JP2012114030A

JP2012114030A - バッテリ温度調整装置

Info

Publication number: JP2012114030A
Application number: JP2010263737A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Takano; 明彦高野; Osamu Takahashi; 修高橋; Akio Iwasa; 昭男岩佐; Yukihisa Negishi; 幸久根岸
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-06-14

Abstract

【課題】長期使用に伴うバッテリの変形を想定したうえで、バッテリの温度調整を効率よく行うことができるバッテリ温度調整装置を提供すること。
【解決手段】
車両に搭載されたバッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置において、軟質のシート状の素材からなる袋体と、袋体に液体の熱媒体を送るポンプとを備え、バッテリの温度調整時には、熱媒体の圧力により袋体が膨張してバッテリに圧接するようにした。
【選択図】図１

Description

本願発明は、車両に搭載されたバッテリの温度を調整する装置に関する。

一般に、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッドカー（ＨＥＶ）に搭載されるバッテリには、劣化防止及び出力維持のための温度調整を行う装置が設けられている。この種のバッテリは、走行距離延長の要請や、充電時間の短縮化の要請により、単位時間当たりの充電量を増加させる傾向にある。そのため、充電時のバッテリからの発熱量が増加するので、バッテリ温度調整装置については、充電効率の低下や寿命の短縮化を防止すべく充電時における冷却性能の向上が求められている。

バッテリは、複数のバッテリセルを組合わせてなるものが用いられており、特許文献１及び２等には、バッテリセルの間に冷却水を流通する熱交換部を設けてなる装置が開示されている。

特開２００３−２９１６５６号公報特開２００９−３０１８７７号公報

さて、車両用のバッテリを構成するバッテリセルは、充放電を繰返して経時劣化が進行すると、その形状が変化することが知られている。バッテリを温度調整するためには、熱交換部を接触させる必要がある。この点、熱交換部として金属製のウォータージャケットを採用すると、形状変化への追従性が乏しいという問題がある。これに対し、特許文献２に開示された装置のように、熱交換部を軟質材にて構成すると、形状変化への追従性が向上する。但し、金属と比較すると軟質材の熱伝導性が劣るという事情があり、熱交換効率を向上するためには、更なる構造的工夫が必要であると考えられる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの形状が変化しても温度調整を効率よく行うことができるバッテリ温度調整装置を提供することである。

本願第１請求項に記載した発明は、車両に搭載されたバッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置において、軟質のシート状の素材からなる袋体と、前記袋体に液体の熱媒体を送るポンプとを備え、前記バッテリの温度調整時には、前記熱媒体の圧力により前記袋体が膨張して前記バッテリに圧接するようにした構成のバッテリ温度調整装置である。

すなわち、袋体がバッテリと熱交換をする熱交換部となっている。このような構成によると、長期使用に伴いバッテリが変形をしても、バッテリに袋体が確実に圧接するので、バッテリの温度調整を効率よく行うことが可能となる。また、袋体は衝撃にも強いという利点があり、バッテリのメンテナンスや交換時における取り扱いも容易である。

本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記シート状の素材は、弾性部材である構成のバッテリ温度調整装置である。

このような構成によると、袋体は弾性変形して膨張することが可能であり、バッテリに圧接するという点において、より有利である。

本願第３請求項に記載した発明は、請求項１において、前記バッテリは、その自重が前記袋体にかかるように配置されている構成のバッテリ温度調整装置である。

このような構成によると、熱媒体の圧力が低下するとバッテリの自重により袋体が圧縮される。つまり、バッテリの温度調整を終了した際には、バッテリの自重にて熱媒体を袋体の内部から排出することが可能となる。

本願第４請求項に記載した発明は、請求項１において、前記袋体が前記バッテリに圧接した状態において更に前記熱媒体の圧力が上昇した際に、前記熱媒体が流れ込むことにより前記熱媒体の圧力を緩衝する圧力緩衝部を備えた構成のバッテリ温度調整装置である。

このような構成によると、袋体の内部の熱媒体を適度な圧力に保つことが可能となる。

本発明によれば、バッテリの形状が変化しても温度調整を効率よく行うことができる。

本発明の実施例に係り、バッテリ温度調整装置を示す説明図である。本発明の第１実施例に係り、バッテリ及び袋体を示す説明図であり、（ａ）は温度調整時、（ｂ）は非温度調整時を示している。本発明の第２実施例に係り、バッテリ及び袋体を示す説明図であり、（ａ）は温度調整時、（ｂ）は非温度調整時を示している。本発明の第３実施例に係り、バッテリ及び袋体を示す説明図であり、（ａ）は温度調整時、（ｂ）は非温度調整時を示している。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すバッテリ温度調整装置１は、車両に搭載されたバッテリ１００の温度を液体の熱媒体を介して調整するチラーである。このバッテリ温度調整装置１は、軟質のシート状の素材からなる袋体１０と、袋体１０に液体の熱媒体を送るポンプ１１と、熱媒体を蓄える熱媒体貯留部１２と、熱媒体の流路に設けられた大気連通口１３とを備えている。熱媒体は、車両に搭載された車内空調用の冷凍サイクル２０の冷媒にて冷却される構成となっている。熱媒体としては、水や不凍液が用いられる。

冷凍サイクル２０は、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、圧縮機２１で圧縮された冷媒を冷却する放熱器２２と、放熱器２２で冷却された冷媒を減圧して膨張する減圧器２３と、減圧器２３で減圧された冷媒を蒸発するエバポレータ２４とを備えている。エバポレータ２４にて冷された冷気にて車内冷房をする。また、この冷凍サイクル２０は、冷凍サイクル２０の冷媒を流通する第２減圧器２６及び熱媒体冷却部２７を備えている。第２減圧器２６は、放熱器２２で冷却された冷媒を減圧して膨張し、熱媒体冷却部２７は、第２減圧器２６で減圧された冷媒を蒸発する。熱媒体冷却部２７は、ポンプ１１から袋体１０に送られる熱媒体を流通する構造となっている。熱媒体は冷凍サイクル２０の冷媒にて冷却されつつ熱媒体冷却部２７を流通し、袋体１０に送られる。そして、バッテリ１００の温度調整時には、熱媒体の圧力により袋体１０が膨張してバッテリ１００に圧接する構成となっている。

エバポレータ２４及び熱媒体冷却部２７は、コンプレッサ２１及び放熱器２２に対して並列に配置されており、それらに流れる冷媒の流量は、制御弁２５にて調節される。つまり、この制御弁２５が冷凍サイクル２０の冷却力を車内冷房とバッテリ１００の冷却とに分配する冷却力分配手段となっている。制御弁２５の制御方法は特に限定はしないが、バッテリ１００の冷却時には、冷凍サイクル２０及びポンプ１１が駆動するとともに熱媒体冷却部２７の側に適量の冷媒を流す構成となっている。

バッテリ１００は、バッテリセル１０１を数枚ごとに重ね合わせて支持体１０２に保持してなるものである。袋体１０は、扁平型のものであり、重ね合わせた複数のバッテリセル１０１のうち、その端に位置するバッテリセル１０１の側面と対向するように設けられている。

本例の場合、袋体１０を構成するシート状の素材は、弾性部材である。各袋体１０は、直列又は並列に接続されており（図例は直列）、ポンプ１１が駆動すると熱媒体の圧力によりそれぞれ膨張して対向するバッテリセル１０１の側面に圧接する（図２（ａ）参照）。また、バッテリ１００の非温度調整時には、ポンプ１１を停止し、更に大気連通口１３を開放する。すると、袋体１０の内部の熱媒体がその自重及び袋体１０の弾性力により熱媒体貯留部１２に排出され、袋体１０が収縮する（図２（ｂ）参照）。

バッテリ１００は、急速充電時にこのようなバッテリ温度調整装置１により冷却される。走行中、つまりバッテリ１００の非温度調整時には、袋体１０からは熱媒体が排出されているので、衝突事故等の不足の事態が生じても、袋体１０から多量の熱媒体が漏れ出る心配はない。故に、熱媒体による感電事故を回避することができる。

以上説明したように、電気自動車やハイブリッドカーのバッテリを冷却する装置として極めて合理的に構成されたものである。尚、本例における各部の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例説明したものに限定されないことは勿論である。

例えば、袋体１０を構成するシート状の素材としては、合成樹脂とアルミ箔をラミネート加工したフィルムを採用することも可能である。本例では、袋体１０を構成するシート状の素材を弾性部材としたが、所要の強度、軟質性、及び熱伝導性を確保することができる素材であれば、弾性部材でなくともよい。

また、本例のバッテリ温度調整装置１は、急速充電時にバッテリ１００を冷却するものであるが、袋体１０を圧接してバッテリの温度調整を行う構成は、加熱した熱媒体にてバッテリを温める場合にも応用することが可能である。

次に、本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。本例のバッテリ１００は、その自重が袋体１０にかかるように配置されている。具体的には、袋体１０の上部にバッテリセル１０１を数枚重ね合わせて載置し、更にその上部にバッテリセル１０１を数枚重ね合わせて載置する。これを数段重ねたものをバッテリ１００の支持体１０２に保持している。このような構成によると、バッテリ１００の温度調整終了後、バッテリセル１０１の自重にて速やかに熱媒体を袋体１０の内部から排出することが可能となる。

次に、本発明の第３実施例を図４に基づいて説明する。本例のバッテリ温度調整装置１は、袋体１０がバッテリ１００に圧接した状態において更に熱媒体の圧力が上昇した際に、熱媒体が流れ込むことにより熱媒体の圧力を緩衝する圧力緩衝部１４を設けたものである。図例した圧力緩衝部１４は、圧力弁を介して流路に接続された他の袋体である。ポンプ１１が駆動して袋体１０が膨張し、袋体１０がバッテリパック１０１に圧接する。この状態において、更にポンプ１１の駆動により熱媒体の圧力が上昇すると、バッテリパック１０１に対して袋体１０が過度に圧接する場合が考えらる。そこで本例では、圧力緩衝部１４を設けることにより、熱媒体の不要な圧力上昇を抑制する構成となっている。このような構成によると、袋体１０の内部の熱媒体を適度な圧力に保つことができる。

本発明のバッテリ温度調整装置は、電気自動車やハイブリッドカーのバッテリの温度を調整する装置として好適に利用することが可能である。特に、バッテリを充電する際にそれを冷却する装置として適している。

１バッテリ温度調整装置
１０袋体
１１ポンプ
１２熱媒体貯留部
１３大気連通口
１４圧力緩衝部
２０冷凍サイクル
２１圧縮機
２２放熱器
２３減圧器
２４エバポレータ
２５制御弁
２６第２減圧器
２７熱媒体冷却部
１００バッテリ
１０１バッテリセル
１０２支持体

Claims

車両に搭載されたバッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置において、
軟質のシート状の素材からなる袋体と、前記袋体に液体の熱媒体を送るポンプとを備え、
前記バッテリの温度調整時には、前記熱媒体の圧力により前記袋体が膨張して前記バッテリに圧接するようにしたことを特徴とするバッテリ温度調整装置。
前記シート状の素材は、弾性部材であることを特徴とする請求項１記載のバッテリ温度調整装置。
前記バッテリは、その自重が前記袋体にかかるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリ温度調整装置。
前記袋体が前記バッテリに圧接した状態において更に前記熱媒体の圧力が上昇した際に、前記熱媒体が流れ込むことにより前記熱媒体の圧力を緩衝する圧力緩衝部を備えたことを特徴とする請求項１記載のバッテリ温度調整装置。