JPH07192774A - 電動車両のバッテリの温度制御方法及びバッテリボックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリ相互間の温度むら及びセル相互間の
温度むらを小さくすることでバッテリの性能を発揮さ
せ、寿命を延ばす。 【構成】 電動車両に搭載された箱状バッテリの６面の
うちの４面を断熱材で断熱し、残りの２面のみを冷却す
ることでバッテリの温度を所定の範囲に保つことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバッテリの温度制御方法
及びバッテリボックスに関する。

【０００２】

【従来の技術】電動車両に搭載されるバッテリは、バッ
テリ温度により性能（走行距離、寿命）が変化する。走
行距離を確保し、バッテリ寿命の短縮を防ぐために定め
られた温度範囲で使用する必要がある。そこで、本出願
人は、先に特開平５−１６９９８１号等で電気自動車向
けのバッテリ冷却装置を提案した。即ち、特開平５−１
６９９８１号公報の図１１に示す通り、バッテリボック
スに４×５＝２０個のバッテリを収納し、バッテリボッ
クスの前面から取入れた空気をバッテリ間を後方に流
し、後部の排気ファンで排気することでバッテリ群を強
制冷却するものである。この装置と同原理の従来装置を
図に基いて説明する。

【０００３】図１３は従来のバッテリボックスの平面断
面図、図１４は側面断面図である。バッテリボックス１
００の前面に３個の押込みファン１０１…、後面に２個
の排気ファン１０２，１０２が取付けられ、バッテリボ
ックス１００に４×５＝２０個のバッテリ１０３…が収
納されたものである。冷却空気は矢印で示す通りに各バ
ッテリ１０３…の前面、左右側面及び背面を冷却する。
図１５は従来のバッテリボックスにおける冷却空気の温
度曲線図であり、空気の流れ方向が図左から右であれ
ば、空気自身は吸熱により温度上昇して、冷却能は低下
する。従って２０個のバッテリ１０３…に温度のばらつ
きが生じる。

【０００４】図１６は従来のバッテリの平面拡大図であ
り、例えば１個のバッテリ１０３は６個のセル１０３ａ
…からなっている。上述した通りバッテリ１０３は前後
左右の４面が主に冷却される。すると、６個のセル１０
３ａ…中、第１番と第６番セルが他の第２〜５番セルよ
りも強く冷却される。冷却面積が極端に違うからであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のフ
ァンでバッテリの前後左右面を強制冷却するものにあっ
ては、複数のバッテリ間の温度差が顕著であり、しかも
１個のバッテリ内でも複数のセル間の温度差が著しい。
また、バッテリの上面及び底面からバッテリボックスの
壁を介して外との熱の授受も行なわれ温度むらは増大す
る傾向にある。

【０００６】バッテリ間の温度むらが大きいと、充電効
率に差がでて過充電のバッテリと充電不足のバッテリと
が混在することになり、充電・放電を繰返すと一部のバ
ッテリ（又はセル）は短時間で寿命が尽きる。バッテリ
は組バッテリと称してセットで交換するために、組バッ
テリの寿命が予定時間より大幅に短くなる可能性があ
る。また、一部のバッテリ（又はセル）が例えば１５℃
未満であると、充電性、放電性ともに悪化する。即ち、
所定以下の低温ではバッテリは性能を発揮しない。従来
のようにバッテリの底面がバッテリケースに当接して外
へ熱が放散する構成では、外気温の低い冬期や厳寒地で
は、実用に堪えないという不都合もある。そこで本発明
の目的は、バッテリを適温に温度制御すること及びバッ
テリ間の温度むらを少くすることのできるバッテリボッ
クス及びバッテリの温度制御方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するべく本発明は、電動車両に搭載された箱状バッテリ
の６面のうちの４面を断熱材で断熱し、残りの２面のみ
を冷却することでバッテリの温度を所定の範囲に保つこ
とを特徴とする。バッテリは直方体であり、それの冷却
される２面を面積の大きい方の側面とすればよい。

【０００８】バッテリボックスには、バッテリの側面を
通る空気の通路を妨げない範囲で、バッテリの前後面及
び上下面を覆う断熱材を充填する。バッテリボックス側
壁に内張りされる断熱材で、バッテリの長手方向を直交
する２面の断熱材のうちの一方をバッテリボックス側壁
から一定寸法離すことで、同側壁と断熱材との間に排気
通路を形成してもよい。

【０００９】具体的にはバッテリボックスに複数のバッ
テリを収納するバッテリボックスにおいて、このバッテ
リボックスの底に、バッテリの各々の側面へ冷却空気を
吹きつけるためのスリットを開ければよい。更にバッテ
リを直方体とし、それの面積の大きい方の側面にスリッ
トを臨ませればよい。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に
説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るバッテリボックス（第１実施例）の
分解斜視図であり、バッテリボックス１は、有底箱形状
のボックス本体２（ボックス外箱３と、このボックス外
箱３の４側面の内面に溶着したインナフレーム４と、中
央に渡したセンタフレーム５と、サポートフレーム６と
からなる。）と、このボックス本体２の底に付設される
エアダクト７…と、エアダクト７…の一端から空気を圧
送するクロスフローファン８と、ボックス本体２の底に
敷き詰められる下部断熱材１１と、前記センタフレーム
５に充填される中央断熱材１２と、前記インナフレーム
４に付設される側面断熱材１３と、全２４個のバッテリ
１４…と、バッテリ１４…相互間の上部隙間を塞ぐ目地
材１５…と、上部断熱材１６と、リッド１７とからな
る。

【００１１】ボックス本体２の底にはバッテリ１４の広
い面積側側面（長側面という）と隣のバッテリ１２の長
側面との間の隙間を臨む位置に吸気スリット２ａ…が開
けられ、また、クロスフローファン８の取付け位置から
一番遠い側のボックス本体２の側面に３個の縦長長円形
状の排気孔２ｂ…が開けられている。エアダクト７…は
手前が開口した筒の上面に前記床の吸気スリット２ａに
臨むスリット７ａ…が開けられたものである。下部断熱
材１１にも床の吸気スリット２ａに対応したスリット１
１ａが開けられている。

【００１２】中央断熱材１２にも、床の吸気スリット２
ａに対応した位置にスリット１２ａが開けられ、側面断
熱材１３にも同様にスリット１３ａが開けられている。

【００１３】図２は本発明のバッテリボックスの断面図
兼作用説明図であり、バッテリボックス１に左右２列に
収納されたバッテリ１４…は、下面を下部断熱材１１
で、上部を上部断熱材１６で、図左右の側面を中央断熱
材１２又は側面断熱材１３で断熱されていることを特徴
とする。なお、２８は排気通路である。図はバッテリ１
４，１４の中間で断面したものであるから、断熱材１
１，１２，１３のスリット１１ａ，１２ａ，１３ａが表
れている。

【００１４】次にバッテリボックス１の冷却について説
明をする。クロスフローファン８を始動すると、外気は
矢印のごとくエアダクト７に供給され、そこから上昇
し、次に水平流れとなって排気孔２ｂを介して外へ至
る。この間に、バッテリ１４は断熱されていない両側面
（面積の大きな長側面）は空気で冷却される。

【００１５】図３は本発明のバッテリボックスの平面説
明図であり、下部断熱材のスリット１１ａ…からの冷却
空気は矢印のごとくバッテリ１４…の長側面を冷却しつ
つ流れ、スリット１３ａ…および排気孔２ｂを介して外
へ排出される。

【００１６】図４は本発明のバッテリと断熱材の関係を
示す斜視図であり、バッテリ１４は長側面２面を除く他
の４面が断熱材１１，１２，１３，１６で囲われている
ことを示す。なお、上部断熱材１６はバッテリの端子な
どの関係でバッテリ１４の上面に密着することはできな
い。そこで、帯状の目地材１５…で上部隙間を塞いだこ
とを特徴とする。

【００１７】図５は本発明のバッテリボックスの温度制
御ブロック図であり、温度制御部２１に外気温度検出手
段２２とバッテリ温度検出手段２３の温度情報がインプ
ットされる。これに基づいて温度制御部２１はクロスフ
ローファン８及び充電器２４を入り切りする。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１は本発明に係る温度制御の制御方針を
まとめたものであり、バッテリ温度と外気温度とをパラ
メータにバッテリの温度制御をすることを特徴とする。
例えば、バッテリの管理温度範囲を２０〜５０℃とした
場合に、外気温度が５０℃超であれば、冷却ファン（ク
ロスフローファン８）を運転するとバッテリの温度を高
める恐れがある。そこで、バッテリ温度が外気温度超で
あるときを除いて原則として冷却ファンを運転しないこ
とにする。また、外気温度が２０℃未満で冷却ファンを
運転するとバッテリを冷やし過ぎることが予想される。
そこでバッテリ温度が４０℃以下の場合には冷却ファン
を運転しないことにする。外気温度が２０〜５０℃の範
囲で冷却ファンを運転し、バッテリ温度が５０℃を超え
るようなら充電を中断することにする。

【００２０】図６及び図７は本発明に係る温度制御の制
御フローの一例を示す図であり、前記表１をきめ細かく
実施するためのもので、図６のは図７のにつなが
る。詳しい説明は省略するが表１の外気温度２０〜５０
℃での制御を図６に、５０℃超及び２０℃未満での制御
を図７に例示した。

【００２１】上記制御により、図３に示すごとく各バッ
テリ１４…の側面を各々冷却することにより、全てのバ
ッテリ１４が２０〜５０℃の範囲になり、しかも冷却条
件が各バッテリ１４において十分に同一であるので相互
の温度差は僅かである。更に、１個のバッテリ１４は６
個のセルからなるが６個のセルともに左右の側面を同一
条件で冷却されるのでセルの相互の温度差も僅かであ
る。従って、本発明によればバッテリの寿命が予定時間
に良好に合致する。

【００２２】図８は本発明に係るバッテリボックス（第
２実施例）の分解斜視図であり、第１実施例は冷却空気
をバッテリボックス１の長手方向直角方向に流したが、
この第２実施例では冷却空気をバッテリボックスの長手
方向に流すことを特徴とする。そのために、バッテリボ
ックス３１はボックス本体３２にクロス方向にセンタフ
レーム３４を介設してボックス本体３２を２室に区画す
ると共に各室に各々クロスフローファン３５，３５を配
置したことを特徴とする。その他、３６は下部断熱材、
３７は側部断熱材、３８はバッテリ、３９は中央断熱
材、４１は上部断熱材、４２はリッド、そして図下部の
４３はエアダクトである。

【００２３】図９は第２実施例のエアダクトの平面拡大
図であり、エアダクト４３は大中小のＶプレート４３
ａ，４３ｂ，４３ｃを図のように取付けたものであり、
図右から矢印のように冷却空気を流すと、、のご
とく等量分流されるため好ましい。

【００２４】図１０は第２実施例の作用図であり、図左
のファン３５からの空気は右向き矢印のとおりに流れて
バッテリ３８…の長側面を冷却し、センタフレーム３４
内部を通ってボックス外に排出される。図右のファン３
５からの左向き空気流れも同様である。この第２実施例
は大型バッテリボックスに好適である。

【００２５】又、図示しないがボックス本体２に十字、
キ字の如くセンタフレームを介設してもよい。このよう
にセンタフレームを入れることによりバッテリボックス
の剛性を高めることができると共に、センタフレームを
排気通路にすることもでき、構造設計の多用化が図れ
る。

【００２６】図１１は本発明に係る温度制御に好適な伝
熱板の斜視図であり、バッテリ４５の長側面に伝熱フィ
ン４６つき伝熱板４７を張り付けるとよい。伝熱面積が
増大して熱交換が促進できる。

【００２７】図１２は本発明におけるバッテリ配置の別
実施例であり、バッテリ５１が小型である、薄型であ
る、許容温度が高いなどの理由で前記第１，２実施例よ
りも冷却を弱めても差支えない場合には、バッテリ５
１，５１の長側面同士を密着し、残りの長側面のみを空
気冷却するものである。この別実施例によれば、前記第
１，２実施例に対して断熱材の節約とバッテリボックス
の小型化とが図れる。

【００２８】

【発明の効果】以上に述べた通り本発明は、バッテリ相
互間の温度むら及びセル相互間の温度むらを小さくでき
るのでバッテリの性能を発揮させ、寿命を延ばすことが
できる。具体的には、請求項１において箱状バッテリの
６面中、４面を断熱し、残りの２面を冷却するようにし
たので、バッテリへの熱の授受が明確となり、この結
果、バッテリの温度を良好に制御できる。請求項２にお
いて、冷却面を大きい方の側面としたので、バッテリに
おけるセル相互の冷却条件を揃えることができる。

【００２９】請求項３のバッテリボックスは、バッテリ
を断熱材で囲う構造であるから、バッテリの均一温度制
御が可能である。請求項４のバッテリボックスは、同側
壁と断熱材との間に排気通路を形成したので、リッド又
はリッド近傍に格別の排気通路を設ける必要が無く、バ
ッテリボックスの構造が複雑にならない。

【００３０】請求項５のバッテリボックスは、ボックス
の底にスリットを設け、このスリットからバッテリ側面
へ冷却空気を吹きつけることのできる構造としたので、
複数のバッテリが均一の条件で冷却され得る。請求項６
は、請求項５のスリットをバッテリの大きい方の側面へ
臨ませたので、バッテリのセルを温度差無く均等に冷却
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバッテリボックス（第１実施例）
の分解斜視図

【図２】本発明のバッテリボックスの断面図兼作用説明
図

【図３】本発明のバッテリボックスの平面説明図

【図４】本発明のバッテリと断熱材の関係を示す斜視図

【図５】本発明のバッテリボックスの温度制御ブロック
図

【図６】本発明に係る温度制御の制御フローの一例を示
す図

【図７】本発明に係る温度制御の制御フローの一例を示
す図

【図８】本発明に係るバッテリボックス（第２実施例）
の分解斜視図

【図９】第２実施例のエアダクトの平面拡大図

【図１０】第２実施例の作用図

【図１１】本発明に係る温度制御に好適な伝熱板の斜視
図

【図１２】本発明におけるバッテリ配置の別実施例

【図１３】従来のバッテリボックスの平面断面図

【図１４】従来のバッテリボックスの側面断面図

【図１５】従来のバッテリボックスにおける冷却空気の
温度曲線図

【図１６】従来のバッテリの平面拡大図

【符号の説明】

１…バッテリボックス、２…ボックス本体、７…エアダ
クト、８…クロスフローファン、１１…下部断熱材、１
２…中央断熱材、１４…バッテリ、１５…目地材、１６
…上部断熱材、１７…リッド、１８…排気通路、２１…
温度制御部、２２…外気温度検出手段、２３…バッテリ
温度検出手段。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動車両に搭載された箱状バッテリの６
   面のうちの４面を断熱材で断熱し、残りの２面のみを冷
   却することでバッテリの温度を所定の範囲に保つことを
   特徴とした電動車両のバッテリの温度制御方法。
2. 【請求項２】 前記バッテリは直方体であり、それの冷
   却される２面が面積の大きい方の側面であることを特徴
   とした請求項１記載の電動車両のバッテリの温度制御方
   法。
3. 【請求項３】 バッテリボックスには、バッテリの側面
   を通る空気の通路を妨げない範囲で、バッテリの前後面
   及び上下面を覆う断熱材が充填されていることを特徴と
   するバッテリボックス。
4. 【請求項４】 前記バッテリボックス側壁に内張りされ
   る断熱材で、バッテリの長手方向を直交する２面の断熱
   材のうちの一方をバッテリボックス側壁から一定寸法離
   すことで、同側壁と断熱材との間に排気通路を形成した
   ことを特徴とする請求項３記載のバッテリボックス。
5. 【請求項５】 バッテリボックスに複数のバッテリを収
   納するバッテリボックスにおいて、このバッテリボック
   スの底に、前記バッテリの各々の側面へ冷却空気を吹き
   つけるためのスリットが開けられていることを特徴とす
   る電動車両のバッテリボックス。
6. 【請求項６】 前記バッテリは直方体であり、それの面
   積の大きい方の側面に臨んで前記スリットが開けられて
   いることを特徴とする請求項５記載の電動車両のバッテ
   リボックス。