JPH10246112A - 電気自動車のバッテリ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリセルコントロールユニットの小型、
薄板状化を可能としてバッテリの搭載レイアウトの自由
度の拡大を図る。 【解決手段】 バッテリセル１６を収容したバッテリケ
ース１７の下壁の通気口１８から上壁の通気口１８へ向
けて冷却空気が流通することによりバッテリセル１６を
冷却し、この上壁の通気口１８から流出する冷却空気が
バッテリ１５の上側に離間配置したバッテリセルコント
ロールユニット２１の放熱板としての下側ベース２３に
吹き当ることにより、バッテリセルコントロールユニッ
ト２１を積極的に冷却できて、その小型、薄板状化を実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車のバッテ
リ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車のバッテリとしては、例えば
特開平７−４７８９２号公報に示されているように、リ
チウムイオン等を構成主材料として熱伝導性の良いケー
シングで被覆し、円柱状に形成して耐圧性を高めた高性
能バッテリセルを用いたものが知られている。

【０００３】このバッテリは嵩高とならないように前述
の円柱状のバッテリセルの複数個をバッテリケース内に
横置きに配設して構成され、このバッテリの複数個を例
えば車体のフロア下側に固定されるバッテリフレーム内
に密閉格納して用いられる。

【０００４】このように複数個のバッテリセルをバッテ
リケース内に収納して構成されたバッテリはバッテリフ
レーム内に密閉格納されるため、前記バッテリケースの
上，下壁にはそれぞれ複数個の通気口を形成する一方、
バッテリフレーム内には前後方向に冷却空気を流通さ
せ、該バッテリフレーム内に導入される冷却空気をバッ
テリケースの上，下壁の下側通気口から上側通気口へ向
けて流通させて該バッテリケース内のバッテリセルを冷
却するようにしている。

【０００５】また、前述のバッテリの個々にはバッテリ
ケース内の複数個のバッテリセルの充放電管理や電圧検
知および均等充電等を行うためのバッテリセルコントロ
ールユニットが付設されるが、このバッテリセルコント
ロールユニットは内蔵した制御素子や配線を保護するた
め密閉構造にされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにバッテリ
に付設するバッテリセルコントロールユニットは密閉構
造とするが、該バッテリセルコントロールユニット内に
配設されるバイパス抵抗やパワートランジスタ等の制御
素子は発熱性があるため、バッテリセルコントロールユ
ニット全体の発熱を抑制するためには、大きなユニット
ケーシングを用いてバッテリコントロールユニットの内
部空間を拡大する必要があり、従ってバッテリセルコン
トロールユニットが大型化してその配設レイアウトに支
障を来してしまう。

【０００７】そこで、本発明はバッテリセルコントロー
ルユニットの冷却効果が得られ、該バッテリセルコント
ロールユニットを小型、薄板状化することができて、バ
ッテリケース上面に装着した場合にバッテリの嵩高さを
可及的に小さく抑えることができて、バッテリ搭載レイ
アウトを容易にすることができる電気自動車のバッテリ
構造を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１にあっては、複
数個の柱状のバッテリセルを横置きに配設したバッテリ
ケースの上，下壁にそれぞれ複数個の通気口が形成さ
れ、バッテリフレーム内に密閉格納されて該バッテリフ
レーム内に導入される冷却空気を前記上，下壁の下側通
気口から上側通気口へ向けて上下方向に流通させて内部
のバッテリセルを冷却するようにしたバッテリであっ
て、かつ、前記バッテリケースの上壁には、ユニットケ
ースの下側ベースを熱の良導体からなる放熱板として形
成したバッテリセルコントロールユニットを、前記上壁
の通気口から流出する冷却空気が吹き当る位置に該上壁
から適宜の間隔をおいて離間状態に固設配置したことを
特徴としている。

【０００９】請求項２にあっては、請求項１に記載のユ
ニットケースの下側ベースの下面には、バッテリフレー
ム内をバッテリ上側に沿って一方向に流れる冷却空気の
流通方向に沿って、複数条の放熱フィンを設けたことを
特徴としている。

【００１０】請求項３にあっては、請求項１，２に記載
のユニットケースの下側ベース面上には、配線基板を該
下側ベース面から適宜の間隔をおいて離間状態に固設す
ると共に、発熱性の制御素子をこの配線基板の下面に離
間状態に設けて前記下側ベース面に直接当接して固設し
たことを特徴としている。

【００１１】請求項４にあっては、請求項１〜３に記載
のバッテリコントロールユニットを、バッテリケース内
の複数個のバッテリセルとそれぞれ電気接続するハーネ
スの配索長さを均等にできるバッテリケース上壁の中央
位置に設けたことを特徴としている。

【００１２】

【発明の効果】請求項１によれば、バッテリケースの上
壁には通気口から流出する冷却空気が吹き当る部位に、
バッテリセルコントロールユニットを離間状態に固設配
置してあるため、該通気口から流出する冷却空気によっ
てバッテリセルコントロールユニットを積極的に冷却す
ることができる。

【００１３】しかも、この通気口から流出する冷却空気
が吹き当るバッテリセルコントロールユニットのユニッ
トケースの下側ベースは熱の良導体からなる放熱板とし
て形成してあるから、バッテリセルコントロールユニッ
ト内の熱交換を活発に行わせることができて冷却効果を
著しく高めることができる。

【００１４】この結果、バッテリセルコントロールユニ
ットは発熱を抑えるためにユニットケースを大きくして
内部空間を拡大する必要がなく、該バッテリセルコント
ロールユニットを小型、薄板状化することができ、従っ
て、バッテリの嵩高さを可及的に小さく抑えることがで
きてバッテリの搭載レイアウトを容易にすることができ
る。

【００１５】請求項２によれば、請求項１の効果に加え
て、ユニットケースの下側ベースの下面には複数条の放
熱フィンを設けてあるため、下側ベースの放熱面積を拡
大できてバッテリセルコントロールユニットの冷却効果
をより一層高めることができる。

【００１６】しかも、この放熱フィンはバッテリを密閉
格納したバッテリフレーム内を、該バッテリ上側に沿っ
て一方向に流れる冷却空気の流通方向に沿って形成して
あるため、このバッテリ上側に沿う冷却空気の流通損失
を回避することができて、バッテリケース上壁の通気口
からの冷却空気の流出をスムーズに行わせることがで
き、従って、バッテリセルの冷却性能を些かも損なうこ
とがない。

【００１７】請求項３によれば、請求項１，２の効果に
加えて、発熱性の制御素子は配線基板の下面に離間状態
に設けて、該配線基板を下側ベース面上に該下側ベース
面から適宜の間隔をおいて離間状態に固設してあるた
め、配線基板が発熱性の制御素子からの熱影響を全く受
けることはなく、従って、該配線基板の電気的性能を些
かも損なうことはない。

【００１８】しかも、発熱性の制御素子は放熱板である
下側ベース面に直接当接して固定してあるので、該制御
素子を積極的に冷却することができて、ユニットケース
内の昇温を可及的に小さく抑えることができる。

【００１９】請求項４によれば、請求項１〜３の効果に
加えて、バッテリセルコントロールユニットとバッテリ
セル内の複数個のバッテリセルとをそれぞれ電気接続す
るハーネスの配索長さを均等にできるため、該ハーネス
による電圧降下のバラツキを減少することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
と共に詳述する。

【００２１】図３〜５において、１はフロアパネル１４
の下面のフロア骨格部材１４ａに固設されるバッテリフ
レームを示し、該バッテリフレーム１は前，後フレーム
２，３と左右の側部フレーム４，４および底板５を備え
ている。

【００２２】底板５上にはその中央部分に前，後フレー
ム２，３に亘って高さの低いセンターメンバ６を接合配
置してある一方、側部フレーム４，４の内周部には該セ
ンターメンバ６と同じ高さで棚部４ａを形成してあり、
これらセンターメンバ６および棚部４ａ，４ａ上に複数
本のロアビーム７，７を左右方向に接合配置してある。

【００２３】また、後部フレーム３の内周部には前記ロ
アビーム７と同じ高さで図外の棚部を形成してあり、こ
れらロアビーム７，７間および該後部フレーム３の棚部
上に後述する複数個のバッテリ１５を前後方向および左
右方向に当接させて搭載支持し、各隣接するバッテリ１
５，１５の隅部間でボルト・ナット９により前記センタ
ーメンバ６および側部フレーム４の棚部４ａと後部フレ
ーム３の棚部に締結固定し、これらバッテリ１５と底板
５との間に通風路８を形成するようにしている。

【００２４】前記フレーム２の略下半部にはその略全幅
寸法に亘って上向きに開口したエアインレット１０を接
続してあり、該エアインレット１０から冷却空気として
の外気を取り入れて、該冷却空気を通風路８に前方より
導入するようにしてある。

【００２５】また、この前部フレーム２の内周部にロア
ビーム７と同じ高さで棚部２ａを形成してあり、この棚
部２ａと最前部のロアビーム７とに跨ってジャンクショ
ンボックス１１を最前列のバッテリ１５と当接させた状
態で配置して、前述と同様にボルト・ナット９により締
結固定してある。

【００２６】１２はバッテリフレーム１の上縁部にクリ
ップ，ボルト・ナット等の止着部材１３によって固定さ
れて、バッテリ１５およびジャンクションボックス１１
を密閉格納するアッパカバーで、その後側部には図外の
ファンを備えた空気排出口を形成してあって、後述する
ように通風路８に導入された冷却空気を各バッテリ１５
に上下方向に流通させてバッテリフレーム１とアッパカ
バー１２とで密閉された上部空間に導出させ、該空気排
出口から外部へ排出するようにしてある。

【００２７】１５は平面方形状に形成したバッテリを示
し、図１，２に示すようにリチウムイオン等を構成主材
料として熱伝導性の良いケーシングで被覆し、円柱状に
形成して耐圧性を高めた高性能バッテリセル１６と、こ
のバッテリセル１６の複数個を横置きにして上下方向に
多段状に収納したバッテリケース１７とからなってい
る。

【００２８】バッテリケース１７の上，下壁にはそれぞ
れ複数個の通気口１８を形成してあり、前述のようにバ
ッテリフレーム１の下側の通風路８に前方より導入され
た冷却空気を、下側の通気口１８から上側の通気口１８
へ向けて上下方向に流通させ、内部のバッテリセル１６
を積極的に冷却し得るようにしてある。

【００２９】バッテリ１５はその上面の左右方向の一側
端部に一対の外側端子１９を突出配置してあり、これら
バッテリ１５，１５は例えばこの一対の外側端子１９が
側部フレーム４側となるように各一側に揃えて搭載し、
隣接するバッテリ１５，１５の外側端子１９，１９を強
電ブスバー２０で直列に電気接続すると共に、最前列の
バッテリ１５，１５と前記ジャンクションボックス１１
とを同様に強電ブスバー２０で直列に電気接続してあ
る。

【００３０】２１はバッテリケース１７内の複数個のバ
ッテリセル１６の充放電管理や電圧検知および均等充電
等を行うため各バッテリ１５に付設した平面方形状のバ
ッテリセルコントロールユニットで、該バッテリセルコ
ントロールユニット２１はバッテリケース１７の上壁の
通気口１８から流出する冷却空気が吹き当る部位、例え
ば本実施形態にあっては上壁の中央部位に該上壁から適
宜の間隔をおいて離間状態に固設配置してある。

【００３１】このバッテリセルコントロールユニット２
１は図６，７に示すようにユニットケース２２で保護さ
れていて、該ユニットケース２２は配線基板２５を取付
ける下側ベース２３と、該下側ベース２３に嵌合して周
縁フランジ２３ａ，２４ａ同志を密接させて締結固定
し、前記配線基板２５を密封するアッパケース２４とを
備えている。

【００３２】下側ベース２３は熱の良導体、例えばアル
ミ材で形成してあり、バッテリセルコントロールユニッ
ト２１はこの下側ベース２３とアッパケース２４の周縁
フランジ２３ａ，２４ａの前後側部の中央部分をボルト
３１により締結固定してサブッセンブリしてあって、前
記重合密接した周縁フランジ２３ａ，２４ａの左右側部
の複数ヶ所でバッテリケース１７の上壁面に突設した複
数個のボス部３０上にボルト３２によって締結固定して
ある。

【００３３】配線基板２５には各種制御素子のうち、バ
イパス抵抗やパワートランジスタ等の発熱性の制御素子
２６をそれらの端子２６ａを介して該配線基板２５の下
面に離間状態にろう付け固定してある。

【００３４】この配線基板２５はその周縁部の複数ヶ所
で下側ベース２３面上にスペーサ２７を介して該下側ベ
ース２３面から適宜の間隔をおいてビス２８により締結
固定してあって、前記発熱性の制御素子２６は下側ベー
ス２３面に直接当接して、配線基板２５に設けた作業孔
２５ａを通して該下側ベース２３面にビス２９により締
結固定してある。

【００３５】また、前記下側ベース２３の下面には複数
条の放熱フィン３３を設けてある。

【００３６】この放熱フィン３３はバッテリケース１７
の上壁の通気口１８から流出して、バッテリフレーム１
内の上部空間をバッテリ１５の上側に沿って前方から後
側の空気排出口に向けて流れる冷却空気の流通方向に沿
うように下側ベース２３の下面に前後方向に形成してあ
る。

【００３７】バッテリセルコントロールユニット２１の
左右側部の中央部には電圧検知用のユニット側のハーネ
ス３４を引出してあると共に、それらの端部のコネクタ
３４ａをバッテリケース１７の上壁に突設したボス部３
５上にボルト３６により固定したコネクタブラケット３
７に固定してある。

【００３８】バッテリセル１６は本実施形態ではバッテ
リケース１７内に上下２段に各４本づつ計８本収納配置
してあり、前側２列の４本のバッテリセル１６と、後側
２列の４本のバッテリセル１６とを各１組の制御単位と
して、それらの各一端の正極側端子および他端の負極側
端子にそれぞれ接続した電圧検知用のセル側のハーネス
３８を、バッテリケース１７の上壁の左右両側部中央位
置に設けた引出口３９から引出して、それらの端部のコ
ネクタ３８ａを前記ユニット側のハーネス３４のコネク
タ３４ａに接続して、ハーネス３４，３４の配索長さ、
およびハーネス３８，３８の配索長さをそれぞれ均等に
してある。

【００３９】以上の実施形態の構造によれば、バッテリ
フレーム１内の下側の通風路８に前方から導入される冷
却空気は、各バッテリ１５のバッテリケース１７の上，
下壁に設けた下側通気口１８から上側通気口１８へ向け
て流通し、バッテリケース１７内の各バッテリセル１６
を積極的に冷却することができる。

【００４０】各バッテリ１５内を上下方向に流通した冷
却空気はバッテリフレーム１内の上部空間に抜けて、前
方から後方へ向かう流れとなって後側の図外の空気排出
口から外部へ排出される。

【００４１】ここで、各バッテリ１５のバッテリセルコ
ントロールユニット２１は、バッテリケース１７の上壁
の通気口１８から流出する冷却空気が吹き当る位置に、
該上壁から離間状態に固設配置してあり、しかも、この
冷却空気が吹き当るユニットケース２２の下側ベース２
３はアルミ材等の熱の良導体で形成して放熱板として形
成してあるため、バッテリセルコントロールユニット２
１を積極的に冷却することができ、該バッテリセルコン
トロールユニット２１内の熱交換を放熱板としての下側
ベース２３により活発に行わせて冷却効果を著しく高め
ることができる。

【００４２】この結果、バッテリセルコントロールユニ
ット２１は発熱を抑えるためにユニットケース２２を大
きくして内部空間を拡大する必要がなく、該バッテリセ
ルコントロールユニット２１を小型、薄板状化すること
ができる。

【００４３】従って、バッテリセルコントロールユニッ
ト２１をバッテリ１５の上面に付設しても、バッテリ１
５の嵩高さを可及的に小さく抑えることができてバッテ
リ１５の搭載レイアウトを容易にすることができ、例え
ば前述のようにバッテリ１５の複数個をバッテリフレー
ム１に密閉格納してフロア下側に搭載する場合に、フロ
ア地上高が大きくなるのを回避できて乗降性および居住
性を損なうことがない。

【００４４】また、本実施形態にあっては前述のバッテ
リセルコントロールユニット２１の下側ベース２３の下
面には、複数条の放熱フィン３３を設けてあるため、下
側ベース２３の放熱面積を拡大できてバッテリセルコン
トロールユニット２１の冷却効果をより一層高めること
ができる。

【００４５】しかも、この放熱フィン３３は前述のよう
にバッテリケース１７の上壁の通気口１８から流出し
て、バッテリフレーム１内の上部空間を各バッテリ１５
の上側に沿って前方から後側の空気排出口に向けて流れ
る冷却空気の流通方向に沿うように下側ベース２３の下
面に前後方向に形成してあるから、このバッテリ１５の
上側に沿う冷却空気の流通損失を回避することができ
て、バッテリケース１７の上壁の通気口１８からの冷却
空気の流出をスムーズに行なわせることができ、従っ
て、バッテリセル１６の冷却性能を些かも損なうことが
ない。

【００４６】また、バッテリセルコントロールユニット
２１の発熱性の制御素子２６は配線基板２５の下面に離
間状態に配設して、該配線基板２５をスペーサ２７によ
り下側ベース２３面上に適宜の間隔をおいて離間状態に
固設してあるため、配線基板２５が発熱性の制御素子２
６からの熱影響を全く受けることがなく、従って、該配
線基板２５の電気的性能を些かも損なうことはない。

【００４７】そして、特に本実施形態では前記発熱性の
制御素子２６は、ユニットケース２２の放熱板である下
側ベース２３面に直接当接して固定してあるので、該制
御素子２６を積極的に冷却することができて、ユニット
ケース２２内の昇温を可及的に小さく抑えることができ
る。

【００４８】一方、このようなバッテリセルコントロー
ルユニット２１の冷却効果とは別に、該バッテリセルコ
ントロールユニット２１はバッテリケース１７内の複数
個のバッテリセル１６とそれぞれ電気接続するハーネス
３４と３４、およびハーネス３８と３８の配索長さを均
等にできるバッテリケース１７の上壁の中央位置に配設
してあるから、これらハーネス３４，３４およびハーネ
ス３８，３８の配索長さの均等化によってこれらハーネ
ス３４，３８による電圧降下のバラツキをなくして、バ
ッテリセル１６の電気的な制御精度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図。

【図２】同実施形態の平面図。

【図３】同実施形態のバッテリを搭載したバッテリフレ
ームの平面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図６】バッテリセルコントロールユニットの分解斜視
図。

【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ バッテリフレーム １５ バッテリ １６ バッテリセル １７ バッテリケース １８ 通気口 ２１ バッテリセルコントロールユニット ２２ ユニットケース ２３ 下側ベース ２５ 配線基板 ２６ 制御素子 ３３ 放熱フィン ３４，３８ ハーネス

フロントページの続き (72)発明者 盛田 幸治 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の柱状のバッテリセルを横置きに
   配設したバッテリケースの上，下壁にそれぞれ複数個の
   通気口が形成され、バッテリフレーム内に密閉格納され
   て該バッテリフレーム内に導入される冷却空気を前記
   上，下壁の下側通気口から上側通気口へ向けて上下方向
   に流通させて内部のバッテリセルを冷却するようにした
   バッテリであって、かつ、前記バッテリケースの上壁に
   は、ユニットケースの下側ベースを熱の良導体からなる
   放熱板として形成したバッテリセルコントロールユニッ
   トを、前記上壁の通気口から流出する冷却空気が吹き当
   る位置に該上壁から適宜の間隔をおいて離間状態に固設
   配置したことを特徴とする電気自動車のバッテリ構造。
2. 【請求項２】 ユニットケースの下側ベースの下面に
   は、バッテリフレーム内をバッテリ上側に沿って一方向
   に流れる冷却空気の流通方向に沿って、複数条の放熱フ
   ィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の電気自動
   車のバッテリ構造。
3. 【請求項３】 ユニットケースの下側ベース面上には、
   配線基板を該下側ベース面から適宜の間隔を置いて離間
   状態に固設すると共に、発熱性の制御素子をこの配線基
   板の下面に離間状態に設けて前記下側ベース面に直接当
   接して固設したことを特徴とする請求項１，２記載の電
   気自動車のバッテリ構造。
4. 【請求項４】 バッテリセルコントロールユニットを、
   バッテリケース内の複数個のバッテリセルとそれぞれ電
   気接続するハーネスの配索長さを均等にできるバッテリ
   ケース上壁の中央位置に設けたことを特徴とする請求項
   １〜３の何れかに記載の電気自動車のバッテリ構造。