JP2012186124A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ケース内の二次電池を冷却可能なパック電池に関する。 The present invention relates to a battery pack capable of cooling a secondary battery in a case.
種類の異なる単電池を組み合わせてなる従来の組電池としては、複数の単電池層(セル)が積層されてなるバイポーラ二次電池と、複数個の一般電池(二次電池)を電気的に直列接続してなる一般電池群とを備えた組電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この場合、バイポーラ二次電池は、各単電池層に連結した検知用のタブを有している。一般電池群は、バイポーラ二次電池の正極と負極の組み合わせの構成の数と同じ数の一般電池をタブ連結部を介して直列接続してなる。そして、検知用のタブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部とが電気的に接続されている。
この従来技術によれば、2つの異なった特性のバイポーラ二次電池と一般電池群とを並列接続することにより、効率よく高出力とエネルギーの両性能を両立させることができるとされている。
As a conventional assembled battery formed by combining different types of single cells, a bipolar secondary battery in which a plurality of single battery layers (cells) are stacked and a plurality of general batteries (secondary batteries) are electrically connected in series. An assembled battery including a general battery group that is connected has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this case, the bipolar secondary battery has a detection tab connected to each cell layer. The general battery group is formed by connecting the same number of general batteries as the number of the combination of the positive electrode and the negative electrode of the bipolar secondary battery via the tab connecting portion. And the tab connection part for every series of the general battery of the same electric potential level and the tab for a detection is electrically connected.
According to this prior art, it is said that by combining two bipolar secondary batteries having different characteristics and a general battery group in parallel, it is possible to efficiently achieve both high output and energy performance.
しかしながら、前記従来技術では、バイポーラ二次電池のような高出力密度型二次電池と一般電池のような高エネルギー密度型二次電池の出力時に、高出力密度型二次電池の方が発熱し易いため、高出力密度型二次電池を冷却しなければ高出力性能を引き出し難いが、これについて言及していない。特に、高出力密度型二次電池と高エネルギー密度型二次電池を個別に出力させる場合、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車において、高出力密度型二次電池を加速専用とし、高エネルギー密度型二次電池を巡航専用とする場合、高出力密度型二次電池を冷却しなければ高出力性能(加速性能)を十分に引き出すことは困難である。 However, in the prior art, the high power density type secondary battery generates heat during the output of the high power density type secondary battery such as a bipolar secondary battery and the high energy density type secondary battery such as a general battery. Since it is easy, it is difficult to bring out high output performance unless the high output density type secondary battery is cooled, but this is not mentioned. In particular, when a high power density type secondary battery and a high energy density type secondary battery are individually output, for example, in an electric vehicle or a hybrid vehicle, the high power density type secondary battery is dedicated for acceleration, and the high energy density type secondary battery is used. When the secondary battery is exclusively used for cruise, it is difficult to sufficiently obtain high output performance (acceleration performance) unless the high power density secondary battery is cooled.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、内部の二次電池を冷却することができるパック電池を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the battery pack which can cool an internal secondary battery.
本発明によれば、複数の高出力密度型二次電池と、複数の高エネルギー密度型二次電池と、これらの二次電池を組電池として収容するケースとを備え、前記ケースは、内部へ外気を取り入れるための吸入口と、内部の空気を外部へ排出する排出口とを有するパック電池が提供される。
さらに、本発明の別の観点によれば、前記パック電池と、このパック電池が充放電可能なように電気的に接続されたモータとを備えた電動車両が提供される。
According to the present invention, it comprises a plurality of high power density type secondary batteries, a plurality of high energy density type secondary batteries, and a case for accommodating these secondary batteries as an assembled battery. Provided is a battery pack having a suction port for taking in outside air and a discharge port for discharging internal air to the outside.
Furthermore, according to another viewpoint of this invention, the electric vehicle provided with the said battery and the motor electrically connected so that this battery pack can be charged / discharged is provided.
本発明のパック電池によれば、内部の二次電池を冷却することができるため、高出力密度型二次電池を出力時に冷却して本来の高出力性能を引き出すことができる。
したがって、このパック電池は、高出力性能と高エネルギー性能を効率よく両立させることができ、特に、高出力密度型二次電池と高エネルギー密度型二次電池を個別に出力させる場合に好適である。
According to the battery pack of the present invention, the internal secondary battery can be cooled, so that the high output density type secondary battery can be cooled at the time of output to bring out the original high output performance.
Therefore, this battery pack can efficiently achieve both high output performance and high energy performance, and is particularly suitable for outputting a high output density type secondary battery and a high energy density type secondary battery individually. .
本発明のパック電池は、複数の高出力密度型二次電池と、複数の高エネルギー密度型二次電池と、これらの二次電池を組電池として収容するケースとを備える。
ここで、高出力密度型二次電池は高エネルギー密度型二次電池よりも短時間で大電流を充放電できる高い出力特性を有していればよく、一方、高エネルギー密度型二次電池は高出力密度型二次電池よりも高いエネルギー密度(単位重量または単位体積当たりの大きい容量)を有していればよく、各型の二次電池の構成材料、構造等は特に限定されるものではない。さらに、各型の二次電池は、寿命が長く、信頼性および安全性が高く、使用温度範囲が広く、安価であることが望ましいのは言うまでもない。
このような観点から、本発明においては、好ましい例として、高出力密度仕様のリチウムイオン電池と高エネルギー密度仕様のリチウムイオン電池を用いることができる。
The battery pack of the present invention includes a plurality of high power density type secondary batteries, a plurality of high energy density type secondary batteries, and a case for accommodating these secondary batteries as an assembled battery.
Here, the high power density type secondary battery only needs to have high output characteristics capable of charging and discharging a large current in a shorter time than the high energy density type secondary battery, while the high energy density type secondary battery is It only needs to have a higher energy density (unit weight or larger capacity per unit volume) than a high-power density type secondary battery, and the constituent materials, structures, etc. of each type of secondary battery are not particularly limited. Absent. Further, it is needless to say that each type of secondary battery has a long life, high reliability and safety, a wide use temperature range, and low cost.
From such a viewpoint, in the present invention, as a preferable example, a high-power density specification lithium ion battery and a high energy density specification lithium ion battery can be used.
さらに、本発明において、高出力密度型二次電池における正極および負極の厚みが、高エネルギー密度型二次電池における正極および負極の厚みよりも薄いことが好ましい。つまり、内部抵抗を下げることにより高出力を得るために高出力密度型二次電池の正極および負極の活物質層は薄く形成され、その反対に、高エネルギー密度型二次電池の正極および負極の活物質層は厚く形成される。
詳しく説明すると、二次電池において、正極および負極の厚みによる特性変化は、主に正極活物質層および負極活物質層の厚みに関わる。活物質層が厚い場合、電池の単位体積に占める活物質層の割合が増加するため、それだけ多くの反応が生じて電子の授受も多くなり、エネルギー密度が向上する。その反面、活物質層内の反応箇所から集電体までの距離が長くなる部分が増えるため、抵抗成分も増加し、出力を向上させるのには不向きである。一方、活物質層が薄い場合は、前記の逆であり、抵抗成分を減らして出力を向上させることができるが、電池の単位体積に占める活物質層の割合が減少するため、エネルギー密度を向上させるのには不向きである。
そこで、本発明においては、高出力および高エネルギー密度型二次電池の正負極の厚みを前記のようにすることが、各二次電池の機能向上のために好適である。
Furthermore, in this invention, it is preferable that the thickness of the positive electrode and negative electrode in a high power density type secondary battery is thinner than the thickness of the positive electrode and negative electrode in a high energy density type secondary battery. In other words, in order to obtain high output by lowering the internal resistance, the active material layers of the positive electrode and negative electrode of the high power density type secondary battery are formed thin, on the contrary, the positive electrode and negative electrode of the high energy density type secondary battery are formed. The active material layer is formed thick.
Specifically, in the secondary battery, the characteristic change depending on the thickness of the positive electrode and the negative electrode mainly relates to the thickness of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. When the active material layer is thick, the ratio of the active material layer to the unit volume of the battery is increased, so that many reactions occur and the exchange of electrons increases and energy density is improved. On the other hand, since the part where the distance from the reaction site in the active material layer to the current collector increases, the resistance component also increases, which is not suitable for improving the output. On the other hand, when the active material layer is thin, it is the reverse of the above and the output can be improved by reducing the resistance component, but the energy density is improved because the ratio of the active material layer to the unit volume of the battery is reduced. It is unsuitable for making it happen.
Therefore, in the present invention, it is suitable for improving the function of each secondary battery that the thicknesses of the positive and negative electrodes of the high output and high energy density type secondary battery are as described above.
また、冷却効率を向上させるために、前記高出力密度型二次電池の形状は扁平型であってもよい。これにより、高出力密度型二次電池の表面積が増加するため、高出力密度型二次電池の外気との接触面積が増加して冷却効果を高めることができる。扁平型の高出力密度型二次電池としては、複数枚の正極および負極を積層させ、長方体形状の金属缶に挿入したもの、あるいは複数の樹脂層と金属層からなる外装としてのアルミラミネートフィルムで封入されたものを用いることができる。あるいは、一枚の正極と一枚の負極を捲回したものを平板状に形成したものを、金属缶等に挿入したものを用いてもよい。
一方、エネルギー密度を向上させるために、前記高エネルギー密度型二次電池の形状は円筒型であってもよい。この場合、円筒形の金属外装を用いることができる。
Further, in order to improve the cooling efficiency, the shape of the high power density secondary battery may be a flat type. Thereby, since the surface area of the high power density type secondary battery is increased, the contact area with the outside air of the high power density type secondary battery is increased, and the cooling effect can be enhanced. Flat type high power density type secondary batteries include a laminate of a plurality of positive and negative electrodes inserted into a rectangular metal can, or an aluminum laminate as an exterior made up of a plurality of resin layers and metal layers What was enclosed with the film can be used. Alternatively, a plate obtained by winding a single positive electrode and a single negative electrode into a flat plate shape and inserting it into a metal can or the like may be used.
On the other hand, in order to improve energy density, the shape of the high energy density secondary battery may be cylindrical. In this case, a cylindrical metal sheath can be used.
本発明のパック電池において、前記ケースは、内部へ外気を取り入れるための吸入口と、内部の空気を外部へ排出する排出口とを有する。
なお、このパック電池は、自らがケース内に外気を供給する手段を有さないため、ケース内に外気を供給する手段または方法が別に必要となる。例えば、このパック電池を、乗用車、バス、トラック等を含む電気自動車またはハイブリッド自動車、電池式路面電車等の電動車両の駆動電源として用いれば、電動車両が移動することにより自然に外気がケースの吸入口から内部を通って排出口から排出されるようにできるため、好都合である。したがって、このパック電池は、電動車両の駆動電源として好適である。
In the battery pack of the present invention, the case has an intake port for taking outside air into the inside and a discharge port for discharging internal air to the outside.
In addition, since this battery pack does not have a means for supplying outside air into the case, a separate means or method for supplying outside air into the case is required. For example, if this pack battery is used as a drive power source for an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle including a passenger car, a bus, a truck, etc., a battery-powered streetcar, etc., the outside air naturally inhales by the movement of the electric vehicle. This is advantageous because it can be discharged from the outlet through the inside through the outlet. Therefore, this battery pack is suitable as a drive power source for an electric vehicle.
本発明のパック電池は、高出力密度型二次電池の性能と高エネルギー密度型二次電池の性能を両立させる上で、発熱し易い高出力密度型二次電池を効率よく冷却できることが好ましい。
このような観点から、本発明のパック電池は、次の(1)〜(5)のように構成されてもよい。
The battery pack of the present invention is preferably capable of efficiently cooling a high power density secondary battery that easily generates heat, in order to achieve both the performance of the high power density secondary battery and the performance of the high energy density secondary battery.
From such a viewpoint, the battery pack of the present invention may be configured as the following (1) to (5).
(1)前記ケースは、前記吸入口から内部へ流入した外気によって複数の高出力密度型二次電池が複数の高エネルギー密度型二次電池よりも効率的に冷却されるように各二次電池を配置し保持できる保持構造部を有する。換言すると、前記保持構造部は、ケース内の空気流の各高出力密度型二次電池に対する接触度合いが各高エネルギー密度型二次電池に対する接触度合いよりも高くなるように前記各二次電池を配置する構造を有している。この構造は、特に限定されず、具体的には次の構造が含まれる。 (1) In the case, each secondary battery is cooled such that the plurality of high power density type secondary batteries are cooled more efficiently than the plurality of high energy density type secondary batteries by outside air flowing into the inside from the suction port. Has a holding structure portion that can be arranged and held. In other words, the holding structure unit allows the secondary batteries to be arranged such that the degree of contact of the airflow in the case with each high power density type secondary battery is higher than the degree of contact with each high energy density type secondary battery. It has a structure to arrange. This structure is not particularly limited, and specifically includes the following structures.
(2)前記保持構造部は、前記複数の高出力密度型二次電池が疎らに配置され、複数の高エネルギー密度型二次電池が密に配置される構造を有する。これにより、高出力密度型二次電池同士の間に隙間を形成し、その隙間に外気を流通させて各高出力密度型二次電池を効率的に冷却することができる。 (2) The holding structure has a structure in which the plurality of high power density secondary batteries are arranged sparsely and the plurality of high energy density secondary batteries are arranged densely. Thereby, a clearance gap can be formed between high power density type secondary batteries, and each high power density type secondary battery can be cooled efficiently by circulating external air through the gap.
(3)前記保持構造部は、複数の高出力密度型二次電池を設置する第1設置領域と、複数の高エネルギー密度型二次電池を設置する第2設置領域とを内部に有し、前記第1設置領域が前記第2設置領域よりも広い。この場合、外気が効率的に接触できるよう複数の高出力密度型二次電池のレイアウトの自由度を高めることができる。特に、複数の高出力密度型二次電池の合計設置面積と、複数の高エネルギー密度型二次電池の合計設置面積とが同程度の場合に特に有利であり、高出力密度型二次電池の冷却効果を高めることもできる。 (3) The holding structure section includes a first installation area in which a plurality of high power density secondary batteries are installed and a second installation area in which the plurality of high energy density secondary batteries are installed, The first installation area is wider than the second installation area. In this case, the degree of freedom in layout of the plurality of high-power density secondary batteries can be increased so that outside air can be efficiently contacted. In particular, it is particularly advantageous when the total installation area of a plurality of high power density secondary batteries and the total installation area of a plurality of high energy density secondary batteries are approximately the same. The cooling effect can also be enhanced.
(4)前記保持構造部は、複数の高出力密度型二次電池が相互に非接触状態で配置される構造を有する。すなわち、高出力密度型二次電池同士の間により多くの隙間を形成して、各高出力密度型二次電池の外気との接触面積を増加させて冷却効果を高めるようにする。
(5)前記保持構造部は、ケース内の空気が吸入口から排出口へ蛇行状に進むように、複数の高出力密度型二次電池が配置される構造を有する。すなわち、複数の高出力密度型二次電池によってケース内の吸入口から排出口までの外気流路を長く形成し、それによって高エネルギー密度型二次電池の冷却効果を高めるようにする。
この場合、前記保持構造部は、複数の高出力密度型二次電池が相互に平行に配置される、あるいは、複数の高出力密度型二次電池が波形に配置される構造を有する。このようにすれば、吸入口から排出口までの距離が短いコンパクトなケースを用いることができる利点が得られる。
(4) The holding structure has a structure in which a plurality of high-power density secondary batteries are arranged in a non-contact state. That is, more gaps are formed between the high power density type secondary batteries to increase the contact area with the outside air of each high power density type secondary battery to enhance the cooling effect.
(5) The holding structure has a structure in which a plurality of high-power density secondary batteries are arranged so that air in the case advances in a meandering manner from the inlet to the outlet. That is, a plurality of high power density secondary batteries form a long outside air flow path from the inlet to the outlet in the case, thereby enhancing the cooling effect of the high energy density secondary battery.
In this case, the holding structure section has a structure in which a plurality of high power density type secondary batteries are arranged in parallel to each other, or a plurality of high power density type secondary batteries are arranged in a waveform. In this way, there is an advantage that a compact case with a short distance from the inlet to the outlet can be used.
これら(2)〜(5)の構造は適宜組み合わせられてもよく、後述する種々の実施形態にはこれらの構造の少なくとも1つが組み込まれている。
以下、図面を参照しながら本発明のパック電池の種々の実施形態を詳説する。
(実施形態1)
図1は本発明のパック電池の実施形態1を示す斜視図であり、図2は本発明のパック電池の各種実施形態の設置場所として電動車両内を例示した説明図であり、図3は実施形態1のパック電池の蓋体を取り外した状態を示す平面図であり、図4は実施形態1のパック電池から二次電池を取り除いた状態を示す平断面図であり、図5は実施形態1のパック電池内に送り込まれた空気の流れを説明する概略平断面図である。
These structures (2) to (5) may be appropriately combined, and at least one of these structures is incorporated in various embodiments described later.
Hereinafter, various embodiments of the battery pack of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 is a perspective view showing Embodiment 1 of a battery pack according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view illustrating the inside of an electric vehicle as an installation place of various embodiments of the battery pack according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a plan view showing a state in which the lid of the battery pack of Embodiment 1 is removed, FIG. 4 is a plan sectional view showing a state in which the secondary battery is removed from the battery pack of Embodiment 1, and FIG. It is a schematic plane sectional view explaining the flow of the air sent in in the battery pack.
このパック電池P1は、複数の高出力密度型二次電池Bpと、複数の高エネルギー密度型二次電池Beと、これらの二次電池を組電池として収容するケースE1とを備える。実施形態1の場合、ケースE1は、扁平形に形成された12個の高出力密度型二次電池Bpおよび円筒形に形成された12個の高エネルギー密度型二次電池Beを収容するように構成されている。
以下、高出力密度型二次電池Bpを「高出力電池Bp」または「電池Bp」と言い、高エネルギー密度型二次電池Beを「高エネルギー電池Be」または「電池Be」と言う場合ある。
The battery pack P1 includes a plurality of high power density type secondary batteries Bp, a plurality of high energy density type secondary batteries Be, and a case E1 that accommodates these secondary batteries as an assembled battery. In the case of the first embodiment, the case E1 accommodates twelve high power density type secondary batteries Bp formed in a flat shape and twelve high energy density type secondary batteries Be formed in a cylindrical shape. It is configured.
Hereinafter, the high output density type secondary battery Bp may be referred to as “high output battery Bp” or “battery Bp”, and the high energy density type secondary battery Be may be referred to as “high energy battery Be” or “battery Be”.
ケースE1は、四角い上方開口容器形のケース本体10と、ケース本体10の上方開口部を閉塞する板状の蓋体20とからなる。なお、ケース本体10の上方開口部の四隅にはネジ孔12aが形成されていると共に、蓋体20の四つ角にはネジ2を挿通させる挿通孔が形成されており、ネジ2をネジ孔12aに着脱することで蓋体20をケース本体10に対して取付け・取外しできる。
The case E1 includes a rectangular upper opening container-shaped case
ケース本体10は、底壁11と、前後左右の壁部を構成する周囲壁12と、周囲壁12の前壁に形成されて内部へ外気を取り入れるための吸入口13と、周囲壁12の後壁に形成されて内部の空気を外部へ排出する排出口14と、吸入口13から内部へ流入した外気が複数の高出力電池Bpに効率的に接触するように各高出力電池Bpを配置し保持する保持構造部15とを備える。
なお、図1、図3〜図5において、パック電池P1の前後方向(長さ方向)および左右方向(幅方向)は矢印Xおよび矢印Yで示されている。
The
1 and 3 to 5, the front-rear direction (length direction) and the left-right direction (width direction) of the battery pack P <b> 1 are indicated by arrows X and Y.
このパック電池P1は、図2に示すように、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両Cに搭載される。
この場合、電動車両Cは、例えば、座席またはトランクの床下にパック電池P1を設置する電池収納空間c1が形成されると共に、走行時に電池収納空間c1内に外気を導入して前方から後方へ流れるよう構成されている。したがって、パック電池P1の吸入口13は電池収納空間c1の前方に向けられ、排出口14は後方に向けられる。
また、電動車両Cは、パック電池P1の電気エネルギーをタイヤの回転エネルギーに変換する図示しないモータを備えている。なお、電動車両Cは、蓄電システムを備え、制動時に前記モータを発電機として利用してタイヤの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電システムを充電するように構成されてもよく、蓄電システムの一部または全部をパック電池P1にて構成してもよい。
As shown in FIG. 2, the battery pack P1 is mounted on an electric vehicle C such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
In this case, in the electric vehicle C, for example, a battery storage space c1 in which the battery pack P1 is installed is formed under the floor of a seat or a trunk, and outside air is introduced into the battery storage space c1 during traveling and flows from the front to the rear. It is configured as follows. Accordingly, the
In addition, the electric vehicle C includes a motor (not shown) that converts the electric energy of the battery pack P1 into the rotational energy of the tire. The electric vehicle C may include a power storage system, and may be configured to charge the power storage system by converting the rotational energy of tires into electric energy using the motor as a generator during braking. A part or all of the battery pack P1 may be configured.
ケース本体10は、複数の高出力電池Bpを設置する第1設置領域10a1と、複数の高エネルギー電池Beを設置する第2設置領域10a2とを内部に有し、実施形態1の場合、第1設置領域10a1は左右方向Yの中央にかつ吸入口13から排出口14に亘って配置され、第2設置領域10a2は第1設置領域10a1の左右両側に配置されている。そして、中央の第1設置領域10a1および右方の第2設置領域10a2に保持構造部15が設けられている。
なお、実施形態1の場合、複数の扁平形の高出力電池Bpは吸入口13からケースE1内に流入した空気が排出口14へ向かって蛇行状に進むように第1設置領域10a1に配置され、複数の高エネルギー電池Beは左右の第2設置領域10a2にX方向に1列で配置される。
In the case of the first embodiment, the plurality of flat high-power batteries Bp are arranged in the
保持構造部15は、ケース本体10内に前記のように配置される複数の高出力電池Bpおよび複数の高エネルギー電池Beを直立状態に保持し位置決めする機能を有している。換言すると、保持構造部15は、複数の高出力電池Bpおよび複数の高エネルギー電池Beが直立状態で前記のように配置されるように、各高出力電池Bpの下端と勘合できる凹部15aおよび各高エネルギー電池Beの下端と嵌合できる凹部15bを有している。
これらの凹部15a、15bは、ケース本体10の底壁11上に所定パターンで形成されて各電池Bp、Beの下端面と当接する第1段部11aと、第1段部11aよりも高く所定パターンで形成されて各電池Bp、Beの側面と当接する第2段部11bとによって構成されている。
The holding
The
高出力電池Bpは、離間して左右に配置された一対の平面視U字形凹部15aに嵌め込まれることによって直立状態に保持される。
高エネルギー電池Beは、平面的に視て複数の円が繋がった形状の凹部15bの1つの円形凹部に嵌め込まれることによって直立状態に保持される。
複数の電池Bp、Beの配置は、一対の櫛の歯を隙間を空けて噛み合わせたような形状になっている。また、左側の各高エネルギー電池Beの位置は左側の各高出力電池Bpに対応し、右側の各高エネルギー電池Beの位置は右側の各高出力電池Bpに対応している。そのため、パック電池P1内の通風路A1は吸入口13から排出口14へ向かって蛇行状に形成されている。
The high-power battery Bp is held in an upright state by being fitted into a pair of U-shaped
The high energy battery Be is held in an upright state by being fitted into one circular recess of the
The arrangement of the plurality of batteries Bp and Be is such that a pair of comb teeth are meshed with a gap. Further, the position of each high-energy battery Be on the left corresponds to each high-power battery Bp on the left, and the position of each high-energy battery Be on the right corresponds to each high-power battery Bp on the right. Therefore, the ventilation path A1 in the battery pack P1 is formed in a meandering shape from the
各凹部15a、15bに設置された各電池Bp、Beと底壁11との間には隙間が形成される。例えば、各電池15a、15bの上端と下端に電極が設けられている場合、上端および下端の電極は電力を取り出すリード線(図示省略)と電気的に接続されるため、前記隙間はリード線を通す空間として利用できる。また、蓋体20の内面(下面)には、所定位置に保持された各電池15a、15bの上端と接触して各電池15a、15bのぐらつきを抑えるための緩衝部材(例えば、スポンジ)が貼り付けられるため、各電池15a、15bの上端の電極と接続したリード線は緩衝部材の下を通すことができる。なお、ケース本体10の周囲壁12の所定箇所には、リード線をケース本体10内に引き入れる挿通孔(図示省略)が形成されている。
よって、このような対向した位置に電極を有する電池15a、15bを使用しない場合は、リード線を電池の上に通すことができるため、電池を底壁11に当接させるように保持構造部15を構成してもよい。
A gap is formed between each battery Bp, Be installed in each
Therefore, when the
このように構成されたパック電池P1によれば、図5に示すように、吸入口13から内部に流入した空気が、各電池Bp、Beにて形成された蛇行状の通風路A1を通って排出口14から外部に排出される。なお、図5において、矢印は空気の流れを示している。
これにより、パック電池P1内において、各高出力電池Bpの両側面(前面と後面)に沿って蛇行状に空気が流れる。一方、左右両側に各1列で配置された複数の高エネルギー電池Beとケース本体10の周囲壁12の間には空気がほとんど流入しないため、各高エネルギー電池Beは通風路A1に面した部分に主に空気流が接触する。
According to the battery pack P1 configured in this way, as shown in FIG. 5, the air flowing into the inside from the
Thereby, in the battery pack P1, air flows in a meandering manner along both side surfaces (front surface and rear surface) of each high-power battery Bp. On the other hand, since almost no air flows between the plurality of high energy batteries Be arranged in one row on each of the left and right sides and the
このように、本発明のパック電池p1によれば、高エネルギー電池Beよりも発熱し易い高出力電池Bpを効率よく空冷することができる。
また、このパック電池P1において、複数の高出力電池Bpは相互に非接触状態で配置されているため相互間に多くの隙間が形成されることになり、このことも高出力電池Bpの冷却効果を高めている。
また、このパック電池P1において、複数の扁平形高出力電池BpはY方向に平行かつ電池Bp相互が平行に配置されているため、X方向の長さおよびY方向の幅を短くしながら多くの高出力電池Bpを収納したコンパクトなパック電池P1を得ることができる。
Thus, according to the battery pack p1 of the present invention, the high-power battery Bp that generates heat more easily than the high-energy battery Be can be efficiently air-cooled.
Further, in the battery pack P1, the plurality of high-power batteries Bp are arranged in a non-contact state with each other, so that a large number of gaps are formed between them, which is also the cooling effect of the high-power battery Bp. Is increasing.
Further, in the battery pack P1, the plurality of flat high-power batteries Bp are arranged in parallel to the Y direction and the batteries Bp are arranged in parallel to each other, so that the length in the X direction and the width in the Y direction are reduced. A compact battery pack P1 containing the high-power battery Bp can be obtained.
なお、複数の高出力電池Bpの電気的な接続形態、複数の高エネルギー電池Beの電気的な接続形態、および高出力電池Bpの群と高エネルギー電池Beの群の電気的な接続形態は特に限定されず、所望の接続形態を採用することができる。例えば、左側の高出力電池Bpの群を直列接続し、右側の高出力電池Bpの群を直列接続し、左側の高エネルギー電池Beの群を直列接続し、右側の高エネルギー電池Beの群を直列接続し、左右の高出力電池Bpの群を並列接続し、左右の高エネルギー電池Beの群を並列接続する。 In addition, the electrical connection form of the plurality of high-power batteries Bp, the electrical connection form of the plurality of high-energy batteries Be, and the electrical connection form of the group of the high-power batteries Bp and the group of the high-energy batteries Be particularly Without being limited, a desired connection form can be adopted. For example, a group of left-side high-power batteries Bp is connected in series, a group of right-side high-power batteries Bp is connected in series, a group of left-side high-energy batteries Be is connected in series, and a group of right-side high-energy batteries Be is connected. The left and right high power batteries Bp are connected in series, and the left and right high energy batteries Be are connected in parallel.
(実施形態2)
図6は実施形態2のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図6において、実施形態1と同様の要素には同一の符号を付している。また、図6中の電池パックP2内の矢印は空気の流れを示している。
実施形態2のパック電池P2は、複数の高出力電池Bpの配置およびこれらを保持する保持構造部が異なる以外は概ね実施形態1と同様である。以下、実施形態2の実施形態1と異なる点を主に説明する。
このパック電池P2のケースE1内には、複数の高出力電池Bpが平面視波形(具体的には、鋸歯形)に配置されており、左右側に1列で並ぶ高エネルギー電池Beの群と波形の高出力電池Bpの群との間には通風路A21、A22が形成されている。なお、吸入口13に最も近い高出力電池BpはX方向に対して斜めに配置されており、それに隣接する高出力電池BpはX方向に対して垂直に配置され、これが繰り返されて波形になっている。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the internal structure and air flow of the battery pack of
The battery pack P2 of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment except that the arrangement of the plurality of high-power batteries Bp and the holding structure that holds them are different. Hereinafter, the points of the second embodiment different from the first embodiment will be mainly described.
In the case E1 of the battery pack P2, a plurality of high-power batteries Bp are arranged in a plan view waveform (specifically, a sawtooth shape), and a group of high-energy batteries Be arranged in a line on the left and right sides. Ventilation paths A21 and A22 are formed between the group of corrugated high-power batteries Bp. The high-power battery Bp closest to the
実施形態2における図示しない保持構造部は、波形の高出力電池Bpの群を直立状態で保持するように凹部のパターンを変更すること以外は、実施形態1で説明した保持構造部15と同様である。なお、後述する実施形態3〜9では、保持構造部の説明を省略するが、実施形態3〜9も実施形態1とは異なる配置で直立状態の各二次電池を保持する保持構造部を有している。
The holding structure (not shown) in the second embodiment is the same as the holding
このように構成されたパック電池P2によれば、図6に示すように、吸入口13から内部に流入した空気の大部分は、吸入口13に最も近い高出力電池Bpの側面に沿って流れて一方の通風路A21に流入し、排出口14から外部に排出する。この際、通風路A21を空気が流れることにより、通風路A21の谷間の空間に空気の渦流が発生し、谷間空間に面している高出力電池Bpの側面が冷却される。
また、反対側の通風路A22にも空気が流入するため、通風路A22の谷間空間でも空気の渦流が発生して高出力電池Bpの反対側の側面も冷却される。
このようにして複数の高出力電池Bpは複数の高エネルギー電池Beよりも効率的に冷却される。
According to the battery pack P2 configured in this way, as shown in FIG. 6, most of the air flowing into the inside from the
Further, since air also flows into the airflow path A22 on the opposite side, air vortex flow is generated in the valley space of the airflow path A22, and the side surface on the opposite side of the high-power battery Bp is cooled.
In this way, the plurality of high-power batteries Bp are cooled more efficiently than the plurality of high-energy batteries Be.
(実施形態3)
図7は実施形態3のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図7において、実施形態1と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態3のパック電池P3は、ケースE1内に吸入口13から排出口14に亘って波形の通風路A3が形成されている。つまり、波形の通風路A3を形成するために、複数の高出力電池Bpが通風路A3の左右側に波形に配置されている。
また、複数の高エネルギー電池Beは、波形の高出力電池Bpの群の通風路A3とは反対側の側面に沿って配置されている。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a schematic plan sectional view for explaining the internal structure and air flow of the battery pack according to the third embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the same elements as those in the first embodiment.
In the battery pack P3 of the third embodiment, a corrugated air passage A3 is formed in the case E1 from the
The plurality of high-energy batteries Be are arranged along the side surface opposite to the ventilation path A3 of the group of corrugated high-power batteries Bp.
このように構成されたパック電池P3によれば、図7に示すように、吸入口13から内部に流入した空気は、波形の通風路A3を通って排出口14から外部に排出する。この際、通風路A3に面した各高出力電池Bpの側面に空気が接触することにより、各高出力電池Bpが冷却される。一方、波形の高エネルギー電池Beの群とケース本体210の周囲壁との間にはほとんど空気が流入しない。
このようにして複数の高出力電池Bpは複数の高エネルギー電池Beよりも効率的に冷却される。
なお、実施形態3の場合、波形の高エネルギー電池Beの群とケースE1の周囲壁との間の空間に、さらに高エネルギー電池Beを配置してもよい。
According to the battery pack P3 configured in this way, as shown in FIG. 7, the air that has flowed into the interior from the
In this way, the plurality of high-power batteries Bp are cooled more efficiently than the plurality of high-energy batteries Be.
In the case of the third embodiment, the high energy battery Be may be further arranged in a space between the group of corrugated high energy batteries Be and the peripheral wall of the case E1.
(実施形態4)
図8は実施形態4のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図8において、実施形態1と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態3のパック電池P4において、ケースE1内のY方向の中央でかつ吸入口13から排出口14に亘る領域(第2設置領域)に高エネルギー電池Beの群が2列で配置され、高エネルギー電池Beの群の左右両側の領域(第1設置領域)に高出力電池Bpの群が配置されている。そして、左右の高出力電池Bpの群とケースE1の周囲壁との間に通風路A41、A42が形成されている。
図8では、各列6個の高エネルギー電池Beが配置され、各高エネルギー電池Beに対応する位置に各高出力電池Bpが配置された場合を例示している。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a schematic plan sectional view for explaining the internal structure and air flow of the battery pack according to the fourth embodiment. In FIG. 8, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the battery pack P4 of the third embodiment, a group of high-energy batteries Be is arranged in two rows in the center in the Y direction in the case E1 and in the region extending from the
FIG. 8 illustrates a case where six high energy batteries Be are arranged in each row, and each high output battery Bp is arranged at a position corresponding to each high energy battery Be.
このように構成されたパック電池P4によれば、図8に示すように、吸入口13から内部に流入した空気は、左右の通風路A41、A42を通って排出口14から外部に排出する。この際、高出力電池Bp間の空間で空気の渦流が発生するため、各高出力電池Bpの側面が冷却される。一方、高エネルギー電池Be間および高エネルギー電池Beと高出力電池Bpの間には隙間がないため、これらの間には空気が流入しない。
このようにして複数の高出力電池Bpは複数の高エネルギー電池Beよりも効率的に冷却される。
According to the battery pack P4 configured in this manner, as shown in FIG. 8, the air that has flowed into the inside from the
In this way, the plurality of high-power batteries Bp are cooled more efficiently than the plurality of high-energy batteries Be.
(実施形態5)
図9は実施形態5のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図9において、実施形態1と同様の要素には同一の符号を付している。
前記実施形態1〜4では、複数の高出力電池Bpを設置する第1設置領域10a1、吸入口13および排出口14はケースE1のY方向の中央位置に配置されていた。これに対し、実施形態5では、複数の高出力電池Bpを設置する第1設置領域110a1、吸入口113および排出口114はケースE2のY方向の一端側に配置されると共に、複数の高エネルギー電池Beを設置する第2設置領域110a2がY方向の他端側に配置されている。なお、これらの点については、後述の実施形態6および7も同様である。
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a schematic plan sectional view for explaining the internal structure and air flow of the battery pack according to the fifth embodiment. In FIG. 9, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the first to fourth embodiments, the
実施形態5のパック電池P5において、複数の高出力電池Bpは、実施形態1と同様に交互にずらして第1設置領域110a1に配置されることによって蛇行状の通風路A51を形成している。
また、複数の高エネルギー電池Beは、第2設置領域110a2に2列で、かつ複数の高出力電池Bpと近接して配置されている。
このように構成されたパック電池P5によれば、図9に示すように、吸入口113から内部に流入した空気は、蛇行状の通風路A51を通って排出口114から外部に排出する。この際、複数の高出力電池Bpは複数の高エネルギー電池Beよりも効率的に冷却される。
In the battery pack P5 of the fifth embodiment, the plurality of high-power batteries Bp are alternately shifted in the same manner as in the first embodiment and arranged in the
Further, the plurality of high energy batteries Be are arranged in two rows in the
According to the battery pack P5 configured as described above, as shown in FIG. 9, the air flowing into the inside from the
(実施形態6)
図10は実施形態6のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図10において、実施形態1および5と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態6のパック電池P6において、複数の高出力電池Bpは、実施形態2と同様に波形に第1設置領域110a1に配置されている。また、複数の高エネルギー電池Beは、実施形態5と同様に第2設置領域110a2に2列で配置されている。
このように構成されたパック電池P6によれば、実施形態2と同様に、複数の高出力電池Bpの群の両側に形成された通風路A61、A62を空気が流れて、複数の高エネルギー電池Beよりも複数の高出力電池Bpを効率的に冷却する。
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a schematic plan sectional view for explaining the internal structure and air flow of the battery pack of Embodiment 6. In FIG. 10, the same elements as those in the first and fifth embodiments are denoted by the same reference numerals.
In the battery pack P6 of the sixth embodiment, the plurality of high-power batteries Bp are arranged in the
According to the battery pack P6 configured as described above, as in the second embodiment, the air flows through the ventilation paths A61 and A62 formed on both sides of the group of the plurality of high-power batteries Bp, so that the plurality of high-energy batteries A plurality of high-power batteries Bp are cooled more efficiently than Be.
(実施形態7)
図11は実施形態7のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図11において、実施形態1および5と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態7のパック電池P7において、複数の高出力電池Bpは、実施形態3と同様に波形に第1設置領域110a1に配置されている。また、複数の高エネルギー電池Beも、実施形態3と同様に各高出力電池Bpの第2設置領域110a2側の側面に沿って配置されている。
このように構成されたパック電池P7によれば、複数の高出力電池Bpの群の片側に形成された通風路A71を空気が流れて複数の高エネルギー電池Beよりも複数の高出力電池Bpを効率的に冷却する。
(Embodiment 7)
FIG. 11 is a schematic plan sectional view for explaining the internal structure and air flow of the battery pack according to the seventh embodiment. In FIG. 11, elements similar to those in the first and fifth embodiments are denoted by the same reference numerals.
In the battery pack P7 of the seventh embodiment, the plurality of high-power batteries Bp are arranged in the
According to the battery pack P7 configured as described above, air flows through the ventilation path A71 formed on one side of the group of the plurality of high-power batteries Bp, so that the plurality of high-power batteries Bp is more than the plurality of high-energy batteries Be. Cool efficiently.
(実施形態8)
図12は実施形態8のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図12において、実施形態1と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態8では、吸入口213がケースE3のY方向の中央位置に配置されると共に、排出口214が一端側に配置されている。また、第1設置領域210a1がケースE3内における吸入口213から排出口214に亘る範囲に配置されると共に、第2設置領域210a2がケースE3内の残りの範囲に配置されている。なお、これらの点は、後述の実施形態9も同様である。
(Embodiment 8)
FIG. 12 is a schematic plan sectional view for explaining the internal structure and air flow of the battery pack according to the eighth embodiment. In FIG. 12, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the eighth embodiment, the
さらに、複数の高エネルギー電池Beは吸入口213から排出口214に向かう斜め方向に複数列で平行に配置されると共に、複数の高エネルギー電池Beは実施形態5と同様に第2設置領域210a2に2列で配置されている。この場合、高エネルギー電池Beの1つの列において、斜め方向に隣接する2つの高エネルギー電池Beの間には隙間がない。
このように構成されたパック電池P8によれば、複数の高出力電池Bpの群のX方向の両側の通風路A81、A83および隣接する高出力電池Bpの列間の通風路A82を空気が流れて、複数の高エネルギー電池Beよりも複数の高出力電池Bpを効率的に冷却する。
Further, the plurality of high energy batteries Be are arranged in parallel in a plurality of rows in an oblique direction from the
According to the battery pack P8 configured as described above, air flows through the ventilation paths A81, A83 on both sides in the X direction of the group of the plurality of high output batteries Bp and the ventilation path A82 between the rows of the adjacent high output batteries Bp. Thus, the plurality of high-power batteries Bp are cooled more efficiently than the plurality of high-energy batteries Be.
(実施形態9)
図13は実施形態9のパック電池の内部構造および空気の流れを説明する概略平断面図である。なお、図13において、実施形態1および実施形態8と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態9が実施形態8と異なる点は、高エネルギー電池Beの各列において、斜め方向に隣接する2つの高エネルギー電池Beの間に隙間が形成された点、および第1設置領域210a1のデッドスペースにも高エネルギー電池Beが配置された点である。
このように構成されたパック電池P9によれば、各高出力電池Bpの周囲に通風路A91が形成されるため、複数の高エネルギー電池Beよりも複数の高出力電池Bpを効率的に冷却することができる。
(Embodiment 9)
FIG. 13 is a schematic plan cross-sectional view illustrating the internal structure and air flow of the battery pack of Embodiment 9. In FIG. 13, the same reference numerals are given to the same elements as those in the first and eighth embodiments.
The difference between the ninth embodiment and the eighth embodiment is that, in each row of high-energy batteries Be, a gap is formed between two high-energy batteries Be adjacent in the diagonal direction, and the first installation area 210a 1 The high energy battery Be is also disposed in the dead space.
According to the battery pack P9 configured as described above, the ventilation path A91 is formed around each high-power battery Bp, so that the plurality of high-power batteries Bp are more efficiently cooled than the plurality of high-energy batteries Be. be able to.
(実施形態10)
図14(A)は実施形態10のパック電池の内部構造を説明する概略平断面図であり、図14(B)はこの電池パックの概略側断面図である。なお、図14において、実施形態1と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態1〜9では、各二次電池がケース内の保持構造部によって直立状態で保持される場合を例示した。これに対し、実施形態10では、ケースE4が扁平箱形に形成されると共に、ケースE4内に各二次電池が横倒しの状態で収納されている。
(Embodiment 10)
FIG. 14A is a schematic cross-sectional view illustrating the internal structure of the battery pack of
In Embodiments 1 to 9, the case where each secondary battery is held in an upright state by the holding structure portion in the case is illustrated. On the other hand, in the tenth embodiment, the case E4 is formed in a flat box shape, and each secondary battery is housed in a lying state in the case E4.
詳しく説明すると、ケースE4は、周囲壁におけるX方向の両端の上部に、Y方向に長い吸入口313および排出口314を有している。また、ケースE4内には保持構造部が設けられていない。そして、複数の高エネルギー電池BeがケースE4内の下部に敷き詰められると共に、複数の高エネルギー電池Beの上に複数の高出力電池Bpが敷き詰められている。
このように構成されたパック電池P10によれば、各高出力電池Bpの上に通風路A101が形成されるため、複数の高エネルギー電池Beよりも複数の高出力電池Bpを効率的に冷却することができる。また、この電池パック10は厚みが薄いため、例えば、電気自動車の室内の床下に設置されるのに適している。
More specifically, the case E4 has a
According to the battery pack P10 configured in this way, the ventilation path A101 is formed on each high-power battery Bp, so that the plurality of high-power batteries Bp are more efficiently cooled than the plurality of high-energy batteries Be. be able to. Moreover, since this
(実施形態11)
図15(A)は実施形態11のパック電池内の電池の配置を説明する説明図であり、図15(B)は概略側断面図である。なお、図15において、実施形態1と同様の要素には同一の符号を付している。
この電池パックP11のケースE5は、例えば、電気自動車の後部座席の下部から後部に沿って設置できる形状に形成されている。
詳しく説明すると、ケースE5は、複数の高エネルギー電池Beを横倒しの状態で上下複数段(1段でもよい)で敷き詰めることができるように形成された第1収納部410Aと、第1収納部410の後方に連設されて複数の高出力電池Bpを壁状に配置できるように形成された第2収納部410Bとからなる。第1収納部410Aは前記後部座席の下部に沿って設置されると共に、第2収納部410Bは前記後部座席の後部に沿って設置される。
(Embodiment 11)
FIG. 15A is an explanatory view for explaining the arrangement of the batteries in the battery pack of
The case E5 of the battery pack P11 is formed in a shape that can be installed from the lower part of the rear seat of the electric vehicle along the rear part, for example.
More specifically, the case E5 includes a
また、ケースE5において、第1収納部410AのX方向の前壁上部には吸入口413が設けられると共に、第2収納部410BのX方向の後壁下部には排出口414が設けられている。そして、第1収納部410A内における複数の高エネルギー電池Beの群の上方と、第2収納部410Bにおける複数の高出力電池Bpの群の前方、上方および後方に、通風路A111が形成されている。
このように構成されたパック電池P11によれば、壁状に配置された複数の高出力電池Bpは平坦両が通風路A111に露出しているため、複数の高エネルギー電池Beよりも効率的に冷却することができる。なお、複数の高出力電池Bpを壁状に保持する方法としては、例えば、これらを金網で包囲して型崩れしないよう保持する方法が挙げられる。
Further, in the case E5, a
According to the battery pack P11 configured in this way, the plurality of high-power batteries Bp arranged in a wall shape are both exposed to the ventilation path A111, and thus more efficient than the plurality of high-energy batteries Be. Can be cooled. In addition, as a method of holding the plurality of high-power batteries Bp in a wall shape, for example, a method of surrounding them with a wire mesh and holding them so as not to lose their shape can be mentioned.
Bp 高出力密度型二次電(高出力電池)
Be 高エネルギー密度型二次電池(高エネルギー電池)
E1〜E5 ケース
13、113、213、313、413 吸入口
14、114、214、314、414 排出口
15 保持構造部
10a1 第1設置領域
10a2 第2設置領域
P1〜P11 パック電池
Bp High power density type secondary power (high power battery)
Be High energy density type secondary battery (high energy battery)
E1 to
Claims (11)
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