(57)【要約】【課題】バッテリと冷却プレートの熱交換によりバッテリを冷却するバッテリ冷却装置において、冷却プレートとバッテリの接触圧力を検知する。【解決手段】バッテリ冷却装置１であって、バッテリ２と、バッテリ２と直接または間接的に熱交換を行なうことでバッテリ２を冷却するよう構成される冷却プレート４と、バッテリ２と冷却プレート４を保持する保持手段６、７、８と、バッテリ２と冷却プレート４の間に作用する接触圧力を検出する荷重センサ５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ冷却装置において、
バッテリと直接または間接的に熱交換を行なうことで前記バッテリを冷却するよう構成される冷却プレートと、
前記バッテリと前記冷却プレートとを保持する保持手段と、
前記バッテリと前記冷却プレートとの間に作用する接触圧力を検出する荷重センサと、
を備えることを特徴とするバッテリ冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ冷却装置において、
前記荷重センサが静電容量式荷重センサであることを特徴とするバッテリ冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリ冷却装置において、
前記静電容量式荷重センサは、主電極と浮遊電極がクッション層を介して配置された状態で被膜により覆われたシート状のセンサであり、前記被膜の少なくとも前記冷却プレートと対向する面に、センサ外部と前記クッション層とを連通する少なくとも一つの連通孔を有することを特徴とするバッテリ冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載のバッテリ冷却装置において、
前記バッテリ、前記冷却プレート、前記荷重センサの順に配置した状態で前記保持手段により保持することを特徴とするバッテリ冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載のバッテリ冷却装置において、
前記バッテリが前記荷重センサより高い位置となる状態で使用されることを特徴とするバッテリ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの冷却技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリを冷却する技術として、内部で冷媒が流動する冷却プレートを対象物に接触させるものが知られている。特許文献１には、複数のバッテリモジュールを積層して構成する車両用バッテリ装置において、バッテリモジュールの積層方向の両面に冷却プレートを配置するものが記載されている。この車両用バッテリ装置では、積層方向端部に、積層方向にバネ力を付勢する板バネを配置することで、バッテリモジュールと冷却プレートとを密着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８１７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却プレートを用いる場合には、バッテリモジュールと冷却プレートとが接触していないと、熱伝達が悪化して冷却不足を招来する。例えば、バッテリの寸法のバラツキや、冷却プレートの平面度のバラツキ等によって、接触しない部位が生じることもある。しかし、特許文献１の構成では、バッテリ装置が組み上がった状態で、バッテリモジュールと冷却プレートの全面にわたって接触圧力がかかっているか否かを外観から判断することはできない。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、冷却プレートによりバッテリを冷却するバッテリ冷却装置において、冷却プレートとバッテリが接触しているか否かを判断し得るバッテリ冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によれば、バッテリと、バッテリと直接または間接的に熱交換を行なうことでバッテリを冷却するよう構成される冷却プレートと、バッテリと冷却プレートを保持する保持手段と、バッテリと冷却プレートの間に作用する接触圧力を検出する荷重センサと、を備えるバッテリ冷却装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様によれば、荷重センサを配置することにより、バッテリと冷却プレートの接触圧力を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るバッテリ冷却装置の概略構成図である。
【図２】図２は、静電容量式荷重センサの概略構成図である。
【図３】図３は、静電容量式荷重センサに水分が侵入した状態を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る静電容量式荷重センサの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るバッテリ冷却装置１の概略構成図である。このバッテリ冷却装置１は、例えば、ハイブリッド車両や電気自動車等に搭載される。なお、図中の矢印は、後述するアッパーブラケット７、８、及びロアーブラケット６を締結する際の、締め付け方向を示す。
【００１１】
バッテリ冷却装置１は、バッテリモジュール９、伝熱プレート３、冷却プレート４、及び静電容量式荷重センサ５を含んで構成される。
【００１２】
バッテリモジュール９は、複数のバッテリ２を積層して組電池にしたものであり、積層方向の両端に配置するアッパーブラケット７、８により挟持される。例えば、バッテリモジュール９及びアッパーブラケット７、８に貫通孔を設け、これらの貫通孔にシャフトを貫通させ、シャフトの両端からナットで締めつけて挟持する。
【００１３】
伝熱プレート３は、熱伝導性の部材で形成されており、バッテリモジュール９と後述する冷却プレート４との間に、両者の接触面積を高めるために介装される。なお、伝熱プレート３は本実施形態のバッテリ冷却装置１に必須の構成ではなく、例えば、放熱グリース等で代替してもよい。
【００１４】
冷却プレート４は、内部を冷媒が循環する構成となっており、冷却の対象となる物質と直接または間接的に熱交換することにより冷却するものである。
【００１５】
図２は、本実施形態で使用する静電容量式荷重センサ５の構成を簡略化した図である。静電容量式荷重センサ５は、浮遊電極１０と主電極１１とがクッション層１２を介して配置された状態で絶縁被膜１４に覆われたシート状のセンサである。クッション層１２を介することで、浮遊電極１０と主電極１１は絶縁されている。
【００１６】
図２において紙面上下方向の荷重が作用すると、クッション層１２が潰れて主電極１１と浮遊電極１０の電極間距離が変化することによって静電容量が変化する。静電容量式荷重センサ５は、上記の静電容量の変化量に基づいて、荷重の大きさを算出するものである。
【００１７】
また、静電容量式荷重センサ５の、冷却プレート４側の絶縁被膜１４には、センサ外部とクッション層１２を連通する連通孔１３が形成されている。連通孔１３は、小径孔が複数形成されたいわゆるパンチングメッシュでもよいし、網目状のメッシュでもよい。
【００１８】
伝熱プレート３、冷却プレート４、及び静電容量式荷重センサ５は、バッテリモジュール９に近い側から、伝熱プレート３、冷却プレート４、静電容量式荷重センサ５の順に配置され、バッテリモジュール９とロアーブラケット６とに挟持される。ロアーブラケット６は、アッパーブラケット７、８の各フランジ部７Ａ、８Ａとボルト締結される。これにより、伝熱プレート３及び冷却プレート４とバッテリモジュール９とは互いに押し付けられ、接触圧力が生じる。
【００１９】
上記のような構成のバッテリ冷却装置１は、バッテリモジュール９が静電容量式荷重センサ５より高い位置となる状態で車両に搭載される。
【００２０】
続いて、上記バッテリ冷却装置１の動作及び作用効果について説明する。
【００２１】
バッテリ冷却装置１の組立工程は、バッテリモジュール９とアッパーブラケット７、８を締結する工程と、バッテリモジュール９側から伝熱プレート３、冷却プレート４、静電容量式荷重センサ５の順に積層して、ロアーブラケット６とアッパーブラケット７、８を締結する工程からなる。
【００２２】
ところで、バッテリ２や冷却プレート４の寸法のバラツキ等により、バッテリモジュール９と伝熱プレート３の対向する面、または伝熱プレート３と冷却プレート４の対向する面に、接触していない部分が生じると、冷却プレート４による冷却機能が低下する。そこで、伝熱プレート３、冷却プレート４、及びバッテリモジュール９の、それぞれ対向する面の全体が接触している状態の接触圧力を予め測定し、これを基準接触圧力とする。
【００２３】
そして、ロアーブラケット６とアッパーブラケット７、８とを締結したら、静電容量式荷重センサ５を作動させて、接触圧力が基準接触圧力以上であるか否かを判定する。検出した接触圧力が基準接触圧力以上であれば、そのまま製造工程を進める。
【００２４】
一方、接触圧力が基準接触圧力未満の場合は、製造ラインから外す。そして、アッパーブラケット７、８とロアーブラケット６の締結を解除して、接触していない部位を特定し、必要であれば部材の交換等を行なって、基準接触圧力以上になるようにする。
【００２５】
また、製造時には接触圧力が基準接触圧力以上であっても、経年変化等による変形によって接触圧力が低下することもあり得るが、静電容量式荷重センサ５で接触圧力をモニタすることで、直ちに接触圧力の低下を検知できる。接触圧力の低下を検知した場合は、例えば警告灯を点灯する等して運転者に知らせる。
【００２６】
ところで、冷却プレート４では、冷却時に凝縮水が発生する場合がある。凝縮水の発生は、バッテリ２の短絡や周辺の電気部品の絶縁不良、さらには電気部品の故障の原因となる。また、冷却プレート４が冷媒に液体を使用している場合には、経年変化や何らかの衝撃により水密性が低下して冷媒が漏れ出て、凝縮水と同様の問題を引き起こすおそれがある。
【００２７】
この点、本実施形態では、冷却プレート４の下方に配置する静電容量式荷重センサ５が、冷却プレート４側の面にクッション層１２とセンサ外部を連通する連通孔１３を備える。このため、冷却プレート４で凝縮水等の水分が発生すると、図３に示すように凝縮水は連通孔１３を通ってクッション層１２に侵入する。図３は図２と同様に静電容量式荷重センサ５の構成を示す図である。
【００２８】
クッション層１２に水分が侵入すると、浮遊電極１０と主電極１１の絶縁性が低下し、浮遊電極１０と主電極１１の間の抵抗値が変化する。つまり、水分が侵入していない状態での浮遊電極１０と主電極１１との間の抵抗値を予め調べて基準抵抗値とし、バッテリシステム稼働中の抵抗値をモニタすれば、水分が発生しているか否かを検知することができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態のバッテリ冷却装置１は、バッテリモジュール９と冷却プレート４の接触圧力を静電容量式荷重センサ５で検出するので、所望の冷却機能を発揮し得る状態か否かを検知することができる。
【００３０】
また、製造工程において、バッテリケースに収納したり、車両に搭載したりする前の比較的早い段階で接触圧力不足を検知できるので、効率良く生産できる。
【００３１】
バッテリシステム稼働中も接触圧力をモニタすることにより、接触圧力の低下を速やかに運転者に伝えることができる。
【００３２】
また、静電容量式荷重センサ５の抵抗値に基づいて凝縮水等の水分の発生を検知できるので、短絡や絶縁不良等によるバッテリシステムの故障を防止できる。
【００３３】
（第２実施形態）
本実施形態は、基本的には第１実施形態と同様の構成であるが、静電容量式荷重センサ５の構成が相違する。以下、相違点を中心に説明する。
【００３４】
図４は、本実施形態の静電容量式荷重センサ５の概略構成図である。本実施形態では、浮遊電極１０と主電極１１の組み合わせを、バッテリ２ごとに設ける。すなわち、浮遊電極１０と主電極１１の組み合わせを、バッテリ２の積層枚数だけ用意し、各組み合わせを各バッテリ２の下方に配置する。そして、浮遊電極１０と主電極１１の組み合わせ毎に、静電容量及び抵抗値を検出する。
【００３５】
これにより、接触圧力の不足や水分の侵入がいずれの部位で発生しているのかを検知できるので、より速やかに部品交換等の対処を行なうことができる。
【００３６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。例えば、上記の実施形態におけるバッテリは車両搭載用であるが、それ以外の用途のバッテリについても適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１    バッテリ冷却装置
２    バッテリ
３    伝熱プレート
４    冷却プレート
５    静電容量式荷重センサ
６    ロアーブラケット（保持手段）
７、８  アッパーブラケット（保持手段）
９  バッテリモジュール
１０  浮遊電極
１１  主電極
【図１】
2014209413.tif 000003
【図２】
2014209413.tif 000004
【図３】
2014209413.tif 000005
【図４】
2014209413.tif 000006