车辆用电池包的制作方法

1.本发明涉及一种搭载于车辆的二次电池的电池包。


背景技术：

2.作为相关技术，存在一种通过用风扇对搭载于车辆的二次电池(电池、电池堆等)进行空气冷却，抑制由温度上升导致的二次电池的劣化和性能下降的技术。例如，通过将冷却风扇内置于电池包，并使空气在电池包内循环来冷却二次电池的技术广为人知。另外，通过从电池包的外部引入冷却风，来提高冷却效率的技术也广为人知(例如，参考日本专利文献特开2014-229560号公报、以及国际公开第2016/157263号公报)。
3.除了二次电池之外，在转换器和控制电路也内置于电池包的情况下，对这些也进行冷却为佳。基于这样的课题，在国际公开第2016/157263号所记载的技术中记载有，在二次电池与转换器之间设置隔墙，通过分离冷却风的通道来维持风量平衡。据此，可以有效地冷却二次电池与转换器双方，并确保冷却性能。
4.然而，在国际公开第2016/157263号所记载的结构中，由于二次电池与转换器各自设置独立的冷却风通道，因此电池包的尺寸容易变大，而很难小型化。特别是，在搭载于车辆的电池包中，电池包的大小对车辆搭载性产生很大影响。另一方面，在国际公开第2016/157263号所记载的结构中，如果不设置隔墙，而是仅将二次电池与转换器内置于电池包，则在转换器中产生的热会使二次电池的温度上升，从而导致二次电池劣化和性能下降。


技术实现要素：

5.发明所要解决的技术问题
6.本发明提供一种能够改善冷却性能及车辆搭载性的车辆用电池包。
7.解决问题的技术手段
8.根据本发明的一方式，车辆用电池包具备二次电池、转换器以及风扇。二次电池收纳于容器的内部而搭载于车辆。转换器在容器的内部与二次电池相邻地配置，在搭载于车辆的电路与二次电池之间转换电压。风扇配置于转换器的上方，将转换器附近的空气向远离二次电池的方向供给。
9.发明效果
10.通过使用风扇将转换器附近的空气向远离二次电池的方向供给，通过在转换器中产生的热，能够抑制二次电池的温度上升，从而能够提高冷却性能。
附图说明
11.图1是车辆用电池包的示意性的分解立体图。
12.图2是车辆用电池包的示意性的剖面图。
13.图3是表示车辆用电池的内部结构的示意性的俯视图。
14.【符号说明】
15.1：电池包
16.12：散热器
17.2：二次电池
18.13：第一横架
19.3：转换器
20.14：第二横架
21.4：风扇
22.15：框架构件
23.5：上容器
24.16：支架
25.6：下容器
26.17：汇流条
27.7：入口开口部
28.18：风机管
29.8：出口开口部
30.20：电池单元
31.9：风管
32.21：第一间隙
33.10：出气口
34.22：第二间隙
35.11：进气口
具体实施方式
36.【1.结构】
37.图1是分解表示作为实施例的电池包1(车辆用电池包)的结构的立体图。另外，图2是电池包1的纵剖面图，图3是电池包1的俯视图。图中的前后左右上下表示以搭载电池包1的车辆的驾驶员为基准确定的方向。另外，图2中所示的粗箭头表示空气流动的方向。
38.电池包1搭载于车辆的地板下和车室内，行李间等。在搭载电池包1的车辆的种类中，除了电动汽车和混合动力汽车，还包括发动机车辆(例如，汽油车、柴油车等)。在车辆中，至少搭载有供给电池包1的电力的电路(例如，电机驱动电路和电器设备驱动电路等)。如图1～图3所示，电池包1具有在容器5、6的内部具备二次电池2、转换器3以及风扇4的结构。
39.二次电池2是例如锂离子二次电池和锂离子聚合物电池、镍氢二次电池以及铅蓄电池等。在这里所说的二次电池2中，除了单电池(电池单元)还包括组电池(电池模块)。二次电池2的电压(开放电压)根据供给电池包1的电力的电路而设定。例如，在电池包1搭载于轻度混合动力汽车的情况下，二次电池2的电压设定为48[v]左右。此外，在轻度混合动力汽车中设置有：第一电路(48v动力电路)，用于驱动行驶用电机；第二电路(12v动力电路)，用于驱动辅助设备。积蓄在二次电池2的电力直接向第一电路供给。经由转换器3降压之后向第二电路供给。
[0040]
如图2所示，二次电池2在容器5、6内部配置于靠上方的位置。如果观察二次电池2与容器5、6之间的间隙，则形成为二次电池2的下面侧的第一间隙21大于上面侧的第二间隙22。第一间隙21是二次电池2与下容器6(后述)之间的间隙，第二间隙22是二次电池2与上容器5(后述)之间的间隙。据此，冷却风较容易从二次电池2的下方通过。本实施方式的二次电池2是组电池，即电池单元20暴露在二次电池2的下面侧。通过使电池单元20相对于第一间隙21暴露，改善电池单元20的散热性。
[0041]
转换器3是插装于二次电池2与搭载于车辆的电路之间的变压器(dc-dc转换器)，具有对积蓄在二次电池2的电力进行变压并向车辆供电的功能，以及对在车辆侧生成的电力(例如，发电电力和再生电力等)进行变压并给二次电池2充电的功能。例如，对于电压设定为48[v]左右的二次电池2，转换器3承担将其电压降压至12[v]并供给至辅助设备的作用。此外，转换器3中的电力的供给方向和电压的转换方向(升压、降压)并不限定于此。
[0042]
转换器3在容器5、6的内部配置于与二次电池2相邻的位置。转换器3的发热量大于二次电池2的发热量，因此转换器3与二次电池2相比，安装于冷却风的下游侧。如图1所示，二次电池2和转换器3在车宽方向上并列地配置。二次电池2与转换器3之间通过汇流条17连接。另外，在转换器3的上面侧设置有散热用的散热器12。散热器12由导热性较高的金属形成，以与空气的接触面积变大的形状(例如，针和梳等形状)成型。
[0043]
风扇4是用于生成冷却二次电池2与转换器3的空气流的鼓风装置。该风扇4配置于转换器3的上方，具有将转换器3附近的空气向远离二次电池2的方向供给的功能。在风扇4的内部，可旋转地设置有与电动电机连接的风扇(未图示)。另外，在与转换器3(散热器12)相对的风扇4的下面侧，形成有空气的进气口11。
[0044]
如图1所示，风扇4是西洛克风扇(离心鼓风机)，配置为在风扇的旋转轴向上下方向延伸。通过旋转风扇，从设置于风扇4下面的进气口11吸入空气，并向风扇的离心方向即水平方向圧送空气。圧送的空气通过风机管18从其前端的出气口10向下供给。风机管18以旋转轴为中心从风扇4的前面侧顺时针延伸，向与二次电池2相反一侧(风扇4的右侧面侧)开口。
[0045]
容器5、6是上容器5与下容器6组合而形成的电池包1的外壳材料。上容器5形成为下方开放的容器状，下容器6形成为上方开放的容器状。通过组合这些开口部使之合体，形成中空的容器5、6。容器5、6的材质用具有恒定强度和刚性的合成树脂和泡沫树脂。此外，虽然容器5、6的内部不需要严密的气密，但为了提高保护性，优选为，设计上容器5和下容器6的形状，以免产生较大的间隙。
[0046]
在上容器5中，设置有用于将空气导入内部的入口开口部7。入口开口部7形成于上容器5的侧面。如图3所示，在俯视时，入口开口部7的位置隔着二次电池2设定在与转换器3和风扇4相反一侧。如图1～图3所示，入口开口部7的位置在二次电池2的左侧。据此，通过入口开口部7从容器5、6的外部向内部导入的空气，在通过转换器3的附近之前通过二次电池2的附近。因此，在转换器3中产生的热较难传递至二次电池2，从而提高二次电池2的冷却性能。此外，在入口开口部7中连接有与车室内连通的风管9。据此，车室内的空气作为电池包1的冷却风而活用。
[0047]
在下容器6中，设置有将风扇4供给的空气从容器5、6的内部向外部流出的出口开口部8。出口开口部8形成于下容器6的下面(底面)。在俯视时，出口开口部8的位置设定在隔
着转换器3与二次电池2相反一侧。如图3所示，在俯视时，在画上连结入口开口部7与出口开口部8的虚线(图3中的双点划线)时，可以实现在其虚线上二次电池2比转换器3接近入口开口部7，转换器3比二次电池2接近出口开口部8的布局。
[0048]
在二次电池2、转换器3以及风扇4的前后，配置有车辆的第一横架13与第二横架14。这些第一横架13和第二横架14是固定在左右侧梁的框架。第一横架13在比二次电池2、转换器3以及风扇4的前方向车宽方向延伸，第二横架14在这些后方向车宽方向延伸。侧梁是向车长方向延伸的框架，在车宽方向上隔着恒定的间隔在左右设置成一对。二次电池2、转换器3以及风扇4通过支架16分别固定在第一横架13与第二横架14。
[0049]
本实施方式的第一横架13是座位横向构件，构成为乘客座位(座位)的脚边固定在第一横架13。第二横架14是副座位横向构件，在比第一横架13的后方，相对于第一横架13几乎平行地配置。这些第一横架13和第二横架14可以设置成贯穿下容器6的侧面。或者，也可以形成为使容器5、6的接合面与第一横架13和第二横架14的形状相匹配。
[0050]
第一横架13与第二横架14之间通过框架构件15连接。框架构件15是在二次电池2与转换器3之间延伸的框架，作为支撑前后方向的荷载(例如，后碰撞荷载和前碰撞荷载)的加强构件发挥作用。另外，在俯视时，框架构件15配置成区划二次电池与转换器之间。此外，可以通过省略框架构件15，减少容器5、6内部中的冷却风的通道阻力。或者，如图2所示，也可以通过使框架构架15位于比二次电池2的下面更上方的位置，减少冷却风的通道阻力。
[0051]
【2.效果】
[0052]
(1)在上述电池包1中，设置有二次电池2、转换器3以及风扇4。风扇4配置于转换器3的上方，将转换器3附近的空气向远离二次电池2的方向供给。据此，在转换器3中产生的热难以传递至二次电池2，从而抑制二次电池2的温度上升。因此，能够提高二次电池2的冷却性能。另外，在转换器3的上方配置有风扇4，因此能够将在转换器3中产生的热通过风扇4有效地移送至远处，从而能够提高转换器3的冷却性能。此外，转换器3与二次电池2相邻地配置，因此能够减小电池包1的尺寸，并能够提高车辆搭载性。这样，根据上述电池包1，能够改善电池包1的冷却性及车辆搭载性。
[0053]
(2)在上述电池包1中，设置有入口开口部7和出口开口部8。如图3所示，在俯视时，转换器3及风扇4隔着二次电池2配置于与入口开口部7相反一侧。据此，容易生成从二次电池2朝向转换器3的冷却风流，从而能够提高电池包1的冷却性能。另外，由于结构精简，因此能够降低电池包1的生产成本，并能够提高商品性。
[0054]
(3)在上述电池包1中，出口开口部8形成于下容器6的底面。在俯视时，出口开口部8隔着转换器3及风扇4配置于与二次电池2相反一侧。据此，在转换器3中产生的热确实能够向远离二次电池2的方向移动，从而能够提高电池包1的冷却性能。另外，容易将在电池包1的内部产生的热废弃到车辆下面侧(路面侧)，并能够提高电池包1的冷却性能。
[0055]
(4)如图2所示，在风扇4的下面侧设置有空气的进气口11。据此，能够通过风扇4有效地回收从转换器3朝向上方移动的高温空气，从而能够提高转换器3的冷却性能。
[0056]
(5)另外，在转换器3的上面侧设置有散热器12。据此，能够有效地散发在转换器3产生的热，从而能够提高转换器3的冷却性能。另外，通过使散热器12与空气的进气口11相对，能够更加提高转换器3的冷却性能。
[0057]
(6)在上述电池包1中，二次电池2与转换器3在车宽方向上相邻地配置。据此，能够
使电池包1的车长方向(前后方向)的尺寸紧凑，从而能够提高车辆搭载性。另外，相对于车辆的行驶风，二次电池2的下面部分与转换器3的下面部分较容易均匀地冷却，因此能够通过行驶风提高容器5、6的冷却效率。
[0058]
(7)如图1所示，在二次电池2的前后，设置有车辆的框架的一部分即第一横架13与第二横架14。二次电池2、转换器3以及风扇4分别固定在第一横架13与第二横架14。第一横架13发挥保护二次电池2、转换器3以及风扇4的前方侧的功能，第二横架14发挥保护二次电池2、转换器3以及风扇4的后方侧的功能。因此，能够提高电池包1的保护性能。另外，通过将二次电池2、转换器3以及风扇4固定在车辆的框架，能够提高安装状态的稳定性。
[0059]
(8)在第一横架13与第二横架14之间设置有框架构件15。据此，能够提高相对于前后方向的荷载的强度和刚性，并能够提高电池包1的保护性能。另外，如图3所示，在使框架构件15位于比二次电池2的下面上方的位置的情况下，能够减少容器5、6的内部中的冷却风的通道阻力，并能够提高电池包1的冷却性能。
[0060]
(9)在上述电池包1中，二次电池2在容器5、6的内部配置于靠上方的位置。如图2所示，二次电池2的下面侧的间隙即第一间隙21形成为大于上面侧的间隙即第二间隙22。根据这种结构，能够在二次电池2的下方形成冷却风的通道，从而能够提高二次电池2的冷却性能。
[0061]
(10)另外，通过将二次电池2的电池单元20相对于第一间隙21暴露，能够改善电池单元20的散热性，并能够进一步提高二次电池2的冷却性能。
[0062]
(11)在上述电池包1中，使用西洛克风扇。西洛克风扇是从风扇的旋转轴向辐射方向外侧(离心方向)圧送空气的鼓风机。因此，通过将风机管18向远离二次电池2的方向延伸设置，可以较容易将转换器3附近的空气从二次电池2移动至远处。因此，能够在抑制成本的同时，以精简的结构实现冷却性能较高的电池包1。
[0063]
【3.变形例】
[0064]
上述实施方式仅为一个示例，并无排除在实施方式中未说明的各种变形以及技术的应用之意。本实施方式的各结构，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变形。另外，根据需要可以进行取舍选择，或者可以适当地组合。至少，通过在与二次电池2相邻配置的转换器3的上方配置风扇4，将转换器3附近的空气向远离二次电池2的方向供给，实现与上述实施方式相同的效果。
[0065]
本技术基于2019年12月6日申请的日本专利申请特愿2019-220919而完成，其内容在此作为参考而引用。