(57)【要約】【課題】バッテリケース内の結露発生位置を所定の位置に規定可能なバッテリの冷却装置の提供を図る。【解決手段】熱伝導盤６よりも低温冷却するヒートシンク９により、バッテリケース５内の結露位置を、電池モジュール２の最も影響の大きな電極２ａ，２ｂから遠く離間した位置に規定する。これにより、結露による漏電防止対策を徹底することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールを内蔵した組電池と、
前記組電池を収納したバッテリケースと、
冷媒により前記組電池を冷却するバッテリ冷却手段と、
前記バッテリ冷却手段に供給される冷媒よりも低温の冷媒が供給されて、前記バッテリケースの一部を冷却して該バッテリケース内の結露位置を規定する低温露点部生成手段と、を備えたことを特徴とするバッテリの冷却装置。
【請求項２】
空調用冷凍サイクルの冷媒と熱交換することで冷媒を冷却する熱交換手段を備え、
前記熱交換手段で冷却された冷媒を、前記バッテリ冷却手段よりも先に前記低露点部生成手段に供給する冷媒供給経路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項３】
前記低露点部生成手段の配設位置を、前記電池モジュールの一側に設けた電極から遠く離間した部位に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項４】
前記バッテリケース内の前記低温露点部生成手段により規定される結露位置に、結露した水を保持する保水部材を配設したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のバッテリの冷却装置。
【請求項５】
前記保水部材は、その最大保水量を前記バッテリケース内の結露位置に生成される結露水量よりも多くなるように設定したことを特徴とする請求項４に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項６】
前記電池モジュールの冷却温調時における前記バッテリケース内の結露水量を見積り、結露水量が前記保水部材の最大保水量を超えた場合に、前記バッテリ冷却手段および前記低温露点部生成手段の作動を停止するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項７】
前記低温露点部生成手段は、前記バッテリケース内の結露位置に生成される結露水量がある一定量になった場合に、この結露水を加熱して蒸発させるヒータを内蔵したことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のバッテリの冷却装置。
【請求項８】
前記バッテリケースは、気体は通し液水の通過を防止する通気手段を備え、該通気手段を前記バッテリケースの結露位置の近傍に配設したことを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載のバッテリの冷却装置。
【請求項９】
前記バッテリケースは、気体は通し液体の通過を防止する通気手段を備え、該通気手段を前記バッテリケースの結露位置から遠く離間した上方部位に配設したことを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載のバッテリの冷却装置。
【請求項１０】
前記バッテリケース内の結露位置と、前記通気手段とを、水分を移送可能なシートで接続したことを特徴とする請求項８または９に記載のバッテリの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車におけるバッテリ、とりわけ、電池モジュールを内蔵した組電池を用いたバッテリの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、結露水による漏電を防止するために、冷却機構で冷却される電池の冷却面を結露防止シートで被覆した構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５３１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の開示技術では、結露水の発生位置をコントロールできないため、結露による電極の短絡等の不具合の発生防止を徹底するのは困難である。
【０００５】
そこで、本発明はバッテリケース内の結露発生位置を所要の位置に規定することができて、漏電防止対策を徹底することができるバッテリの冷却装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバッテリの冷却装置は、電池モジュールを内蔵した組電池と、この組電池を収納したバッテリケースと、冷媒により前記組電池を冷却するバッテリ冷却手段と、を備えている。
【０００７】
そして、前記バッテリケースは、前記バッテリ冷却手段に供給される冷媒よりも低温の冷媒が供給されて、該バッテリケースの一部を冷却してバッテリケース内の結露位置を規定する低温露点部生成手段を備えたことを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低温露点部生成手段によりバッテリケース内の結露位置をある一定の部分に規定することができるので、この結露位置を電池モジュールの電気的出力部等の保安部位を避けた位置に任意に設定することができ、結露による漏電防止対策を徹底することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の対象とする組電池とバッテリ冷却手段とを分解して示す斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態を示す断面説明図。
【図３】第１実施形態のバッテリケース内における結露位置に生成する結露水量を示す説明図。
【図４】本発明の第２実施形態の要部を示す断面説明図。
【図５】本発明の第３実施形態の要部を示す断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１１】
図１は、本発明の対象とする組電池１とバッテリ冷却手段６との関係を示している。
【００１２】
組電池１は、複数の薄型方形状の電池モジュール２を縦置きに積層し、これを積層方向の両側に配置した一対の保持板３と、積層方向と直角方向の両側に配置した一対の結束帯板４とによって一体的に結束固定してある。
【００１３】
そして、この組電池１を、アルミ，アルミ合金等の軽量で熱伝導性の良好な金属からなるバッテリケース５に収容している。
【００１４】
バッテリ冷却手段６は、方形の熱伝導盤として構成して、本実施形態では上述のバッテリケース５の底壁下面（外面）に配設してある。
【００１５】
熱伝導盤６は、アルミ，アルミ合金，セラミック等の熱伝導性の良好な材料で構成している。
【００１６】
この熱伝導盤は入口６ａと出口６ｂとを介して後述する冷媒管路１０に接続され、内部に低温の液冷媒を導入することによってバッテリケース５，組電池１を積極的に冷却するようにしている。
【００１７】
即ち、組電池１が充電時や放電時に発熱したときには、低温の液冷媒を導入することにより該組電池１を冷却する。
【００１８】
バッテリケース５は、図２に示すようにその底壁の所要部位に低温露点部生成手段９を備えている。
【００１９】
この低温露点部生成手段１０は、上述の熱伝導盤６よりも低温の冷媒が供給され、バッテリケース５の所要部分を冷却して該バッテリケース５内の結露位置を規定するものである。
【００２０】
低温露点部生成手段９は、熱伝導盤６と同様の熱伝導性の良好な材料からなり、内部に冷媒が導入される小型のヒートシンクとして構成され、図２に示す例では熱伝導盤６と同様にバッテリケース５の底壁下面に配設してある。
【００２１】
このヒートシンク９は、電池モジュール２の一側に設けた陽・陰電極２ａ，２ｂを始めとして、これら電極２ａ，２ｂに関連する集電部７およびハーネス８等が集合した電気的出力部から遠く離間した部位、例えば、集電部７の配設位置とは反対側でバッテリケース５の底壁下面に配設してある。
【００２２】
図２は、上述の熱伝導盤６とヒートシンク９との冷媒供給経路を示している。
【００２３】
熱伝導盤６とヒートシンク９は、１つの冷媒管路１０に直列に接続してある。
【００２４】
冷媒管路１０には、冷媒を冷却するチラー１１と、冷媒タンク１２と、ポンプ１３とを直列接続してあり、このポンプ１３の下流側に上述のヒートシンク９と熱伝導盤６とをこの順に直列に接続して循環経路を構成している。
【００２５】
即ち、チラー１１で冷却された冷媒を、熱伝導盤６よりも先にヒートシンク９に供給することによって、バッテリケース５の底壁の該ヒートシンク対応部の冷却を優先させ、バッテリケース５内の結露位置がこのヒートシンク対応部に規定されるようにしている。
【００２６】
本実施形態では車両に搭載される空調用冷凍サイクルＡ／Ｃを有効利用して、前記チラ
ー１１における冷媒管路１０側の冷媒の冷却のための熱交換を行わせるようにしている。
【００２７】
空調用冷凍サイクルＡ／Ｃは、高温の気相冷媒を圧縮するコンプレッサ２０、コンプレッサ２０により圧縮された高温・高圧の気相冷媒をファン２２により空冷して凝縮させるコンデンサ２１、コンデンサ２１により凝縮された低温の液相冷媒を断熱膨張させて、車室内導入空気と熱交換させるエバポレータ２３を備える。
【００２８】
この空調用冷凍サイクルＡ／Ｃのコンデンサ２１により凝縮された液相冷媒を、エバポレータ２３の上流側から分岐して前記チラー１１の冷却熱源として導入するようにしている。
【００２９】
即ち、チラー１１の低温側管路１１ａをエバポレータ２３と並列に接続し、高温側管路１１ｂを上述の熱伝導盤６およびヒートシンク９の冷媒管路１０に接続している。
【００３０】
これにより、熱伝導盤６で電池モジュール２と熱交換を終えてチラー１１に導入される昇温した冷媒を、該チラー１１で空調用冷凍サイクルＡ／Ｃの冷媒と熱交換させて冷却するようにしている。なお、図２中、２４は空調用冷凍サイクルＡ／Ｃ側の冷媒経路に介装したチェックバルブ、２５は３方向弁を示している。
【００３１】
ここで、本実施形態にあっては、バッテリケース５内の前記ヒートシンク９により規定される結露位置に、結露した水を保持する適宜の保水部材１４を配設してある。
【００３２】
また、これらヒートシンク９および保水部材１４を配設した側のバッテリケース５の側壁には、通気手段として空気は通すが液水の通過は防止する通気性防水シート１５を配設してある。
【００３３】
バッテリケース５内の結露は、該バッテリケース内の湿度と熱伝導盤６による電池モジュール２の冷却温調作動時間で決まる。この結露水量は、電池モジュール２の冷却温調作動中に通気性防水シート１５を透過してバッテリケース５内に流入する水分量で決まる。この水分量は、外気条件と、電池モジュール２の冷却温調作動時間と、通気性防水シート１５の特性で決まる。
【００３４】
そこで、これらの要件を勘案して、上述の保水部材１４は、図３に示すようにその最大保水量ｂを、熱伝導盤６による電池モジュール２の冷却温調時（図３の「ＯＮ」）にバッテリケース５内に生成される結露水量ａよりも多くなるように設定される。
【００３５】
一方、通気性防水シート１５は、図２に実線で示すように上述のバッテリケース５内の結露位置（保水部材１４の配設部位）から遠く離間した上方部位、あるいは、それよりも低い鎖線で示す結露位置の近傍に配設される。
【００３６】
ここで、上述のようにバッテリケース５内の結露水量は、通気性防水シート１５を透過する水分量に置き換えられ、時間当りに通気性防水シート１５を透過する水分透過量は、バッテリケース５内，外の水蒸気分圧差（水蒸気の濃度差）で決まる。
【００３７】
水蒸気分圧は、空気温度と相対湿度で決まり、両者が高いほどこの水蒸気分圧は高くなる。
【００３８】
バッテリケース５外の空気温度は、外部環境温度の測定値から得られ、バッテリケース５内の空気温度は、任意に設定される熱伝導盤６による電池モジュール２の冷却温調制御温度として得られる。
【００３９】
従って、これら外気温度および目標とする電池モジュール２の冷却温調制御温度と、相対湿度とによって通気性防水シート１５の水分透過最大値が決まるから、これと熱伝導盤６の稼働時間とによってバッテリケース５内の最大結露水量を判断することができる。
【００４０】
そこで、本実施形態にあっては、バッテリケース５内，外の空気温度および相対湿度と熱伝導盤６の稼働時間からバッテリケース５内の結露水量を見積り、結露水量が保水部材１４の最大保水量ｂを超えた場合に、該熱伝導盤６およびヒートシンク９の作動を停止するようにしている。
【００４１】
この第１実施形態の構造によれば、熱伝導盤６よりも低温冷却するヒートシンク９によりバッテリケース５内の結露位置をある一定の部分に規定することができる。これにより、結露位置を、例えば電池モジュール２の一側に設けた最も影響が大きい電極２ａ，２ｂから遠く離間して電気的出力部等の保安部位を避けた位置に設定することができて、結露による漏電防止対策を徹底することができる。
【００４２】
特に、本実施形態では熱伝導盤６とヒートシンク９とを１つの冷媒管路１０に直列に配置してあり、車両の空調用冷凍サイクルの冷媒を冷却熱源として有効利用したチラー１１によって冷却された冷媒を熱伝導盤６よりも先にヒートシンク９に供給するようにしている。
【００４３】
これにより、熱伝導盤６とヒートシンク９の冷却系を簡略化して、効率のよい冷却システムを構築することができる。
【００４４】
また、ヒートシンク９により規定されるバッテリケース５内の結露位置には保水部材１４を配設してあるため、結露水がこの保水部材１４に保持されて他の部分へ流動するようなことがなく、意図しない場所での発錆等の問題が生じるのを回避することができる。
【００４５】
しかも、この保持部材１４の最大保水量を、バッテリケース５内に生成される結露水量よりも多くなるように設定してあるので、結露水の流出防止を徹底することができる。
【００４６】
また、バッテリケース５のヒートシンク９を配設した側の側壁には、通気性防水シート１５を配設してあるので、バッテリケース５内への水分透過量を極力少なく抑制して、該バッテリケース５内の換気性を保持することができる。
【００４７】
この通気性防水シート１５を、保水部材１４を配設した結露位置から遠く離間した上方位置に配設すれば、バッテリケース５の内部温度が高く水蒸気濃度が高くなる上方内部の換気作用を良好に行わせることができる。
【００４８】
逆に、通気性防水シート１５を、保水部材１４を配設した結露位置の近傍に配設すれば、蒸発した水分を速やかにバッテリケース５外へ排出することができる。
【００４９】
更に、本実施形態では、電池モジュール２の冷却温調時におけるバッテリケース内の結露水量を見積り、結露水量が上述の保水部材の最大保水量を超えた場合に、熱伝導盤６およびヒートシンク９の作動を停止するようにしている。
【００５０】
これにより、バッテリケース５内の結露水量を適切に管理できて、結露水による障害の発生確率を大幅に低減することができる。
【００５１】
図４は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第１実施形態に
おける保水部材１４と通気性防水シート１５とを、表面張力により水分移送可能なシート１６で接続している。
【００５２】
従って、この第２実施形態に構造によれば、前記第１実施形態の効果に加えて、結露水の通気性防水シート１５周りへの移送により、該通気性防水シート１５周りの水蒸気分圧が高くなって、バッテリケース５内への水分透過量をより一層小さく抑制することができる。
【００５３】
図５は本発明の第３実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第１，第２実施形態におけるヒートシンク９はヒータ、例えば電気ヒータ１７を内蔵し、バッテリケース５内の結露位置に生成される結露水量がある一定量になった場合に、これを加熱して蒸発させるようにしている。
【００５４】
従って、この第３実施形態の構造によれば、前記第１，第２実施形態の効果に加えて、結露水の蒸発排出処理を短時間で行え、電池モジュール２の冷却温調停止時間を短縮できて、充電作業に支障を来すのを回避することができる。
【００５５】
なお、前記実施形態では、熱伝導盤６およびヒートシンク９をバッテリケース５の底壁外面に配設しているが、底壁の内面側に配設することも可能である。
【００５６】
また、熱伝導盤６とヒートシンク９の冷媒経路を１系統とした例を示しているが、それぞれ独立した冷媒経路を構成して、冷媒温度差を設定することも可能である。
【００５７】
更に、空調用冷凍サイクルＡ／Ｃを有効利用して、熱伝導盤６およびヒートシンク９の冷媒を冷却するようにしているが、専用の冷凍サイクルを用いることもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１…組電池
２…電池モジュール
５…バッテリケース
６…熱伝導盤（バッテリ冷却手段）
９…ヒートシンク（低温露点部生成手段）
Ａ／Ｃ…空調用冷凍サイクル
１４…保水部材
１５…通気性防水シート（通気手段）
１６…水分移送用のシート
１７…ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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