JP7091938B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置に関し、特に、車両に搭載される蓄電装置に関する。

従来、電気自動車およびハイブリッド自動車等の車両においては、モータに電力を供給するための蓄電装置として電池パックが搭載されている。電池パックに具備される組電池は、充放電に伴い発熱する。

このように発熱する組電池の温度を調整する温調ユニットを搭載した電池パックが、国際公開第２０１４／０６９２７０号公報（特許文献１）に開示されている。

特許文献１に開示の電池パックにおいては、温調ユニットとしてエバポレータ（冷却器）、送風機、およびフィン部材等が送風方向の上流側から順に収容ケース内に配置され、エバポレータによって冷却された収容ケース内の空気がケース内を循環する。エバポレータによって生成された凝縮水は、当該エバポレータの下流側に配置された送風機およびフィン部材に付着して蒸発する。

国際公開第２０１４／０６９２７０号公報

しかしながら、特許文献１に開示の電池パックにあっては、フィン部材は、送風機によって送風される空気が通るダクトの内部から外側に引き出されるように設けられている。このため、フィン部材に付着した凝縮水の一部が、フィン部材を伝ってダクトの外部、すなわち収容ケース内に漏れ出すことが起こり得る。このような場合には、車両の振動等によって、凝縮水が収容ケース内で移動して、収容ケース内に配置された電気部品に接触してしまうことが懸念される。

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、冷却器によって生成された凝縮水が収容ケース内で移動することを抑制することができる蓄電装置を提供することにある。

本開示に基づく蓄電装置は、蓄電モジュールと、上記蓄電モジュールの温度を調整する冷却ユニットと、上記蓄電モジュールおよび上記冷却ユニットを収容する収容ケースと、を備える。上記冷却ユニットは、上記蓄電モジュールに向けて上記収容ケース内の空気を送風するための送風機と、上記送風機によって送風される上記空気を冷却する冷却器と、上記冷却器に接続され、少なくとも一部が上記収容ケース内に配索された冷媒配管とを含む。上記蓄電装置は、上記冷却器および上記冷媒配管によって発生した凝縮水を受けるトレイをさらに備える。上記トレイには、上記収容ケース内に配索されている部分の上記冷媒配管および上記冷却器の下方に配置され、上記凝縮水を捕集して保持する凝縮水保持部が設けられている。

上記構成によれば、冷却器および冷媒配管によって凝縮水が生成された場合には、冷却器および冷媒配管から落下する凝縮水をトレイで受けつつ、トレイに設けられた凝縮水保持部によって捕集して保持することができる。これにより、車両が振動したり加減速したりする場合であっても、凝縮水が収容ケース内で移動することを抑制することができる。この結果、凝縮水が、収容ケース内に配置された電気部品に接触することを抑制することができる。

さらに、トレイが配置されている領域には、蓄電モジュールを冷却した後の温度の高い空気が流れている。また、凝縮水は、凝縮水保持部内に薄く広げられており、表面積が広がることで蒸発しやすくなっている。これにより、温度の高い空気によって凝縮水保持部に保持された凝縮水を蒸発させることができる。このことによっても、凝縮水が収容ケース内に配置された電気部品に接触することを抑制することができ、電気部品の信頼性を高めることができる。

本開示によれば、冷却器によって生成された凝縮水が収容ケース内で移動することを抑制することができる蓄電装置を提供することができる。

実施の形態に係る電池パックを搭載した車両を示す図である。 実施の形態に係る電池パックの分解斜視図である。 実施の形態に係る電池パックに具備される冷却ユニットの周辺の構成を示す平面図である。 図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った概略断面図である。

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態においては、蓄電装置として電池パックを例示し、当該蓄電装置の搭載構造として、電池パックの搭載構造を例示して説明を行なう。以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、電池パックを搭載した車両１を示す概略図である。図１を参照して、電池パック５を搭載した車両１について説明する。

図１に示すように、車両１は、たとえば電気自動車であり、図示しないモータにより駆動される。車両１は、フロントシート２、リヤシート３、フロアパネル４および電池パック５を備える。フロアパネル４のうちのリヤシート３の下方に位置する部分は、上方に向けて膨出している。電池パック５は、その上段部がフロアパネルの膨出部の下方に配置され、全体としてフロアパネル４の下方に配置される。

図２は、実施の形態に係る電池パックの分解斜視図である。図２を参照して、電池パック５の内部の構成について説明する。

図２に示すように、電池パック５は、収容ケース６、電子機器９、冷却ユニット１０、および複数の組電池２０を備える。

収容ケース６は、第１方向（ＤＲ１方向）に沿って延びる形状を有する。第１方向は、電池パック５が車両１に搭載された状態においては車両１の前後方向に対して平行となり得る。同様に、第１方向に直交する第２方向（ＤＲ２方向）は、車両１の幅方向に対して平行となり得る。収容ケース６は、内部に収容スペースを有しており、電子機器９、冷却ユニット１０、および複数の組電池２０は、この収容スペース内に配置される。

収容ケース６は、アッパケース部７およびロアケース部８を含む。アッパケース部７は、下方に向けて開口する箱型形状を有する。アッパケース部７は、天井部７ａ、周壁部７ｂおよびフランジ部７ｃを有する。天井部７ａには呼吸孔７ｈが設けられる。周壁部７ｂは天井部７ａの周縁に沿って延在するように設けられ、フランジ部７ｃは周壁部７ｂの下端から外側に屈曲するように設けられる。

ロアケース部８は、上方に向けて開口する箱型形状を有する。ロアケース部８は、底部８ａ、周壁部８ｂおよびフランジ部８ｃを有する。周壁部８ｂは底部８ａの周縁に沿って延在するように設けられて、フランジ部８ｃは周壁部８ｂの上端から外側に屈曲するように設けられる。

フランジ部７ｃの下面およびフランジ部８ｃの上面は、アッパケース部７およびロアケース部８を結合するための合わせ面として機能する。フランジ部７ｃの下面およびフランジ部８ｃの上面のいずれか一方には、周方向に全域に延びる環状の凹部が設けられている。当該凹部に環状のシール部材が圧入された状態で、フランジ部７ｃおよびフランジ部８ｃが複数の締結部材（不図示）により締結されている。これにより、収容ケース６は、上記電子機器９、冷却ユニット１０、および複数の組電池２０を水密に収容する。

なお、呼吸孔７ｈには、収容ケース６内部からの蒸気を含む気体を通過させるが、収容ケース６外部から内部への水の浸入を防止する通気膜が設けられている。通気膜は、収容ケース６内の圧力が変動した場合に空気を吸引または排出することにより、収容ケース６内外の圧力差を調整する。

電子機器９はジャンクションボックスとして機能し、複数の組電池２０に電気的に接続される。電子機器９は、第１方向の一方側（車両前後方向の前方側に相当）の位置であって、後述する送風機１３，１４の間の位置に設けられている。電子機器９には図示しないワイヤハーネスが接続され、このワイヤハーネスは収容ケース６から引き出されて外部のインバータユニットに接続される。

複数の組電池２０は、第１方向に間隔をあけて並んで配置される。組電池２０は、第２方向に並んで配置された複数の単電池によって構成されている。組電池２０に具備される単電池は、たとえば、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池である。単電池は、たとえば角型形状を有する。二次電池は、液状の電解質を用いるものであってもよいし、固体状の電解質を用いるものであってもよい。

冷却ユニット１０は、送風ダクト１１，１２、送風機１３，１４、および冷却器１５，１６を含む。

送風ダクト１１，１２は、第１方向に沿って延在するとともに、第２方向に間隔をあけて配置される。送風ダクト１１，１２の間に複数の組電池２０が配置される。送風ダクト１１，１２は、複数の組電池２０に向けて気流（後述する冷却器１５，１６によって冷却された空気）を送出する。

送風ダクト１１，１２は、複数の組電池２０に気流を効率よく送出可能なように配索されている。送風ダクト１１，１２には、第２方向に沿って延在する複数の分岐部が形成されていてもよく、たとえば分岐部は第１方向において相互に隣接する組電池２０の間に配置され、冷却効率を向上させる。

送風ダクト１１，１２は、たとえば断熱部材によって構成されている。断熱部材としては、たとえば、断熱性を有する樹脂部材や、発泡成形された樹脂部材等を用いることができる。送風ダクト１１，１２が断熱性を有している場合には、冷却された空気が流れる送風ダクト１１，１２の外側と、送風ダクト１１，１２の外部雰囲気の温度との差を小さくすることができ、送風ダクト１１，１２の外表面上に結露が発生することを抑制可能となる。

送風機１３，１４は、複数の組電池２０に向けて収容ケース６内の空気を送風するための装置である。送風機１３，１４は、複数の組電池２０よりも第１方向の一方側（車両搭載状態における車両前方側）に位置する。送風機１３，１４は、第２方向に沿って並んで配置されている。送風機１３は、送風ダクト１１に空気を送出する。送風機１４は、送風ダクト１２に空気を送出する。送風機１３，１４としては、たとえばシロッコファンを採用することができる。

冷却器１５，１６は、送風機１３，１４によって送風される空気を冷却する。冷却器１５は、送風ダクト１１内に配置され、送風ダクト１１内を流れる空気を冷却する。冷却器１６は、送風ダクト１２内に配置され、送風ダクト１２内を流れる空気を冷却する。冷却器１５，１６としては、たとえばエバポレータ等の冷却用熱交換器を採用することができる。

図３は、実施の形態に係る電池パックに具備される冷却ユニットの周辺の構成を示す平面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った概略断面図である。図３および図４を参照して、冷却ユニットの詳細、および冷却ユニットの周辺の構成について説明する。

図３および図４に示すように、冷却ユニット１０は、車両１の空調機構における冷却サイクルに接続される冷媒配管１７，１８、膨張弁１９（１９ａ１，１９ａ２）を含む。冷媒配管１７，１８は、冷媒が流動可能に設けられている。冷媒配管１７，１８の少なくとも一部は、収容ケース６内に配索されている。

冷媒配管１７の一端側は、収容ケース６の外部に延出している。冷媒配管１７の他端側は、分岐している。冷媒配管１８の一端側は、収容ケース６の外部に延出している。冷媒配管１８の他端側は、分岐している。

分岐した冷媒配管１７の他端側および冷媒配管１８の他端側は、それぞれ接続されている。これにより、冷媒配管１７から冷媒配管１８に冷媒が流れる。

冷却サイクルにおいては、冷媒は、コンプレッサによって圧縮されて高温、高圧となった後、車両１に設けられた熱交換機構によって冷却されて液化される。この液化された高圧の冷媒が、冷媒配管１７を流れる。

液化された高圧の冷媒は、冷却器１５，１６に到達する前に、膨張弁１９によって減圧されて霧状とされる。霧状となった冷媒は、冷却器１５，１６によって気化される。この際、冷媒が周囲から熱を奪うことで、冷却器１５，１６を通過する送風ダクト１１，１２内の空気が冷却される。気化した低温、低圧の冷媒は、冷媒配管１８を流れ、コンプレッサに送られる。

冷却器１５，１６の周囲、低温、低圧の冷媒が流れる冷媒配管１８の周囲、および膨張弁１９の周囲は、冷却されるため、冷却器１５，１６の表面、冷媒配管１８の表面、および膨張弁１９の表面には、凝縮水が生成されやすい。

冷却器１５，１６の表面、冷媒配管１８の表面、および膨張弁１９の表面に生成された凝縮水は、その下方に落下する。送風ダクト１１，１２には、冷却器１５，１６の下方に、冷却器１５，１６から落下した凝縮水を排出するための排出口１１ａが設けられている。

ここで、実施の形態に係る電池パック５は、冷却器１５，１６、冷媒配管１８および膨張弁１９によって発生した凝縮水を受けるトレイ３０をさらに備える。

トレイ３０は、複数の組電池２０と第１方向におけるロアケース部８の一端側との間のスペースに配置されている。トレイ３０は、冷却器１５，１６、送風機１３，１４、収容ケース６内に配索されている部分の冷媒配管１７，１８、および膨張弁１９を下方側から覆うように設けられている。

トレイ３０には、凝縮水保持部３１が設けられている。凝縮水保持部３１は、冷却器１５，１６、収容ケース６内に配索されている部分の冷媒配管１８、および膨張弁１９の下方に配置されている。凝縮水保持部３１は、冷却器１５，１６、冷媒配管１８、および膨張弁１９から落下した凝縮水を捕集して保持可能に設けられている。凝縮水保持部３１は、たとえばスポンジ等によって構成されている。

以上のように、実施の形態に係る電池パック５が、上述のトレイ３０および凝縮水保持部３１を備えることにより、冷却器１５，１６、冷媒配管１８および膨張弁１９によって凝縮水が生成された場合には、冷却器１５，１６、冷媒配管１８および膨張弁１９から落下する凝縮水をトレイ３０で受けつつ、トレイ３０に設けられた凝縮水保持部３１によって捕集して保持することができる。これにより、車両１が振動したり加減速したりする場合であっても、凝縮水が収容ケース６内で移動することを抑制することができる。たとえば凝縮水が車両の前後方向に移動することを抑制することにより、収容ケース６の第１方向の一方側（車両の前方側）に設けられたワイヤハーネスコネクタや、冷却器１５，１６よりも第１方向の他方側（車両の後方側）に配置された複数の組電池２０に凝縮水が接触することを抑制できる。このように、実施の形態に係る電池パック５にあっては、凝縮水が、収容ケース内に配置された電気部品に接触することを抑制することができる。

さらに、送風ダクト１１，１２から送出された空気は、複数の組電池２０を冷却して、図３および図４の矢印ＡＲ１に示すように、電池パック５内の第１方向における一方側へ戻ってくる。

このため、トレイ３０が配置されている領域には、複数の組電池２０を冷却した後の温度の高い空気が流れている。また、凝縮水は、凝縮水保持部３１内に薄く広げられており、表面積が広がることで蒸発しやすくなっている。これにより、温度の高い空気によって凝縮水保持部３１に保持された凝縮水を蒸発させることができ、蒸発した凝縮水を上述の呼吸孔７ｈから収容ケース６外に排出することができる。このように、凝縮水を蒸発させて排出することによっても、凝縮水が収容ケース内に配置された電気部品に接触することを抑制することができ、電気部品の信頼性を高めることができる。

上述した実施の形態においては、蓄電装置が、組電池２０を備えた電池パック５である場合を例示して説明したが、組電池２０に限らずキャパシタ等の蓄電可能な蓄電モジュールを備えたものであれば適宜採用することができる。

以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 車両、２ フロントシート、３ リヤシート、４ フロアパネル、５ 電池パック、６ 収容ケース、７ アッパケース部、７ａ 天井部、７ｂ 周壁部、７ｃ フランジ部、７ｈ 呼吸孔、８ ロアケース部、８ａ 底部、８ｂ 周壁部、８ｃ フランジ部、９ 電子機器、１０ 冷却ユニット、１１，１２ 送風ダクト、１１ａ 排出口、１３，１４ 送風機、１５，１６ 冷却器、１７，１８ 冷媒配管、１９，１９ａ１，１９ａ２ 膨張弁、２０ 組電池、３０ トレイ、３１ 凝縮水保持部。

Claims (1)

1. 蓄電モジュールと、
   前記蓄電モジュールを冷却する冷却ユニットと、
   前記蓄電モジュールおよび前記冷却ユニットを水密に収容する収容ケースと、を備え、
   前記冷却ユニットは、前記蓄電モジュールに向けて前記収容ケース内の空気を送風するための送風機と、前記送風機からの前記空気を前記蓄電モジュールに向けて送風する送風ダクトと、前記送風ダクト内に配置され、前記送風機によって送風される前記空気を冷却する冷却器と、前記送風ダクトの内部で前記冷却器に接続され、少なくとも一部が前記送風ダクトの外部に引き出されて前記収容ケース内に配索された冷媒配管とを含み、
   前記送風ダクトの底部には、少なくとも前記冷却器によって発生した凝縮水を前記送風ダクトの外部に排出する排出口が設けられており、
   前記排出口から排出される前記凝縮水、および前記送風ダクトの外部に引き出されて前記収容ケース内に配索されている部分の前記冷媒配管によって発生した凝縮水を受けるトレイをさらに備え、
   前記トレイには、前記送風ダクトの外部に引き出されて前記収容ケース内に配索されている部分の前記冷媒配管および前記排出口の下方に配置され、前記凝縮水を捕集して保持する凝縮水保持部が設けられている、蓄電装置。

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