JP2008181733A - Cooling system for battery for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に設置される走行用バッテリを冷却する車両用バッテリ冷却システムの技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a vehicle battery cooling system for cooling a traveling battery installed in a vehicle.
従来では、電池セルを積層した組電池をモジュールにし、さらにモジュールを積層配列してボルトで固定し、モジュールを直列に接続して、車両の駆動用の電池としている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来にあっては、ボルト締結のため、生産効率が低いという問題があった。
また、冷却部材の装着が困難であり問題であった。
However, conventionally, there has been a problem that the production efficiency is low because of bolt fastening.
Moreover, it was difficult to mount the cooling member, which was a problem.
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着することができる車両用バッテリ冷却システムを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle battery cooling system in which a cooling member can be attached so that sufficient cooling can be performed while improving production efficiency. There is to do.
上記目的を達成するため、本発明では、複数の電池を一体物にしたバッテリモジュールと、前記バッテリモジュールの上側側部に設けられた係合部と、内部で冷媒を流動させて熱交換を行う冷却プレートと、バッテリモジュール上面と前記係合部が下側側部となるよう上下反転させたバッテリモジュールの下面とで、前記冷却プレートを挟持した状態の上下の両係合部を、弾性を有しつつ連結する弾性連結手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, heat exchange is performed by flowing a refrigerant in a battery module in which a plurality of batteries are integrated, an engaging portion provided on an upper side portion of the battery module, and the inside. The upper and lower engaging portions in a state where the cooling plate is sandwiched between the cooling plate, the upper surface of the battery module, and the lower surface of the battery module turned upside down so that the engaging portion becomes the lower side portion have elasticity. And an elastic coupling means for coupling while performing the above.
よって、本発明にあっては、生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着することができる。 Therefore, in the present invention, the cooling member can be mounted so that sufficient cooling can be performed while increasing the production efficiency.
以下、本発明の車両用バッテリ冷却システムを実現する実施の形態を、請求項1,2に係る発明に対応する実施例1〜実施例4に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for realizing a vehicle battery cooling system of the present invention will be described based on Examples 1 to 4 corresponding to the first and second aspects of the invention.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す斜視図である。図2は実施例1の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す断面図である。図3は実施例1の車両用バッテリ冷却システムのバッテリを示す斜視図である。図4は実施例1の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ設置位置の説明図である。
実施例1の車両用バッテリ冷却システムは、バッテリ装置1、バッテリモジュール2、アッパーケース3、ロワケース4、コールドプレート5、クリップ6を主要な構成としている。
First, the configuration will be described.
1 is a perspective view illustrating a battery structure of a vehicle battery cooling system according to a first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a battery structure of the vehicle battery cooling system according to the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view illustrating a battery of the vehicle battery cooling system according to the first embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram of a battery installation position in the vehicle battery cooling system of the first embodiment.
The vehicle battery cooling system according to the first embodiment includes a
バッテリ装置1は、図3に示すように、アッパーケース3とロワケース4内に、複数のバッテリモジュール2を配置したものであり、図4に示すように、車両トランクやフロア下に設置されるものである。そして、走行用の駆動用バッテリとして使用されることになる。
As shown in FIG. 3, the
バッテリモジュール2は、内部に複数のバッテリを組電池にしたものである。
さらなる具体例として、板状のリチウムイオンバッテリを複数、直列に接続したものを挙げておく。この場合、バッテリ装置1の全体では、リチウムイオンバッテリの総数は、数十個以上に達する。
また、バッテリモジュール2は、外面を樹脂製にしたモジュールとする。例としてインサート成形によるものを挙げておく。
また、バッテリモジュール2は、側方上端の全周縁に渡って、外部側へ張り出した鍔部21を設ける。
The
As a further specific example, a plurality of plate-like lithium ion batteries connected in series will be mentioned. In this case, in the
The
In addition, the
アッパーケース3は、ロワケース4上の複数のバッテリモジュール2の上方及び側方を覆うケースであり、周囲に対してバッテリモジュール2を保護する部材である。アッパーケース3の下端にはロワケース4と面接する部分を設けて、締結等によりアッパーケース3をロワケース4に取り付ける。
ロワケース4は、複数のバッテリモジュール2の下方を支持するケースであり、ロワケース4の下面が車両への設置に用いられることになる。
実施例1では、図1,図2に示すように、バッテリモジュール2は、前後方向に長い矩形である。
The
The
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
コールドプレート5は、2つのバッテリモジュール2の間に挟持される矩形の板状であり、内部へ冷媒を流すことによりバッテリモジュール2の冷却を行う。詳細は後述する。
クリップ6は、図1,図2に示すように、帯状の板材により構成され、バッテリモジュール2の側面に締結等により取り付け可能となるよう面接する平面部分61と、略C形状に湾曲した湾曲部62からなる。
The
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ここでバッテリ装置1の組付け構造を説明すると、まず、バッテリモジュール2の上面にコールドプレート5を配置し、その上に、バッテリモジュール2を上下逆(天地逆)にして配置する。
これにより、上下のバッテリモジュール2で、コールドプレート5を挟むようにする。
Here, the assembly structure of the
Thus, the
次に、このクリップ6の湾曲部62の内側へ2つの鍔部21を位置させるよう組み付け、クリップ6の平面部61をそれぞれ上下のバッテリモジュール2の側面に締結等で取り付ける。
すると、クリップ6の湾曲部62の弾性によって、2つの鍔部21を近づける方向へ付勢力が働き、上下のバッテリモジュール2がその間のコールドプレート5を強く挟持するとともに、上下のバッテリモジュール2が一体化する組付け構造である。
Next, the
Then, the elastic force of the
そして、この2つのバッテリモジュール2とコールドプレート5が組となったものを複数、ロワケース4上に設け、アッパーケース3で周囲を覆う。
A plurality of the
次に実施例1の車両用バッテリ冷却システムのコールドプレート5の詳細な構造について説明する。
図5はコールドプレートの側面図である。図6はコールドプレートのアッパープレートの無い状態の一部切り欠き平面図である。図7は図6のA−A断面図である。
Next, the detailed structure of the
FIG. 5 is a side view of the cold plate. FIG. 6 is a partially cutaway plan view of the cold plate without the upper plate. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
実施例1のコールドプレート5は、入口側パイプ51、出口側パイプ52、アッパープレート53、第1ロワプレート54、第2ロワプレート55、タンク56、インナーフィン57を主要な構成としている。
まず、溝部を構成するように凹んだ断面形状となった、第1ロワプレート54、第2ロワプレート55を設ける。第1ロワプレート54よりも第2ロワプレート55が溝幅の広い形状とする。
The
First, the 1st
この第1ロワプレート54と第2ロワプレート55を並列させ、長手方向に長い2つの通路を形成するように、上部を覆うアッパープレート53に取り付ける。
これにより長手方向に長く貫通する通路を形成する。
そして、この2つの通路内には、インナーフィン57をそれぞれ設ける。インナーフィン57は、この第1通路と第2通路の2つの通路を、さらに複数の長手方向の通路に仕切る構造で、冷媒流れを整流させるものである。
The first
This forms a passage that extends long in the longitudinal direction.
第1ロワプレート54と第2ロワプレート55、インナーフィン57で構成した第1通路と第2通路の左端は、それぞれ閉じるようにし、右端は、内部空間を有するタンク56の開口部と接続するようにする。
これにより、第1通路は、タンク56内部で折り返し、第2通路へ向かう構造となる。
The left ends of the first passage and the second passage constituted by the first
As a result, the first passage is folded inside the
さらに、第1通路の閉じた左端近傍の第1ロワプレート54には、入口側パイプ51を接続し、第2通路の閉じた左端近傍の第2ロワプレート55には、出口側パイプ52を接続する。
なお、入口側パイプ51の近傍のインナーフィン57部分及び他の部分には、インナーフィン57の仕切りがない部分を設ける。また、出口側パイプ52の近傍のインナーフィン57部分及び他の部分には、インナーフィン57の仕切りがない部分を設ける。
Further, the
The
タンク56の内部空間は、所定の空間を有するようにして、冷媒量が充分に第2通路へ流れるようにする。
そして、このコールドプレート5では、例えばエアコンシステムの冷媒を内部に流すことでバッテリの冷却を行う。
The internal space of the
And in this
作用を説明する。
[生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着する作用]
実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、バッテリ装置1において、モジュール化した組電池であるバッテリモジュール2によりコールドプレート5を挟持する構造であるが、従来のようにボルト締結構造では、生産効率が低く、さらに、バッテリモジュール2内の電池セル、コールドプレート5の温度変化に起因する冷熱変形の緩和が困難である。例えば、従来のようにボルト締結構造におけるトルク管理で対応しようとしても、ボルトやモジュール材に応力が掛かり、破損する可能性が大きいという問題が生じる。
The operation will be described.
[Operation of mounting cooling members to ensure sufficient cooling while improving production efficiency]
In the vehicle battery cooling system of the first embodiment, the
本実施例1では、上下逆にした上方のバッテリモジュール2と下方のバッテリモジュール2の間にコールドプレート5を位置させ、2つの鍔部21を近づける方向へ付勢力をクリップ6で加えて保持する。
そのため、バッテリモジュール2の冷熱変形が生じても、クリップ6の弾性変形により緩和される。
In the first embodiment, the
For this reason, even if the
また、バッテリモジュール2でコールドプレート5を挟持し、クリップ6で保持する組付け工程は、非常に容易なものとなる。そのため、非常に精度を要求するトルク管理や、締結工程を多数有しない構造であるので、生産効率は非常によいものとなる。また、このことはコスト低減につながるものでもある。
また、バッテリモジュール2を2つ用いて構成する組は、同じ形状のバッテリモジュール2の一方を上下逆にすることで構成するため、種類が少なくコストが抑制される。また、近い位置に鍔部21があることは、クリップ6に無駄な部分を生じさせず、短い寸法で済むこともコスト低減になる。
Further, the assembling process of holding the
Moreover, since the group comprised using two
さらにバッテリモジュール2は、上下の広い面に当接または対向して設けられるコールドプレート5により、広い面での吸熱が行われるため、充分な冷却が行われることになり、性能を充分に発揮することができる。
Furthermore, since the
[効果高く冷却を行う作用]
実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、液状化したエアコン冷媒が、コールドプレート5の入口側パイプ51から流れこみ、第1通路である第1ロワプレート54部分を通過し、タンク56を経由して流れ方向が変わり、流れの方向が曲がるように変わった冷媒は、第2通路である第2ロワプレート55部分を通過し、出口側パイプ52から外部へ流れ出る。
なお、エアコン冷媒は、入口側パイプ51から第1通路、第2通路、出口側パイプ52の間で、冷媒が液状から沸騰して気化するものである。
[High cooling effect]
In the vehicle battery cooling system of the first embodiment, the liquefied air-conditioner refrigerant flows from the
The air-conditioner refrigerant is a liquid that boils from the liquid state and vaporizes between the inlet-
さらに、第1通路及び第2通路に設けたインナーフィン57により、アッパープレート53、第1ロワプレート54、第2ロワプレート55と金属接触により高い熱伝導するインナーフィン57の仕切り部分が熱交換面積広く冷媒と接触し熱交換する。これによりさらに効率高く冷却が行われる。
Furthermore, the
本実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、広い面接でコールドプレート5による冷却が行われるが、このように均一で効率のよい冷却をコールドプレート5が行うことにより、さらにバッテリの一部が冷却不足になるようなことなく、従来より効率高く冷却されるため、バッテリの性能向上、省スペース化に対しても有利となる。
In the vehicle battery cooling system according to the first embodiment, the
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用バッテリ冷却システムにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle battery cooling system of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1)複数の電池を一体物にしたバッテリモジュール2と、バッテリモジュール2の上側側部に設けられた鍔部21と、内部で冷媒を流動させて熱交換を行うコールドプレート5と、バッテリモジュール2上面と、鍔部21が下側側部となるよう上下反転させたバッテリモジュール2の下面とで、コールドプレート5を挟持した状態の上下の両鍔部21を、弾性を有しつつ連結するクリップ6を備えるため、生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着することができる。
(1) A
(2)弾性連結手段は、両鍔部21を近づけるように付勢する力を加えて、弾性を有しつつ連結させる金属部材からなるクリップ6であるため、容易な部品にしてコストを抑制しつつ、弾性を適度に持たせて、冷熱変形に対応することができる。
(2) The elastic connecting means is a
実施例2の車両用バッテリ冷却システムは、弾性連結手段を略C字型断面のクリップにした例である。
図8は実施例2の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す斜視図である。図9は実施例2の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す断面図である。
The vehicle battery cooling system according to the second embodiment is an example in which the elastic connecting means is a clip having a substantially C-shaped cross section.
FIG. 8 is a perspective view showing the battery structure of the vehicle battery cooling system according to the second embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the battery structure of the vehicle battery cooling system of the second embodiment.
構成を説明する。
実施例2では、クリップ7を帯状の金属板を略C字状にしたもののみで構成している。
その他構成は、実施例1と同様であるため説明を省略する。
The configuration will be described.
In the second embodiment, the clip 7 is composed only of a belt-shaped metal plate that is substantially C-shaped.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
作用を説明する。
[生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着する作用]
実施例2では、クリップ7を略C字状にしたもののみで構成しているため、バッテリモジュール2と上下反転したバッテリモジュール2との連結は、2つの鍔部21へのクリップ7の取り付けのみであり、非常に容易となる。
そのため、生産効率は非常によいものとなる。また、クリップ7のコストも低減できる。
The operation will be described.
[Operation of mounting cooling members to ensure sufficient cooling while improving production efficiency]
In the second embodiment, since the clip 7 is configured only by a substantially C-shape, the connection between the
Therefore, the production efficiency is very good. Further, the cost of the clip 7 can be reduced.
効果を説明する。
実施例2の車両用バッテリ冷却システムは、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(3)弾性連結部材は、略C形状のみで構成されるクリップ7であるため、コストを低減し、さらに生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着することができる。
その他作用効果は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
Explain the effect.
The vehicle battery cooling system of the second embodiment has the following effects in addition to the above (1) and (2).
(3) Since the elastic connecting member is the clip 7 having only a substantially C shape, the cooling member can be mounted so as to perform sufficient cooling while reducing the cost and further improving the production efficiency.
Other functions and effects are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
実施例3の車両用バッテリ冷却システムは、弾性連結手段を両端が略Z字型断面のクリップにした例である。
図10は実施例3の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す斜視図である。図11は実施例3の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す断面図である。
The vehicle battery cooling system according to the third embodiment is an example in which the elastic connecting means is a clip having a substantially Z-shaped cross section at both ends.
FIG. 10 is a perspective view showing the battery structure of the vehicle battery cooling system of the third embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the battery structure of the vehicle battery cooling system of the third embodiment.
構成を説明する。
実施例3では、クリップ8を帯状の金属板の両端を略Z字状にしたもので構成している。
その他構成は、実施例1と同様であるため説明を省略する。
The configuration will be described.
In the third embodiment, the
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
作用を説明する。
[生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着する作用]
実施例3では、クリップ8を帯状の金属板の両端を略Z字状にしたもので構成しているため、バッテリモジュール2と上下反転したバッテリモジュール2との連結は、2つの鍔部21へのクリップ8の取り付けのみであり、非常に容易となる。
そのため、生産効率は非常によいものとなる。また、クリップ8のコストも低減できる。
また、Z字状に折り返した部分は、その折り返し部分において、大きな弾性変形量を得ることができるため、より大きな冷熱変形を緩和することができ、有利である。
The operation will be described.
[Operation of mounting cooling members to ensure sufficient cooling while improving production efficiency]
In the third embodiment, since the
Therefore, the production efficiency is very good. Further, the cost of the
Moreover, since the large amount of elastic deformation can be obtained in the folded portion, the portion that is folded back in the Z-shape is advantageous in that it can mitigate larger thermal deformation.
効果を説明する。
実施例3の車両用バッテリ冷却システムは、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(4)弾性連結部材は、帯状の両端を略Z字状にしたクリップ8であるため、コストを低減し、より大きな冷熱変形を緩和することができ、さらに生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着することができる。
その他作用効果は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
Explain the effect.
The vehicle battery cooling system according to the third embodiment has the following effects in addition to the above (1) and (2).
(4) Since the elastic connecting member is a
Other functions and effects are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
実施例4の車両用バッテリ冷却システムは、矩形のバッテリモジュール上下面の両端に沿って、角部に段差を設け、弾性連結手段を湾曲部と、一方を伸延させて、前記段差に掛ける取付部を設けたクリップにした例である。
図12は実施例4の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す斜視図である。図13は実施例4の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す断面図である。
In the vehicle battery cooling system of the fourth embodiment, a step is provided at the corner along the both ends of the rectangular battery module upper and lower surfaces, the elastic connecting means is extended to the curved portion, and one of the mounting portions is extended to the step. This is an example in which a clip is provided.
FIG. 12 is a perspective view showing the battery structure of the vehicle battery cooling system according to the fourth embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view showing the battery structure of the vehicle battery cooling system of the fourth embodiment.
構成を説明する。
実施例4では、クリップ9を湾曲部91と取付部92で構成する。
湾曲部91は、上下のバッテリモジュール2の鍔部21を引き合う方向に付勢するようにしつつ、保持する。
取付部92は、湾曲部91の一端からバッテリモジュール2の側方上端まで伸延し、先端を引っ掛ける爪形状にしたものである。
The configuration will be described.
In the fourth embodiment, the
The bending
The
バッテリモジュール2には、上下面の対向する2辺の角部に、段差部22を設ける。
2つのバッテリモジュール2とコールドプレート5との組付けの際には、上下の鍔部21に湾曲部91を取り付け、バッテリモジュール2の段差部22に取付部92を引っ掛けるようにして取り付ける構造である。
その他構成は、実施例1と同様であるため説明を省略する。
The
When assembling the two
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
作用を説明する。
[生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着する作用]
実施例4では、クリップ9を湾曲部91と取付部92で構成しているため、バッテリモジュール2と上下反転したバッテリモジュール2との連結は、2つの鍔部21へのクリップ9の締結のない取り付けであり、非常に容易となる。
そのため、生産効率は非常によいものとなる。また、クリップ9のコストも低減できる。
The operation will be described.
[Operation of mounting cooling members to ensure sufficient cooling while improving production efficiency]
In the fourth embodiment, since the
Therefore, the production efficiency is very good. In addition, the cost of the
効果を説明する。
実施例4の車両用バッテリ冷却システムは、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(5)バッテリモジュール2の上下面の両端に沿って、角部に段差を設け、弾性連結手段を湾曲部91と、一方を伸延させて、前記段差に掛ける取付部92を設けたクリップ9にしたため、締結のない容易な組付けにすることで、さらに生産効率を高めつつ、充分な冷却を行えるよう冷却部材を装着することができる。
Explain the effect.
The vehicle battery cooling system of the fourth embodiment has the following effects in addition to the above (1) and (2).
(5) The
以上、本発明の車両用バッテリ冷却システムを実施例1〜実施例4に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the vehicle battery cooling system of the present invention has been described based on the first to fourth embodiments, the specific configuration is not limited to these embodiments, and each claim of the claims Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention according to the paragraph.
1 バッテリ装置
2 バッテリモジュール
21 鍔部
22 段差部
3 アッパーケース
4 ロワケース
5 コールドプレート
51 入口側パイプ
52 出口側パイプ
53 アッパープレート
54 第1ロワプレート
55 第2ロワプレート
56 タンク
57 インナーフィン
6 クリップ
61 平面部
62 湾曲部
7 クリップ
8 クリップ
9 クリップ
91 湾曲部
92 取付部
C 車両
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記バッテリモジュールの上側側部に設けられた係合部と、
内部で冷媒を流動させて熱交換を行う冷却プレートと、
バッテリモジュール上面と前記係合部が下側側部となるよう上下反転させたバッテリモジュールの下面とで、前記冷却プレートを挟持した状態の上下の両係合部を、弾性を有しつつ連結する弾性連結手段と、
を備えることを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。 A battery module in which a plurality of batteries are integrated;
An engaging portion provided on the upper side of the battery module;
A cooling plate that exchanges heat by flowing a refrigerant inside;
The upper and lower engaging portions in a state of sandwiching the cooling plate are connected with elasticity between the upper surface of the battery module and the lower surface of the battery module that is turned upside down so that the engaging portion is a lower side portion. Elastic coupling means;
A battery cooling system for a vehicle, comprising:
前記弾性連結手段は、両係合部を近づけるように付勢する力を加えて、弾性を有しつつ連結させる金属部材からなるクリップである、ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。 The vehicle battery cooling system according to claim 1,
The vehicle battery cooling system according to claim 1, wherein the elastic connecting means is a clip made of a metal member that is connected while having elasticity by applying a force for biasing both engaging portions closer to each other.
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