JP7591080B2

JP7591080B2 - バッテリパック

Info

Publication number: JP7591080B2
Application number: JP2023049926A
Authority: JP
Inventors: 大悟小松; 貴大越野; 光晴後藤; 雄太津村; 直司吉田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2023-03-27
Filing date: 2023-03-27
Publication date: 2024-11-27
Anticipated expiration: 2043-03-27
Also published as: CN118712562A; JP2024139121A

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリパックに関する。

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池（バッテリとも称する）に関する研究開発が行われている。

車両の駆動源の電動化に伴って、車両にはモータ等に電力を供給するバッテリを収容したバッテリパックが搭載される。バッテリパックはバッテリを冷却する冷却構造を備え、例えば冷却空気をファンからバッテリに送風してバッテリを冷却する空冷式の冷却構造が広く採用されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１３－２４４８６０号公報

特許文献１では、隣り合うバッテリモジュール間の隙間をカバー板及び断熱材で密閉することにより、ファンからバッテリに冷却空気を導く送風流路が形成されている。しかしながら、特許文献１では、カバー板や断熱材のような送風流路を形成するための部材が設けられているので、全体的に部品点数が増加する。バッテリパックの製造コストの削減のために、部品点数の削減について改善の余地があった。

本発明は、バッテリモジュールへ冷却空気を送風する送風流路の部品点数の削減を図ることができるバッテリパックを提供する。

本発明は、
車両に搭載されるバッテリパックであって、
バッテリセルが複数積層され、前記バッテリセルの積層方向と直交する方向に互いに離間して配置される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールを収容するケースと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールに冷却空気を送風するファンと、
前記積層方向の両端部に設けられ、前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールを前記ケースに固定する一対のサイドブラケットと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールの上面に設けられ、他の部品が搭載される上ブラケットと、を備え、
前記一対のサイドブラケットのうち一方には、前記ファンから送風された前記冷却空気が通過する開口が設けられ、
前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間には、隣り合うバッテリセル間の隙間と前記サイドブラケットの前記開口とに連通し、前記冷却空気が流れる流路が設けられ、
前記流路は、シール部材を介して、前記ケース、前記一対のサイドブラケット、及び前記上ブラケットにより区画形成される。

本発明によれば、バッテリモジュールへ冷却空気を送風する送風流路の部品点数の削減を図ることができる。

車両１の後部座席２の下方に配置された、本発明の一実施形態のバッテリパック１０を示す図である。サイドフレーム５に固定されたバッテリパック１０の上面図である。バッテリパック１０の分解斜視図である。ケース１１の斜視図である。バッテリモジュール２０及びバッテリブラケット５１、５２の組付け前の斜視図である。ジャンクションボックスブラケット５３を下方から見た斜視図である。２つのバッテリモジュール２０の間に形成された送風流路５０の斜視図である。図７のＡ－Ａ線の断面図である。

以下、本発明のバッテリパックの一実施形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は、符号の向きに見るものとする。また、本明細書等では説明を簡単且つ明確にするために、前後、左右、上下の各方向は、車両の運転者から見た方向に従って記載し、図面には、車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左方をＬ、右方をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

図１に示すように、本発明の一実施形態であるバッテリパック１０は、例えば車両１の後部座席２及び荷室４の下方に配置される。具体的には、後部座席２及び荷室４の下方には、凹部が設けられており、バッテリパック１０は、左右方向の両端部に設けられた後述する車体固定部９１、９２が車体の一対のサイドフレーム５に固定された状態で、凹部内に配置される。車両１は、例えばハイブリッド車、バッテリ式電気自動車、燃料電池車等の電動車両である。

図２に示すように、バッテリパック１０には吸気ダクト１６及び排気ダクト１８が接続されている。車室内の冷却空気は、吸気ダクト１６からバッテリパック１０内に導入されて後述するバッテリモジュール２０を冷却した後、排気ダクト１８から車室へ排出される。吸気ダクト１６は、一端がバッテリパック１０の前面右側に設けられた吸気ダクト接続部１５に接続される。また、吸気ダクト１６の他端には、右方に開口した吸気入口１６ａが設けられる。排気ダクト１８は、一端がバッテリパック１０の前面左側に設けられた排気ダクト接続部１７に接続され、後部座席２の下方に配置される。

図３に示すように、バッテリパック１０は、２つのバッテリモジュール２０と、ファン３０と、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１と、ジャンクションボックス４３と、送風流路５０と、吸気流路６０と、これらを収容するケース１１及びカバー１２と、を備える。

（ケース、カバー）
ケース１１及びカバー１２は、バッテリパック１０の外観を構成し、バッテリモジュール２０等を収容する。ケース１１は、底面１１１と、側壁１１３と、側壁１１３の上端に設けられたフランジ部１１５と、を有し、トレイ形状を有する。側壁１１３は、前側壁１１３Ｆｒ、後側壁１１３Ｒｒ、左側壁１１３Ｌ、及び右側壁１１３Ｒを含む。カバー１２は、外縁部が不図示のシール部材を介してケース１１のフランジ部１１５に対向して配置され、各種部品が搭載されたケース１１を上方から覆う。

（バッテリモジュール）
２つのバッテリモジュール２０は、ケース１１の左側に配置される。各バッテリモジュール２０は、バッテリセル（不図示）が左右方向に複数積層されて構成される。２つのバッテリモジュール２０は、不図示の電気接続部材を介して互いに電気的に接続される。バッテリモジュール２０に蓄えた電力は、車両１の駆動源となるモータ等に供給される。

図５に示すように、バッテリモジュール２０の左右両端部には左右一対のバッテリブラケット５１、５２が設けられる。左側バッテリブラケット５１は、車体のサイドフレーム５に固定される車体固定部９１を有する。また、右側バッテリブラケット５２は、後述するファンブラケット６７に固定される。ファンブラケット６７は、車体のサイドフレーム５に固定される車体固定部９２を有する。車体固定部９１、９２は、ボルト挿通穴を有し、バッテリパック１０をサイドフレーム５に対して固定する固定点である（図２参照）。このようにして、２つのバッテリモジュール２０は、左側バッテリブラケット５１、右側バッテリブラケット５２、及びファンブラケット６７により、一体的に車体のサイドフレーム５に支持される。また、左側バッテリブラケット５１、右側バッテリブラケット５２、及びファンブラケット６７はケース１１に固定され、ケース１１はサイドフレーム５に支持されたバッテリモジュール２０を下方から収容する。左右一対のバッテリブラケット５１、５２の詳細については後述する。

（ファン）
図３に戻り、ファン３０は、バッテリモジュール２０よりも上流側に配置されており、バッテリパック１０の外部から冷却空気を吸気し、バッテリモジュール２０に冷却空気を送風する。ファン３０は、例えばシロッコファンである。ファン３０は、下方に開口した吸込口と、遠心方向に設けられた吹出口と、を有する。吸込口は吸気流路６０に接続され、吹出口は送風ダクト３３を介して送風流路５０に接続される。

ファン３０の下方には、吸込口に連通する開口が設けられたファンブラケット６７が設けられており、ファンブラケット６７は、吸込口が下方を向いた状態でファン３０を下方から支持する。ファンブラケット６７は、ケース１１と共に吸気流路６０を区画形成する。

（バッテリＥＣＵ）
バッテリＥＣＵ４１は、バッテリモジュール２０の充電及び放電を制御する制御装置であり、プロセッサ、メモリ、インターフェース等を備える。バッテリＥＣＵ４１は、ファン３０及びファンブラケット６７の上方に設けられたＥＣＵブラケット４２に載置される。

（ジャンクションボックス）
ジャンクションボックス４３は、バッテリモジュール２０と外部機器（不図示）とを電気的に接続し、バッテリモジュール２０の充電電力及び放電電力が流れる配線部品を含む。ジャンクションボックス４３は、バッテリモジュール２０の上面に取り付けられたジャンクションボックスブラケット５３に載置される。ジャンクションボックスブラケット５３は、送風流路５０の上方に配置されて送風流路５０の上面を構成する。

（吸気流路）
吸気流路６０は、バッテリパック１０の内側に設けられ、吸気ダクト接続部１５とファン３０の吸込口とを接続し、ファン３０により車室から吸気された冷却空気が流れる流路である。

図３及び図４に示すように、ケース１１は、吸気流路６０を区画形成する吸気流路形成部６４を有する。吸気流路形成部６４は、ケース１１の底面１１１及び前側壁１１３Ｆｒから立設された立壁部６５を有する。吸気流路形成部６４は、上面視で略Ｕ字形状を有し、吸気ダクト接続部１５に連続して設けられている。吸気流路形成部６４の立壁部６５にはシール部材６８が設けられており、ファンブラケット６７はシール部材６８に当接して取り付けられる。シール部材６８は、気体が不透過な材料で形成されており、例えばゴム発泡体である。このようにして、吸気流路６０は、ケース１１、ファンブラケット６７、及びシール部材６８により区画形成される。なお、吸気流路６０は、吸気ダクト接続部１５とファン３０の吸込口とを接続する吸気ダクトを設けることにより構成されてもよい。

（送風流路）
２つのバッテリモジュール２０は、前後方向に離間して配置され、これらの間には送風流路５０が形成される。送風流路５０は、ファン３０から送風された冷却空気が流れる流路である。送風流路５０は、隣り合うバッテリセルの間に形成されたセル間流路（不図示）に連通し、送風流路５０を流れる冷却空気がセル間流路に供給される。セル間流路に冷却空気が流れることにより、バッテリモジュール２０は冷却される。

図７及び図８に示すように、送風流路５０は、シール部材５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ）を介して、左右一対のバッテリブラケット５１、５２、ケース１１、及びジャンクションボックスブラケット５３により区画形成される。詳細は後述するが、シール部材５５は、ケース１１に設けられたシール部材５５ａと、左右一対のバッテリブラケット５１、５２にそれぞれ設けられたシール部材５５ｂ、５５ｃと、ジャンクションボックスブラケット５３に設けられたシール部材５５ｄと、を有する。シール部材５５は、気体が不透過な材料で形成されており、例えばゴム発泡体である。

図４及び図７に示すように、ケース１１の底面１１１には、上面視で四角リング形状を有するシール部材５５ａが設けられている。シール部材５５ａの前部５５１の上面には、前側に配置されたバッテリモジュール２０が載置され、シール部材５５ａの後部５５２の上面には、後側に配置されたバッテリモジュール２０が載置される。これにより、冷却空気が送風流路５０からバッテリモジュール２０の下方の空間に漏れることを抑制できる。

図５及び図７に示すように、左側バッテリブラケット５１には、送風流路５０に対向する面５１１に、シール部材５５ｂが設けられている。シール部材５５ｂは、２つのバッテリモジュール２０、ケース１１に設けられたシール部材５５ａ、及びジャンクションボックスブラケット５３に設けられたシール部材５５ｄに当接する。シール部材５５ｂは、送風流路５０の左側端部をシールし、冷却空気が左側バッテリブラケット５１とバッテリモジュール２０との隙間から送風流路５０外へ漏れることを抑制する。

右側バッテリブラケット５２は、後ブラケット５２１と、前ブラケット５２３と、を有する。後ブラケット５２１は、後側のバッテリモジュール２０に取り付けられ、前ブラケット５２３は、前側のバッテリモジュール２０に取り付けられる。後ブラケット５２１には、送風流路５０の流入口である開口５２２と、開口５２２の周囲に配置されたシール部材５５ｃとが設けられている。開口５２２は、上流側において送風ダクト３３に連通する。シール部材５５ｃは、２つのバッテリモジュール２０、ケース１１に設けられたシール部材５５ａ、及びジャンクションボックスブラケット５３に設けられたシール部材５５ｄに当接する。シール部材５５ｃは、送風流路５０の右側端部をシールし、冷却空気が右側バッテリブラケット５２とバッテリモジュール２０との隙間から送風流路５０外へ漏れることを抑制する。なお、本実施形態では、右側バッテリブラケット５２は後ブラケット５２１及び前ブラケット５２３の二つの部材で構成されたが、これに限られず、一つの部材で構成されてもよい。すなわち、一つの部材で構成された右側バッテリブラケット５２が２つのバッテリモジュール２０に取り付けられ、且つ、開口５２２を有する構成であってもよい。

図６に示すように、ジャンクションボックスブラケット５３は、前後方向の中央に設けられ、下方に凹んだ凹部５３０を有する。凹部５３０は、左右方向に延在する。凹部５３０は、最も下方に位置する底面５３１と、底面５３１から上方へ傾斜して設けられる傾斜面５３２と、を有する。ジャンクションボックスブラケット５３の凹部５３０の下面には、シール部材５５ｄが設けられている。シール部材５５ｄは、下方視で四角リング形状を有し、凹部５３０の底面５３１及び傾斜面５３２に設けられている。

ジャンクションボックスブラケット５３は、凹部５３０が２つのバッテリモジュール２０の間に上方から嵌め込まれるようにして設けられる。また、ジャンクションボックスブラケット５３は、シール部材５５ｄが各バッテリモジュール２０の角部に当接するように配置される。シール部材５５ｄは、送風流路５０の上部をシールし、冷却空気がジャンクションボックスブラケット５３とバッテリモジュール２０との隙間から送風流路５０外へ漏れることを抑制する。

図７及び図８に示すように、バッテリモジュール２０を収容するケース１１、バッテリモジュール２０を支持するバッテリブラケット５１、５２、及びジャンクションボックス４３が搭載されるジャンクションボックスブラケット５３を活用して、送風流路５０が区画形成される。図８の太い実線矢印で示すように、開口５２２から送風流路５０に流入した冷却空気は、送風流路５０からバッテリモジュール２０のセル間流路へと供給され、バッテリモジュール２０が冷却される。

このような構成によると、送風流路５０を形成するための送風ダクトを、２つのバッテリモジュール２０の間に設ける必要がないので、送風流路５０を形成するための部品点数を削減できる。よって、バッテリパック１０の製造コストの削減を図ることができる。また、送風ダクトを設けないので、送風流路５０の流路断面積が大きくなり、圧力損失を低減することができる。よって、バッテリモジュール２０の冷却性能を向上させることができる。

特に、本実施形態では、シール部材５５を除いて、送風流路５０を区画形成するためだけに用いられる部材を設けていない。具体的には、左側バッテリブラケット５１は、送風流路５０を区画形成する機能に加えて、前述のとおり、車体固定部９１によりバッテリモジュール２０を車体のサイドフレーム５に対して支持する機能を有する。同様に、右側バッテリブラケット５２は、ファンブラケット６７を介してバッテリモジュール２０を車体のサイドフレーム５に対して支持する機能を有する。また、ジャンクションボックスブラケット５３は、ジャンクションボックス４３を支持する機能を有する。このように、送風流路５０を区画形成する部品は複数の機能を有するので、効果的に部品点数の削減や省スペース化を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

例えば、前述した実施形態では、ジャンクションボックス４３が載置されたジャンクションボックスブラケット５３が送風流路５０の上面を区画形成したが、これに限られない。送風流路５０の上面は、他の部品（例えばバッテリＥＣＵ４１）が載置されたブラケットにより構成されてもよい。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。

（１）車両（車両１）に搭載されるバッテリパック（バッテリパック１０）であって、
バッテリセルが複数積層され、前記バッテリセルの積層方向（左右方向）と直交する方向（前後方向）に互いに離間して配置される第１バッテリモジュール（前側のバッテリモジュール２０）及び第２バッテリモジュール（後側のバッテリモジュール２０）と、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールを収容するケース（ケース１１）と、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールに冷却空気を送風するファン（ファン３０）と、
前記積層方向の両端部に設けられ、前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールを前記ケースに固定する一対のサイドブラケット（バッテリブラケット５１、５２）と、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールの上面に設けられ、他の部品（ジャンクションボックス４３）が搭載される上ブラケット（ジャンクションボックスブラケット５３）と、を備え、
前記一対のサイドブラケットのうち一方（右側バッテリブラケット５２）には、前記ファンから送風された前記冷却空気が通過する開口（開口５２２）が設けられ、
前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間には、隣り合うバッテリセル間の隙間と前記サイドブラケットの前記開口とに連通し、前記冷却空気が流れる流路（送風流路５０）が設けられ、
前記流路は、シール部材（シール部材５５ａ～５５ｄ）を介して、前記ケース、前記一対のサイドブラケット、及び前記上ブラケットにより区画形成される、
バッテリパック。

（１）によれば、バッテリモジュールを固定するサイドブラケット、他の部品が搭載される上ブラケット、及びケースを活用して、第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間の流路を区画形成するので、流路を形成するためのダクトを設ける必要がなく、部品点数を削減できる。また、流路断面積を大きくすることができ、バッテリモジュールの冷却効率を向上させることができる。

（２）（１）に記載のバッテリパックであって、
前記一対のサイドブラケットのうち少なくとも一方は、前記車両の骨格部材（サイドフレーム５）に固定される車体固定部（車体固定部９１、９２）を有する、
バッテリパック。

（２）によれば、車両の骨格部材に対してバッテリパックを固定するサイドブラケットは、バッテリモジュールを支持し、さらに流路を区画形成する。

（３）（１）又は（２）に記載のバッテリパックであって、
前記上ブラケットは、下方に凹んだ凹部（凹部５３０）を有し、該凹部が前記シール部材を介して前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間に上方から嵌め込まれて設けられる、
バッテリパック。

（３）によれば、上ブラケットの凹部を第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとの間にシール部材を介して上方から嵌め込むことで、流路の上部を区画形成することができる。

１車両
５サイドフレーム（骨格部材）
１０バッテリパック
１１ケース
３０ファン
４３ジャンクションボックス（他の部品）
５０送風流路（流路）
５１左側バッテリブラケット（サイドブラケット）
５２右側バッテリブラケット（サイドブラケット）
５２２開口
５３ジャンクションボックスブラケット（上ブラケット）
５３０凹部
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄシール部材

Claims

車両に搭載されるバッテリパックであって、
バッテリセルが複数積層され、前記バッテリセルの積層方向と直交する方向に互いに離間して配置される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールを収容するケースと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールに冷却空気を送風するファンと、
前記積層方向の両端部に設けられ、前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールを前記ケースに固定する一対のサイドブラケットと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールの上面に設けられ、他の部品が搭載される上ブラケットと、を備え、
前記一対のサイドブラケットのうち一方には、前記ファンから送風された前記冷却空気が通過する開口が設けられ、
前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間には、隣り合うバッテリセル間の隙間と前記サイドブラケットの前記開口とに連通し、前記冷却空気が流れる流路が設けられ、
前記流路は、シール部材を介して、前記ケース、前記一対のサイドブラケット、及び前記上ブラケットにより区画形成される、
バッテリパック。
請求項１に記載のバッテリパックであって、
前記一対のサイドブラケットのうち少なくとも一方は、前記車両の骨格部材に固定される車体固定部を有する、
バッテリパック。
請求項１又は２に記載のバッテリパックであって、
前記上ブラケットは、下方に凹んだ凹部を有し、該凹部が前記シール部材を介して前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの間に上方から嵌め込まれて設けられる、
バッテリパック。