JP2000294301A - 二次電池パックの冷却装置および電動式車両 - Google Patents

二次電池パックの冷却装置および電動式車両

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力 佐々木
Tsutomu Matsui
勉 松井
Susumu Kubota
進 久保田
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元 高山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両に搭載された二次電池の走行時や停車時
における温度上昇を効果的に防止することのできる二次
電池パックの冷却装置を提供する。 【解決手段】 車両に搭載される二次電池パック収納部
１１を断熱材１１ｂで覆って外部からの熱進入を防ぐと
共に、二次電池パック収納部にヒートパイプ１４を介し
てラジエータ１２を連結して二次電池パックが発した熱
を外部に放出する。更に二次電池パック収納部に、その
内部に外気を導入する強制送風ファン１６を設け、ラジ
エータが有効に機能しないときに二次電池パックを直接
強制空冷する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両に搭載
される二次電池の不本意な温度上昇を効果的に抑えるこ
とのできる二次電池パックの冷却装置、および二次電池
パックの冷却装置を備えた電動式二輪車等の電動式車両
に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近時、排気ガス規制等の観点か
ら、環境上クリーンなエネルギ源である二次電池を動力
源とする電動式車両が注目されている。また最近ではペ
ダル踏力を電動機にて補助するパワーアシスト自転車が
種々開発されており、更には内燃機関に代えて電動機を
搭載した電動式二輪車の開発も進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで電動式二輪車
の駆動源として用いられる二次電池としては、通常、大
電流タイプの複数の二次電池セルを直並列に接続した大
容量の二次電池パックが用いられる。このような二次電
池パックを搭載する電動式二輪車の車両本体は、その前
輪と後輪とを支持する金属性の骨格フレーム体やハンド
ル機構等とからなり、上記骨格フレーム体またはハンド
ル機構に前記二次電池パックを搭載する如く構成され
る。
【０００４】この為、電動式二輪車に搭載された二次電
池パックは、例えば太陽光に直接晒されたり、或いは車
両本体の内部に搭載される場合であっても該車両本体を
なす金属部の上記直射日光による温度上昇の影響を受け
易く、その温度上昇が問題となる虞がある。具体的には
長時間に亘って駐車（停車）している際、太陽光や外気
温度の影響を受けて二次電池の温度が異常に上昇し、電
池性能が劣化する虞がある。
【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、例えば車両に搭載された二次電
池の走行時や停車時における温度上昇を効果的に防止す
ることのできる二次電池パックの冷却装置、および二次
電池パックの冷却装置を備えた電動式車両を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る二次電池パックの冷却装置は、請求項
１に記載するように、例えば車両に搭載される二次電池
パックの収納部を断熱材で覆うと共に、この二次電池パ
ック収納部にヒートパイプを介してラジエータを連結し
てなることを特徴としている。即ち、二次電池パック収
納部を断熱材で覆うことにより外部から二次電池パック
への熱進入を防ぐと共に、二次電池パック収納部にヒー
トパイプを介してラジエータを連結することで、二次電
池パック自体が発する熱を外部に効果的に放出するよう
にしたことを特徴としている。
【０００７】また本発明の好ましい態様は、請求項２に
記載するように前記二次電池パック収納部に、その内部
に外気を導入する強制送風ファンを設けたことを特徴と
している。即ち、前記ラジエータに外気が効果的に導入
されないような場合には、前記二次電池パック収納部に
設けた強制送風ファンにより、二次電池パック収納部の
内部に強制的に外気を導入して、二次電池パックを直接
的に強制空冷することを特徴としている。
【０００８】また本発明に係る電動式車両は、請求項３
に記載するように車両本体の座席の下部に設けられ、そ
の周囲を断熱材にて覆った二次電池パック収納部と、こ
の二次電池パック収納部にヒートパイプを介して連結さ
れて走行時に外気が導入されるラジエータとを備えたこ
とを特徴としている。即ち、車両本体の座席の下部に設
けられる二次電池パック収納部の周囲を断熱材で覆うこ
とで、車両本体の金属部分等を介する二次電池パックへ
の熱進入を防止し、一方、走行時に外気が導入されるラ
ジエータと前記二次電池パックとをヒートパイプを介し
て連結することで、二次電池パック自体が発する熱を外
部に効果的に放出するようにしたことを特徴としてい
る。
【０００９】本発明の好ましい態様は、請求項４に記載
するように、前記二次電池パック収納部に、その内部に
外気を導入する強制送風ファンを設け、停車時であって
前記二次電池パックの温度上昇時に上記強制送風ファン
を用いて二次電池パック収納部の内部に強制的に外気を
導入することで、二次電池を冷却することを特徴として
いる。即ち、走行時にはラジエータに導入される外気に
よりヒートパイプを介して二次電池パック収納部を冷却
して該二次電池パック収納部に収納される二次電池の温
度上昇を抑えるようにし、また停車時には強制送風ファ
ンを用いて前記二次電池パック収納部内に外気を導入し
て上記二次電池の温度上昇を抑えることを特徴としてい
る。
【００１０】更には請求項５に記載するように前記ヒー
トパイプに、前記二次電池パック収納部と前記ラジエー
タとの熱的結合を遮断可能なカップリング機能を設け、
例えば二次電池パックに比較して外気温度が高いような
場合には前記ヒートパイプを遮断することで、ラジエー
タを介する二次電池パック収納部への熱進入を防止する
ことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る二次電池パックの冷却装置および電動式
車両について、電動式二輪車を例に説明する。図１は電
動式二輪車の外観構造とその特徴部分を示すもので、
(ａ)はその平面図、(ｂ)は側面図、そして(ｃ)は背面図
である。この電動式二輪車は、所謂スクータ型のものか
らなり、１は前輪、２は後輪、３は前輪１および後輪２
を支持した金属性の骨格フレーム体（図示せず）を備え
た車両本体である。この車両本体３は、風避けとして機
能するフロント部３ａに前輪１を操舵するハンドル機構
４を備え、またリヤ部３ｂに後輪２を駆動する図示しな
い電動機（モータ）や二次電池パック収納部等を備えて
いる。特にリヤ部３ｂは、カバー体５により覆った構造
をなし、カバー体５の上部に座席（シート）６を設けて
いる。運転者は、前記フロント部３ａとリヤ部３ｂとを
連結する低床の足乗せ部３ｃに足を乗せて前記座席６に
腰掛け、前記ハンドル機構４を操作することで該電動式
二輪車を運転する。
【００１２】尚、前記リヤ部３ｂと足乗せ部３ｃとの境
界部には、着脱式のペダル装着部７が設けられており、
図２に示すように適宜足踏みペダル８が装着されるよう
になっている。この足踏みペダル８は、図示しないクラ
ンク機構やギヤ機構を介して前記後輪２に連結されるも
ので、例えば二次電池パックＢＰが放電したような場合
に該足踏みペダル８を踏み込むことで、人力による走行
を実現する役割を担う。この足踏みペダル８について
は、例えばその回転軸部にて折り畳み可能な構造とし、
不使用時には車両本体３に収納し得るように構成するこ
とも可能である。
【００１３】基本的にはこのような外観構造を有する電
動式二輪車において、その駆動源である二次電池パック
ＢＰは、前記車両本体３のリヤ部３ｂにおける前記座席
６の下部の、前記カバー体５の内側に設けられた二次電
池パック収納部１１に着脱自在に収納される。この二次
電池パック収納部１１の周囲は断熱材にて覆われてお
り、後述するように金属性の骨格フレーム体を備えた車
両本体３を介して伝達される熱の該二次電池パック収納
部１１内部への進入、ひいては二次電池パックＢＰへの
熱進入を遮断する構造をなしている。
【００１４】また前記カバー体５の内側の前記二次電池
パック収納部１１の両側には、ラジエータ１２が設けら
れている。このラジエータ１２は前記カバー体５の両側
部にそれぞれ設けられた風洞１３内に組み込まれたもの
で、該風洞１３内に導入される外気との間で熱交換作用
を呈する。尚、上記風洞１３は、車両の走行に伴って前
記カバー体５の前部両側にそれぞれ設けられた長円形状
をなす外気導入口１３ａから外気を導入し、カバー体５
の後部両側にそれぞれ設けられたスリット状の排出口１
３ｂよりその内部に導入された空気を排出する如く構成
される。
【００１５】ちなみに上述した風洞１３内に組み込まれ
るラジエータ１２は、例えば図３示すように複数の放熱
フィンをスパイラル状に設けた構造のものからなる。し
かしてこのラジエータ１２は前記二次電池パック収納部
１１とヒートパイプ１４を介して連結されており、前記
二次電池パック収納部１１に蓄積された熱をヒートパイ
プ１４を介して放熱する役割を担う。尚、このヒートパ
イプ１４には前記二次電池パック収納部１１とラジエー
タ１２との熱的な結合を適宜遮断し得るカップリング機
能が備えられる。このカップリング機能は、例えば二次
電池パックＢＰの温度に比較して外気温度が高いような
場合に駆動されて前記二次電池パック収納部１１とラジ
エータ１２との熱的な結合を遮断し、これによってラジ
エータ１２からヒートパイプ１４を介する外気温度によ
る熱進入を防止して二次電池パックＢＰの不本意な温度
上昇を防ぐ役割を果たす。
【００１６】さて前述した二次電池パック収納部１１に
ついて更に詳しく説明すると、この二次電池パック収納
部１１は、図４にその一部を破断した斜視図を、また図
５にその上面を破断した平面図を示すように、二次電池
パックＢＰを着脱自在に収容する箱状の筐体１１ａの外
周囲を断熱体１１ｂにて囲繞した構造を有する。この断
熱体１１ｂは、金属製の骨格フレームを含む車両本体３
からの熱進入を防止して、二次電池パックＢＰの不本意
な温度上昇を防止する役割を果たす。また箱状の筐体１
１ａは、二次電池パック収納部１１内に収納される二次
電池パックＢＰの側面と後面の全域に接触するヒートシ
ンクとして機能するもので、その壁面には、その全域に
亘って前記ラジエータ１２に連結されたヒートパイプ１
４がそれぞれ埋設されている。二次電池パック収納部１
１の側面に配設されるヒートパイプ１４は、円滑な熱の
移動を実現するべくラジエータ１２側に向けて３〜７°
程度の傾きをなして次第に高くなるように設けられる。
このようなヒートパイプ１４を介して、二次電池パック
ＢＰが発生した熱が前記ラジエータ１２に伝達されて外
部に放出される。
【００１７】尚、ヒートシンクとして機能する筐体１１
ａの内壁面には、後述するようにその内部に強制的に導
入される外気を通流させるための複数のスリット状の溝
１１ｅが、その前後方向に亘って平行に設けられる。一
方、前記二次電池パック収納部１１の前面部は、例えば
ヒンジ１５ａを介して前面扉１５を開閉自在に設けた扉
構造となっており、前面扉１５を開けることで二次電池
パックＢＰの着脱をなし得るように構成されている。し
かしてこの前面扉１５には二次電池パック収納部１１内
に外気を強制的に導入する強制空冷ファン１６を組み込
んだ外気導入口１１ｃが設けられている。また二次電池
パック収納部１１の後壁面には内部に導入された空気を
排出する排気ダクト１７が結合される排出口１１ｄが設
けられている。そして上記強制空冷ファン１６により外
気導入口１１ｃを介して二次電池パック収納部１１内に
導入された外気は、筐体１１ａの内壁面に形成された複
数のスリット状の溝１１ｅを通って前記外気導入口１１
ｃに導かれる際、二次電池パックＢＰの周面に触れるこ
とで、該二次電池パックＢＰを空冷するものとなってい
る。
【００１８】ちなみに上記強制空冷ファン１６は、例え
ば車両の停止（駐車）時に二次電池パックＢＰの温度が
上昇したときに駆動され、二次電池パック収納部１１内
に外気を強制的に導入することで二次電池パックＢＰを
強制的に冷却する役割を担う。この強制空冷ファン１６
の駆動源として該二次電池パックＢＰを用いても良い
が、例えば図１に示すように車両本体３のフロント部３
に組み込んだ太陽電池１８を用いるようにしても良い。
【００１９】尚、図５において、２１は二次電池パック
収納部１１の天井面に取り付けられて該二次電池パック
収納部１１内（二次電池パックＢＰ）の温度を検出する
温度センサである。また２２は二次電池パック収納部１
１の後壁面に設けられて、該二次電池パック収納部１１
に収納された二次電池パックＢＰとの電気的接続をなす
電源コネクタである。
【００２０】かくして上述した如く二次電池パック収納
部１１の周囲を断熱体１１ｂにて囲繞し、その筐体１１
ａに埋設したヒートパイプ１４をラジエータ１２に連結
し、また強制空冷ファン１６により二次電池パック収納
部１１の内部に外気を強制的に通流させ得る如く構成さ
れた構造の二次電池パックＢＰの冷却装置を備えた電動
式二輪車によれば、二次電池パック収納部１１自体が断
熱体１１ｂにて覆われているので、金属性の骨格フレー
ム体を備えた車両本体３が、例えば太陽光に晒されて高
温化したとしても、その熱が二次電池パック収納部１１
の内部に進入することがないので、二次電池パックＢＰ
が不本意に温度上昇することがない。つまり二次電池パ
ックＢＰへの外部からの不本意な熱進入を効果的に防止
することができる。また二次電池パック収納部１１自体
が、車両本体３の比較的温度上昇の少ない座席６の下部
に設けられているので、この点でも二次電池パックＢＰ
の温度上昇を抑えることができる等の利点がある。
【００２１】また車両の走行時には、その走行に伴って
風洞１３内に送り込まれる外気によってラジエータ１２
の熱が奪われ、これによってヒートパイプ１４を介して
該ラジエータ１２に連結された二次電池パック収納部１
１が冷却されるので、該二次電池パック収納部１１に収
納された二次電池パックＢＰを効果的に冷却することが
できる。また停車（駐車）時であって、風洞１３内に外
気が送り込まれないような場合には、つまりラジエータ
１２としての機能が十分に発揮されないような場合に
は、例えば二次電池パックＢＰの温度に応じて強制空冷
ファン１６が駆動されて二次電池パック収納部１１の内
部に直接的に、且つ強制的に外気が導入されるので、こ
れによって二次電池パックＢＰを効果的に冷却すること
ができる。
【００２２】また二次電池パックＢＰの温度に比較して
外気温度が高いような場合には、前記ヒートパイプ１４
に組み込まれたカップリング機構が作動して二次電池パ
ック収納部１１とラジエータ１２との熱的結合を遮断す
るので、断熱体１１ｂにて筐体１１ａの周囲を囲繞した
二次電池パック収納部１１の断熱構造と相俟って、二次
電池パックＢＰへの外部からの熱進入を効果的に防止す
ることができるので、二次電池パックＢＰの不本意な温
度上昇を効果的に防ぐことができる等の効果が奏せられ
る。
【００２３】尚、二次電池パックＢＰの温度管理に基づ
く前述した強制空冷ファン１６の駆動制御やカップリン
グ機構によるヒートパイプ１４の熱伝達遮断制御につい
ては、専用の制御回路を電動式二輪車に組み込んでも良
いが、二次電池パックＢＰが備える充放電制御部におけ
る管理機能の一部として実現するようにしても良い。ま
た前記強制空冷ファン１６の駆動による二次電池パック
ＢＰの強制空冷が必要な状況は、通常、停車（駐車）時
であって車両が太陽光に晒されてその周囲の外気温度が
高くなるような環境下であるので、前述した太陽電池１
８により得られる太陽光エネルギを積極的に利用して強
制空冷ファン１６を駆動するように構成することで、二
次電池パックＢＰの余分なエネルギ消費を防ぐようにす
ることが望ましい。
【００２４】また車両の回生エネルギや、上記太陽電池
１８により得られる太陽光エネルギを用いて二次電池パ
ックＢＰ充電し得るように構成しても良いことは勿論の
ことであり、このような二次電池パックＢＰの充電時に
も前述した如く該二次電池パックＢＰを冷却することは
言うまでもない。またここでは電動式二輪車に組み込ん
だ場合を例に説明したが、二次電池パックＢＰへの外部
からの熱進入が問題になるような場合にも同様に適用可
能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、二
次電池パック収納部を囲繞する断熱材にて二次電池パッ
クへの外部からの熱進入を阻止すると共に、二次電池パ
ックが発する熱をヒートパイプを介してラジエータに伝
達して放出されるので、二次電池パックの不本意な温度
上昇を効果的に抑えることができる。車両停車中等のラ
ジエータが有効に機能しないような場合には、強制空冷
ファンにより二次電池パック収納部の内部に強制的に空
気を導入して二次電池パックを強制的に冷却するので、
該二次電池パックの温度上昇を効果的はに抑え得る。更
には外気温度の法が高いような場合には、カップリング
機構によりラジエータとの熱的な結合を遮断するので、
ラジエータを介する不本意な熱進入を効果的に防ぐこと
ができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池パックの冷
却装置および電動式車両の例を示す電動式二輪車の外観
構造とその特徴部分を示す図。
【図２】図１に示す電動式二輪車における足踏みペダル
の取り付け例を示す図。
【図３】図１に示す電動式二輪車における二次電池パッ
ク収納部とラジエータとの関係を示す図。
【図４】二次電池パック収納部の概略構造を示す斜視
図。
【図５】二次電池パック収納部の平面構造を示す断面
図。
【符号の説明】
ＢＰ 二次電池パック ３ 車両本体 ６ 座席 １１ 二次電池パック収納部 １１ａ 箱状の筐体 １１ｂ 断熱体 １１ｅ 溝 １２ ラジエータ １３ 風洞 １４ ヒートパイプ １６ 強制空冷ファン １７ 排気ダクト １８ 太陽電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 進 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 高山 元 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5H031 AA09 CC05 KK01 KK02 KK08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二次電池パック収納部を断熱材で覆うと
    共に、前記二次電池パック収納部にヒートパイプを介し
    てラジエータを連結してなることを特徴とする二次電池
    パックの冷却装置。
  2. 【請求項２】 前記二次電池パック収納部は、その内部
    に外気を導入する強制送風ファンを備えることを特徴と
    する請求項１に記載の二次電池パックの冷却装置。
  3. 【請求項３】 車両本体の座席の下部に設けられ、その
    周囲を断熱材にて覆った二次電池パック収納部と、この
    二次電池パック収納部にヒートパイプを介して連結され
    て走行時に外気が導入されるラジエータとを具備したこ
    とを特徴とする電動式車両。
  4. 【請求項４】 前記二次電池パック収納部は、停車時で
    あって前記二次電池パックの温度上昇時にその内部に外
    気を導入する強制送風ファンを備えることを特徴とする
    請求項３に記載の電動式車両。
  5. 【請求項５】 前記ヒートパイプは、前記二次電池パッ
    ク収納部と前記ラジエータとの熱的結合を遮断可能なカ
    ップリング機能を備えることを特徴とする請求項３に記
    載の電動式車両。
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