JPH0730450U - 電気自動車用バッテリの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電気自動車用バッテリの冷却装置
に関し、電気自動車用バッテリを十分に冷却できるよう
にしてバッテリの劣化を抑制できるようにすることを目
的とする。 【構成】 電気自動車用バッテリ１２を収納するケース
１１内に、該バッテリ１２を冷却しうるように、該バッ
テリ１２の表面側に吸熱部１３Ａを当接させるようにし
てヒートパイプ１３が配設されるように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電気自動車用バッテリの冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、地球環境を保護しようとする動きが強まっているが、特に、化石燃料を 大量消費することによる大気の汚染は深刻な問題となっており、大気汚染の防止 は、地球環境を保護する上で極めて重要な課題である。 自動車においても、現在はガソリンや軽油等の化石燃料によるエンジンが主流 となっており、これらのエンジンの排出ガスの浄化が推進されている。この一方 で、直接には排出ガスを出さないので、所謂電気自動車が注目されつつある。

【０００３】 この電気自動車は、現時点では、実用上種々の課題が残されており、一部の分 野で実用化されているものの一般に普及するまでには至っていない。そこで、電 気自動車をより実用的なものにすべく、現在、電気自動車に関して、様々な技術 が提案されている。 ところで、電気自動車の重要な構成要素にバッテリがあるが、この電気自動車 用バッテリは、充電と放電とを繰り返すことにより寿命性能の劣化が早まり、一 般には、数年に１回程度はバッテリ交換が必要となる。

【０００４】 ニッケル系のバッテリをはじめとして、このバッテリの劣化は温度環境に大き く依存し、バッテリは高温下で充放電すると劣化が著しいことが知られている。 特に、バッテリを充放電する際にはバッテリが加熱するので、この時の温度環境 がバッテリの劣化に大きく影響する。 そこで、従来より、電気自動車用バッテリの冷却手段が考えられているが、こ のような従来の冷却手段としては、エンジンの空冷機構とほぼ同様な構成のもの が考えられている。即ち、電気自動車用バッテリ（複数のバッテリの集合体を示 す）を構成する多数のバッテリ（単一のバッテリを示す）は、一般にケース内に 収納されるが、ケース内の各バッテリの周囲に、冷却風を流通させる流通空間を 設けて、この流通空間にラジエータで冷却された冷気を送風するものである。冷 気の駆動は、走行風を利用したり、ファンにより強制駆動する。いずれにしても 、エンジン冷却と同様に外気をラジエータで冷却してバッテリの周囲に流通させ るという構成である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述の従来の電気自動車用バッテリの冷却手段では、以下のよ うな課題がある。 （１）各バッテリの周囲に十分な冷却風を流通させるには、流通空間を大きく 確保する必要があり、バッテリの収納ケースが大型化してしまう。

【０００６】 （２）各バッテリの周囲に十分な冷却風を送っても、十分に冷却をできない場 合がある。つまり、上述のようにバッテリの劣化は高温になるほど著しく、例え ばニッケル系のバッテリの場合、バッテリ温度が４５°Ｃ以上で充電すると急速 に劣化する。そこで、バッテリ温度を４５°Ｃ以下に保持したいが、外気温が高 い夏場等や、加熱が激しい急速充電の際には、冷却能力の限界からこれが困難で ある。

【０００７】 （３）そこで、上述の従来の冷却手段のように単にラジエータで冷却されただ けの冷気でなく、車両に搭載されたエアコンディショナ（エアコン）でつくられ た冷気をバッテリの冷却に導入する手段も考えられる。しかし、この場合にも、 通常のエアコンの冷却能力では十分な冷却にはならず、また、エアコンのダクト をバッテリの収納ケースに導入する必要があるなどから、スペース上の問題も生 じる。

【０００８】 本考案は、上述の課題に鑑み創案されたもので、電気自動車用バッテリを十分 に冷却できるようにしてバッテリの劣化を抑制できるようにした、電気自動車用 バッテリの冷却装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

このため、請求項１記載の本考案の電気自動車用バッテリの冷却装置は、電気 自動車用バッテリを収納するケース内に、該バッテリを冷却しうるように、該バ ッテリの表面側に吸熱部を当接させるようにしてヒートパイプが配設されている ことを特徴としている。

【００１０】 また、請求項２記載の本考案の電気自動車用バッテリの冷却装置は、請求項１ 記載の構成において、該ヒートパイプが、該バッテリの冷却手段とともに、該ケ ースを補強する構造要素として兼用されていることを特徴としている。

【００１１】

【作用】

上述の請求項１記載の本考案の電気自動車用バッテリの冷却装置では、電気自 動車用バッテリを収納するケース内に配設されたヒートパイプが、該バッテリの 表面側に当接した吸熱部を通じて該バッテリを冷却する。 また、上述の請求項２記載の本考案の電気自動車用バッテリの冷却装置では、 該ヒートパイプが、該バッテリの冷却手段とともに、該ケースを補強する構造要 素として兼用されているので、該ケースが小型化される。

【００１２】

【実施例】

以下、図面により、本考案の実施例について説明すると、図１〜図４は本考案 の第１実施例としての電気自動車用バッテリの冷却装置を示すもので、図１はそ の構成を示す電気自動車の模式的な側面図、図２はそのバッテリケースを示す模 式的な斜視図、図３はそのヒートパイプの設置状況を示すバッテリケースの模式 的な部分拡大図、図４はそのヒートパイプ吸熱部の配置を示すバッテリケースの 模式的な平面図である。

【００１３】 この電気自動車用バッテリの冷却装置は、図１に示すように、車体１０のフロ ア１０Ａの下部に設けられたバッテリケース１１と、このバッテリケース１１に バッテリ１２側に吸熱部１３Ａを向けて設置されたヒートパイプ１３と、ヒート パイプ１３の放熱部１３Ｂに冷却風を送り込む冷却風供給装置１４とから構成さ れている。

【００１４】 冷却風供給装置１４は、車両の前方から走行風を取り入れうるエアダクト１５ ，１６と、バッテリケース１１の上部の冷却風流通空間１７と、エアダクト１５ ，１６，冷却風流通空間１７の間に設けられた熱交換器１８と、熱交換器１８の 上流で冷却風流通空間１７側へ冷気を強制駆動するファン（例えばシロッコファ ン）１９と、エアダクト１５，１６の流入部に設けられたダンパ２０，２１と、 冷却風流通空間１７の下流に設けられたダンパ２２とから構成されている。また 、熱交換器１８の冷却効率を高めるために、例えば熱交換器１８の冷媒等を冷却 する補助冷却装置１８Ａが設けられている。

【００１５】 また、ここでは、図示していないが、例えばバッテリ２の温度を検出する温度 センサと、この温度センサからの検出データに基づいて、ダンパ２０，２１，２ ２の開閉及びファン１９や補助冷却装置１８Ａの作動をフィードバック制御する コントローラとが設けられている。 つまり、コントローラでは、温度データに基づいて例えばヒートパイプ１３に よるバッテリ１２の冷却が過剰であると判断すれば、ダンパ２０を閉鎖し勿論フ ァン１９は停止させて、エアダクト１６からの外気（走行時には走行風）のみで ヒートパイプ１３を冷却する。さらに、これでもバッテリ１２の冷却が過剰であ ると判断すれば、ダンパ２０，２１，２２をいずれも閉鎖し勿論ファン１９は停 止させて、ヒートパイプ１３の冷却を行なわない。

【００１６】 また、例えばヒートパイプ１３によるバッテリ１２の冷却が不十分であると判 断すれば、ダンパ２０，２１を開放しファン１９を作動させて外気（走行時には 走行風）を導入してヒートパイプ１３を冷却する。さらに、これでもヒートパイ プ１３によるバッテリ１２の冷却が不十分であると判断すれば、補助冷却装置１ ８Ａを作動させて熱交換器１８による冷却効率を高めて、外気の冷却を促進し、 このような熱交換器１８で強制冷却された外気を導入してヒートパイプ１３を冷 却するのである。

【００１７】 バッテリケース１１内及びエアダクト１５内は、図２に示すように構成されて おり、バッテリケース１１内には、多数のバッテリ１２が並べて設置されており 、各バッテリ１２の周囲にはバッテリ表面に接触するようにして（図３参照）複 数のヒートパイプ１３の吸熱部１３Ａが配設されている。ここでは、ヒートパイ プ１３がバッテリケース１１内でバッテリ１２を支持する支持部材即ちバッテリ ケース１１の構造要素を兼用している。

【００１８】 各ヒートパイプ１３はバッテリ１２の上面よりも上方の冷却風流通空間１７内 に放熱部１３Ｂを露出させている。また、冷却風流通空間１７内には、多数の薄 板状の冷却フィン２３が設けられており、これらの冷却フィン２３はいずれも図 ３に示すように各放熱部１３Ｂに結合されている。 この実施例では、各冷却フィン２３は、図４に示すように、各バッテリ１２の 外周面位置に沿うように四角形に形成されている。なお、この冷却フィン２３は 、図３に示すように、各バッテリ１２毎に設けてもよく、図４に示すように、多 数のバッテリ１２に対応するようにして一体的に設けてもよい。

【００１９】 また、図３に示すように、冷却フィン２３の下方に、バッテリ１２を直接収容 し、ヒートパイプ１３の吸熱部１３Ｂを支持するインナーケース２４を設けるよ うにしてもよい。 本考案の第１実施例としての電気自動車用バッテリの冷却装置は、上述のよう に構成されているので、バッテリ１２の熱は、ヒートパイプ１３の吸熱部１３Ａ で吸収されて、ヒートパイプ１３の放熱部１３Ｂに送られて、ここで、冷却風流 通空間１７内の冷気に放出される。これにより、バッテリ１２が冷却される。

【００２０】 このとき、ヒートパイプ１３の放熱部１３Ｂは、冷却風流通空間１７内の冷気 により直接又はこの冷気で冷却される冷却フィン２３を介して間接的に冷却され るが、図示しないコントローラが、この放熱部１３Ｂの冷却状態を制御しながら 、バッテリ１２の冷却を調整できる。 つまり、図示しないコントローラは、温度データに基づいてヒートパイプ１３ によるバッテリ１２の冷却が過剰であるか不足しているかを判断して、ダンパ２ ０，２１，２２の開閉及びファン１９，補助冷却装置１８Ａの作動をフィードバ ック制御して、バッテリ１２の冷却を調整する。

【００２１】 例えば冷却が過剰の場合は、補助冷却装置１８Ａは停止させて、ファン１９を 作動させながら、エアダクト１５，１６からの外気（走行時には走行風）を特別 に冷却することなく導入してヒートパイプ１３を冷却する。これにより、ヒート パイプ１３の冷却効率が低下するので、バッテリ１２の冷却が抑制される。 これでもなお冷却が過剰の場合は、ダンパ２０，２１，２２をいずれも閉鎖し て勿論ファン１９は停止させて、ヒートパイプ１３の冷却を停止する。これによ り、ヒートパイプ１３の冷却効率が大きく低下するので、バッテリ１２の冷却が さらに抑制される。

【００２２】 逆に、この状態でヒートパイプ１３の冷却が不十分な場合は、まず、ダンパ２ ０，２１を開放し、ファン１９を作動させながら、エアダクト１５，１６からの 外気（走行時には走行風）を導入してヒートパイプ１３を冷却する。これにより 、ヒートパイプ１３の冷却効率が向上するので、バッテリ１２の冷却が促進され る。

【００２３】 これでもなおヒートパイプ１３の冷却が不十分な場合は、補助冷却装置１８Ａ を作動させて熱交換器１８でより強制的に冷却された外気を導入してヒートパイ プ１３を冷却する。これにより、ヒートパイプ１３の冷却効率が更に向上するの で、バッテリ１２の冷却が大きく促進される。 一般に、ヒートパイプ１３は極めて熱伝導が良いので、このようなヒートパイ プ１３を通じたバッテリ１２の冷却は、極めて効率がよく行なわれる。したがっ て、例えば外気温が高い夏場等や加熱が激しい急速充電の際にも、バッテリ１２ を所望の温度（例えば４５°以下）まで十分に冷却しうるようになり、バッテリ １２の劣化の抑制に大幅に貢献しうるのである。

【００２４】 また、ヒートパイプ１３がバッテリケース１１の構造要素でありバッテリ１２ を支持する支持部材を兼用しているので、バッテリ１２の周囲は、ヒートパイプ １３の吸熱部１３Ａが収められる空間があれば十分であり、バッテリケース１１ の大型化を抑制できる。また、バッテリの充放電時に見られるガス発生による外 槽ケースの膨張を防止する役割も果たすため、従来、膨張防止のために用いてい る補強バンドが不要となる。さらに、ヒートパイプ１３による冷却効率によって 冷却風流通空間１７の容量を制限しながらもバッテリ１２を所望の冷却が期待で きるので、本冷却装置が車両のスペースを大きく専有する不具合もない。

【００２５】 次に、第２実施例を説明すると、図５〜図７は本考案の第２実施例としての電 気自動車用バッテリの冷却装置を示すもので、図５はそのヒートパイプ吸熱部の 配置を示すバッテリケースの模式的な平面図、図６はそのヒートパイプ放熱部の 構造を示すヒートパイプ設置スペースの模式的な三面図、図７はそのヒートパイ プ放熱部の構造の変形例を示すヒートパイプ設置スペースの模式的な三面図であ る。

【００２６】 この実施例では、図５に示すように、ヒートパイプ１３の吸熱部１３Ａは各バ ッテリ１２の周囲全体ではなく対向する２つの側面についてだけ設置されている 。また、この実施例でも、冷却フィン２３の下方に、ヒートパイプ１３の吸熱部 １３Ａを支持するインナーケース２４が設けられている。 ヒートパイプ１３の放熱部１３Ｂ及び冷却フィン２３は、図６に示すように、 バッテリ１２の上面中央に並設された電解液補充キャップ１２Ａ上を避けるよう にして、バッテリ１２の上半面を覆うように設置されている。この図では、もう 一方のバッテリ１２の上半面（図６中、下半部）については記載を省略している が、放熱部１３Ｂ及び冷却フィン２３は、こちらにも同様に配設されている。

【００２７】 ここでは、冷却フィン２３は、冷却風の流通方向（図５に示すバッテリケース １１の長手方向であり、図６（Ａ）では上下方向である）へ向けて多数並設され 、放熱部１３Ｂはこの中を貫通して屈曲しながら上昇するように配設されている 。なお、符号２５は水平基準線を示す。 また、電解液補充キャップ１２Ａ上を意識せずに、ヒートパイプ１３の放熱部 １３Ｂ及び冷却フィン２３を設置すると、例えば図７に示すように構成すること ができる。

【００２８】 このようにして、第２実施例のような構成によっても、装置の設置スペースを 大きく専有することなく、常に、バッテリ１２を所望の温度（例えば４５°以下 ）まで十分に冷却しうるようになり、バッテリ１２の劣化の抑制に大幅に貢献し うる効果があり、特に、バッテリケース１１内に冷却系のしめるスペースが縮小 するので、スペース効率がよい。

【００２９】 なお、本電気自動車用バッテリの冷却装置のヒートパイプの形状及び設置形態 は上述の各実施例のものに限定されるものではなく、適宜の形状及び形態に設定 しうるものであり、冷却風供給装置１４の全体構成や、エアダクト１５，１６や 冷却風流通空間１７の構成やダンパ２０，２１，２２や冷却フィン２３の設置状 態等もこれに限定されるものでなく、適宜省略することも考えられる。

【００３０】

【考案の効果】

以上詳述したように、請求項１記載の本考案の電気自動車用バッテリの冷却装 置によれば、電気自動車用バッテリを収納するケース内に、該バッテリを冷却し うるように、該バッテリの表面側に吸熱部を当接させるようにしてヒートパイプ が配設されるという構成により、装置の設置スペースを大きく専有することなく 、常に、バッテリを所望の温度まで十分に冷却しうるようになり、バッテリの劣 化の抑制に大幅に貢献しうる効果がある。

【００３１】 また、請求項２記載の本考案の電気自動車用バッテリの冷却装置によれば、請 求項１記載の構成において、該ヒートパイプが、該バッテリの冷却手段とともに 、該ケースを補強する構造要素として兼用されるという構成により、上記の効果 に加えて、ケースの小型化により装置の設置スペースをさらに縮小できる利点も ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例としての電気自動車用バッ
テリの冷却装置の構成を示す電気自動車の模式的な側面
図である。

【図２】本考案の第１実施例としての電気自動車用バッ
テリの冷却装置の要部であるバッテリケースを示す模式
的な斜視図である。

【図３】本考案の第１実施例としての電気自動車用バッ
テリの冷却装置のヒートパイプの設置状況を示すバッテ
リケースの模式的な部分拡大図である。

【図４】本考案の第１実施例としての電気自動車用バッ
テリの冷却装置のヒートパイプ吸熱部の配置を示すバッ
テリケースの模式的な平面図である。

【図５】本考案の第２実施例としての電気自動車用バッ
テリの冷却装置のヒートパイプ吸熱部の配置を示すバッ
テリケースの模式的な平面図である。

【図６】本考案の第２実施例としての電気自動車用バッ
テリの冷却装置のヒートパイプ放熱部の構造を示すヒー
トパイプ設置スペースの模式的な三面図であり、（Ａ）
は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は要部側面図であ
る。

【図７】本考案の第２実施例としての電気自動車用バッ
テリの冷却装置のヒートパイプ放熱部の構造の変形例を
示すヒートパイプ設置スペースの模式的な三面図であ
り、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は要部側
面図である。

【符号の説明】

１ 車両駆動用電動機 ２ 主バッテリ（電気自動車用バッテリ） ３ 電動機コントローラ １０ 車体 １０Ａ フロア １１ バッテリケース １２ バッテリ １３ ヒートパイプ １３Ａ 吸熱部 １３Ｂ 放熱部 １４ 冷却風供給装置 １５，１６ エアダクト １７ 冷却風流通空間 １８ 熱交換器 １８Ａ 補助冷却装置 １９ ファン ２０，２１，２２ ダンパ ２３ 冷却フィン ２４ インナーケース ２５ 水平基準線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 古賀 久光 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)考案者 加藤 正朗 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気自動車用バッテリを収納するケース
   内に、該バッテリを冷却しうるように、該バッテリの表
   面側に吸熱部を当接させるようにしてヒートパイプが配
   設されていることを特徴とする、電気自動車用バッテリ
   の冷却装置。
2. 【請求項２】 該ヒートパイプが、該バッテリの冷却手
   段とともに、該ケースを補強する構造要素として兼用さ
   れていることを特徴とする、請求項１記載の電気自動車
   用バッテリの冷却装置。