(57)【要約】【課題】ヒーター及び冷却通路を有する車両用バッテリパックをコンパクトにするとともに、効率よく加温及び冷却できるようにする。【解決手段】バッテリケース３０の外部には、バッテリセル２１を冷却するための冷却風が流れる冷却通路Ｓが設けられている。冷却通路Ｓとバッテリセル収容空間Ｒとの間に設けられる壁部３４には、バッテリセル２１を加温するためのヒーターＨが埋め込まれている。【選択図】図１
2016085879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリセル（２１）が収容されたバッテリセル収容空間（Ｒ）を有するバッテリケース（３０）を備えた車両用バッテリパック（１）において、
上記バッテリケース（３０）の外部には、上記バッテリセル（２１）を冷却するための冷却風が流れる冷却通路（Ｓ）が設けられ、
上記冷却通路（Ｓ）と上記バッテリセル収容空間（Ｒ）との間に設けられる壁部（３４、４１ａ）には、上記バッテリセル（２１）を加温するためのヒーター（Ｈ）が埋め込まれていることを特徴とする車両用バッテリパック（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用バッテリパック（１）において、
上記冷却通路（Ｓ）と上記バッテリセル収容空間（Ｒ）との間に設けられる壁部（３４、４１ａ）は樹脂製であり、
上記ヒーター（Ｈ）は、上記壁部（３４、４１ａ）にインサート成形されていることを特徴とする車両用バッテリパック（１）。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用バッテリパック（１）において、
上記バッテリケース（３０）には、上記バッテリセル（２１）の電極部分に接続される接続部材（２３）が収容され、
上記ヒーター（Ｈ）は、上記壁部（３４、４１ａ）の上記接続部材（２３）側に配置されることを特徴とする車両用バッテリパック（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載される車両用バッテリパックに関し、特に、バッテリセルを加温及び冷却する構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車等は寒冷地で走行することもあるので、走行用モーターに電力を供給するための車両用バッテリパックも低温環境に置かれることがある。この車両用バッテリパックが例えば氷点下まで冷却された場合を想定すると、放電性能が極端に悪化して自動車の走行に影響を与える場合がある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に開示されているように車両用バッテリパックを加温するためのヒーターを設けることがある。特許文献１では、板材からなる基材上にヒーター線を設けることによってヒーターを構成している。そして、ヒーターは、車両用バッテリパックの上面に配置され、ヒーター線に供給された電力によって発熱して車両用バッテリパックを加温することができるようになっている。
【０００４】
また、車両用バッテリパックは複数のバッテリセルを接続したバッテリモジュールによって多くの蓄電量を確保するようにしているため、充放電時の発熱量が多くなり、冷却構造が必要となる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２では、バッテリトレーと、バッテリカバーとによって空間が区画形成されており、この空間内にバッテリモジュールが複数個収容されている。バッテリトレーは、アッパープレートとロアプレートとで構成され、それらの間に冷却風が流れる冷却通路が形成されている。そして、アッパープレートを介して冷却風とバッテリモジュールのバッテリセルとが熱交換し、バッテリセルが冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２２１７７６号公報
【特許文献２】特許第５２７７３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、車両用バッテリパックにはヒーター及び冷却通路の両方が必要なるが、特許文献１のヒーターは車両用バッテリパックの上面に配置され、また、特許文献２の冷却通路も車両用バッテリパックの外部においてその上側に設けられているので、ヒーター及び冷却通路の両方を設けようとすると、車両用バッテリパックが大型化してしまう。
【０００８】
また、ヒーターの熱を効率よく利用したいという要求もあり、また、冷却も効率よく行いたいという要求もある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒーター及び冷却通路を有する車両用バッテリパックをコンパクトにするとともに、効率よく加温及び冷却できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、冷却通路とバッテリセル収容空間との間に設けられる壁部にヒーターを埋め込むようにした。
【００１１】
第１の発明は、
複数のバッテリセル（２１）が収容されたバッテリセル収容空間（Ｒ）を有するバッテリケース（３０）を備えた車両用バッテリパック（１）において、
上記バッテリケース（３０）の外部には、上記バッテリセル（２１）を冷却するための冷却風が流れる冷却通路（Ｓ）が設けられ、
上記冷却通路（Ｓ）と上記バッテリセル収容空間（Ｒ）との間に設けられる壁部（３４、４１ａ）には、上記バッテリセル（２１）を加温するためのヒーター（Ｈ）が埋め込まれていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、ヒーターが冷却通路とバッテリセル収容空間との間の壁部を利用して配設されるので、ヒーターを外部に別途設ける場合に比べて車両用バッテリパックがコンパクトになる。
【００１３】
そして、バッテリセルが低温状態にあるときには、ヒーターが壁部に埋め込まれているのでヒーターの熱が該壁部を介してバッテリセル収容空間に素早く、かつ、効率よく伝達されてバッテリセルが加温される。また、バッテリセルが高温状態にあるときには、冷却通路内の冷却風の冷熱が壁部を介してバッテリセル収容空間に素早く、かつ、効率よく伝達してバッテリセルが冷却される。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、
上記冷却通路（Ｓ）と上記バッテリセル収容空間（Ｒ）との間に設けられる壁部（３４、４１ａ）は樹脂製であり、
上記ヒーター（Ｈ）は、上記壁部（３４、４１ａ）にインサート成形されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、壁部の成形時にヒーターが該壁部に埋め込まれて一体化されるので、ヒーターを壁部に固定するための部材等を設けることなく、ヒーターを所定位置で保持することが可能になる。
【００１６】
第３の発明は、第１の発明において、
上記バッテリケース（３０）には、上記バッテリセル（２１）の電極部分に接続される接続部材（２３）が収容され、
上記ヒーター（Ｈ）は、上記壁部（３４、４１ａ）の上記接続部材（２３）側に配置されることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、ヒーターの熱が接続部材を介してバッテリセルに伝達し易くなるので、バッテリセルをより一層効率よく加温することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、冷却通路とバッテリセル収容空間との間の壁部にヒーターを埋め込んでいるので、ヒーター及び冷却通路を有する車両用バッテリパックをコンパクトにすることができる。さらに、ヒーターの熱及び冷却通路の冷却風の冷熱をバッテリセルに素早く、かつ、効率よく伝達することができるので、バッテリセルを効率よく加温及び冷却できる。
【００１９】
第２の発明によれば、ヒーターを壁部にインサート成形したので、部品点数を増加させることなく、ヒーターを壁部の所定位置で保持することができる。
【００２０】
第３の発明によれば、バッテリセルの電極部分に接続される接続部材側にヒーターを配置するようにしたので、バッテリセルをより一層効率よく加温できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１に係る車両用バッテリパックの断面図である。
【図２】実施形態２に係る図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る車両用バッテリパック１の縦断面図であり、冷却風の流れ方向に切断した断面を示している。
【００２３】
バッテリパック１は、複数のバッテリモジュール２０と、これらバッテリモジュース２０を収容するバッテリケース３０とを備えている。このバッテリパック１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されて走行用モーターに電力を供給するためのものである。ハイブリッド自動車には、プラグインタイプも含まれる。
【００２４】
バッテリケース３０は、例えば所定方向に長い形状の箱形に構成されている。バッテリモジュール２０は、バッテリケース３０内においてバッテリケース３０の長手方向に並ぶように配置されるとともに、バッテリケース３０の幅方向にも並ぶように配置される。
【００２５】
バッテリモジュール２０は、複数のバッテリセル２１と、バッテリセル２１を収容するセルケース２２とを有している。バッテリセル２１は、例えば円筒状に形成された二次電池であり、上下方向に延びる姿勢状態でセルケース２２に収容される。セルケース２２は、例えば上下方向に分割された樹脂製部材を組み合わせて構成することができる。セルケース２２内では、バッテリセル２１がバッテリケース３０の長手方向に並ぶように配置されるとともに、バッテリケース３０の幅方向にも並ぶように配置される。セルケース２２の側面には、バッテリケース３０に取り付けられる取付部２２ａが突出するように設けられている。
【００２６】
バッテリケース３０は、該バッテリケース３０の長手方向に延びる上壁部３１と、上壁部３１の周縁部から下方へ延びる側壁部３２と、底壁部３４とを備えており、全体が樹脂材からなる樹脂成形品である。上壁部３１、側壁部３２及び底壁部３４によって区画形成された空間が、バッテリセル２１を収容するためのバッテリセル収容空間Ｒとなっている。このバッテリセル収容空間Ｒには、外部の空気が出入りしにくくなっている。セルケース２２の取付部２２ａは、バッテリケース３０の側壁部３２に固定されるようになっている。
【００２７】
バッテリケース３０の上壁部３１、側壁部３２及び底壁部３４は一体成形することができる。このバッテリケース３０には、バッテリセル２１の電極部分（負極部分）に接続されるバスバー２３（接続部材）が収容されている。バスバー２３は、バッテリモジュール２０の一部を構成する部材であり、電気を通しやすく、かつ、熱伝導性を有する金属製板材、例えば銅板等で構成されている。バスバー２３は、バッテリモジュール２０の下面に配置され、該バッテリモジュール２０の下面とバッテリケース３０の底壁部３４の内面との間で、該底壁部３４に沿って延びている。
【００２８】
バッテリケース３０の外部には、冷却通路Ｓが設けられている。この実施形態では、冷却通路Ｓがバッテリケース３０の下側に位置している。冷却通路Ｓは、バッテリセル２１を冷却するための冷却風が流れる通路であり、図１において左右方向に延びている。この冷却通路Ｓには、図示しないが送風装置等によって冷却風が送風される。送風装置は、制御装置（図示せず）によって制御され、例えばバッテリセル２１の温度が所定の高温状態になると作動するように構成されている。
【００２９】
冷却通路Ｓは樹脂製の通路構成部材４１の内部に設けられている。通路構成部材４１は、バッテリケース３０の底壁部３４の下面に隣接するように配設されたダクト状のものであり、上壁部４１ａと、上壁部４１ａから所定の寸法だけ下方に離れて配置された下壁部４１ｂと、側壁部４１ｃとで構成されている。通路構成部材４１の上壁部４１ａとバッテリケース３０の底壁部３４とは重なっている。尚、冷却通路Ｓは、通路構成部材４１の内部に複数設けることもできる。また、通路構成部材４１の上壁部４１ａを、バッテリケース３０の底壁部３４と一体成形してもよい。
【００３０】
この実施形態では、バッテリセル２１を加温するためのヒーターＨが設けられている。ヒーターＨは、バッテリケース３０の底壁部３４において上側、即ち、バッテリモジュール２０のバスバー２３側に配置されて該底壁部３４に埋め込まれており、この底壁部３４に沿って延びている。このバッテリケース３０の底壁部３４及び通路構成部材４１の上壁部４１ａは、冷却通路Ｓとバッテリセル収容空間Ｒとの間に設けられる壁部である。
【００３１】
ヒーターＨは、例えばアルミニウム合金、ステンレス、銅等からなる板状の金属製導電部材で構成されている。ヒーターＨには、図示しないが、正極側電極部と負極側電極部とが設けられている。ヒーターＨにおける正極側電極部と負極側電極部との間の部分は、平面視で屈曲しながら延びており、広い範囲を均一に加温することができるように構成されている。ヒーターＨは、薄板材をエッチング処理することによって一体成形することができる。尚、薄板材を打ち抜くことによって正極側電極部、負極側電極部及び屈曲部を成形してもよい。薄板材の厚みとしては、例えば０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定することができる。ヒーターＨは制御装置（図示せず）によって制御され、バッテリセル２１が所定の低温状態にあることが検出された場合に、通電されるように構成されている。ヒーターＨは、例えば電熱線等で構成することもできる。
【００３２】
ヒーターＨは、バッテリケース３０の底壁部３４にインサート成形することができる。すなわち、底壁部３４を成形する成形型（図示せず）内にヒーターＨをセットした後、溶融樹脂材を成形型内に射出して成形後、固化させることでヒーターＨが埋め込まれた底壁部３４が得られる。
【００３３】
尚、ヒーターＨは、バッテリケース３０の底壁部３４に貼り付けてもよい。この場合、バッテリケース３０の底壁部３４にヒーターＨが収容される程度の凹部を形成しておき、この凹部内にヒーターＨを配置し、凹部内面に接着剤等を利用して貼り付ける。
【００３４】
ヒーターＨの上面には、絶縁部材Ｂが配置されている。絶縁部材Ｂは、ヒーターＨの上面を覆うシート状に成形されており、熱伝導性を有している。絶縁部材Ｂとバスバー２３との間には、熱伝導性を高めるための熱伝導ゲルＡが設けられている。この熱伝導ゲルＡは、従来周知のものなので詳細な説明は省略する。熱伝導性ゲルＡの代わりに熱伝導性シートを設けてもよい。
【００３５】
次に、上記のように構成された車両用バッテリパック１が使用される場合について説明する。バッテリセル２１が温度センサ等によって所定の低温状態であることが検出されると、ヒーターＨに通電される。このとき冷却通路Ｓに送風する送風装置は停止させておき、ヒーターＨの熱が外部に逃げるのを抑制する。
【００３６】
ヒーターＨが発熱すると、ヒーターＨの熱がバッテリケース３０の底壁部３４に伝達する。底壁部３４の熱は、熱伝導性ゲルＡを介してバスバー２３に伝達し、バスバー２３を介してバッテリセル２１に伝達してバッテリセル２１が加温される。バスバー２３は金属製の板材であり、バッテリモジュール２０を構成する全てのバッテリセル２１に直接接続されているので、ヒーターＨの熱は効率よく全てのバッテリセル２１に伝達する。
【００３７】
また、ヒーターＨがバッテリケース３０の底壁部３４に埋め込まれているのでヒーターＨの熱が該底壁部３４を介してバッテリセル収容空間Ｒに素早く、かつ、効率よく伝達してバッテリセル２１が加温される。バッテリセル２１の温度が充放電に問題ない温度まで上昇すると、ヒーターＨへの通電は停止される。
【００３８】
一方、バッテリセル２１が所定の高温状態であることが検出されると送風装置が作動する。送風装置によって冷却通路Ｓに冷却風が供給されると、冷却風の冷熱がバッテリケース３０の底壁部３４を介してバッテリセル収容空間Ｒに素早く、かつ、効率よく伝達してバッテリセル２１が冷却される。また、このときにはヒーターＨが停止しているので、冷却風の冷熱はバッテリケース３０の底壁部３４、熱伝導性ゲルＡ、バスバー２３を順に介してバッテリセル２１に伝達してバッテリセル２１が冷却される。このことによってもバッテリセル２１が効率よく冷却される。
【００３９】
以上説明したように、この実施形態１に係る車両用バッテリパック１によれば、冷却通路Ｓとバッテリセル収容空間Ｒとの間に位置するバッテリケース３０の底壁部３４にヒーターＨを埋め込んでいるので、ヒーターＨを冷却通路Ｓの外部に別途設ける場合に比べて、ヒーターＨ及び冷却通路Ｓを有する車両用バッテリパック１をコンパクトにすることができる。さらに、ヒーターＨの熱及び冷却通路Ｓの冷却風の冷熱をバッテリセル２１に素早く、かつ、効率よく伝達することができるので、バッテリセル２１を効率よく加温及び冷却できる。
【００４０】
また、バッテリケース３０の底壁部３４の成形時にヒーターＨを該底壁部３４に埋め込んで一体化できるので、ヒーターＨを底壁部３４に固定するための部材等を設けることなく、ヒーターＨを所定位置で保持することができ、部品点数を削減できる。
【００４１】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係る車両用バッテリパック１を示すものであり、この実施形態２の車両用バッテリパック１は、上記実施形態１のものに対し、ヒーターＨの配設位置が異なるだけであり、他の部分は実施形態１と同様に構成されているので、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００４２】
実施形態２では、ヒーターＨがバッテリケース３０の底壁部３４と通路構成部材４１の上壁部４１ａの両方に埋め込まれている。ヒーターＨの外面は絶縁部材Ｃによって被覆されている。
【００４３】
実施形態２の場合も、冷却通路Ｓとバッテリセル収容空間Ｒとの間に位置するバッテリケース３０の底壁部３４及び通路構成部材４１の上壁部４１ａにヒーターＨを埋め込んでいるので、ヒーターＨを冷却通路Ｓの外部に別途設ける場合に比べて、ヒーターＨ及び冷却通路Ｓを有する車両用バッテリパック１をコンパクトにすることができる。
【００４４】
また、実施形態１と同様に、ヒーターＨの熱がバッテリセル２１に伝達してバッテリセル２１が加温される。また、冷却通路Ｓの冷却風の冷熱もバッテリセル２１に伝達してバッテリセル２１が冷却される。よって、バッテリセル２１を効率よく加温及び冷却できる。
【００４５】
尚、上記ヒーターＨは、通路構成部材４１の上壁部４１ａにのみ埋め込むようにしてもよい。この場合、ヒーターＨを通路構成部材４１の上壁部４１ａにインサート成形することができる。
【００４６】
また、通路構成部材４１の内面には、凸部や凹部を形成してもよい。これにより、通路構成部材４１内を流れる冷却風の流れが乱されるので冷却効果をより一層高めることができる。
【００４７】
また、上記実施形態１、２では、冷却通路Ｓをバッテリモジュール２０の下側に設けているが、これに限らず、冷却通路Ｓをバッテリモジュール２０の上側や側部に設けてもよい。この場合、ヒーターＨは、バッテリモジュール２０の側壁部や上壁部に埋め込むことができる。
【００４８】
また、通路構成部材４１をバッテリモジュール２０やバッテリケース３０と一体成形することもできる。また、通路構成部材４１をバッテリケース３０の内部に設けてもよい。
【００４９】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明に係る車両用バッテリパックは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等で使用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１              バッテリパック
２０            バッテリモジュール
２１            バッテリセル
３０            バッテリケース
３４            底壁部
４１            通路構成部材
４１ａ          上壁部
Ｒ              バッテリセル収容空間
Ｓ              冷却通路
【図１】
2016085879.tif 000003
【図２】
2016085879.tif 000004