(57)【要約】【課題】複数の電池を収容する筐体内部の流動性部材の流れを改善することができる車両用電池パックを提供する。【解決手段】車両用電池パック１は、筐体２と、筐体２の内部空間２ａにおいて鉛直方向と直交する水平方向に離間して配列される複数の電池３と、熱伝導性を有し、筐体２の内部空間２ａに貯留する流動性部材４と、鉛直方向に沿って形成される板状部材５とを備える。板状部材５は、筐体２の内部上面２ｄおよび内部底面２ｂから鉛直方向に離間して配置される。流動性部材４は、電池３および板状部材５の鉛直方向の上端が浸かるように内部空間２ａを満たしている。板状部材５は、鉛直方向から視た内部空間２ａにおいて、筐体２の内部側面２ｃと、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池３との間に配置される。【選択図】図１
2020177748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内部空間において鉛直方向と直交する水平方向に離間して配列される複数の電池と、
熱伝導性を有し、前記筐体の内部空間に貯留する流動性部材と、
鉛直方向に沿って形成される板状部材と、
を備え、
前記板状部材は、
前記筐体の内部上面および内部底面から鉛直方向に離間して配置され、
前記流動性部材は、
前記電池および前記板状部材の鉛直方向の上端が浸かるように前記内部空間を満たしており、
前記板状部材は、
鉛直方向から視た前記内部空間において、前記筐体の内部側面と、前記筐体の内部側面と隣り合う前記電池との間に配置される
ことを特徴とする車両用電池パック。
【請求項２】
前記板状部材は、
鉛直方向から視た前記内部空間において、前記筐体の内部側面と、前記筐体の内部側面と隣り合う前記電池との間に配置され、かつ複数の前記電池を囲むように形成される
請求項１に記載の車両用電池パック。
【請求項３】
複数の前記電池は、
前記筐体の内部上面および内部底面から鉛直方向に離間して配置され、
前記板状部材は、
前記内部空間に配置された配置状態において、鉛直方向の下端が前記電池の底面と前記筐体の内部底面との間に位置する
請求項１または２に記載の車両用電池パック。
【請求項４】
複数の前記電池は、
前記筐体の内部上面および内部底面から鉛直方向に離間して配置され、
前記板状部材は、
前記内部空間に配置された配置状態において、鉛直方向の上端が前記電池の上面と前記筐体の内部上面との間に位置する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車両（ＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）等の車両は、駆動源であるモータを駆動する電力を供給する電源として、例えば電池パックが搭載されている。電池パックは、複数の電池（二次電池）が収容されており、各電池が直列および／または並列に電気的に接続されている。各電池は、充放電の際に温度が変化し、車両の走行時間に応じて温度が上昇するため、使用可能温度が定められている。従って、各電池に短時間で高い負荷がかかることで使用可能温度を超えた場合には各電池の保存劣化やサイクル劣化が早まることから、使用可能温度内に抑制することを目的として冷却機能を電池パックに持たせる場合がある。
【０００３】
例えば、熱伝導性を有する筐体と、筐体の内部空間において鉛直方向と直交する方向に配列される複数の電池と、熱伝導性および蓄熱性を有する流動性部材とを備え、流動性部材が、筐体の内部空間を残して収容され、かつ各電池の少なくとも一部を覆う車両用電池パックが開示されている（特許文献１参照）。また、液体電解質循環装置を有する液体電解質バッテリにおいて、対でセル内に垂直に配置された電極プレート、セル内の水位が電極の上方隅部の上方まで達する液体電界質を備え、液体電解質循環装置が、ケースの壁と電極プレートとの間に形成される垂直流れチャンネルを有することが開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−３７１５９号公報
【特許文献２】特表２００１−５０６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術では、閉鎖空間に電池を密集させた状態で、電池が発熱すると電池周囲の流動性部材が自然対流により上向きに流れる。しかしながら、密閉された空間では、上向きに流れる流動性部材が行き場を失うため、電池の上部に滞留する流動性部材の圧力が高くなり、流動性部材が電池群の周囲にある比較的広い空間を通って、圧力の低い電池の下部へと押し出される。その際、流動性部材が流れる経路に上向きの流れと下向きの流れが混在し、下方側への流れが阻害される。この流れの阻害により、電池の下部へ到達する流動性部材の流量が減少することから、全体の流速が低下し電池全体の冷却能力が減少することから改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、複数の電池を収容する筐体内部の流動性部材の流れを改善することができる車両用電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用電池パックは、筐体と、前記筐体の内部空間において鉛直方向と直交する水平方向に離間して配列される複数の電池と、熱伝導性を有し、前記筐体の内部空間に貯留する流動性部材と、鉛直方向に沿って形成される板状部材と、を備え、前記板状部材は、前記筐体の内部上面および内部底面から鉛直方向に離間して配置され、前記流動性部材は、前記電池および前記板状部材の鉛直方向の上端が浸かるように前記内部空間を満たしており、前記板状部材は、鉛直方向から視た前記内部空間において、前記筐体の内部側面と、前記筐体の内部側面と隣り合う前記電池との間に配置されることを特徴とする。
【０００８】
上記車両用電池パックにおいて、前記板状部材は、鉛直方向から視た前記内部空間において、前記筐体の内部側面と、前記筐体の内部側面と隣り合う前記電池との間に配置され、かつ複数の前記電池を囲むように形成されるものである。
【０００９】
上記車両用電池パックにおいて、複数の前記電池は、前記筐体の内部上面および内部底面から鉛直方向に離間して配置され、前記板状部材は、前記内部空間に配置された配置状態において、鉛直方向の下端が前記電池の底面と前記筐体の内部底面との間に位置するものである。
【００１０】
上記車両用電池パックにおいて、複数の前記電池は、前記筐体の内部上面および内部底面から鉛直方向に離間して配置され、前記板状部材は、前記内部空間に配置された配置状態において、鉛直方向の上端が前記電池の上面と前記筐体の内部上面との間に位置するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に車両用電池パックによれば、複数の電池を収容する筐体内部の流動性部材の流れを改善することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態に係る車両用電池パックの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る車両用電池パックの概略構成を示す上面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る車両用電池パックの概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、実施形態の第１変形例に係る車両用電池パックの概略構成を示す部分上面図である。
【図５】図５は、実施形態の第２変形例に係る車両用電池パックの概略構成を示す部分上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態に係る車両用電池パックについて図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。
【００１４】
［実施形態］
本発明の実施形態に係る車両用電池パックについて図１〜図３を参照して説明する。図１は、実施形態に係る車両用電池パックの概略構成を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る車両用電池パックの概略構成を示す上面図である。図３は、実施形態に係る車両用電池パックの概略構成を示す模式図である。なお、図１および図２（図４および図５も同様）は、電池パックの筐体の蓋（不図示）を取り外して、内部を外部に露出させた状態を表している。図３は、電池パックの筐体内部の流動性部材の流れを表している。
【００１５】
ここで、以下の説明において、図示のＸ方向は、本実施形態における車両用電池パックの幅方向である。Ｙ方向は、本実施形態における車両用電池パックの奥行き方向であり、幅方向と直交する方向である。Ｚ方向は、本実施形態における車両用電池パックの鉛直方向であり、幅方向および奥行き方向と直交する方向である。
【００１６】
本実施形態に係る車両用電池パック１は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の車両（不図示）に搭載され、当該車両の走行用の駆動源（不図示）に電力を供給する二次電池である。車両用電池パック１は、図１および図２に示すように、筐体２と、複数の電池３と、流動性部材４と、板状部材５とを含んで構成される。
【００１７】
筐体２は、複数の電池３、流動性部材４、および板状部材５を収容するものである。筐体２は、車両において、例えば、当該筐体２の外表面が車両外から取り込まれた外気等と接触可能な場所に設けられている。筐体２は、箱状に形成され、内部に内部空間２ａを有する。内部空間２ａは、複数の電池３および板状部材５が配置され、流動性部材４で満たされている。筐体２は、少なくとも熱伝導性を有するものであり、例えば、鉄、銅、アルミニウム等により構成されている。なお、筐体２は、図示しない蓋により、内部空間２ａを閉塞する。車両用電池パック１に防水性が要求される場合は、筐体２と蓋との間に防水構造を形成し、内部空間２ａを密閉する。
【００１８】
複数の電池３は、筐体２の内部空間２ａにおいて鉛直方向と直交する水平方向に離間して配列される。複数の電池３は、例えば、内部空間２ａにおいて鉛直方向と直交する水平方向に間隔をあけて千鳥格子状または正方格子状に配列される。複数の電池３は、筐体２内に配置される保持部材（不図示）等により保持されており、筐体２の内部底面２ｂおよび内部上面２ｄから鉛直方向に離間して配置される。複数の電池３のうち、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池群は、保持部材等により筐体２の内部側面２ｃと離間して配置される。各電池３は、鉛直方向に沿って延在する円筒状の二次電池である。各電池３は、例えば、リチウムイオン電池で構成される。なお、上記保持部材は、電池３を筐体２の内部上面２ｄおよび内部底面２ｂから鉛直方向に離間して配置できるものであれば、どのような構造、構成であってもよい。
【００１９】
流動性部材４は、熱伝導性を有し、筐体２の内部空間２ａに貯留するものである。流動性部材４は、図２に示すように、電池３および板状部材５の鉛直方向の上端が浸かるように内部空間２ａを満たしている。流動性部材４は、例えば、水、パラフィン、脂肪酸、糖アルコール、無機塩水和物、二酸化バナジウム等からなる。本実施形態の流動性部材４は、筐体２の内部空間２ａ全体を満たすように貯留しているが、これに限定されるものではない。例えば、流動性部材４が、電池３および板状部材５の鉛直方向の上端が浸かるように内部空間２ａを満たしていればよく、筐体２の内部上面２ｄ下に少しだけ気体がある気液混合状態であってもよい。
【００２０】
板状部材５は、板状に形成され、鉛直方向に沿って延在するものである。板状部材５は、鉛直方向の厚みを一定にして形成されている。板状部材５は、例えば、ステンレスや鉄合金等の金属材料により形成される。板状部材５は、図３に示すように、筐体２の内部上面２ｄおよび内部底面２ｂから鉛直方向に離間して配置される。板状部材５は、内部空間２ａに配置された配置状態において、鉛直方向の下端が電池３の底面３ｂと筐体２の内部底面２ｂとの間に位置する。本実施形態の板状部材５は、鉛直方向の下端が電池３の底面３ｂと同じ高さに位置する。また、板状部材５は、内部空間２ａに配置された配置状態において、鉛直方向の上端が電池３の上面３ａと筐体２の内部上面２ｄとの間に位置する。本実施形態の板状部材５は、鉛直方向の上端が電池３の上面３ａと同じ高さに位置する。板状部材５は、鉛直方向から視た内部空間２ａにおいて、筐体２の内部側面２ｃと、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池３との間に配置される。本実施形態の板状部材５は、図１および図２に示すように、鉛直方向から視た内部空間２ａにおいて、筐体２の内部側面２ｃと、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池３との間に配置され、かつ複数の電池３を囲むように形成される。
【００２１】
板状部材５は、当該板状部材５と隣り合う電池３との距離が、複数の電池３間の距離と同じである。具体的には、複数の電池３間の距離がそれぞれ距離Ｐである場合、板状部材５と、当該板状部材５と隣り合う電池３との間の距離が同じ距離Ｐとなる（図２）。なお、板状部材５と、当該板状部材５と隣り合う筐体２の内部側面２ｃとの間の距離は、任意に設定することができるが、衝突時に対応するためのスペースや工具作業用のスペース、目標エネルギー密度等を考慮して設定することが好ましい。
【００２２】
次に、本実施形態の車両用電池パック１における流動性部材４の流れについて図３を参照して説明する。流動性部材４は、温度が高くなると流体分子が熱膨張して比重が軽くなり、浮力が生まれる。この浮力は、重力と反対方向に働くため、温められた流体分子が鉛直方向の上方側に向かう。この結果、複数の電池３の上方側に滞留する流動性部材４は、上方側に向かう流体分子の流れにより圧力が高い状態になる。液体は、一般的に、圧力が高いところから低いところへ流れようとする。そのため、圧力が高い状態になった流動性部材４は、筐体２の内部側面２ｃと、板状部材５との間を通って、圧力の低い電池３の下方側へ流れていく。一方、板状部材５と、当該板状部材５と隣り合う電池３との間で温められた流動性部材４が、当該電池３の上方側に向けて流動する。この結果、複数の電池３の周囲における流動性部材４の上向きの流れと下向きの流れの混在が抑制され、流動性部材４の流れをスムーズに行うことが可能となる。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用電池パック１は、筐体２と、筐体２の内部空間２ａにおいて鉛直方向と直交する水平方向に離間して配列される複数の電池３と、熱伝導性を有し、筐体２の内部空間２ａに貯留する流動性部材４と、鉛直方向に沿って形成される板状部材５とを備える。板状部材５は、筐体２の内部上面２ｄおよび内部底面２ｂから鉛直方向に離間して配置される。流動性部材４は、電池３および板状部材５の鉛直方向の上端が浸かるように内部空間２ａを満たしている。板状部材５は、鉛直方向から視た内部空間２ａにおいて、筐体２の内部側面２ｃと、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池３との間に配置される。
【００２４】
上記構成により、複数の電池３を収容する筐体２内部の流動性部材４の流れを改善することができる。具体的には、電池３の発熱により温度上昇して圧力が高くなった電池３の上方側の流動性部材４が、筐体２の内部側面２ｃと、板状部材５との間を下降し、複数の電池３の下方側に押し出される。一方、板状部材５と、当該板状部材５と隣り合う電池３との間で温められた流動性部材４が、当該電池３の上方側に向けて流動する。その結果、複数の電池３の周囲における流動性部材４の上向きの流れと下向きの流れの混在が抑制され、流動性部材４の流れをスムーズに行うことが可能となり、電池全体の冷却能力の減少を抑制することができる。
【００２５】
また、本実施形態に係る車両用電池パック１は、板状部材５が、鉛直方向から視た内部空間２ａにおいて、筐体２の内部側面２ｃと、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池３との間に配置され、かつ複数の電池３を囲むように形成される。これにより、複数の電池３の周囲に部分的に板状部材４を配置する場合に比べて、流動性部材４の流れをスムーズに行うことが可能となり、電池全体の冷却能力の減少をさらに抑制することができる。
【００２６】
また、本実施形態に係る車両用電池パック１は、複数の電池３が、筐体２の内部上面２ｄおよび内部底面２ｂから鉛直方向に離間して配置される。これにより、流動性部材４が複数の電池３の上方側および下方側をそれぞれ流動することが可能となり、流動性部材４の自然対流を促進することができる。
【００２７】
また、本実施形態に係る車両用電池パック１では、板状部材５は、内部空間２ａに配置された配置状態において、鉛直方向の下端が電池３の底面３ｂと筐体２の内部底面２ｂとの間に位置する。これにより、筐体２の内部上面２ｄに沿って筐体２の内部側面２ｃに向かう流動性部材４が、筐体２の内部側面２ｃと、当該内側面２ｃと対向する板状部材５との間を流動するように案内することが可能となる。また、板状部材５と、当該板状部材５と隣り合う電池３との間で電池３により温められた流動性部材４を電池３の上方側に効率よく流動させることができる。
【００２８】
また、本実施形態に係る車両用電池パック１では、板状部材５は、内部空間２ａに配置された配置状態において、鉛直方向の上端が電池３の上面３ａと筐体２の内部上面２ｄとの間に位置する。これにより、筐体２の内部側面２ｃと、当該内側面２ｃと対向する板状部材５との間を通って鉛直方向の下方側に流れる流動性部材４を電池３の下方側の空間に効率よく流動させることができる。また、板状部材５と隣り合う電池３の下方側に滞留する流動性部材４が、板状部材５と、当該板状部材５と隣り合う電池３との間を流動するように案内することができる。
【００２９】
上記実施形態では、板状部材５は、図１および図２に示すように、筐体２の内部空間２ａに配列された全ての電池３を囲むように配置されているが、これに限定されるものではない。図４は、実施形態の第１変形例に係る車両用電池パックの概略構成を示す部分上面図である。図５は、実施形態の第２変形例に係る車両用電池パックの概略構成を示す部分上面図である。
【００３０】
図４に示す板状部材５Ａは、鉛直方向から視た内部空間２ａにおいて、筐体２の内部側面２ｃと、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池３との間に配置され、かつ複数の電池３の一部と隣り合うように配置される。本実施形態の板状部材５Ａは、筐体２の４つ（４辺）の内部側面２ｃのうちの一つと対向する位置に配置されている。なお、板状部材５Ａは、筐体２の複数の内部側面２ｃのうちの一つと対向する位置に配置されているが、複数の内部側面２ｃのうち、隣り合う２つの内部側面２ｃに対向する位置に配置されていてもよい。この場合、板状部材５Ａは、鉛直方向から視た内部空間２ａにおいて、筐体２の内部側面２ｃと、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池３との間に配置され、かつ隣り合う２つの内部側面２ｃに対向するように形成される。
【００３１】
図５に示す板状部材５Ｂは、鉛直方向から視た内部空間２ａにおいて、筐体２の内部側面２ｃと、筐体２の内部側面２ｃと隣り合う電池３との間に配置され、かつ板状部材５Ｂと隣り合う電池３の外側面に応じて水平方向に凸凹状に形成される。本実施形態の板状部材５Ｂは、円筒状の複数の電池３に合わせて、鉛直方向から視た形状が波状に形成されている。
【００３２】
板状部材５Ａ，５Ｂは、当該板状部材５Ａ，５Ｂと隣り合う電池３との距離が、複数の電池３間の距離と同じである。具体的には、複数の電池３間の距離がそれぞれ距離Ｐである場合、板状部材５Ａ，５Ｂと、当該板状部材５Ａ，５Ｂと隣り合う電池３との間の距離が同じ距離Ｐとなる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、板状部材５，５Ａ，５Ｂは、金属材料で構成されているが、これに限定されず、合成樹脂等で構成されていてもよい。
【００３４】
上記実施形態では、板状部材５，５Ａ，５Ｂは、鉛直方向の厚みを一定にして形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、鉛直方向の上方側の厚みが下方側の厚みより薄くなるように形成されていてもよいし、その逆であってもよい。
【００３５】
上記実施形態では、流動性部材４は、流動性を有する液体としているが、気体であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  車両用電池パック
２  筐体
２ａ  内部空間
２ｂ  内部底面
２ｃ  内部側面
２ｄ  内部上面
３  電池
３ａ  上面
３ｂ  底面
４  流動性部材
５，５Ａ，５Ｂ  板状部材
【図１】
2020177748.tif 000003
【図２】
2020177748.tif 000004
【図３】
2020177748.tif 000005
【図４】
2020177748.tif 000006
【図５】
2020177748.tif 000007