JP5879914B2

JP5879914B2 - 車両用の電池モジュール

Info

Publication number: JP5879914B2
Application number: JP2011229897A
Authority: JP
Inventors: 木野　了太郎; 了太郎木野; 紘子松田
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: WO2013057965A1; JP2013090484A

Description

本発明は車両用の電池モジュールに関し、特に、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される電池パックを収容する金属製のシールドケース内に、該電池パック側電源と接続するリレー等を内蔵するジャンクションボックスを収容配置する電池モジュールにおいて、ジャンクションボックス内の放熱を図るものである。

電気自動車やハイブリッド自動車においては、従来、特開２０１０−３６５９４号公報のハイブリッド自動車で図４に示すように、高電圧の電池パック１００を車室内のリヤ側等に配置し、該電池パック１００を高圧電源ケーブル１０１を介してエンジンルーム内に搭載した機器１０３と接続し、該機器１０３内でヒューズ１０４、高圧・低圧のジャンクションボックスと一体または近接配置したＤＣ−ＤＣモジュール１０５と接続している。

特開２０１０−３６５９４号公報

特許文献１に開示されたハイブリッド自動車等では、電池パックは車室側、該電池パックに接続されるヒューズ等を含むジャンクションボックスはエンジンルーム側と別位置に配置し、高圧電源ケーブル１０１を介して接続している。該構成とすると高圧電源ケーブルの配線長さが大きくなり、かつ、高圧電源ケーブル１０１と接続する機器１０３も金属製のシールドケースに収容し、該機器１０３内の高圧電線から生じるノイズを遮蔽する必要があり、機器や設備が大型化する問題がある。

よって、近時、電池パックを収容する金属製ケース（シールドケース）内にジャンクションボックスも収容し、該ジャンクションボックスに収容するリレーやヒューズを含む分岐接続回路の負荷側にシールド電線を接続し、該シールド電線をシールドケースより外方へ引き出す電池モジュールが開発されている。

しかしながら、電池パックを収容するシールドケース内および該シールドケース内に収容するジャンクションボックス内は、通電時に過熱する。特にジャンクションボックス内のケース内に密閉されたバスバー、発熱体となるリレーに高電流が流れると、発熱によりジャンクションボックス内の温度は急上昇する。該発熱により、端子接続部の応力緩和が発生し接触不良を起こす恐れがある。

この電池モジュール内にジャンクションボックスを収容配置した時に発生する過熱の問題は、ジャンクションボックスを大型化し、発熱源となるリレーの設置間隔を明けたり、バスバーの幅を広げて発熱量を抑制する等の対策が考えられる。しかしながら、いずれの場合もジャンクションボックスが大型化し、ひいては電池モジュールの大型化を招き、小型車では電池モジュールの設置スペースに問題が発生する。

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、電池パックを収容するシールドケース内にジャンクションボックスを収容する場合に、シールドケース内の全体およびジャンクションボックス内の放熱を図ることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、電池パックを収容する金属製のシールドケースの内部に、分岐接続回路を形成するバスバーを収容すると共に表面にリレー収容部およびヒューズ収容部を設けたジャンクションボックスを収容し、該ジャンクションボックスの樹脂製のケースを前記シールドケースの底壁上に搭載し、
前記シールドケースの壁にファンを取り付けると共に該シールドケース内部を流通した空気を排出する排気口を設け、かつ、前記ジャンクションボックスのケースに通風口を設け、該通風口の下端を前記シールドケースの底壁に開口し、前記シールドケース内に流入した空気の一部を前記ジャンクションボックスの前記通風口を通してケース内に流通させてケース内部の前記バスバーの加熱を抑制すると共に該ケース内部の加熱空気を放熱する構成としていることを特徴とする電池モジュールを提供している。

前記ジャンクションボックスのケースの上面にリレーを露出させて搭載することが好ましい。
該構成とすると、発熱体となるリレーをシールドケース内に循環する空気で放熱できるとともに、ジャンクションボックス内部に発生する熱を低減することができる。

前記のように、電池モジュールのシールドケースにファンを取り付け、冷却した空気をシールドケース内に流入させ、該シールドケース内を循環させると、該シールドケース内に配置したジャンクションボックスを全体的に冷却できると共に、該ジャンクションボックス内にも循環する空気を流通させるため、ジャンクションボックス内に収容されたバスバー等も冷却することができる。このように、シールドケース内を冷却する空気で該シールドケース内に収容するジャンクションボックス内の冷却を同時に図ることができる。
さらに、ジャンクションボックスのケースをシールドケースの底面に接触させて搭載固定すると、ジャンクションボックスのケースの熱を金属製のシールドケースへと伝導して放熱を図ることができる。
これにより、ジャンクションボックスの過熱を抑制し、端子接続部の接触不良を防止する等、電気接続信頼性を高めることができる。

本発明の実施形態を示す全体図である。図１に示すジョンクションボックスの拡大概略斜視図である。第２実施形態を示す概略図である。従来例を示す図面である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２に本発明の第１実施形態を示す。
図１に電気自動車に搭載する電池モジュール１を示す。

電池モジュール１はアルミニウム合金等の金属製のシールドケース２内に電池パック３を収容している。シールドケース２の前壁２ａと右側壁２ｂに囲まれた部分にジャンクションボックスの収容領域Ｘを設け、該収容領域Ｘにジャンクションボックス５を収容している。

前記ジャンクションボックス５は樹脂成形品からなるケース１０の内部に分岐接続回路を形成するバスバー（図示せず）を収容し、ケース１０の表面にリレー収容部およびヒューズ収容部を設け、リレー１１およびヒューズ１２を表面に露出させて搭載している。
詳細には、図２に示すように、ケース１０は下面開口で前後左右の側壁からなるロアケース１０ａと該ロアケース１０ａの上部にロック結合するアッパーケース１０ｂとからなり、前記リレー１１、ヒューズ１２はアッパーケース１０ｂの上面に搭載している。
また、該ジャンクションボックス５に接続する負荷側の電線はシールド電線とし、シールドケース２に設けた貫通穴（図示せず）を通して外部から挿入している。

前記シールドケース２の電池パック３のみを収容した左側の左側壁２ｃの前端側上部にファン（送風機）６を取り付け、シールドケース２内に外部からの冷却用の空気を流入させるようにしている。該ファン６は自動車運転時の電池からの通電時にのみ駆動するように自動制御している。該ファン６の取り付け位置と対向する右側壁２ｂの後端側に排気ダクト７を設け、ファン６から導入される空気がシールドケース２内部の全体を循環した後に排気ダクト７から排気されるようにしている。

また、前記ジャンクションボックス５のケース１０のロアケース１０ａの左右側壁１０ｃ、１０ｄ及び前後側壁１０ｅ、１０ｆには通風口１５（１５ａ〜１５ｄ）を設けている。これら通風口１５のうち左側に設ける通風口１５ａは主として空気流入側となり、右側の排気側の通風口１５ｂは排気口となる。これら通風口１５はシールドケース２内を循環する空気の循環経路に位置させ、シールドケース２内を循環する空気がジャンクションボックス５のケース１０内を流通するように設定している。

前記ケース１０に設ける通風口１５はシールドケース２の底壁２ｒに接触する下端を開口して設け、底壁２ｒに沿って流れる比較的低温の空気が流入するようにしている。

前記のように、ファン６からシールドケース２内に強制的に外部の冷却した空気を流入し、図１に示すように、シールドケース２内を循環させ、シールドケース２内の空気を下降させて排気ダクト７から排気している。これにより、シールドケース２内の加熱空気が排気ダクト７を通して放熱されることで、シールドケース２の内部温度を低下させることができる。よって、収容した電池パック３の温度上昇を抑制できると共に、ジャンクションボックス５も外部空気で温度上昇を抑制できる。特に、ジャンクションボックス５のアッパーケース１０ｂの上面に発熱体となるリレー１１を露出させて搭載しているため、ジャンクションボックス１０の上方を流れる空気により加熱を抑制できる。

さらに、シールドケース２内を循環させるファン６からの風をジャンクションボックス５のケース１０の内部に通風口１５を通して流通させることができる。これにより、ケース１０の内部の加熱空気を放熱でき、バスバーの加熱を抑制できる。かつ、ケース１０のロアケース１０ａを下面開口とし、ケース１０内の加熱した空気をシールドケース２の底壁２ｒに伝導して放熱を図ることができ、ケース１０の大型化を図ることなくジャンクションボックス５の外面および内部の放熱を図ることができ、電気接続信頼性を高めることができる。

図３に第２実施形態を示す。
第２実施形態では、ジャンクションボックスの搭載部品の中でも大きな発熱源となる高圧リレー２１およびレジスタ２２をジャンクションボックス５に搭載せずに分離し、電池モジュールのシールドケースの底壁に敷設する金属板２４上に直接固定している。該高圧リレー２１等を囲むようにジャンクションボックス５のケース１０を被せ、該ケース１０の上壁１０ｕにバスバー２５を配置している。該ケース１０は高圧リレー２１およびレジスタ２２の上面を開口している。
該ジャンクションボックス５は金属板２４を電池モジュール１のシールドケース２底壁２ｒ上に固定している。シールドケース２にファン６および排気ダクト７を取り付けている構成は第１実施形態と同様である。

該構成とすることで、高圧リレー２１、レジスタ２２に発生した熱を金属板２４を介してシールドケース２の底壁２ｒに直接伝導して放熱できる。また、高圧リレー２１、レジスタ２２をジャンクションボックス５のケース１０の開口に露出して設置していることで、シールドケース２内を流れるファン６の冷却空気で過熱防止を図ることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されず、シールドケースに取り付けるファンは１台に限定されず、複数台としてもよい。また、排気ダクトを取り付けずに排気口を設けただけでもよい。

１電池モジュール
２シールドケース
３電池パック
５ジャンクションボックス
６送風機
７排気ダクト
１０ジャンクションボックスのケース
１１リレー
１５通風口

Claims

電池パックを収容する金属製のシールドケースの内部に、分岐接続回路を形成するバスバーを収容すると共に表面にリレー収容部およびヒューズ収容部を設けたジャンクションボックスを収容し、該ジャンクションボックスの樹脂製のケースを前記シールドケースの底壁上に搭載し、
前記シールドケースの壁にファンを取り付けると共に該シールドケース内部を流通した空気を排出する排気口を設け、かつ、前記ジャンクションボックスのケースに通風口を設け、該通風口の下端を前記シールドケースの底壁に開口し、前記シールドケース内に流入した空気の一部を前記ジャンクションボックスの前記通風口を通してケース内に流通させてケース内部の前記バスバーの加熱を抑制すると共に該ケース内部の加熱空気を放熱する構成としていることを特徴とする電池モジュール。
前記ジャンクションボックスに設ける前記通風口は前記シールドケース内を循環する空気経路に位置させて、１つの前記通風口は空気流入側、他の前記通風口は前記排気口側とし、かつ、該ジャンクションボックスのケースの上面にリレーを露出させて配置している請求項１に記載の電池モジュール。