(57)【要約】【課題】電池パックの容積の拡大を防止しながら、電池を昇温可能な電池パックを提供することを目的とする。【解決手段】単電池を第１の方向に積層した蓄電スタックが、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に少なくとも２つ並べられた上段側蓄電部と、前記上段側蓄電部の下方に設置される下段側蓄電部と、前記上段側蓄電部及び前記下段側蓄電部を収容するパックケースと、前記パックケースの構造を強化する中空構造の強化フレームであって、隣接する前記蓄電スタックの間に対応した位置に配置されるとともに、これらの蓄電スタックに沿って前記第１の方向に延びる強化フレームと、を有し、前記強化フレームの内部底面及び外部底面のうち少なくとも一方に、前記第１の方向に延びるヒーターを設置したことを特徴とする電池パック。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単電池を第１の方向に積層した蓄電スタックが、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に少なくとも２つ並べられた上段側蓄電部と、
前記上段側蓄電部の下方に設置される下段側蓄電部と、
前記上段側蓄電部及び前記下段側蓄電部を収容するパックケースと、
前記パックケースの構造を強化する中空構造の強化フレームであって、隣接する前記蓄電スタックの間に対応した位置に配置されるとともに、これらの蓄電スタックに沿って前記第１の方向に延びる強化フレームと、を有し、
前記強化フレームの内部底面及び外部底面のうち少なくとも一方に、前記第１の方向に延びるヒーターを設置したことを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電池パック、特に電池パックの温調技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気自動車には、車両走行用モータに供給される電力を蓄電するバッテリが搭載されている。バッテリの構造として、複数の単電池を所定方向に積層したスタック構造が知られている。単電池は、温度が低くなると、内部抵抗が上昇し、入出力特性が低下する。そこで、バッテリを昇温するための種々の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、複数の二次電池と、これらの二次電池を収容し、二次電池から空隙を介して離間する金属製の離間部を有する収容ケースと、離間部の外表面の少なくとも一部に設けられるヒーターとを備えた、温調構造を開示する。空隙が設けられることで、各々の二次電池を空隙における空気を介して間接的に加熱することができるため、各二次電池の温度バラツキを少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５３１４９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、二次電池とヒーターとの間に空隙を確保する必要があるため、電池パックの容積が大きくなってしまう。そこで、本願発明は、電池パックの容積の拡大を防止しながら、電池を昇温可能な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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明に係る電池パックは、単電池を第１の方向に積層した蓄電スタックが、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に少なくとも２つ並べられた上段側蓄電部と、前記上段側蓄電部の下方に設置される下段側蓄電部と、
前記上段側蓄電部及び前記下段側蓄電部を収容するパックケースと、前記パックケースの構造を強化する中空構造の強化フレームであって、隣接する前記蓄電スタックの間に対応した位置に配置されるとともに、これらの蓄電スタックに沿って前記第１の方向に延びる強化フレームと、を有し、前記強化フレームの内部底面及び外部底面のうち少なくとも一方に、前記第１の方向に延びるヒーターを設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、電池パックの容積の拡大を防止しながら、電池を昇温可能な電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電池パックの断面図である。
【図２】電池パックの各部の配置を示す概略平面図である。
【図３】図１に対応する電池パックの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照しながら、本発明に係る電池パックの一実施形態について説明する。図１は電池パックの断面図である。図２は、電池パックの各部の配置を示す概略平面図である。これらの図において、Ｒｈは、車両の進行方向に向かって右側方向（つまり、車幅方向）を示しており、Ｕｐｒは、車両の高さ方向を示しており、Ｆｒは、車両の進行方向を示している。本実施形態の電池パック１は、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両走行用モータに供給される電力を蓄電する。電池パック１は、例えば、車両のラゲージルーム、シート下などに設置することができる。
【００１０】
電池パック１は、第１の蓄電スタック１１、第２の蓄電スタック１２、第３の蓄電スタック１３、第４の蓄電スタック１４、アッパーケース１５、ロアケース１６、強化フレーム１７、ヒーター１８、第１のメインフレーム２０及び第３のメインフレーム３０を含む。
【００１１】
第１〜第３の蓄電スタック１１〜１３（上段側蓄電部に相当する）は上段側に配置され、第４の蓄電スタック１４（下段側蓄電部に相当する）は下段側に配置される。つまり、本実施形態の電池パック１では、蓄電スタックが上下２段に重ねられた構造となっている。第１の蓄電スタック１１は、単電池１１ａを車両前後方向に積層することにより構成されており、隣接する単電池１１ａの間には冷却風としての空気を導通させるための図示しないスペーサが配置されている。これらの単電池１１ａは、直列に接続されている。ただし、一部に並列に接続された単電池１１ａが含まれていてもよい。
【００１２】
また、第１の蓄電スタック１１の一方の側面には、スペーサに向かって空気を供給する吸気チャンバ１１ｂが組み付けられており、第１の蓄電スタック１１の他方の側面には、電池冷却後の空気を排出するための排気チャンバ１１ｃが組み付けられている。吸気チャンバ１１ｂ及び排気チャンバ１１ｃは、単電池１１ａの積層方向に沿って延びている。第２〜第３の蓄電スタック１２〜１３は、第１の蓄電スタック１１と同じ構造であるから説明を繰り返さない。なお、上段側に配置される蓄電スタックの個数は、３個に限られるものではなく、２個、或いは４個以上であってもよい。また、下段側に配置される蓄電スタックの個数は、１個に限られるものではなく、２個以上であってもよい。
【００１３】
単電池１１ａは、いわゆる角型電池であり、ケースの内部に発電要素を収容している。単電池１１ａには、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、キャパシタを用いることができる。
【００１４】
第４の蓄電スタック１４は、単電池１４ａを車幅方向に積層することにより構成されており、隣接する単電池１４ａの間には冷却風としての空気を導通させるための図示しないスペーサが配置されている。第４の蓄電スタック１４は、車幅方向において、第２の蓄電スタック１２の全ての領域をカバーし、第１及び第３の蓄電スタック１１及び１３の一部の領域をカバーする長さを有している。第４の蓄電スタック１４は、単電池の配列方向を除いて、第１〜第３の蓄電スタック１１〜１３と同じ構成であるから、説明を繰り返さない。
【００１５】
これらの第１〜第４の蓄電スタック１１〜１４は、アッパーケース１５及びロアケース１６からなるパックケースの内部に収容されている。パックケースの内部には、車両の前後方向に延びる強化フレーム１７が設けられている。強化フレーム１７は、車幅方向において隣接する蓄電スタックの間、つまり、第１の蓄電スタック１１及び第２の蓄電スタック１２の間、第２の蓄電スタック１２及び第３の蓄電スタック１３の間に対応した位置に設置されており、少なくとも第１〜第３の蓄電スタック１１〜１３の全長をカバーする長さを有している。強化フレーム１７がパックケースの内部に設けられることで、パックケースの構造が強化される。
【００１６】
強化フレーム１７は中空形状に形成されており、断面形状が矩形に形成されている。強化フレーム１７には、熱伝導率の高いアルミニウムを用いることができる。強化フレーム１７の内部底面１７ａには、ヒーター１８が設置されている。ヒーター１８は、少なくとも積層された全ての単電池１１ａをカバーする長さを有している。ヒーター１８は、強化フレーム１７の長さより長くてもよい。つまり、ヒーター１８は、強化フレーム１７の両端から突出していてもよい。ヒーター１８には、例えば、電気ヒーターを用いることができる。このように、本実施形態では、隣接する蓄電スタックの間に設置された、パックケース強化のための既存フレームの内部にヒーター１８を配置しており、特許文献１に記載されるように、空隙を確保するための金属製の離間部を設ける必要がないため、ヒーター１８の設置に伴うパックケースの大型化を抑制することができる。
【００１７】
次に、図１及び図２を参照しながら、ヒーター１８の動作について説明する。ヒーター１８は、電池温度が極低温である所定温度に達したときに作動させることができる。所定温度は、電池の入出力特性を改善する観点から適宜の値に設定することができる。ヒーター１８が動作すると、これに接触する強化フレーム１７が加熱される。ヒーター１８は、車両前後方向に積層された全ての単電池１１ａをカバーする長さを有しているため、各単電池１１ａを温度バラツキを抑制しながら昇温することができる。
【００１８】
また、ヒーター１８が、強化フレーム１７の内部底面１７ａに設置されているため、例えば、内部上面１７ｂに設置した場合よりも、強化フレーム１７から熱を逃げにくくすることができる。すなわち、強化フレーム１７の内部上面１７ｂにヒーター１８を設置した場合、第１の蓄電スタック１１及び第２に蓄電スタック１２の間に形成された空隙から、ヒーター１８の熱が蓄電スタックの昇温に寄与することなく放熱されやすくなる。本実施形態の構成によれば、ヒーター１８の熱が、強化フレーム１７の内部底面１７ａを介して強化フレーム１７の全体に伝熱し易くなるため、より効率的に電池を昇温することができる。しかも、強化フレーム１７は、熱伝導率の高いアルミニウムにより構成されているため、強化フレーム１７の全体が早期に温度上昇し、より均等に複数の単電池１１ａを昇温することができる。
【００１９】
上述の実施形態では、強化フレーム１７の内部底面１７ａにヒーター１８を設置したが、図３に図示するように、強化フレーム１７の外部底面１７ｃに設置することもできる。また、ヒーター１７は、強化フレーム１７の内部底面１７ａ及び外部底面１７ｃの双方に設置することもできる。これらの構成であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
また、強化フレーム１７の内部底面１７ａ又は外部底面１７ｃにヒーター１８を設置することで、下段側に配置される第４の蓄電スタック１４とヒーター１８との間隔がより短くなるため、第４の蓄電スタック１４を昇温しやすくなる。また、第４の蓄電スタック１４の直上に複数のヒーター１８が所定間隔で設置されるため、積層される単電池１４ａを温度バラツキを抑制しながら、昇温することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１：電池パック                                １１：第１の蓄電スタック
１１ａ、１４ａ：単電池                        １２：第２の蓄電スタック
１３：第３の蓄電スタック                      １４：第４の蓄電スタック
１７：強化フレーム                            １７ａ：内部底面
１７ｂ：内部上面                              １７ｃ：外部底面
１８：ヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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