WO2018173355A1

WO2018173355A1 - 蓄電装置

Info

Publication number: WO2018173355A1
Application number: PCT/JP2017/040410
Authority: WO
Inventors: 哲男秋田; 光保上田; 綾井　直樹
Original assignee: 住友電気工業株式会社
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2018-09-27
Also published as: JP7001089B2; CN110431684A; US11217842B2; JPWO2018173355A1; CN110431684B; US20200036069A1

Abstract

本開示の一態様に係る蓄電装置は、底壁と、底壁に対向する上壁とを含む筐体と、蓄電池と、電装部と、冷却部とを有する。蓄電池は、筐体内において底壁から離間して配置される。電装部は、筐体内において蓄電池よりも上壁側に配置される。第１ファンは、蓄電池と電装部との間に配置され、かつ蓄電池側から電装部側へと空気を流す第１ファンを有する。

Description

蓄電装置

　本開示は、蓄電装置に関する。本出願は、２０１７年３月２４日に出願した日本特許出願である特願２０１７－０５９２７２号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

　例えば、特開平９－１７１８０６号公報（特許文献１）には、電池収納箱と、電池収納箱の内部に配置される蓄電池とを有する蓄電装置が開示されている。

特開平９－１７１８０６号公報

　本開示の一態様に係る蓄電装置は、筐体と、蓄電池と、電装部と、第１ファンとを備える。筐体は、底壁と上壁とを有する。上壁は、底壁に対向する。蓄電池は、筐体内において底壁から離間して配置される。電装部は、筐体内において蓄電池よりも上壁側に配置される。第１ファンは、蓄電池と電装部との間に配置され、かつ蓄電池側から電装部側へと空気を流す。

図１は、実施形態に係る蓄電装置の側面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図３は、実施形態に係る蓄電装置の底面図である。図４は、支持板近傍における部分斜視図である。図５は、図４のＶ－Ｖにおける断面図である。

　［本開示が解決しようとする課題］
　蓄電池は、温度上昇に伴い性能の劣化が懸念される。そのため、蓄電装置においては、蓄電池を効率的に冷却することが求められる。しかしながら、特許文献１に記載の蓄電装置においては、このような蓄電池を効率的に冷却することについて、特段の対策が講じられていない。

　本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、筐体内に配置される蓄電池を効率的に冷却することができる蓄電装置を提供するものである。

　［本開示の効果］
　本開示の一態様に係る蓄電装置によると、筐体内に配置される蓄電池を効率的に冷却することができる。

　［本開示の実施形態の説明］
　まず、本開示の実施態様を列記して説明する。

　（１）本開示の一態様に係る蓄電装置は、底壁と、底壁に対向する上壁とを含む筐体と、蓄電池と、電装部と、冷却部とを有する。蓄電池は、筐体内において底壁から離間して配置される。電装部は、筐体内において蓄電池よりも上壁側に配置される。第１ファンは、蓄電池と電装部との間に配置され、かつ蓄電池側から電装部側へと空気を流す。

　上記（１）の蓄電装置によると、筐体内に配置される蓄電池を効率的に冷却することができる。

　（２）上記（１）の蓄電装置は、筐体内に配置され、かつ、蓄電池が載置される支持板をさらに有していてもよい。筐体は、上壁及び底壁に連なる側壁をさらに有していてもよい。支持板には、蓄電池が載置される部分以外において、支持板を貫通する開口が設けられる。側壁には、側壁を貫通し、かつ底壁と支持板との間の空間を筐体の外部に接続する吸気口が設けられる。

　上記（２）の蓄電装置によると、筐体内に配置される蓄電池をさらに効率的に冷却することができる。

　（３）上記（２）の蓄電装置は、開口を覆うように配置されるフィルタをさらに有していてもよい。

　上記（３）の蓄電装置によると、埃、虫等が蓄電池、冷却部及び電装部の周囲に到達することを抑制することができる。

　（４）上記（２）の蓄電装置において、支持板は、蓄電池を挟み込むように設けられ、かつ上壁に向かう方向に突出する突出部を有していてもよい。

　上記（４）の蓄電装置によると、蓄電池が支持板上において位置がずれてしまうことを抑制できる。

　（５）上記（４）の蓄電装置は、突出部を覆うように配置される保護部材をさらに有していてもよい。

　上記（５）の蓄電装置によると、突出部が蓄電池と接触することにより蓄電池に傷等が生じることを抑制できる。

　（６）上記（１）の蓄電装置は、第１ファンの蓄電池側に配置され、かつ第１ファンから蓄電池に向かって突出して蓄電池に当接する固定具をさらに有していてもよい。

　上記（６）の蓄電装置によると、蓄電池及び電装部の冷却を阻害することなく蓄電池の位置を固定することができる。

　（７）上記（６）の蓄電装置において、固定具は、蓄電池に当接する部分に設けられた緩衝部材を有していてもよい。

　上記（７）の蓄電装置によると、固定具から蓄電池に過度の応力が印加されることを防止し、蓄電池に亀裂等が発生することを抑制できる。

　（８）上記（１）の蓄電装置において、電装部は、封止部材と、発熱部品と、ヒートシンクとを有していてもよい。発熱部品は、封止部材により画される空間の内部に配置される。ヒートシンクは、第１ファン側に設けられ、かつ封止部材から少なくとも一部が露出する。

　上記（８）の蓄電装置によると、電装部の冷却を可能としつつ、電装部の内部を防塵することができる。

　（９）上記（８）の蓄電装置において、電装部は、封止部材により画される空間の内部に配置される第２ファンをさらに有していてもよい。

　上記（９）の蓄電装置によると、電装部内部の防塵性を確保しつつ、電装部の冷却を効率的に行うことができる。

　（１０）上記（１）の蓄電装置において、筐体は、上壁及び底壁と連なる側壁をさらに有していてもよい。側壁には、側壁を貫通し、かつ第１ファンよりも底壁側に配置される排気口が設けられる。

　上記（１０）の蓄電装置によると、筐体の内部に雨水等が浸入することを抑制できる。
　［本開示の実施形態の詳細］
　次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。なお、各図中同一又は相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

　（実施形態に係る蓄電装置の構成）
　以下に、実施形態に係る蓄電装置の構成について説明する。

　図１は、実施形態に係る蓄電装置の側面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図２中において、空気の流れは、矢印により示されている。図１及び図２に示すように、実施形態に係る蓄電装置は、筐体１と、蓄電池２と、電装部３と、第１ファン４とを有している。実施形態に係る蓄電装置は、支持板５と、フィルタ６と、保護部材７と、固定具８とをさらに有していてもよい。

　筐体１は、底壁１１と、上壁１２と、側壁１３とを有している。底壁１１は、設置面と対向している。底壁１１は、内面１１ａと外面１１ｂとを有している。内面１１ａは、筐体１の内部側の面である。外面１１ｂは、内面１１ａの反対面である。上壁１２は、底壁１１に対向している。側壁１３は、底壁１１及び上壁１２に連なっている。側壁１３は、内面１３ａと、外面１３ｂとを有している。内面１３ａは、筐体１の内部側の面である。外面１３ｂは、内面１３ａの反対面である。なお、筐体１には、脚部１４が設けられている。脚部１４は、設置面上において、筐体１を支持している。

　図３は、実施形態に係る蓄電装置の底面図である。図２に示すように、底壁１１には、貫通穴１１ｃが設けられている。貫通穴１１ｃは、内面１１ａから外面１１ｂに向かう方向（又は、外面１１ｂから内面１１ａに向かう方向）に、底壁１１を貫通している。貫通穴１１ｃは、複数設けられていてもよい。貫通穴１１ｃからは、筐体１の内部に侵入した水等が排出される。

　図１及び図２に示すように、側壁１３には、吸気口１３ｃ及び排気口１３ｄが設けられている。吸気口１３ｃは、排気口１３ｄが設けられる側壁１３に設けられていることが好ましい。吸気口１３ｃは、内面１３ａから外面１３ｂに向かう方向（又は、外面１３ｂから内面１３ａに向かう方向）に側壁１３を貫通している。排気口１３ｄは、内面１３ａから外面１３ｂに向かう方向（又は、外面１３ｂから内面１３ａに向かう方向）に側壁１３を貫通している。吸気口１３ｃは、支持板５よりも底壁１１側に配置されている。これにより、吸気口１３ｃは、底壁１１と支持板５との間の空間を、筐体１の外部に接続している。排気口１３ｄは、第１ファン４よりも、底壁１１側に配置されている。排気口１３ｄは、吸気口１３ｃよりも上壁１２側に配置されている。吸気口１３ｃからは、蓄電池２及び電装部３を冷却する空気が導入される。排気口１３ｄからは、蓄電池２及び電装部３を冷却した空気が排出される。吸気口１３ｃ及び排気口１３ｄは、複数設けられていてもよい。

　図１に示すように、蓄電池２は、筐体１内に配置されている。蓄電池２は、底壁１１から離間して配置されている。蓄電池２は、例えばリチウム（Ｌｉ）イオン電池である。

　電装部３は、筐体１内に配置されている。電装部３は、蓄電池２よりも上壁１２側に配置されている。電装部３は、封止部材３１と、発熱部品３２と、ヒートシンク３３とを有していてもよい。電装部３は、第２ファン３４をさらに有していてもよい。

　封止部材３１は、電装部３の内部空間を画している。電装部３の内部空間は、封止部材３１により、気密に封止されている。発熱部品３２は、封止部材３１により画される空間内に配置されている。発熱部品３２は、電装部３の動作時に熱を発する電気部品である。発熱部品３２は、例えばリアクトル等である。

　ヒートシンク３３は、電装部３の第１ファン４側に配置されている。ヒートシンク３３は、少なくとも一部が封止部材３１から露出している。ヒートシンク３３は、例えばアルミニウム合金等の熱伝導率が高い材料により構成されている。ヒートシンク３３は、第１ファン４側に突出するフィンを有していてもよい。フィンは、側壁１３に向かう方向に延在していることが好ましい。電装部３には、図示していないが、縦型のＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）等のパワー半導体素子が含まれている。このパワー半導体素子は、好ましくはヒートシンク３３上に搭載されている。

　第２ファン３４は、封止部材３１により画される空間内に配置されている。第２ファン３４の出力は、第１ファン４の出力よりも小さいことが好ましい。第２ファン３４は、発熱部品３２に向かって空気を供給するように構成されていることが好ましい。

　図１に示すように、第１ファン４は、筐体１内に配置されている。より具体的には、第１ファン４は、蓄電池２と電装部３との間に配置されている。第１ファン４は、電装部３から離間して配置されている。第１ファン４の出力は、第２ファン３４の出力よりも大きい。第１ファン４は、吸気口１３ｃから導入された空気を、蓄電池２側から電装部３側へと流すように構成されている。より具体的には、第１ファン４は、蓄電池２を冷却した空気を、電装部３へと送る。電装部３に接触した当該空気は、側壁１３側に向かい、排気口１３ｄから筐体１の外部へと排出される。

　支持板５は、筐体１の内部に配置されている。支持板５は、底壁１１に平行に延在している。支持板５は、底壁１１から離間して配置されている。支持板５には、蓄電池２が載置されている。図４は、支持板近傍における部分斜視図である。図５は、図４のＶ－Ｖにおける断面図である。図５中において、蓄電池２を冷却する空気の流れは、矢印により示されている。図４及び図５に示すように、支持板５には、開口５１が設けられている。開口５１は、底壁１１側から上壁１２側に向かう方向（又は、上壁１２側から底壁１１側に向かう方向）に支持板５を貫通している。開口５１は、蓄電池２が載置される部分以外に設けられている。吸気口１３ｃから筐体１の内部に導入された空気は、開口５１を通過して、第１ファン４へと引き込まれる。

　支持板５は、突出部５２を有している。突出部５２は、支持板５の蓄電池２が載置される側の面（支持板５の上壁１２側の面）に設けられている。突出部５２は、支持板５に載置される蓄電池２を挟み込むように設けられている。突出部５２は、上壁１２に向かう方向に突出している。

　支持板５は、例えば支柱５３に取り付けられている。支柱５３は、底壁１１に取り付けられている。支柱５３は、底壁１１から上壁１２に向かって延在している。これにより、支持板５は、筐体１内で支持されている。

　フィルタ６は、開口５１に設けられている。フィルタ６は、吸気口１３ｃから筐体１に導入され、開口５１を通過する空気に含まれる埃、虫等を捕捉する。保護部材７は、突出部５２を覆うように配置されている。保護部材７には、可撓性のある材料が用いられる。保護部材７に用いられる材料は、例えばゴムである。保護部材７は、例えば自在ブッシュである。

　固定具８は、第１ファン４の蓄電池２側の面に配置されている。固定具８は、第１ファン４側から蓄電池２に向かって突出している。固定具８は、蓄電池２に当接している。固定具８は、支持板５との間で蓄電池２を挟み込むことにより、蓄電池２の位置を固定している。

　固定具８により、蓄電池２と第１ファン４との間の空間が画されている。好ましくは、固定具８は、第１ファン４に引き込まれる空気の流れを遮らないよう、第１ファン４の周縁に配置されている。固定具８は、好ましくは、コの字型形状を有している。

　固定具８は、緩衝部材８１を有している。緩衝部材８１は、固定具８の蓄電池２と当接する部分に設けられている。緩衝部材８１は、可撓性のある材料により構成されている。緩衝部材８１に用いられる材料は、例えばゴムである。

　（実施形態に係る蓄電装置の効果）
　以下に、実施形態に係る蓄電装置の効果について説明する。

　第１ファン４により吸気口１３ｃから導入された空気は、第１に、蓄電池２を冷却する。蓄電池２を冷却した空気は、第１ファン４により、電装部３の近傍に供給される。そのため、１つのファン（第１ファン４）により、蓄電池２及び電装部３の双方を冷却できる。また、蓄電池２の近傍に供給される空気は、電装部３の近傍に供給される空気よりも相対的に温度が低い。したがって、蓄電装置の装置寿命に大きな影響を与える蓄電池２の冷却が、優先的に行われる。さらに、電装部３における発熱量は、蓄電池２における発熱量よりも大きいため、蓄電池２を冷却した後の空気は、電装部３を冷却することができる。このように、実施形態に係る蓄電装置によると、効率的に蓄電池を冷却しうる。

　実施形態に係る蓄電装置は、屋外に設置されることがある。筐体１の上壁１２側には、日光が照射される。実施形態に係る蓄電装置においては、蓄電池２は、底壁１１側に配置されている。そのため、実施形態に係る蓄電装置においては、蓄電池２が日光の照射による温度上昇の影響を受けにくい。

　実施形態に係る蓄電装置においては、蓄電池２は、筐体１内において、底壁１１から離間して配置されている。そのため、蓄電池２は、筐体１内に侵入した雨水等の影響を受けがたい。なお、筐体１内に侵入した雨水等は、貫通穴１１ｃから筐体１の外部へと排出される。

　実施形態に係る蓄電装置において、支持板５に開口５１が設けられている場合には、第１ファン４により吸気口１３ｃから筐体１内に導入された空気は、開口５１を通ることにより蓄電池２の近傍に供給される。そのため、この場合には、蓄電池２をより効率的に冷却することができる。

　第１ファン４により吸気口１３ｃから筐体１内に導入される空気には、埃、虫等が含まれている場合がある。実施形態に係る蓄電装置において、フィルタ６が設けられている場合、吸気口１３ｃから筐体１内に導入された空気が開口５１を通過する際に、当該空気に含まれる埃、虫等が、フィルタ６により捕捉される。そのため、この場合には、当該空気に含まれる埃、虫等が、蓄電池、冷却部及び電装部の周囲に到達することを抑制することができる。

　実施形態に係る蓄電装置において、支持板５に突出部５２が設けられている場合は、蓄電池２の支持板５上における位置が、突出部５２により規制される。そのため、この場合には、蓄電池２の支持板５上における位置ずれを抑制することができる。

　実施形態に係る蓄電装置において、突出部５２が保護部材７で覆われている場合、蓄電池２が突出部５２に接触することにより蓄電池２が傷付くことを抑制できる。

　実施形態に係る蓄電装置において、保護部材７が自在ブッシュである場合、保護部材７を突出部５２に容易に取り付けることができる。

　実施形態に係る蓄電装置が固定具８を有している場合、固定具８により蓄電池２の位置が固定されるとともに、蓄電池２と第１ファン４との間の空間が画される。吸気口１３ｃから導入され、蓄電池２を冷却した空気は、固定具８により遮られることなく当該空間を通過し、第１ファン４へと引き込まれる。そのため、この場合には、蓄電池２及び電装部３の冷却を阻害することなく、蓄電池２の位置を固定することができる。

　実施形態に係る蓄電装置の固定具８が緩衝部材８１を有している場合、固定具８から蓄電池２に過度の応力が印加されることによる蓄電池２の損傷を抑制することができる。

　実施形態に係る蓄電装置において、電装部３が封止部材３１と、発熱部品３２と、ヒートシンク３３とを有している場合、電装部３内部の防塵性を確保しながら、電装部３を冷却することができる。

　実施形態に係る蓄電装置において、電装部３が第２ファン３４を有している場合、発熱部品３２の熱を、第２ファン３４により、電装部３内で撹拌することができる。この撹拌された熱は、封止部材３１から少なくとも一部が露出するヒートシンク３３を介し、電装部３の外部へ放出される。第２ファン３４は、電装部３内の空気を撹拌することができれば足りるため、第１ファン４よりも出力が小さくすることができる。そのため、この場合には、電装部３内部の防塵性を確保しながら、簡易な構成で電装部３の内部を効率的に冷却することできる。

　実施形態に係る蓄電装置において、側壁１３に排気口１３ｄが設けられ、かつ排気口１３ｄの位置が第１ファン４よりも底壁１１側にある場合、第１ファン４の動作が停止した際にも、雨水等が筐体１の内部に侵入することを抑制できる。

　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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

　１　筐体、１１　底壁、１１ａ　内面、１１ｂ　外面、１１ｃ　貫通穴、１２　上壁、１３　側壁、１３ａ　内面、１３ｂ　外面、１３ｃ　吸気口、１３ｄ　排気口、１４　脚部、２　蓄電池、３　電装部、３１　封止部材、３２　発熱部品、３３　ヒートシンク、３４　第２ファン、４　第１ファン、５　支持板、５１　開口、５２　突出部、５３　支柱、６　フィルタ、７　保護部材、８　固定具、８１　緩衝部材。

Claims

　底壁と、前記底壁に対向する上壁とを有する筐体と、
　前記筐体内において前記底壁から離間して配置される蓄電池と、
　前記筐体内において前記蓄電池よりも前記上壁側に配置される電装部と、
　前記蓄電池と前記電装部との間に配置され、かつ前記蓄電池側から前記電装部側へと空気を流す第１ファンとを備える、蓄電装置。
　前記筐体内に配置され、かつ前記蓄電池が載置される支持板をさらに備え、
　前記筐体は、前記底壁及び前記上壁に連なる側壁をさらに有し、
　前記支持板には、前記蓄電池が載置される部分以外において、前記支持板を貫通する開口が設けられ、
　前記側壁には、前記側壁を貫通し、かつ前記底壁と前記支持板の間の空間を前記筐体の外部と接続する吸気口が設けられる、請求項１に記載の蓄電装置。
　前記開口を覆うように配置されるフィルタをさらに備える、請求項２に記載の蓄電装置。
　前記支持板は、前記蓄電池を挟み込むように設けられ、かつ前記上壁に向かう方向に突出する突出部を有する、請求項２に記載の蓄電装置。
　前記突出部を覆うように配置される保護部材をさらに備える、請求項４に記載の蓄電装置。
　前記第１ファンの前記蓄電池側に配置され、かつ前記第１ファンから前記蓄電池に向かって突出して前記蓄電池に当接する固定具をさらに備える、請求項１に記載の蓄電装置。
　前記固定具は、前記蓄電池に当接する部分に設けられた緩衝部材を有する、請求項６に記載の蓄電装置。
　前記電装部は、封止部材と、前記封止部材により画される空間の内部に配置される発熱部品と、前記第１ファン側に設けられ、かつ前記封止部材から少なくとも一部が露出するヒートシンクとを有する、請求項１に記載の蓄電装置。
　前記電装部は、前記封止部材により画される空間の内部に配置される第２ファンをさらに有する、請求項８に記載の蓄電装置。
　前記筐体は、前記上壁及び前記底壁と連なる側壁をさらに有し、
　前記側壁には、前記側壁を貫通し、かつ前記第１ファンよりも前記底壁側に配置される排気口が設けられる、請求項１に記載の蓄電装置。