 냉각되기 어렵다. 따라서, 박형 히터 모듈(24)을, 차폭 방향 중앙 영역을 제외한 양단부 영역에 설치 함으로써, 비용을 삭감하면서 충분한 가온 성능을 얻을 수 있다. 또한, 차실(2) 내의 플로어 패널(8)의 하방의 스페이스를 배터리 쉘(12)의 탑재 스페이스로서 유효하게 이용할 수 있고, 차실(2)의 쾌적성을 손상시키지 않고 수많은 배터리를 탑재할 수 있다.
(2) 차량의 플로어 패널(8)의 하방이며, 차량 전방으로부터 순서대로, 앞좌석 하방에 위치하고 제1 높이 h1을 갖는 제1 배터리 모듈(13F)과, 앞좌석과 뒷좌석 사이의 뒷좌석 발밑 플로어 패널(8)의 하방에 위치하고 제1 높이 h1보다도 낮은 제2 높이 h2를 갖는 제2 배터리 모듈(13C)과, 뒷좌석 하방에 위치하고 제1 높이 h1보다도 높은 제3 높이 h3을 갖는 제3 배터리 모듈(13R)을 갖는 배터리 모듈과, 제3 배터리 모듈(13R)의 차량 상하 방향의 상방이며, 제3 배터리 모듈(13R)의 차폭 방향 중앙 영역을 제외하는 양단부 영역에 제3 배터리 모듈(13R)의 측면과 대향하도록 설치되고, 제3 배터리 모듈(13R)을 가온하는 박형 히터 모듈(24)(히터 모듈)을 구비하고 있다.
즉, 제3 배터리 모듈(13R)은 뒷좌석의 하방에 설치되는 점에서, 비교적 높이 방향의 제한이 완만하다. 이와 같이, 제한이 완만한 부분에 박형 히터 모듈(24)을 배치함으로써, 다른 제약을 회피하면서 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 제3 배터리 모듈(13R)에 있어서는, 배터리 쉘(12)을 차폭 방향으로 적층하고, 그 상방에 박형 히터 모듈(24)을 설치함으로써, 차폭 방향의 스페이스를 충분히 확보할 수 있고, 효율적으로 배터리 쉘(12)을 배치할 수 있다. 또한, 제3 배터리 모듈(13R)은 제1 및 제2 배터리 모듈(13F, 13C)에 비해 용적이 크기 때문에 열용량도 크다. 특히, 차폭 방향 중앙에 대해서는 외기의 영향을 받기 어려워 냉각되기 어렵다. 따라서, 박형 히터 모듈(24)을, 차폭 방향 중앙 영역을 제외한 양단부 영역에 설치함으로써, 비용을 삭감하면서 충분한 가온 성능을 얻을 수 있다. 또한, 차실(2) 내의 시트 하방의 스페이스를 배터리 쉘(12)의 탑재 스페이스로서 유효하게 이용할 수 있고, 차실(2)의 쾌적성을 손상시키지 않고 수많은 배터리를 탑재할 수 있다.
(3) 박형 히터 모듈(21)은 제1 배터리 모듈(13F)의 차량 전후 방향의 전방에 배치되어 있다.
즉, 차량 전방에 배치되는 제1 배터리 모듈(13F)은 주행풍 등의 영향을 받기 쉬워, 냉각되기 쉽다. 이와 같이, 냉각되기 쉬운 개소에만 설치함으로써, 가온 성능을 확보하면서 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 제1 배터리 모듈(13F)은 제2 배터리 모듈(13C)에 비해 용적이 큰 것이므로 열용량도 크다. 따라서, 차량 후방측에 대해서는 비교적 냉각되기 어렵기 때문에, 차량 전방에만 박형 히터 모듈(21)을 설치해도 충분한 가온 성능을 얻을 수 있다. 또한, 제1 배터리 모듈(13F)은 앞좌석의 하방에 설치되는 점에서, 높이 방향을 확보하기 어렵다. 따라서, 배터리 쉘(12)을 차량 상하 방향을 따라 적층하고, 장측면(122)을 차폭 방향을 따라 배치함으로써, 효율적으로 배터리 쉘(12)을 배치할 수 있다.
(4) 박형 히터 모듈(22, 23)은 제2 배터리 모듈(13C)의 차량 전후 방향의 전방 및 후방에 배치된다.
즉, 제2 배터리 모듈(13C)은 배터리 팩(11)의 중앙 부분에 있지만, 다른 배터리 모듈에 비해 용적이 작기 때문에 열용량도 작고, 냉각되기 쉽다. 따라서, 차량 전후 방향의 전방 및 후방의 양쪽에 박형 히터 모듈(22, 23)을 배치함으로써, 가온 성능을 확보할 수 있다. 또한, 제2 배터리 모듈(13C)은, 앞좌석과 뒷좌석 사이의 뒷좌석 발밑 플로어 패널(8) 하방에 설치되는 점에서, 높이 방향을 확보하기 어렵다. 따라서, 배터리 쉘(12)을 차량 상하 방향을 따라 적층하고, 장측면(122)을 차폭 방향을 따라 배치함으로써, 효율적으로 배터리 쉘(12)을 배치할 수 있다.
(5) 배터리 모듈(13F, 13C, 13R)은 3변을 갖는 직육면체의 배터리 쉘(12)을 복수 적층해서 구성되고, 박형 히터 모듈(21, 22, 23, 24)은 배터리 모듈(13)의 적층 방향을 따른 변을 포함하는 측면과 대향하도록 세워 설치되어 있다.
즉, 적층 방향을 따른 변을 포함하는 측면과 대향하도록 박형 히터 모듈(21, 22, 23, 24)에 설치함으로써, 모든 배터리 쉘(12)을 균일하게 가온한다. 또한, 배터리 팩 케이스(14)의 내부에 있어서 가온하기 때문에, 가온 효율의 향상을 도모할 수 있다.
(6) 배터리 쉘(12)은 장변 p1과, 단변 p2와, 이들 양변보다 짧은 높이 변 p3을 갖는 직육면체 형상으로 형성되고, 적층 방향은 높이 변 p3을 따른 방향이며, 박형 히터 모듈(21, 22, 23, 24)은 장변 p1을 포함하는 측면인 장측면(122)과 대향하도록 세워 설치된다.
즉, 가장 짧은 높이 변 p3을 따른 방향으로 배터리 쉘(12)을 적층함으로써 배터리 모듈(13)의 높이 변 p3을 따른 방향의 길이의 조정을 미세하게 설정할 수 있고, 효율적으로 차량에 탑재할 수 있다.
또한, 장측면(122)과 대향하도록 세워 설치됨으로써, 모든 배터리 쉘(12)을 균일하게 가온하는 동시에, 가온 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 일본 특허 출원 제2011-054090호(출원일 : 2011년 3월 11일) 및 일본 특허 출원 제2012-028462호(출원일 : 2012년 2월 13일)의 전체 내용은 여기에 원용된다.
또한, 실시형태의 형태에 따라 본 발명의 내용을 설명했지만, 본 발명은 이것들의 기재에 한정되는 것이 아니고, 다양한 변형 및 개량이 가능한 것은 당업자에게는 자명하다.
본 발명에 관한 차량탑재용 배터리에 따르면, 다른 배터리 모듈은 하나의 배터리 모듈에 비해 높이 방향으로 높기 때문에, 차폭 방향 중앙에 대해서는 외기의 영향을 받기 어려워 냉각되기 어렵다. 따라서, 히터 모듈을 차폭 방향 중앙 영역을 제외하는 양단부 영역에 설치함으로써, 비용을 삭감하면서 충분한 가온 성능을 얻을 수 있다. 또한, 차실내의 플로어 패널의 하방의 스페이스를 배터리 모듈의 탑재 스페이스로서 유효하게 이용할 수 있고, 차실의 쾌적성을 손상시키지 않고 수많은 배터리를 탑재할 수 있다.
1 : 차체
2 : 차실
3 : 모터 룸
4 : 좌우 전륜
5 : 좌우 후륜
6 : 앞좌석 시트
7 : 뒷좌석 시트
8 : 플로어 패널
11 : 배터리 팩
12 : 배터리 쉘
12a : 배터리 전극 단자
13FL : 전방 좌측 배터리 모듈
13FR : 전방 우측 배터리 모듈
13CL : 중앙 좌측 배터리 모듈
13CR : 중앙 우측 배터리 모듈
13R : 후방 배터리 모듈
14 : 배터리 팩 케이스
14a : 배터리 모듈 적재면
15 : 모터 급전선
21L, 21R, 22L, 22R, 23L, 23R : 박형 히터 모듈(히터 모듈)

Claims (7)

  1. 차량의 플로어 패널의 하방이며, 차량 전방으로부터 순서대로, 앞좌석 하방에 위치하고 제1 높이를 갖는 제1 배터리 모듈과, 앞좌석과 뒷좌석 사이의 뒷좌석 발밑 플로어 패널 하방에 위치하고 상기 제1 높이보다도 낮은 제2 높이를 갖는 제2 배터리 모듈과, 뒷좌석 하방에 위치하고 상기 제1 높이보다도 높은 제3 높이를 갖는 제3 배터리 모듈을 갖는 배터리 모듈과,
    상기 제3 배터리 모듈의 차량 상하 방향의 상방이며, 차폭 방향 중앙 영역을 제외한 양단부 영역에, 상기 제3 배터리 모듈의 측면과 대향하도록 설치되고, 상기 제3 배터리 모듈을 가온하는 히터 모듈을 구비하고,
    상기 제2 배터리 모듈의 차량 전후 방향의 전방에, 상기 히터 모듈과는 다른 히터 모듈을 배치하고,
    상기 배터리 모듈 및 히터 모듈은, 배터리 팩 케이스의 내부에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는, 차량탑재용 배터리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 배터리 모듈의 차량 전후 방향의 전방에, 상기 히터 모듈 및 상기 다른 히터 모듈과는 또 다른 히터 모듈을 더 배치한 것을 특징으로 하는, 차량탑재용 배터리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 배터리 모듈의 차량 전후 방향의 후방에, 별도의 히터 모듈을 배치한 것을 특징으로 하는, 차량탑재용 배터리.
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