JP2008308130A - 熱伝達部材及び電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源装置で発生した熱を効率良く車両本体に導くことができるようにする。
【解決手段】 電源装置（１）と、電源装置の搭載領域内に凹凸部（６ａ，６ｂ）を有する車両本体（６）との間に配置される熱伝達部材（５）であって、電源装置と接触する第１の面（５ａ）と、車両本体の凹部（６ｂ）内に突出して、凹部の少なくとも一部と接触する突部（５ｃ）を備えるとともに、車両本体の凸部（６ａ）と接触する第２の面（５ｂ）とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源装置で発生した熱を車両本体に効率良く導くことのできる熱伝達部材及び電源装置に関するものである。

従来、電気モータからの駆動力により走行するハイブリッド自動車、燃料電池車および電気自動車などがある。これらの車両では、電気モータに供給される電力を蓄える二次電池等が搭載されている（例えば、特許文献１〜３参照）。ここで、二次電池の性能や寿命は、環境温度に大きく依存し、特に、高温時に充放電を行うと、二次電池が著しく劣化してしまうことがある。

そこで、二次電池の劣化を抑制するために、二次電池を冷却するための構成が提案されている。

ここで、図６に示すように、ケース１０１内に二次電池１０２及び液体１０３を収容した電池パック１００を、車両本体（例えば、フロアパネル）２００に接触させたものがある。この構成では、二次電池１０２で発生した熱を、液体１０３を介してケース１０１に伝達させ、ケース１０１から大気中に放出させたり、ケース１０１に接触した車両本体２００に伝達させたりしている。これにより、二次電池１０２の温度上昇を抑制することができる。
特開２００６−３３１９５６号公報 特開平６−３２８９４６号公報 特開平６−１１５３５９号公報

ここで、電池パックが搭載される車両本体に対しては、この強度を確保するために、断面を凹凸形状に形成したり、車両本体の表面に補強材を溶接等によって固定したりすることがある。また、電池パックの表面は、通常、平坦な面で構成されている。

このような場合において、電池パックを車両本体の凹凸面に接触させただけの構成では、電池パック及び車両本体の間に隙間（具体的には、空気層）が生じやすくなる。このように隙間が生じた場合には、電池パックの熱が隙間にも放出されるものの、電池パックから車両本体に直接伝達される熱よりも熱伝達効率が悪くなってしまう。したがって、電池パックの放熱性が低下してしまう。

本願第１の発明は、電源装置と、電源装置の搭載領域内に凹凸部を有する車両本体との間に配置される熱伝達部材であって、電源装置と接触する第１の面と、車両本体の凹部内に突出して、この凹部の少なくとも一部と接触する突部を備えるとともに、車両本体の凸部と接触する第２の面とを有することを特徴とする。

ここで、電源装置のうち第１の面と接触する接触面が、略平坦な面である場合において、第１の面を、上記接触面に沿った形状に形成することができる。また、第２の面を、車両本体の凹凸部に沿った形状に形成することができる。

本願第２の発明は、車両本体のうち凹凸部を有する領域に搭載される電源装置であって、電源体と、電源体を収容するケースとを有し、ケースのうち車両本体と対向する面は、車両本体の凹部内に突出して、この凹部の少なくとも一部と接触する突部を有しているとともに、車両本体の凸部と接触することを特徴とする。

ここで、ケースのうち車両本体と対向する面を、車両本体の凹凸部に沿った形状に形成することができる。また、ケース内には、電源体の冷却に用いられる冷却媒体を収容しておくことができる。

本願第１の発明である熱伝達部材によれば、車両本体の凹凸部と対向する第２の面に、車両本体の凹部の少なくとも一部と接触する突部を設けるとともに、第２の面のうち突部以外の領域を車両本体の凸部に接触させることにより、熱伝達部材（第２の面）及び車両本体（凹凸部）の接触面積を増加させることができる。そして、熱伝達部材は、第１の面において電源装置と接触しているため、電源装置で発生した熱を、熱伝達部材を介して車両本体に効率良く導くことができる。これにより、電源装置の温度上昇を効率良く抑制することができる。

本願第２の発明である電源装置によれば、ケースのうち車両本体と対向する面に、車両本体の凹部の少なくとも一部と接触する突部を設けるとともに、この面のうち突部以外の領域を車両本体の凸部に接触させることにより、電源装置（ケース）及び車両本体（凹凸部）の接触面積を増加させることができる。これにより、電源装置で発生した熱を、車両本体に効率良く導くことができ、電源装置の温度上昇を効率良く抑制することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池パックの搭載構造について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、図１は、電池パックを車両本体に搭載したときの概略構成を示す断面図であり、図２は、本実施例で用いられる熱伝達部材の外観斜視図である。

図１において、電池パック（電源装置）１は、電池ケース２と、電池ケース２内に収容される組電池３及び液体４とを有している。組電池３は、円筒型の複数の単電池３ａを有しており、各単電池３ａの両端部は、支持部材（不図示）によって支持されている。また、複数の単電池３ａは、バスバー（不図示）によって電気的に直列に接続されている。

電池ケース２は、組電池３及び液体４を収容するためのスペースを有する第１ケース部材２ａと、第１ケース部材２ａに固定される蓋としての第２ケース部材２ｂとを有している。第２ケース部材２ｂが第１ケース部材２ａに固定されることにより、電池ケース２内は、密閉状態となる。第１ケース部材２ａ及び第２ケース部材２ｂは、耐久性及び耐食性に優れた材料で形成することが好ましく、この材料として、具体的には、金属等を用いることができる。

また、組電池３には、正極用及び負極用の配線（不図示）が接続されており、これらの配線は、電池ケース２を貫通して、電池ケース２の外部に配置された電子機器（例えば、モータ）に接続されている。

ここで、本実施例では、単電池３ａとして、円筒型の二次電池を用いている。二次電池としては、ニッケル−水素電池やリチウムイオン電池等がある。なお、単電池３ａの形状は、円筒型に限るものではなく、角型等の他の形状であってもよい。また、本実施例では、二次電池を用いているが、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）や燃料電池を用いることもできる。ここでいう、二次電池等は、上述した電子機器の電源となる。

液体４は、組電池３（各単電池３ａ）の外周面及び電池ケース２の内壁面に接触している。ここで、充放電等により組電池３が発熱した場合において、組電池３に接触する液体４は、組電池３との熱交換を行うことにより、組電池３の温度上昇を抑制する。組電池３との熱交換が行われた液体４は、電池ケース２内で自然対流することにより、電池ケース２の内壁面と接触する。これにより、液体４の熱は、電池ケース２に伝達され、電池ケース２を介して外部（大気中や、後述する熱伝達部材５）に放出される。

なお、本実施例では、電池ケース２内の液体４を、温度差を利用して自然対流させているが、これに限るものではない。例えば、電池ケース２内に、液体４を強制的に流動させるための撹拌部材（いわゆるファン）を配置することができる。

液体４としては、絶縁性の油や不活性液体を用いることができる。絶縁性の油としては、シリコンオイルが用いられる。また、不活性液体としては、フッ素系不活性液体である、フロリナート、Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ(hydrofluoroether)、Ｎｏｖｅｃ１２３０（スリーエム社製）を用いることができる。

また、本実施例では、液体４を用いているが、液体４の代わりに、空気や窒素等の気体を用いることもできる。

上述した構成の電池パック１は、車両本体６上に搭載されている。ここで、車両本体６としては、例えば、フロアパネル、フロアパン、車両のフレームがある。本実施例において、車両本体６には、車両本体６の機械的強度を向上させるために、複数の凸部６ａが設けられている。各凸部６ａは、図１の紙面と直交する方向に延びている。

ここで、本実施例では、平板状の部材に補強材を設けることによって、車両本体６が構成されており、車両本体６の一方の面（電池パック１が搭載される側の面）だけが凹凸状に形成されている。なお、平板状の部材を曲げ形成することにより、断面が凹凸状の車両本体６を構成する場合にも、本発明を適用することができる。なお、この場合には、車両本体６の両面（電池パック１が搭載される側の面と、この面とは反対側の面）が凹凸面を有することになる。

電池パック１及び車両本体６の間には、熱伝達部材５が配置されている。熱伝達部材５は、金属等の熱伝導性に優れた材料で形成されている。ここで、電池パック１及び熱伝達部材５は、不図示の締結機構によって、車両本体６に固定される。

熱伝達部材５の第１の面５ａ（図２参照）は、電池パック１の底面１ａに接触している。ここで、電池パック１の底面１ａは、略平坦な面（成形誤差を含む）で形成されている。また、第１の面５ａは、電池パック１の底面１ａに沿った形状、言い換えれば、略平坦な面（成形誤差を含む）で形成されている。

第１の面５ａの大きさ（面積）及び形状は、電池パック１の底面１ａの大きさ（面積）及び形状と略等しくなっており、第１の面５ａ及び電池パック１の底面１ａは、この全面において互いに接触する。

一方、第１の面５ａとは反対側に位置する第２の面５ｂは、車両本体５の表面と接触するようになっている。第２の面５ｂは、車両本体６の表面（凹凸面）に沿った形状に形成されている。具体的には、第２の面５ｂは、複数の凸部６ａの先端に位置する面（仮想面）よりも車両本体６側に突出している突部５ｃを有している。この突部５ｃは、図１に示すように、凸部６ａの側面や、隣り合う凸部６ａによって形成された凹部６ｂの底面に接触している。また、各突部５ｃは、凸部６ａの延びる方向と同一方向に延びている。

上述したように、熱伝達部材５の各面５ａ，５ｂは、電池パック１及び車両本体６の表面形状に応じた形状に形成されているため、電池パック１及び車両本体６に沿って接触する。すなわち、電池パック１の底面１ａ及び第１の面５ａの間や、車両本体６の表面及び第２の面５ｂの間には、隙間がほとんど生じないことになる。なお、電池パック１や熱伝達部材５の成形上の誤差に応じた隙間が生じることはある。

これにより、上述したように組電池３からの熱が電池ケース２に伝達されると、電池ケース２に到達した熱は、一部の成分が大気中に放出されるとともに、他の成分が熱伝達部材５を介して車両本体６に伝達される。

ここで、本実施例では、熱伝達部材５が、電池パック１及び車両本体６に対して概ね隙間無く接触しているため、熱伝達部材５に伝達された熱を、車両本体６に効率良く伝達することができる。これにより、組電池３の放熱（冷却）を効率良く行うことができ、組電池３の過度の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施例によれば、電池パック１及び車両本体６の表面形状に対応した形状を有する熱伝達部材５を用意しておけばよく、既存の電池パック１を用いることができる。すなわち、車種に応じた熱伝達部材５を用意しておけば、既存の電池パック１を様々な種類の車に搭載しつつ、電池パック１の放熱性を向上させることができる。

なお、本実施例では、熱伝達部材５における第２の面５ｂのすべてを、車両本体６の表面形状に沿った形状に形成しているが、これに限るものではない。例えば、第２の面５ｂのうちの一部の領域だけを、車両本体６の表面形状に沿った形状とすることもできる。この場合には、上記一部の領域に関して、電池パック１から車両本体６への熱伝達が効率良く行われることになり、電池パック１の平坦な底面１ａを、車両本体６の凹凸面に接触させる場合に比べて、電池パック１の放熱性を向上させることができる。

また、本実施例では、熱伝達部材５の幅（図１の左右方向における長さ）を、電池パック１の幅と略等しくしているが、これに限るものではなく、熱伝達部材５の幅を、電池パック１の幅よりも大きくしたり、小さくしたりすることができる。

また、本実施例では、車両本体６の表面に、一方向に延びる複数の凸部６ａが設けられている場合について説明したが、これに限るものではなく、車両本体６の表面形状は、凹凸面が形成されていればよく、いかなる形状であってもよい。そして、熱伝達部材５における第２の面５ｂの形状を、車両本体６の凹凸面に沿った形状とすればよい。

さらに、本実施例では、電池パック１の底面１ａ及び熱伝達部材５における第１の面５ａを略平坦な面で構成した場合について説明したが、電池パック１の底面１ａの形状を他の形状としてもよい。この場合には、第１の面５ａを、電池パック１の底面１ａの形状に沿った形状とすればよい。

また、本実施例では、電池パック１を車両本体６の上面に対して固定する場合について説明したが、車両本体６の下面（凹凸面）に対して電池パック１を固定する場合についても本発明を適用することができる。

また、本実施例では、熱伝達部材５の各面５ａ，５ｂを、電池パック１の底面１ａの形状及び車両本体６の表面形状に沿った形状としているが、これに限るものではない。すなわち、熱伝達部材５のうち車両本体６と向かい合う面が、車両本体６の凸部６ａの先端と接触する領域と、この領域よりも車両本体６側に突出して、凹部６ｂの少なくとも一部と接触する突部を有していればよい。

具体的には、図３に示す熱伝達部材５１を用いることができる。この熱伝達部材５１において、第１の面５１ａは、本実施例における第１の面５ａと同様の構成である。一方、第２の面５１ｂに形成された突部５１ｃは、車両本体６における凸部６ａの側面には接触しておらず、凹部６ｂの底面（一部）に接触している。このように、突部５１ｃを、車両本体６における凹部６ｂの底面に接触させただけでも、電池パック１で発生した熱を、熱伝達部材５１を介して車両本体６に効率良く導くことができる。

一方、図４に示す熱伝達部材５２を用いることもできる。この熱伝達部材５２において、第１の面５２ａは、本実施例における第１の面５ａと同様の構成である。一方、第２の面５２ｂに形成された突部５２ｃは、車両本体６における凸部６ａの側面に接触しており、凹部６ｂの底面には接触していない。このように、突部５２ｃを、車両本体６の凸部６ａの側面（言い換えれば、凹部６ｂの側面）に接触させただけでも、電池パック１で発生した熱を、熱伝達部材５２を介して車両本体６に効率良く導くことができる。

次に、本発明の実施例２である電池パックの構成について、図５を用いて説明する。ここで、図５は、本実施例の電池パックの車両搭載構造を示す断面図である。

実施例１では、電池パック及び車両本体の間に、別部材としての熱伝達部材を配置した場合について説明したが、本実施例では、電池パックを車両本体に直接接触させる構成である。以下、実施例１と異なる点について説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

本実施例において、電池パック１０は、電池ケース２０と、電池ケース２０内に収納された組電池３及び液体４とを有している。ケース２０は、組電池３及び液体４を収容するスペースを有する第１ケース部材２０ａと、第１ケース部材２０ａに固定される蓋としての第２ケース部材２０ｂとを有している。電池パック１０は、不図示の締結機構によって、車両本体６に固定される。

電池パック１０の底面１０ａ（言い換えれば、電池ケース２０の底面）は、車両本体６の表面（凹凸面）に沿った形状に形成されており、車両本体６の表面に直接、接触するようになっている。すなわち、本実施例の電池パック１０は、実施例１で説明した電池パック１及び熱伝達部材５を一体的に備えたものである。

具体的には、底面１０ａは、複数の凸部６ａの先端に位置する面（仮想面）よりも車両本体６側に突出している突部１０ｂを有している。この突部１０ｂは、図５に示すように、凸部６ａの側面や、隣り合う凸部６ａによって形成された凹部６ｂの底面に接触している。また、各突部１０ｂは、凸部６ａの延びる方向と同一方向に延びている。

このように、底面１０ａは、車両本体６の表面形状に応じた形状に形成されているため、車両本体６の表面（凹凸面）に沿って接触する。すなわち、電池パック１０の底面１０ａ及び車両本体６の表面の間には、隙間がほとんど生じないことになる。なお、電池パック１０や車両本体６の成形上の誤差に応じた隙間が生じることはある。

これにより、組電池３からの熱が電池ケース２０に伝達されると、電池ケース２０に到達した熱は、一部の成分が大気中に放出されるとともに、他の成分が車両本体６に伝達される。

ここで、電池パック１０の底面１０ａは、上述したように、車両本体１０の表面に対して概ね隙間無く接触しているため、電池パック１０で発生した熱を、車両本体６に効率良く伝達することができる。これにより、組電池３の放熱（冷却）を効率良く行うことができ、組電池３の過度の温度上昇を抑制することができる。

なお、本実施例においても、電池パック１０の底面１０ａに対して、実施例１で説明したような様々な変形を加えることができる。例えば、底面１０ａを、図３，４に示す形状（底面５１ｂ，５２ｂの形状）に形成することもできる。

本発明の実施例１において、電池パックを車両本体に搭載したときの概略構成を示す断面図である。 実施例１で用いられる熱伝達部材の外観斜視図である。 実施例１の変形例を示す熱伝達部材の断面図である。 実施例１の他の変形例を示す熱伝達部材の断面図である。 本発明の実施例２において、電池パックを車両本体に搭載したときの概略構成を示す断面図である。 従来の電池パックの搭載構造を示す断面図である。

符号の説明

１，１０：電池パック（電源装置）
２，２０：電池ケース
３：組電池
４：液体
５：熱伝達部材
６：車両本体

Claims (6)

1. 電源装置と、該電源装置の搭載領域内に凹凸部を有する車両本体との間に配置される熱伝達部材であって、
   前記電源装置と接触する第１の面と、
   前記車両本体の凹部内に突出して、該凹部の少なくとも一部と接触する突部を備えるとともに、前記車両本体の凸部と接触する第２の面とを有することを特徴とする熱伝達部材。
2. 前記電源装置のうち前記第１の面と接触する接触面が、略平坦な面であり、
   前記第１の面が、前記接触面に沿った形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達部材。
3. 前記第２の面が、前記車両本体の前記凹凸部に沿った形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝達部材。
4. 車両本体のうち凹凸部を有する領域に搭載される電源装置であって、
   電源体と、
   該電源体を収容するケースとを有し、
   前記ケースのうち前記車両本体と対向する面は、前記車両本体の凹部内に突出して、該凹部の少なくとも一部と接触する突部を有しているとともに、前記車両本体の凸部と接触することを特徴とする電源装置。
5. 前記ケースのうち前記車両本体と対向する面は、前記車両本体の前記凹凸部に沿った形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 前記ケース内には、前記電源体の冷却に用いられる冷却媒体が収容されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の電源装置。