JP5137003B2 - バッテリーモジュールの支持装置 - Google Patents
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Description
本発明はバッテリーモジュールの支持装置に係り、さらに詳細には、モジュール間の温度差を所定値以下に維持するようにしたバッテリーモジュールの支持装置に関する。
自動車のバッテリーは、自動車の各要素に対する電源供給元として車の電気負荷と発電部による充放電を繰り返している。
その過程で、バッテリーの温度上昇は、バッテリー内部抵抗の変化をもたらし、性能低下により、車の効率的な電気管理を困難にするとともにバッテリー寿命の短縮をもたらす問題がある。
特に、最近のハイブリッド車用２次電池の普及に伴い、バッテリーの内部温度を適正水準に維持する要求性が増してきた。
その過程で、バッテリーの温度上昇は、バッテリー内部抵抗の変化をもたらし、性能低下により、車の効率的な電気管理を困難にするとともにバッテリー寿命の短縮をもたらす問題がある。
特に、最近のハイブリッド車用２次電池の普及に伴い、バッテリーの内部温度を適正水準に維持する要求性が増してきた。
特開２００５−１８３３４３号には複数のバッテリーモジュール（以下、‘モジュール'と称する）を収納する場合に各モジュール間の温度差を所定値以下に維持するため、収納ケースの内部に冷却風の整流部材、案内溝及び導風板（ｆｉｎ）を設置した構造が開示されている。
また、特開２０００−２２３０９６号及び特開２００３−３３１８０７号には水平に配置した複数のモジュールを半割のホルダーで上下から挟む構造が開示されている。
また、特開２０００−２２３０９６号及び特開２００３−３３１８０７号には水平に配置した複数のモジュールを半割のホルダーで上下から挟む構造が開示されている。
しかし、前記ホルダーのモジュール支持部の形状は全体的に同一であるため、冷却風の上流と下流とでは各モジュール間に大きな温度差が生ずるため、その温度差を所定値以下にするためには、大きい冷却ファンを必要とし、部品価格や消費電力が増加する問題点がある。
特開２００５−０３８６７８号公報
本発明は、前記問題を解決するためになされたもので、低コストと低い消費電力で各モジュール間の温度差を所定の範囲内に維持することができ、モジュールの長寿命化が可能なバッテリーモジュールの支持装置を提供することにその目的がある。
前記目的を達成するためになされた本発明は、複数のバッテリーモジュールを支持するモジュール支持部と、前記モジュール支持部に前記バッテリーモジュールが保持されるように形成された保持溝とでなるバッテリーモジュールの支持装置において、前記モジュール支持部は前記バッテリーモジュールの支持装置の下端に位置した第１モジュール支持部と、中間に位置した第２モジュール支持部と、上端に位置した第３モジュール支持部で構成され、前記第１モジュール支持部、前記第２モジュール支持部および前記第３モジュール支持部はそれぞれ、冷却風流入側が冷却風排出側より厚く形成されると共に、前記第１モジュール支持部の上面及び前記第３モジュール支持部の下面には半円で分けられた保持溝が形成され、前記第２モジュール支持部の上面及び下面には前記保持溝が形成され、前記保持溝にはそれぞれのモジュール支持部の長さ方向に切開部が形成されることを特徴とする。
前記切開部は、冷却風の上流側から下流側に行くほどカッティング量が大きくされて、前記切開部を通じて冷却風とモジュールとの接触面積が大きくなることを特徴とする。
本発明によるバッテリーモジュールの支持装置によると、半割の円筒状保持溝を有するモジュール支持部の幅が冷却風の上流側から下流側に行くほど小さく形成され、保持溝に切開部を設け、かつその切開部のカッティング量を冷却風の上流側から下流側に行くほど大きくすることで、モジュールと冷却風の接触面積を下流方向に行くほど大きくしてモジュール間の温度差を所定値以下で維持することができる。
また、従来法のような冷却を目的とした整流部材や案内溝及び導風板などの専用部品（ＦＩＮ）は不必要になるので、部品費及び冷却ファンの消費電力を著しく節減することができる。更にモジュール温度の不均一を是正し、モジュール寿命の長期化を図ることができる。
また、従来法のような冷却を目的とした整流部材や案内溝及び導風板などの専用部品（ＦＩＮ）は不必要になるので、部品費及び冷却ファンの消費電力を著しく節減することができる。更にモジュール温度の不均一を是正し、モジュール寿命の長期化を図ることができる。
以下、本発明の望ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。
本発明によるモジュール１０を支持するモジュール支持部１１、１１０は樹脂で構成されているため、電気的な絶縁性を有しており、同時に樹脂成形の生産性を向上させることができる。モジュール支持部１１、１１０の数や積層段数は、組立てられるモジュール数に基づいて設定する。
モジュール支持部１１、１１０には半円形の保持溝１２が一定間隔で多数形成され、多数のモジュール支持部１１、１１０がモジュール１０の横方向に配置されて、多数モジュール１０の外周面が保持溝１２に支持される。
モジュール支持部１１、１１０には半円形の保持溝１２が一定間隔で多数形成され、多数のモジュール支持部１１、１１０がモジュール１０の横方向に配置されて、多数モジュール１０の外周面が保持溝１２に支持される。
モジュール支持部１１０は一番下端に位置する第１モジュール支持部１１０ａと、第１モジュール支持部１１０ａの上面に積層される第２モジュール支持部１１０ｂと、一番上端に位置する第３モジュール支持部１１０ｃで構成されている。
第１モジュール支持部１１０ａの下面及び第３モジュール支持部１１０ｃの上面には保持溝１２が設けられず、第２モジュール支持部１１０ｂの下面及び上面には保持溝１２が一定間隔で形成されている。
第１モジュール支持部１１０ａの下面及び第３モジュール支持部１１０ｃの上面には保持溝１２が設けられず、第２モジュール支持部１１０ｂの下面及び上面には保持溝１２が一定間隔で形成されている。
モジュール支持部１１０の上面の保持溝１２は下面の保持溝１２と互い違いに配置され、モジュール１０の外周面は、第１及び第２モジュール支持部１１０ａ、１１０ｂの保持溝１２に半分ずつ挟まれ。
第１ないし第３モジュール支持部１１０ａ〜１１０ｃは同一形状で積層されるが、モジュール支持部１１０の幅が冷却風の流入側から排出側に行くほど小さく形成されている。
すなわち、積層されたモジュール支持部１１０の１側面（斜面部と称す）は、他側面（平面部１１１と称す）に対して一定角度で傾斜した面となるように形成されている。
第１ないし第３モジュール支持部１１０ａ〜１１０ｃは同一形状で積層されるが、モジュール支持部１１０の幅が冷却風の流入側から排出側に行くほど小さく形成されている。
すなわち、積層されたモジュール支持部１１０の１側面（斜面部と称す）は、他側面（平面部１１１と称す）に対して一定角度で傾斜した面となるように形成されている。
本発明によるモジュール支持部の一実施例を図３及び図４に示す。図３、４に示す通り、モジュール支持部１１０の冷却風流入側の幅はＬ１であり、冷却風排出側の幅はＬ２である。この時、前記Ｌ１がＬ２より大きい。
また、モジュール支持部１１０は、モジュール１０の１端部を支持する１端側モジュール支持部１１０ａ'と、モジュール１０の中間部を支持する中間側モジュール支持部１１０ｂ'と、モジュールの他端部を支持する他端側モジュール支持部１１０ｃ'で構成されている。
また、モジュール支持部１１０は、モジュール１０の１端部を支持する１端側モジュール支持部１１０ａ'と、モジュール１０の中間部を支持する中間側モジュール支持部１１０ｂ'と、モジュールの他端部を支持する他端側モジュール支持部１１０ｃ'で構成されている。
１端側及び他端側モジュール支持部１１０ａ'、１１０ｃ'は、平面部１１１がモジュール１０の両端部になるように配置され、中間側モジュール支持部１１０ｂ'は二つのモジュール支持部の平面部１１１を対向して接合し、両傾斜面部が１端側及び他端側モジュール支持部１１０ａ'、１１０ｃ'の傾斜面部と向かい合うように配置される。
このような構成でモジュール支持部１１０の幅の大きい方が冷却風流入側であり、モジュール支持部１１０の幅の小さな方が冷却風排出側である。
このような構成でモジュール支持部１１０の幅の大きい方が冷却風流入側であり、モジュール支持部１１０の幅の小さな方が冷却風排出側である。
次に、本発明によるバッテリーモジュールの支持装置の作動状態を説明する。
Ｌ１寸法をＬ２寸法より大きくすることで、Ｌ１側（上流側）では低温の冷却風がモジュール１０に接触する面積が減り、これに反してＬ２側（下流側）に向かうほど冷却風がモジュール１０に接触する面積が増えるようになっている。
したがって、上流側から下流側までモジュール１０間の温度差を所定値以下に維持することができる。
Ｌ１寸法をＬ２寸法より大きくすることで、Ｌ１側（上流側）では低温の冷却風がモジュール１０に接触する面積が減り、これに反してＬ２側（下流側）に向かうほど冷却風がモジュール１０に接触する面積が増えるようになっている。
したがって、上流側から下流側までモジュール１０間の温度差を所定値以下に維持することができる。
また、図５（ａ）に示すように、半円で分けられた保持溝１２に切開部１３、及び図５（ｂ）に示す１３０を形成し、冷却風の上流でモジュール支持部１１０のカッティング量を減らして下流に行くほどカッティング量を増やすことで、上流側から下流側に行くほど切開部１３０を通じて冷却風がモジュール１０と接触する面積が増えて、モジュール１０間の温度差を所定値以下に維持することができる。
さらに、本発明の冷却構造では、従来の冷却を目的にした整流部材や案内溝及び導風板などの専用部品（ＦＩＮ）が不必要になるため、モジュール支持部１１０の外側寸法が増加せず、小型、軽量、低価格及び冷却ファンの電力節約をはかることができる。
２３０ａ及び２３０ｂは切開部であり、１４は積層されたモジュール支持部を締結するための貫通ホールである。
２３０ａ及び２３０ｂは切開部であり、１４は積層されたモジュール支持部を締結するための貫通ホールである。
次に、従来技術と本発明によるモジュールを冷却した後の温度差を比較した実験結果を示す。
（１）モジュール間温度差の最小化予測値
風量は６０ｍ３／ｈ、モジュール発熱量が５Ｗ／ｍｏｄｕｌｅの場合、
従来品（Ｌ１＝Ｌ２）では、最高モジュール温度は３５．３℃、最低モジュール温度は２９．４℃であり、温度差は５．９℃である。
本発明（Ｌ１＞Ｌ２） （図４） では、最高モジュール温度は３４．０℃、最低モジュール温度は３１．１℃であり、温度差は２．９℃である。
（１）モジュール間温度差の最小化予測値
風量は６０ｍ３／ｈ、モジュール発熱量が５Ｗ／ｍｏｄｕｌｅの場合、
従来品（Ｌ１＝Ｌ２）では、最高モジュール温度は３５．３℃、最低モジュール温度は２９．４℃であり、温度差は５．９℃である。
本発明（Ｌ１＞Ｌ２） （図４） では、最高モジュール温度は３４．０℃、最低モジュール温度は３１．１℃であり、温度差は２．９℃である。
（２）モジュール間温度差の最小化予測値
風量は１５０ｍ３／ｈ、モジュール発熱量が２１Ｗ／ｍｏｄｕｌｅの場合、
従来品（カッティングのない製品）では、最高モジュール温度は４８．５℃、最低モジュール温度は３９．４℃であり、温度差は９．１℃である。
本発明（切開部１３、１３０がある）では、最高モジュール温度は４４℃、最低モジュール温度は３９℃であり、温度差は５℃である。
前記１）及び２）の結果によると電池寿命が約１５％延長すると推定される。
風量は１５０ｍ３／ｈ、モジュール発熱量が２１Ｗ／ｍｏｄｕｌｅの場合、
従来品（カッティングのない製品）では、最高モジュール温度は４８．５℃、最低モジュール温度は３９．４℃であり、温度差は９．１℃である。
本発明（切開部１３、１３０がある）では、最高モジュール温度は４４℃、最低モジュール温度は３９℃であり、温度差は５℃である。
前記１）及び２）の結果によると電池寿命が約１５％延長すると推定される。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
１０ バッテリーモジュール
１１、１１０ モジュール支持部
１２ 保持溝
１３、１３０切開部
１１１平面部
１１、１１０ モジュール支持部
１２ 保持溝
１３、１３０切開部
１１１平面部
Claims (2)
- 複数のバッテリーモジュールを支持するモジュール支持部と、前記モジュール支持部に前記バッテリーモジュールが保持されるように形成された保持溝とでなるバッテリーモジュールの支持装置において、
前記モジュール支持部は前記バッテリーモジュールの支持装置の下端に位置した第１モジュール支持部と、中間に位置した第２モジュール支持部と、上端に位置した第３モジュール支持部で構成され、前記第１モジュール支持部、前記第２モジュール支持部および前記第３モジュール支持部はそれぞれ、冷却風流入側が冷却風排出側より厚く形成されると共に、前記第１モジュール支持部の上面及び前記第３モジュール支持部の下面には半円で分けられた保持溝が形成され、前記第２モジュール支持部の上面及び下面には前記保持溝が形成され、前記保持溝にはそれぞれのモジュール支持部の長さ方向に切開部が形成されることを特徴とするバッテリーモジュールの支持装置。 - 前記切開部は、冷却風の上流側から下流側に行くほどカッティング量が大きくされて、前記切開部を通じて冷却風とモジュールとの接触面積が大きくなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュールの支持装置。
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