JP2008181735A - 車両用バッテリ冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】 電池セルの放熱を充分に行い、冷却性能を確保することができる車両用バッテリ冷却システムを提供すること。
【解決手段】 端部に孔を設け、複数積層される電池セル３と、分割構造にしたアッパモジュールケース２１及びロワーモジュールケース２２の接合方向に向かって突出させ、バッテリモジュール２内部に設けられる下側ピン２２１及び上側ピン２１１と、電池セル３の端部の開口部３２に貫通させた下側ピン２２１及び上側ピン２２を、突き合わせるように連結させる凹部２１１ａ及び凸部２２１ａと、バッテリモジュール２の内部上側から下方に突出して積層した電池セル３の上面を加圧する複数の加圧ピン２１２を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に設置される走行用バッテリを冷却する車両用バッテリ冷却システムの技術分野に属する。

従来では、ラミネート型電池セルの貫通孔を利用して、分割ケースのロケートピン同士を超音波接合して電池パックを構成している（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３６２４９０３号公報（第１−８頁、全図）

しかしながら、従来にあっては、電池セルの放熱面積が少なく冷却性能が確保できないという問題があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、電池セルの放熱を充分に行い、冷却性能を確保することができる車両用バッテリ冷却システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、端部に孔を設け、複数積層される電池セルと、分割構造にした筐体の接合方向に向かって突出させ、筐体内部に設けられる突出部材と、前記電池セルの端部の孔に貫通させた前記突出部材を、突き合わせるように連結させる突合連結手段と、前記筐体の内部上側から下方に突出して積層した電池セル上面を加圧する複数の加圧部材と、を備えることを特徴とする。

よって、本発明にあっては、生産効率を高めつつ、電池セルの放熱を充分に行い、冷却性能を確保することができる。

以下、本発明の車両用バッテリ冷却システムを実現する実施の形態を、請求項１，２に係る発明に対応する実施例１と、請求項１，２，３に係る発明に対応する実施例２と、請求項１，２に係る発明に対応する実施例３、実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリモジュール構造を示す説明図である。図２は実施例１の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの平面図である。図３は実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリモジュールの上下モジュールケースのピン接続部を示す説明図である。図４は図１のＡ−Ａ断面図である。図５は実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ装置の車両設定位置を示す説明図である。

実施例１の車両用バッテリ冷却システムは、複数のバッテリモジュール２を内部に収容したバッテリ装置１が、図５に示すように、車両トランクやフロア下に設置されるものである。そして、走行用の駆動用バッテリとして使用されることになる。
バッテリ装置１においては、冷媒による冷却や、冷却風による冷却、走行風による冷却が行われる。実施例１では、冷媒による冷却に関わらず、走行風による冷却あるいは、送風装置による冷却風による冷却が少なくとも行われるものとする。

バッテリモジュール２は、内部に電池セル３を複数積層させて収容している。
電池セル３は、図２に示すように、周囲に薄い周縁部３１を有し、周縁部３１の４隅の位置に貫通する開口部３２を設けている。
電池セル３の例として、リチウムイオンバッテリを挙げておく。

バッテリモジュール２の電池セル３を収容する構造は、アッパモジュールケース２１、ロワーモジュールケース２２からなる上下２体構造である。
実施例１では、内部空間を有する箱形状の底面部をロワーモジュールケース２２で構成し、他の面となる部分をアッパモジュールケース２１で構成する。
また、電池セル３の４箇所の開口部３２に相当するアッパモジュールケース２１及びロワーモジュールケース２２の位置、つまりアッパモジュールケース２１の上面の内側４箇所に、下方に突出した円柱状の上側ピン２１１を設け、ロワーモジュールケース２２の上面４箇所に、上方に突出した円柱状の下側ピン２２１を設ける。

さらに、図３に示すように、上側ピン２１１の下端部には、中央が凹んだ凹形状にした凹部２１１ａを設け、下側ピン２２１の上端部には、中央が凹部２１１ａと嵌合する凸形状の凸部２２１ａを設ける。
なお、上側ピン２１１、下側ピン２２１の大きさは、電池セル３の４箇所の開口部３２を貫通する大きさとする。

次に、図１、図４に示すように、アッパモジュールケース２１の上面の内側には、バッテリモジュール２内部に複数の電池セル３を積層させて収容した際に、最も上部に位置する電池セル３の上面を所定の圧力で加圧する長さ寸法にした、円柱状の下方に突出した加圧ピン２１２を複数設ける。
加圧ピン２１２は、図４に示すように、千鳥状に配置する。

図６は実施例１の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリモジュールの正面図である。
また、アッパモジュールケース２１の長手方向の対向する両面には、開口部２３を設けて、内部に冷却風を通過させることができるようにする。
また、アッパモジュールケース２１及びロワーモジュールケース２２は、少なくとも、上側ピン２１１及び下側ピン２２１を樹脂製とする。

[生産効率を高める作用]
実施例１の車両用バッテリ冷却システムは、バッテリモジュール２のロワーモジュールケース２２の下側ピン２２１に、電池セル３の開口部３２を貫通させるように、下層側の電池セル３を載置し、その上に上層側の電池セル３を載置する。そして、アッパモジュールケース２１の上側ピン２１１を電池セル３の開口部３２に貫通させ、凹部２１１ａを下側ピン２２１の凸部２２１ａに嵌合させるようにして、バッテリモジュール２を組み付ける。

従来では、組付けのためのピンを超音波接合にしている。超音波接合では、ピンが長いと折れる問題があり、ピン長さ、つまり積層高さに制限があり問題であったが、実施例１では、ピンの嵌め合い構造にしたことで、問題なく高い積層高さにすることができる。
また、ピンの嵌め合い構造は容易で、作業効率もよい。

[電池セルの放熱を充分に行う作用]
実施例１の車両用バッテリ冷却システムでは、千鳥状に配置した加圧ピン２１２で最上部の電池セル３の上部を加圧している。
そのため、冷却風あるいは走行風は、千鳥状に配置した加圧ピン２１２を避けるように迂回することを複数回行って、通過する。そのため、長くバッテリモジュール２内で冷却を行うことになる。つまり、冷却風あるいは走行風の流路を長くしたのと同じ作用を得ることができ、電池セル３の放熱を充分に行うことができる。

また、従来では、電池セル３は、積層した中央に発熱が集中するため、各電池セル３の内部に気泡が溜まり、電池寿命が短くなる問題点を有していた。
しかし、実施例１では、加圧ピン２１２による冷却風の効率向上により、電池セル３の内部に気泡が溜まり難くなる。
さらに、加圧ピン２１２で最上部の電池セル３の上部を加圧しているため、下方の電池セル３も、電池セル３を介して加圧される。よって、内部で気泡が発生したとしても、加圧によって、中央内部の気泡は、各電池セル３の両端の隙間へ逃げ込むため、電池寿命が短命化することを阻止することができる。

また、冷却効率を向上させることは、バッテリ装置１の省スペースにつながるものである。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用バッテリ冷却システムにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)端部に孔を設け、複数積層される電池セル３と、分割構造にしたアッパモジュールケース２１及びロワーモジュールケース２２の接合方向に向かって突出させ、バッテリモジュール２内部に設けられる下側ピン２２１及び上側ピン２１１と、電池セル３の端部の開口部３２に貫通させた下側ピン２２１及び上側ピン２１１を、突き合わせるように連結させる凹部２１１ａ及び凸部２２１ａと、バッテリモジュール２の内部上側から下方に突出して積層した電池セル３の上面を加圧する複数の加圧ピン２１２を備えるため、生産効率を高めつつ、電池セルの放熱を充分に行い、冷却性能を確保することができる。

(2)突合連結手段は、下側ピン２２１の凸部２２１ａと、上側ピン２１１の凹部２１１ａによる嵌合構造であるため、容易な組付け構造にして、さらに生産効率を高め、コストに寄与させることができる。

(4)複数の加圧ピン２１２は、千鳥状に配置した構成であるため、さらに電池セルの放熱を充分に行い、冷却性能を確保することができる。

実施例２は、加圧ピン２１３，２１４が整流手段を兼ねる例である。
図７は実施例２の加圧ピンの形状と配置を示す説明図である。
構成を説明する。
実施例２では、図７に示すように、中央に断面が菱形の加圧ピン２１３を４箇所に設け、周辺に配置され、より中央へ流れを誘導し整流する加圧ピン２１４を設ける。加圧ピン２１４の一部は、整流機能のみを発揮するように設ける。

作用を説明する。
[加圧ピンによる整流作用]
実施例２では、例えば、冷却風や走行風に対して上下流に配置される場合や冷却風の設定温度のために、バッテリモジュール２の内部の流れをスムーズにすることが、冷却効果を高める場合の例である。
実施例２では、中央に断面が菱形の加圧ピン２１３を４箇所に設け、加圧作用を充分に発揮させるようにしつつ、その断面形状を菱形にすることにより、バッテリモジュール２の内部の流れを整流し、スムーズに空気が流れるようにする。
また、周囲に配置した加圧ピン２１４は、電池セル３の中央へ流れを誘導するため、より効率よく冷却が行われる。

効果を説明する。
実施例２の車両用バッテリ冷却システムにあっては、上記(1),(2)に加えて以下の効果を有する。

(3)バッテリモジュール２は、内部に冷却風または走行風を流す構成であり、加圧ピン２１３，２１４は、整流手段を兼ねるため、冷却風の流れをより冷却が進む流れにすることで、さらに電池セルの放熱を充分に行い、冷却性能を確保することができる。

実施例３の車両用バッテリシステムは、加圧ピンを冷却風または走行風に対して、粗密に配置する例である。
図８は実施例３の加圧ピンの形状と配置を示す説明図である。図９は実施例３の他の例の加圧ピンの形状と配置を示す説明図である。
構成を説明する。
実施例３では、バッテリモジュール２の内部を通す冷却風または走行風の設定状態に応じて、流れに対して加圧ピン２１５を、図８に示す構成では、上流側を多く、下流側を少ない配置にしている。
また、図９に示す構成では、上流側を少なく、下流側を多い配置にしている。

作用を説明する。
[加圧ピンによる整流作用]
実施例３では、加圧ピン２１５の配置を冷却風または走行風の流れに対して粗密の配置にすることによって、より電池セル３の冷却効果が最適に得られるようにできる。
加圧ピン２１５の粗密の配置は、冷却風または走行風の温度や流速、その前後の配置等から決めればよい。

効果を説明する。実施例３の車両用バッテリ冷却システムは、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(5)バッテリモジュール２は、内部に冷却風または走行風を流す構成であり、加圧ピン２１５は、流れに対して粗密となる配置にしたため、より最適な冷却効果が得られるようにして、さらに電池セルの放熱を充分に行い、冷却性能を確保することができる。

実施例４の車両用バッテリシステムは、加圧ピンを冷却風または走行風に対して、上流側から粗、密、粗となる配置にした例である。
図１０は実施例４の加圧ピンの形状と配置を示す説明図である。
構成を説明する。
実施例４では、バッテリモジュール２の内部を通す冷却風または走行風の流れに対して加圧ピン２１６を、上流側に少なく、中央に多く、下流側に少なくする配置にしている。
また、加圧ピン２１６は径を比較的小さくしている。

作用を説明する。
[加圧ピンによる整流作用]
実施例４では、加圧ピン２１６の配置を冷却風または走行風の流れに対して、上流側から粗、密、粗となる配置にすることにより、中央の密に加圧ピン２１６を配置した部分に流れが長い時間をかけて流れるようにして、効果的に電池セル３の中央を冷却できるようにする。

効果を説明する。実施例４の車両用バッテリ冷却システムは、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(5)バッテリモジュール２は、内部に冷却風または走行風を流す構成であり、加圧ピン２１６は、流れに対して上流側から粗、密、粗となる配置にしたため、電池セル３の中央をより効果的に冷却するようにして、さらに電池セルの放熱を充分に行い、冷却性能を確保することができる。

以上、本発明の車両用バッテリ冷却システムを実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリモジュール構造を示す説明図である。 実施例１の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの平面図である。 実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリモジュールの上下モジュールケースのピン接続部を示す説明図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ装置の車両設定位置を示す説明図である。 実施例１の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリモジュールの正面図である。 実施例２の加圧ピンの形状と配置を示す説明図である。 実施例３の加圧ピンの形状と配置を示す説明図である。 実施例３の他の例の加圧ピンの形状と配置を示す説明図である。 実施例４の加圧ピンの形状と配置を示す説明図である。

符号の説明

１ バッテリ装置
２ バッテリモジュール
２１ アッパモジュールケース
２１１ 上側ピン
２１１ａ 凹部
２１２ 加圧ピン
２１３ 加圧ピン
２１４ 加圧ピン
２１５ 加圧ピン
２１６ 加圧ピン
２２ ロワーモジュールケース
２２１ 下側ピン
２２１ａ 凸部
２３ 開口部
３ 電池セル
３１ 周縁部
３２ 開口部
Ｃ 車両

Claims (3)

1. 端部に孔を設け、複数積層される電池セルと、
   分割構造にした筐体の接合方向に向かって突出させ、筐体内部に設けられる突出部材と、
   前記電池セルの端部の孔に貫通させた前記突出部材を、突き合わせるように連結させる突合連結手段と、
   前記筐体の内部上側から下方に突出して積層した電池セル上面を加圧する複数の加圧部材と、
   を備えることを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。
2. 請求項１に記載の車両用バッテリシステムにおいて、
   前記突合連結手段は、凹凸による嵌合構造であることを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用バッテリシステムにおいて、
   前記筐体は、内部に冷却風または走行風を流す構成であり、前記加圧部材は、整流手段を兼ねることを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

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