JP4176884B2

JP4176884B2 - Battery storage structure and storage method for electric vehicle

Info

Publication number: JP4176884B2
Application number: JP28695198A
Authority: JP
Inventors: 潤山崎; 孝松岡
Original assignee: Polymatech Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Polymatech Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2018-10-08
Also published as: JP2000108687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリを動力源とする電気自動車のバッテリ格納構造およびバッテリ格納方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、電気自動車に搭載されるバッテリの冷却性能を向上させることを目的としている。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、バッテリの外周面と、このバッテリが収容されるケース内面との間に設けた空間に、熱伝導性を有する絶縁材を充填し、この絶縁材は、少なくとも充填作業時には液状で、かつ熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴムであり、前記熱伝導性充填剤は、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムのいずれかで構成されている。
【０００４】
このような構成の電気自動車のバッテリ格納構造によれば、バッテリとケース内面との間の空間に、液状の絶縁材を充填することで、空間内は空気層が排除されて絶縁材で満たされ、バッテリから発生する熱は、隙間なく充填された絶縁材を介してケースから外部に効率よく放出される。
また、電気絶縁材としては、一般に電気絶縁性が１０ ¹² Ω・ｃｍ以上であることが望ましく、シリコーンゴムは、電気絶縁性が１０ ¹² 〜１０ ¹⁶ Ω・ｃｍであり、かつ耐熱性および耐寒性に優れているので、好適である。
さらに、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムのいずれかで構成した熱伝導性充填剤の電気絶縁性および熱伝導性が向上する。
請求項２の発明は、バッテリの外周面と、このバッテリが収容されるケース内面との間に設けた空間に、熱伝導性を有する絶縁材を充填し、この絶縁材は、少なくとも充填作業時には液状で、かつ熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴムであり、このシリコーンゴムは、液状付加硬化型オルガノポリシロキサン組成物からなり、前記熱伝導性充填剤の含有量は、オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、１００ないし１０００重量部である。
請求項３の発明は、シリコーンゴムは、液状付加硬化型オルガノポリシロキサン組成物からなり、熱伝導性充填剤の含有量は、オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、１００ないし１０００重量部である。
オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、熱伝導性充填剤の含有量が１００重量部より少ないと、熱伝導率が不充分となり、同１０００重量部より多くなると、オルガノポリシロキサンに対する充填性が劣り、粘度が上昇して取り扱いが不便となる。
【０００５】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項の発明の構成において、バッテリは、両端に端子を備えた円柱形状を呈し、ケースは前記バッテリに対応した円筒形状部を有し、前記バッテリとケース内面との間に設けた環状空間に絶縁材が充填されている構成としてある。
【０００６】
上記構成によれば、ケースの円筒形状部内面とバッテリとの間には、環状空間が形成され、この環状空間に充填された絶縁材を介してバッテリの熱が外部に放出される。
【０００７】
請求項５の発明は、請求項４の発明の構成において、環状空間は、バッテリの両端付近に設けたシールリングによって密封されている構成としてある。
【０００８】
上記構成によれば、環状空間に充填された液状の絶縁材は、シールリングによって密封される。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項５の発明の構成において、シールリングは、バッテリの両端付近の外周部に設けた環状のスペーサと、ケースとの間に介装されている構成としてある。
【００１０】
上記構成によれば、環状のスぺーサによってバッテリとケースとの間に環状空間が形成され、この環状空間はシールリングによって密封される。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項４ないし６のいずれか１項の発明の構成において、環状空間に対応するケースには、絶縁材の注入口と、空気排出口とがそれぞれ設けられている。
【００１２】
上記構成によれば、ケースの注入口から液状の絶縁材を注入すると、これに対応して空気排出口から環状空間内の空気がケース外部に排出される。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項の発明の構成において、液状にて充填されるシリコーンゴムは、充填後硬化するものである。
【００１６】
シリコーンゴムとして、例えば液状付加硬化型オルガノポリシロキサン組成物を使用することで、充填後硬化する。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項８の発明の構成において、シリコーンゴムは、加熱により硬化するものである。
【００１８】
上記構成によれば、液状のシリコーンゴムは、加熱により、硬化反応が促進する。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項８または９の発明の構成において、硬化したシリコーンゴムは、アスカーＣ硬度が３０以下である。
【００２０】
上記構成によれば、アスカーＣ硬度が３０以下のシリコーンゴムは、柔軟性に優れ、バッテリとケースとの間の環状空間に隙間なく対応し、硬化後の膨張によるバッテリへの応力も緩和されるとともに、衝撃吸収性も向上する。
【００２５】
請求項１１の発明は、両端に端子を備えた円柱形状のバッテリを、円筒形状のケース内のバッテリ収容空間に収容し、前記バッテリとケース内面との間に設けた環状空間に、液状の絶縁材を充填後、硬化させる電気自動車のバッテリ格納方法であって、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムのいずれかで構成されている熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴムからなる前記絶縁材を、前記環状空間に充填後、硬化させるバッテリ格納方法としてある。
【００２６】
上記バッテリ格納方法によれば、環状空間内の空気層が確実に排除され、バッテリから発生する熱は、隙間なく充填された絶縁材を介してケースから外部に効率よく放出される。
また、電気絶縁材としては、一般に電気絶縁性が１０ ¹² Ω・ｃｍ以上であることが望ましく、シリコーンゴムは、電気絶縁性が１０ ¹² 〜１０ ¹⁶ Ω・ｃｍであり、かつ耐熱性および耐寒性に優れているので、好適である。
さらに、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムのいずれかで構成した熱伝導性充填剤の電気絶縁性および熱伝導性が向上する。
請求項１２の発明は、両端に端子を備えた円柱形状のバッテリを、円筒形状のケース内のバッテリ収容空間に収容し、前記バッテリとケース内面との間に設けた環状空間に、液状の絶縁材を充填後、硬化させる電気自動車のバッテリ格納方法であって、液状付加硬化型オルガノポリシロキサン組成物からなるシリコーンゴムの熱伝導性充填剤の含有量が、オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、１００ないし１０００重量部である前記シリコーンゴムからなる絶縁材を、前記環状空間に充填後、硬化させるバッテリ格納方法としてある。
オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、熱伝導性充填剤の含有量が１００重量部より少ないと、熱伝導率が不充分となり、同１０００重量部より多くなると、オルガノポリシロキサンに対する充填性が劣り、粘度が上昇して取り扱いが不便となる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、バッテリとケース内面との間に形成した空間に、液状の絶縁材を充填するようにしたので、空間内の空気層を確実に排除でき、バッテリから発生する熱は、隙間なく充填された絶縁材を介してケースから外部に効率よく放出できてバッテリの冷却性能が向上し、寿命も向上する。
また、絶縁材は、熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴムとしたので、電気絶縁性を充分確保しつつ、バッテリの熱をケース外部へ効率よく放出できる。
さらに、シリコーンゴムに充填される熱伝導性充填剤は、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムのいずれかで構成されているので、電気絶縁性および熱伝導性を向上させることができる。
請求項２または３の発明によれば、熱伝導性充填剤は、含有量が、オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、１００〜１０００重量部としたので、熱伝導率が充分得られると同時に、オルガノポリシロキサンに対する充填性が優れ、粘度が上昇することなく取り扱いも容易となる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、バッテリの熱は、バッテリとケースとの間の環状空間に隙間なく充填された絶縁材を介して外部に効率よく放出することができる。
【００２９】
請求項５の発明によれば、環状空間に充填された液状の絶縁材は、シールリングによって密封されているので、外部への漏れを防止することができる。
【００３０】
請求項６の発明によれば、環状のスペーサによってバッテリとケースとの間に環状空間が形成され、この環状空間をシールリングによって密封することができる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、ケースの注入口から液状の絶縁材を注入することで、空気排出口から環状空間内の空気がケース外部に排出され、これにより環状空間内の空気層を確実に排除することができる。
【００３３】
請求項８の発明によれば、液状のシリコーンゴムは、充填後硬化した状態で、バッテリから発生した熱をケース外部に放出し、バッテリを冷却することができる。
【００３４】
請求項９の発明によれば、液状のシリコーンゴムは、加熱により、硬化反応が促進し、短時間で硬化させることができる。
【００３５】
請求項１０の発明によれば、加熱により硬化したシリコーンゴムは、アスカーＣ硬度が３０以下としたので、柔軟性に優れ、バッテリとケースとの間の空間に隙間なく対応し、硬化後の膨張によるバッテリへの応力も緩和されるとともに、衝撃吸収性も向上する。
【００３８】
請求項１１の発明によれば、環状空間内の空気層が確実に排除され、バッテリから発生する熱は、隙間なく充填された絶縁材を介してケースから外部に効率よく放出されてバッテリの冷却性能が向上し、寿命も向上する。
また、絶縁材は、熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴムとしたので、電気絶縁性を充分確保しつつ、バッテリの熱をケース外部へ効率よく放出できる。
さらに、シリコーンゴムに充填される熱伝導性充填剤は、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムのいずれかで構成されているので、電気絶縁性および熱伝導性を向上させることができる。
請求項１２の発明によれば、熱伝導性充填剤は、含有量が、オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、１００〜１０００重量部としたので、熱伝導率が充分得られると同時に、オルガノポリシロキサンに対する充填性が優れ、粘度が上昇することなく取り扱いも容易となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００４０】
図１は、この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバッテリ格納構造を備えたバッテリユニットの分解斜視図であり、図２は、上記したバッテリユニットを搭載した電気自動車の側面図である。バッテリを構成するバッテリセル１は、円柱形状を呈して両端に端子１ａを備えたものが複数使用される。このバッテリセル１を収容するケース３は、アルミニウム製の押し出し材で構成されて車幅方向に２個並列に配置され、内部には、車体前方側あるいは車体後方側からの拡大された正面図である図３に示すように、車体前後方向に貫通するバッテリ収容空間５ａを有する円筒形状部５が上下２段にそれぞれ４個ずつ全部で８個形成されている。
【００４１】
これらの各バッテリ収容空間５ａには、バッテリセル１が３個直列に接続された状態で収容される。このため、８個のバッテリ収容空間５ａを備えた１個のケース３には、２４個のバッテリセル１が収容されることになり、ここではケース３を２個を使用しているので、車両全体では４８個のバッテリセル１を使用することになる。
【００４２】
ケース３は、図３に示すように、上段側および下段側のそれぞれの４個のバッテリ収容空間５ａを有する２個のケース単体７から構成され、これら各ケース単体７相互が２カ所の結合部９にて結合固定されている。結合部９は、１個のケース単体７における４個のバッテリ収容空間５ａの中央２個の、相手側のケース単体７に対向する位置に設けられている。上記した２個のケース単体７は、上下を逆に配置して使用しているだけで、互いに同一形状である。
【００４３】
上記２個のケース単体７相互間には、外気を車両前方から導入して同後方に排出する冷却風導入空間１１が形成されている。上部側のケース単体７の上部には天板１３が、下部側のケース単体７の下部には底板１５がそれぞれボルトにより固定され、天板１３および底板１５とケース単体７との間には、冷却風導入空間１７および１９がそれぞれ形成されている。
【００４４】
各ケース単体７の周囲適宜位置には、図１に示されている端子カバー２１を、ケース３の車体前後方向両端に固定するためのねじ孔２３が形成されている。端子カバー２１は、ケース３の車体前後方向両端に、８個のバッテリ収容空間５ａを密閉状に閉塞して装着するもので、この装着状態でケース３側の冷却風導入空間１１に整合する冷却風導入孔２１ａが形成されている。
【００４５】
端子カバー２１は、ケース３に、バッテリセル１が収容されるとともに、端子カバー２１が装着された状態での図３の拡大されたＡ−Ａ断面図に相当する図４に示すように、バッテリ収容空間５ａの内周面に近接あるいは密着した状態で入り込む環状の嵌入部２１ｂが形成されている。この嵌入部２１ｂとバッテリセル１との間および、バッテリセル１相互間には、バッテリセル１を位置決めするための円筒形状のスペーサ２５および２７がそれぞれ介装されている。各スペーサ２５，２７とケース３の円筒形状部５の内周面との間には、僅かな隙間が形成されており、各スペーサ２５，２７の外周面に嵌め込まれたシールリング２９によって上記隙間がシールされる。また、各スペーサ２５，２７とバッテリセル１の端面との間にも、シールリング３１が介装されている。
【００４６】
各スペーサ２５，２７は、バッテリセル１の端部外周面に密着する環状の突起部２５ａ，２７ａを備えている。この突起部２５ａ，２７ａに支持されたバッテリセル１とケース３の内周面との間には、環状空間３３が形成され、この環状空間３３には、熱伝導性の高い絶縁材３５が充填されている。すなわち、この絶縁材３５により、バッテリセル１とケース３との間の電気的絶縁を図ると同時に、バッテリセル１から発生する熱をケース３およびその外部に放出する。
【００４７】
絶縁材３５は、熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴム（例えば、液状付加硬化型オルガノポリシロキサン組成物）であり、充填時には液状であり、充填後ゲル状に硬化させるものとする。硬化した絶縁材３５により、バッテリセル１の固定補助も可能となる。硬化させる際には、加熱することで硬化反応が促進し、短時間で硬化し、生産性が向上する。電気絶縁材としては、一般に電気絶縁性が１０¹²Ω・ｃｍ以上であることが望ましく、その点シリコーンゴムは電気絶縁性が１０¹²〜１０¹⁶Ω・ｃｍであり、かつ耐熱性および耐寒性に優れているので、好適である。
【００４８】
液状のシリコーンゴムを注入するために、ケース３の円筒形状部５には、１つの注入口３７と２つの空気排出口３９とが設けられている。注入口３７は、図４中で左右方向のほぼ中央部に位置し、空気排出口３９は、注入口３７と相対する反対側の左右方向両端付近に位置している。上記中央に位置する注入口３７から液状のシリコーンゴムを注入することで、環状空間３３内の空気が両端の空気排出口３９から追い出されて外部に排出され、これにより環状空間３３は、シリコーンゴムが隙間なく充填されることとなる。
【００４９】
なお、シリコーンゴムの注入作業においては、２つのケース単体７相互を結合しない単体のまま行う方が作業性がよく、注入後硬化するまで注入口３７および空気排出口３９は適宜の栓を用いて塞いでおくものとする。
【００５０】
上記シリコーンゴムに充填する熱伝導性充填剤としては、電気絶縁性に優れ、かつ熱伝導性がよい酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムなどから選ばれる少なくとも１種の球状、粉状、繊維状、針状、鱗片状などのものを使用する。シリコーンゴムに対する熱伝導性充填剤の含有量としては、熱伝導性充填剤およびオルガノポリシロキサンの種類によっても異なるが、オルガノポリシロキサン１００重量部に対し、１００〜１０００重量部が望ましい。熱伝導性充填剤の含有量が１００重量部より少ないと、熱伝導率が不充分となり、同１０００重量部より多くなると、オルガノポリシロキサンに対する充填性が劣り、粘度が上昇して取り扱いが不便となる。
【００５１】
なお、熱伝導性充填剤の表面を公知のカップリング剤で処理することにより、分散性を向上させることが可能である。また、シリコーンゴム層の熱伝導率は、１×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上が好ましい。
【００５２】
絶縁材３５のベース材となるシリコーンゴム層は、前述したオルガノポリシロキサンを硬化させることによって得られる。硬化方法については、特に限定されるものではなく、例えば、ビニル基を含むオルガノポリシロキサンと、ケイ素原子にハイドロジエン基を含むオルガノポリシロキサンと、白金系触媒とからなる付加反応タイプや、有機過酸化物によるラジカル反応タイプ、縮合反応タイプ、紫外線や電子線による硬化タイプなどが挙げられる。これらのうちで、熱伝導性充填剤を充填しやすい液状のオルガノポリシロキサンによる付加反応タイプを用いることが望ましい。
【００５３】
また、公知の補強用のシリカや難燃剤、着色剤、耐熱向上剤、接着助剤、粘着剤などを適宜配合することもできる。
【００５４】
上記シリコーンゴム層は、硬化後の硬度は特定するものではないが、アスカーＣ硬度で３０以下の場合が柔軟性に優れたものとなる。これにより、バッテリセル１とケース３との間の隙間（環状空間３３）に対応しやすく、密着性に優れて空気層の発生を確実に防ぐことができ、バッテリセル１がより均一に冷却される。また、硬化後の膨張によるバッテリセル１への応力も緩和されるとともに、衝撃吸収性も向上する。シリコーンゴム層の厚さは、用途によって決定されるが、通常は０．２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲が実用的である。
【００５５】
端子カバー２１の嵌入部２１ｂの外周側部分において、端子カバー２１とケース３の端面との間には、シール材４１が介装されている。すなわち、このシール材４１は、それぞれのバッテリ収容空間５ａの周囲を囲むように環状に形成された８個のものが、一体化されている。
【００５６】
さらに、上記端子カバー２１の内面には、隣接する（図４では上下に隣接する）バッテリセル１相互を電気的に導通させるためのバスバー４３が設けられている。図４に示すバスバー４３のバッテリセル１に対向する位置には雄端子具４５が設けられ、一方バッテリセル１の端子１ａには、雄端子部４５が挿入される雌端子具４７が設けられている。
【００５７】
バッテリセル１の上記雌端子具４７と反対側の端子１ａには、雄端子具４９が設けられ、この雄端子具４９は、他のバッテリセル１の雌端子具４７に挿入される。車体後方側（図４中で右側）の他の端子カバー２１のバッテリセル１に対向する位置には、バッテリセル１の雌端子具４７と同様な雌端子具が設けられ、この雌端子具には、バッテリセル１の雄端子具４９が挿入される。
【００５８】
これにより、３個直列に配置されたバッテリセル１は、両端の端子カバー２１のバスバー４３相互間で電気的に接続されることになるとともに、バスバー４３によって上下あるいは左右に隣接するバッテリセル１相互が導通接続された状態となり、このようなバスバー４３および雄雌各端子具により、１個のケース３内に設けられた２４個のバッテリセル１相互が電気的に直列に接続されるようになっている。直列接続された両最端部のバッテリセル１の端子１ａからは、図示していないが、リード線などによって外部に引き出される。
【００５９】
並列配置された２個のケース３それぞれの車体後方側の端部には、排気ダクト５１が装着される。排気ダクト５１は、車体前方側に開口部が形成され、この開口部に、天板１３および底板１５を装着した状態のケース３の端部が挿入された状態で、天板１３および底板１５を固定するためのボルトにより、天板１３および底板１５と共締めによりケース３に固定される。
【００６０】
排気ダクト５１の後面の開口部が形成された部位には排気用ファン５３が装着される。排気用ファン５３は、車両停止時に作動して外気を強制的に冷却風導入空間１１に導入する一方、車両走行時に停止して、冷却風導入空間１１に走行風が導入されるものとするが、走行時であっても必要とあれば作動するような構成としてもよい。
【００６１】
上記した天板１３、底板１５、端子カバー２１、排気ダクト５１および排気用ファン５３が装着されたケース３は、図１に示すように、２本の支持ブラケット５５を用い、図２に示すように、車体５７のフロア下面５７ａにボルトにより固定装着される。
【００６２】
上記したような電気自動車のバッテリ格納構造によれば、バッテリセル１とケース３との間の環状空間３３に、熱伝導性充填剤を含有する液状のシリコーンゴムを注入後、硬化させて絶縁材３５としてある。液状のシリコーンゴムを注入するため、環状空間３３は、空気層が発生しにくく、隙間なく絶縁材３５で満たされることとなり、この結果バッテリセル１を均一に冷却でき、バッテリセル１の寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバッテリ格納構造を備えたバッテリユニットの分解斜視図である。
【図２】図１のバッテリユニットを搭載した電気自動車の側面図である。
【図３】図１のバッテリユニットにおけるバッテリセルを収容するケースの正面図である。
【図４】図３における、バッテリセルを収容した状態でのＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１バッテリセル
１ａ端子
３ケース
２５，２７スペーサ
２９シールリング
３３環状空間
３５絶縁材
３７注入口
３９空気排出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery storage structure and a battery storage method for an electric vehicle using a battery as a power source.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to improve the cooling performance of a battery mounted on an electric vehicle.
[0003]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is characterized in that a space provided between the outer peripheral surface of the battery and the inner surface of the case in which the battery is accommodated is filled with an insulating material having thermal conductivity. The insulating material is a silicone rubber that is liquid at least during filling operation and contains a heat conductive filler, and the heat conductive filler is any one of aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide. It is made up of .
[0004]
According to the battery storage structure of the electric vehicle having such a configuration, the space between the battery and the inner surface of the case is filled with the liquid insulating material, so that the air layer is eliminated and the space is filled with the insulating material. The heat generated from the battery is efficiently released from the case to the outside through the insulating material filled without any gap.
In addition, it is generally desirable for the electrical insulation material to have an electrical insulation property of 10 ¹² Ω · cm or more. Silicone rubber has an electrical insulation property of 10 ¹² to 10 ¹⁶ Ω · cm, and heat resistance and cold resistance. Therefore, it is preferable.
Furthermore, the electrical insulation and thermal conductivity of the thermally conductive filler composed of any of aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide are improved.
In the invention of claim 2, a space provided between the outer peripheral surface of the battery and the inner surface of the case in which the battery is accommodated is filled with an insulating material having thermal conductivity. Silicone rubber which is liquid and contains a thermally conductive filler, and this silicone rubber is composed of a liquid addition-curing organopolysiloxane composition, and the content of the thermally conductive filler is 100 weights of organopolysiloxane. 100 to 1000 parts by weight per part.
According to a third aspect of the present invention, the silicone rubber is composed of a liquid addition-curable organopolysiloxane composition, and the content of the heat conductive filler is 100 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organopolysiloxane.
When the content of the heat conductive filler is less than 100 parts by weight relative to 100 parts by weight of the organopolysiloxane, the thermal conductivity becomes insufficient, and when it exceeds 1000 parts by weight, the filling property to the organopolysiloxane is inferior, Viscosity increases and handling becomes inconvenient.
[0005]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the present invention, the battery has a columnar shape with terminals at both ends, and the case has a cylindrical portion corresponding to the battery. The annular space provided between the battery and the case inner surface is filled with an insulating material.
[0006]
According to the above configuration, the annular space is formed between the cylindrical inner surface of the case and the battery, and the heat of the battery is released to the outside through the insulating material filled in the annular space.
[0007]
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the fourth aspect of the present invention, the annular space is sealed by seal rings provided near both ends of the battery.
[0008]
According to the above configuration, the liquid insulating material filled in the annular space is sealed by the seal ring.
[0009]
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect of the present invention, the seal ring is interposed between an annular spacer provided on the outer periphery near both ends of the battery and the case.
[0010]
According to the above configuration, the annular space is formed between the battery and the case by the annular spacer, and the annular space is sealed by the seal ring.
[0011]
According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of any one of the fourth to sixth aspects, the case corresponding to the annular space is provided with an insulating material inlet and an air outlet.
[0012]
According to the above configuration, when the liquid insulating material is injected from the inlet of the case, air in the annular space is discharged from the air outlet to the outside of the case correspondingly.
[0015]
According to an eighth aspect of the present invention, in the configuration of any one of the first to seventh aspects, the silicone rubber filled in liquid form is cured after filling.
[0016]
As the silicone rubber, for example, a liquid addition-curing organopolysiloxane composition is used to cure after filling.
[0017]
According to a ninth aspect of the present invention, in the configuration of the eighth aspect of the invention, the silicone rubber is cured by heating.
[0018]
According to the above configuration, the curing reaction of the liquid silicone rubber is accelerated by heating.
[0019]
The invention of claim 10 is the constitution of the invention of claim 8 or 9 , wherein the cured silicone rubber has an Asker C hardness of 30 or less.
[0020]
According to the above configuration, the silicone rubber having an Asker C hardness of 30 or less is excellent in flexibility, corresponds to the annular space between the battery and the case without any gaps, and relieves stress on the battery due to expansion after curing. At the same time, shock absorption is improved.
[0025]
According to the invention of claim 11 , a cylindrical battery having terminals at both ends is accommodated in a battery accommodating space in a cylindrical case, and liquid insulation is provided in an annular space provided between the battery and the inner surface of the case. A method for storing a battery of an electric vehicle that is cured after being filled with a material, and containing a thermally conductive filler composed of any one of aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide The battery is stored in such a manner that the insulating material is cured after filling the annular space .
[0026]
According to the battery storing method, the air layer in the annular space is reliably removed, and the heat generated from the battery is efficiently released from the case to the outside through the insulating material filled without any gap.
In addition, it is generally desirable for the electrical insulation material to have an electrical insulation property of 10 ¹² Ω · cm or more. Silicone rubber has an electrical insulation property of 10 ¹² to 10 ¹⁶ Ω · cm, and heat resistance and cold resistance. Therefore, it is preferable.
Furthermore, the electrical insulation and thermal conductivity of the thermally conductive filler composed of any of aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide are improved.
According to the invention of claim 12, a cylindrical battery having terminals at both ends is accommodated in a battery accommodating space in a cylindrical case, and liquid insulation is provided in an annular space provided between the battery and the case inner surface. A method for storing a battery of an electric vehicle that is cured after being filled with a material, wherein the content of the thermally conductive filler of the silicone rubber comprising the liquid addition-curable organopolysiloxane composition is 100 parts by weight of the organopolysiloxane, The battery is stored in such a manner that 100 to 1000 parts by weight of the insulating material made of silicone rubber is cured after filling the annular space.
When the content of the heat conductive filler is less than 100 parts by weight relative to 100 parts by weight of the organopolysiloxane, the thermal conductivity becomes insufficient, and when it exceeds 1000 parts by weight, the filling property to the organopolysiloxane is inferior, Viscosity increases and handling becomes inconvenient.
[0027]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the space formed between the battery and the case inner surface is filled with the liquid insulating material, the air layer in the space can be surely removed, and the heat generated from the battery Can be efficiently discharged from the case to the outside through the insulating material filled without gaps, improving the cooling performance of the battery and improving the service life.
Further, since the insulating material is a silicone rubber containing a thermally conductive filler, the heat of the battery can be efficiently released to the outside of the case while ensuring sufficient electrical insulation.
Furthermore, since the heat conductive filler filled in the silicone rubber is composed of any one of aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide, it improves electrical insulation and thermal conductivity. be able to.
According to invention of Claim 2 or 3, since heat conductive filler was 100-1000 weight part with respect to 100 weight part of organopolysiloxane, while heat conductivity was fully obtained, The filling property to the organopolysiloxane is excellent, and the handling is easy without increasing the viscosity.
[0028]
According to invention of Claim 4 , the heat of a battery can be efficiently discharged | emitted outside via the insulating material with which the annular space between a battery and a case was filled without gap.
[0029]
According to the invention of claim 5 , since the liquid insulating material filled in the annular space is sealed by the seal ring, leakage to the outside can be prevented.
[0030]
According to the invention of claim 6, an annular space is formed between the battery and the case by the annular spacer, and the annular space can be sealed by the seal ring.
[0031]
According to the invention of claim 7 , by injecting the liquid insulating material from the inlet of the case, the air in the annular space is discharged from the air outlet to the outside of the case, thereby ensuring the air layer in the annular space. Can be eliminated.
[0033]
According to the eighth aspect of the invention, the liquid silicone rubber can cool the battery by releasing heat generated from the battery to the outside of the case in a state where it is cured after filling.
[0034]
According to the ninth aspect of the present invention, the liquid silicone rubber can be cured in a short time with a curing reaction accelerated by heating.
[0035]
According to the invention of claim 10 , since the silicone rubber cured by heating has an Asker C hardness of 30 or less, it is excellent in flexibility, corresponds to the space between the battery and the case without any gap, and expands after curing. As a result, the stress on the battery is reduced and the shock absorption is improved.
[0038]
According to the invention of claim 11 , the air layer in the annular space is surely eliminated, and the heat generated from the battery is efficiently released from the case to the outside through the insulating material filled without any gaps, so that the battery is cooled. Performance is improved and life is improved.
Further, since the insulating material is a silicone rubber containing a thermally conductive filler, the heat of the battery can be efficiently released to the outside of the case while ensuring sufficient electrical insulation.
Furthermore, since the heat conductive filler filled in the silicone rubber is composed of any one of aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide, it improves electrical insulation and thermal conductivity. be able to.
According to the invention of claim 12, since the content of the heat conductive filler is 100 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organopolysiloxane, at the same time sufficient thermal conductivity is obtained, The filling property to siloxane is excellent, and the handling is easy without increasing the viscosity.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0040]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery unit having a battery storage structure for an electric vehicle showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the electric vehicle equipped with the battery unit described above. As the battery cell 1 constituting the battery, a plurality of battery cells 1 having a cylindrical shape and having terminals 1a at both ends are used. The case 3 that accommodates the battery cell 1 is made of an extruded material made of aluminum and is arranged in parallel in the vehicle width direction, and the inside is an enlarged front view from the front side of the vehicle body or the rear side of the vehicle body. As shown in FIG. 3, a total of eight cylindrical portions 5 each having four battery housing spaces 5 a penetrating in the longitudinal direction of the vehicle body are formed in two upper and lower stages.
[0041]
In each of these battery housing spaces 5a, three battery cells 1 are housed in a state of being connected in series. For this reason, 24 battery cells 1 are accommodated in one case 3 provided with eight battery accommodating spaces 5a. Since two cases 3 are used here, the vehicle A total of 48 battery cells 1 are used.
[0042]
As shown in FIG. 3, the case 3 is composed of two case single bodies 7 each having four battery accommodating spaces 5a on the upper side and the lower side, and each case single 7 has two joint portions. 9 is coupled and fixed. The coupling portion 9 is provided at a position opposite to the other case unit 7 at the center of the four battery housing spaces 5 a in the case unit 7. The above-mentioned two case single bodies 7 have the same shape as each other only by using them arranged upside down.
[0043]
A cooling air introduction space 11 through which outside air is introduced from the front of the vehicle and discharged rearward is formed between the two case single bodies 7. The top plate 13 is fixed to the upper part of the upper case unit 7, and the bottom plate 15 is fixed to the lower part of the lower case unit 7 by bolts. Between the top plate 13 and the bottom plate 15 and the case unit 7, Cooling air introduction spaces 17 and 19 are formed, respectively.
[0044]
Screw holes 23 for fixing the terminal cover 21 shown in FIG. 1 to both ends of the case 3 in the longitudinal direction of the vehicle body are formed at appropriate positions around each case unit 7. The terminal cover 21 is installed by sealing the eight battery housing spaces 5a at both ends of the case 3 in the longitudinal direction of the vehicle body. The terminal cover 21 is fitted to the cooling air introduction space 11 on the case 3 side in this attached state. An air introduction hole 21a is formed.
[0045]
As shown in FIG. 4, the terminal cover 21 corresponds to the enlarged AA sectional view of FIG. 3 in a state where the battery cell 1 is accommodated in the case 3 and the terminal cover 21 is attached. An annular fitting portion 21b is formed that enters the inner space of the housing space 5a in the vicinity or in close contact with the inner circumferential surface. Cylindrical spacers 25 and 27 for positioning the battery cell 1 are interposed between the fitting portion 21b and the battery cell 1 and between the battery cells 1, respectively. A slight gap is formed between the spacers 25 and 27 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 5 of the case 3, and the gap is formed by a seal ring 29 fitted into the outer peripheral surfaces of the spacers 25 and 27. Is sealed. A seal ring 31 is also interposed between the spacers 25 and 27 and the end face of the battery cell 1.
[0046]
Each of the spacers 25 and 27 includes annular protrusions 25 a and 27 a that are in close contact with the outer peripheral surface of the end of the battery cell 1. An annular space 33 is formed between the battery cell 1 supported by the protrusions 25a and 27a and the inner peripheral surface of the case 3, and the annular space 33 is filled with an insulating material 35 having high thermal conductivity. Has been. That is, the insulating material 35 provides electrical insulation between the battery cell 1 and the case 3 and simultaneously releases heat generated from the battery cell 1 to the case 3 and the outside thereof.
[0047]
The insulating material 35 is a silicone rubber (for example, a liquid addition-curable organopolysiloxane composition) containing a heat conductive filler, which is liquid at the time of filling and is cured into a gel after filling. The fixed insulation of the battery cell 1 is also possible by the hardened insulating material 35. When curing, the curing reaction is accelerated by heating, curing in a short time, and productivity is improved. As an electrical insulating material, it is generally desirable that the electrical insulation is 10 ¹² Ω · cm or more. In this respect, the silicone rubber has an electrical insulation of 10 ¹² to 10 ¹⁶ Ω · cm, and has excellent heat resistance and cold resistance. Since it is excellent, it is suitable.
[0048]
In order to inject liquid silicone rubber, the cylindrical portion 5 of the case 3 is provided with one inlet 37 and two air outlets 39. The injection port 37 is located at a substantially central part in the left-right direction in FIG. By injecting the liquid silicone rubber from the injection port 37 located at the center, the air in the annular space 33 is expelled from the air discharge ports 39 at both ends and discharged to the outside. Will be filled without gaps.
[0049]
It should be noted that the silicone rubber injection operation is better when the two case units 7 are not connected to each other, and the injection port 37 and the air discharge port 39 are appropriately plugged until they are cured after injection. It shall be closed.
[0050]
As the heat conductive filler to be filled in the silicone rubber, at least one spherical shape selected from aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, aluminum hydroxide and the like having excellent electrical insulation and good heat conductivity. , Powder, fiber, needle, scale, etc. are used. The content of the heat conductive filler with respect to the silicone rubber is preferably 100 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organopolysiloxane, although it varies depending on the kind of the heat conductive filler and the organopolysiloxane. When the content of the heat conductive filler is less than 100 parts by weight, the thermal conductivity becomes insufficient, and when it exceeds 1000 parts by weight, the filling property for the organopolysiloxane is inferior, the viscosity increases, and the handling is inconvenient. Become.
[0051]
The dispersibility can be improved by treating the surface of the thermally conductive filler with a known coupling agent. The thermal conductivity of the silicone rubber layer is preferably 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. or higher.
[0052]
The silicone rubber layer serving as the base material of the insulating material 35 is obtained by curing the organopolysiloxane described above. The curing method is not particularly limited. For example, an addition reaction type comprising an organopolysiloxane containing a vinyl group, an organopolysiloxane containing a hydrogen atom group on a silicon atom, and a platinum-based catalyst, or an organic catalyst. Examples include a radical reaction type using an oxide, a condensation reaction type, and a curing type using ultraviolet rays or an electron beam. Of these, it is desirable to use an addition reaction type of a liquid organopolysiloxane that is easily filled with a thermally conductive filler.
[0053]
Further, known reinforcing silica, flame retardants, colorants, heat improvers, adhesion assistants, pressure-sensitive adhesives, and the like can be appropriately blended.
[0054]
The silicone rubber layer does not specify the hardness after curing, but when the Asker C hardness is 30 or less, the silicone rubber layer has excellent flexibility. Thereby, it is easy to cope with the gap (annular space 33) between the battery cell 1 and the case 3, it is excellent in adhesion, can reliably prevent the generation of an air layer, and the battery cell 1 is cooled more uniformly. The In addition, stress on the battery cell 1 due to expansion after curing is alleviated, and shock absorption is improved. The thickness of the silicone rubber layer is determined depending on the use, but usually a range of 0.2 mm to 20 mm is practical.
[0055]
A sealing material 41 is interposed between the terminal cover 21 and the end surface of the case 3 in the outer peripheral side portion of the fitting portion 21 b of the terminal cover 21. That is, eight seal members 41 formed in an annular shape so as to surround the periphery of each battery housing space 5a are integrated.
[0056]
Further, on the inner surface of the terminal cover 21, a bus bar 43 is provided for electrically connecting adjacent battery cells 1 (adjacently in FIG. 4). 4 is provided with a male terminal tool 45 at a position facing the battery cell 1 of the bus bar 43, while a terminal 1a of the battery cell 1 is provided with a female terminal tool 47 into which the male terminal portion 45 is inserted. Yes.
[0057]
A terminal 1 a opposite to the female terminal tool 47 of the battery cell 1 is provided with a male terminal tool 49, and the male terminal tool 49 is inserted into the female terminal tool 47 of another battery cell 1. A female terminal tool similar to the female terminal tool 47 of the battery cell 1 is provided at a position facing the battery cell 1 of the other terminal cover 21 on the rear side of the vehicle body (right side in FIG. 4). The male terminal tool 49 of the battery cell 1 is inserted.
[0058]
As a result, the three battery cells 1 arranged in series are electrically connected between the bus bars 43 of the terminal covers 21 at both ends, and the battery cells 1 adjacent to each other vertically or horizontally by the bus bar 43 are mutually connected. Are connected to each other, and the 24 battery cells 1 provided in one case 3 are electrically connected in series by the bus bar 43 and the male and female terminal devices. ing. Although not shown in the drawing, the battery cells 1 are drawn out to the outside by lead wires or the like from the terminals 1a of the battery cells 1 at both end portions connected in series.
[0059]
An exhaust duct 51 is attached to the end of the two cases 3 arranged in parallel on the vehicle body rear side. The exhaust duct 51 is formed with an opening on the front side of the vehicle body, and the end of the case 3 with the top plate 13 and the bottom plate 15 attached is inserted into the opening. The top plate 13 and the bottom plate 15 are fastened to the case 3 together with a bolt for fixing.
[0060]
An exhaust fan 53 is attached to a portion where the opening on the rear surface of the exhaust duct 51 is formed. The exhaust fan 53 operates when the vehicle is stopped and forcibly introduces outside air into the cooling air introduction space 11, while it stops when the vehicle travels and the traveling air is introduced into the cooling air introduction space 11. Further, it may be configured to operate if necessary even during traveling.
[0061]
As shown in FIG. 2, the case 3 to which the top plate 13, the bottom plate 15, the terminal cover 21, the exhaust duct 51, and the exhaust fan 53 are attached uses two support brackets 55 as shown in FIG. Further, it is fixedly attached to the floor lower surface 57a of the vehicle body 57 with bolts.
[0062]
According to the battery storage structure of the electric vehicle as described above, the liquid silicone rubber containing the heat conductive filler is injected into the annular space 33 between the battery cell 1 and the case 3 and then cured to be insulated. 35. Since the liquid silicone rubber is injected, the annular space 33 is less likely to generate an air layer and is filled with the insulating material 35 without a gap. As a result, the battery cell 1 can be cooled uniformly and the life of the battery cell 1 is improved. To do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery unit having a battery storage structure for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of an electric vehicle on which the battery unit of FIG. 1 is mounted.
FIG. 3 is a front view of a case that houses battery cells in the battery unit of FIG. 1;
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3 in a state in which a battery cell is accommodated.
[Explanation of symbols]
1 battery cell 1a terminal 3 case 25, 27 spacer 29 seal ring 33 annular space 35 insulating material 37 inlet 39 air outlet

Claims

A space provided between the outer peripheral surface of the battery and the inner surface of the case in which the battery is accommodated is filled with an insulating material having thermal conductivity. The insulating material is liquid at least during the filling operation and is thermally conductive. An electric vehicle battery comprising a silicone rubber containing a filler, wherein the thermally conductive filler is made of any of aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide. Storage structure.

A space provided between the outer peripheral surface of the battery and the inner surface of the case in which the battery is accommodated is filled with an insulating material having thermal conductivity. The insulating material is liquid at least during the filling operation and is thermally conductive. a silicone rubber containing a filler, the silicone rubber consists of a liquid addition-curable organopolysiloxane composition, the content of the thermally conductive filler with respect to 100 parts by weight of an organopolysiloxane, 100 to 1000 battery storage structure that electric vehicles be characterized in that it is a part by weight.

Silicone rubber is made from the liquid addition-curable organopolysiloxane composition, the content of the heat conductive filler with respect to 100 parts by weight of an organopolysiloxane, we claim 1, characterized in that 100 to 1000 parts by weight The battery storage structure of the electric vehicle described in 1.

The battery has a cylindrical shape with terminals at both ends, the case has a cylindrical portion corresponding to the battery, and an annular space provided between the battery and the case inner surface is filled with an insulating material. The battery storage structure for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 3 .

The battery storage structure for an electric vehicle according to claim 4 , wherein the annular space is sealed by seal rings provided in the vicinity of both ends of the battery.

6. The battery storage structure for an electric vehicle according to claim 5 , wherein the seal ring is interposed between an annular spacer provided on an outer peripheral portion near both ends of the battery and the case.

The case corresponding to the annular space, the inlet of the insulating material, a battery storage structure for an electric vehicle according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the air outlet are provided .

Silicone rubbers filled with liquid, the battery storage structure for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the curing after filling.

9. The battery storage structure for an electric vehicle according to claim 8 , wherein the silicone rubber is cured by heating.

Cured silicone rubber, a battery storage structure for an electric vehicle according to claim 8 or 9, wherein the Asker C hardness of 30 or less.

A cylindrical battery having terminals at both ends is accommodated in a battery accommodating space in a cylindrical case, and an annular space provided between the battery and the case inner surface is filled with a liquid insulating material and then cured. A method for storing a battery of an electric vehicle, wherein the insulating material made of silicone rubber containing a thermally conductive filler composed of any of aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide, A battery storage method for an electric vehicle, wherein the annular space is filled and then cured .

A cylindrical battery having terminals at both ends is accommodated in a battery accommodating space in a cylindrical case, and an annular space provided between the battery and the case inner surface is filled with a liquid insulating material and then cured. A battery storage method for an electric vehicle, wherein the content of the heat conductive filler of the silicone rubber comprising the liquid addition-curable organopolysiloxane composition is 100 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organopolysiloxane. A battery storage method for an electric vehicle , wherein the insulating material made of silicone rubber is cured after filling the annular space .