JP2014107038A - バッテリークーラー - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率の低下を抑えることが可能なバッテリークーラーの提供を目的とする。
【解決手段】
本発明のバッテリークーラー１０は、バッテリーセル８１，８１同士の隙間８２に挿入される冷却パック４０内に冷却水を流通させてバッテリーセル８１を冷却する。冷却パック４０は、冷却水が流出入する流入側連結パイプ４１と流出側連結パイプ４２とを連絡したＵ字形流路４５を有し、そのＵ字形流路４５の往路４６と復路４７の間の中央仕切部４４に中央リブ５０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、間隔をあけて並べられた複数のバッテリーセルを冷却するバッテリークーラーに関する。

従来、この種のバッテリークーラーとして、ラジエターの冷却水を通水可能な冷却パックにて、バッテリーセル同士の隙間を埋めるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−７３９０８号公報（［００１１］〜［００１３］、図２）

しかしながら、上述したバッテリークーラーでは、バッテリーセルが発熱により膨張すると、冷却パックが押し潰されて冷却パック内の通水が困難となり、冷却効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、冷却効率の低下を抑えることが可能なバッテリークーラーの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るバッテリークーラーは、車両のバッテリーセル同士の隙間に挿入される冷却パックを有し、その冷却パック内に冷媒を流通させて、バッテリーセルを冷却するバッテリークーラーであって、挿入方向の手前側の端部に冷媒の流入口と流出口を有して、それら流入口と流出口とをＵ字形流路で連絡した構成をなし、Ｕ字形流路の往路と復路の間に、バッテリーセル同士の隙間を、一定以上の大きさに維持するスペーサーを設けたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のバッテリークーラーにおいて、冷却パックは、２枚重ねにしたシートの外縁部を接合してなると共に、それらシートの幅方向の中央部が接合されて、Ｕ字形流路の往路と復路とを仕切る中央仕切部が形成され、中央仕切部に沿って延びてシートに固定された中央リブを設けてスペーサーとしたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のバッテリークーラーにおいて、冷却パックの両側縁部に沿って延び、シートに固定された一対のガイドリブを備えたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載のバッテリークーラーにおいて、スペーサーを、冷却パックの表側と裏側とに配置したところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１に記載のバッテリークーラーにおいて、３つ以上のバッテリーセルを固定してなるバッテリーセルユニットの一側面に対向配置され、そのバッテリーセルユニットとの対向面に複数の冷却パックの端部が固定されたヘッダーを備え、ヘッダーを通して複数の冷却パックに冷媒を流出入すると共に、ヘッダーからスペーサーを突出させたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１のバッテリークーラーによれば、スペーサーによって、バッテリーセル同士の隙間を、冷媒が冷却パック内を流通可能な大きさに維持することができるので、バッテリーセルの膨張により冷却パックが押し潰されて冷媒の流通が困難となることがなくなる。これにより、冷却効率の低下を抑えることができる。

ここで、本発明では、冷却パックは、挿入方向の手前側の端部に冷媒の流入口と流出口を有して、それら流入口と流出口とをＵ字形流路で連絡した構成になっているので、例えば、スペーサーをバッテリーセルと一体に設けてバッテリーセル同士の隙間を一定以上の大きさに維持しようとする場合には、そのスペーサーが妨げとなって冷却パックの挿入が困難となる。これに対し、本発明では、Ｕ字形流路の往路と復路の間にスペーサーを配置したので、冷却パックを挿入する際に、スペーサーが妨げとならない。

［請求項２の発明］
請求項２の発明では、シートに固定された中央リブをスペーサーとしたので、スペーサーを、冷却パックと共に、バッテリーセル同士の隙間に挿入することができる。また、バッテリーセル同士の隙間内で冷却パックが移動した場合であっても、その移動にスペーサーを追従させることができるので、スペーサーを常にＵ字形流路の往路と復路の間に配置して、冷却パック内の冷媒の流通を確保することができる。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、一対のガイドリブを案内にして、冷却パックをバッテリーセル同士の隙間に挿入することができる。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、冷却パックに冷媒を流さないときに、冷却パックを、バッテリーセル同士の何れのバッテリーセルに対しても間隔をあけて配置することができるので、冷却パックがバッテリーセルと擦れて劣化することが抑えられる。

［請求項５の発明］
請求項５の発明では、ヘッダーをバッテリーセルユニットに対向配置すると、複数の冷却パックが、バッテリーセル同士の各隙間に挿入される。そして、本発明では、スペーサーがヘッダーに突出形成されているので、ヘッダーをバッテリーセルユニットに対向配置させたときに、スペーサーもバッテリーセルユニットの各隙間に挿入することができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリークーラーの斜視図 ヘッダーの分解斜視図 （Ａ）ヘッダーベースの平面図、（Ｂ）ヘッダーベースのＡ−Ａ断面図 冷却パックの正面図 冷媒循環装置の概略構成図 （Ａ）非通水時のバッテリークーラー及びバッテリーセルの側断面図、（Ｂ）通水時のバッテリークーラー及びバッテリーセルの側断面図 （Ａ）非通水時のバッテリークーラー及びバッテリーセルの平断面図、（Ｂ）通水時のバッテリークーラー及びバッテリーセルの平断面図 （Ａ）バッテリーセルが発熱したときのバッテリーセルユニットの側断面図、（Ｂ）バッテリーセルが発熱したときのバッテリーセルユニットの平断面図 変形例に係るバッテリークーラー及びバッテリーセルの平断面図 変形例に係るバッテリークーラー及びバッテリーセルの平断面図 変形例に係るバッテリークーラーを下方から見た斜視図 変形例に係るバッテリークーラーの斜視図

以下、本発明の一実施形態を図１〜図８を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態のバッテリークーラー１０は、全体が矩形板状をなすヘッダー１１の下面に、複数の冷却パック４０が取り付けられた構造になっている。

ヘッダー１１は、樹脂の射出成形品であって、扁平な箱体壁３０の長手方向の一端面に、流入側接続パイプ１２Ａと流出側接続パイプ１２Ｂとを突出して備えている。また、箱体壁３０の底部には、下方に突出した係止爪１６Ｋが長手方向に沿って複数設けられている。

詳細には、ヘッダー１１は、図２に示すように、ヘッダーベース１３の上面をヘッダーカバー１４で覆ってなる。ヘッダーベース１３は、底部を構成するベース壁１５と、ベース壁１５の外縁部から起立した外周壁１６と、外周壁１６で囲まれる空間をヘッダー１１の短手方向で二分する区画壁１７とを備えている。なお、ベース壁１５と外周壁１６とヘッダーカバー１４とで、上述の箱体壁３０が形成されている。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、ベース壁１５の下面には、長手方向に沿った複数位置に、流入側分岐パイプ１８と流出側分岐パイプ１９が一対ずつ設けられている。流入側分岐パイプ１８及び流出側分岐パイプ１９は、ベース壁１５を貫通し、その開口は、区画壁１７を挟んで対称に配置されている。そして、ベース壁１５の上面からは、外周壁１６で囲まれた空間を、流入側分岐パイプ１８，１８の開口を含むように分割する流入側包囲壁２０と、流出側分岐パイプ１９，１９の開口を含むように分割する流出側包囲壁２１とが起立している。そして、流入側包囲壁２０で囲まれた空間が流入側接続パイプ１２Ａに連通して基幹流入路２２を形成し、流出側包囲壁２１に囲まれた空間が流出側接続パイプ１２Ｂに連通して基幹流出路２３を形成している。

図４に示すように、冷却パック４０は、縦長矩形状をなし、上端部から上方に向かって延びた流入側連結パイプ４１と流出側連結パイプ４２とを横並びにして備えている。流入側連結パイプ４１の先端部は、ヘッダー１１の流入側分岐パイプ１８に挿入した状態で固定され、流出側連結パイプ４２の先端部は、ヘッダー１１の流出側分岐パイプ１９に挿入した状態で固定されている。なお、流入側連結パイプ４１と流出側連結パイプ４２とが、本発明の「流入口」と「流出口」に相当する。

冷却パック４０は、２枚重ねにしたシート４３，４３の外縁部を接合してなり（図７（Ａ）参照）、冷却パック４０の内部には、流入側連結パイプ４１と流出側連結パイプ４２とを連絡するＵ字形流路４５が形成されている。

具体的には、シート４３，４３の幅方向における中央部分が、上端から下端寄り位置まで接合されることで、中央仕切部４４が形成され、この中央仕切部４４の両側に、Ｕ字形流路４５の往路４６と復路４７が形成されている。

シート４３は、例えば、金属フィルムの両面に樹脂フィルムがラミネートされた積層構造になっていて、２枚重ねにしたシート４３，４３同士は、樹脂フィルム同士の溶着によって接合される。金属層を構成する金属の例としては、アルミが挙げられ、樹脂フィルムの例としては、ポリエチレンフィルムが挙げられる。

図１に示すように、冷却パック４０の中央仕切部４４には、中央仕切部４４に沿って延びてシート４３に固定された中央リブ５０が備えられている。図７（Ａ）に示すように、中央リブ５０は、冷却パック４０の表側と裏側の両方に配置され、冷却パック４０の厚さ方向で表側の中央リブ５０と裏側の中央リブ５０の最も離れた部分同士の間隔ｄ１が、後述するバッテリーセル８１，８１同士の間隔ｄ２よりも若干小さくなっている。

また、冷却パック４０は、両側縁部に沿って延びた一対のガイドリブ５１，５１をシート４３に固定して備えている。一対のガイドリブ５１，５１は、中央リブ５０と同様に、冷却パック４０の表側と裏側の両方に配置され、ガイドリブ５１の突出高さは、中央リブ５０の突出高さと同じ大きさになっている。

バッテリークーラー１０の構造に関する説明は以上である。次に、バッテリークーラー１０の使用方法について説明する。

図５に示すように、本実施形態のバッテリークーラー１０は、電気自動車の車両９０に積載されたモータ９４を冷却するための冷媒循環装置９５に接続される。冷媒循環装置９５は、ラジエター９１の冷却水を循環させる冷媒循環路９３を備え、冷媒循環路９３にモータ９４が接続されている。そして、この冷媒循環路９３に、ヘッダー１１の流入側接続パイプ１２Ａと流出側接続パイプ１２Ｂとが接続可能となっている。なお、冷媒循環路９３には、冷媒循環路９３内で冷却水を循環させるポンプ９６が設けられている

図６（Ａ）に示すように、バッテリークーラー１０は、冷却対象であるバッテリーセル８１を複数備えたバッテリーセルユニット８０に装着される。具体的には、バッテリーセルユニット８０は、バッテリーケース８３内に複数のバッテリーセル８１を、間隔を空けて並んだ状態に固定して備えている。そして、ヘッダー１１がバッテリーケース８３の上端部に固定されることで、バッテリークーラー１０がバッテリーセルユニット８０に組み付けられる。

具体的には、バッテリークーラー１０のバッテリーセルユニット８０への組み付けは、以下のようにして行われる。即ち、バッテリークーラー１０に冷却水を流さない状態で、冷却パック４０を、ヘッダー１１と反対側からバッテリーセル８１，８１同士の隙間８２に挿入する。ここで、本実施形態では、一対のガイドリブ５１，５１を案内にして冷却パック４０を隙間８２に挿入することができるので、冷却パック４０の挿入がスムーズに行える。また、複数の冷却パック４０をヘッダー１１の底部に取り付けた構成としたので、ヘッダー１１をバッテリーセルユニット８０に対向配置するだけで、複数の冷却パック４０を、バッテリーセル８１，８１同士の各隙間８２に挿入することが可能になる。

バッテリーセル８１，８１同士の間に冷却パック４０を挿入し終えると、ヘッダー１１の係止爪１６Ｋ（図１及び図２参照）がバッテリーケース８３の上端部と係止し、バッテリークーラー１０がバッテリーセルユニット８０に対して固定される。以上が、バッテリークーラー１０のバッテリーセルユニット８０への組み付けについての説明である。

バッテリークーラー１０の組み付けが完了すると、次に、ヘッダー１１の流入側接続パイプ１２Ａ及び流出側接続パイプ１２Ｂを冷媒循環路９３（図５参照）に接続して、ヘッダー１１の基幹流入路２２（図３（Ａ）参照）に冷却水を流す。すると、流入側連結パイプ４１を通って冷却パック４０内へと冷却水が流れ、Ｕ字形流路４５を通った冷却水が、流出側連結パイプ４２から基幹流出路２３を通って冷媒循環路９３へ排出される。このとき、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように、冷却パック４０は、Ｕ字形流路４５の水圧によって膨張し、バッテリーセル８１に密着する。これにより、バッテリーセル８１が冷却される。

ところで、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、バッテリークーラー１０がバッテリーセルユニット８０に組み付けられていない状態では、バッテリーセル８１が発熱すると、バッテリーセル８１の中央部が膨張する。従って、バッテリークーラー１０が組み付けられた状態で、バッテリーセル８１が発熱すると、バッテリーセル８１に冷却パック４０が押し潰されてＵ字形流路４５に冷却水が流れ難くなり、冷却効率が低下する可能性がある。しかしながら、本実施形態のバッテリークーラー１０では、中央リブ５０，５０によって、バッテリーセル８１，８１同士の隙間８２の大きさが、バッテリーセル８１が発熱する前の隙間８２の大きさｄ２よりも若干小さなｄ１以上の大きさに保たれる。その結果、隙間８２は、冷却パック４０内を冷却水が流通可能な大きさに維持され、バッテリーセル８１が発熱しても、冷却パック４０が押し潰されて水の流通が妨げられることがなくなる。

このように、本実施形態のバッテリークーラー１０によれば、中央リブ５０，５０によって、バッテリーセル８１，８１同士の隙間８２の大きさが、冷却水が冷却パック４０内を流通可能な大きさに維持されるので、バッテリーセル８１の膨張により冷却パック４０が押し潰されて冷却水の流通が困難となることがなくなる。これにより、冷却パック４０内の冷却水の流通を確保することができ、冷却効率の低下を抑えることができる。

また、中央リブ５０は、シート４３に固定されているので、中央リブ５０を、冷却パック４０と共に隙間８２に挿入することができる。しかも、中央リブ５０は、中央仕切部４４に沿って延びているので、隙間８２内で冷却パック４０が移動した場合であっても、中央リブ５０を常にＵ字形流路４５の往路４６と復路４７の間に配置して、冷却パック４０内の冷却水の流通を確保することができる。

さらに、中央リブ５０と一対のガイドリブ５１を同じ突出高さとしたので、中央リブ５０だけでなく一対のガイドリブ５１，５１によっても、バッテリーセル８１，８１同士の隙間８２の大きさを、冷却パック４０内を通水可能な大きさに維持することができ、より安定した冷却水の流通を図ることができる。

また、本実施形態では、中央リブ５０と一対のガイドリブ５１，５１を、冷却パック４０の表側と裏側の両方に配置したので、非通水時に、冷却パック４０を、バッテリーセル８１，８１同士の何れのバッテリーセル８１に対しても間隔を空けて配置することができるので、冷却パック４０がバッテリーセル８１と擦れて劣化することが抑えられる。

［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、冷却パック４０の表裏の両面に、中央リブ５０及び一対のガイドリブ５１，５１が備えられていたが、図９に示すように、中央リブ５０及び一対のガイドリブ５１，５１を、冷却パック４０の片面にのみ備えた構成であってもよい。なお、この構成では、中央リブ５０及び一対のガイドリブ５１，５１の突出高さを、バッテリーセル８１，８１同士の隙間８２の大きさｄ２より若干小さくすればよい。

（２）上記実施形態では、冷却パック４０が、中央リブ５０及び一対のガイドリブ５１，５１を備えた構成であったが、図１０に示すように、冷却パック４０が、中央リブ５０のみを備えた構成であってもよい。なお、図１０の例では、中央リブ５０が本発明の「スペーサー」に相当する。

（３）図１１に示すバッテリークーラー１０Ｖのように、冷却パック４０の中央仕切部４４に中央リブ５０を設ける代わりに、ヘッダー１１Ｖの底面から中央ガイドリブ５０Ｖ（本発明の「スペーサー」に相当する）を突出させ、この中央ガイドリブ５０Ｖが、中央仕切部４４に重ねられて、往路４６と復路４７の間に挟まれる構成としてもよい。この構成によっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本構成では、中央ガイドリブ５０Ｖを案内にして冷却パック４０をヘッダー１１Ｖに取り付けることができる。

（４）図１２に示すバッテリークーラー１０Ｗのように、複数の冷却パック４０の流入側連結パイプ４１及び流出側連結パイプ４２をチューブ６０で連絡した構成としてもよい。なお、最も上流側と最も下流側に配置されるチューブ６０は、冷媒循環路９３に接続される。

１０，１０Ｖ，１０Ｗ バッテリークーラー
１１，１１Ｖ ヘッダー
４０，４０Ｖ 冷却パック
４１ 流入側連結パイプ（流入口）
４２ 流出側連結パイプ（流出口）
４３ シート
４４ 中央仕切部
４５ Ｕ字形流路
４６ 往路
４７ 復路
５０ 中央リブ
５０Ｖ 中央ガイドリブ
５１ ガイドリブ
８０ バッテリーセルユニット
８１ バッテリーセル
８２ 隙間
９０ 車両

Claims (5)

1. 車両のバッテリーセル同士の隙間に挿入される冷却パックを有し、その冷却パック内に冷媒を流通させて、前記バッテリーセルを冷却するバッテリークーラーであって、
   前記冷却パックは、挿入方向の手前側の端部に前記冷媒の流入口と流出口を有して、それら流入口と流出口とをＵ字形流路で連絡した構成をなし、
   前記Ｕ字形流路の往路と復路との間に、バッテリーセル同士の隙間の大きさを一定以上の大きさに維持するスペーサーを設けたことを特徴とするバッテリークーラー。
2. 前記冷却パックは、２枚重ねにしたシートの外縁部を接合してなると共に、それらシートの幅方向の中央部が接合されて、前記Ｕ字形流路の前記往路と前記復路とを仕切る中央仕切部が形成され、
   前記中央仕切部に沿って延びて前記シートに固定された中央リブを設けて前記スペーサーとしたことを特徴とするバッテリークーラー。
3. 前記冷却パックの両側縁部に沿って延び、前記シートに固定された一対のガイドリブを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリークーラー。
4. 前記スペーサーを、前記冷却パックの表側と裏側とに配置したことを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載のバッテリークーラー。
5. ３つ以上の前記バッテリーセルを固定してなるバッテリーセルユニットの一側面に対向配置され、そのバッテリーセルユニットとの対向面に複数の前記冷却パックの端部が固定されたヘッダーを備え、
   前記ヘッダーを通して前記複数の冷却パックに前記冷媒を流出入すると共に、前記ヘッダーから前記スペーサーを突出させたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリークーラー。

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