特許第6614650号(P6614650)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6614650
(24)【登録日】2019年11月15日
(45)【発行日】2019年12月4日
(54)【発明の名称】車載用バッテリー
(51)【国際特許分類】
   H01M 2/10 20060101AFI20191125BHJP
   H01M 10/613 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/615 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/625 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/633 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/6551 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/6554 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/6556 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/6563 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/6566 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/6571 20140101ALI20191125BHJP
   H01M 10/658 20140101ALI20191125BHJP
   B60L 58/26 20190101ALI20191125BHJP
   B60L 58/27 20190101ALI20191125BHJP
   B60K 1/04 20190101ALN20191125BHJP
【FI】
   H01M2/10 S
   H01M10/613
   H01M10/615
   H01M10/625
   H01M10/633
   H01M10/6551
   H01M10/6554
   H01M10/6556
   H01M10/6563
   H01M10/6566
   H01M10/6571
   H01M10/658
   B60L58/26
   B60L58/27
   !B60K1/04 Z
【請求項の数】7
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2015-193221(P2015-193221)
(22)【出願日】2015年9月30日
(65)【公開番号】特開2017-69033(P2017-69033A)
(43)【公開日】2017年4月6日
【審査請求日】2018年6月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】株式会社SUBARU
(74)【代理人】
【識別番号】100116942
【弁理士】
【氏名又は名称】岩田 雅信
(74)【代理人】
【識別番号】100167704
【弁理士】
【氏名又は名称】中川 裕人
(74)【代理人】
【識別番号】100114122
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 伸夫
(74)【代理人】
【識別番号】100086841
【弁理士】
【氏名又は名称】脇 篤夫
(72)【発明者】
【氏名】飯田 実
【審査官】 松村 駿一
(56)【参考文献】
【文献】 特開2015−158979(JP,A)
【文献】 特開2006−093155(JP,A)
【文献】 特開2007−200580(JP,A)
【文献】 特開2011−096456(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 2/10
B60L 58/26
B60L 58/27
H01M 10/613
H01M 10/615
H01M 10/625
H01M 10/633
H01M 10/6551
H01M 10/6554
H01M 10/6556
H01M 10/6563
H01M 10/6566
H01M 10/6571
H01M 10/658
B60K 1/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の状態で配列された複数の電池セルと前記複数の電池セルが内部に配置されたセルカバーとを有し前記セルカバーの内部空間の一部が冷却風が送り込まれるチャンバーとして形成された電池モジュールと、
前記電池モジュールを収納する収納ケースと、
前記セルカバーの内部に前記冷却風を送る吸気用ダクトと、
前記セルカバーの内部に送られた前記冷却風を排出する排気用ダクトとを備え、
前記セルカバーに前記チャンバーを形成するチャンバー形成部が設けられ、
樹脂材料によって形成されたベース体と金属材料によって形成された熱伝導部とから成るヒートシンクが設けられ、
前記ヒートシンクに前記複数の電池セルを加熱するヒーターが取り付けられ、
前記チャンバー形成部と前記ベース体が一体に形成され
前記ベース体は前記ヒーターが取り付けられた平板状のベース板部と前記ベース板部から前記電池セル側に突出された突状部とを有し、
前記突状部の先端部以外の部分に前記熱伝導部が設けられた
車載用バッテリー。
【請求項2】
前記突状部が複数設けられ、
前記突状部が前記複数の電池セルの配列方向に延びる形状に形成された
請求項1に記載の車載用バッテリー。
【請求項3】
前記ヒートシンクに、前記チャンバーに送られる前記冷却風を整流して前記突状部へ向けて流動させる整流部が設けられた
請求項2に記載の車載用バッテリー。
【請求項4】
前記電池セルと前記ヒーターが前記ヒートシンクを挟んで反対側に位置され、
前記ヒーターが前記チャンバーの外部に位置された
請求項1、請求項2又は請求項3に記載の車載用バッテリー。
【請求項5】
前記ヒートシンクには前記ヒーター側と前記電池セル側にそれぞれ開口された伝熱孔が形成された
請求項4に記載の車載用バッテリー。
【請求項6】
前記冷却風を流動させる冷却ファンが設けられ、
前記ヒーターの駆動時に前記冷却ファンの駆動が停止される
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4又は請求項5に記載の車載用バッテリー。
【請求項7】
前記ヒーターに断熱材が取り付けられた
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5又は請求項6に記載の車載用バッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車等の車両に搭載され寒冷地においても使用することが可能な車載用バッテリーについての技術分野に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0002】
【特許文献1】特開2013−218792号公報
【特許文献2】特開2010−140802号公報
【背景技術】
【0003】
自動車等の各種の車両にはモーターや各種の電装部品に電力を供給するための車載用バッテリーが搭載されている。
【0004】
近年、特に、EV(Electric Vehicle:電気自動車)やHEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド電気自動車)やPHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle:プラグインハイブリッド電気自動車)等の車両が普及されつつあり、これらの電気を動力とした車両においては高い蓄電機能を有する車載用バッテリーが搭載される。
【0005】
車載用バッテリーは電池モジュールを有している。電池モジュールは、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の複数の電池セル(2次電池)と、電池積層体を積層方向に締結する固定部材と、電池セル間を電気的に接続するバスバーモジュールとを備えている。
【0006】
このような車載用バッテリーにおいて用いられる電池セルの出力性能は温度によって変化し、低温時には電池セルの出力性能が低下してしまう。従って、寒冷地において使用される車載用バッテリーに関しては、冬季などの低温時に車載用バッテリーから十分な電力がモーター等に供給されずモーター等において必要な出力が得られないおそれがある。
【0007】
そこで、寒冷地で使用される車載用バッテリーには、ヒーターが設けられ、低温時にヒーターによって電池セルを加熱して電池セルの出力性能を高めるようにしたものがある(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
【0008】
特許文献1に記載された車載用バッテリーにあっては、ケースの内部に複数の電池セルが配列され、ケースの両側部にそれぞれ熱交換部材が取り付けられ、ケースの両側にそれぞれ配置されたダクトにそれぞれ温度調節装置が取り付けられ、熱交換部材と温度調節装置の間にそれぞれ熱電変換素子が配置された構成にされている。低温時には各熱電変換素子に通電が行われて熱媒体の加熱が行われ、熱媒体によってケースの内部に配置された複数の電池セルの加熱が行われる。
【0009】
特許文献2に記載された車載用バッテリーにあっては、各セルカバーの内部に各別に電池セルが保持され、各電池セルの外周側において各セルカバーに多数のヒーター線が埋め込まれた状態で配置されている。低温時には各ヒーター線に通電が行われてセルカバーの内部に保持された電池セルの加熱が行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、寒冷地で使用される車載用バッテリーにおいて、周囲の環境等によってはヒーターの出力が十分でない場合もあり、車載用バッテリーからのモーター等への電力の供給が不十分になりモーター等において十分な出力が得られないおそれがある。特に、車両の走行終了後に車両が長期に走行されなかったり極低温の環境下に置かれた場合等には、電池セルの安定した出力が確保されるまでの回復時間が長くなってしまうおそれがある。
【0011】
また、車載用バッテリーにおいて電池セルへの加熱性能を高めるために、ヒーターの数を増やしたりヒーターの出力を大きくすると、構造の複雑化を来たすと共に製造コストの低減に支障を来すという問題がある。
【0012】
そこで、本発明は、上記した問題点を克服し、構造の簡素化を確保して製造コストの高騰を来すことなく低温時における電池セルの出力性能の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
第1に、本発明に係る車載用バッテリーは、所定の状態で配列された複数の電池セルと前記複数の電池セルが内部に配置されたセルカバーとを有し前記セルカバーの内部空間の一部が冷却風が送り込まれるチャンバーとして形成された電池モジュールと、前記電池モジュールを収納する収納ケースと、前記セルカバーの内部に前記冷却風を送る吸気用ダクトと、前記セルカバーの内部に送られた前記冷却風を排出する排気用ダクトとを備え、前記セルカバーに前記チャンバーを形成するチャンバー形成部が設けられ、樹脂材料によって形成されたベース体と金属材料によって形成された熱伝導部とから成るヒートシンクが設けられ、前記ヒートシンクに前記複数の電池セルを加熱するヒーターが取り付けられ、前記チャンバー形成部と前記ベース体が一体に形成され、前記ベース体は前記ヒーターが取り付けられた平板状のベース板部と前記ベース板部から前記電池セル側に突出された突状部とを有し、前記突状部の先端部以外の部分に前記熱伝導部が設けられたものである。
【0014】
これにより、チャンバー形成部とヒートシンクのベース体とが共通化される。また、車両の衝突等によって圧壊や各部の脱落が生じたときに電池セルに非導電部分である突状部の先端面が接触される。
【0017】
に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記突状部が複数設けられ、前記突状部が前記複数の電池セルの配列方向に延びる形状に形成されることが望ましい。
【0018】
これにより、チャンバーに送られる冷却風が突状部に沿って流動される。
【0019】
に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記ヒートシンクに、前記チャンバーに送られる前記冷却風を整流して前記突状部へ向けて流動させる整流部が設けられることが望ましい。
【0020】
これにより、整流部によって冷却風が必要な方向へ流動される。
【0021】
に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記電池セルと前記ヒーターが前記ヒートシンクを挟んで反対側に位置され、前記ヒーターが前記チャンバーの外部に位置されることが望ましい。
【0022】
これにより、ヒーターが電池モジュールの外側に位置される。
【0023】
に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記ヒートシンクには前記ヒーター側と前記電池セル側にそれぞれ開口された伝熱孔が形成されることが望ましい。
【0024】
これにより、ヒーターに発生した熱が伝熱孔を介して電池セル側に伝達される。
【0025】
に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記冷却風を流動させる冷却ファンが設けられ、前記ヒーターの駆動時に前記冷却ファンの駆動が停止されることが望ましい。
【0026】
これにより、ヒーターによって温められて電池セルを加熱する空気の電池モジュールの内部における流動が抑制される。
【0027】
に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記ヒーターに断熱材が取り付けられることが望ましい。
【0028】
これにより、電池モジュールの外部へのヒーターからの熱の放出が抑制される。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、チャンバー形成部とヒートシンクのベース体とが共通化され、チャンバー形成部とベース体を各別に形成する必要がなく、構造の簡素化を確保して製造コストの高騰を来すことなく低温時における電池セルの出力性能の向上を図ることができる。また、車両の衝突等によって圧壊や各部の脱落が生じたときに電池セルに非導電部分である突状部の先端面が接触される。
【図面の簡単な説明】
【0030】
図1図2乃至図13と共に本発明車載用バッテリーの実施の形態を示すものであり、本図は、車載用バッテリーの分解斜視図である。
図2】車載用バッテリーの斜視図である。
図3】収納ケースの一部を示す斜視図である。
図4】電池モジュールの斜視図である。
図5】電池モジュールが底面壁に配置された状態を示す断面図である。
図6】電池モジュールを天面部を取り外した状態でダクトとともに示す概念図である。
図7】ヒーターとヒートシンクを示す斜視図である。
図8】ヒートシンクの拡大断面図である。
図9】チャンバー形成部に断熱材が取り付けられた例を示す断面図である。
図10図11と共に第1の変形例に係るチャンバー形成部を示すものであり、本図は、斜視図である。
図11図10とは異なる方向から見た状態で示す斜視図である。
図12図13と共に第2の変形例に係るチャンバー形成部を示すものであり、本図は、斜視図である。
図13図12とは異なる方向から見た状態で示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下に、本発明車載用バッテリーを実施するための形態について添付図面を参照して説明する。
【0032】
車載用バッテリー1は収納ケース2と電池モジュール3、3、・・・を有している(図1及び図2参照)。車載用バッテリー1は、例えば、車両のリヤシートの後方において荷室等の車体フロアーの上方に配置されている。
【0033】
収納ケース2は上方に開口された収納部4と収納部4の開口を上方から閉塞する平板状の蓋部5とを有している。収納部4は前後方向を向く前面壁6と前面壁6の後側に位置され前後方向を向く後面壁7と左右に離隔して位置された側面壁8、8と上下方向を向く底面壁9とを有している。前面壁6と後面壁7と側面壁8、8と底面壁9は何れも、例えば、アルミニウム等の押出成形によって形成され、中空断面を有している。
【0034】
前面壁6には左右に延び上下に並ぶ空洞部6a、6a、6aが形成され、後面壁7には左右に延び上下に並ぶ空洞部7a、7a、7aが形成されている。側面壁8、8にはそれぞれ前後に延び上下に並ぶ空洞部8a、8a、・・・が形成されている。前面壁6にはダクト挿通孔6b、6b、6bが左右に離隔して形成されている。前面壁6には左右方向における一端部にケーブル挿通孔6c、6cが形成されている。後面壁7にはダクト挿通孔7b、7bが左右に離隔して形成されている。
【0035】
底面壁9には前後に延び左右に並ぶ空洞部9a、9a、・・・が形成されている(図3参照)。底面壁9の上面側には前後に延びる仕切り突部10、10、・・・が左右に離隔して設けられている。仕切り突部10、10、・・・は上方に突出されている。
【0036】
電池モジュール3、3、・・・は、例えば、四つが左右に並んで収納ケース2に収納されている(図1及び図2参照)。
【0037】
電池モジュール3はセルカバー11とセルカバー11の内部において前後に並んで配列された複数の電池セル12、12、・・・とを有している。
【0038】
セルカバー11は、図4乃至図6に示すように、前後方向を向く前面部13と前面部13の後側に位置され前後方向を向く後面部14と左右に離隔して位置された側面部15、15と上下方向を向く天面部16と側面部15、15にそれぞれ取り付けられたチャンバー形成部17、17とを有している。
【0039】
側面部15、15は左右方向を向く取付面部18、18と取付面部18、18の上縁から左右方向において互いに近付く方向へ突出された上側突面部19、19と取付面部18、18の下縁から左右方向において互いに近付く方向へ突出された下側突面部20、20とを有している。取付面部18には外周部を除く部分に左右に貫通された開口部18aが形成されている。
【0040】
チャンバー形成部17は樹脂材料によって側方と前後の一方とに開口された浅い箱状に形成され、左右方向を向く側板部17aと側板部17aの上縁から側方に突出された上板部17bと側板部17aの下縁から側方に突出された下板部17cと側板部17aの前縁又は後縁から側方に突出された前後板部17dとを有している。チャンバー形成部17は左右方向における開口縁部が取付面部18の外周部に取り付けられている。取付面部18、18の外周部にそれぞれチャンバー形成部17、17が取り付けられることにより、セルカバー11の内部における左右両側にそれぞれ空間が形成され、これらの空間がチャンバー21、21として形成されている。チャンバー形成部17の前後の一方の開口は連結用開口17eとして形成されている。
【0041】
天面部16には上下に貫通された挿通孔16a、16aがそれぞれ前後両端部に形成されている。
【0042】
一方のチャンバー形成部17における側板部17aの外側を向く面にはヒーター22が取り付けられている。ヒーター22は、図5乃至図7に示すように、左右方向を向き前後の大きさが上下方向の大きさより大きくされた平板状に形成され、樹脂ベース22a上に電熱線22bが設けられて形成されている。
【0043】
尚、ヒーター22としては、例えば、周辺温度を自己検出して放熱量の制御を行うPTC(Positive Temperature Coefficient)ヒーターを用いることが可能である。
【0044】
ヒーター22に電流を供給するための図示しないヒーター用電線は、例えば、前面壁6の空洞部6a、6a、・・・、後面壁7の空洞部7a、7a、・・・、側面壁8、8の空洞部8a、8a、・・・又は底面壁9の空洞部9a、9a、・・・に配置することが可能である。
【0045】
空洞部6a、空洞部7a、空洞部8a又は空洞部9aにヒーター用電線を配置することにより、空洞部6a、7a、8a、9aがヒーター用電線の配置スペースとして用いられ、ヒーター用電線の配置スペースを収納ケース2の内部において別に形成する必要がなく、スペースの有効活用による車載用バッテリー1の小型化を図ることができる。
【0046】
電池セル12、12、・・・は左右両端部がそれぞれ側面部15、15の下側突面部20、20に載置されてセルカバー11に保持され、前後に小さな隙間を有した状態で等間隔に並んで配列されている(図6参照)。電池セル12にはそれぞれ上方に突出された正極側端子12aと負極側端子12bが左右に離隔して設けられている。電池セル12、12、・・・は前後で隣接して位置された正極側端子12a、12a、・・・と負極側端子12b、12b、・・・がそれぞれ導電性を有する接続板23、23、・・・によって接続され、直列に接続されている。
【0047】
電池セル12、12、・・・の上面には天面部16の下側において押さえ板24が取り付けられている(図5及び図6参照)。押さえ板24には前後に延びる配置孔24a、24a、・・・が前後左右に離隔して形成されている。配置孔24aには前後に隣接して位置された電池セル12、12の正極側端子12aと負極側端子12bと両者を接続する接続板23とが配置されている。
【0048】
ヒーター22から放出される熱はヒートシンク25によって電池セル12、12、・・・側へ伝達される。ヒートシンク25は樹脂材料によって形成されたベース体26と金属材料によって形成された熱伝導部27とから成る(図7及び図8参照)。ヒートシンク25のベース体26はヒーター22が取り付けられたチャンバー形成部17と一体に形成されている。
【0049】
ベース体26は左右方向を向く平板状のベース板部26aとベース板部26aから側方において電池セル12、12、・・・側へ突出された突状部26b、26b、・・・とを有している。ベース板部26aはチャンバー形成部17の側板部17aと一体に形成されて共通する部分であり、ヒーター22より一回り大きい矩形状に形成されている。突状部26b、26b、・・・は前後方向に延び、上下に等間隔に離隔して位置されている。突状部26b、26b、・・・はベース板部26aの前端から後端に亘る位置に設けられ、垂直断面形状が、例えば、矩形状に形成されている。
【0050】
ヒートシンク25には左右に貫通された伝熱孔25a、25a、・・・が形成されている。伝熱孔25a、25a、・・・は、例えば、ベース板部26aに形成され、突状部26b、26b、・・・間において左右に等間隔に離隔して位置されている。伝熱孔25a、25a、・・・は、例えば、円形状に形成されている。
【0051】
尚、伝熱孔25a、25a、・・・はベース板部26aから突状部26bに亘る位置に形成されていてもよい。
【0052】
ヒートシンク25には上下に貫通された作用孔25b、25b、・・・が形成されている。作用孔25b、25b、・・・は、例えば、ベース板部26aの突状部26b、26b、・・・に左右に等間隔に離隔して形成されている。作用孔25b、25b、・・・は、例えば、矩形状に形成されている。
【0053】
熱伝導部27はベース体26の表面における各面に、例えば、アルミニウム等によるメッキ処理が施されることにより形成されている。熱伝導部27はベース体26の各面のうち突状部26b、26b、・・・の先端面26c、26c、・・・を含む先端部分以外の部分に設けられている。
【0054】
熱伝導部27は、ベース板部26aの一方の側面(外側の側面)に設けられた接触部27aと、ベース板部26aの他方の側面に設けられ上下に離隔して位置された対面部27b、27b、・・・と、突状部26b、26b、・・・の周面にそれぞれ設けられた周状部27c、27c、・・・と、伝熱孔25a、25a、・・・を形成する周面にそれぞれ設けられた第1の孔内部27d、27d、・・・と、作用孔25b、25b、・・・を形成する周面にそれぞれ設けられた第2の孔内部27e、27e、・・・とから成る。
【0055】
ヒートシンク25の接触部27aにはヒーター22の一方の側面が面接触された状態で接着等によって取り付けられている。ヒートシンク25にヒーター22が取り付けられた状態においては、ベース体26における突状部26b、26b、・・・の先端面26c、26c、・・・と熱伝導部27の対面部27b、27b、・・・とが電池セル12、12、・・・の一方の側面に対向して位置される。
【0056】
ヒーター22から放出される熱はヒートシンク25の熱伝導部27に伝達されて熱伝達部27から放出され、電池セル12、12、・・・がヒートシンク25から放出された熱によって加熱される。
【0057】
収納ケース2には左右両端部にそれぞれプラグセンサーボックス28とジャンクションボックス29が収納されている(図1及び図2参照)。また、収納ケース2の内部には車載用バッテリー1の全体の制御を司る図示しないバッテリーコントロールユニットが配置されている。
【0058】
プラグセンサーボックス28には所定の接続プラグやセンサー等が配置されている。
【0059】
ジャンクションボックス29は縦長の形状に形成された筐体30と筐体30に配置され電流等の制御を行う制御部品31、31、・・・とを有している。制御部品31、31、・・・としては、例えば、リレーやヒューズやコネクター端子等が設けられている。ジャンクションボックス29には前面壁6のケーブル挿通孔6c、6cを挿通されたケーブル32、32の一端部が接続され、ジャンクションボックス29がケーブル32、32によって車両の床下に搭載された図示しない電源回路(インバーター)に接続されている。
【0060】
電池モジュール3、3、・・・はプラグセンサーボックス28とジャンクションボックス29の間に挿入されて収納ケース2に収納される。電池モジュール3、3、・・・はそれぞれ収納ケース2の底面壁9に設けられた仕切り突部10、10、・・・に仕切られる位置において底面壁9の上面に載置された状態で配置される(図5参照)。
【0061】
上記のように電池モジュール3、3、・・・とプラグセンサーボックス28とジャンクションボックス29が収納ケース2に収納された状態において、プラグセンサーボックス28に隣接して位置された電池モジュール3の電池セル12とプラグセンサーボックス28が第1の接続用バスバー33によって接続され、ジャンクションボックス29に隣接して位置された電池モジュール3の電池セル12とジャンクションボックス29が第2の接続用バスバー34によって接続される。第1の接続用バスバー33の一端部と第2の接続用バスバー34の一端部とはそれぞれ電池モジュール3、3の天面部16、16に形成された挿通孔16a、16aに挿通されて電池セル12、12の正極側端子12a又は負極側端子12bに接続される。
【0062】
また、隣接する電池モジュール3、3、・・・の電池セル12、12、・・・同士がそれぞれ直流接続用バスバー35、35、・・・によって接続される。直流接続用バスバー35、35、・・・は両端部がそれぞれ電池モジュール3、3の天面部16、16、・・・に形成された挿通孔16a、16a、・・・に挿通されて電池セル12、12、・・・の正極側端子12a、12a、・・・又は負極側端子12b、12b、・・・に接続される。
【0063】
尚、プラグセンサーボックス28とジャンクションボックス29は電線やバスバーによってバッテリーコントロールユニット等の所定の各部に接続される。
【0064】
電池モジュール3、3、・・・の前面側には吸気用ダクト36、36が左右に並んで設けられている。吸気用ダクト36は左右に延びる吸気部37と吸気部37から後方に突出された連結部38、38とを有している。吸気部37の外側の端面には吸気用開口37aが形成され、連結部38、38の後端面にはそれぞれ図示しない流入用開口が形成されている。
【0065】
吸気用ダクト36、36は吸気部37、37が収納ケース2における前面壁6の前側に位置され、連結部38、38、・・・がそれぞれ前面壁6に形成されたダクト挿通孔6b、6b、6bを挿通され、連結部38、38、・・・の後端部がそれぞれ電池モジュール3、3、・・・におけるヒーター22、22、・・・が取り付けられたチャンバー形成部17、17、・・・の前端部に連結される(図6参照)。従って、連結部38、38、・・・の流入用開口とチャンバー形成部17、17、・・・の連結用開口17e、17e、・・・とがそれぞれ連通され、吸気用開口37a、37aから取り込まれる冷却風が吸気用ダクト36、36を介して電池モジュール3、3、・・・の内部に形成されたチャンバー21、21、・・・に送られる。
【0066】
チャンバー21、21、・・・に送られた冷却風は電池セル12、12、・・・間の隙間から反対側のチャンバー21、21、・・・へ向けて流動される。このときヒートシンク25は複数の突状部26b、26b、・・・が電池セル12、12、・・・の配列方向である前後方向に延びる形状に形成されており、吸気用ダクト36からチャンバー21への冷却風の送り方向と同じ方向にされている。
【0067】
このようにヒートシンク25の突状部26b、26b、・・・の延びる方向がチャンバー21への冷却風の送り方向と同じ方向にされているため、チャンバー21に送られる冷却風が突状部26b、26b、・・・に沿って円滑に流動され、前後に並んで位置された全ての電池セル12、12、・・・の側方に十分な量の冷却風が流動される。従って、突状部26b、26b、・・・が電池セル12、12、・・・の配列方向に延びる形状に形成されることにより、電池セル12、12、・・・に対する冷却効率の向上を図ることができると共に電池セル12、12、・・・に対するムラのない冷却を行うことができる。
【0068】
電池モジュール3、3、・・・の後面側には排気用ダクト39、39が左右に離隔して設けられている(図1及び図2参照)。排気用ダクト39は外形が略円形状のファン配置部40とファン配置部40から前方に突出された連結突部41とファン配置部40から側方に突出された排気部42とを有している。連結突部41は前端部が左右方向において二股状に分岐され、前端面に左右に並ぶ流出用開口41a、41aが形成されている。排気部42の先端面には図示しない排気用開口が形成されている。
【0069】
ファン配置部40の内部には冷却ファン43が回転自在に配置されている。冷却ファン43は回転されることにより冷却風を連結突部41側から排気部42側へ流動させる機能を有している。
【0070】
排気用ダクト39、39はファン配置部40、40と排気部42、42が収納ケース2における後面壁7の後側に位置され、連結突部41、41がそれぞれ後面壁7に形成されたダクト挿通孔7b、7bを挿通され、連結突部41、41の前端部がそれぞれ電池モジュール3、3、・・・におけるヒーター22、22、・・・が取り付けられていないチャンバー形成部17、17、・・・の後端部に連結される(図6参照)。従って、連結突部41、41の流出用開口41a、41a、・・・とチャンバー形成部17、17、・・・の連結用開口17e、17e、・・・とがそれぞれ連通され、電池セル12、12、・・・を冷却した冷却風がチャンバー21、21、・・・から排気用ダクト39、39を介して排気用開口から排出される。
【0071】
上記した吸気用ダクト36、36、電池モジュール3、3、・・・及び排気用ダクト39、39における冷却風の流動は、冷却ファン43、43によって強制的に行われ、電池セル12、12、・・・が効率的に冷却される。
【0072】
上記のように構成された車載用バッテリー1において、低温時にはヒーター用電線を介してヒーター22の電熱線22bに電流が供給される。電熱線22bに電流が供給されると、電熱線22bが発熱されて熱がヒーター22からヒートシンク25に伝達され、ヒートシンク25から放出される熱によって電池モジュール3の内部の空気が温められヒートシンク25の側方に位置された電池セル12、12、・・・が加熱される。
【0073】
ヒーター22によって加熱された電池セル12、12、・・・は温度が上昇されて出力性能が向上し、高い蓄電機能が確保される。
【0074】
ヒーター22からのヒートシンク25への熱は、電熱線22bから接触部27aを経て第1の孔内部27d、27d、・・・を介して対面部27b、27b、・・・と周状部27c、27c、・・・と第2の孔内部27e、27e、・・・に伝達される。ヒーター22からヒートシンク25に伝達された熱は、主に、対面部27b、27b、・・・と周状部27c、27c、・・・と第2の孔内部27e、27e、・・・から電池セル12、12、・・・に対して放出され、電池セル12、12、・・・がヒートシンク25から放出された熱によって加熱される。
【0075】
上記のように車載用バッテリー1にあっては、ヒートシンク25に伝熱孔25a、25a、・・・が形成され、伝熱孔25a、25a、・・・に設けられた第1の孔内部27d、27d、・・・を介して熱が対面部27b、27b、・・・と周状部27c、27c、・・・と第2の孔内部27e、27e、・・・に伝達される。
【0076】
従って、ヒートシンク25に伝熱孔25a、25a、・・・が形成されることにより、ヒーター22に発生した熱の電池セル12、12、・・・へ向けての伝達経路が短縮化され、熱伝導部27を伝達されるときの熱損失が低減され、電池セル12、12、・・・に対する加熱効率の向上を図ることができる。
【0077】
また、ヒートシンク25に伝熱孔25a、25a、・・・が形成され伝熱孔25a、25a、・・・にそれぞれ第1の孔内部27d、27dが設けられることにより、ヒートシンク25における放熱面積が大きくなり、電池セル12、12、・・・に対する一層の加熱効率の向上を図ることができる。
【0078】
さらに、ヒートシンク25に作用孔25b、25b、・・・が形成され作用孔25b、25b、・・・にそれぞれ第2の孔内部27e、27e、・・・が設けられることにより、ヒートシンク25における放熱面積が一層大きくなり、電池セル12、12、・・・に対するより一層の加熱効率の向上を図ることができる。
【0079】
車載用バッテリー1にあっては、ヒーター22の電熱線22bに電流が供給されるときには、冷却ファン43、43は回転されず、電池セル12、12、・・・が冷却されないように制御されている。
【0080】
このようにヒーター22の駆動時に冷却ファン43、43が回転されないことにより、ヒーター22によって温められて電池セル12、12、・・・を加熱する空気の電池モジュール3の内部における流動が抑制されるため、ヒーター22による電池セル12、12、・・・に対する加熱効率の向上を図ることができる。
【0081】
以上に記載した通り、車載用バッテリー1にあっては、樹脂材料によって形成されたベース体26と金属材料によって形成された熱伝導部27とから成るヒートシンク25が設けられ、ヒートシンク25に電池セル12、12、・・・を加熱するヒーター22が取り付けられ、チャンバー形成部17とベース体26が一体に形成されている。
【0082】
従って、ヒートシンク25が配置されることにより放熱面積が大きくなり、ヒーター22の数を増やしたりヒーター22の出力を大きくすることなく電池セル12、12、・・・へ向けて放出される熱量を大きくすることができ、また、チャンバー形成部17とベース体26を各別に形成する必要がなく、構造の簡素化を確保して製造コストの高騰を来すことなく低温時における電池セル12、12、・・・の出力性能の向上を図ることができる。
【0083】
また、チャンバー形成部17とベース体26が一体に形成されているため、その分、電池モジュール3の大きさ(左右方向における幅)が小さくなり、車載用バッテリー1の構造の簡素化及び小型化を図ることができる。
【0084】
さらに、車載用バッテリー1にあっては、上記したように、ヒートシンク25が樹脂材料によって形成されたベース体26とベース体26の外面(表面)に設けられ金属材料によって形成された熱伝導部27とから成り、ベース体26における突状部26b、26b、・・・の先端面26c、26c、・・・を含む先端部以外の部分に熱伝導部27が設けられている。
【0085】
電池モジュール3においては、電池セル12、12、・・・の外面が中間電位を帯びているため、万が一、車両の衝突等によって圧壊や各部の脱落が生じて電池セル12、12、・・・に導電部分が接触すると、短絡を引き起こす可能性がある。
【0086】
従って、上記のように、ベース体26の先端面26c、26c、・・・を含む先端部に熱伝導部27が設けられていないことにより、車両の衝突等によって圧壊や各部の脱落が生じたときに電池セル12、12、・・・に非導電部分である突状部26b、26b、・・・の先端面26c、26c、・・・が接触されるため、短絡の発生を防止して危険を回避することができる。
【0087】
尚、車載用バッテリー1にあっては、ヒーター22の外面側に断熱材44が取り付けられていてもよい(図9参照)。
【0088】
ヒーター22の外面側に断熱材44が取り付けられることより、電池モジュール3の外部へのヒーター22からの熱の放出が抑制され、ヒーター22による電池セル12、12、・・・に対する加熱効率の向上を図ることができる。
【0089】
また、車載用バッテリー1にあっては、電池セル12、12、・・・とヒーター22がヒートシンク25を挟んで反対側に位置され、ヒーター22がチャンバー21の外部に位置されている。チャンバー21は電池モジュール3の外部から取り込まれる冷却風の経路とされており、チャンバー21には外部から清浄ではない空気が取り込まれる可能性があり、ヒーター22の存在環境としては良好な環境ではない。
【0090】
従って、ヒーター22がチャンバー21の外部に位置されることにより、ヒーター22が良好な存在環境に配置され、ヒーター22の良好な駆動状態を確保することができる。
【0091】
以下に、チャンバー形成部の変形例について説明する(図10乃至図13参照)。
【0092】
尚、以下に示す変形例に係るチャンバー形成部17Aとチャンバー形成部17Bは、上記したチャンバー形成部17と比較して、冷却風を取り込む取込部が設けられていること及び冷却風を案内して整流する整流部が設けられていることのみが相違するため、チャンバー形成部17と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分についてはチャンバー形成部17における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。
【0093】
第1の変形例に係るチャンバー形成部17Aは下板部17cの前後方向における中央部から下方に突出された取込部45を有している。取込部45は上下に貫通された扁平な筒状に形成されている。取込部45の下側の開口は連結用開口45aとして形成され、連結用開口45aは吸気用ダクト36における連結部38の流入用開口と連通される。
【0094】
チャンバー形成部17Aには側板部17aの前端と後端の何れにも連結用開口17eが形成されておらず、チャンバー形成部17Aには側板部17aの前縁と後縁にそれぞれ連続して前後板部17d、17dが設けられている。
【0095】
尚、取込部45は上板部17bの前後方向における中央部から上方に突出されて設けられていてもよい。
【0096】
チャンバー形成部17Aには側板部17aの前後方向における中央部に突状部26bが設けられておらず、側板部17aの前後方向における中央部には電池セル12、12、・・・側に突出された円弧状の整流部46、46、・・・が設けられている。
【0097】
チャンバー形成部17aにおいて取込部45から取り込まれた冷却風は、整流部46、46、・・・によって案内されて整流され整流部46、46、・・・の前後に位置された突状部26b、26b、・・・へ向けて流動される。
【0098】
このようにチャンバー形成部17Aには取込部45から取り込まれた冷却風を案内して整流する整流部46、46、・・・が設けられているため、冷却風が必要な方向へ確実に流動され、電池セル12、12、・・・に対する冷却効率の向上を図ることができる。
【0099】
第2の変形例に係るチャンバー形成部17Bは下板部17cの前後方向における一端部から下方に突出された取込部47を有している。取込部47は上下に貫通された扁平な筒状に形成されている。取込部47の下側の開口は連結用開口47aとして形成され、連結用開口47aは吸気用ダクト36における連結部38の流入用開口と連通される。
【0100】
チャンバー形成部17Bには側板部17aの前端と後端の何れにも連結用開口17eが形成されておらず、チャンバー形成部17Bには側板部17aの前縁と後縁にそれぞれ連続して前後板部17d、17dが設けられている。
【0101】
尚、取込部47は上板部17bの前後方向における一端部から上方に突出されて設けられていてもよい。
【0102】
チャンバー形成部17Bには側板部17aの前後方向における一端部に突状部26bが設けられておらず、側板部17aの前後方向における一端部には電池セル12、12、・・・側に突出された円弧状の整流部48、48、・・・が設けられている。
【0103】
チャンバー形成部17aにおいて取込部47から取り込まれた冷却風は、整流部48、48、・・・によって案内されて整流され整流部48、48、・・・の前方又は後方に位置された突状部26b、26b、・・・へ向けて流動される。
【0104】
このようにチャンバー形成部17Bには取込部47から取り込まれた冷却風を案内して整流する整流部48、48、・・・が設けられているため、冷却風が必要な方向へ確実に流動され、電池セル12、12、・・・に対する冷却効率の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【0105】
1…車載用バッテリー、2…収納ケース、3…電池モジュール、11…セルカバー、12…電池セル、17…チャンバー形成部、21…チャンバー、22…ヒーター、25…ヒートシンク、25a…伝熱孔、26…ベース体、26a…ベース板部、26b…突状部、26c…先端面、27…熱伝導部、36…吸気用ダクト、39…排気用ダクト、43…冷却ファン、44…断熱材、17A…チャンバー形成部、46…整流部、17B…チャンバー形成部、48…整流部
図1
図2
図3
図4
図5
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図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13