JP7319376B2 - 電池パック及び電気自動車 - Google Patents

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（関連出願の相互参照）
本願は、ビーワイディー カンパニー リミテッドが２０１９年１月９日に提出した、中国特許出願第「２０１９１００２１２４４．０」、「２０１９１００２０９６７．９」、「２０１９１００２１２４６．Ｘ」、「２０１９１００２１２４８．９」、「２０１９１００２１２４７．４」及び「２０１９１００２０９２５．５」号の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。

本願は、電池の技術分野に関し、具体的には、電池パック及び前記電池パックを有する電気自動車に関する。

従来技術において、例えば、電気自動車に適用される電池パックは、主に、パック本体と、パック本体内に取り付けられ、それぞれが複数の単電池からなる複数の電池モジュールとを含む。

電気自動車の航続能力に対するユーザーの要件が徐々に高まっているにつれて、車体の底部の空間が限られている場合、従来技術における動力電池パックを採用すれば、内部空間の利用率が低くなり、動力電池パックのエネルギー密度が需要を満たすことができず、これも電気自動車の発展を制限する重要な要因となってきている。

関連する従来技術において、図１に示すように、電池パック１０’のパック本体２００’’は、幅方向クロスビーム５００’及び長手方向クロスビーム６００’によって、複数の電池モジュール４００’の取付領域に分割されることが多く、例えば、ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池の電池モジュール４００’は、ねじなどにより、幅方向クロスビーム５００’又は長手方向クロスビーム６００’に固定される。電池モジュール４００’は、順に配列された複数の単電池を含み、複数の単電池は、配列して電池アレイを形成し、電池アレイの外部にエンドビーム及び／又はサイドビームが設けられ、一般的には、エンドビームとサイドビームを同時に含み、エンドビームとサイドビームは、固定されて電池アレイを収容する空間を囲む。また、エンドビームとサイドビームは、電池アレイの固定を実現するために、ねじにより接続されてもよく、タイロッドなどの他の接続部材により接続されてもよい。

出願人は、試験及び分析により、電池モジュール４００’がねじなどの構造により幅方向クロスビーム５００’又は長手方向クロスビーム６００’に固定されるため、空間が無駄になり、また、ねじなどの接続部材を増加させるため、重量が増加し、エネルギー密度が低くなり、なお、電池モジュール４００’がエンドビームとサイドビームの組み合わせにより設計され、エンドビームとサイドビームがいずれも一定の厚さ及び高さを有するため、パック本体２００’’の内部の空間が無駄になり、パック本体２００’’の体積利用率が低くなることを見出した。一般的な場合には、上記従来技術における電池パック１０’は、パック本体２００’’内の単電池の体積の和とパック本体２００’’の体積との比がいずれも５０％程度であり、さらに４０％まで低い。

上記従来技術に係る電池パック１０’によれば、それが採用した電池モジュール４００’のエンドビーム、サイドビーム、及び電池パックの内部の接続取付方式などは、いずれもパック本体２００’’の内部空間の利用率を低下させ、その結果、電池パック１０’では、単電池の体積の和とパック本体２００’’の体積との比が低すぎて、そのエネルギー密度が電気自動車の航続能力に対するユーザの需要を満たすことができず、これは、電気自動車の発展を制限する重要な要因となってきている。なお、煩雑な組立過程があり、組立工程が複雑であり、先に電池モジュールに組み立て、次に電池モジュールをパック本体内に取り付ける必要があるため、手間や物資などのコストを増加させ、また、複数回の組立工程が必要であるため、電池パックの組立過程において、不良品発生の確率が高まり、複数回の組立により、電池パックが緩み、取付が強固にならない可能性が大きくなり、電池パックの品質に悪影響を及ぼし、電池パックの安定性及び信頼性を低下させる。

本願は、少なくとも従来技術における技術的課題の１つを解決しようとする。したがって、本願は、空間利用率が高く、エネルギー密度が大きく、航続能力が強く、信頼性が高く、コストが低く、品質が高いなどの利点を有する電池パックを提供することを１つの目的とする。

本願はさらに、前記電池パックを有する電気自動車を提供する。

本願の第１の態様の実施例に係る電池パックは、パック本体と、前記パック本体内に設けられた複数の単電池と、を含み、前記複数の単電池の体積の和Ｖ１と前記電池パックの体積Ｖ２は、Ｖ１／Ｖ２≧５５％を満たし、前記電池パックは、互いに垂直な第１の方向及び第２の方向を有し、前記単電池は、長手方向が前記電池パックの第１の方向に沿うように配置され、前記複数の単電池は、前記電池パックの第２の方向に沿って配列され、前記パック本体は、前記第１の方向に沿って１つの単電池のみを収容し、前記単電池は、長さが６００～２５００ｍｍである電池本体を含む。

本願の実施例に係る動力電池は、単電池の体積の和と電池パックの体積との割合、すなわちＶ１／Ｖ２≧５５％を限定することにより、電池パックの空間利用率を向上させることができ、電池パック内により多くの単電池を配置し、すなわち単位空間内により多くのエネルギー供給構造を配置することにより、エネルギー密度を向上させて、占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。同時に電池パックを組み立てる過程において、コストを低減し、品質及び電池パックの信頼性を向上させる。

本願の第２の態様の実施例に係る電気自動車は、本願の第１の態様の実施例に記載の電池パックを含む。

本願の実施例に係る電気自動車は、本願の第１の態様の実施例に記載の電池パックを利用することにより、電池の占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。

本願の第３の態様の実施例に係るエネルギー蓄積装置は、本願の第１の態様の実施例に記載の電池パックを含む。

本願の追加の態様及び利点は、一部が以下の説明において示され、一部が以下の説明において明らかになるか又は本願の実施により把握される。

従来技術における電池パックの分解図である。 本願の実施例に係る電池パックの断面図である。 本願の実施例に係る電池パックの斜視図である。 本願の実施例に係る電池パックの分解図である。 本願の実施例に係る単電池の概略構成図である。 本願の実施例に係る電池パックの電池モジュールの配列方式概略図である。 本願の別の実施例に係る電池パックの電池モジュールの配列方式概略図である。 本願の実施例に係る電池パックのパック本体が電気自動車に形成された概略構成図である。 本願の実施例に係る電気自動車の概略構成図である。 本願の実施例に係る電気自動車の分解図である。 図２におけるＧ領域の拡大図である。 本願の第１の代替的な実施例に係る電池パックの斜視図である。 本願の第２の代替的な実施例に係る電池パックの斜視図である。 本願の第３の代替的な実施例に係る電池パックの斜視図である。 本願の第４の代替的な実施例に係る電池パックの斜視図である。 本願の第５の代替的な実施例に係る電池パックの斜視図である。

以下、本願の実施例を詳細に説明し、上記実施例の例は図面に示され、全体を通して同一又は類似する符号は、同一又は類似する部品、若しくは同一又は類似する機能を有する部品を示す。以下、図面を参照して説明される実施例は、例示的なものであり、本願を解釈するものに過ぎず、本願を限定するものであると理解すべきではない。

なお、本願の説明において、用語「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「内」、「外」などで示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本願を容易に説明し説明を簡略化するためのものに過ぎず、示された装置又は部品が特定の方位を有するとともに、特定の方位で構成されて動作しなければならないことを示すか又は示唆するものではないため、本願を限定するものであると理解すべきではない。

また、本願の説明において、「複数」とは、２つ以上を意味する。

従来技術における電池パックの現状を考慮して、本願は、空間利用率が高く、エネルギー密度が大きく、航続能力が高いなどの利点を有する電池パック及びそれを有する電気自動車を提供する。

以下、図面を参照して、本願の実施例に係る電池パック１０を説明する。

図２～図１６に示すように、本願の実施例に係る電池パック１０は、パック本体２００と、複数の単電池１００とを含む。

複数の単電池１００はパック本体２００内に設けられ、パック本体２００は、複数の単電池１００を収容するケースとして理解することができ、例えば、トレイ２１０及び上部カバー２２０を含んでよく、トレイ２１０及び上部カバー２２０は共に複数の単電池１００の収容空間を画定し、複数の単電池１００はトレイ２１０に設けられ、かつ上部カバー２２０によりカバーされる。複数の単電池１００の体積の和Ｖ１と電池パック１０の体積Ｖ２は、Ｖ１／Ｖ２≧５５％を満たす。

当業者であれば理解できるように、Ｖ１は、各単電池１００の体積と単電池１００の数との積であり、すなわち、Ｖ１は、複数の単電池１００の総体積であり、Ｖ２は、電池パック１０の外郭によって規定される立体形状の全体積である。

本願の実施例に係る電池パック１０によれば、単電池１００の体積Ｖ１の和と電池パック１０の体積Ｖ２との割合、すなわちＶ１／Ｖ２≧５５％を限定することにより、電池パック１０の空間利用率を向上させることができ、電池パック１０内により多くの単電池１００を配置し、すなわち単位空間内により多くのエネルギー供給構造を配置することにより、エネルギー密度を向上させて、占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。同時に電池パックを組み立てる過程において、コストを低減し、品質及び電池パックの信頼性を向上させ、本願に係る電池パックにおいて、上記パック本体は、上記第１の方向に沿って１つの単電池のみを収容し、上記単電池は、長さが６００－２５００ｍｍである電池本体を含み、かつ電池パック内に第１の方向に沿って配置され、第２の方向に沿って配列され、単電池を配列して電池パックに配置し、体積利用率が５５％以上の電池パックを形成することにより、空間利用率を向上させ、エネルギー密度及び該電池パックを使用する電気自動車の航続能力を向上させる。

本願のいくつかの具体的な実施例において、単電池１００の体積の和Ｖ１と電池パック１０の体積Ｖ２との割合は、Ｖ１／Ｖ２≧６０％を満たす。

本願の他の具体的な実施例において、単電池１００の体積の和Ｖ１と電池パック１０の体積Ｖ２との割合は、Ｖ１／Ｖ２≧６２％を満たす。

本願の他の具体的な実施例において、単電池１００の体積の和Ｖ１と電池パック１０の体積Ｖ２との割合は、Ｖ１／Ｖ２≧６５％を満たす。

理解できるように、Ｖ２は、電池パック１０の外郭によって規定される立体形状の全体積であり、すなわち、電池パック１０の内部空間を含む体積であり、すなわち、電池パック１０の外郭によって空間上で囲まれた立体領域の体積である。電気自動車において、Ｖ１／Ｖ２は、空間利用率と理解することができる。

当業者であれば理解できるように、いくつかの要因の影響により、例えば、周辺部品が、トレイの底部の衝突防止空間、液冷システム、保温材料、絶縁保護材、熱安全補助部品、排火排気通路、高圧配電モジュールなどを含むパック本体２００の内部空間を占有するため、Ｖ１／Ｖ２のピーク値は、一般的に８０％であり、すなわちＶ１／Ｖ２≦８０％である。

以下、図面を参照して、本願の具体的な実施例に係る電池パック１０を説明し、電池パック１０は、長手方向が矢印Ａで示され、幅方向が矢印Ｂで示され、高さ方向が矢印Ｃで示される。

本願のいくつかの具体的な実施例において、図２～図４に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パック１０の幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００は電池パック１０の長手Ａ方向に沿って配列されることにより、電池パック１０のＶ１／Ｖ２を５５％、６０％、６２％、６５％又はそれ以上に達することに役立ち、同時に、他の電子部品（例えば電池管理システムＢＭＳ）を取り付けるための十分な空間を予約するために、一般的に電池パック１０の空間利用率を８５％以下に設定する。

本願のいくつかの具体例において、図３及び図４に示すように、電池パック１０の幅方向Ｂに、単電池１００とパック本体２００の側壁との間の距離は単電池１００の長さより小さく、具体的には、電池パック１０の幅方向Ｂに、単電池１００の一端とそれ（単電池１００の上記一端）に隣接するパック本体２００のサイドビームとの間の最近接距離はＬ１であり、単電池１００の他端とそれ（単電池１００の上記他端）に隣接するパック本体２００のサイドビームとの間の最近接距離はＬ２であり、単電池１００の長さＬは、Ｌ１＋Ｌ２＜Ｌを満たす。このように、電池パック１０の幅方向Ｂに、追加の別の単電池１００を収容することができない。

換言すれば、パック本体２００は、電池パック１０の幅方向Ｂに、１つの単電池１００のみを収容する。すなわち、電池パック１０の幅方向Ｂに、単電池１００は、２つ又は２つ以上の数で該方向に配置することができない。電池パック１０において、単電池１００が電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って少なくとも２層設けられる場合、少なくとも１層の単電池１００は、電池パック１０の幅方向Ｂに１つだけ収容することができる。上記単電池１００を１つだけ収容することは、電池パック１０の幅方向Ｂに、１つだけの単電池１００を並列に設けることができることを指し、電池パック１０の高さ方向Ｃに、２層設けることができるが、電池パック１０の幅方向Ｂに１つ以上の単電池１００を配列することではない。

理解できるように、電池パック１０の幅方向Ｂに、パック本体２００の両側は、サイドビームであり、電池パック１０の長手方向Ａに、パック本体２００の両端は、エンドビームである。

本願のいくつかの具体例において、図３及び図４に示すように、単電池１００の長さは電池パック１０の幅方向Ｂ全体に延び、すなわち電池パック１０の幅方向Ｂに沿って、単電池１００はパック本体２００の一側から他側まで延び、単電池１００の長さは電池パック１０の幅方向Ｂに充填され、パック本体２００には電池パック１０の幅方向Ｂに２つ又は２つ以上の単電池１００を配置することができず、単電池１００の長手方向の両端はパック本体２００の幅方向Ｂに対向する両側壁に嵌合し、例えば、パック本体２００に固定することができる。これにより、パック本体２００の内部に幅方向クロスビーム及び長手方向クロスビームを必要とせず、直接的に、接続された単電池１００により中間ビームの役割を担い、パック本体２００の構造を大幅に簡略化し、中間ビームの占有する空間及び単電池１００の取付構造の占有する空間を減少させることにより、空間利用率を向上させ、航続能力を向上させる。

当然のことながら、本願の実施例は、幅方向クロスビーム及び長手方向クロスビームを設けないことに限定されず、本願のいくつかの実施例において、図１３に示すように、パック本体２００内に幅方向クロスビーム５００を設けることができ、幅方向クロスビーム５００は電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、複数の単電池１００は電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されて電池アレイを形成し、幅方向クロスビーム５００は上記電池アレイを電池パック１０の長手方向Ａに沿って少なくとも二分割し、上記電池アレイの各部分は、少なくとも１つの単電池１００を含み、かつ１つの電池モジュール４００を構成する。

当然のことながら、本願の他のいくつかの実施例において、図１２に示すように、パック本体２００内に長手方向クロスビーム６００が設けられてもよく、長手方向クロスビーム６００は電池パック１０の長手方向Ａに沿って延び、単電池１００は、長手方向が電池パック１０の幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００は電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されて電池アレイを形成し、上記パック本体２００内に電池パック１０の幅方向Ｂに沿って少なくとも２列の電池アレイが配置され、各列の電池アレイは電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列された複数の単電池１００を含み、長手方向クロスビーム６００は隣接する２列の電池アレイの間に位置する。

本願のいくつかの具体例において、パック本体２００は、電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置するサイドビームを含み、単電池１００の長手方向の両端は、上記サイドビームに支持され、パック本体２００は、電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置するエンドビームを含み、上記エンドビームは、それに隣接する単電池１００に対して内向きの押圧力を提供する。

図３及び図４に示すように、パック本体２００は、第１のサイドビーム２０１、第２のサイドビーム２０２、第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４を有し、第１のサイドビーム２０１、第２のサイドビーム２０２、第１のエンドビーム２０３、第２のエンドビーム２０４は順に首尾接続され、第１のサイドビーム２０１と第２のサイドビーム２０２は電池パック１０の幅方向Ｂに対向し、第１のエンドビーム２０３と第２のエンドビーム２０４は電池パック１０の長手方向Ａに対向する。第１のサイドビーム２０１及び第２のサイドビーム２０２は単電池１００の長手方向の両端に支持力を提供し、すなわち単電池１００の一端が第１のサイドビーム２０１に支持され、かつ他端が第２のサイドビーム２０２に支持される。第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４は単電池１００の厚さ方向の両側に押圧力を提供し、すなわち第１のエンドビーム２０３は第１のエンドビーム２０３に隣接して設けられた単電池１００に第２のエンドビーム２０４に向かう作用力を印加し、第２のエンドビーム２０４は第２のエンドビーム２０４に隣接して設けられた単電池１００に第１のエンドビーム２０３に向かう作用力を印加することにより、複数の単電池１００は、電池パック１０の長手方向Ａに沿って第１のエンドビーム２０３と第２のエンドビーム２０４との間に緊密に配列し、互いに貼り合わせることができる。また、第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４は、電池パック１０の長手方向Ａに複数の単電池１００を位置規制することができ、特に、単電池１００が僅かに膨張すると、単電池１００に対して緩衝し内向きの圧力を提供するという作用を果たし、単電池１００の膨張量及び変形量が大きすぎることを防止することができる。

本願のいくつかの具体例において、図７に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パック１０の幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００は電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されて電池アレイを形成し、パック本体２００内に電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って少なくとも２層の電池アレイを含む。これにより、単電池１００の数を最適化することにより、空間利用率を向上させてエネルギー密度を向上させ、かつＢＩＣ、低電圧サンプラーの集積化を実現しやすい。

本願のいくつかの具体的な実施例において、図１５及び図１６に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パック１０の長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００は電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されることにより、電池パック１０の空間利用率を５５％、６０％、６２％、６５％又はそれ以上に設定することに役立つ。

本願のいくつかの具体例において、図１５及び図１６に示すように、電池パック１０の長手方向Ａに、単電池１００とパック本体２００の端壁との間の距離は単電池１００の長さよりも小さい。具体的には、電池パック１０の長手方向Ａに、単電池１００の一端とそれ（単電池１００の上記一端）に隣接するパック本体２００のエンドビームとの間の最近接距離は、Ｌ３であり、単電池１００の他端とそれ（単電池１００の上記他端）に隣接するパック本体２００のエンドビームとの間の最近接距離は、Ｌ４であり、単電池１００の長さＬは、Ｌ３＋Ｌ４＜Ｌを満たす。このように、電池パック１０の長手方向Ａに、追加の別の単電池１００を収容することができない。

換言すれば、パック本体２００は、電池パック１０の長手方向Ａに、１つの単電池１００のみを収容する。すなわち、電池パック１０の長手方向Ａに、単電池１００は、２つ又は２つ以上の数で該方向に配置することができない。

理解できるように、電池パック１０の幅方向Ｂに、パック本体２００の両側は、サイドビームであり、電池パック１０の長手方向Ａに、パック本体２００の両端は、エンドビームである。

本願のいくつかの具体例において、図１５及び図１６に示すように、単電池１００の長さは電池パック１０の長手方向Ａ全体に延び、すなわち電池パック１０の長手方向Ａに沿って、単電池１００はパック本体２００の一端から他端まで延び、単電池１００の長さは電池パック１０の長手方向Ａに充填され、パック本体２００には電池パック１０の長手方向Ａに２つ又は２つ以上の単電池１００を配置することができず、単電池１００の長手方向の両端はパック本体２００の長手方向Ａに対向する両端壁に嵌合し、例えば、パック本体２００に固定することができる。これにより、パック本体２００の内部に幅方向クロスビーム及び長手方向クロスビームを必要とせず、直接的に、接続された単電池１００により中間ビームの役割を担い、パック本体２００の構造を大幅に簡略化し、中間ビームの占有する空間及び単電池１００の取付構造の占有する空間を減少させることにより、空間利用率を向上させ、航続能力を向上させる。

当然のことながら、本願の実施例は、横方向及び幅方向クロスビームを設けないことに限定されず、本願のいくつかの実施例において、図１５に示すように、パック本体２００内に長手方向クロスビーム６００を設けることができ、長手方向クロスビーム６００は電池パック１０の長手方向Ａに沿って延び、複数の単電池１００は電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されて電池アレイを形成し、長手方向クロスビーム６００は上記電池アレイを電池パック１０の幅方向Ｂに沿って少なくとも二分割し、上記電池アレイの各部分は、少なくとも１つの単電池１００を含み、かつ１つの電池モジュール４００を構成する。

当然のことながら、本願の他のいくつかの実施例において、パック本体２００内に幅方向クロスビーム５００が設けられてもよく、幅方向クロスビーム５００は電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、単電池１００は、長手方向が電池パック１０の長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００は電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されて電池アレイを形成し、パック本体２００内に電池パック１０の長手方向Ａに沿って少なくとも２列の電池アレイが配置され、各列の電池アレイは電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列された複数の単電池１００を含み、幅方向クロスビーム５００は隣接する２列の電池アレイの間に位置する。

本願のいくつかの具体例において、パック本体２００は、電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置するエンドビームを含み、単電池１００の長手方向の両端は、上記エンドビームに支持され、パック本体２００は、電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置するサイドビームを含み、上記サイドビームは、それに隣接する単電池１００に対して内向きの押圧力を提供する。

図１６に示すように、パック本体２００は、第１のサイドビーム２０１、第２のサイドビーム２０２、第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４を有し、第１のサイドビーム２０１、第２のサイドビーム２０２、第１のエンドビーム２０３、第２のエンドビーム２０４は順に首尾接続され、第１のサイドビーム２０１と第２のサイドビーム２０２は電池パック１０の幅方向Ｂに対向し、第１のエンドビーム２０３と第２のエンドビーム２０４は電池パック１０の長手方向Ａに対向する。第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４は単電池１００の長手方向の両端に支持力を提供し、すなわち単電池１００の一端が第１のエンドビーム２０３に支持され、かつ他端が第２のエンドビーム２０４に支持される。第１のサイドビーム２０１及び第２のサイドビーム２０２は単電池１００の厚さ方向の両側に押圧力を提供し、すなわち第１のサイドビーム２０１は第１のサイドビーム２０１に隣接して設けられた単電池１００に第２のサイドビーム２０２に向かう作用力を印加し、第２のサイドビーム２０２は第２のサイドビーム２０２に隣接して設けられた単電池１００に第１のサイドビーム２０１に向かう作用力を印加することにより、複数の単電池１００は、電池パック１０の幅方向Ｂに沿って第１のサイドビーム２０１と第２のサイドビーム２０２との間に緊密に配列し、互いに貼り合わせることができる。また、第１のサイドビーム２０１及び第２のサイドビーム２０２は、電池パック１０の幅方向Ｂに複数の単電池１００を位置規制することができ、特に、単電池１００が僅かに膨張すると、単電池１００に対して緩衝し内向きの圧力を提供するという作用を果たし、単電池１００の膨張量及び変形量が大きすぎることを防止することができる。

本願のいくつかの具体例において、図１５に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パック１０の長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００は電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されて電池アレイを形成し、パック本体２００内に電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って少なくとも１層の電池アレイを含む。これにより、単電池１００の数を最適化することにより、空間利用率を向上させてエネルギー密度を向上させ、かつＢＩＣ、低電圧サンプラーの集積化を実現しやすい。

本願のいくつかの具体的な実施例において、複数の単電池１００は複数の電池モジュール４００に組み立てることができ、複数の電池モジュール４００は、電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されてもよく（図６に示す）、電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されてもよく（図１５に示す）、電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って配列されて多層構造を形成してもよく（図７に示す）、換言すれば、単電池１００が電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延びるか又は長手方向Ａに沿って延びるかにかかわらず、複数の単電池１００は、いずれも電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って多層に配列することができる。当然のことながら、複数の電池モジュール４００は、電池パック１０の長手方向Ａ及び高さ方向Ｃに沿って同時に配列されてもよいか、又は電池パック１０の幅方向Ｂ及び高さ方向Ｃに沿って同時に配列されてもよい。これにより、電池モジュール４００の数が最適化されることにより、空間利用率を向上させてエネルギー密度を向上させ、かつＢＩＣ、低電圧サンプラーの集積化を実現しやすい。理解すべきことは、本願の実施例における電池モジュール４００にエンドビーム及びサイドビームなどの構造が設けられないことである。

従来技術において、単電池の寸法が小さく、長さが短く、単電池の対向する両端が、パック本体２００’’に対向して設けられた２つの側壁に嵌合することができないため、パック本体２００’’内に長手方向クロスビーム６００’及び／又は幅方向クロスビーム５００’（図１に示す）を設ける必要があり、このように、単電池の組立が容易になる。単電池が電池モジュール４００’によりパック本体２００’’内に取り付けられると、電池パック１０’の幅方向に沿って複数の単電池が存在し、すなわち、単電池が対向して設けられた２つの側壁の間に延びず、対向して設けられた２つの長手方向クロスビーム６００’又は幅方向クロスビーム５００’の間に延び、電池モジュールが締結具により隣接する長手方向クロスビーム６００’及び／又は幅方向クロスビーム５００’に固定される。

従来技術におけるパック本体２００’’内に長手方向クロスビーム６００’及び／又は幅方向クロスビーム５００’が設けられ、長手方向クロスビーム６００’及び／又は幅方向クロスビーム５００’がパック本体２００’’内の単電池を収容するための大量の取付空間を占めるため、パック本体２００’’の空間利用率が低く、一般的に、単電池の体積の和とパック本体２００’’の体積との比は約４０％であり、さらにより低く、すなわち、従来技術におけるパック本体２００’’内に単電池を取り付ける約４０％の空間のみがあるため、パック本体２００’’に収容可能な単電池の数が限られ、電池パック１０’全体の容量、電圧が制限され、電池パック１０’の航続能力が低い。

本願の実施例に係る電池パック１０は、パック本体２００内の長手方向クロスビーム及び／又は幅方向クロスビームの使用を減少させ、さらにパック本体２００内に長手方向クロスビーム及び／又は幅方向クロスビームを設置しなくてもよく、このように、長手方向クロスビーム及び／又は幅方向クロスビームがパック本体２００内に占める空間を減少させ、パック本体２００の空間利用率を向上させる一方、電池モジュール４００内のエンドビーム及びサイドビームの使用を減少させ、エンドビーム及びサイドビームがパック本体２００に占める空間を減少させ、パック本体２００の空間利用率を向上させることができる。できるだけ多くの単電池１００をパック本体２００に配置することができ、さらに電池パック全体の容量、電圧及び航続能力を向上させる。

また、パック本体２００内に長手方向クロスビーム及び／又は幅方向クロスビームを配置する必要がないため、パック本体２００の製造プロセスを簡略化し、単電池１００の組立の複雑度を低減し、生産コストを低減する一方、パック本体２００及び電池パック１０全体の重量を軽減し、電池パック１０の軽量化を実現する。特に、電池パック１０が電気自動車に取り付けられる場合、電気自動車の航続能力を向上させ、電気自動車の軽量化を実現することもできる。

また、単電池１００自体は、パック本体２００の構造強度を補強するために用いられ、すなわち、パック本体２００内にその構造強度を補強する補強構造をさらに設ける必要がなく、補強構造に代えて単電池１００自体でパック本体２００の構造強度を確保し、パック本体２００が外力の作用下で変形しにくいことを確保することができる。中国特許文献ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池に比べて、パック本体２００は、単電池１００を収容し保護する作用を果たすだけでなく、単電池１００を支持し、電池パック１０全体の耐荷重能力を向上させることができ、単電池１００の長さは、電池パック１０の強度に補強作用を果たす。また、単一の単電池１００の表面積が増加することにより、単電池１００の放熱面積を増大させ、単電池１００の放熱速度を向上させ、さらに電池パック１０全体の安全性を向上させることができ、電池パック１０がより安全で確実である。

本願のいくつかの具体例において、単電池１００は、電池本体１１０（タブなどの小さな寸法の突出構造を除いた本体部分として理解できる）を含み、電池本体１１０の体積Ｖと電池本体１１０のエネルギーＥは、Ｖ／Ｅ≦２０００ｍｍ^３・Ｗｈ^－１を満たす。これにより、十分な放熱面積を保証して放熱効果を保証するだけでなく、単電池１００の体積割合を低減することができ、複数の単電池１００の電池パック１０での配置のコンパクト化に役立つ。

本願のいくつかの具体的な実施例において、図９及び図１０に示すように、上記パック本体２００は、中国特許文献ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池のケースと異なり、特に寸法及び荷重支持の態様において、パック本体２００は、車両本体／車体と係合する、単電池１００を収容し担持する構造を形成するように、車体と係合して接続された車両用トレイ２１０を含んでよく、該車両用トレイ２１０は、独立して製造される、単電池１００を収容し取り付けるトレイである。単電池１００を車両用トレイ２１０内に取り付けた後、該車両用トレイ２１０を締結具により車体に取り付けることができ、例えば、電気自動車のシャーシに吊り下げて、収容及び荷重支持の作用を果たす。

電池パック１０を、車両に使用されて電気エネルギーを供給する電池パックとして使用する場合、単電池１００を、長手方向が車体の長手方向、すなわち、車両の前後方向に沿うように配置することができ、この場合で、単電池１００の電池本体１１０の長さＬは４００ｍｍ～２５００ｍｍであってもよく、いくつかの実施例において、単電池１００の長さが車両の長さに合わせるように、Ｌは４００～１５００であってもよい。電池パック１０を、車両に使用されて電気エネルギーを供給する電池パックとして使用する場合、単電池１００を、長手方向が車体の幅方向、すなわち、車両の左右方向に沿うように配置することができ、この場合で、単電池１００の長さが車両の幅に合わせるように、単電池１００の電池本体１１０の長さＬは４００～１５００であってもよい。本願のいくつかの実施例において、電池本体の長さＬは、７００ｍｍ～２５００ｍｍであり、さらに、８００ｍｍ～１５００ｍｍであってもよい。

本願のいくつかの具体例において、図８に示すように、パック本体２００は、電気自動車に直接形成されてもよく、すなわち、パック本体２００は、電気自動車の任意の適切な位置に形成され、単電池１００を取り付ける装置である。例えば、パック本体２００は、電気自動車のシャーシに形成されてよい。

本願のいくつかの具体的な実施例において、電池パック１０が電気自動車に配置される場合、中国特許文献ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池と異なり、電池パック１０はさらに、電池管理システム（ＢＭＳ）、電池コネクタ、電池サンプラー及び電池熱管理システムのうちの少なくとも１つなどの車両用電池に必要な部品を含み、電池パック１０は、幅方向Ｂが車体の幅方向、すなわち、車両の左右方向に沿うとともに長手方向が車体の長手方向、すなわち車両の前後方向に沿うように配置される。当然のことながら、本願は、これに限定されず、電池パック１０は、幅方向Ｂが車体の長手方向に沿うとともに長手方向Ａが車体の幅方向に沿うように配置されてもよい。本願のいくつかの実施例において、第１の方向及び第２の方向は、電池パックを基準として互いに垂直な２つの方向であり、第１の方向は、電池パックの幅方向であってもよく、第２の方向は、電池パックの長手方向であってもよい。

当業者であれば理解できるように、単電池１００の電池パック１０内での方向配置及び電池パック１０の電気自動車での方向配置は、異なる形式で組み合わせられてよく、例えば、単電池１００は、長手方向が電池パック１０の幅方向Ｂに沿うように配置されてもよく、長手方向が電池パック１０の長手方向Ａに沿うように配置されてもよく、電池パック１０は、幅方向Ｂが車体の幅方向に沿うように配置されてもよく、幅方向Ｂが車体の長手方向に沿うように配置されてもよく、さらに、例えば、電池パック１０は、幅方向Ｂが車体の幅方向に沿うか、又は車体の長手方向に沿うように配置されるにかかわらず、単電池１００は、長手方向がいずれも車体の幅方向に沿うように配置される。単電池１００、電池パック１０及び車体の相対的な配置方向は、実際の応用に応じて設定することにより、異なる要件を満たすことができる。

以下、図面を参照して、本願の実施例に係る単電池１００を説明する。

以下の具体的な実施例において、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤの単位は、いずれもミリメートル（ｍｍ）であり、表面積Ｓの単位は、平方ミリメートル（ｍｍ^２）であり、体積Ｖの単位は、立方ミリメートル（ｍｍ^３）であり、エネルギーＥの単位は、ワット時（Ｗｈ）である。

図５に示すように、本願の実施例に係る単電池１００は、電池本体１１０を含み、電池本体１１０は、タブなどの小さな寸法の突出構造を除いた本体部分として理解できる。電池本体１１０は、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤを有する。

電池本体１１０の長さＬは、電池本体１１０の幅Ｈより大きく、電池本体１１０の幅Ｈは、電池本体１１０の厚さＤより大きく、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０の幅Ｈは、Ｌ／Ｈ＝４～２１を満たし、本願のいくつかの具体的な実施例において、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０の幅Ｈは、Ｌ／Ｈ＝９～１３を満たす。

電気自動車の開発において、単電池の電圧プラトーに対する要求が所定であることにより、単電池の体積は一定値になり、すなわち、ある電圧プラットフォームに達する場合、同じ化学系材料を使用する上で、その単電池に収容された材料の量が一定であるため、体積は一定である。本願の実施例に係る単電池１００は、電池本体１１０の長さＬと幅Ｈとの比を設計することにより、一定の体積で電池本体１１０を合理的に扁平化することができ、電池パック内の全体的な配列（例えば、本願の上記実施例に係る電池パック１０の配列を実現する）に役立つことにより、電池パックの空間利用率を向上させ、電池パックのエネルギー密度を拡大し、さらに電池パックの航続能力を向上させる一方、単電池１００が十分に大きな放熱面積を有することを保証し、内部の熱量をタイムリーに外部に伝導して、熱量が内部に集まることを防止することにより、高いエネルギー密度に適合し、航続能力の向上をサポートすることができる。

本願のいくつかの具体的な実施例において、単電池１００の電池パック内での配列を最適化し、単電池１００の放熱能力を向上させるために、電池本体１１０の長さＬと厚さＤは、Ｌ／Ｄ＝２３～２０８を満たし、いくつかの実施例において、Ｌ／Ｄ＝２３～２００であり、本願の他の具体的な実施例において、電池本体１１０の長さＬと厚さＤは、Ｌ／Ｄ＝５０～１２０を満たす。

本願のいくつかの具体的な実施例において、図５に示すように、電池本体１１０は、一定の構造強度を有するように、外面が平滑な直方体形状に構成され、例えば、電池用電極体を角形電池ケース内に入れ、蓋板で電池ケースの開口部分を密封し、電解液を注入する。アルミプラスチック複合膜の電池と比較して、本願の実施例に係る単電池１００は、熱伝導性能が高く、従来の電池熱管理構造と組み合わせて、大きな寸法の構造による放熱問題を効果的に回避することができる。円柱状電池と比較して、空間利用率がより高く、製造組立プロセスがより簡単である。

本願の実施例に係る単電池１００が電池パック１０のパック本体２００内に配置される場合、電池本体１１０の長手方向及び厚さ方向は水平方向に沿って延びることができ、電池本体１１０の幅方向は垂直方向に沿って延びることができ、すなわち、単電池１００が縦に立てて配置され、該水平方向及び垂直方向はいずれも電池パック１０を使用する場合（例えば、電気自動車に適用する場合）の方向を基準とする。

本願のいくつかの具体例において、単電池１００の電池パック１０内での配列を最適化することにより、エネルギー密度を向上させて航続能力を向上させ、パック本体２００の限られた空間内に、電池本体１１０の配列をコンパクトにし、エネルギーをより集中させるために、単電池１００の他のパラメータを設計する。

本願のいくつかの実施例において、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０の体積Ｖは、Ｌ／Ｖ＝０．０００５ｍｍ^－２～０．００２ｍｍ^－２を満たし、本願のいくつかの実施例において、電池本体１１０の幅Ｈと電池本体１１０の体積Ｖは、Ｈ／Ｖ＝０．０００１ｍｍ^－２～０．０００１５ｍｍ^－２を満たし、本願のいくつかの実施例において、電池本体１１０の厚さＤと電池本体１１０の体積Ｖは、Ｄ／Ｖ＝０．０００００６５ｍｍ^－２～０．００００２ｍｍ^－２を満たす。一定の体積の電池本体１１０に対して、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤのうちの各項と体積Ｖとの割合を設計することにより、単位数量のエネルギーの空間での分布を最適化することができ、このように、パック本体２００内での配置に役立つ。

本願のいくつかの実施例において、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０の表面積Ｓは、Ｌ／Ｓ＝０．００２ｍｍ^－１～０．００５ｍｍ^－１を満たし、本願のいくつかの実施例において、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０のエネルギーＥは、Ｌ／Ｅ＝０．８ｍｍ・Ｗｈ^－１～２．４５ｍｍ・Ｗｈ^－１を満たし、本願のいくつかの実施例において、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０のエネルギーＥは、Ｌ／Ｅ＝１．６５ｍｍ・Ｗｈ^－１～２．４５ｍｍ・Ｗｈ^－１を満たす。これにより、単電池１００がその長手方向にパック本体２００の対向する両辺を横断することに役立ち、このように、電池パック１０の航続能力を向上させ、かつ単電池１００の構造強度及び放熱効果を両立させる。

本願のいくつかの他の例において、電池本体１１０の表面積Ｓと電池本体１１０の体積Ｖは、Ｓ／Ｖ＝０．１～０．３５ｍｍ^－１を満たす。これにより、十分な放熱面積を保証して放熱効果を保証するだけでなく、単電池１００の体積割合を低減することができ、複数の単電池１００の電池パック１０での配置のコンパクト化に役立つ。

電池本体１１０の表面積Ｓと電池本体１１０のエネルギーＥは、Ｓ／Ｅ≦１０００ｍｍ^２・Ｗｈ^－１を満たす。このように、単電池１００の表面の放熱が十分であり、特に動力電池が三元系又は高ニッケル三元系正極材料を採用する場合、電池内部の熱量をタイムリーに伝導することを保証することができ、電池の安全に役立つ。また、本願の実施例における単電池１００は、外面が平滑な角形電池であり、一定の構造強度を有し、金属熱伝導性が良好であり、波形により表面積を増加させる電池と比較して、プロセス及び後期の組立の難度が小さい。

本願のいくつかの具体的な実施例において、図５に示すように、単電池１００はさらに、第１のタブ１０１及び第２のタブ１０２を含む。

第１のタブ１０１は、電池本体１１０の長手方向の一端に設けられ、第２のタブ１０２は、電池本体１１０の長手方向の他端に設けられる。換言すれば、単電池１００の長手方向は、単電池１００の内部の電流方向であってよく、すなわち、単電池１００の内部の電流方向は、矢印Ｂにより示すとおりである。このように、電流方向が単電池１００の長手方向と同じであるため、単電池１００の有効放熱面積がより大きく、放熱効率がより高い。ここで、第１のタブ１０１は、単電池１００の正極タブであり、第２のタブ１０２は、単電池１００の負極タブであってよく、或いは、第１のタブ１０１は、単電池１００の負極タブであり、第２のタブ１０２は、単電池１００の正極タブである。

本願のいくつかの具体例において、図５に示すように、単電池１００は、防爆弁１０３をさらに含む。

防爆弁１０３は、電池本体１１０の長手方向での少なくとも１端に設けられる。単電池１００が故障して膨張すると、その内部は、防爆弁１０３内の反転シートを突き破るのに十分な気圧を有することにより、単電池１００を短絡させ、単電池１００の安全を保証し、単電池１００が爆発することを防止することができる。

当業者であれば理解できるように、防爆弁１０３を設けることは、アルミニウムケース電池だけでなく、パウチ電池にも適用することができ、また、防爆弁１０３は、電池本体１００の端部以外の他の位置に設けられてよい。

本願のいくつかの具体的な実施例において、電池本体１１０の長手方向での両端にぞれぞれ防爆弁１０３が設けられ、電池本体１１０の両端の防爆弁１０３は、異なる排気通路２２２により排気する。

例えば、図２、図５及び図１１に示すように、単電池１００の第１のサイドビーム２０１に向かう第１の端に防爆弁１０３が設けられ、第１のサイドビーム２０１の内部に排気通路２２２が設けられ、第１のサイドビーム２０１の各単電池１００の防爆弁１０３に対応する位置のそれぞれに吸気口２２１が設けられ、吸気口２２１が排気通路２２２に連通し、パック本体２００に排気通路２２２に連通する排気孔が設けられ、及び／又は、単電池１００の第２のサイドビーム２０２に向かう第２の端に防爆弁１０３が設けられ、第２のサイドビーム２０２の内部に排気通路２２２が設けられ、第２のサイドビーム２０２の各単電池１００の防爆弁１０３に対応する位置のそれぞれに吸気口２２１が設けられ、吸気口２２１が排気通路２２２に連通し、パック本体２００に排気通路２２２に連通する排気孔が設けられる。

従来技術において、単電池の使用中に、その内部の気圧がある程度まで上昇すれば、防爆弁が開き、単電池の内部の火炎、煙又はガスが防爆弁を通って排出されて、電池パックの内部に集まり、タイムリーに排出できなければ、単電池に対して二次的なダメージを与える。本願の実施例において、第１のサイドビーム２０１及び／又は第２のサイドビーム２０２に、単電池１００の防爆弁１０３に対応する吸気口２２１が設けられ、かつ第１のサイドビーム２０１及び／又は第２のサイドビーム２０２の内部に排気通路２２２が設けられるため、単電池１００の内部の気圧が上昇すると、その防爆弁１０３が開き、その内部の火炎、煙又はガスなどが直接的に吸気口２２１を通って第１のサイドビーム２０１及び／又は第２のサイドビーム２０２内の排気通路２２２に入り、かつ排気孔を通って第１のサイドビーム２０１及び又は第２のサイドビーム２０２から排出され、例えば、排気孔を通って大気中に排出され、このように、該火炎、煙又はガスがパック本体２００の内部に集まらず、該火炎、煙又はガスが単電池１００に対して二次的なダメージを与えることを回避する。

また、複数の単電池１００における各単電池１００は、一端が第１のサイドビーム２０１内の排気通路２２２により排気され、他端が第２のサイドビーム２０２内の排気通路２２２により排気され、このように、単電池１００の両端は異なる通路により排気され、排気距離を増加させ、交差排気を形成することにより、温度を低下させることができる。

以下、図面を参照して本願の実施例に係る電気自動車１を説明し、該電気自動車は、電池パックを用いて電気エネルギーを提供して、走行を駆動する必要がある商用車、特種車、電動自転車、電動バイク、電動スクーターなどの電気自動車を含んでよい。

図９及び図１０に示すように、本願の実施例に係る電気自動車１は、本願の上記実施例に係る電池パック１０を含み、パック本体２００は、電気自動車に一体成形されてもよく、独立して製造された、単電池１００を収容しかつ取り付ける車両用トレイであってもよい。

本願の実施例に係る電気自動車１は、本願の上記実施例に係る電池パック１０を利用することにより、電池の占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。

本願のいくつかの具体的な実施例において、図９及び図１０に示すように、電池パック１０は電気自動車１の底部に設けられ、パック本体２００は電気自動車１のシャーシに固定接続される。電気自動車１のシャーシでの取付空間が大きいため、電池パック１０を電気自動車１のシャーシに設けることにより、単電池１００の数を可能な限り大きくして、電気自動車１の航続能力を向上させることができる。

本願のいくつかの具体例において、図９及び図１０に示すように、電気自動車１は、電気自動車１の底部に設けられた電池パック１０を含み、パック本体２００は、電気自動車１のシャーシに固定接続され、電池パック１０は、幅方向が電気自動車１の車体の幅方向、すなわち、電気自動車１の左右方向に沿うとともに長手方向が電気自動車１の車体の長手方向、すなわち、電気自動車１の前後方向に沿うように配置される。他の実施例において、電気自動車１は、電気自動車１の底部に設けられた複数の電池パック１０を含んでよく、該複数の電池パック１０の形状及び寸法は、同じであっても異なってもよく、各電池パック１０は、電気自動車１のシャーシの形状及び寸法に応じて調整可能であり、複数の電池パック１０は、車体の長手方向、すなわち前後方向に配列される。

本願のいくつかの具体例において、パック本体２００の幅Ｆと車体の幅Ｗとの比は、５０％≦Ｆ／Ｗ≦８０％を満たす。本願の他の実施例において、上記電池パックの幅方向での上記電池本体の長さＬと車体の幅Ｗは、４６％≦Ｌ／Ｗ≦７６％を満たす。上記実施例において、車体の幅方向に沿って１つのパック本体２００のみを設けることで実現することができ、パック本体２００が複数である場合、複数のパック本体２００は、車体の長手方向に沿って配列される。一般的には、複数の車両にとって、車体の幅Ｗが５００ｍｍ～２０００ｍｍ、例えば５００ｍｍ、１６００ｍｍ、１８００ｍｍ、２０００ｍｍであり、車体の長さが５００ｍｍ～５０００ｍｍであり、乗用車にとって、乗用車の幅が一般的に５００ｍｍ～１８００ｍｍであり、車体の長さが５００ｍｍ～４０００ｍｍである。

本願のいくつかの他の実施例において、パック本体２００の幅Ｆは、５００ｍｍ～１５００ｍｍであり、中国特許文献ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池のケースよりはるかに大きく、ＣＮ１０７９２５０２８Ａのような組電池の電池モジュール４００を収容することに役立ち、航続能力を保証し、車体の寸法に合わせる。

本願のいくつかの具体例において、単電池１００は、電池本体１１０を含み、電池本体１１０の長さＬと車体の幅Ｗとの比は、４６％≦Ｌ／Ｗ≦７６％を満たす。本実施例において、車体の幅方向に沿って１つの単電池１００のみを設けることで実現することができる。他の可能な実施形態において、このような寸法要求を満たす場合、長手方向に複数の電池モジュール４００又は複数の単電池１００を設けることで実現することができる。いくつかの実施例において、電池本体１１０の長さＬは、４００ｍｍ～１５００ｍｍである。

本願の実施例に係る単電池１００、電池パック１０及び電気自動車１の他の構成及び操作は、当業者にとって既知であるため、ここで詳細に説明しない。

本願の第３の態様の実施例に係るエネルギー蓄積装置は、本願の第１の態様の実施例に記載の電池パックを含む。

以下、比較例１及び実施例１～３、比較例２及び実施例４～５により説明し、本願の実施例に係る電池パック１０は、単電池１００の配列及び寸法パラメータなどを設計することにより、エネルギー密度などの面で向上する。

以下の実施例及び比較例は、いずれもリン酸鉄リチウム電池を例とする。

比較例１、実施例１、実施例２及び実施例３において、電池パック１０’は、総体積が２１３Ｌであり、そのパック本体２００’と内部電池管理システム及び他の配電モジュールの占める体積の合計が５８Ｌであり、電池パック１０’の実際に残される、単電池及び幅方向クロスビーム及び長手方向クロスビームを収容できる体積が１５５Ｌであり、電気ボックスの体積が２２．５Ｌであり、パック本体２００は、長さが１３８０ｍｍであり、幅が１００５ｍｍであり、厚さが１３７ｍｍである。電池パックの総体積が２１３Ｌ＝１３８０×１００５×１３７×０．０００００１＋２２．５である。

比較例１

従来技術における電池パック１０’において、図１に示すように、パック本体２００’’内に２つの幅方向クロスビーム５００’及び１つの長手方向クロスビーム６００’が設けられ、２つの幅方向クロスビーム５００’及び１つの長手方向クロスビーム６００’は、単電池を６つの組電池４００’に分割し、各組電池４００’はいずれも組電池のケースを有する。

本願の実施例に係る電池パック１０において、図１２に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パックの幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００は、電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列され、パック本体２００は、電池パックの幅方向Ｂに２つの単電池１００を収容する。パック本体２００内に１つの幅方向クロスビーム５００及び１つの長手方向クロスビーム６００が設けられ、幅方向クロスビーム５００は、電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、複数の単電池１００は、電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されて電池アレイを形成し、幅方向クロスビーム５００は、電池アレイを電池パック１０の長手方向Ａに沿って二分割している。また、複数の単電池１００に２列の電池アレイが電池パックの幅方向Ｂに沿って配置され、長手方向クロスビーム６００は、隣接する２列の電池アレイの間に位置する。パック本体２００の電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置する第１のサイドビーム２０１及び第２のサイドビーム２０２は、単電池１００に支持力を提供し、パック本体２００の電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置する第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。パック本体２００内に電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って１層の電池アレイが含まれる。該電池パック１０の電池アレイ（電池モジュールとも理解される）にエンドビーム及びサイドビームが設けられていない。

本願の実施例に係る電池パック１０において、図１３に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パックの幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００は、電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列され、パック本体２００は、電池パック１０の幅方向Ｂに１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、電池パック１０の幅方向Ｂにパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック本体２００内に１つの幅方向クロスビーム５００が設けられ、長手方向クロスビーム６００が設けられておらず、幅方向クロスビーム５００は、電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、複数の単電池１００は、電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されて電池アレイを形成し、第１の補強リブ５００は、電池アレイを電池パック１０の長手方向Ａに沿って二分割している。パック本体２００の電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置する第１のサイドビーム２０１及び第２のサイドビーム２０２は、単電池１００に支持力を提供し、パック本体２００の電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置する第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。パック本体２００内に電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って１層の電池アレイが含まれる。該電池パック１０の電池アレイ（電池モジュールとも理解される）にエンドビーム及びサイドビームが設けられていない。

本願の実施例に係る電池パック１０において、図１４に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パックの幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００は、電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列され、パック本体２００は、電池パック１０の幅方向Ｂに１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、電池パック１０の幅方向Ｂにパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック体２００内に幅方向クロスビーム５００及び長手方向クロスビーム６００が設けられていない。パック本体２００の電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置する第１のサイドビーム２０１及び第２のサイドビーム２０２は、単電池１００に支持力を提供し、パック本体２００の電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置する第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。パック本体２００内に電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って１層の電池アレイが含まれる。該電池パック１０の電池アレイ（電池モジュールとも理解される）にエンドビーム及びサイドビームが設けられていない。

当業者であれば、上記比較例１と実施例１～３を比較して分かるように、従来技術における電池パック１０’と比較して、本願の実施例に係る電池パック１０は、単電池１００の配列、寸法パラメータ及び他の因子の設計により、空間利用率が従来の電池パックの制限を突き破ることができ、より高いエネルギー密度を実現することができる。

比較例２、実施例４及び実施例５において、電池パック１０’は、総体積が２８３Ｌであり、そのパック本体２００’と内部電池管理システム及び他の配電モジュールの占める体積の合計が８９Ｌであり、電池パック１０’の実際に残される、単電池及び／又は長手方向クロスビーム及び幅方向クロスビームを収容できる体積が２２１Ｌであり、パック本体２００’’は、長さが１３８０ｍｍであり、幅が１３８０ｍｍであり、厚さが１３７ｍｍであり、単電池は、長さが２１５ｍｍであり、幅が１１８ｍｍであり、高さが１３．５ｍｍである。電気ボックスの体積が１１Ｌであり、電池パックの総体積が３１０Ｌ＝１５８０×１３８０×１３７×０．０００００１＋１１である。

比較例２

従来技術における電池パック１０’において、図１に示すように、パック本体２００’’内に２つの幅方向クロスビーム５００’及び１つの長手方向クロスビーム６００’が設けられ、２つの幅方向クロスビーム５００’及び１つの長手方向クロスビーム６００’は、単電池を６つの電池モジュール４００’に分割し、各電池モジュール４００’はいずれもサイドビーム及びエンドビームを有する。

本願の実施例に係る電池パック１０において、図１５に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パックの長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００は、電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列され、パック本体２００は、電池パック１０の長手方向Ａに１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、電池パック１０の長手方向Ａにパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック本体２００内に１つの長手方向クロスビーム６００が設けられ、幅方向クロスビーム５００が設けられておらず、長手方向クロスビーム６００は、電池パック１０の長手方向Ａに沿って延び、複数の単電池１００は、電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されて電池アレイを形成し、長手方向クロスビーム６００は、電池アレイを電池パック１０の幅方向Ｂに沿って二分割している。パック本体２００の電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置する第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４は、単電池１００に支持力を提供し、パック本体２００の電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置する第１のサイドビーム２０１及び第２のサイドビーム２０２は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。パック本体２００内に電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って１層の電池アレイが含まれる。該電池パック１０の電池アレイ（電池モジュールとも理解される）にエンドビーム及びサイドビームが設けられていない。

本願の実施例に係る電池パック１０において、図１６に示すように、単電池１００は、長手方向が電池パックの長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００は、電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列され、パック本体２００は、電池パック１０の長手方向Ａに１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、電池パック１０の長手方向Ａにパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック体２００内に幅方向クロスビーム５００及び長手方向クロスビーム６００が設けられていない。パック本体２００の電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置する第１のエンドビーム２０３及び第２のエンドビーム２０４は、単電池１００に支持力を提供し、パック本体２００の電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置する第１のサイドビーム２０１及び第２のサイドビーム２０２は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。パック本体２００内に電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って１層の電池アレイが含まれる。該電池パック１０の電池アレイ（電池モジュールとも理解される）にエンドビーム及びサイドビームが設けられていない。

比較例３及び実施例６において、電池パック１０’は、総体積が４１４Ｌであり、そのパック本体２００’と内部電池管理システム及び他の配電モジュールの占める体積の合計が５８Ｌであり、電池パック１０’の実際に残される、単電池及び／又は長手方向クロスビーム及び幅方向クロスビームを収容できる体積が３５６Ｌであり、パック本体２００’’は、長さが２１３０ｍｍであり、幅が１３８０ｍｍであり、厚さが１３７ｍｍであり、電気ボックスの体積が１１Ｌであり、電池パックの総体積が４１４Ｌ＝２１３０×１３８０×１３７×０．０００００１＋１１である。

比較例３

単電池の配列方式は、比較例１における配列方式と同じである。

電池パックにおける単電池の配列方式は、実施例５における配列方式と同じである。

本実施例において、電池パック１０’は、総体積が５０８Ｌであり、そのパック本体２００’と内部電池管理システム及び他の配電モジュールの占める体積の合計が１１９Ｌであり、電池パック１０’の実際に残される、単電池及び／又は長手方向クロスビーム及び幅方向クロスビームを収容できる体積が３８９Ｌであり、パック本体２００’’は、長さが２６３０ｍｍであり、幅が１３８０ｍｍであり、厚さが１３７ｍｍであり、電気ボックスの体積が１１Ｌであり、電池パックの総体積が４１４Ｌ＝２６３０×１３８０×１３７×０．０００００１＋１１である。電池パックにおける単電池の配列方式は、実施例５における配列方式と同じである。

実施例１～７と比較例１～３の具体的なパラメータを表１に示す。単電池の総体積は、複数の単電池の体積の和であり、電池パックの体積は、電池パックの外郭により規定される立体形状の全体積であり、すなわち、電池パックの外郭により空間上で囲まれた立体領域の体積であり、単電池の収容チャンバーの容積は、パック本体内に規定される収容空間の体積である。

当業者であれば、上記比較例と実施例を比較して分かるように、本願の実施例に係る電池パック１０は、単電池１００の配列、寸法パラメータ及び他の因子の設計により、空間利用率が従来の電池パックの制限を突き破ることができ、より高いエネルギー密度を実現することができる。そして、このようなエネルギー密度の向上は、電池パック全体積の増大に伴って拡大され、すなわち、電池パックの体積が大きいほど、本願の実施例の技術手段によるエネルギー密度の向上効果が顕著となる。

本明細書の説明において、用語「具体的な実施例」、「具体例」などを参照する説明は、該実施例又は例を組み合わせて説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性が本願の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な表現は、必ずしも同一の実施例又は例に限定されるものではない。

本願の実施例を例示し説明したが、当業者であれば理解できるように、本願の原則及び主旨から逸脱しない場合、これらの実施例に対して、様々な変更、修正、置換及び変形を行うことができ、本願の範囲は、特許請求の範囲及びその等価範囲で限定される。

従来技術において、
電池パック１０’、パック本体２００’’、電池モジュール４００’、長手方向クロスビーム６００’、幅方向クロスビーム５００’
本願において、
電気自動車１、電池パック１０、単電池１００、電池本体１１０、パック本体２００、トレイ２１０、上部カバー２２０、第１のサイドビーム２０１、第２のサイドビーム２０２、第１のエンドビーム２０３、第２のエンドビーム２０４、排気通路２２２、吸気口２２１、
電池モジュール４００、第１のタブ１０１、第２のタブ１０２、防爆弁１０３、長手方向クロスビーム６００、幅方向クロスビーム５００、電池パック１０の長手方向Ａ、電池パック１０の幅方向Ｂ、電池動力パック１０の高さ方向Ｃ、電池本体１１０の長さＬ、電池本体１１０の幅Ｈ、電池本体１１０の厚さＤ、車体の幅Ｗ、パック本体２００の幅Ｆ。

Claims (22)

1. パック本体と、
   前記パック本体内に設けられた複数の単電池と、を含む電池パックであって、
   前記複数の単電池の体積の和Ｖ１と前記電池パックの体積Ｖ２は、Ｖ１／Ｖ２≧５５％を満たし、
   前記電池パックは、互いに垂直な幅方向及び長手方向を有し、単電池の長手方向は、前記電池パックの幅方向に沿うように配置され、複数の前記単電池は、前記電池パックの長手方向に沿って配列され、前記パック本体は、前記幅方向に沿って１つの単電池のみを収容し、前記単電池は、長さが６００～２５００ｍｍである電池本体を含み、
   前記パック本体は、前記電池パックの幅方向の両側に位置するサイドビームを含み、前記単電池の長手方向の両端は、前記サイドビームに支持され、
   前記パック本体は、前記電池パックの長手方向の両端に位置するエンドビームを含み、前記エンドビームは、それに隣接する単電池に対して内向きの押圧力を提供する、電池パック。
2. 前記電池パックの幅方向に、前記単電池の一端とそれに隣接するパック本体のサイドビームとの間の最近接距離は、Ｌ１であり、前記単電池の他端とそれに隣接するパック本体のサイドビームとの間の最近接距離は、Ｌ２であり、前記単電池の長さＬは、Ｌ１＋Ｌ２＜Ｌを満たす、ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記単電池は、前記電池パックの幅方向に沿って、前記パック本体の一側から他側まで延びることを特徴とする、請求項２に記載の電池パック。
4. 前記パック本体内に前記電池パックの幅方向に沿って延びる少なくとも１つの幅方向クロスビームが設けられ、複数の前記単電池は、前記電池パックの長手方向に沿って配列されて電池アレイを形成し、前記幅方向クロスビームは、前記電池アレイを前記電池パックの長手方向に沿って少なくとも二分割し、前記電池アレイの各部分は、少なくとも１つの単電池を含む、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電池パック。
5. 前記単電池の長手方向が前記電池パックの幅方向に沿うように配置され、複数の前記単電池は、前記電池パックの長手方向に沿って配列されて電池アレイを形成し、前記パック本体内に前記電池パックの高さ方向に沿って少なくとも２層の電池アレイを含む、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電池パック。
6. パック本体と、
   前記パック本体内に設けられた複数の単電池と、を含む電池パックであって、
   前記複数の単電池の体積の和Ｖ１と前記電池パックの体積Ｖ２は、Ｖ１／Ｖ２≧５５％を満たし、
   前記電池パックは、互いに垂直な長手方向及び幅方向を有し、単電池の長手方向は、前記電池パックの長手方向に沿うように配置され、複数の前記単電池は、前記電池パックの幅方向に沿って配列され、前記パック本体は、前記長手方向に沿って１つの単電池のみを収容し、前記単電池は、長さが６００～２５００ｍｍである電池本体を含み、
   前記パック本体は、前記電池パックの長手方向の両端に位置するエンドビームを含み、前記単電池の長手方向の両端は、前記エンドビームに支持され、
   前記パック本体は、前記電池パックの幅方向の両側に位置するサイドビームを含み、前記サイドビームは、それに隣接する単電池に対して内向きの押圧力を提供する、電池パック。
7. 前記電池パックの長手方向に、前記単電池の一端とそれに隣接するパック本体のエンドビームとの間の最近接距離は、Ｌ３であり、前記単電池の他端とそれに隣接するパック本体のエンドビームとの間の最近接距離は、Ｌ４であり、前記単電池の長さＬは、Ｌ３＋Ｌ４＜Ｌを満たす、ことを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
8. 前記単電池は、前記電池パックの長手方向に沿って、前記パック本体の一端から他端まで延びることを特徴とする、請求項６に記載の電池パック。
9. 前記パック本体内に前記電池パックの長手方向に沿って延びる少なくとも１つの長手方向クロスビームが設けられ、複数の前記単電池は、前記電池パックの幅方向に沿って配列されて電池アレイを形成し、前記長手方向クロスビームは、前記電池アレイを前記電池パックの幅方向に沿って少なくとも二分割し、前記電池アレイの各部分は、少なくとも１つの単電池を含む、ことを特徴とする請求項６～８のいずれか一項に記載の電池パック。
10. 前記単電池の長手方向は、前記電池パックの長手方向に沿うように配置され、複数の前記単電池は、前記電池パックの幅方向に沿って配列されて電池アレイを形成し、前記パック本体内に前記電池パックの高さ方向に沿って少なくとも２層の電池アレイを含む、ことを特徴とする請求項６～８のいずれか一項に記載の電池パック。
11. 前記パック本体は、車体と嵌合接続された車両用トレイを含むことを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
12. 前記電池パックの幅方向での前記パック本体の幅Ｆは、５００ｍｍ～１５００ｍｍであることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
13. 前記パック本体は、電気自動車に形成されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
14. 前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体は、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤを有し、前記電池本体の長さＬは、幅Ｈより大きく、前記電池本体の幅Ｈは、厚さＤより大きく、前記電池本体の長さＬと幅Ｈは、Ｌ／Ｈ＝４～２１を満たす、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
15. 前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の厚さＤは、Ｌ／Ｄ＝２３～２０８を満たす、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
16. 前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の体積Ｖは、Ｌ／Ｖ＝０．０００５ｍｍ^－２～０．００２ｍｍ^－２を満たす、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
17. 前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の幅Ｈと前記電池本体の体積Ｖは、Ｈ／Ｖ＝０．０００１ｍｍ^－２～０．０００１５ｍｍ^－２を満たす、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
18. 前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の厚さＤと前記電池本体の体積Ｖは、Ｄ／Ｖ＝０．０００００６５ｍｍ^－２～０．００００２ｍｍ^－２を満たす、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
19. 前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の表面積Ｓは、Ｌ／Ｓ＝０．００２ｍｍ^－１～０．００５ｍｍ^－１を満たす、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
20. 前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の表面積Ｓと前記電池本体の体積Ｖは、Ｓ／Ｖ＝０．１ｍｍ^－１～０．３５ｍｍ^－１を満たす、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池パック。
21. 前記電池本体の長さＬは、７００ｍｍ～２５００ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は６に記載の電池パック。
22. 前記単電池は、長さＬが８００ｍｍ～１５００ｍｍである電池本体を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の電池パック。

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