JP2004311157A - Cooling structure of battery pack - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently cool a plurality of battery cells uniformly in a simple structure. <P>SOLUTION: A battery pack 1000 includes a first battery unit 2000 and a second battery unit 3000. Each battery unit 2000, 3000 has battery modules connecting battery cells 1010 in series laminated with gaps 2100, 3100. Each battery module has a terminal at its end face, and each end face is opposed to the other of the other battery so as to constitute a chamber part 4100. The battery pack 1000 has cooling air distributed from a cooling fan 4000 to the chamber part 4100, branched from the chamber part 4100 to the two battery units 2000, 3000, and has the branched cooling air distributed to the gaps between battery modules. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電気機器に関し、特に、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＶ）等に用いられる二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機により車両の駆動力を得る、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車は、二次電池を搭載している。電気自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動する。ハイブリッド自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、電動機によりエンジンをアシストして車両を駆動したりする。燃料電池車は、燃料電池による電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、この燃料電池による電力に加えて二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したりする。
【０００３】
これらの二次電池は、高電圧高出力を必要とするため、１．２Ｖ程度の電池セルを６個程度直列に接続した電池モジュールを、３０個程度直列に接続して電池パックを形成している。電気自動車、ハイブリッド自動車などにおいては、内燃機関のみを車両の駆動源としていた従来の車両に搭載されていなかったこのよう二次電池を搭載しなければならない。車両においては、車室空間および荷室空間の有効的利用、衝突事故時の安全性確保の点などから、車両に搭載される電気機器の中では容積が大きい二次電池の搭載位置を検討する必要がある。この検討においては、この二次電池の大きさ（高さ、車両の幅方向の長さ、車両の前後方向の長さ）を考慮する必要があったり、二次電池の冷却を考慮する必要があったりする。
【０００４】
特開平１０−１０６６３７号公報（特許文献１）は、蓄電池を組み合わせた組電池における電池間における温度のばらつきを抑え、電池性能ばらつきを抑える冷却方法を開示する。この冷却方法は、直方体であり、内部に電極群を収納し、一面にのみ正極および負極の極柱を有し、少なくとも他の電槽と接触する面には冷媒を通すための空間を作る突起を備えた電槽を複数個保持している組電池であって、冷媒は非連続的に電槽のリブを設けた面と接触し、極柱を備えた面に対向する面から極柱を有する面に向けて冷媒を流す。
【０００５】
この冷却方法によると、電池内で発生した熱を電池外部に効率良く放出することができ、電池毎の温度差を少なくすることができる。よって、各電池の容量ばらつきを防止することができ、サイクル寿命特性に優れた組電池の冷却方法を実現できる。
【０００６】
特開平１０−１２１９６０号公報（特許文献２）は、バッテリ箱内のバッテリセルに対する換気を充分に行なうことができ、バッテリセルの性能および寿命を低下させることのないバッテリ換気装置を開示する。このバッテリ換気装置は、バッテリセルが多数収納されたバッテリ箱に外気を吸い込む吸気口と、バッテリ箱内の空気を外部に排出する複数の排出口を設け、それら排出口にそれぞれブロア装置を装着してなる電動車両のバッテリ換気装置であって、ブロア装置の吹出し口に、ブロアの風圧により開放され、ブロアの停止により吹出し口を閉じるように揺動する逆止弁状の開閉板を備える。
【０００７】
このバッテリ換気装置によると、吹出し口に逆止弁状の開閉板を装着したので、複数のブロア装置のうち１台が故障してもブロア装置間で空気がショートパスせず、バッテリ箱内のバッテリに対する冷却および換気が充分に行なわれ、ブロア装置を停止したときも、吹出し口からバッテリ箱内へごみ、埃等の異物の侵入することがない。
【０００８】
特開平１０−２５５８５９号公報（特許文献３）は、電池間の温度差を低減し、効率的な電池冷却／暖機を可能にする電池アセンブリを開示する。この電池アセンブリは、複数の細長形状の電池モジュールと、電池モジュールを所定の媒体流動隙間を開けた配列に位置決めし、この媒体流動隙間を流動媒体が電池モジュールの長手方向と交差する流動方向に流動可能とする電池間隔規制部材と、媒体流動隙間の中を流動方向に延びるように設けられ、流動媒体を流動方向の上流側の電池モジュールと接触させることなく導いて下流側の電池モジュールに接触させるバイパスダクトとを含む。
【０００９】
この電池アセンブリによると、媒体流動隙間に流動媒体である、たとえば空気を流動させて電池を効率的に冷却／暖機することが可能である。空気を流動させることにより電池と空気の間で熱交換が行なわれる。そして、低温の空気を流動させて電池を冷却し、あるいは高温の空気を流動させて電池を暖機することができる。
【００１０】
特開平６−１１５０号公報（特許文献４）は、急速充電システム用のバッテリセルであっても、十分且つ均等なエアー冷却を行ない得る電気自動車のバッテリ配置構造を開示する。この配置構造は、一方の側壁部下方位置に設けた取入口から反対側の側壁部下方位置に設けた排出口へ向けてエアーが流れるバッテリケース内に、複数のバッテリセルをエアーの流れ方向に対して少なくとも並列状態でかつ各バッテリセル間に隙間を確保した状態で配置したものであって、各バッテリセル間の並列方向における隙間サイズが、エアーの取入口近辺よりも遠方の方が大きくなっている。
【００１１】
このバッテリ配置構造によると、複数のバッテリセルが、各バッテリセル間に隙間を確保した状態で配置されているため、エアーのバッテリセルに対する接触面積が増大し、冷却効果が高まる。しかも、その隙間サイズが、エアーの取入口近辺よりも遠方の方が大きくなっているため、取入口から近い部分の隙間を流れるエアーと、遠い部分の隙間を流れるエアーの量が均一化し、バッテリセルの均等冷却を図ることができる。
【００１２】
特開平７−２７２７６８号公報（特許文献５）は、電池箱の構造空間の利用が容易にされかつ改善され、温度調節および監視に関する機能が維持される電池箱を開示する。この電池箱は、複数の単電池が少なくとも１つの単電池群にまとめられて、電池箱内に姿勢を規定されて設けられ、単電池群の隣接する単電池の間に、単電池の相互間隔により形成されかつ流体を通される流通路がそれぞれ設けられ、電池箱の流入側の範囲に分配通路が設けられて、流通路に流体的に接続され、電池箱の流入側とは反対の側にある流出側の範囲に集合通路が設けられて、流通路に流体的に接続されているものにおいて、電池箱の使用姿勢において単電池が、その最も小さい区域を垂直にして、従って水平に横たわって、すなわち直方体状の単電池ではその大きい面を電池箱の底または蓋に対してほぼ平行に設けられ、各単電池群の単電池が重なって設けられ、各単電池群が単電池堆積に関して横流入通路および横流出通路を持ち、横流入通路が分配通路および対応する単電池群の流通路に流体的に接続され、横流出通路が集合通路および対応する単電池群の流通路に流体的に接続されている。
【００１３】
この電池箱によると、姿勢に無関係な単電池の横たわる堆積によって、電池箱の必要な全高は単電池の厚さの倍数にすぎず、単電池の高さの倍数ではないので、たとえば電池箱の取付けに利用可能な構造空間の高さ利用が改善される。単電池を温度調節する流体特に空気等のような気体用の横流通路の構成によって、今までの良好な温度調節が引続き維持される。単電池群にまとめられる単電池は幾何学的に同じように設けられ、それにより熱伝達および流れ技術に関してある程度の類似性があるので、電池箱の測定技術的監視に関しても利点が生ずる。
【００１４】
特開平９−１２０８０９号公報（特許文献６）は、急速充電、大電流放電等による発生熱を、電池外へ速やかに放熱して電池温度上昇を抑制し、充放電率および寿命の向上を図るとともに、外部短絡防止、機器への確実な組込み固定など取扱い性を高めた、アルカリ蓄電池システムを開示する。このアルカリ蓄電池は、正極板、負極板とセパレータを有する極板群および電解液を電槽に収納し蓋を施した単電池を、複数個、列状態に配置結束し、隣接する単電池間を各単電池より上方外部に突出した極柱端子と連結板を用いて電気的に直列に連結した組蓄電池であって、連結板の真上に相当する部分に通気孔を設けた樹脂製の絶縁カバーによって連結板を含む組蓄電池の上面を覆う構成を有する。
【００１５】
このアルカリ蓄電池によると、単電池間に上下方向に通気する空間部を設けて結束し、各単電池間を連結板によって接続し、結束した組蓄電池の上面を、位置・形状を最適化した通気孔を天板に設けた空冷効果のある絶縁カバーで覆い、通気することによって、各単電池の電槽壁面および連結板周辺の放熱性を高めて、充放電効率およびサイクル特性を向上させることができる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１０−１０６６３７号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開平１０−１２１９６０号公報
【００１８】
【特許文献３】
特開平１０−２５５８５９号公報
【００１９】
【特許文献４】
特開平６−１１５０号公報
【００２０】
【特許文献５】
特開平７−２７２７６８号公報
【００２１】
【特許文献６】
特開平９−１２０８０９号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報に開示されたそれぞれの技術は、以下のような問題点を含む。
【００２３】
特許文献１に開示された冷却方法においては、電池セルを複数個直列に接続（積層）した２つのセル群を積層して、それらのセル群に対して、極柱を備えた面に対向する面から極柱を有する面に向けて冷却するという開示があるに過ぎない。すなわち、多数の電池セルを均一に冷却するための冷却媒体を流通させることについての詳細な開示がなく、冷却媒体の流す方向の開示があるに過ぎない。特に、セル群を上下２段に構成したため、バッテリパックの高さ方向の寸法が大きくなるという欠点を有する。
【００２４】
特許文献２に開示されたバッテリ換気装置においては、ブロア装置を２台有する構成であるので、１台が故障した際においてもバッテリを冷却できることができても、２台のブロアを含むバッテリパックが大きくなり、車両に搭載する際に問題となる。
【００２５】
特許文献３に開示された電池アセンブリにおいては、冷却媒体を下方の電池モジュールに直接導くバイパスを有するので、上方の電池モジュールと下方の電池モジュールとの間に発生する温度差が解消できても、バイパスを含むバッテリパックが大きくなり、車両に搭載する際に問題となる。
【００２６】
特許文献４に開示されたバッテリ配置構造は、その隙間サイズが、エアーの取入口近辺よりも遠方の方が大きくなっているが、そのような構成による流量の均一化よりも、エアーの取入口から直線上の位置であってエアーの取入口の直後に設けられたバッテリセルにより多くのエアーが供給され、均一化を図ることは困難である。
【００２７】
特許文献５に開示された電池箱は、吸引ファンから遠い位置にある単電池群と近い位置にある単電池群とを１つの吸引ファンで冷却媒体が供給されるので、均一に冷却されない。
【００２８】
特許文献６に開示されたアルカリ蓄電池は、複数個の単電池を列状態に配置結束し、下から上方向に冷却空気を流通させるので、バッテリパックの上下方向の高さ寸法が大きくなり、車両に搭載する際に問題となる。
【００２９】
このように、いずれの公報に開示された技術も、バッテリパックは、複数のバッテリセルを積層した構造を有する。バッテリセル間には冷却通路が設けられているが、バッテリパックの容積を大きくすることなく、高い冷却効率で、均一に冷却することができない。
【００３０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成で容積を極力大きくすることなく、複数の電池セルを均一に効率良く冷却することができる、車両用バッテリパックの搭載構造を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るバッテリパックの冷却構造は、少なくとも２つのバッテリユニットを含むバッテリパックの冷却構造である。各バッテリユニットは、複数個のバッテリ単セルまたはバッテリモジュールが予め定められた間隙をもって積層される。各バッテリ単セルまたは各バッテリモジュールは端面に端子を有し、端面の方向が揃えられて複数個のバッテリ単セルまたはバッテリモジュールが積層される。バッテリユニットは、その端子が互いに対向するように、予め定められた間隔を有するように設置される。バッテリパックの冷却構造は、間隔を介して冷却媒体を流通せしめ、間隔から少なくとも２つのバッテリユニットに冷却媒体を分流せしめ、分流された冷却媒体を間隙に流通せしめる。ここで、バッテリ単セルやバッテリモジュールは、バッテリパックを構成する最小の単電池であっても、この単電池を６個程度直列に接続した電池群であってもよい。すなわち、本発明においては、最小単位である１個の単電池（バッテリ単セル）も、この単電池を複数接続した電池群も含んで、この冷却構造の適用が可能であることを示すものである。
【００３２】
第１の発明によると、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールに対して、冷却媒体を、端子側の端面から反対側の端面に向けて、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの間隔に流通させる。バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの上下方向に冷却媒体を流通させないので、バッテリパックの上下方向の高さを抑制できる。端子が、冷却媒体が流れる間隔の方に向けているので、端子を効率よく冷却できる。バッテリユニット間の間隔は、冷却媒体を導入する場合のチャンバの役割を果たす。このチャンバの役割により、複数のバッテリユニットに分流させる前に冷却媒体が均一にされて、その後に、複数のバッテリ単セルまたはバッテリモジュールの間隙に冷却媒体が流れる。その結果、簡易な構成で容積を極力大きくすることなく、複数の電池セルを均一に効率良く冷却することができる、バッテリパックの搭載構造を実現できる。
【００３３】
第２の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第１の発明の構成に加えて、バッテリユニットにおいて積層されたバッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数が、バッテリユニットにより異なるものである。
【００３４】
第２の発明によると、バッテリユニットにおけるバッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数を異ならせることができるので、様々なバッテリパックの容積に対応させることができる。
【００３５】
第３の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第２の発明の構成に加えて、バッテリユニットにより異なる、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数に対応させて、間隙を変更させるものである。
【００３６】
第３の発明によると、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数に対応させて、たとえば、その数が多いほど間隙を広く変更して、多くの冷却媒体を流通させるようにすることができる。
【００３７】
第４の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第３の発明の構成に加えて、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数が多い方が少ない方よりも、間隙を広くするものである。
【００３８】
第４の発明によると、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数に対応させて、その数が多いほどその数が少ないよりも、間隙を広く変更して、多くの冷却媒体を流通させるようにすることができる。
【００３９】
第５の発明に係るバッテリパックの冷却構造は、少なくとも２つのバッテリユニットを含むバッテリパックの冷却構造である。各バッテリユニットは、複数個のバッテリ単セルまたはバッテリモジュールが予め定められた間隙をもって積層される。バッテリパックの冷却構造は、間隔における、冷却媒体の圧力の高い部位に、圧力の不均一を抑制するための抑制手段を含む。
【００４０】
第５の発明によると、冷却媒体の圧力の高い部位に抑制手段が設置されるので、その抑制手段により圧力の不均一が抑制され、バッテリユニット間の間隔における圧力の不均一が抑制され、バッテリユニット間の間隔が、チャンバとしての役割をより良く果たすことになる。
【００４１】
第６の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第５の発明の構成に加えて、部位は、間隔における、冷却媒体の最下流域である。
【００４２】
第６の発明によると、冷却媒体の圧力が高くなる最下流域における圧力の不均一を抑制するようにでき、バッテリユニット間の間隔が、チャンバとしての役割をより良く果たすことになる。
【００４３】
第７の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第５または６の発明の構成に加えて、抑制手段は、電源系部品である。
【００４４】
第７の発明によると、バッテリパックに必要な電源系部品（サービスプラグ、システムメインリレー、電池ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）など）を抑制手段として使用することができる。
【００４５】
第８の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第７の発明の構成に加えて、電源系部品は、サービスプラグである。
【００４６】
第８の発明によると、バッテリユニットを互いに接続するサービスプラグを抑制手段として使用することができる。
【００４７】
第９の発明に係るバッテリパックの冷却構造は、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、端子を有する端面の反対側の端面に、バッテリの熱を放熱するための放熱手段をさらに含む。
【００４８】
第９の発明によると、冷却媒体は、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの間隙を、端子を有する端面からその端面の反対側の端面に流通するが、その端面の反対側の端面に設けられた放熱手段により、反対側の端面においてもバッテリ単セルまたはバッテリモジュールを冷却できる。
【００４９】
第１０の発明に係るバッテリパックの冷却構造においては、第９の発明の構成に加えて、放熱手段は、バスバーである。
【００５０】
第１０の発明によると、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールを互いに接続するバスバーを用いて、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールを冷却できる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００５２】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係るバッテリパックについて説明する。
【００５３】
図１および図２に、本実施の形態に係るバッテリパック１０００の平面図および側面図を示す。
【００５４】
図１に示す平面図は、バッテリパック１０００の上部カバーを取外した状態を示す。図１に示すように、このバッテリパック１０００は、最小の電池単位であるバッテリセル１０１０を３つ直列に接続したバッテリモジュールを複数個の配置した第１のバッテリユニット２０００と、それとは別にバッテリセル１０１０を３つ直列に接続したバッテリモジュールを複数個配置した第２のバッテリユニット３０００とを含む。第１のバッテリユニット２０００および第２のバッテリユニット３０００は、それぞれ間隙２１００および間隙３１００を有するように、バッテリモジュールが併設されている。
【００５５】
なお、バッテリセル１０１０が直列に接続される数およびバッテリユニットを構成するバッテリモジュールの数は、この図１に示される数に限定されない。
【００５６】
さらに、図１に示すように、バッテリパック１０００は、第１のバッテリユニット２０００および第２のバッテリユニット３０００との間に所定の間隔を開けることにより設けられるチャンバ部４１００、そのチャンバ部４１００に向けて冷却風を送り出す冷却ファン４０００を含む。
【００５７】
図１に示すように、第１のバッテリユニット２０００におけるバッテリセル１０１０は、その端子２０１０を、第２のバッテリユニット３０００の方向に向けて、第２のバッテリユニット３０００のバッテリセル１０１０の端子３０１０は、第１のバッテリユニット２０００に向けて配置されている。
【００５８】
このバッテリパック１０００においては、冷却ファン４０００はチャンバ部４１００に向けて冷却風を送風し、第１のバッテリユニット２０００および第２のバッテリユニット３０００に冷却風は分けて流通されてそれぞれのバッテリユニットに設けられたバッテリモジュール（３つのバッテリセル１０１０を直列に接続したもの）同士の間隙２１００および３１００を通ってバッテリパック１０００の外側に冷却風が送り出される。このような構成としたため、図２に示すように、バッテリパック１０００の上下方向にチャンバ部や冷却ファンを配置する必要がないため、高さを低く抑えることができる。
【００５９】
図３に、図１の３−３断面を示す。図３に示すように、バッテリパック１０００の内部においては、第１のバッテリユニット２０００のモジュール間隙２１００を通って、第２のバッテリユニット３０００においてはバッテリモジュール間隙３１００を通って、図３に示すような矢印の方向に冷却風が流れることになる。
【００６０】
以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリパックにおいては、電池の最小単位である電池セルを直列に接続した電池モジュールを多数積層した電池ユニットを複数設け、それらの電池ユニットにおける端子を互いに対向させるように配置させた。その互いに対向させるように配置させるとともに、その間隔をあけるようにし、その部分が冷却風の圧力分布を一様にするためのチャンバ部として機能させた。このため、冷却ファンからチャンバ部に送風された冷却空気は、チャンバ部においてその圧力分布が均一化され、均一化された冷却空気が、モジュール間に設けられた間隙を通って、それぞれのバッテリユニット（バッテリモジュール、バッテリセル）を冷却する。
【００６１】
このような構成にすることにより、バッテリパックの高さを低くすることができるとともに、冷却風の不均一さを少なくすることができ、さらに温度が高くなる端子を効率的に冷却することができる。
【００６２】
なお、第１の実施の形態において説明したバッテリパック１０００における第１のバッテリユニット２０００および第２のバッテリユニット３０００の端子２０１０および端子３０１０とは反対側の端面において上下に隣接する互いのモジュールをバスバーにより接続し、バッテリセル１０１０を６個直列に接続するような構成としてもよい。
【００６３】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係るバッテリパックについて説明する。
【００６４】
図４に示すように、本実施の形態に係るバッテリパックは、前述の第１の実施の形態に係るバッテリパックの第１のバッテリユニット２０００と第２のバッテリユニット３０００とは、それぞれ同じ構成であったが、本実施の形態に係るバッテリパックの第１のバッテリユニット２５００はバッテリセル１０１０を４個直列に接続し、第２のバッテリユニット３５００はバッテリセル１０１０を３個直列に接続する構成を有する。そのため、第１のバッテリユニット２５００と第２のバッテリユニット３５００とでは発熱量が異なる。
【００６５】
図４に示すように、第１のバッテリユニットにおけるバッテリモジュールの間隙２６００は、第２のバッテリユニット３５００におけるバッテリモジュール間の間隙３６００よりも大きくなるように設定されている。すなわち、図４に示すように、第１のバッテリユニット２５００は、４個のバッテリセル１０１０を１４段接続したものであって、第２のバッテリユニット３５００は、３個のバッテリセル１０１０を１５段接続したものである。なお、チャンバ部４１００を有する、第１のバッテリユニット２５００と第２のバッテリユニット３５００とを一定の間隔を離してチャンバ部４１００を形成したことかつ互いの端子を対向させて設置したことは、前述の第１の実施の形態と同じであるためここでの詳細な説明は繰返さない。
【００６６】
図５を参照して、本実施の形態に係るバッテリパックの構成についてさらに詳しく説明する。図５に示すように、本実施の形態に係るバッテリパックにおいては、第１のバッテリユニット２５００は端子がある端面とは逆端面においてバスバーにより第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとが、第３バッテリモジュールと第４バッテリモジュールとがそれぞれ接続されている。なお、第１バッテリモジュールとは、図４における最上段のバッテリモジュールを、第２バッテリモジュールとは、最上段から２段目のバッテリモジュールを、第３バッテリモジュールとは、最上段から３段目のバッテリモジュールを、第４バッテリモジュールとは、最上段から４段目のバッテリモジュールをいう。
【００６７】
また、第２のバッテリユニットにおいても同じように、端子がある端面とは逆方向の端面において第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとが、第３バッテリモジュールと第４バッテリモジュールとがバスバーにより接続されている。このような構成としたため、第１のバッテリユニットの第１４バッテリモジュールの端子が総プラス端子となり、第２のバッテリユニット３５００の第１５バッテリモジュールのバスバーが総マイナス端子となる。
【００６８】
図６に、本実施の形態に係るバッテリユニットの回路図を示す。図６に示すように、本実施の形態に係るバッテリパックにおいては、第１のバッテリユニット２５００と第２のバッテリユニット３５００とを接続するサービスプラグ５０００を設けている。このサービスプラグは、バッテリパック１０００の保守時などにおいてサービスプラグを引き抜くことによりバッテリパック１０００の高電圧回路が遮断され、安全に作業ができるようにするものである。図６に、第１バッテリユニットの第１４モジュールの端子が総プラス端子に、第２バッテリユニット３５００の第１５モジュールのバスバーが総マイナス端子になっていることが示される。
【００６９】
以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリパックによると、第１バッテリユニットと第２のバッテリユニットとで、その構成を変更した。すなわち、第１バッテリユニットについては４個のバッテリセルを直列に接続し、第２のバッテリユニットについては３個のバッテリセルを直列に接続したものを、それぞれ所定数併設した。第１のバッテリユニットにおいては、セル数が多いため、第２のバッテリユニットに比べて、モジュールの間隔を広げ冷却媒体をより多く流通させるようにした。その結果、第１バッテリユニットと第２のバッテリユニットとの間における電池温度のばらつきを少なくすることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態に係るバッテリパックは、図７に示すような構成としてもよい。すなわち、第１のバッテリユニット２５００は４個のバッテリセル１０１０を２８モジュール併設し、第２のバッテリユニット３５００は３個のバッテリセル１０１０を３０モジュール併設したものである。このようにすることにより、高電圧を取出すことができるとともに、第１バッテリユニット２５００の第２８バッテリモジュールの端子を総プラス端子として、第２バッテリユニット３５００の第３０バッテリモジュールの端子を総マイナス端子として、バッテリパックを取扱うことができる。
【００７１】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係るバッテリパックについて説明する。
【００７２】
図８に、本実施の形態に係るバッテリパックの平面図を示す。図８に示すように、本実施の形態に係るバッテリパックは、チャンバ部４１００の一番奥の方向（冷却ファン４０００から遠い方向）にサービスプラグ５０００を設けた。
【００７３】
冷却ファン４０００からチャンバ部４１００に送風された冷却空気は、バッテリパックの壁面に当接する最下流部において圧力が最も高くなる。そのため、チャンバ部４１００における圧力分布が発生することになる。チャンバ部４１００の最下流部に設けられたサービスプラグ５０００は、この圧力が最も高い部分に設けられ障害物となるため、この部位において圧力が高くなることを抑制する。すなわち、圧力の不均一さを解消するように作用する。
【００７４】
その結果、チャンバ部４１００における圧力の不均一さが抑制されることにより、冷却ファン４０００に近いほうのバッテリモジュールも、冷却ファン４０００から遠いほうのバッテリモジュールも同じように冷却空気を流通させることができるようになる。その結果、冷却ファン４０００からの距離によらずバッテリセルを均一に冷却することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態において圧力の不均一性を解消する電源系部品としてサービスプラグを例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外の電気機器であってよい。
【００７６】
＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態に係るバッテリパックについて説明する。
【００７７】
図９に、本発明の実施の形態に係るバッテリパックの部分平面図を、図１０にその斜視図を示す。図９および図１０に示すように、第１のバッテリユニット２５００において、３つのバッテリセル１０１０を直列に接続したバッテリモジュールにおいては、バッテリセル１０１０の端子２１００が設けられた面とは逆の端面にバスバー６０００が設けられている。バスバー６０００により、６個のバッテリセル１０１０が直列に接続されることになる。
【００７８】
図１０に示すように、このバスバー６０００は、冷却空気の流通路を妨げることのないような形状、たとえば、冷却通路の断面を塞ぐことのないような形状を有する直方体の金属片をバッテリセル１０１０の端面に溶接するなどにして設けられる。
【００７９】
このようにすることにより、バスバー６０００に冷却風を当てて冷却することができる。バッテリセル１０１０において発熱した熱量は、より熱伝導率の高い金属片であるバスバー６０００に伝達されるため、冷却効率が高くなる。
【００８０】
以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリパックによると、冷却風が通るバッテリモジュールの間隙の下流側にバスバーを設け、バスバーを冷却することにより電池セルに発生する熱量を放熱し、電池セルを冷却することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態に係るバッテリパックにおいて説明したバスバーは一例であって、たとえば図１１および図１２（Ａ）〜（Ｃ）のようなバスバー６１００，６２００，６３００としてもよい。いずれの形態のバスバーであっても、冷却空気の通路を完全に塞ぐような形状とせずかつ十分な冷却効果を有するような形状とするものがよい。
【００８２】
以上のようにして、本発明の実施の形態に係るバッテリパックについて説明してきたが、第１〜第４の実施の形態に係るバッテリパックのいずれにおいても、冷却空気が当接する部分はフィン形状などを有するようにすると、さらに冷却効率が向上する。
【００８３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバッテリパックの平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の３−３断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るバッテリパックの部分平面図（その１）である。
【図５】図４の構成を説明する図である。
【図６】図４の構成を説明する回路図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るバッテリパックの部分平面図（その２）である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るバッテリパックの平面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係るバッテリパックの部分平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るバッテリパックの部分斜視図（その１）である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るバッテリパックの部分斜視図（その２）である。
【図１２】バスバーの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０００ バッテリパック、１０１０ バッテリセル、２０００，２５００ 第１のバッテリユニット、３０００，３５００ 第２のバッテリユニット、２０１０，３０１０ 端子、２１００，２６００，３１００，３６００ 間隙、４０００ 冷却ファン、４１００ チャンバ部、５０００ サービスプラグ、６０００，６１００，６２００，６３００ バスバー。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric device mounted on a vehicle, and more particularly, to a secondary battery used for an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HV), and the like.
[0002]
[Prior art]
Electric vehicles, hybrid vehicles, and fuel cell vehicles that obtain driving force of the vehicle by an electric motor are equipped with a secondary battery. The electric vehicle drives the electric motor using the electric power stored in the secondary battery to drive the vehicle. The hybrid vehicle drives the electric motor using the electric power stored in the secondary battery to drive the vehicle, or assists the engine with the electric motor to drive the vehicle. A fuel cell vehicle drives a vehicle by driving an electric motor using electric power from a fuel cell or drives an electric motor using electric power stored in a secondary battery in addition to electric power from this fuel cell to drive a vehicle. Or
[0003]
Since these secondary batteries require high voltage and high output, a battery pack is formed by connecting about 30 battery modules in which about 1.2 battery cells of about 1.2 V are connected in series, and about 30 battery modules are connected in series. I have. In an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like, such a secondary battery, which has not been mounted on a conventional vehicle using only an internal combustion engine as a driving source of the vehicle, must be mounted. For vehicles, consider the placement of secondary batteries, which are large in electrical equipment mounted on vehicles, from the viewpoints of effective use of cabin space and luggage space and ensuring safety in the event of a collision. There is a need. In this study, it is necessary to consider the size (height, length of the vehicle in the width direction, length of the vehicle in the front-rear direction) of the secondary battery, or to consider cooling of the secondary battery. There.
[0004]
Japanese Patent Laying-Open No. 10-106637 (Patent Document 1) discloses a cooling method that suppresses temperature variation among batteries in a battery pack that combines storage batteries and battery performance variation. This cooling method is a rectangular parallelepiped, houses an electrode group inside, has a positive pole and a negative pole only on one surface, and at least a surface that makes contact with another battery case creates a space for passing a coolant. A battery pack having a plurality of battery cases provided with a battery, wherein the refrigerant contacts the surface provided with the ribs of the battery case discontinuously, and forms the pole from the surface facing the surface provided with the pole. The refrigerant is caused to flow toward the surface that has.
[0005]
According to this cooling method, the heat generated in the battery can be efficiently released to the outside of the battery, and the temperature difference between the batteries can be reduced. Therefore, it is possible to prevent variations in the capacity of each battery, and to realize a method of cooling a battery pack having excellent cycle life characteristics.
[0006]
Japanese Patent Laying-Open No. 10-121960 (Patent Document 2) discloses a battery ventilator that can sufficiently ventilate battery cells in a battery box and does not reduce the performance and life of the battery cells. This battery ventilator is provided with an air inlet for sucking outside air into a battery box containing a large number of battery cells, and a plurality of outlets for discharging air in the battery box to the outside, and a blower device is attached to each of these outlets. A battery ventilator for an electric vehicle, comprising: a check valve-shaped opening / closing plate that is opened by a blower air pressure and swings so as to close the outlet when the blower is stopped.
[0007]
According to this battery ventilator, since a check valve-like opening / closing plate is attached to the outlet, even if one of the plurality of blower devices fails, air does not short-circuit between the blower devices and the inside of the battery box does not pass. The battery is sufficiently cooled and ventilated, and no foreign matter such as dust or dirt enters the battery box from the outlet even when the blower device is stopped.
[0008]
Japanese Patent Laying-Open No. 10-255859 (Patent Document 3) discloses a battery assembly that reduces a temperature difference between batteries and enables efficient battery cooling / warming. In this battery assembly, a plurality of elongated battery modules and the battery modules are positioned in an arrangement having a predetermined medium flow gap, and the flow medium flows through the medium flow gap in a flow direction intersecting the longitudinal direction of the battery module. A battery gap regulating member which is provided, and is provided so as to extend in the flow direction in the medium flow gap, and guides the flow medium without making contact with the battery module on the upstream side in the flow direction and contacts the battery module on the downstream side. And a bypass duct.
[0009]
According to this battery assembly, it is possible to efficiently cool / warm the battery by flowing a flowing medium, for example, air into the medium flow gap. Heat exchange is performed between the battery and the air by flowing the air. Then, the battery can be cooled by flowing low-temperature air, or the battery can be warmed by flowing high-temperature air.
[0010]
Japanese Patent Laying-Open No. 6-1150 (Patent Document 4) discloses a battery arrangement structure of an electric vehicle that can perform sufficient and uniform air cooling even with a battery cell for a rapid charging system. In this arrangement structure, a plurality of battery cells are arranged in the direction of air flow in a battery case in which air flows from an inlet provided at a position below one side wall to an outlet provided at a position below the opposite side wall. On the other hand, the battery is arranged at least in a parallel state and with a gap secured between the battery cells, and the size of the gap between the battery cells in the parallel direction is larger in the far side than in the vicinity of the air intake. ing.
[0011]
According to this battery arrangement structure, since the plurality of battery cells are arranged with a gap secured between the battery cells, the contact area of the air with the battery cells increases, and the cooling effect increases. In addition, since the size of the gap is larger at the far side than near the air inlet, the amount of air flowing through the gap near the inlet and the amount of air flowing through the gap at the far side are equalized, and the battery The cells can be uniformly cooled.
[0012]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-272768 (Patent Document 5) discloses a battery box in which the structural space of the battery box is facilitated and improved, and functions related to temperature control and monitoring are maintained. In this battery box, a plurality of cells are grouped into at least one cell group, the posture is provided in the battery box, and an interval between the cells is set between adjacent cells in the cell group. And a distribution passage is provided in the area of the inflow side of the battery box, the distribution path is provided in the area of the inflow side of the battery box, and the distribution path is fluidly connected to the flow path and the side opposite to the inflow side of the battery box. In the area of the outlet side at which the cell is fluidly connected to the flow passage, the cells lie in their use position of the battery box with its smallest area vertical and therefore horizontal. In other words, in the case of a rectangular parallelepiped unit cell, its large surface is provided substantially parallel to the bottom or lid of the battery box, the unit cells of each unit group are overlapped, and each unit group is related to the unit cell stack. Lateral inflow passage and lateral outflow passage Chi, lateral inlet passage fluidly connected to the flow path of the distribution passage and the corresponding cell group, horizontal outflow passage is fluidly connected to the flow passage manifolds and the corresponding cell group.
[0013]
According to this battery box, the required overall height of the battery box is only a multiple of the thickness of the cell, not a multiple of the height of the cell, due to the overlying accumulation of cells irrespective of the orientation, for example, The height utilization of the structural space available for mounting is improved. The configuration of the cross flow passage for the fluid for regulating the temperature of the cell, particularly for a gas such as air, keeps the good temperature regulation to date. Since the cells assembled into a cell group are geometrically identical and thus have some similarity with respect to heat transfer and flow technology, advantages also arise with regard to the technical monitoring of the battery box.
[0014]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-120809 (Patent Document 6) discloses that heat generated by rapid charging, large current discharge, etc. is quickly radiated to the outside of the battery to suppress a rise in battery temperature, thereby improving the charge / discharge rate and life. Also disclosed is an alkaline storage battery system that has improved handleability, such as prevention of external short circuit and reliable mounting and fixing to equipment. In this alkaline storage battery, a plurality of unit cells each containing a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator having a separator and an electrolytic solution housed in a battery case and covered with a lid are arranged and bound in a row, and the adjacent unit cells are connected. An assembled battery that is electrically connected in series using pole pole terminals and a connecting plate projecting upward from each unit cell, and provided with a ventilation hole in a portion directly above the connecting plate. It has a configuration in which the upper surface of the battery pack including the connecting plate is covered by the cover.
[0015]
According to this alkaline storage battery, a space is provided between the cells to allow ventilation in the vertical direction, the cells are bound, the cells are connected to each other by a connecting plate, and the upper surface of the bound battery pack is placed in a position and shape optimized for flow. By covering the pores with an air-cooling insulating cover provided on the top plate and ventilating, the heat dissipation around the battery case wall and the connection plate area of each cell can be increased, and the charge / discharge efficiency and cycle characteristics can be improved. it can.
[0016]
[Patent Document 1]
JP 10-106637 A
[Patent Document 2]
JP-A-10-121960
[Patent Document 3]
JP-A-10-255859
[Patent Document 4]
JP-A-6-1150
[Patent Document 5]
JP-A-7-272768
[Patent Document 6]
JP-A-9-120809
[Problems to be solved by the invention]
However, each of the techniques disclosed in the above publications has the following problems.
[0023]
In the cooling method disclosed in Patent Literature 1, two cell groups in which a plurality of battery cells are connected in series (laminated) are stacked, and the cell groups are opposed to a surface provided with a pole. There is only disclosure of cooling from the surface to the surface having the poles. That is, there is no detailed disclosure about circulating a cooling medium for uniformly cooling a large number of battery cells, but only a disclosure of a flowing direction of the cooling medium. In particular, since the cell group is configured in two upper and lower stages, there is a disadvantage that the dimension in the height direction of the battery pack is increased.
[0024]
The battery ventilator disclosed in Patent Document 2 has a configuration having two blowers, so that even if one of the blowers fails, the battery can be cooled even if one of the blowers fails. This becomes a problem when mounted on a vehicle.
[0025]
The battery assembly disclosed in Patent Literature 3 has a bypass that directly guides the cooling medium to the lower battery module. Therefore, even if the temperature difference generated between the upper battery module and the lower battery module can be eliminated, The size of the battery pack including the bypass increases, which causes a problem when the battery pack is mounted on a vehicle.
[0026]
In the battery arrangement structure disclosed in Patent Document 4, the gap size is larger in the far area than in the vicinity of the air intake. And more air is supplied to the battery cell provided immediately after the air inlet at a position on a straight line from the air, and it is difficult to achieve uniformity.
[0027]
In the battery box disclosed in Patent Literature 5, since the cooling medium is supplied to the unit cell group located far from the suction fan and the unit cell group located near the suction fan by one suction fan, it is not uniformly cooled.
[0028]
The alkaline storage battery disclosed in Patent Literature 6 arranges and binds a plurality of unit cells in a row and circulates cooling air from below, so that the height of the battery pack in the vertical direction increases, and It becomes a problem when mounting it on a computer.
[0029]
As described above, in any of the techniques disclosed in the publications, the battery pack has a structure in which a plurality of battery cells are stacked. Although a cooling passage is provided between the battery cells, uniform cooling cannot be performed with high cooling efficiency without increasing the capacity of the battery pack.
[0030]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to be able to uniformly and efficiently cool a plurality of battery cells without increasing the volume as much as possible with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a mounting structure for a vehicle battery pack.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
A cooling structure for a battery pack according to a first invention is a cooling structure for a battery pack including at least two battery units. In each battery unit, a plurality of battery single cells or battery modules are stacked with a predetermined gap. Each battery single cell or each battery module has a terminal on an end face, and a plurality of battery single cells or battery modules are stacked with their end faces aligned. The battery units are installed at predetermined intervals so that their terminals face each other. The cooling structure of the battery pack allows the cooling medium to circulate through the gap, divides the cooling medium to at least two battery units from the gap, and circulates the divided cooling medium to the gap. Here, the single battery cell or the battery module may be the smallest single battery constituting the battery pack or a battery group in which about six such single batteries are connected in series. That is, in the present invention, it is shown that this cooling structure is applicable, including one unit cell (battery unit cell) which is the minimum unit and a battery group in which a plurality of unit cells are connected. is there.
[0032]
According to the first invention, the cooling medium is caused to flow through the battery single cell or the battery module from the terminal side end surface to the opposite end surface at the interval between the battery single cell or the battery module. Since the cooling medium is not circulated in the vertical direction of the single battery cell or the battery module, the vertical height of the battery pack can be suppressed. Since the terminals are directed toward the space where the cooling medium flows, the terminals can be efficiently cooled. The spacing between the battery units serves as a chamber when introducing a cooling medium. Due to the role of the chamber, the cooling medium is made uniform before being divided into the plurality of battery units, and thereafter, the cooling medium flows into the gap between the plurality of battery single cells or the battery modules. As a result, a battery pack mounting structure capable of uniformly and efficiently cooling a plurality of battery cells with a simple configuration and without increasing the volume as much as possible can be realized.
[0033]
In the battery pack cooling structure according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the number of battery single cells or battery modules stacked in the battery unit differs depending on the battery unit.
[0034]
According to the second aspect, the number of single battery cells or battery modules in the battery unit can be made different, so that the battery unit can be adapted to various battery pack volumes.
[0035]
In the battery pack cooling structure according to the third invention, in addition to the structure of the second invention, the gap is changed in accordance with the number of battery single cells or battery modules that differ depending on the battery unit.
[0036]
According to the third aspect of the present invention, the gap can be changed widely as the number of battery cells or battery modules increases, and more cooling medium can be circulated.
[0037]
In the battery pack cooling structure according to the fourth invention, in addition to the configuration of the third invention, the gap is wider when the number of battery single cells or battery modules is large than when the number is small.
[0038]
According to the fourth aspect of the present invention, in accordance with the number of battery single cells or battery modules, the larger the number is, the wider the gap is changed and the larger the number of cooling media is made to flow, than the smaller the number is. Can be.
[0039]
A cooling structure for a battery pack according to a fifth aspect is a cooling structure for a battery pack including at least two battery units. In each battery unit, a plurality of battery single cells or battery modules are stacked with a predetermined gap. The cooling structure of the battery pack includes suppression means for suppressing uneven pressure at a portion of the space where the pressure of the cooling medium is high.
[0040]
According to the fifth aspect, since the suppressing means is provided at a portion where the pressure of the cooling medium is high, the non-uniformity of the pressure is suppressed by the suppressing means, and the non-uniformity of the pressure in the space between the battery units is suppressed. The spacing between the units will better serve as a chamber.
[0041]
In the cooling structure for a battery pack according to the sixth aspect, in addition to the configuration of the fifth aspect, the portion is the most downstream area of the cooling medium in the interval.
[0042]
According to the sixth aspect, it is possible to suppress the unevenness of the pressure in the most downstream region where the pressure of the cooling medium is increased, and the interval between the battery units plays a role of a chamber better.
[0043]
In the cooling structure for a battery pack according to the seventh aspect, in addition to the configuration of the fifth or sixth aspect, the suppression means is a power supply system component.
[0044]
According to the seventh aspect, power supply system components (service plug, system main relay, battery ECU (Electronic Control Unit), and the like) required for the battery pack can be used as suppression means.
[0045]
In the cooling structure for a battery pack according to an eighth aspect, in addition to the configuration of the seventh aspect, the power supply system component is a service plug.
[0046]
According to the eighth aspect, the service plug that connects the battery units to each other can be used as the suppression unit.
[0047]
A battery pack cooling structure according to a ninth aspect is characterized in that, in addition to the configuration of any one of the first to eighth aspects, a heat radiating means for radiating heat of the battery is provided on an end face opposite to the end face having the terminal. In addition.
[0048]
According to the ninth aspect, the cooling medium flows through the gap between the battery unit cell and the battery module from the end face having the terminal to the end face opposite to the end face, and the heat radiation provided on the end face opposite to the end face is provided. By this means, the single battery cell or the battery module can be cooled also on the opposite end face.
[0049]
In the cooling structure for a battery pack according to the tenth aspect, in addition to the configuration of the ninth aspect, the heat radiation means is a bus bar.
[0050]
According to the tenth aspect, the single battery cell or the battery module can be cooled using the bus bar connecting the single battery cells or the battery module to each other.
[0051]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[0052]
<First embodiment>
Hereinafter, the battery pack according to the first embodiment of the present invention will be described.
[0053]
1 and 2 show a plan view and a side view of a battery pack 1000 according to the present embodiment.
[0054]
The plan view shown in FIG. 1 shows a state where the upper cover of the battery pack 1000 is removed. As shown in FIG. 1, a battery pack 1000 includes a first battery unit 2000 in which a plurality of battery modules in each of which three battery cells 1010, which are the smallest battery units are connected in series, are arranged. And a second battery unit 3000 in which a plurality of battery modules 101010 are connected in series. The first battery unit 2000 and the second battery unit 3000 are provided with battery modules so as to have a gap 2100 and a gap 3100, respectively.
[0055]
Note that the number of battery cells 1010 connected in series and the number of battery modules constituting the battery unit are not limited to the numbers shown in FIG.
[0056]
Further, as shown in FIG. 1, battery pack 1000 is provided with a predetermined interval between first battery unit 2000 and second battery unit 3000. And a cooling fan 4000 for sending cooling air.
[0057]
As shown in FIG. 1, the battery cell 1010 of the first battery unit 2000 has its terminal 2010 facing the direction of the second battery unit 3000, and the terminal 3010 of the battery cell 1010 of the second battery unit 3000 , The first battery unit 2000.
[0058]
In this battery pack 1000, cooling fan 4000 blows cooling air toward chamber section 4100, and the cooling air is separately distributed to first battery unit 2000 and second battery unit 3000, and is distributed to each battery unit. Cooling air is sent out of battery pack 1000 through gaps 2100 and 3100 between the provided battery modules (three battery cells 1010 connected in series). With such a configuration, as shown in FIG. 2, there is no need to arrange a chamber portion and a cooling fan in the vertical direction of the battery pack 1000, so that the height can be reduced.
[0059]
FIG. 3 shows a 3-3 cross section of FIG. As shown in FIG. 3, inside the battery pack 1000, through the module gap 2100 of the first battery unit 2000, and in the second battery unit 3000, through the battery module gap 3100, as shown in FIG. Cooling air flows in the direction of the arrow.
[0060]
As described above, in the battery pack according to the present embodiment, a plurality of battery units in which a plurality of battery modules each of which is the minimum unit of a battery are connected in series are provided, and the terminals of those battery units are connected to each other. They were arranged so as to face each other. The cooling air was disposed so as to face each other, and the intervals were provided, and the portion functioned as a chamber for uniformizing the pressure distribution of the cooling air. For this reason, the pressure distribution of the cooling air blown from the cooling fan to the chamber portion is made uniform in the chamber portion, and the uniformed cooling air passes through the gaps provided between the modules, and flows into the respective battery units. (Battery module, battery cell).
[0061]
With such a configuration, the height of the battery pack can be reduced, the unevenness of the cooling air can be reduced, and the terminal having a higher temperature can be efficiently cooled. .
[0062]
In the battery pack 1000 described in the first embodiment, the first battery unit 2000 and the second battery unit 3000 are connected to each other vertically adjacent modules on the end faces opposite to the terminals 2010 and the terminals 3010 by busbars. , And six battery cells 1010 may be connected in series.
[0063]
<Second embodiment>
Hereinafter, a battery pack according to a second embodiment of the present invention will be described.
[0064]
As shown in FIG. 4, the battery pack according to the present embodiment has the same configuration as first battery unit 2000 and second battery unit 3000 of the battery pack according to the above-described first embodiment. However, the first battery unit 2500 of the battery pack according to the present embodiment has a configuration in which four battery cells 1010 are connected in series, and the second battery unit 3500 has a configuration in which three battery cells 1010 are connected in series. Have. Therefore, the first battery unit 2500 and the second battery unit 3500 generate different amounts of heat.
[0065]
As shown in FIG. 4, the gap 2600 between the battery modules in the first battery unit is set to be larger than the gap 3600 between the battery modules in the second battery unit 3500. That is, as shown in FIG. 4, the first battery unit 2500 has four battery cells 1010 connected in 14 stages, and the second battery unit 3500 has three battery cells 1010 in 15 stages. Connected. It should be noted that the fact that the first battery unit 2500 and the second battery unit 3500 having the chamber unit 4100 were formed at a fixed interval to form the chamber unit 4100 and that the terminals were arranged so as to face each other was described above. Since the present embodiment is the same as the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated.
[0066]
The configuration of the battery pack according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 5, in the battery pack according to the present embodiment, first battery unit 2500 has a first battery module and a second battery module connected to the third battery module by a bus bar on the end face opposite to the end face having terminals. The battery module and the fourth battery module are respectively connected. Note that the first battery module is the uppermost battery module in FIG. 4, the second battery module is the second battery module from the uppermost row, and the third battery module is the third battery module from the uppermost row. And the fourth battery module refers to the fourth highest battery module from the top.
[0067]
Similarly, in the second battery unit, the first battery module and the second battery module are connected at the end face opposite to the end face where the terminal is located, and the third battery module and the fourth battery module are connected by the bus bar. Have been. With such a configuration, the terminals of the fourteenth battery module of the first battery unit are all plus terminals, and the bus bars of the fifteenth battery module of the second battery unit 3500 are all minus terminals.
[0068]
FIG. 6 shows a circuit diagram of the battery unit according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, in the battery pack according to the present embodiment, a service plug 5000 for connecting first battery unit 2500 and second battery unit 3500 is provided. When the service plug is pulled out at the time of maintenance of the battery pack 1000 or the like, the high voltage circuit of the battery pack 1000 is shut off so that the operation can be performed safely. FIG. 6 shows that the terminals of the fourteenth module of the first battery unit are all plus terminals, and the bus bars of the fifteenth module of the second battery unit 3500 are all minus terminals.
[0069]
As described above, according to the battery pack according to the present embodiment, the configurations of the first battery unit and the second battery unit are changed. That is, four battery cells were connected in series for the first battery unit, and three battery cells were connected in series for the second battery unit. In the first battery unit, since the number of cells is large, the interval between the modules is increased as compared with the second battery unit, so that the cooling medium flows more. As a result, variations in battery temperature between the first battery unit and the second battery unit can be reduced.
[0070]
The battery pack according to the present embodiment may have a configuration as shown in FIG. That is, the first battery unit 2500 has four battery cells 1010 arranged in 28 modules, and the second battery unit 3500 has three battery cells 1010 arranged in 30 modules. By doing so, a high voltage can be taken out, and the terminals of the twenty-eighth battery module of the first battery unit 2500 are all positive terminals, and the terminals of the thirtieth battery module of the second battery unit 3500 are all negative terminals. Can be handled as a battery pack.
[0071]
<Third embodiment>
Hereinafter, a battery pack according to a third embodiment of the present invention will be described.
[0072]
FIG. 8 shows a plan view of the battery pack according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the battery pack according to the present embodiment, service plug 5000 is provided in the innermost direction of chamber unit 4100 (in the direction farther from cooling fan 4000).
[0073]
The pressure of the cooling air blown from the cooling fan 4000 to the chamber unit 4100 is highest at the most downstream portion in contact with the wall surface of the battery pack. Therefore, a pressure distribution occurs in the chamber section 4100. Since the service plug 5000 provided at the most downstream portion of the chamber portion 4100 is provided at a portion where the pressure is highest, and serves as an obstacle, the pressure is suppressed from increasing at this portion. That is, it acts so as to eliminate non-uniformity of pressure.
[0074]
As a result, the uneven pressure in the chamber section 4100 is suppressed, so that the cooling air can flow through the battery module closer to the cooling fan 4000 and the battery module farther from the cooling fan 4000 in the same manner. become able to. As a result, the battery cells can be uniformly cooled regardless of the distance from the cooling fan 4000.
[0075]
In the present embodiment, a service plug has been described as an example of a power supply system component that eliminates pressure non-uniformity, but the present invention is not limited to this, and other electric devices may be used.
[0076]
<Fourth embodiment>
Hereinafter, a battery pack according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
[0077]
FIG. 9 is a partial plan view of the battery pack according to the embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view thereof. As shown in FIGS. 9 and 10, in the first battery unit 2500, in the battery module in which three battery cells 1010 are connected in series, the end face of the battery cell 1010 opposite to the face on which the terminal 2100 is provided is provided. A bus bar 6000 is provided. The bus bar 6000 connects six battery cells 1010 in series.
[0078]
As shown in FIG. 10, this bus bar 6000 is a battery cell 1010 having a rectangular parallelepiped metal piece having a shape that does not obstruct the flow passage of the cooling air, for example, a shape that does not block the cross section of the cooling passage. It is provided, for example, by welding to the end face of the base.
[0079]
By doing so, cooling air can be applied to the bus bar 6000 for cooling. The amount of heat generated in the battery cell 1010 is transmitted to the bus bar 6000, which is a metal piece having higher thermal conductivity, so that the cooling efficiency is increased.
[0080]
As described above, according to the battery pack according to the present embodiment, the bus bar is provided on the downstream side of the gap between the battery modules through which the cooling air passes, and the amount of heat generated in the battery cells is radiated by cooling the bus bar, and the battery is radiated. The cell can be cooled.
[0081]
The bus bar described in the battery pack according to the present embodiment is an example, and may be, for example, bus bars 6100, 6200, and 6300 as shown in FIGS. 11 and 12A to 12C. Regardless of the form of the bus bar, it is preferable that the bus bar not have a shape that completely blocks the passage of the cooling air and that has a sufficient cooling effect.
[0082]
As described above, the battery pack according to the embodiment of the present invention has been described. However, in any of the battery packs according to the first to fourth embodiments, the portion where the cooling air comes in contact has a fin shape or the like. , The cooling efficiency is further improved.
[0083]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a battery pack according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1;
FIG. 4 is a partial plan view (part 1) of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating the configuration of FIG.
FIG. 7 is a partial plan view (part 2) of the battery pack according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of a battery pack according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial plan view of a battery pack according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a partial perspective view (part 1) of a battery pack according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a partial perspective view (part 2) of a battery pack according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing a modification of the bus bar.
[Explanation of symbols]
1000 battery pack, 1010 battery cell, 2000, 2500 first battery unit, 3000, 3500 second battery unit, 2010, 3010 terminal, 2100, 2600, 3100, 3600 gap, 4000 cooling fan, 4100 chamber, 5000 service Plug, 6000, 6100, 6200, 6300 busbar.

Claims (10)

バッテリパックの冷却構造であって、
前記バッテリパックは、少なくとも２つのバッテリユニットを含み、
各前記バッテリユニットは、複数個のバッテリ単セルまたはバッテリモジュールが予め定められた間隙をもって積層され、
各前記バッテリ単セルまたは各前記バッテリモジュールは端面に端子を有し、前記端面の方向が揃えられて複数個のバッテリ単セルまたはバッテリモジュールが積層され、
前記バッテリユニットは、その端子が互いに対向するように、予め定められた間隔を有するように設置され、
前記間隔を介して冷却媒体を流通せしめ、前記間隔から少なくとも２つのバッテリユニットに前記冷却媒体を分流せしめ、分流された冷却媒体を前記間隙に流通せしめる、バッテリパックの冷却構造。A cooling structure for the battery pack,
The battery pack includes at least two battery units,
In each of the battery units, a plurality of battery single cells or battery modules are stacked with a predetermined gap,
Each of the battery single cells or each of the battery modules has a terminal on an end face, and a plurality of battery single cells or battery modules are stacked with the direction of the end face aligned,
The battery unit is installed so as to have a predetermined interval so that its terminals face each other,
A cooling structure for a battery pack, wherein a cooling medium is circulated through the gap, the cooling medium is diverted to at least two battery units from the gap, and the diverted cooling medium is circulated to the gap. 前記バッテリユニットにおいて積層されたバッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数が、バッテリユニットにより異なる、請求項１に記載のバッテリパックの冷却構造。The cooling structure for a battery pack according to claim 1, wherein the number of battery single cells or battery modules stacked in the battery unit differs depending on the battery unit. 前記バッテリユニットにより異なる、バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数に対応させて、前記間隙を変更させる、請求項２に記載のバッテリパックの冷却構造。The cooling structure for a battery pack according to claim 2, wherein the gap is changed in accordance with the number of single battery cells or battery modules that differ depending on the battery unit. 前記バッテリ単セルまたはバッテリモジュールの数が多い方が少ない方よりも、前記間隙を広くする、請求項３に記載のバッテリパックの冷却構造。4. The cooling structure for a battery pack according to claim 3, wherein the gap is wider when the number of the battery single cells or the battery modules is large than when the number is small. 5. バッテリパックの冷却構造であって、
前記バッテリパックは、少なくとも２つのバッテリユニットを含み、
各前記バッテリユニットは、複数個のバッテリ単セルまたはバッテリモジュールが予め定められた間隙をもって積層され、
前記間隔における、冷却媒体の圧力の高い部位に、圧力の不均一を抑制するための抑制手段を含むバッテリパックの冷却構造。A cooling structure for the battery pack,
The battery pack includes at least two battery units,
In each of the battery units, a plurality of battery single cells or battery modules are stacked with a predetermined gap,
A cooling structure for a battery pack including a suppression unit for suppressing uneven pressure in a portion of the space where the pressure of the cooling medium is high, in the interval. 前記部位は、前記間隔における、前記冷却媒体の最下流域である、請求項５に記載のバッテリパックの冷却構造。The cooling structure for a battery pack according to claim 5, wherein the portion is a most downstream region of the cooling medium in the interval. 前記抑制手段は、電源系部品である、請求項５または６に記載のバッテリパックの冷却構造。The battery pack cooling structure according to claim 5, wherein the suppression unit is a power supply system component. 前記電源系部品は、サービスプラグである、請求項７に記載のバッテリパックの冷却構造。The battery pack cooling structure according to claim 7, wherein the power supply system component is a service plug. 前記冷却構造は、前記端子を有する端面の反対側の端面に、バッテリの熱を放熱するための放熱手段をさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載のバッテリパックの冷却構造。The cooling structure for a battery pack according to any one of claims 1 to 8, wherein the cooling structure further includes a heat radiating means for radiating heat of the battery on an end surface opposite to the end surface having the terminal. 前記放熱手段は、バスバーである、請求項９に記載のバッテリパックの冷却構造。10. The cooling structure for a battery pack according to claim 9, wherein said heat radiating means is a bus bar.

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