JP2016151391A - 発熱体の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体の冷却を全体的に均一化できるようにする。
【解決手段】バッテリ２は、使用時に高温になる高温部と、該高温部よりも低温になる低温部とを有している。ダクト１０における冷却風通路Ｓの内面には、冷却風に乱流を発生させるための凸部２１〜２７が設けられている。凸部２１〜２７は、バッテリ２の高温部に対応する部位に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電気自動車等に搭載される走行用モーターに電力を供給する車両用バッテリ等の発熱体の冷却構造に関するものである。

従来より、電気自動車やハイブリッド自動車等には、走行用モーターと、該走行用モーターに電力を供給するバッテリとが搭載されている。走行用モーターに電力を供給するバッテリは電力供給時の発熱量が大きいので、従来の電装品用のバッテリとは異なり、冷却構造が要求される（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１〜３では、バッテリを収容したケースの内部に冷却風が流れる冷却風通路を形成し、冷却ファンによって冷却風通路に冷却風を送るようにしている。冷却風通路は、バッテリの上方及び下方に形成されており、冷却ファンから送られてきた冷却風がバッテリの上方や下方を流れた後、ケースの外部へ排出される。

特開２０１３−７１７２９号公報 特許第５０３４３１６号公報 特許第５２７７３６２号公報

ところで、走行用モーターに電力を供給するバッテリの発熱量は大きく、特許文献１〜３のように冷却風通路に冷却風を流しただけでは冷却不足を招くことが考えられるので、冷却効率をより一層向上させたいという要求がある。

また、特許文献１〜３のように冷却風通路に冷却風を流すようにした場合、冷却風の流れ方向上流側から下流側に向かって冷却風の温度が徐々に上昇していく。したがって、仮に、バッテリの発熱量が部位によって同じであると仮定すると、冷却風の流れ方向上流側に位置する部位が最も冷却の度合いが高く、下流側へ行くに従って冷却度合いが低下することになるので、バッテリの冷却を均一化できなくなる。こうなるとバッテリの温度が高い部位に合わせて充放電を抑制する制御を行わなければならず、出力の低下を招く。

また、バッテリの部位によって発熱量が異なる場合や、例えばケースの中央部近傍に収容されているバッテリはケースの側壁近傍に収容されているバッテリに比べて熱がこもりやすく、温度が上昇しやすいといった場合がある。このような場合には、バッテリの高温になりやすい部位とそうでない部位とができるので、高温になりやすい部位の冷却度合いを高めたいのであるが、特許文献１〜３のように冷却風を冷却風通路の上流側から下流側へ単純に流すようにしただけでは、バッテリの高温になりやすい部位の冷却度合いを高めることはできない。

また、バッテリ以外にも、例えばインバータ装置やモーター等の発熱体では、高温になりやすい部位とそうでない部位とがあり、同様な問題が生じ得る。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発熱体の冷却を全体的に均一化できるようにすることにある。

上記目的を達成するために以下の手段を採用した。

第１の発明は、
発熱体を冷却するための冷却風が流通する冷却風通路を構成する通路構成部材と、
上記冷却風通路に冷却風を導入する冷却風導入部とを備えた発熱体の冷却構造において、
上記発熱体は、使用時に高温になる高温部と、該高温部よりも低温になる低温部とを有し、
上記通路構成部材における上記冷却風通路の内面には、冷却風に乱流を発生させるための凸部及び凹部の一方からなる乱流発生部が設けられ、
上記乱流発生部は、上記発熱体の高温部に対応する部位に配置されることを特徴とする。

この構成によれば、冷却風導入部から導入された冷却風が冷却風通路を流れることで発熱体が冷却される。このとき、例えば、冷却風通路の下流側では上流側に比べて冷却風の温度が上昇しているので発熱体が高温になりやすい。また、例えば、複数のセルを並べて構成したバッテリが発熱体の場合、中央に配置されるセルはその周囲に配置されるセルに比べて熱のこもりによって高温になりやすい。この発明では、発熱体の高温部に対応するように乱流発生部が配置される。乱流発生部は、冷却風通路を流れる冷却風に乱流を発生させるので、乱流発生部が配置された部位の冷却効率が向上する。よって、発熱体の高温部の冷却が促進され、その結果、発熱体の冷却が全体的に均一化される。

第２の発明は、第１の発明において、
上記乱流発生部は、上記発熱体の低温部に対応する部位にも配置され、
上記発熱体の高温部に対応する部位に配置される乱流発生部は、上記発熱体の低温部に対応する部位に配置される乱流発生部よりも密に設けられることを特徴とする。

この構成によれば、発熱体の低温部に対応する部位にも乱流発生部を設けることで、発熱体の全体の冷却効率が向上する。

第３の発明は、第１または２の発明において、
上記乱流発生部は、冷却風の幅方向に延びる凸部で構成され、
上記凸部の突出高さは、冷却風通路の幅方向中央部が両側に比べて高く設定されていることを特徴とする。

すなわち、冷却風通路の幅方向中央部を流れる冷却風は両側を流れる冷却風に比べて温度が上昇しやすくなり、発熱体が高温になりやすいが、この発明では、凸部の突出高さが冷却風通路の幅方向中央部において高くなっているので、凸部による乱流発生効果が幅方向両側に比べて高まる。よって、発熱体の高温部の冷却が促進される。

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、
上記乱流発生部は、冷却風流れ方向と交差する方向に延びる第１傾斜凸部と第２傾斜凸部とを備え、
上記第１傾斜凸部の冷却風流れ方向に対する交差角度と、上記第２傾斜凸部の冷却風流れ方向に対する交差角度とが異なっていることを特徴とする。

この構成によれば、第１傾斜凸部と第２傾斜凸部の冷却風流れ方向に対する交差角度が異なっているので乱流がより一層発生しやすくなる。

第５の発明は、
発熱体を冷却するための冷却風が流通する冷却風通路を構成する通路構成部材と、
上記冷却風通路に冷却風を導入する冷却風導入部とを備えた発熱体の冷却構造において、
上記発熱体は、使用時に高温になる高温部と、該高温部よりも低温になる低温部とを有し、
上記通路構成部材における上記冷却風通路の内面には、冷却風の流れ方向に延びる突条部が設けられ、
上記突条部の突出高さは、上記発熱体の高温部に対応する部位が上記発熱体の低温部に対応する部位に比べて高く設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、発熱体の熱が突条部を介して冷却風に伝わるので、発熱体の冷却効率が向上する。そして、突条部の突出高さを、発熱体の高温部に対応する部位が高くなるようにしているので、突条部による放熱効果が発熱体の高温部において高まる。よって、発熱体の高温部の冷却が促進され、その結果、発熱体の冷却が全体的に均一化される。

第６の発明は、
発熱体を冷却するための冷却風が流通する冷却風通路を構成する通路構成部材と、
上記冷却風通路に冷却風を導入する冷却風導入部とを備えた発熱体の冷却構造において、
上記発熱体は、使用時に高温になる高温部と、該高温部よりも低温になる低温部とを有し、
上記通路構成部材における上記冷却風通路の内面には、冷却風の流れ方向に延びる凹条部が設けられ、
上記凹条部の深さは、上記発熱体の高温部に対応する部位が上記発熱体の低温部に対応する部位に比べて深く設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、発熱体の熱が凹条部の内面を介して冷却風に伝わるので、発熱体の冷却効率が向上する。そして、凹条部の突出高さを、発熱体の高温部に対応する部位が深くなるようにしているので、凹条部による放熱効果が発熱体の高温部において高まる。よって、発熱体の高温部の冷却が促進され、その結果、発熱体の冷却が全体的に均一化される。

第７の発明は、第１から６のいずれか１つの発明において、
上記通路構成部材は、上記発熱体が収容された収容空間の外部に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、発熱体の収容空間に冷却風を流さなくても、外部に冷却風を流すことで発熱体の冷却を全体的に均一化することが可能になる。よって、発熱体の収容空間がクリーンに保たれる。

第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、
上記発熱体は車両に搭載されるバッテリであることを特徴とする。

この構成によれば、車両のバッテリの寿命を長くすることができる。

第１の発明によれば、乱流発生部を発熱体の高温になる部位に対応するように配置したので、発熱体の冷却を全体的に均一化することができ、発熱体の寿命を長期化できる。

第２の発明によれば、発熱体の低温部に対応する部位にも乱流発生部を配置し、発熱体の高温部に対応する部位に配置される乱流発生部は、発熱体の低温部に対応する部位に配置される乱流発生部よりも密に設けているので、発熱体の全体の冷却効率を向上させることができる。

第３の発明によれば、乱流発生部を凸部で構成し、凸部の突出高さは、冷却風通路の幅方向中央部が両側に比べて高くなっているので、発熱体の高温部の冷却を促進して発熱体の冷却を全体的に均一化することができる。

第４の発明によれば、第１傾斜凸部と第２傾斜凸部の冷却風流れ方向に対する交差角度が異なっているので乱流がより一層発生しやすくなり、発熱体の全体の冷却効率を向上させることができる。

第５の発明によれば、冷却風通路の内面に設けた突条部の突出高さを、発熱体の高温部に対応する部位が高くなるようにしているので、発熱体の冷却を全体的に均一化することができる。

第６の発明によれば、冷却風通路の内面に設けた凹条部の深さを、発熱体の高温部に対応する部位が深くなるようにしているので、発熱体の冷却を全体的に均一化することができる。

第７の発明によれば、発熱体が収容された収容空間の外部に通路構成部材を設けたので、発熱体の冷却を全体的に均一化しながら、発熱体の収容空間をクリーンに保つことができる。

第８の発明によれば、車両のバッテリの冷却を全体的に均一化することができ、寿命を長くすることができる。

実施形態１に係る車両用バッテリユニットの断面図である。 図１におけるII−II線断面図である。 実施形態１の変形例に係る図２相当図である。 実施形態２に係る車両用バッテリユニットの断面図である。 実施形態３に係る車両用バッテリユニットの断面図である。 実施形態４に係る車両用バッテリユニットの断面図である。 実施形態５に係る車両用バッテリユニットの断面図である。 図７におけるVIII−VIII線断面図である。 図８におけるIX−IX線断面図である。 実施形態６に係る車両用バッテリユニットの断面図である。 図１０におけるXI−XI線断面図である。 実施形態６の変形例に係る図１１相当図である。 実施形態７に係る車両用バッテリユニットの断面図である。 図１３におけるXIV−XIV線断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る車両用バッテリユニット１の断面図である。車両用バッテリユニット１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車（プラグインハイブリッド自動車を含む）に搭載されるものであり、これら自動車の走行用モーターに電力を供給するように構成されている。

車両用バッテリユニット１は、第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇからなるバッテリ（発熱体）２と、バッテリケース３と、ダクト（通路構成部材）１０と、送風機（冷却風導入部）Ａとを備えている。第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇは、例えばリチウムイオン電池等の二次電池であり、図１における左から右に順に並んでいる。第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇの各々は、図示しないが、複数のバッテリセルと該バッテリセルを収容するケースとを有しており、バッテリセルは電極によって接続されている。また、第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇは、直列または並列に接続されており、外部からの電力供給によって全てのバッテリ２Ａ〜２Ｇに同時に充電可能となっている。また、走行用モーターに電力を供給する際には、全てのバッテリ２Ａ〜２Ｇから同時に供給可能となっている。尚、バッテリの数や配置は図示したものに限られず、例えば、バッテリを上下方向に２段や３段に並べて配置してもよい。

バッテリケース３は、第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇを収容する収容空間Ｒを形成するためのものであり、例えば樹脂材を成形してなる。バッテリケース３の下部には外方へ延出するフランジ３ａが形成されている。尚、バッテリケース３は省略することもできる。

ダクト１０は、第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇを冷却するための冷却風が流通する冷却風通路Ｓを構成するものであり、収容空間Ｒの外部においてバッテリケース３の下部に設けられている。ダクト１０は扁平な形状である。ダクト１０の延びる方向は、第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇの並ぶ方向であり、この実施形態では、冷却風が図１の左側から右側へ向かって流れるようになっている。ダクト１０は、第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇの並ぶ方向に延びる上壁部１１と、上壁部１１と略平行に延びる下壁部１２と、図２に示す上壁部１１の幅方向両端部から下壁部１２まで延びる側壁部１３、１３とを有している。上壁部１１の周縁部にバッテリケース３のフランジ３ａが接合され、収容空間Ｒは、外部の埃や水等が入らないように密閉されている。尚、ダクト１０は、バッテリケース３の上部に設けてもよいし、側部に設けてもよい。ダクト１０は、直線状に延びる形状であってもよいし、湾曲して延びる形状であってもよい。

送風機Ａは、ダクト１０の上流側に設けられており、冷却風をダクト１０の冷却風通路Ｓに導入するためのものである。冷却風としては、例えば車室外の空気や車室内の空気を使用することができる。送風機Ａは、ダクト１０の下流側に設けて冷却風を冷却風通路Ｓに上流側から導入するように構成してもよい。

バッテリ２の熱はダクト１０の上壁部１１に伝わり、ダクト１０の冷却風通路Ｓを流れる冷却風が上壁部１１の熱を奪うことによってバッテリ２が冷却される。したがって、冷却風通路Ｓを流れる冷却風の温度は、冷却風通路Ｓの上流側が最も低く、下流側へ行くほど高くなる。このため、バッテリ２は、使用時（充放電時）において高温になる高温部と、その高温部よりも低温になる低温部とを有している。

具体的には、冷却風通路Ｓにおいて冷却風の温度が高くなる下流側に配置される第６バッテリ２Ｆ及び第７バッテリ２Ｇの温度は、それらバッテリ２Ｆ、２Ｇよりも上流側に配置される第１〜第５バッテリ２Ａ〜２Ｅの温度よりも高くなる。また、第１〜第５バッテリ２Ａ〜２Ｅの中では、第４バッテリ２Ｄ及び第５バッテリ２Ｅの温度が、第１〜第３バッテリ２Ａ〜２Ｃの温度よりも高くなる。この実施形態では、第４〜第７バッテリ２Ｄ〜２Ｇが高温部であり、第１〜第３バッテリ２Ａ〜２Ｃが低温部である。第４〜第７バッテリ２Ｄ〜２Ｇの中でも、第７バッテリ２Ｇが最も高温になる。

ダクト１０には、第１〜第７バッテリ２Ａ〜２Ｇの温度をできるだけ均一化するための構造として、冷却風に乱流を発生させて高温部の冷却促進効果を得るための第１〜第７凸部（乱流発生部）２１〜２７が設けられている。第１〜第７凸部２１〜２７は、ダクト１０の上壁部１１の内面（冷却風通路Ｓの内面）から下方へ突出し、冷却風の流れ方向と交差する方向、即ち、冷却風通路Ｓの幅方向に延びている。第１〜第７凸部２１〜２７の両端部は、ダクト１０の側壁部１３、１３に連なっている。

第１凸部２１の突出高さは、冷却風通路Ｓの幅方向全体に亘って同じ高さとされている。第２〜第７凸部２２〜２７の突出高さも、それぞれ、冷却風通路Ｓの幅方向全体に亘って同じ高さとされている。ダクト１０の上壁部１１に第１〜第７凸部２１〜２７を一体成形することで、第１〜第７凸部２１〜２７が上壁部１１のリブとして機能することになるので、ダクト１０の剛性を高めることができる。尚、ダクト１０の下壁部１２の内面や、側壁部１３、１３の内面に同様な凸部を形成してもよい。

第１〜第７凸部２１〜２７は冷却風の流れ方向上流側から下流側へ向かって順に形成されており、流れ方向に互いに間隔をあけて配置されている。この実施形態では、第１〜第７凸部２１〜２７の間隔は略等間隔に設定しているが、これに限らず、不等間隔であってもよい。第１〜第７凸部２１〜２７は、バッテリ２の高温部である第４〜第７バッテリ２Ｄ〜２Ｇの直下方に位置付けられており、これにより、第１〜第７凸部２１〜２７がバッテリ２の高温部に対応する部位に配置されることになる。

冷却風通路Ｓの内面に第１〜第７凸部２１〜２７を形成することで、冷却風通路Ｓの上側で乱流を積極的に発生させることができる。すなわち、第１〜第７凸部２１〜２７の断面形状は、下に頂点が位置する略三角形である。第１〜第７凸部２１〜２７の断面形状を略三角形とすることで、第１〜第７凸部２１〜２７における冷却風流れ方向上流側の面は、下側へ行くほど下流側に位置するように傾斜し、また、第１〜第７凸部２１〜２７における冷却風流れ方向下流側の面は、下側へ行くほど上流側に位置するように傾斜する。これにより、冷却風通路Ｓの上側を流れる冷却風が第１〜第７凸部２１〜２７の上流側の面に当たって下方へ案内され、その後、下流側の面に沿って上方へ流れて上壁部１１の内面に当たり、このような冷却風の流れによって冷却風通路Ｓの上側で乱流が発生する。冷却風の流れが上壁部１１の内面に当たることで、上壁部１１の内面近傍を流れる空気に乱流が発生し、これにより、上壁部１１の内面近傍の空気の流れをさらに乱し、上壁部１１の内面近傍において断熱層となりやすい層流が形成されるのを抑制する。よって、冷却効率が向上する。尚、第１〜第７凸部２１〜２７の断面形状は、正三角形であってもよいし、二等辺三角形であってもよい。また、略逆Ｕ字状であってもよい。

第１〜第７凸部２１〜２７の突出高さは、第１凸部２１が最も低く、第７凸部２７が最も高くなっており、第１凸部２１〜第７凸部２７まで次第に突出高さが高くなっている。また、第１〜第７凸部２１〜２７の冷却風流れ方向の寸法は、第１凸部２１が最も短く、第７凸部２７が最も長くなっており、第１凸部２１〜第７凸部２７まで次第に長くなっている。つまり、冷却風通路Ｓ内への突出量は、第１凸部２１が最も小さく、第７凸部２７が最も大きくなっているので、第１凸部２１の形成による乱流の発生量が最も小さく、第７凸部２７の形成による乱流の発生量が最も大きくなる。このため、バッテリ２の高温部に対応する部位の冷却効率が、バッテリ２の低温部に対応する部位の冷却効率よりも高くなる。

第１〜第７凸部２１〜２７の最大突出高さは、冷却風通路Ｓの上下方向の寸法の１／２以下とするのが好ましい。これにより、第１〜第７凸部２１〜２７を形成したことによる冷却風通路Ｓの圧力損失を抑制して冷却風の流量を十分に確保しながら、第１〜第７凸部２１〜２７による乱流発生効果を得ることができる。

以上説明したように、この実施形態１に係る車両用バッテリ２の冷却構造によれば、送風機Ａから導入された冷却風が冷却風通路Ｓを流れることで充放電中のバッテリ２が冷却される。このとき、冷却風通路Ｓの下流側では上流側に比べて冷却風の温度が上昇しているので下流側に位置する第４〜第７バッテリ２Ｄ〜２Ｇが高温になりやすいが、第４〜第７バッテリ２Ｄ〜２Ｇに対応するように第１〜第７凸部２１〜２７を配置しているので、第４〜第７バッテリ２Ｄ〜２Ｇの冷却効率が向上する。よって、第４〜第７バッテリ２Ｄ〜２Ｇの冷却を促進することができ、その結果、バッテリ２の冷却を全体的に均一化して寿命を長期化できる。

尚、図示しないが、冷却風通路Ｓの凸部は、バッテリ２の低温部である第１〜第３バッテリ２Ａ〜２Ｃの直下方、即ち、第１〜第３バッテリ２Ａ〜２Ｃに対応する部位に設けてもよい。この場合、第１〜第３バッテリ２Ａ〜２Ｃに対応する部位に設ける凸部は、第４〜第７バッテリ２Ｄ〜２Ｇに対応する部位に設ける第１〜第７凸部２１〜２７よりも低くするのが好ましい。

また、図３に示す実施形態１の変形例のように、第１〜第７凸部２１〜２７の突出高さ（図３では第４凸部２４のみ示す）を冷却風通路Ｓの幅方向で変化させてもよい。第１〜第７凸部２１〜２７の突出高さは、冷却風通路Ｓの幅方向中央部が両側に比べて高く設定されており、最も高いのは幅方向中央部である。使用中のバッテリ２の温度は、上述したように冷却風の流れ方向上流側と下流側とで異なる以外にも、冷却風通路Ｓの幅方向についても部位によって異なる。冷却風通路Ｓの幅方向両側は外気に近いので低温部となりやすく、冷却風通路Ｓの幅方向中央部は外気から遠いので高温部となりやすい。また、バッテリ２における幅方向両側は外気による冷却が期待できるので低温部となりやすい一方、バッテリ２における中央部は熱がこもりやすいので高温部となりやすい。変形例では、バッテリ２の高温部に対応する部位（幅方向中央部）の第１〜第７凸部２１〜２７の突出高さが、バッテリ２の低温部に対応する部位（幅方向両側）の第１〜第７凸部２１〜２７の突出高さに比べて高く設定されているので、バッテリ２の高温部の冷却効率を高めることができる。

また、実施形態１では、第１〜第７凸部２１〜２７を設けているが、これに限らず、凸部の数を６つ以下にしてもよいし、８つ以上にしてもよい。

また、実施形態１では、第１〜第７凸部２１〜２７が冷却風通路Ｓの幅方向に連続して延びているが、これに限らず、凸部は冷却風通路Ｓの幅方向に断続して設けてもよいし、幅方向の一部にのみ設けてもよい。凸部の形状は、例えば柱状であってもよいし、角錐状や円錐状であってもよい。また、凸部の断面形状は略矩形であってもよい。

また、第１〜第７凸部２１〜２７と、冷却風の流れ方向と交差する方向に延びる凸部（図示せず）とを同じダクト１０に設けてもよい。これにより、冷却風の流れをより一層乱すことができる。

また、実施形態１において、冷却風通路Ｓの内面に乱流発生用凹部を形成してもよい。凹部は冷却風流れ方向に延びる形状であってもよいし、冷却風の流れ方向と交差する方向に延びる形状であってもよい。また、凹部は断続的に設けてもよい。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る車両用バッテリ２の冷却構造を示すものである。実施形態２では、冷却風通路Ｓに設ける凸部の数が実施形態１のものより多く設定されるとともに、その凸部の高さが実施形態１のものと異なっている。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

実施形態２では、ダクト１０の上壁部１１の内面に第１〜第９凸部２１〜２９を設けている。第１凸部２１は、バッテリ２の低温部である第３バッテリ２Ｃの直下方、即ち、バッテリ２の低温部に対応する部位に設けられている。そして、第１凸部２１〜第７凸部２７までは突出高さが次第に高くなるように形成され、第８凸部２８は第７凸部２７よりも突出高さが低く、第９凸部２９は第８凸部２８よりも突出高さが低くなるように形成されている。

第７バッテリ２Ｇは、冷却風流れ方向の最も下流側に配置されているが、バッテリケース３の端壁部に最も近い。このため、外気による冷却効果によって第７バッテリ２Ｇが低温部となることがある。この実施形態２では、第７バッテリ２Ｇが低温部であり、第６バッテリ２Ｆが高温部である場合の形態であり、第７バッテリ２Ｇに対応する部位に設ける第８凸部２８及び第９凸部２９の突出高さは、第６バッテリ２６に対応する部位に設ける第７凸部２７の突出高さよりも低くなっている。

この実施形態２に係る車両用バッテリ２の冷却構造によれば、実施形態１と同様にバッテリ２の高温になりやすい部位の冷却を促進することができ、その結果、バッテリ２の冷却を全体的に均一化して寿命を長期化できる。

（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３に係る車両用バッテリ２の冷却構造を示すものである。実施形態３では、冷却風通路Ｓに設ける凸部の数が実施形態１のものより多く設定されるとともに、それら凸部の高さは同じにし、凸部の分布を実施形態１のものとは変えている。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

第１〜第１５凸部２１〜３５の突出高さは全て同じにしている。第１〜第１５凸部２１〜３５のうち、第１凸部２１は実施形態２と同様にバッテリ２の低温部に対応する部位に設けられている。この実施形態３では、第５〜第７バッテリ２Ｅ〜２Ｇが高温部であり、温度は、第５バッテリ２Ｅから第７バッテリ２Ｇに向けて高くなっている。第３〜第１５凸部２３〜３５はバッテリ２の高温部に対応する部位に設けられている。第１〜第１５凸部２１〜３５の間隔は、冷却風の流れ方向下流側へ行くほど狭くなっている。

そして、バッテリ２の高温部に対応する部位に配置される第３〜第１５凸部２３〜３５は、低温部に対応する部位に配置される第１凸部２１、第２凸部２２よりも密に設けられる。これにより、バッテリ２の高温部に対応する部位の冷却を促進することができるので、バッテリ２の冷却を全体的に均一化して寿命を長期化できる。

尚、乱流発生用凸部は、第１〜第３バッテリ２Ａ〜２Ｃに対応する部位に複数設けてもよい。また、第１〜第１５凸部２１〜３５の突出高さを変えてもよい。

（実施形態４）
図６は、本発明の実施形態４に係る車両用バッテリ２の冷却構造を示すものである。実施形態４では、冷却風通路Ｓに、乱流発生用凸部の代わりに乱流発生用凹部（乱流発生部）を設けている。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

ダクト１０の上壁部１１の内面には、第１〜第７凹部４１〜４７が、実施形態１の凸部の形成部位と同じ部位に設けられている。第１〜第７凹部４１〜４７は、冷却風の流れ方向と交差する方向、即ち、冷却風通路Ｓの幅方向に延びている。第１凹部４１の深さは、冷却風通路Ｓの幅方向全体に亘って同じとされている。第２〜第７凹部４２〜４７の深さも、それぞれ、冷却風通路Ｓの幅方向全体に亘って同じ深さとされている。

冷却風通路Ｓの内面に第１〜第７凹部４１〜４７を形成することで、冷却風通路Ｓの上側で乱流を積極的に発生させることができる。すなわち、第１〜第７凹部４１〜４７における冷却風流れ方向の断面形状は、下方に開放する略Ｖ字状である。第１〜第７凹部４１〜４７の断面形状を略Ｖ字状とすることで、冷却風通路Ｓの上側を流れる冷却風が第１〜第７凹部４１〜４７の内面に沿って上方へ流れた後、下方へ流れるようになり、このような冷却風の流れによって冷却風通路Ｓの上側で乱流が発生する。これにより、上壁部１１の内面近傍において断熱層となりやすい層流が形成されるのを抑制する。よって、冷却効率が向上する。

第１〜第７凹部４１〜４７の深さは、第１凹部４１が最も浅く、第７凹部４７が最も深くなっており、第１凹部４１〜第７凹部４７まで次第に深くなっている。また、第１〜第７凹部４１〜４７の冷却風流れ方向の寸法は、第１凹部４１が最も短く、第７凹部４７が最も長くなっており、第１凹部４１〜第７凹部４７まで次第に長くなっている。つまり、第１凹部４１の断面積が最も小さく、第７凹部４７の断面積が最も大きくなっているので、第１凹部４１の形成による乱流の発生量が最も小さく、第７凹部４７の形成による乱流の発生量が最も大きくなる。このため、バッテリ２の高温部に対応する部位の冷却効率が、バッテリ２の低温部に対応する部位の冷却効率よりも高くなる。

この実施形態４に係る車両用バッテリ２の冷却構造によれば、実施形態１と同様にバッテリ２の高温になりやすい部位の冷却を促進することができ、その結果、バッテリ２の冷却を全体的に均一化して寿命を長期化できる。

尚、実施形態４では、第１〜第７凹部４１〜４７が冷却風通路Ｓの幅方向に延びているが、これに限らず、凹部は冷却風通路Ｓの幅方向に断続して設けてもよいし、幅方向の一部にのみ設けてもよい。また、第１〜第７凹部４１〜４７の数は任意に設定することができる。さらに、第１〜第７凹部４１〜４７は、冷却風通路Ｓの下壁部１２の内面に設けてもよい。

（実施形態５）
図７〜図９は、本発明の実施形態５に係る車両用バッテリ２の冷却構造を示すものである。実施形態５では、冷却風通路Ｓの乱流発生用凸部の形状が実施形態１のものと異なっている。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

図９に示すように、第１凸部２１は、冷却風流れ方向と交差する方向に延びる第１傾斜凸部２１ａと第２傾斜凸部２１ｂとを備えており、第１傾斜凸部２１ａと第２傾斜凸部２１ｂは、冷却風通路Ｓの幅方向に交互に形成されて連続している。第１傾斜凸部２１ａの冷却風流れ方向に対する交差角度と、第２傾斜凸部２１ｂの冷却風流れ方向に対する交差角度とは異なっており、第１傾斜凸部２１ａと第２傾斜凸部２１ｂによって波形の第１凸部２１となる。第１傾斜凸部２１ａと第２傾斜凸部２１ｂの断面は、実施形態１と同様に略三角形である。

同様に、第２凸部２２は第１傾斜凸部２２ａと第２傾斜凸部２２ｂとを備え、また、第３凸部２３は第１傾斜凸部２３ａと第２傾斜凸部２３ｂとを備え、また、第４凸部２４は第１傾斜凸部２４ａと第２傾斜凸部２４ｂとを備え、また、第５凸部２５は第１傾斜凸部２５ａと第２傾斜凸部２５ｂとを備え、また、第６凸部２６は第１傾斜凸部２６ａと第２傾斜凸部２６ｂとを備え、また、第７凸部２７は第１傾斜凸部２７ａと第２傾斜凸部２７ｂとを備えている。

実施形態５では、第１〜第７凸部２１〜２７が波形であるため、冷却風の流れをより一層乱すことができる。

この実施形態５に係る車両用バッテリ２の冷却構造によれば、実施形態１と同様にバッテリ２の高温になりやすい部位の冷却を促進することができ、その結果、バッテリ２の冷却を全体的に均一化して寿命を長期化できる。

（実施形態６）
図１０及び図１１は、本発明の実施形態６に係る車両用バッテリ２の冷却構造を示すものである。実施形態６では、冷却風通路Ｓの内面の形状が実施形態１のものと異なっている。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

ダクト１０の上壁部１１の内面には、冷却風の流れ方向に延びる複数の突条部５１、５１、…が設けられている。突条部５１は、冷却風通路Ｓの幅方向に互いに間隔をあけて配置されている。突条部５１は、バッテリ２の低温部である第３バッテリ２Ｃに対応する部位から高温部である第７バッテリ２Ｇに対応する部位まで連続して延びている。突条部５１の突出高さは、第７バッテリ２Ｇに対応する部位が第３バッテリ２Ｃに対応する部位に比べて高く設定されており、第３バッテリ２Ｃに対応する部位から第７バッテリ２Ｇに対応する部位まで次第に高くなっている。突条部５１を上壁部１１に一体成形することで、突条部５１が上壁部１１のリブとして機能することになり、ダクト１０の剛性を高めることができる。

第３〜第７バッテリ２Ｃ〜２Ｇの熱が突条部５１の外面を介して冷却風に伝わるので、充放電中の第３〜第７バッテリ２Ｃ〜２Ｇの冷却効率が向上する。そして、突条部５１の突出高さを、第７バッテリ２Ｇに対応する部位が高くなるようにしているので、突条部５１による放熱効果が第７バッテリ２Ｇにおいてより一層高まる。よって、バッテリ２の高温部の冷却が促進され、その結果、バッテリ２の冷却が全体的に均一化されるので、実施形態１と同様な効果を奏することができる。

また、図１２に示す実施形態６の変形例のように、突条部５１の突出高さを冷却風通路Ｓの幅方向で変化させてもよい。冷却風通路Ｓの幅方向中央部に位置する突条部５１の突出高さを最も高くし、幅方向両側へ行くほど突条部５１の突出高さを低くする。これにより、バッテリ２の高温部に対応する部位（冷却風通路Ｓの幅方向中央部）の突条部５１の突出高さがバッテリ２の低温部に対応する部位（冷却風通路Ｓの幅方向両側）に比べて高く設定されているので、バッテリ２の高温部の冷却効率を高めることができる。

尚、突条部５１は、冷却風の流れ方向に断続していてもよい。また、突条部５１は、冷却風通路Ｓの下壁部１２の内面に設けてもよい。また、図示しないが、突条部５１の頂部に切欠部を設けて凹凸状にしてもよい。

（実施形態７）
図１３及び図１４は、本発明の実施形態７に係る車両用バッテリ２の冷却構造を示すものである。実施形態７では、冷却風通路Ｓの内面の形状が実施形態１のものと異なっている。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

ダクト１０の上壁部１１の内面には、冷却風の流れ方向に延びる複数の凹条部６１、６１、…が設けられている。凹条部６１は、冷却風通路Ｓの幅方向に互いに間隔をあけて配置されている。凹条部６１は、バッテリ２の低温部である第３バッテリ２Ｃに対応する部位から高温部である第７バッテリ２Ｇに対応する部位まで連続して延びている。凹条部６１の深さは、第７バッテリ２Ｇに対応する部位が第３バッテリ２Ｃに対応する部位に比べて深く設定されており、第３バッテリ２Ｃに対応する部位から第７バッテリ２Ｇに対応する部位まで次第に深くなっている。

第３〜第７バッテリ２Ｃ〜２Ｇの熱が凹条部６１の内面を介して冷却風に伝わるので、充放電中の第３〜第７バッテリ２Ｃ〜２Ｇの冷却効率が向上する。そして、凹条部６１の深さを、第７バッテリ２Ｇに対応する部位が深くなるようにしているので、凹条部６１による放熱効果が第７バッテリ２Ｇにおいてより一層高まる。よって、バッテリ２の高温部の冷却が促進され、その結果、バッテリ２の冷却が全体的に均一化されるので、実施形態１と同様な効果を奏することができる。

尚、凹条部６１の深さを冷却風通路Ｓの幅方向で変化させてもよい。図示しないが、冷却風通路Ｓの幅方向中央部に位置する凹条部６１の深さを最も深くし、幅方向両側へ行くほど凹条部６１の深さを浅くする。これにより、バッテリ２の高温部に対応する部位（冷却風通路Ｓの幅方向中央部）の凹条部６１の深さがバッテリ２の低温部に対応する部位（冷却風通路Ｓの幅方向両側）に比べて深く設定されているので、バッテリ２の高温部の冷却効率を高めることができる。

尚、凹条部６１は、冷却風の流れ方向に断続していてもよい。また、凹条部６１は、冷却風通路Ｓの下壁部１２の内面に設けてもよい。

また、図示しないが、凹条部６１を形成する場合に、深い部分と浅い部分が交互に繰り返される形状としてもよい。

また、上記実施形態では、冷却風通路Ｓを収容空間Ｒの外部に設けた場合について説明したが、これに限らず、例えば、収容空間Ｒの内部に冷却風通路Ｓを設けてもよい。バッテリ２を収容空間Ｒの内部において上下方向に複数段配置する場合には、上下に隣り合うバッテリ２の間に冷却風通路Ｓを設けてもよい。

また、上記実施形態においてバッテリ２の高温部と低温部は相対的なものなので、例えば、第５バッテリ２Ｅと第６バッテリ２Ｆとの関係では第５バッテリ２Ｅが低温部となり、第６バッテリ２Ｆが高温部となり、また、第１バッテリ２Ａと第２バッテリ２Ｂとの関係では第１バッテリ２Ａが低温部となり、第２バッテリ２Ｂが高温部となる。

また、上記実施形態では、発熱体がバッテリである場合について説明したが、これに限らず、例えばインバータ装置やモーター等を発熱体として冷却するように構成してもよい。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る車両用バッテリの冷却構造は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車のバッテリユニットに適用することができる。

１ 車両用バッテリユニット
２ バッテリ（発熱体）
２Ａ〜２Ｇ 第１〜第７バッテリ
１０ ダクト（通路構成部材）
２１〜２７ 第１〜第７凸部（乱流発生部）
２１ａ 第１傾斜凸部
２１ｂ 第２傾斜凸部
４１〜４７ 第１〜第７凹部（乱流発生部）
５１ 突条部
６１ 凹条部
Ａ 送風機（冷却風導入部）
Ｒ 収容空間
Ｓ 冷却風通路

Claims (8)

1. 発熱体を冷却するための冷却風が流通する冷却風通路を構成する通路構成部材と、
   上記冷却風通路に冷却風を導入する冷却風導入部とを備えた発熱体の冷却構造において、
   上記発熱体は、使用時に高温になる高温部と、該高温部よりも低温になる低温部とを有し、
   上記通路構成部材における上記冷却風通路の内面には、冷却風に乱流を発生させるための凸部及び凹部の一方からなる乱流発生部が設けられ、
   上記乱流発生部は、上記発熱体の高温部に対応する部位に配置されることを特徴とする発熱体の冷却構造。
2. 請求項１に記載の発熱体の冷却構造において、
   上記乱流発生部は、上記発熱体の低温部に対応する部位にも配置され、
   上記発熱体の高温部に対応する部位に配置される乱流発生部は、上記発熱体の低温部に対応する部位に配置される乱流発生部よりも密に設けられることを特徴とする発熱体の冷却構造。
3. 請求項１または２に記載の発熱体の冷却構造において、
   上記乱流発生部は、冷却風の幅方向に延びる凸部で構成され、
   上記凸部の突出高さは、冷却風通路の幅方向中央部が両側に比べて高く設定されていることを特徴とする発熱体の冷却構造。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の発熱体の冷却構造において、
   上記乱流発生部は、冷却風流れ方向と交差する方向に延びる第１傾斜凸部と第２傾斜凸部とを備え、
   上記第１傾斜凸部の冷却風流れ方向に対する交差角度と、上記第２傾斜凸部の冷却風流れ方向に対する交差角度とが異なっていることを特徴とする発熱体の冷却構造。
5. 発熱体を冷却するための冷却風が流通する冷却風通路を構成する通路構成部材と、
   上記冷却風通路に冷却風を導入する冷却風導入部とを備えた発熱体の冷却構造において、
   上記発熱体は、使用時に高温になる高温部と、該高温部よりも低温になる低温部とを有し、
   上記通路構成部材における上記冷却風通路の内面には、冷却風の流れ方向に延びる突条部が設けられ、
   上記突条部の突出高さは、上記発熱体の高温部に対応する部位が上記発熱体の低温部に対応する部位に比べて高く設定されていることを特徴とする発熱体の冷却構造。
6. 発熱体を冷却するための冷却風が流通する冷却風通路を構成する通路構成部材と、
   上記冷却風通路に冷却風を導入する冷却風導入部とを備えた発熱体の冷却構造において、
   上記発熱体は、使用時に高温になる高温部と、該高温部よりも低温になる低温部とを有し、
   上記通路構成部材における上記冷却風通路の内面には、冷却風の流れ方向に延びる凹条部が設けられ、
   上記凹条部の深さは、上記発熱体の高温部に対応する部位が上記発熱体の低温部に対応する部位に比べて深く設定されていることを特徴とする発熱体の冷却構造。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の発熱体の冷却構造において、
   上記通路構成部材は、上記発熱体が収容された収容空間の外部に設けられていることを特徴とする発熱体の冷却構造。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の発熱体の冷却構造において、
   上記発熱体は車両に搭載されるバッテリであることを特徴とする発熱体の冷却構造。
   

Images