JP5987569B2 - 電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、電池パック、特に、収容される電池セルの冷却構造に特徴を有する電池パックに関するものである。
従来、電池パックとして、ジャンクションボックスを備えると共に、バッテリー（電池セル）を冷却するためのバッテリー用冷却ファンを備えたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、前記従来の電池パックでは、ジャンクションボックスと電池セルとが完全に分離されたレイアウトになっている。また、電池セルを効果的に冷却するのが難しい。
特開２００６−２４５１０号公報
本発明は、ジャンクションボックスを内蔵し、かつ、電池セルを効果的に冷却することのできる電池パックを提供することを課題とする。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
電池パックを、
ジャンクションボックス収容部と電池収容部を有する電池パックケースと、
前記電池パックケースの電池収容部内に収容してなる複数の電池と、
前記ジャンクションボックス収容部を覆う遮蔽部材と、
を備え、
前記電池パックケースは、吸気部と排気部とを有し、
前記電池のうち、少なくとも一部は、前記ジャンクションボックス収容部に対して排気部側に配置されるように構成したものである。
ここで、ジャンクションボックス収容部は遮蔽部材によって覆われているとは、ジャンクションボックス収容部の全体を覆うもののほか、ジャンクションボックス収容部の周囲に囲いを設けるだけの構成をも含む。要するに、ジャンクションボックス収容部内への空気の流入を防止できるものであれば、その構成の違いは問わないことを意味する。
前記構成により、ジャンクションボックス収容部内への空気の流入を抑制して、冷却を必要とされる電池への空気の供給を安定させることができ、電池表面に沿って流動する空気量を十分に確保することが可能となる。また、遮蔽部材によってジャンクションボックス収容部を回避して排気部側へと流動する空気流れの途中に電池が位置することになり、この電池は通過する空気によって冷却される。
前記遮蔽部材は、絶縁性を有する材料からなり、少なくとも前記ジャンクションボックス内の電子部品を被覆するのが好ましい。
この構成により、ジャンクションボックス内の電子部品等の絶縁性を確保しつつ、空気の流入を防止して電池の冷却を効果的に行わせることができる。
前記遮蔽部材は、少なくとも前記ジャンクションボックス内の制御装置を被覆するジャンクションボックスカバーを備えるのが好ましい。
この構成により、ジャンクションボックス内の特定の電子部品をジャンクションボックスカバーによって先に被覆しておくことができる。
前記遮蔽部材は、さらに、前記ジャンクションボックス内の、前記ジャンクションボックスカバーによって覆われていない領域を被覆する補助カバーを備えるのが好ましい。
この構成により、ジャンクションボックス内の特定の電子部品をジャンクションボックスカバーによって被覆した後、他の電子部品を補助カバーで後に被覆することができるので、組立作業性を向上させることができる。
前記遮蔽部材は、さらに、前記ジャンクションボックス収容部に沿って配置されるガイドプレートを備えるのが好ましい。
この構成により、ジャンクションボックス収容部内への空気の流入を、より一層効果的に防止することができる。
本発明によれば、遮蔽部材を設けることによりジャンクションボックス内への空気の流入を防止するようにしたので、電池パックケース内にジャンクションボックスを備えた構成であるにも拘わらず、各電池に対して集中的に空気を供給することができ、効果的に冷却することができる。
本実施形態に係る電池パックの斜視図である。 図１から電池パックカバーと、電池モジュールの一部を取り外した状態を示す斜視図である。 図２から電池モジュールを除去した分解斜視図である。 図３の正面図である。 図２に電池モジュールを追加した平面図である。 図２の電池モジュールの斜視図である。
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。
図１及び図２は、本実施形態に係る電池パックを示す。この電池パックは、電池パックケース１に、複数の電池モジュール２とジャンクションボックス３（Junction Box）とを収容し、電池パックカバー４で閉鎖したものである。
電池パックケース１は、図３に示すように、上面が開口する略箱体形状で、内部空間が所定間隔で配置した２枚の仕切壁５ａ、５ｂと、仕切部６とで、第１電池収容部７と、第２電池収容部８ａ、８ｂとに３分割されている。電池パックケース１の両端内面部、仕切壁５ａ、５ｂ及び仕切部６は、仕切カバー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅによってそれぞれ覆われている。そして、両仕切壁５ａ、５ｂの間は、ジャンクションボックス３が配置されるジャンクションボックス収容部１０（以下、ＪＢ収容部と記載する）となっている。
電池パックケース１の両側部には、図５に示すように、側壁と電池モジュール２との間に側方空気流路（第１側方空気流路１１及び第２側方空気流路１２）がそれぞれ形成されている。各空気流路１１、１２は、各電池収容部７、８ａ、８ｂと連通している。以下、各側方空気流路１１、１２で分割された領域を、空気流れの上流側から順に、第１領域１３、第２領域１４及び第３領域１５とする。
電池モジュール２は、図６に示すように、電池モジュールケース１６内に複数の電池セル１７を所定間隔で収容し、電池モジュールカバー１８で覆ったもので、前記各電池収容部７、８ａ、８ｂに複数個が並設された電池モジュール群１９（第１モジュール群１９ａ、第２モジュール群１９ｂ、第３モジュール群１９ｃ）として収容される。
前記電池セル１７は直列に電気接続されている。各電池セル１７は、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池であり、図示しないが、例えば、電池容器内に発電要素を収容し、蓋体で封止した構成となっている。電池モジュールケース１６には、複数の開口がそれぞれ形成され、各電池セル１７の間に空気を流動させ、各電池セル１７を冷却できるようになっている。
電池モジュール２は、側縁の両端部に正極と負極からなる固定電極部２ａ、２ｂがそれぞれ露出している。ここでは、電池モジュール２を全て同一構造とし、電池パックケース１内に配置する際の方向を異ならせるようにしている。
ジャンクションボックス３は、図３に示すように、上面が開口する箱状のボックス本体２０内に、図示しない制御装置やセンサ、バスバー等を収容したもので、バスバーにはワイヤハーネス（図示せず）が接続されている。制御装置では、バスバーを介して電池セル１７からの電力を電池パックが搭載される車両側へと供給し、ワイヤハーネス（図示せず）を介して電池セル１７の電力残量を検出し、車両側の制御装置と通信することにより管理する。
このように、電池パックケース１内にＪＢ収容部１０を配置することにより、ＪＢ収容部１０から各電池セル１７までの距離を短くすることができる。このため、ＪＢ収容部１０側から各電池セル１７までの配線が複雑化することを防止することができる。
ボックス本体２０は、上面部の一部を残して、絶縁性に優れた合成樹脂材料からなるジャンクションボックスカバー２１と補助カバー２２によって覆われている。
ジャンクションボックスカバー２１は、ジャンクションボックス３の中央部分に配置される、主要な電子部品である制御装置等を覆うためのもので、両側壁から突出した舌片２１ａを、仕切カバー９を介して仕切壁５ａ、５ｂにそれぞれネジ止めされている。
ジャンクションボックスカバー２１の周囲３辺には、仕切壁５ａ、５ｂ（ＪＢ収容部１０）に沿ってそれぞれ延び、後述する基板カバー２７に沿うように連結されたガイドプレート２３ａ、２３ｂが配置されている。ガイドプレート２３ａ、２３ｂの両端部にはガイドブロック２４ａ、２４ｂの一端部がそれぞれ連続し、これらガイドブロック２４ａ、２４ｂの他端部の間には、補助プレート２５が配置されている。ガイドプレート２３ａ、２３ｂは、電池パック内を流動する空気（冷却風）がジャンクションボックス３内へと流入することを防止し、各電池モジュール２へと十分に流動可能とする。
補助カバー２２は、ジャンクションボックス３の一端側、すなわち、漏電センサ、バスバー等が配置される、ガイドプレート２３ａ、２３ｂ側の全領域を覆うためのもので、前記ジャンクションボックスカバー２１と同様に、両側壁から突出した舌片を、仕切カバー９を介して仕切壁５ａ、５ｂにそれぞれネジ止めされている。補助カバー２２は、漏電センサ等の電子部品や、バスバー等の配線部分を完全に覆い、絶縁性を確保する。補助カバー２２の上面には基板２６が設けられ、この基板２６は基板カバー２７によって覆われている。基板カバー２７の上面位置は、電池パックケース１の上面位置とほぼ同じ高さに設計されている。
電池パックカバー４は、図１に示すように、電池パックケース１の上方開口部を覆う板状体で、対角位置に吸気部３６と排気部３７がそれぞれ形成されている。吸気部３６は、矩形状の開口を有し、車内のエアコンに接続され、冷風が供給されるようになっている。
次に、前記構成からなる電池パックに於ける空気の流動状態について説明する。
吸気部３６から供給された空気の一部は第１側方空気流路１１の第１領域１３へと流入する。第１領域１３に流入した空気の一部は、第１電池収容部７を第２側方空気流路側に向かって流動する。これにより、第１電池収容部７に配置された電池モジュール群１９の各電池セル１７が冷却される。第１領域１３に流入した空気の残りは、遮蔽部材であるジャンクションボックスカバー２１と補助カバー２２とにガイドされながら流動し、第１側方空気流路１１の第２領域１４及び第３領域１５に至る。そして、第２領域１４へと至った空気は電池収容部８ａへと流動し、第３領域１５へと至った空気は電池収容部８ｂへと流動する。つまり、遮蔽部材によって方向変換された空気は、ジャンクションボックス３に対して排気部３７側に配置された各電池モジュール２の各電池セル１７へと流動し、これら各電池セル１７を冷却する。
各電池収容部７、８ａ、８ｂでは、流動する空気が、各電池モジュール２の各電池セル１７の隙間を流動して冷却する。各電池収容部７、８ａ、８ｂを流動した空気は、第２側方空気流路１２へと流動する。第１領域１３に至った空気は第２領域１４へ流動した後、第２領域１４に至った空気は第３領域１５へと流動した後、排気部３７から流出する。
このように、吸気部３６から供給された空気は、電池パック内の領域を万遍なく流動するが、ジャンクションボックス３内への流入は阻止されている。ジャンクションボックス３内での発熱量は、電池セル１７に比べて非常に小さい。したがって、ジャンクションボックス３内に流動する空気量を抑えて各電池セル１７を通過する空気量を確保することにより、各電池セル１７の冷却を効果的に行うことができる。
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、ジャンクションボックス３の上面部分をジャンクションボックスカバー２１と補助カバー２２とで覆うようにしたが、一体物の１つのカバーで覆うことも可能である。
また、カバーは、断熱性に優れた材料で構成することにより、電池セル１７からの伝熱を抑制するようにしてもよい。
また、カバーの一部に開口部や隙間を形成することにより、電池セル１７の冷却に悪影響を与えない範囲で、冷却風の一部をジャンクションボックス３内に取り入れて、電子部品を積極的に冷却することも可能である。
また、前記実施形態では、電池パックケース１内に複数の電池セル１７を収容するように構成したが、必ずしもこの構成に限らず、たとえ１つの電池セル１７が収容される構成であっても、本発明の構成を採用することが可能である。
また、前記実施形態では、電池パックケース１のＪＢ収容部１０をジャンクションボックスカバー２１と補助カバー２２とで覆うようにしたが、電池パックカバー４の一部で覆うようにしてもよい。例えば、電池パックカバー４の一部を変形させて、ジャンクションボックス３の中央部分に配置された制御装置等を覆うと共に、ジャンクションボックス３の一端側の全領域を覆うようにすればよい。
本発明に係る電池パックには、リチウムイオン電池のほか、鉛蓄電池等、種々の電池を採用することができる。
１…電池パックケース
２…電池モジュール
３…ジャンクションボックス
４…電池パックカバー
５ａ、５ｂ…仕切壁
６…仕切部
７…第１電池収容部
８ａ、８ｂ…第２電池収容部
９…仕切カバー
１０…ＪＢ収容部
１１…第１側方空気流路
１２…第２側方空気流路
１３…第１領域
１４…第２領域
１５…第３領域
１６…電池モジュールケース
１７…電池セル
１８…電池モジュールカバー
１９…電池モジュール群
２０…ボックス本体
２１…ジャンクションボックスカバー（遮蔽部材）
２２…補助カバー（遮蔽部材）
２３ａ、２３ｂ…ガイドプレート（遮蔽部材）
２４ａ、２４ｂ…ガイドブロック
２５…補助プレート
２６…基板
２７…基板カバー
３６…吸気部
３７…排気部

Claims (5)

  1. ジャンクションボックス収容部と電池収容部を有する電池パックケースと、
    前記電池収容部内に収容してなる複数の電池と、
    前記ジャンクションボックス収容部を覆う遮蔽部材と、
    を備え、
    前記電池パックケースは、吸気部と排気部とを有し、
    前記電池のうち、少なくとも一部は、前記ジャンクションボックス収容部に対して排気部側に配置されることを特徴とする電池パック。
  2. 前記遮蔽部材は、絶縁性を有する材料からなり、少なくとも前記ジャンクションボックス内の電子部品を被覆することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  3. 前記遮蔽部材は、少なくとも前記ジャンクションボックス内の制御装置を被覆するジャンクションボックスカバーを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
  4. 前記遮蔽部材は、さらに、前記ジャンクションボックス内の、前記ジャンクションボックスカバーによって覆われていない領域を被覆する補助カバーを備えることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
  5. 前記遮蔽部材は、さらに、前記ジャンクションボックス収容部に沿って配置されるガイドプレートを備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の電池パック。
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