バッテリ冷却装置
【課題】組み立てが容易で、部品点数を低減でき、機械的強度に優れた小型化・軽量化されたバッテリ冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】縁部が曲げられた一対の板と、前記一対の板に挟持されたヒートパイプと、前記一対の板上に載置されたバッテリモジュールとを備えたバッテリパックが、前記曲げられた縁部により、側面が形成されるように積重されたことを特徴とするバッテリ冷却装置である。
【解決手段】縁部が曲げられた一対の板と、前記一対の板に挟持されたヒートパイプと、前記一対の板上に載置されたバッテリモジュールとを備えたバッテリパックが、前記曲げられた縁部により、側面が形成されるように積重されたことを特徴とするバッテリ冷却装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを冷却する装置に関し、特に、電気推進車両に搭載されるバッテリ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気推進車両には、電源を供給するためのバッテリユニットが搭載されている。このバッテリユニット内には、複数のバッテリモジュールが収納されており、所定の容量が得られるよう構成されている。
【０００３】
電気推進車両用のバッテリユニットは、氷点下の低温状態ではバッテリユニットの出力が低下することが知られている。一方、バッテリモジュールの充電時のようにバッテリユニットが高温状態に保持された場合には、容量の低下やバッテリモジュールの劣化などの可能性がある。そこで、バッテリユニットの温度管理は重要な課題となっている。しかし、バッテリユニットの小型軽量化を図りつつ所定の容量を得るために、バッテリユニット内には複数のバッテリモジュールが高密度に実装されており、放熱フィンなどを配置するスペースはほとんどない。
【０００４】
このため、特許文献１では、バッテリユニットに冷却風導入口と排気口を設け、冷却風導入口を経てバッテリケース内に導入した冷却風を、バッテリモジュールとバッテリケース間の空気流通部に流すことにより、バッテリモジュールを冷却し、バッテリケース内の温まった空気を排気ファンによって排気口からバッテリケース外部に排出する冷却装置が提案されている。しかし、空気流通部の幅が極めて小さいことから空気流通部の通風抵抗が大きく、ファンの風量を確保するためには高出力のファンを使用する必要があるので、小型化、軽量化が困難であり、またファンの設置等、部品点数が多いという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２では、バッテリモジュールを積層して配置するとともに、積層されたバッテリモジュール間にヒートパイプの加熱部を配置し、ヒートパイプの冷却部をケースに熱的に接続して加熱部に加えられた熱は冷却部を介してケースから放出する車両用バッテリパックが提案されている。しかし、このバッテリパックは、バッテリセモジュールを積層し、積層されたバッテリモジュール間に熱吸収部を所定間隔で配置しながらケース内に収納しなければならないので、組み立て作業が煩雑である。また、ヒートパイプ先端に形成されている冷却部は熱吸収部から露出し何ら保護手段が設けられていないので、ヒートパイプの凍結破壊が発生しやすい。さらに、バッテリパックの機械的強度を確保するためには、ケース及び熱吸収部の吸熱板を厚板とする必要があるので、小型化、軽量化が困難であり、製造コストの面で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８３６５６
【特許文献２】特開２００７−２５７８４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易で、部品点数を低減でき、機械的強度に優れた小型化・軽量化されたバッテリ冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、縁部が曲げられた一対の板と、前記一対の板に挟持されたヒートパイプと、前記一対の板上に載置されたバッテリモジュールとを備えたバッテリパックが、前記曲げられた縁部により、側面が形成されるように積重されたことを特徴とするバッテリ冷却装置である。すなわち、バッテリ冷却装置は、ヒートパイプを挟持した板とバッテリモジュールとが交互に積み重ねられ、またバッテリ冷却装置の側面は、バッテリパックの曲げられた縁部が積重されることで形成される。
【０００９】
バッテリパックの板は、バッテリモジュールで発生した熱を吸収し、吸収した熱はヒートパイプの加熱部を介してヒートパイプの冷却部に伝達され、ヒートパイプの冷却部からバッテリ冷却装置の側面を構成する曲げられた縁部を介して外部に放出される。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記曲げられた縁部が対向していることを特徴とするバッテリ冷却装置である。この態様では、バッテリパックが積重されると、対向するように曲げられた縁部が鉛直方向に連なることで、バッテリ冷却装置の側面が形成される。
【００１１】
本発明の第３の態様は、前記曲げられた縁部に段差部が設けられていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。この態様では、バッテリパックは、その下側に隣接して配置されている別のバッテリパックの段差部に載せられた状態で積み重ねられている。
【００１２】
本発明の第４の態様は、前記曲げられた縁部が折り返されていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。すなわち、曲げられた縁部の上部が下方へと折り返されることで曲げられた縁部が補強されている。
【００１３】
本発明の第５の態様は、前記曲げられた縁部が、その下側に隣接して配置されている別のバッテリパックの曲げられた縁部に掛止されるための掛止機構を備えることを特徴とするバッテリ冷却装置である。
【００１４】
本発明の第６の態様は、前記積重されているバッテリパックのうち、最下部に配置されたバッテリパックの曲げられた縁部に、放熱フィンが設けられていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。
【００１５】
本発明の第７の態様は、前記積重されているバッテリパックが、前記曲げられた縁部によりバッテリ冷却装置収納用ケースと熱的に接続されているバッテリ冷却装置であって、前記積重されているバッテリパックごとに、前記バッテリ冷却装置収納用ケースとの接続箇所が異なることを特徴とするバッテリ冷却装置である。この態様では、バッテリ冷却装置は、バッテリ冷却装置収納用ケースに収容されている。そして、バッテリモジュールで発生した熱を吸収したバッテリパックの板は、ヒートパイプと曲げられた縁部を介してバッテリ冷却装置収納用ケースに吸収した熱を伝達し、バッテリ冷却装置収納用ケースの外面から外部に放出される。
【００１６】
本発明の第８の態様は、前記一対の板の外側底面に、凹部が設けられ、前記一対の板の内側底面に、前記凹部と嵌合する突起が設けられていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。本発明の第９の態様は、前記バッテリモジュールが、前記ヒートパイプに当接した状態で該ヒートパイプ上に載置されていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。本発明の第１０の態様は、前記ヒートパイプのうち少なくとも１つが、前記バッテリモジュールの上面側に位置する上部位と、前記バッテリモジュールの下面側に位置する下部位と、前記上部位及び下部位を連結する連結部位とで平面視Ｕ字状に形成されていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。
【００１７】
本発明の第１１の態様は、電気推進車両に搭載されることを特徴とするバッテリ冷却装置である。なお、本明細書中、「上」とは、バッテリパックの構成要素である一対の板のうち曲げられた縁部を除いた部分である底面部を基準にして、同じバッテリパックの構成要素であるバッテリモジュールが配置されている側を意味し、「下」とは、その反対側を意味する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の態様によれば、バッテリパックを積重させればよいので、組み立てが容易である。また、バッテリパックを積重させることでバッテリ冷却装置の側面が形成されるので、ケースに収納しなくてもよく、部品点数を低減できる。このように、組み立てが容易で部品点数を低減できるので、製造コストを抑えることができる。ヒートパイプは一対の板に挟持され、さらにバッテリモジュールと板は交互に配置されるので、機械的強度に優れ、ヒートパイプ及びバッテリモジュールを確実に保護できる。このように、機械的強度に優れるので、板の厚さを薄肉化でき、小型化・軽量化が可能である。さらに、ヒートパイプ先端部位の冷却部は、積重された板で保護されているので、ヒートパイプの凍結破壊を防止できる。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、縁部の一対が対向するように曲げられているので、より組み立てが容易である。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、曲げられた縁部に段差部が設けられているので、バッテリパックが積重されてもバッテリモジュール及びヒートパイプに加重負荷がかかるのを防止できる。
【００２１】
本発明の第４の態様によれば、曲げられた縁部が折り返されることで曲げられた縁部の機械的強度がさらに補強されているので、ヒートパイプの冷却部の凍結破壊を確実に防止して、バッテリモジュールの出力をより安定化できる。
【００２２】
本発明の第５の態様によれば、曲げられた縁部が、下側に隣接して配置されている別のバッテリパックの曲げられた縁部に掛止されるので、バッテリパックが積重されても、バッテリモジュール及びヒートパイプに加重負荷がかかるのを防止できる。
【００２３】
本発明の第６の態様によれば、放熱フィンが設けられているので、放熱効率がさらに向上する。さらに、放熱フィンは、積重されているバッテリパックのうち最下部に配置されたバッテリパックに設けられているので、放熱フィンが構造上の障害とはならず組み立てが容易である。
【００２４】
本発明の第７の態様によれば、バッテリパックごとにバッテリ冷却装置収納用ケースとの熱的接続箇所が異なるので、均一な放熱が可能となって放熱効率に優れている。
【００２５】
本発明の第８の態様によれば、板の外側底面に凹部、板の内側底面に凹部と嵌合する突起が設けられているので、バッテリパックを積重させる際の位置決めが容易であり、また積重されたバッテリパックの位置ずれを防止できる。本発明の第９の態様によれば、一対の板の一部を省略することで、バッテリモジュールが、ヒートパイプに当接した状態で載置されているので、より軽量化が可能であり、放熱効率もより向上する。本発明の第１０の態様によれば、ヒートパイプの数量を減らすことができるので、部品点数をより減らすことができ、生産効率に優れる。
【００２６】
本発明の第１１の態様によれば、電気推進車両に搭載することで、バッテリモジュールの温度管理が容易となり、電気推進車両の出力を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置であって蓋部を取り外した状態の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置の側面図である。
【図３】本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置を構成するバッテリパックの側面図である。
【図４】本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置の角部を拡大した部分側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態例に係るバッテリ冷却装置を構成するバッテリパックの側面図である。
【図６】（a）図は、本発明の第３実施形態例に係るバッテリ冷却装置を構成する、掛止機構を備えたバッテリパックの側面図、（b）図は、掛止機構の掛止状態を説明する拡大図である。
【図７】位置合わせ手段を備えたバッテリパックが積重された状態を説明する断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態例１に係るバッテリ冷却装置の分解斜視図である。
【図９】（a）図は、本発明の他の実施形態例２に係るバッテリ冷却装置であって蓋部を取り外した状態の側面図、（b）図は、バッテリパックの部分拡大図である。
【図１０】（a）図は、本発明の他の実施形態例３に係るバッテリ冷却装置を構成するバッテリパックの概略を示す部分平面図、（b）図は、本発明の他の実施形態例３に係るバッテリ冷却装置の概略を示す部分側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置について図面を用いながら説明する。図１及び図２に示すように、本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置１は、同じ寸法・形状である複数のバッテリパック１０が鉛直方向に積み重ねられて構成されており、下側のバッテリパック１０内部に上側のバッテリパック１０が収容されて使用される。そして、バッテリパック１０が鉛直方向に積み重ねられることで、バッテリパック１０の側面部１７も鉛直方向に連なってバッテリ冷却装置１の側面２が形成される。バッテリ冷却装置１の側面２は、バッテリパック１０の側面部１７内側面と、その上側に積重される別のバッテリパック１０の側面部１７外側面とが面接するように配置されている。このとき、外側面が面接している側面部１７の一部が、内側面が面接している側面部１７から上方に突出した状態となって、側面部１７が鉛直方向に連なる。
【００２９】
また、図２に示すように、それぞれのバッテリパック１０にはヒートパイプ１４が備えられている。そして、最上部には、バッテリモジュールが載置されていないバッテリパック、すなわち中空プレート１３とヒートパイプ１４からなる蓋部３が配置されている。なお、図１に示すように、本実施形態例では、１枚の中空プレート１３内部に断面長方形状のヒートパイプ１４が２本収容されている。
【００３０】
このように、バッテリ冷却装置１は、バッテリパック１０が積重した構造なので、組み立てが容易である。また、バッテリパック１０を積重させることでバッテリ冷却装置１の側面２が形成されるので、ケースへの収納を省略することが可能となり、部品点数を低減できる。
【００３１】
図３に示すように、前記バッテリパック１０は、バッテリモジュール１１と、一対の板１２、１２´からなる中空プレート１３と、ヒートパイプ１４とから構成されている。板１２と板１２´は、相互に略平行に配置されており、板１２上には、バッテリモジュール１１が置かれている。また、必要に応じて、バッテリモジュール１１の位置ずれを防止するために、図示しない所定の固定手段にて板１２上にバッテリモジュール１１を固定してもよい。固定手段には、例えば、板１２表面に、バッテリモジュール１１と同じ平面形状であってバッテリモジュール１１の厚さ寸法よりも小さい深さ寸法を有する凹部位を設ける態様が挙げられる。この固定手段では、バッテリモジュール１１を前記凹部位に嵌合させることによりバッテリモジュール１１を板１２上に固定する。
【００３２】
中空プレート１３は、その対向する２つの縁部が鉛直方向に対しやや外側方向に同じ角度で折り曲げられることで、バッテリパック１０の側面部１７が形成されている。すなわち、中空プレート１３は、９０°未満の所定角度に折り曲げた２つの側面部１７（バッテリパック１０の側面部１７となる）と折り曲げられた縁部以外からなる底面部１８とを有している。バッテリモジュール１１は、底面部１８の所定位置、本実施形態例では底面部１８の中央部に載置、固定され、中空プレート１３と熱的に接続されている。
【００３３】
一対の板１２、１２´は、その先端部にて所定の結合手段（本実施形態例ではネジ止め）で連結されて中空プレート１３が形成されている。また、板１２´の両端部にはヒートパイプ１４の厚さと同じ寸法の段差が設けられており、この一対の板１２、１２´により、ヒートパイプ１４が挟持されている。すなわち、ヒートパイプ１４は板１２、１２´と熱的に接続されており、また、ヒートパイプ１４は中空プレート１３内部に収容された状態で、一方の側面部１７から底面部１８を通り他方の側面部１７へと延びる構成となっている。ただし、図１に示すように、一対の板１２、１２´のうち、バッテリモジュール１１を載置している板１２については、所定角度で折り曲げられている両角部に、矩形状の切欠き部１９が形成され、ヒートパイプ１４の一部が中空プレート１３から露出した態様となっている。この切欠き部１９は、ヒートパイプ１４の曲げを緩和して、ヒートパイプ１４の機械的強度を維持するとともに、円滑に熱輸送をするためである。
【００３４】
また、図３に示すように、ヒートパイプ１４のうち、板１２を介してバッテリモジュール１１と接している部位は、熱を吸収する加熱部１５であり、加熱部１５から両側面部１７へと伸びる部位は、熱を放出する冷却部１６である。これにより、ヒートパイプ１４は、加熱部１５で吸収した熱を冷却部１６に伝達する熱輸送系を構成する。
【００３５】
バッテリモジュール１１で発生した熱は、板１２を介してヒートパイプ１４の加熱部１５に伝達される。加熱部１５が吸収した熱は、冷却部１６に伝達され、さらに前記冷却部１６と熱的に接続されたバッテリパック１０の側面部１７から外部に放出できるよう構成されている。このとき、加熱部１５が吸収した熱は、切欠き部１９から露出している冷却部１６からも外部に放出される。なお、板１２、１２´は、熱伝導性の良い部材で構成されており、本実施形態例では、軽量化に優れる点でアルミ板によって構成されている。また、本実施形態例では、ヒートパイプ１４の部材は銅で構成され、内部の作動液には水を使用している。
【００３６】
図４に示すように、バッテリパック１０には、その側面部１７と底面部１８との角部に段差部２０が設けられている。段差部２０は、バッテリモジュール１１を載置している板１２の前記角部をクランク状に折り曲げることで形成されている。バッテリパック１０の中空プレート１３の底面部１８が、下側に隣接した別のバッテリパック１０の段差部２０に当接した状態で積み重ねられている。また、段差部２０はバッテリモジュール１１の厚みと同じ高さ寸法を有しているので、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間には、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の間隔が形成されている。
【００３７】
従って、段差部２０は、上側に積まれた別のバッテリパック１０によってバッテリモジュール１１が潰されるのを防止する。また、バッテリモジュール１１の上面は、上側に積まれた別のバッテリパック１０の中空プレート１３の下面側、すなわち板１２´と面接するので、バッテリモジュール１１は上下両面からの冷却が可能となり、冷却効率がより向上する。
【００３８】
また、バッテリ冷却装置１は、バッテリモジュール１１と中空プレート１３が交互に配置されるので、機械的強度に優れ、ヒートパイプ１４及びバッテリモジュール１１を確実に保護できる。さらに、機械的強度に優れることから、板１２、１２´の厚さを薄肉化でき、バッテリ冷却装置１の小型化・軽量化が可能である。
【００３９】
本実施形態例では、必要に応じて、放熱効率をさらに高めるために、バッテリ冷却装置１の側面２、例えば最下部に配置されたバッテリパック１０の側面部１７に相当する位置に、適宜放熱フィン（図示せず）を設けてもよい。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態例に係るバッテリ冷却装置について説明する。図５に示すように、本発明の第２実施形態例に係るバッテリ冷却装置では、さらに補強部２２を備えたバッテリパック１０を使用しており、このバッテリパック１０を鉛直方向に積重してバッテリ冷却装置１が形成される。つまり、ヒートパイプ１４の冷却部１６の凍結破壊を確実に防止するために、側面部１７を構成している板１２の曲げられた縁部及び板１２´の曲げられた縁部のうち、一方の曲げられた縁部について、その上半部を下方に折り返すことで補強部２２を形成している。補強部２２が側面部１７を被覆することで、側面部１７の機械的強度が増して、側面部１７に収容されているヒートパイプ１４の冷却部１６を補強・保護している。
【００４１】
第２実施形態例では、補強部２２を設けるために、板１２または板１２´のいずれかを他方よりも長尺とする。図５では、板１２´が板１２よりも長尺であり、板１２´の曲げられた縁部の上半部を下方に折り返すことで補強部２２が設けられている。また、補強部２２の先端部をクランク状に折り曲げて段差部２０としている。補強部２２の構成を上記のようにすることで部品点数を低減できる。この段差部２０は、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間に、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の間隔が形成されるよう位置づけられている。また、必要に応じて、カシメ等、所定の固定手段により補強部２２を側面部１７に固定してもよい。
【００４２】
次に、本発明の第３実施形態例に係るバッテリ冷却装置について説明する。図６（a）に示すように、本発明の第３実施形態例に係るバッテリ冷却装置は、段差部２０の代わりに、所定寸法の突起部２１からなる掛止機構を設けたバッテリパック１０を使用しており、このバッテリパック１０を鉛直方向に積重してバッテリ冷却装置１が形成される。掛止機構とは、例えば、側面部１７の上端に設けられた突起部２１（図６（a）の態様ではカール曲げ状の突起部）であって、下側に隣接して配置されている別のバッテリパック１０の側面部１７上端に掛止されるための機構である。下側に隣接して配置されているバッテリパック１０の側面部１７上端にも、同様の突起部２１が設けられている。
【００４３】
従って、図６（b）に示すように、バッテリパック１０が鉛直方向に積み重ねられた状態では、上側の突起部２１が下側の別の突起部２１に当接して、上側のバッテリパック１０が下側の別のバッテリパック１０に掛止される。このとき、突起部２１の上下方向の寸法を調節することで、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間に、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の間隔を形成できる。なお、必要に応じて、この突起部２１は、上記した段差部２０とともに設けてもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態例では、図７に示すように、必要に応じて、さらに、中空プレート１３の底面部１８の外側、すなわち板１２´の外側表面に凹部３０を、段差部２０の上面、すなわち板１２の外側表面であって前記凹部３０に対応する位置に、前記凹部３０と嵌合可能な突起３１を設けてもよい。ここでは、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間に、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の空間を形成させるために、突起３１の高さは、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と凹部３０の深さ寸法とを加えた寸法となっている。凹部３０を底面部１８に、凹部３０に嵌合可能な突起３１を段差部２０に設けることで、バッテリパック１０の位置合わせが容易となり、確実に鉛直方向に積重できる。またバッテリパック１０の位置ずれも防止できる。
【００４５】
次に、本発明の各実施形態例に係るバッテリ冷却装置の使用方法について説明する。バッテリ冷却装置１は、例えば、電気推進車両のフロアパネルの下側に配置される。フロアパネル下側への配置にあたり、バッテリ冷却装置１の側面２から外部に放熱する構成としてもよく、必要に応じて、バッテリ冷却装置１の側面２を車体等、車両を構成する他の構造物に熱的に接続して、熱を前記他の構造物に伝達し、放熱効率をさらに高めることもできる。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態例に係るバッテリ冷却装置について説明する。上記各実施形態例では、いずれのバッテリパック１０も、中空プレート１３の対向する２つの縁部が鉛直方向に対しやや外側方向に同じ角度で折り曲げられて、バッテリパック１０の側面部１７、ひいてはバッテリ冷却装置１の側面２が形成されていたが、これに代えて、それぞれの中空プレートについて、その縁部のうちの一つを略鉛直方向に折り曲げることで、バッテリパックの側面部、ひいてはバッテリ冷却装置の側面を形成してもよい。
【００４７】
つまり、他の実施形態例１に係るバッテリ冷却装置１´は、図８に示すように、４つのバッテリパック１０´−１、１０´−２、１０´−３、１０´−４が鉛直方向に積重されている。そして、バッテリパック１０´−１、１０´−２、１０´−３、１０´−４の中空プレート１３´−１、１３´−２、１３´−３、１３´−４の縁部のうち、一箇所の縁部外側に、該縁部の半分の長さであって所定幅を有する板状の延出部が設けられており、それぞれの延出部が略鉛直方向に折り曲げられた構造となっている。ここでは、中空プレート１３´−１、１３´−２の各延出部は上方に折り曲げられて側面部１７´−１、１７´−２を形成し、中空プレート１３´−３、１３´−４の各延出部は下方に折り曲げられて側面部１７´−３、１７´−４を形成している。そして、側面部１７´−１と側面部１７´−２が連設してバッテリ冷却装置１´の一方の側面２´を形成し、側面部１７´−３と側面部１７´−４が連設して、前記一方の側面２´に対向する他方の側面２´を形成する。中空プレート１３´−１、１３´−２、１３´−３、１３´−４がバッテリモジュール１１から吸収した熱は、ヒートパイプ１４を介して側面２´に伝達されて、側面２´から外部に放出される。
【００４８】
上記したバッテリ冷却装置１´は、ケース（図示しない）に収納して使用してもよい。側面部１７´−１、１７´−２、１７´−３、１７´−４を前記ケースの側面に面接させて、バッテリ冷却装置１´とケースを熱的に接続させると、積重されているそれぞれのバッテリパック１０´−１、１０´−２、１０´−３、１０´−４は、前記ケースの異なる部位にて熱的に接続される構造となる。従って、この態様では、各バッテリパック１０´−１、１０´−２、１０´−３、１０´−４から前記ケースへの均一な熱の伝達が可能となるので、放熱効率に優れている。
【００４９】
他の実施形態例２に係るバッテリ冷却装置１０１は、図９（a）に示すように、中空プレート１３に代えて、放熱プレート１１９を用いている。すなわち、バッテリモジュール１１が載置される部位については、上記各実施形態例の底面部１８が設けられておらず、ヒートパイプ１４がバッテリパック１１０から露出した態様となっている。従って、バッテリモジュール１１が、２本のヒートパイプ１４に当接した状態で該ヒートパイプ１４上に載置されている。
【００５０】
このバッテリ冷却装置１０１は、複数のバッテリパック１１０が鉛直方向に積み重ねられて構成されている。バッテリパック１１０は、平面部１１８と該平面部１１８に対し上記各実施形態例と同様の所定角度にて曲げられた側面部１１７から形成された２つの放熱プレート１１９と、２つの放熱プレート１１９間に配置されたバッテリモジュール１１と、２つの放熱プレート１１９を連結し、かつバッテリモジュール１１の下面と当接した２本のヒートパイプ１４とから構成されている。放熱プレート１１９の側面部１１７は、上記各実施形態例の中空プレート１３の側面部１７と同じ構成であり、放熱プレート１１９の側面部１１７が鉛直方向に積み重ねられることでバッテリ冷却装置１０１の側面が形成される。また、バッテリモジュール１１の下面と当接しているヒートパイプ１４は、上記各実施形態例と同一構成のヒートパイプであり、一方の放熱プレート１１９内から延出して、他端が他方の放熱プレート１１９内へと収容されている。２本のヒートパイプ１４はいずれも断面長方形状である。
【００５１】
図９（ｂ）に示すように、平面部１１８の端部には、バッテリモジュール１１の角部と嵌合可能な凹条部１２０が形成されている。この凹条部１２０は、バッテリモジュール１１をバッテリパック１１０に固定しつつ、ヒートパイプ１４にバッテリモジュール１１の加重負荷がかかるのを抑えている。このバッテリ冷却装置１０１には上記各実施形態例の底面部１８が設けられていないので、より軽量化されている。
【００５２】
他の実施形態例３に係るバッテリ冷却装置２０１は、図１０（a）に示すように、図９にて示したヒートパイプ１４に代えて、バッテリモジュール１１の上面に位置する上部位２４０と該バッテリモジュール１１の下面に位置する下部位２４１と前記上部位２４０と前記下部位２４１を連結する連結部位２４２とで平面視略Ｕ字状またはＵ字状に形成されているヒートパイプ２１４を用いている。すなわち、ヒートパイプ２１４の連結部２４２は鉛直方向に対して斜めに配置されることで上下部位（２４０、２４１）を連結し、１本のヒートパイプ２１４にて１つのバッテリモジュール１１の冷却を可能としている。図１０（a）では放熱プレート１１９を使用していないが、連結部位２４２を放熱プレート１１９の形状に対応した形状に加工して、放熱プレート１１９内に収容してもよい。
【００５３】
図１０（b）に示すように、バッテリ冷却装置２０１は、複数のバッテリパック２１０が鉛直方向に積み重ねられて構成されている。バッテリパック２１０のヒートパイプ２１４のうち下部位２４１は、バッテリパック２１０から露出した状態で、一方の端部から他方の端部へと延びる構成となっており、下部位２１４は、バッテリモジュール１１の下面に当接し加熱部となっている。ヒートパイプ２１４のうち連結部位２４２は、バッテリモジュール１１と接しておらず冷却部となっている。そして、ヒートパイプ２１４のうち上部位２４０は、他方の端部から一方の端部へと延びる構成となっており、バッテリモジュール１１の上面に当接し加熱部となっている。図１０の態様では、放熱効率を均等化するために、所定のバッテリパック２１０には、上記した各実施形態例と同様の連結部を有しないヒートパイプ１４も配置されている。ヒートパイプ２１４及びヒートパイプ１４は、断面楕円形状である。このバッテリ冷却装置２０１は、ヒートパイプの数量を減らすことができるので、部品点数をより減らすことができる。
【００５４】
また、上記各実施形態例では、バッテリ冷却装置１は、バッテリパック１０を３層に積み重ね、バッテリ冷却装置１´は、バッテリパック１０´を４層に積み重ねたが、必要とする出力に応じて、適宜数量の変更が可能である。また、上記第１、２、３の各実施形態例では、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間に、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の空間が形成されることで、バッテリモジュール１１の上面が、上側に積まれた別のバッテリパック１０の中空プレート１３下面と面接していたが、これに代えて、中空プレート１３間にバッテリモジュール１１の厚さ寸法よりも大きい空間を形成させて、バッテリモジュール１１の上面が、上側に積まれた別のバッテリパック１０の中空プレート１３下面と面接していない態様としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
バッテリ冷却装置の組み立てが容易であり、小型化、軽量化が可能なので、特に、電気推進車両の分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００５６】
１、１´、１０１、２１０ バッテリ冷却装置
２、２´ 側面
１０、１０´、１１０、２１０ バッテリパック
１１ バッテリモジュール
１２、１２´ 板
１４、２１４ ヒートパイプ
２０ 段差部
２１ 突起部
２２ 補強部
３０ 凹部
３１ 突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを冷却する装置に関し、特に、電気推進車両に搭載されるバッテリ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気推進車両には、電源を供給するためのバッテリユニットが搭載されている。このバッテリユニット内には、複数のバッテリモジュールが収納されており、所定の容量が得られるよう構成されている。
【０００３】
電気推進車両用のバッテリユニットは、氷点下の低温状態ではバッテリユニットの出力が低下することが知られている。一方、バッテリモジュールの充電時のようにバッテリユニットが高温状態に保持された場合には、容量の低下やバッテリモジュールの劣化などの可能性がある。そこで、バッテリユニットの温度管理は重要な課題となっている。しかし、バッテリユニットの小型軽量化を図りつつ所定の容量を得るために、バッテリユニット内には複数のバッテリモジュールが高密度に実装されており、放熱フィンなどを配置するスペースはほとんどない。
【０００４】
このため、特許文献１では、バッテリユニットに冷却風導入口と排気口を設け、冷却風導入口を経てバッテリケース内に導入した冷却風を、バッテリモジュールとバッテリケース間の空気流通部に流すことにより、バッテリモジュールを冷却し、バッテリケース内の温まった空気を排気ファンによって排気口からバッテリケース外部に排出する冷却装置が提案されている。しかし、空気流通部の幅が極めて小さいことから空気流通部の通風抵抗が大きく、ファンの風量を確保するためには高出力のファンを使用する必要があるので、小型化、軽量化が困難であり、またファンの設置等、部品点数が多いという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２では、バッテリモジュールを積層して配置するとともに、積層されたバッテリモジュール間にヒートパイプの加熱部を配置し、ヒートパイプの冷却部をケースに熱的に接続して加熱部に加えられた熱は冷却部を介してケースから放出する車両用バッテリパックが提案されている。しかし、このバッテリパックは、バッテリセモジュールを積層し、積層されたバッテリモジュール間に熱吸収部を所定間隔で配置しながらケース内に収納しなければならないので、組み立て作業が煩雑である。また、ヒートパイプ先端に形成されている冷却部は熱吸収部から露出し何ら保護手段が設けられていないので、ヒートパイプの凍結破壊が発生しやすい。さらに、バッテリパックの機械的強度を確保するためには、ケース及び熱吸収部の吸熱板を厚板とする必要があるので、小型化、軽量化が困難であり、製造コストの面で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８３６５６
【特許文献２】特開２００７−２５７８４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易で、部品点数を低減でき、機械的強度に優れた小型化・軽量化されたバッテリ冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、縁部が曲げられた一対の板と、前記一対の板に挟持されたヒートパイプと、前記一対の板上に載置されたバッテリモジュールとを備えたバッテリパックが、前記曲げられた縁部により、側面が形成されるように積重されたことを特徴とするバッテリ冷却装置である。すなわち、バッテリ冷却装置は、ヒートパイプを挟持した板とバッテリモジュールとが交互に積み重ねられ、またバッテリ冷却装置の側面は、バッテリパックの曲げられた縁部が積重されることで形成される。
【０００９】
バッテリパックの板は、バッテリモジュールで発生した熱を吸収し、吸収した熱はヒートパイプの加熱部を介してヒートパイプの冷却部に伝達され、ヒートパイプの冷却部からバッテリ冷却装置の側面を構成する曲げられた縁部を介して外部に放出される。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記曲げられた縁部が対向していることを特徴とするバッテリ冷却装置である。この態様では、バッテリパックが積重されると、対向するように曲げられた縁部が鉛直方向に連なることで、バッテリ冷却装置の側面が形成される。
【００１１】
本発明の第３の態様は、前記曲げられた縁部に段差部が設けられていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。この態様では、バッテリパックは、その下側に隣接して配置されている別のバッテリパックの段差部に載せられた状態で積み重ねられている。
【００１２】
本発明の第４の態様は、前記曲げられた縁部が折り返されていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。すなわち、曲げられた縁部の上部が下方へと折り返されることで曲げられた縁部が補強されている。
【００１３】
本発明の第５の態様は、前記曲げられた縁部が、その下側に隣接して配置されている別のバッテリパックの曲げられた縁部に掛止されるための掛止機構を備えることを特徴とするバッテリ冷却装置である。
【００１４】
本発明の第６の態様は、前記積重されているバッテリパックのうち、最下部に配置されたバッテリパックの曲げられた縁部に、放熱フィンが設けられていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。
【００１５】
本発明の第７の態様は、前記積重されているバッテリパックが、前記曲げられた縁部によりバッテリ冷却装置収納用ケースと熱的に接続されているバッテリ冷却装置であって、前記積重されているバッテリパックごとに、前記バッテリ冷却装置収納用ケースとの接続箇所が異なることを特徴とするバッテリ冷却装置である。この態様では、バッテリ冷却装置は、バッテリ冷却装置収納用ケースに収容されている。そして、バッテリモジュールで発生した熱を吸収したバッテリパックの板は、ヒートパイプと曲げられた縁部を介してバッテリ冷却装置収納用ケースに吸収した熱を伝達し、バッテリ冷却装置収納用ケースの外面から外部に放出される。
【００１６】
本発明の第８の態様は、前記一対の板の外側底面に、凹部が設けられ、前記一対の板の内側底面に、前記凹部と嵌合する突起が設けられていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。本発明の第９の態様は、前記バッテリモジュールが、前記ヒートパイプに当接した状態で該ヒートパイプ上に載置されていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。本発明の第１０の態様は、前記ヒートパイプのうち少なくとも１つが、前記バッテリモジュールの上面側に位置する上部位と、前記バッテリモジュールの下面側に位置する下部位と、前記上部位及び下部位を連結する連結部位とで平面視Ｕ字状に形成されていることを特徴とするバッテリ冷却装置である。
【００１７】
本発明の第１１の態様は、電気推進車両に搭載されることを特徴とするバッテリ冷却装置である。なお、本明細書中、「上」とは、バッテリパックの構成要素である一対の板のうち曲げられた縁部を除いた部分である底面部を基準にして、同じバッテリパックの構成要素であるバッテリモジュールが配置されている側を意味し、「下」とは、その反対側を意味する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の態様によれば、バッテリパックを積重させればよいので、組み立てが容易である。また、バッテリパックを積重させることでバッテリ冷却装置の側面が形成されるので、ケースに収納しなくてもよく、部品点数を低減できる。このように、組み立てが容易で部品点数を低減できるので、製造コストを抑えることができる。ヒートパイプは一対の板に挟持され、さらにバッテリモジュールと板は交互に配置されるので、機械的強度に優れ、ヒートパイプ及びバッテリモジュールを確実に保護できる。このように、機械的強度に優れるので、板の厚さを薄肉化でき、小型化・軽量化が可能である。さらに、ヒートパイプ先端部位の冷却部は、積重された板で保護されているので、ヒートパイプの凍結破壊を防止できる。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、縁部の一対が対向するように曲げられているので、より組み立てが容易である。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、曲げられた縁部に段差部が設けられているので、バッテリパックが積重されてもバッテリモジュール及びヒートパイプに加重負荷がかかるのを防止できる。
【００２１】
本発明の第４の態様によれば、曲げられた縁部が折り返されることで曲げられた縁部の機械的強度がさらに補強されているので、ヒートパイプの冷却部の凍結破壊を確実に防止して、バッテリモジュールの出力をより安定化できる。
【００２２】
本発明の第５の態様によれば、曲げられた縁部が、下側に隣接して配置されている別のバッテリパックの曲げられた縁部に掛止されるので、バッテリパックが積重されても、バッテリモジュール及びヒートパイプに加重負荷がかかるのを防止できる。
【００２３】
本発明の第６の態様によれば、放熱フィンが設けられているので、放熱効率がさらに向上する。さらに、放熱フィンは、積重されているバッテリパックのうち最下部に配置されたバッテリパックに設けられているので、放熱フィンが構造上の障害とはならず組み立てが容易である。
【００２４】
本発明の第７の態様によれば、バッテリパックごとにバッテリ冷却装置収納用ケースとの熱的接続箇所が異なるので、均一な放熱が可能となって放熱効率に優れている。
【００２５】
本発明の第８の態様によれば、板の外側底面に凹部、板の内側底面に凹部と嵌合する突起が設けられているので、バッテリパックを積重させる際の位置決めが容易であり、また積重されたバッテリパックの位置ずれを防止できる。本発明の第９の態様によれば、一対の板の一部を省略することで、バッテリモジュールが、ヒートパイプに当接した状態で載置されているので、より軽量化が可能であり、放熱効率もより向上する。本発明の第１０の態様によれば、ヒートパイプの数量を減らすことができるので、部品点数をより減らすことができ、生産効率に優れる。
【００２６】
本発明の第１１の態様によれば、電気推進車両に搭載することで、バッテリモジュールの温度管理が容易となり、電気推進車両の出力を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置であって蓋部を取り外した状態の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置の側面図である。
【図３】本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置を構成するバッテリパックの側面図である。
【図４】本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置の角部を拡大した部分側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態例に係るバッテリ冷却装置を構成するバッテリパックの側面図である。
【図６】（a）図は、本発明の第３実施形態例に係るバッテリ冷却装置を構成する、掛止機構を備えたバッテリパックの側面図、（b）図は、掛止機構の掛止状態を説明する拡大図である。
【図７】位置合わせ手段を備えたバッテリパックが積重された状態を説明する断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態例１に係るバッテリ冷却装置の分解斜視図である。
【図９】（a）図は、本発明の他の実施形態例２に係るバッテリ冷却装置であって蓋部を取り外した状態の側面図、（b）図は、バッテリパックの部分拡大図である。
【図１０】（a）図は、本発明の他の実施形態例３に係るバッテリ冷却装置を構成するバッテリパックの概略を示す部分平面図、（b）図は、本発明の他の実施形態例３に係るバッテリ冷却装置の概略を示す部分側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置について図面を用いながら説明する。図１及び図２に示すように、本発明の実施形態例に係るバッテリ冷却装置１は、同じ寸法・形状である複数のバッテリパック１０が鉛直方向に積み重ねられて構成されており、下側のバッテリパック１０内部に上側のバッテリパック１０が収容されて使用される。そして、バッテリパック１０が鉛直方向に積み重ねられることで、バッテリパック１０の側面部１７も鉛直方向に連なってバッテリ冷却装置１の側面２が形成される。バッテリ冷却装置１の側面２は、バッテリパック１０の側面部１７内側面と、その上側に積重される別のバッテリパック１０の側面部１７外側面とが面接するように配置されている。このとき、外側面が面接している側面部１７の一部が、内側面が面接している側面部１７から上方に突出した状態となって、側面部１７が鉛直方向に連なる。
【００２９】
また、図２に示すように、それぞれのバッテリパック１０にはヒートパイプ１４が備えられている。そして、最上部には、バッテリモジュールが載置されていないバッテリパック、すなわち中空プレート１３とヒートパイプ１４からなる蓋部３が配置されている。なお、図１に示すように、本実施形態例では、１枚の中空プレート１３内部に断面長方形状のヒートパイプ１４が２本収容されている。
【００３０】
このように、バッテリ冷却装置１は、バッテリパック１０が積重した構造なので、組み立てが容易である。また、バッテリパック１０を積重させることでバッテリ冷却装置１の側面２が形成されるので、ケースへの収納を省略することが可能となり、部品点数を低減できる。
【００３１】
図３に示すように、前記バッテリパック１０は、バッテリモジュール１１と、一対の板１２、１２´からなる中空プレート１３と、ヒートパイプ１４とから構成されている。板１２と板１２´は、相互に略平行に配置されており、板１２上には、バッテリモジュール１１が置かれている。また、必要に応じて、バッテリモジュール１１の位置ずれを防止するために、図示しない所定の固定手段にて板１２上にバッテリモジュール１１を固定してもよい。固定手段には、例えば、板１２表面に、バッテリモジュール１１と同じ平面形状であってバッテリモジュール１１の厚さ寸法よりも小さい深さ寸法を有する凹部位を設ける態様が挙げられる。この固定手段では、バッテリモジュール１１を前記凹部位に嵌合させることによりバッテリモジュール１１を板１２上に固定する。
【００３２】
中空プレート１３は、その対向する２つの縁部が鉛直方向に対しやや外側方向に同じ角度で折り曲げられることで、バッテリパック１０の側面部１７が形成されている。すなわち、中空プレート１３は、９０°未満の所定角度に折り曲げた２つの側面部１７（バッテリパック１０の側面部１７となる）と折り曲げられた縁部以外からなる底面部１８とを有している。バッテリモジュール１１は、底面部１８の所定位置、本実施形態例では底面部１８の中央部に載置、固定され、中空プレート１３と熱的に接続されている。
【００３３】
一対の板１２、１２´は、その先端部にて所定の結合手段（本実施形態例ではネジ止め）で連結されて中空プレート１３が形成されている。また、板１２´の両端部にはヒートパイプ１４の厚さと同じ寸法の段差が設けられており、この一対の板１２、１２´により、ヒートパイプ１４が挟持されている。すなわち、ヒートパイプ１４は板１２、１２´と熱的に接続されており、また、ヒートパイプ１４は中空プレート１３内部に収容された状態で、一方の側面部１７から底面部１８を通り他方の側面部１７へと延びる構成となっている。ただし、図１に示すように、一対の板１２、１２´のうち、バッテリモジュール１１を載置している板１２については、所定角度で折り曲げられている両角部に、矩形状の切欠き部１９が形成され、ヒートパイプ１４の一部が中空プレート１３から露出した態様となっている。この切欠き部１９は、ヒートパイプ１４の曲げを緩和して、ヒートパイプ１４の機械的強度を維持するとともに、円滑に熱輸送をするためである。
【００３４】
また、図３に示すように、ヒートパイプ１４のうち、板１２を介してバッテリモジュール１１と接している部位は、熱を吸収する加熱部１５であり、加熱部１５から両側面部１７へと伸びる部位は、熱を放出する冷却部１６である。これにより、ヒートパイプ１４は、加熱部１５で吸収した熱を冷却部１６に伝達する熱輸送系を構成する。
【００３５】
バッテリモジュール１１で発生した熱は、板１２を介してヒートパイプ１４の加熱部１５に伝達される。加熱部１５が吸収した熱は、冷却部１６に伝達され、さらに前記冷却部１６と熱的に接続されたバッテリパック１０の側面部１７から外部に放出できるよう構成されている。このとき、加熱部１５が吸収した熱は、切欠き部１９から露出している冷却部１６からも外部に放出される。なお、板１２、１２´は、熱伝導性の良い部材で構成されており、本実施形態例では、軽量化に優れる点でアルミ板によって構成されている。また、本実施形態例では、ヒートパイプ１４の部材は銅で構成され、内部の作動液には水を使用している。
【００３６】
図４に示すように、バッテリパック１０には、その側面部１７と底面部１８との角部に段差部２０が設けられている。段差部２０は、バッテリモジュール１１を載置している板１２の前記角部をクランク状に折り曲げることで形成されている。バッテリパック１０の中空プレート１３の底面部１８が、下側に隣接した別のバッテリパック１０の段差部２０に当接した状態で積み重ねられている。また、段差部２０はバッテリモジュール１１の厚みと同じ高さ寸法を有しているので、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間には、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の間隔が形成されている。
【００３７】
従って、段差部２０は、上側に積まれた別のバッテリパック１０によってバッテリモジュール１１が潰されるのを防止する。また、バッテリモジュール１１の上面は、上側に積まれた別のバッテリパック１０の中空プレート１３の下面側、すなわち板１２´と面接するので、バッテリモジュール１１は上下両面からの冷却が可能となり、冷却効率がより向上する。
【００３８】
また、バッテリ冷却装置１は、バッテリモジュール１１と中空プレート１３が交互に配置されるので、機械的強度に優れ、ヒートパイプ１４及びバッテリモジュール１１を確実に保護できる。さらに、機械的強度に優れることから、板１２、１２´の厚さを薄肉化でき、バッテリ冷却装置１の小型化・軽量化が可能である。
【００３９】
本実施形態例では、必要に応じて、放熱効率をさらに高めるために、バッテリ冷却装置１の側面２、例えば最下部に配置されたバッテリパック１０の側面部１７に相当する位置に、適宜放熱フィン（図示せず）を設けてもよい。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態例に係るバッテリ冷却装置について説明する。図５に示すように、本発明の第２実施形態例に係るバッテリ冷却装置では、さらに補強部２２を備えたバッテリパック１０を使用しており、このバッテリパック１０を鉛直方向に積重してバッテリ冷却装置１が形成される。つまり、ヒートパイプ１４の冷却部１６の凍結破壊を確実に防止するために、側面部１７を構成している板１２の曲げられた縁部及び板１２´の曲げられた縁部のうち、一方の曲げられた縁部について、その上半部を下方に折り返すことで補強部２２を形成している。補強部２２が側面部１７を被覆することで、側面部１７の機械的強度が増して、側面部１７に収容されているヒートパイプ１４の冷却部１６を補強・保護している。
【００４１】
第２実施形態例では、補強部２２を設けるために、板１２または板１２´のいずれかを他方よりも長尺とする。図５では、板１２´が板１２よりも長尺であり、板１２´の曲げられた縁部の上半部を下方に折り返すことで補強部２２が設けられている。また、補強部２２の先端部をクランク状に折り曲げて段差部２０としている。補強部２２の構成を上記のようにすることで部品点数を低減できる。この段差部２０は、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間に、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の間隔が形成されるよう位置づけられている。また、必要に応じて、カシメ等、所定の固定手段により補強部２２を側面部１７に固定してもよい。
【００４２】
次に、本発明の第３実施形態例に係るバッテリ冷却装置について説明する。図６（a）に示すように、本発明の第３実施形態例に係るバッテリ冷却装置は、段差部２０の代わりに、所定寸法の突起部２１からなる掛止機構を設けたバッテリパック１０を使用しており、このバッテリパック１０を鉛直方向に積重してバッテリ冷却装置１が形成される。掛止機構とは、例えば、側面部１７の上端に設けられた突起部２１（図６（a）の態様ではカール曲げ状の突起部）であって、下側に隣接して配置されている別のバッテリパック１０の側面部１７上端に掛止されるための機構である。下側に隣接して配置されているバッテリパック１０の側面部１７上端にも、同様の突起部２１が設けられている。
【００４３】
従って、図６（b）に示すように、バッテリパック１０が鉛直方向に積み重ねられた状態では、上側の突起部２１が下側の別の突起部２１に当接して、上側のバッテリパック１０が下側の別のバッテリパック１０に掛止される。このとき、突起部２１の上下方向の寸法を調節することで、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間に、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の間隔を形成できる。なお、必要に応じて、この突起部２１は、上記した段差部２０とともに設けてもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態例では、図７に示すように、必要に応じて、さらに、中空プレート１３の底面部１８の外側、すなわち板１２´の外側表面に凹部３０を、段差部２０の上面、すなわち板１２の外側表面であって前記凹部３０に対応する位置に、前記凹部３０と嵌合可能な突起３１を設けてもよい。ここでは、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間に、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の空間を形成させるために、突起３１の高さは、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と凹部３０の深さ寸法とを加えた寸法となっている。凹部３０を底面部１８に、凹部３０に嵌合可能な突起３１を段差部２０に設けることで、バッテリパック１０の位置合わせが容易となり、確実に鉛直方向に積重できる。またバッテリパック１０の位置ずれも防止できる。
【００４５】
次に、本発明の各実施形態例に係るバッテリ冷却装置の使用方法について説明する。バッテリ冷却装置１は、例えば、電気推進車両のフロアパネルの下側に配置される。フロアパネル下側への配置にあたり、バッテリ冷却装置１の側面２から外部に放熱する構成としてもよく、必要に応じて、バッテリ冷却装置１の側面２を車体等、車両を構成する他の構造物に熱的に接続して、熱を前記他の構造物に伝達し、放熱効率をさらに高めることもできる。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態例に係るバッテリ冷却装置について説明する。上記各実施形態例では、いずれのバッテリパック１０も、中空プレート１３の対向する２つの縁部が鉛直方向に対しやや外側方向に同じ角度で折り曲げられて、バッテリパック１０の側面部１７、ひいてはバッテリ冷却装置１の側面２が形成されていたが、これに代えて、それぞれの中空プレートについて、その縁部のうちの一つを略鉛直方向に折り曲げることで、バッテリパックの側面部、ひいてはバッテリ冷却装置の側面を形成してもよい。
【００４７】
つまり、他の実施形態例１に係るバッテリ冷却装置１´は、図８に示すように、４つのバッテリパック１０´−１、１０´−２、１０´−３、１０´−４が鉛直方向に積重されている。そして、バッテリパック１０´−１、１０´−２、１０´−３、１０´−４の中空プレート１３´−１、１３´−２、１３´−３、１３´−４の縁部のうち、一箇所の縁部外側に、該縁部の半分の長さであって所定幅を有する板状の延出部が設けられており、それぞれの延出部が略鉛直方向に折り曲げられた構造となっている。ここでは、中空プレート１３´−１、１３´−２の各延出部は上方に折り曲げられて側面部１７´−１、１７´−２を形成し、中空プレート１３´−３、１３´−４の各延出部は下方に折り曲げられて側面部１７´−３、１７´−４を形成している。そして、側面部１７´−１と側面部１７´−２が連設してバッテリ冷却装置１´の一方の側面２´を形成し、側面部１７´−３と側面部１７´−４が連設して、前記一方の側面２´に対向する他方の側面２´を形成する。中空プレート１３´−１、１３´−２、１３´−３、１３´−４がバッテリモジュール１１から吸収した熱は、ヒートパイプ１４を介して側面２´に伝達されて、側面２´から外部に放出される。
【００４８】
上記したバッテリ冷却装置１´は、ケース（図示しない）に収納して使用してもよい。側面部１７´−１、１７´−２、１７´−３、１７´−４を前記ケースの側面に面接させて、バッテリ冷却装置１´とケースを熱的に接続させると、積重されているそれぞれのバッテリパック１０´−１、１０´−２、１０´−３、１０´−４は、前記ケースの異なる部位にて熱的に接続される構造となる。従って、この態様では、各バッテリパック１０´−１、１０´−２、１０´−３、１０´−４から前記ケースへの均一な熱の伝達が可能となるので、放熱効率に優れている。
【００４９】
他の実施形態例２に係るバッテリ冷却装置１０１は、図９（a）に示すように、中空プレート１３に代えて、放熱プレート１１９を用いている。すなわち、バッテリモジュール１１が載置される部位については、上記各実施形態例の底面部１８が設けられておらず、ヒートパイプ１４がバッテリパック１１０から露出した態様となっている。従って、バッテリモジュール１１が、２本のヒートパイプ１４に当接した状態で該ヒートパイプ１４上に載置されている。
【００５０】
このバッテリ冷却装置１０１は、複数のバッテリパック１１０が鉛直方向に積み重ねられて構成されている。バッテリパック１１０は、平面部１１８と該平面部１１８に対し上記各実施形態例と同様の所定角度にて曲げられた側面部１１７から形成された２つの放熱プレート１１９と、２つの放熱プレート１１９間に配置されたバッテリモジュール１１と、２つの放熱プレート１１９を連結し、かつバッテリモジュール１１の下面と当接した２本のヒートパイプ１４とから構成されている。放熱プレート１１９の側面部１１７は、上記各実施形態例の中空プレート１３の側面部１７と同じ構成であり、放熱プレート１１９の側面部１１７が鉛直方向に積み重ねられることでバッテリ冷却装置１０１の側面が形成される。また、バッテリモジュール１１の下面と当接しているヒートパイプ１４は、上記各実施形態例と同一構成のヒートパイプであり、一方の放熱プレート１１９内から延出して、他端が他方の放熱プレート１１９内へと収容されている。２本のヒートパイプ１４はいずれも断面長方形状である。
【００５１】
図９（ｂ）に示すように、平面部１１８の端部には、バッテリモジュール１１の角部と嵌合可能な凹条部１２０が形成されている。この凹条部１２０は、バッテリモジュール１１をバッテリパック１１０に固定しつつ、ヒートパイプ１４にバッテリモジュール１１の加重負荷がかかるのを抑えている。このバッテリ冷却装置１０１には上記各実施形態例の底面部１８が設けられていないので、より軽量化されている。
【００５２】
他の実施形態例３に係るバッテリ冷却装置２０１は、図１０（a）に示すように、図９にて示したヒートパイプ１４に代えて、バッテリモジュール１１の上面に位置する上部位２４０と該バッテリモジュール１１の下面に位置する下部位２４１と前記上部位２４０と前記下部位２４１を連結する連結部位２４２とで平面視略Ｕ字状またはＵ字状に形成されているヒートパイプ２１４を用いている。すなわち、ヒートパイプ２１４の連結部２４２は鉛直方向に対して斜めに配置されることで上下部位（２４０、２４１）を連結し、１本のヒートパイプ２１４にて１つのバッテリモジュール１１の冷却を可能としている。図１０（a）では放熱プレート１１９を使用していないが、連結部位２４２を放熱プレート１１９の形状に対応した形状に加工して、放熱プレート１１９内に収容してもよい。
【００５３】
図１０（b）に示すように、バッテリ冷却装置２０１は、複数のバッテリパック２１０が鉛直方向に積み重ねられて構成されている。バッテリパック２１０のヒートパイプ２１４のうち下部位２４１は、バッテリパック２１０から露出した状態で、一方の端部から他方の端部へと延びる構成となっており、下部位２１４は、バッテリモジュール１１の下面に当接し加熱部となっている。ヒートパイプ２１４のうち連結部位２４２は、バッテリモジュール１１と接しておらず冷却部となっている。そして、ヒートパイプ２１４のうち上部位２４０は、他方の端部から一方の端部へと延びる構成となっており、バッテリモジュール１１の上面に当接し加熱部となっている。図１０の態様では、放熱効率を均等化するために、所定のバッテリパック２１０には、上記した各実施形態例と同様の連結部を有しないヒートパイプ１４も配置されている。ヒートパイプ２１４及びヒートパイプ１４は、断面楕円形状である。このバッテリ冷却装置２０１は、ヒートパイプの数量を減らすことができるので、部品点数をより減らすことができる。
【００５４】
また、上記各実施形態例では、バッテリ冷却装置１は、バッテリパック１０を３層に積み重ね、バッテリ冷却装置１´は、バッテリパック１０´を４層に積み重ねたが、必要とする出力に応じて、適宜数量の変更が可能である。また、上記第１、２、３の各実施形態例では、バッテリ冷却装置１の中空プレート１３間に、バッテリモジュール１１の厚さ寸法と同じ寸法の空間が形成されることで、バッテリモジュール１１の上面が、上側に積まれた別のバッテリパック１０の中空プレート１３下面と面接していたが、これに代えて、中空プレート１３間にバッテリモジュール１１の厚さ寸法よりも大きい空間を形成させて、バッテリモジュール１１の上面が、上側に積まれた別のバッテリパック１０の中空プレート１３下面と面接していない態様としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
バッテリ冷却装置の組み立てが容易であり、小型化、軽量化が可能なので、特に、電気推進車両の分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００５６】
１、１´、１０１、２１０ バッテリ冷却装置
２、２´ 側面
１０、１０´、１１０、２１０ バッテリパック
１１ バッテリモジュール
１２、１２´ 板
１４、２１４ ヒートパイプ
２０ 段差部
２１ 突起部
２２ 補強部
３０ 凹部
３１ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縁部が曲げられた一対の板と、前記一対の板に挟持されたヒートパイプと、前記一対の板上に載置されたバッテリモジュールとを備えたバッテリパックが、前記曲げられた縁部により、側面が形成されるように積重されたことを特徴とするバッテリ冷却装置。
【請求項２】
前記曲げられた縁部が、対向していることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項３】
前記曲げられた縁部に、段差部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項４】
前記曲げられた縁部が、折り返されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項５】
前記曲げられた縁部が、その下側に隣接して配置されている別のバッテリパックの曲げられた縁部に掛止されるための掛止機構を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項６】
前記積重されているバッテリパックのうち、最下部に配置されたバッテリパックの曲げられた縁部に、放熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項７】
前記積重されているバッテリパックが、前記曲げられた縁部によりバッテリ冷却装置収納用ケースと熱的に接続されているバッテリ冷却装置であって、
前記積重されているバッテリパックごとに、前記バッテリ冷却装置収納用ケースとの接続箇所が異なることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項８】
前記一対の板の外側底面に、凹部が設けられ、前記一対の板の内側底面に、前記凹部と嵌合する突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項９】
前記バッテリモジュールが、前記ヒートパイプに当接した状態で該ヒートパイプ上に載置されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項１０】
前記ヒートパイプのうち少なくとも１つが、前記バッテリモジュールの上面側に位置する上部位と、前記バッテリモジュールの下面側に位置する下部位と、前記上部位及び下部位を連結する連結部位とで平面視Ｕ字状に形成されていることを特徴とする請求項１または９に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項１１】
電気推進車両に搭載されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項１】
縁部が曲げられた一対の板と、前記一対の板に挟持されたヒートパイプと、前記一対の板上に載置されたバッテリモジュールとを備えたバッテリパックが、前記曲げられた縁部により、側面が形成されるように積重されたことを特徴とするバッテリ冷却装置。
【請求項２】
前記曲げられた縁部が、対向していることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項３】
前記曲げられた縁部に、段差部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項４】
前記曲げられた縁部が、折り返されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項５】
前記曲げられた縁部が、その下側に隣接して配置されている別のバッテリパックの曲げられた縁部に掛止されるための掛止機構を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項６】
前記積重されているバッテリパックのうち、最下部に配置されたバッテリパックの曲げられた縁部に、放熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項７】
前記積重されているバッテリパックが、前記曲げられた縁部によりバッテリ冷却装置収納用ケースと熱的に接続されているバッテリ冷却装置であって、
前記積重されているバッテリパックごとに、前記バッテリ冷却装置収納用ケースとの接続箇所が異なることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項８】
前記一対の板の外側底面に、凹部が設けられ、前記一対の板の内側底面に、前記凹部と嵌合する突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項９】
前記バッテリモジュールが、前記ヒートパイプに当接した状態で該ヒートパイプ上に載置されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項１０】
前記ヒートパイプのうち少なくとも１つが、前記バッテリモジュールの上面側に位置する上部位と、前記バッテリモジュールの下面側に位置する下部位と、前記上部位及び下部位を連結する連結部位とで平面視Ｕ字状に形成されていることを特徴とする請求項１または９に記載のバッテリ冷却装置。
【請求項１１】
電気推進車両に搭載されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のバッテリ冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１２４０２５（Ｐ２０１１−１２４０２５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８７４６（Ｐ２００９−２７８７４６）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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