JP2014143094A - 蓄電池シャーシ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、バッテリの使用温度範囲を広げることができる蓄電池シャーシ構造を提供する。
【解決手段】バッテリ保持部２ａが内部に収容されたバッテリ筐体２が外壁３と内壁４とを有し、前記外壁３と内壁４との間に隙間５が形成された二重壁により形成される。外壁３の一部に空気吸い込み用開口部６と、空気排出用開口部７とを設け、吸い込み用開口部６または排出用開口部７のいずれか一方に開閉可能なルーバー８、他方にブロア９を設ける。ブロア９の駆動により吸い込み用開口部６から隙間５に吸入された冷却空気を隙間５を通して排出用開口部７に送風するダクト１０を形成する。バッテリ本体１の温度が設定温度範囲の上限温度Ｔ１を越えて上昇した場合にルーバー８を開操作、ブロア９を駆動操作することで隙間５のダクト１０に冷却空気を送風してバッテリ本体１の放熱を行なう放熱手段を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、蓄電池シャーシ構造に関する。

一般に、蓄電池などのバッテリは、温度管理が必要であり、予め設定された上限温度と下限温度との間の適宜の設定温度範囲内で使用することが望ましい。そして、低温時には電池性能が低下し、電池の耐久性も低下する傾向がある。そのため、低温時にバッテリを暖めるヒータを備えたものがある。

特開２００７−１２３９４号公報

低発熱バッテリの場合は、放電した場合でも放熱が少ないため、バッテリ本体の温度が低下する。このような場合はヒータを常につけておく必要がある。しかしながら、ヒータはバッテリ自体から電力の供給を受けているので、バッテリの電力消費が大きくなる。

また、バッテリの筐体を外壁と内壁の二重壁にし、外壁と内壁との間に空気層などの断熱層を設けることによりヒータで暖めたバッテリが冷えることを防止することができる。この場合は、常にヒータをつけておく必要がなくなり、省電力化できる。さらに、筐体の外壁により筐体内のバッテリが外部からの影響を受けることも少なくなり、ヒータによる暖気効率やバラツキも向上する。

しかしながら、バッテリの筐体を二重壁にした場合はバッテリの筐体内の熱が外部に逃げにくくなるので、設定温度の上限温度を越える可能性がある。この場合は、筐体の内壁に例えばペルチェ素子などを装着し、バッテリの温度が上昇した場合はペルチェ素子を動作させることでバッテリが上限温度を越えないように制御することが考えられている。

しかしながら、バッテリの筐体内にペルチェ素子を組み込む場合はバッテリの筐体の構成が複雑になり、システムが大型化してしまう可能性がある。さらに、ペルチェ素子を動作させるための電力もバッテリ自体から供給する必要があるので、バッテリの電力消費が大きくなる可能性もある。

実施の形態は上記事情に着目してなされたもので、バッテリを使用できる温度範囲を広げることができる蓄電池シャーシ構造を提供することにある。

本実施の形態によれば、バッテリ保持部が内部に収容されたバッテリ筐体が外壁と内壁とを有し、前記外壁と内壁との間に隙間が形成された二重壁により形成される。前記バッテリ筐体の外壁の一部に空気吸い込み用開口部と、空気排出用開口部とを設け、前記吸い込み用開口部または排出用開口部のいずれか一方に開閉可能な開閉手段、他方に送風手段を設ける。前記送風手段の駆動により前記吸い込み用開口部から前記外壁と内壁との間の隙間に吸入された冷却空気を前記隙間を通して前記排出用開口部に送風するダクトを形成する。前記バッテリ本体の温度が設定温度範囲の上限温度Ｔ１を越えて上昇した場合に前記開閉手段を開操作、前記送風手段を駆動操作することで前記外壁と内壁との間の隙間のダクトに冷却空気を送風して前記バッテリ本体の放熱を行なう放熱手段を設けた。

第１の実施の形態の蓄電池シャーシ構造を示す全体の概略構成図。 第１の実施の形態の蓄電池シャーシ構造における内壁の送風路を示す要部の縦断面図。 第１の実施の形態の蓄電池シャーシ構造の制御回路を示すブロック図。 第２の実施の形態の蓄電池シャーシ構造の内部に収納されるバッテリモジュールの一例を示す概略構成図。 第３の実施の形態の蓄電池シャーシ構造の内部に収納されるバッテリモジュールの一例を示す概略構成図。

［第１の実施の形態］
（構成）
図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形態を示す。図１は、蓄電池シャーシ構造を示す全体の概略構成図である。本実施の形態の蓄電池シャーシ構造は、蓄電池のバッテリ本体１を保持するバッテリ保持部２ａが内部に収容された矩形箱型のバッテリ筐体２を有する。バッテリ筐体２は、外壁３と内壁４とを有する二重壁により形成されている。外壁３と内壁４との間には、隙間５が形成されている。外壁３は、金属平板によって形成されている。なお、外壁３は、金属平板に限定されるものではなく、プラスチック材料などで形成してもよい。内壁４は、外壁３よりも板厚が薄い薄厚の金属平板によって形成されている。外壁３と内壁４との間は断熱性を有する例えばプラスチックなどの断熱材の図示しないスペーサによって外壁３と内壁４との間が直接接触しない状態で保持されている。

バッテリ筐体２の外壁３の一部、例えば図１中で左側面には、空気吸い込み用の開口部６が形成され、図１中で右側面には、空気排出用の開口部７が設けられている。本実施の形態では空気吸い込み用の開口部６には開閉式のルーバー（開閉手段）８が装着されている。空気排出用の開口部７にはブロア（送風手段）９が設けられている。

ここで、ルーバー８の開閉動作と、ブロア９の駆動動作とは、連動して動作するようになっている。そして、ルーバー８が閉状態で保持され、ブロア９が停止状態で保持されている場合にはバッテリ筐体２の外壁３と内壁４との間の隙間５は密閉空間となり、断熱性の空気層が形成されている。また、ルーバー８が開動作され、ブロア９が駆動された場合にはブロア９の駆動により、空気排出用の開口部７から外部に排出される。これにより、空気吸い込み用の開口部６のルーバー８から外壁３と内壁４との間の隙間５に外気が吸入され、この隙間５を通して空気排出用の開口部７に外気による冷却空気を送風するダクト１０が形成される。また、図２に示すように内壁４には、ダクト１０内に例えば波型や、パルス型などの凹凸状態の放熱用のフィン１１が突設されている。これらのフィン１１の凸部１１ａ間の隙間にダクト１０内の冷却風が流れるようになっている。なお、フィン１１の形状は波型や、パルス型などに限定されるものではなく、平板を並設させたフィンや、針状フィンなどでもよい。

さらに、バッテリ保持部２ａは、バッテリ本体１を加熱するヒータ（加熱手段）１２を有する。また、本実施の形態のバッテリ筐体２は図３に示す制御回路１３を有する。この制御回路１３には、バッテリ筐体２の電源スイッチ１４に接続されたコントローラ１５が設けられている。このコントローラ１５には、例えば温度検出部１６と、タイマー１７と、ブロア駆動部１８と、ルーバー駆動部１９と、ヒータースイッチ２０とが接続されている。温度検出部１６は、例えばバッテリ筐体２の内壁４に固定された温度センサを有する。ブロア駆動部１８は、例えばブロア９の図示しない駆動モータの駆動スイッチを有する。ルーバー駆動部１９は、例えばルーバー８を開閉駆動する図示しないアクチュエータの駆動スイッチを有する。ヒータースイッチ２０は、例えばヒータ１２のオンオフを制御するスイッチによって形成されている。

そして、制御回路１３は、温度検出部１６によって検出されるバッテリ本体１の内壁４の検出温度が予め設定された設定温度範囲（例えば−４０℃〜６０℃）の上限温度Ｔ１を越えて上昇した場合にルーバー８を開操作し、かつブロア９を駆動操作することで外壁３と内壁４との間の隙間５のダクト１０に冷却空気を送風してバッテリ本体１の放熱を行なう放熱手段を有する。この放熱手段の動作時には、制御回路１３からルーバー駆動部１９にルーバー８を開閉駆動する図示しないアクチュエータの駆動信号が出力され、ルーバー８が開駆動される。同時に、制御回路１３からの制御信号によりブロア９の図示しない駆動モータの駆動スイッチがオン操作されてブロア９が駆動される。

また、制御回路１３は、バッテリ本体１の温度が下限温度Ｔ２を越えて下降した場合にヒータ１２を稼動してバッテリ本体１の加熱を行なうことでバッテリ本体１の温度が下限温度Ｔ２を越えて低下することを防止する温度制御手段を備えている。

（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の蓄電池シャーシ構造の使用時には、バッテリ筐体２の電源スイッチ１４がオン操作された後、制御回路１３による制御が行なわれる。ここで、温度検出部１６によって検出されるバッテリ本体１の内壁４の検出温度が予め設定された設定温度範囲内の場合は、ルーバー駆動部１９およびブロア駆動部１８がそれぞれ停止状態で保持される。この場合は、ルーバー８が閉状態で保持され、ブロア９が停止状態で保持される。この状態では、バッテリ筐体２の外壁３と内壁４との間の隙間５は密閉空間となり、断熱性の空気層が形成される。そのため、バッテリ筐体２の内部と外気との断熱性が保たれ、外気によるバッテリ筐体２の内部の影響も少なくなる。これにより、バッテリ筐体２の内部の空気や、バッテリ筐体２の内部に蓄積された蓄熱が外気に放熱されることを防止できるので、ヒータ１２による暖気効率が向上し、バッテリ筐体２の内部の温度差が少なくなる。

また、温度検出部１６によって検出されるバッテリ本体１の内壁４の検出温度が予め設定された設定温度範囲の上限温度Ｔ１を越えて上昇した場合には、バッテリ本体１の放熱を行なう放熱手段が駆動される。この放熱手段の制御時には、制御回路１３からルーバー駆動部１９にルーバー８を開閉駆動する図示しないアクチュエータの駆動信号が出力され、ルーバー８が開駆動される。同時に、制御回路１３からの制御信号によりブロア９の図示しない駆動モータの駆動スイッチがオン操作されてブロア９が駆動される。これにより、ルーバー８を開操作し、かつブロア９を駆動操作することで外壁３と内壁４との間の隙間５のダクト１０に冷却空気を送風してバッテリ本体１の放熱を行なう。

また、バッテリ本体１の温度が下限温度Ｔ２を越えて下降した場合には、ヒータースイッチ２０をオン操作してヒータ１２に通電する。これにより、ヒータ１２によってバッテリ本体１を直接加熱することで、バッテリ本体１の温度が下限温度Ｔ２を越えて低下することを防止する温度制御が行なわれる。

また、本実施の形態は制御回路１３のコントローラ１５にタイマー１７が接続されているので、バッテリ筐体２の電源スイッチ１４がオフ操作された後、適宜の設定時間、ルーバー８を開操作し、かつブロア９を駆動操作する状態で保持させることができる。これにより、バッテリ筐体２の内部のバッテリ本体１の過熱を防止することができる。

（効果）
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の蓄電池シャーシ構造では、バッテリ筐体２は、外壁３と内壁４とを有する二重壁により形成している。そして、温度検出部１６によって検出されるバッテリ本体１の内壁４の検出温度が予め設定された設定温度範囲内の場合は、ルーバー駆動部１９およびブロア駆動部１８がそれぞれ停止状態で保持されることにより、ルーバー８が閉状態で保持され、ブロア９が停止状態で保持される。これにより、バッテリ筐体２の外壁３と内壁４との間の隙間５は密閉空間となり、断熱性の空気層が形成されている。そのため、外壁３と内壁４との間の断熱性の空気層により、ヒータ１２で暖めたバッテリ本体１が冷えることを防止できるので、常にヒータ１２をつけておく必要がなくなり、省電力化できる。また、バッテリ筐体２の外壁３により外部からバッテリ筐体２の内部のバッテリ本体１への影響も少なくなり、ヒータ１２による暖気効率が向上し、バッテリ筐体２の内部の温度差が少なくなる。

また、温度検出部１６によって検出されるバッテリ本体１の内壁４の検出温度がバッテリ本体１の内壁４の検出温度が予め設定された設定温度範囲の上限温度Ｔ１を越えて上昇した場合には、ルーバー８を開操作し、かつブロア９を駆動操作することで外壁３と内壁４との間の隙間５のダクト１０に冷却空気を送風してバッテリ本体１の放熱を行なうことができる。そのため、本実施の形態では、バッテリ本体１の使用可能な上下の温度範囲を従来よりも広げることができる効果がある。

さらに、バッテリ筐体２は、外壁３と内壁４とを有する二重壁構造になっているので、図２中に点線矢印で示すようにバッテリ筐体２の内部のバッテリ本体１から放射される電磁波等を反射する構造となる。そのため、電磁障害波（ＥＭＩ）等の対策も可能となり、バッテリ本体１からの電磁波を遮断できる。本実施の形態のように外壁３および内壁４を金属板によって形成した場合にはこの電磁障害波（ＥＭＩ）等の対策は一層、効果的なものとなる。

［第２の実施の形態］
（構成）
図４は、第２の実施の形態を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態（図１乃至図３参照）の蓄電池シャーシ構造で使用されるバッテリ本体１の構成を次の通り変更した変形例である。本実施の形態のバッテリ本体１は、図４に示すバッテリモジュール２１が使用される。本実施の形態のバッテリモジュール２１は、例えば直列に接続された複数の電池セル２２と、各電池セル２２に接続されたＣＭＵ（セル・マネージメント・ユニット）２３とを有する。

さらに、本実施の形態の温度検出部１６は、ＣＭＵ２３から出力される温度データを利用している。そして、温度検出部１６の検出温度が予め設定された設定温度範囲の上限温度Ｔ１を越えて上昇した場合の制御回路１３のコントローラ１５による放熱手段のルーバー８およびブロア９の動作制御は、第１の実施の形態と同様に行なわれる。

また、温度検出部１６の検出温度が予め設定された設定温度範囲の下限温度Ｔ２を越えて下降した場合にヒータ１２を稼動してバッテリ本体１の加熱を行なう温度制御手段も第１の実施の形態と同様に行なわれる。

（作用・効果）
本実施の形態のバッテリモジュール２１を使用した場合でも放熱手段のルーバー８およびブロア９の動作制御およびヒータ１２による温度制御が第１の実施の形態と同様に行なうことができる。

［第３の実施の形態］
（構成）
図５は、第３の実施の形態を示す。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図３参照）の蓄電池シャーシ構造で使用されるバッテリ本体１の構成を次の通り変更した変形例である。本実施の形態のバッテリ本体１は、図５に示すように第２の実施の形態のバッテリモジュール２１を複数使用したものである。本実施の形態では複数のバッテリモジュール２１のＣＭＵ２３に接続されたＢＭＵ（バッテリ・マネージメント・ユニット）３１を有する。ＢＭＵ３１には、複数のＣＭＵ２３から出力される温度データが入力されている。

そして、本実施の形態の温度検出部１６は、ＢＭＵ３１から出力される温度データを利用している。そして、温度検出部１６の検出温度が予め設定された設定温度範囲の上限温度Ｔ１を越えて上昇した場合の制御回路１３のコントローラ１５による放熱手段のルーバー８およびブロア９の動作制御は、第１の実施の形態と同様に行なわれる。

また、温度検出部１６の検出温度が予め設定された設定温度範囲の下限温度Ｔ２を越えて下降した場合にヒータ１２を稼動してバッテリ本体１の加熱を行なう温度制御手段も第１の実施の形態と同様に行なわれる。

（作用・効果）
本実施の形態のようにＢＭＵ３１から出力される温度データを利用した場合でも放熱手段のルーバー８およびブロア９の動作制御およびヒータ１２による温度制御が第１の実施の形態と同様に行なうことができる。

なお、上記実施の形態では、バッテリ保持部２ａにヒータ１２を設け、ヒータ１２によってバッテリ本体１を直接加熱することで、バッテリ本体１の温度が下限温度Ｔ２を越えて低下することを防止する温度制御が行なわれる構成を示したがこれに限定されるものではない。例えば、ＣＭＵ２３や、ＢＭＵ３１から出力される温度データに基いて第２の実施の形態のバッテリモジュール２１を電気的に自己発熱させることで、バッテリ本体１を加熱する構成にしてもよい。

これらの実施形態によれば、バッテリを使用できる温度範囲を広げることができる蓄電池シャーシ構造を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…バッテリ本体、２…バッテリ筐体、２ａ…バッテリ保持部、３…外壁、４…内壁、５…隙間、６…空気吸い込み用開口部、７…空気排出用開口部、８…ルーバー（開閉手段）９…ブロア（送風手段）、１０…ダクト、１１…フィン、１２…ヒータ、１３…制御回路。

Claims (5)

1. バッテリ本体を保持するバッテリ保持部が内部に収容されたバッテリ筐体が外壁と内壁とを有し、前記外壁と内壁との間に隙間が形成された二重壁により形成され、
   前記バッテリ筐体の外壁の一部に空気吸い込み用の開口部と、空気排出用の開口部とを設け、
   前記空気吸い込み用の開口部または空気排出用の開口部のいずれか一方に開閉可能な開閉手段、他方に送風手段を設け、
   前記送風手段の駆動により前記空気吸い込み用の開口部から前記外壁と内壁との間の隙間に吸入された外気による冷却空気を前記隙間を通して前記空気排出用の開口部に送風するダクトを形成し、
   前記バッテリ本体の温度が予め設定された設定温度範囲の上限温度Ｔ１を越えて上昇した場合に前記開閉手段を開操作し、かつ前記送風手段を駆動操作することで前記外壁と内壁との間の隙間のダクトに冷却空気を送風して前記バッテリ本体の放熱を行なう放熱手段を設けたことを特徴とする蓄電池シャーシ構造。
2. 前記バッテリ保持部は、前記バッテリ本体を加熱する加熱手段を有し、
   前記バッテリ本体の温度が下限温度Ｔ２を越えて下降した場合に前記加熱手段を稼動して前記バッテリ本体の加熱を行なうことで前記バッテリ本体の温度が前記下限温度Ｔ２を越えて低下することを防止する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池シャーシ構造。
3. 前記内壁は、前記ダクト内に突設される放熱用のフィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池シャーシ構造。
4. 前記バッテリ筐体は、前記内壁の温度を検出する温度センサを有し、
   前記温度センサの検出データに基いて前記放熱手段および前記加熱手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項２に記載の蓄電池シャーシ構造。
5. 前記バッテリ筐体は、前記バッテリ本体から前記バッテリ本体の温度データを入力し、
   前記バッテリ本体の温度データに基いて前記放熱手段および前記加熱手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項２に記載の蓄電池シャーシ構造。

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