(57)【要約】【課題】バッテリの冷却効率を向上できるバッテリの温調装置を提供する。【解決手段】熱交換部（３０）から凸設されて形成され、熱交換部（３０）へと冷却水を流入させる冷却水入口（１３）を備える入口凸部（１２）と、熱交換部（３０）から凸設されて形成され、熱交換部（３０）から冷却水を流出させる冷却水出口を備える出口凸部（１４）と、を備え、熱交換部（３０）は、入口凸部（１２）から流入する冷却水を、熱交換部（３０）における入口凸部（１２）から出口凸部（１４）への冷却水の流れとは異なる方向に拡散する拡散部（３４）を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体が流通することでバッテリの温調を行う板状のバッテリ温調装置であって、
媒体の流路を有する熱交換部と、
前記熱交換部から凸設されて形成され、前記熱交換部へと媒体を流入させる媒体入口を備える入口凸部と、
前記熱交換部から凸設されて形成され、前記熱交換部から媒体を流出させる媒体出口を備える出口凸部と、を備え、
前記熱交換部は、前記入口凸部から流入する媒体を、前記熱交換部における前記入口凸部から前記出口凸部への媒体の流れとは異なる方向に媒体を拡散する拡散部を有することを特徴とするバッテリ温調装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ温調装置であって、
前記拡散部によって、前記入口凸部と前記熱交換部との間の入口流路の断面積が、前記熱交換部の流路の断面積よりも小さく形成されることを特徴とするバッテリ温調装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバッテリ温調装置であって、
前記拡散部は、前記入口凸部と前記熱交換部との接続部分と、前記拡散部の一方の端部とが接するように形成されることを特徴とするバッテリ温調装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載のバッテリ温調装置であって、
前記熱交換部は、媒体の流路を形成する複数の流路形成部を備え、
複数の前記流路形成部の少なくとも一つが、前記拡散部を構成することを特徴とするバッテリ温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるバッテリの温度を調整するバッテリ温調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両や電気自動車等の動力源としてバッテリが用いられる。バッテリは充放電時に高温となるほか、低温時では効率が低下するため、バッテリを適切な温度に調節する温調装置をバッテリの近傍に設置することが一般的である。
【０００３】
このようなバッテリの温調装置として、バッテリモジュールを構成する複数のバッテリセルの間に、媒体の流路を有する冷却板を交互に配置する冷却装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０１９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的にバッテリセルは端子付近が最も温度が高くなる。特許文献１に記載のような従来技術は、冷却水の入口とバッテリセルの端子とが離れて備えられている。さらにバッテリ温調装置内部で冷却水の流路が複雑に蛇行している。そのため、バッテリの冷却効率が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリを温調する温調装置であって、冷却効率を向上できる温調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】
【０００７】
本発明の実施態様によると、媒体が流通することでバッテリの温調を行う板状のバッテリ温調装置であって、媒体の流路を有する熱交換部と、熱交換部から凸設されて形成され、熱交換部へと媒体を流入させる媒体入口を備える入口凸部と、熱交換部から凸設されて形成され、熱交換部から媒体を流出させる媒体出口を備える出口凸部と、を備え、熱交換部は、入口凸部から流入する媒体を、熱交換部における入口凸部から出口凸部への媒体の流れとは異なる方向に媒体を拡散する拡散部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施態様によると、入口凸部から流入する低温の冷却水を、入口凸部付近の熱交換部内で拡散するので、この付近での熱を奪うことで熱交換効率を高めることができる。バッテリの発熱および発熱によるバッテリの温度分布には一般的に偏りがあるので、温度が高くなる部位に対して熱交換効率を高めるように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態のバッテリ温調装置を備えるバッテリユニットの説明図である。
【図２】本発明の実施形態のバッテリ温調装置の説明図である。
【図３】本発明の実施形態のバッテリ温調装置の説明図である。
【図４】本発明の実施形態のバッテリ温調装置の入口凸部付近の拡大図である。
【図５】本発明の実施形態のバッテリ温調装置の他の構成例の説明図である。
【図６】本発明の実施形態のバッテリ温調装置を備えるバッテリユニットの他の例説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態のバッテリ温調装置１０を備えるバッテリユニット１００の説明図である。
【００１２】
バッテリユニット１００は、例えば車両に配置され、車両の駆動用のモータや各種電装装置の電源となる。
【００１３】
バッテリユニット１００は、複数のバッテリモジュール１５０が積層して構成される。一組のバッテリモジュール１５０の間には、バッテリモジュール１５０の温度を調節するバッテリ温調装置１０がそれぞれ挟持される。
【００１４】
バッテリモジュール１５０の一方の端部には、バッテリモジュール１５０への電力の授受を行う正極端子１５１及び負極端子１５２からなる端子１５３が備えられる。
【００１５】
本実施形態では、端子１５３を有する面を端子面２５１と呼び、端子１５３を有する端子面２５１と向かい合う面を背面２５２と呼ぶ。
【００１６】
バッテリ温調装置１０において、バッテリモジュール１５０の端子面２５１側には、バッテリ温調装置１０に冷却水を流入させる冷却水入口１３を有する入口凸部１２が形成される。冷却水入口１３には、各バッテリ温調装置１０に冷却水を供給するパイプ２１がそれぞれ接続される。
【００１７】
パイプ２１は、バッテリモジュール１５０の端子面２５１において、正極端子１５１と負極端子１５２との間に配置される。正極端子１５１及び負極端子１５２は、それぞれ、バスバー等により電気的に結合される。冷却水が流通するパイプ２１は、正極端子１５１及び負極端子１５２をそれぞれ接続するバスバーの間に配置される。
【００１８】
本実施形態において、バッテリ温調装置１０を流通する冷却水には、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）が用いられる。その他の媒体（液体又は気体）を、冷却水として用いてもよい。
【００１９】
図２は、本実施形態のバッテリモジュール１５０とバッテリ温調装置１０とを説明する斜視透視図である。
【００２０】
バッテリモジュール１５０は立方体形状を有する。バッテリモジュール１５０は積層されて配置され、一組のバッテリモジュール１５０の間にバッテリ温調装置１０が挟持される。バッテリ温調装置１０は、バッテリモジュール１５０が積層させる面の形状に沿った形状を有する。
【００２１】
バッテリ温調装置１０は、バッテリモジュール１５０と接してバッテリモジュールとの間で熱交換を行う熱交換部３０を備える。バッテリ温調装置１０の熱交換部３０には、冷却水を流入させる冷却水入口１３を有する入口凸部１２と、冷却水を流出させる冷却水出口１５を有する出口凸部１４と、がそれぞれ凸設して形成される。入口凸部１２には冷却水を供給するパイプ２１が接続される。出口凸部１４には、冷却水が流出するパイプ２２が接続される。
【００２２】
このように、バッテリモジュール１５０の間に薄型に形成されたバッテリ温調装置１０を挟持することにより、バッテリユニット１００の大きさを拡大することなく、以下に説明するように、バッテリモジュール１５０を適切に冷却することができる。
【００２３】
次に、バッテリ温調装置１０の構造を説明する。
【００２４】
図３は、本実施形態のバッテリ温調装置１０をバッテリモジュール１５０に接する面から観察した場合の説明図である。
【００２５】
バッテリ温調装置１０は、一組の薄板状のプレート３１が互いに接合されて構成される。プレート３１には、バッテリ温調装置１０の内部を仕切ることで流路を形成する複数の流路形成部３３及び拡散部３４が形成される。
【００２６】
流路形成部３３は、バッテリ温調装置１０の媒体の流れ方向、すなわち、入口凸部１２から出口凸部１４へと向かって、略直線状に形成される。図２に示すバッテリ温調装置１０の例では、３つの流路形成部３３によって仕切られた４つの並列した流路３８が形成される。
【００２７】
このように、バッテリ温調装置１０の内部で複数の流路３８を形成することにより、バッテリ温調装置１０の内部で冷却水が分散して流れるようになる。バッテリモジュール１５０とバッテリ温調装置１０の熱交換部３０において熱交換の機会が増加して熱交換効率を高めることができる。
【００２８】
バッテリ温調装置１０の入口凸部１２の付近には、流路形成部３３とは別に拡散部３４が形成される。拡散部３４は、入口凸部１２の冷却水入口１３から流入する冷却水を、バッテリモジュール１５０の端子１５３付近へと導く機能を有する。
【００２９】
図４は、本実施形態のバッテリ温調装置１０の入口凸部１２付近の拡大図である。
【００３０】
入口凸部１２は、バッテリモジュール１５０の端子面２５１側に突出して形成される。入口凸部１２は冷却水入口１３を備える。冷却水は、冷却水入口１３から入口凸部１２を直線状に流れ、バッテリ温調装置１０の内部に流入する。
【００３１】
バッテリ温調装置１０の熱交換部３０には、拡散部３４が形成されている。拡散部３４は、入口凸部１２から流入する冷却水を、入口凸部１２から出口凸部１４への冷却水の流れとは異なる方向に、より具体的には、拡散部３４は、バッテリモジュール１５０の端子１５３の方向に冷却水が流れるように形成される。
【００３２】
拡散部３４は、入口凸部１２よりもバッテリ温調装置１０の流路３８側に備えられる。より具体的には、拡散部３４は、バッテリ温調装置１０から凸設された入口凸部１２と熱交換部３０との接続部分（図４の一点鎖線）に接する位置から、流路３８側へと伸びるように形成される。拡散部３４は、入口凸部１２と熱交換部３０との接続部分の流路の断面積が、熱交換部３０における流路３８の断面積又は入口凸部１２の断面積よりも小さくなるように形成される。
【００３３】
このように拡散部３４を形成することにより、入口凸部１２から流入する冷却水の流速を高めるとともに、冷却水をバッテリモジュール１５０の正極端子１５１及び負極端子１５２の方向へと流れるように促すことができる。
【００３４】
バッテリモジュール１５０は、一般的に、正極端子１５１及び負極端子１５２の温度が最も高くなる。本実施形態のバッテリ温調装置１０は、温度が高くなる正極端子１５１及び負極端子１５２の付近に流速の大きい低温の冷却水をスムーズに供給する構成とすることにより、バッテリモジュール１５０を適切に温調することができ、バッテリモジュール１５０の充放電効率を高めることができる。
【００３５】
本実施形態のバッテリ温調装置１０は、図３のような形状に限られず、さまざまな構成を取ることができる。
【００３６】
図５は本実施形態のバッテリ温調装置１０の他の構成例を示す説明図である。
【００３７】
図５（Ａ）は、本実施形態のバッテリ温調装置１０の他の構成例であり、拡散部３４を、バッテリ温調装置１０の中央に備えられる流路形成部３３と一体にした構成である。
【００３８】
このように構成することによっても、図３に示す構成と同様に、拡散部３４を、入口凸部１２と熱交換部３０との接続部分から流路３８側へと伸びるように設置し、接続部分において入口凸部１２の流路の幅を狭めるように構成することができる。これにより、図３に示す例と同様に、温度が高くなる正極端子１５１及び負極端子１５２の付近に冷却水がより流れるように促す構成とすることができる。
【００３９】
図５（Ｂ）は、本実施形態のバッテリ温調装置１０のさらに他の構成例であり、拡散部３４を、バッテリ温調装置１０の側面側に備えられる二つの流路形成部３３と一体にした構成である。
【００４０】
このように、拡散部３４は、一つではなく複数備えていてもよい。また、拡散部３４を、冷却水の流れ方向に対して傾斜させて備えて、中央の流路形成部３３に近接しなくてもよい。
【００４１】
このように構成することによっても、図３に示す構成と同様に、拡散部３４を、入口凸部１２と熱交換部３０との接続部分から流路３８側へと伸びるように設置し、接続部分において入口凸部１２の流路の幅を狭めるように構成することができる。これにより、図３に示す例と同様に、温度が高くなる正極端子１５１及び負極端子１５２の付近に冷却水がより流れるように促す構成とすることができる。
【００４２】
図５（Ｃ）は、本実施形態のバッテリ温調装置１０のさらに他の構成例であり、拡散部３４に対応して中央の流路形成部３３の長手方向の長さを変更したものである。
【００４３】
このように構成することによっても、図３に示す構成と同様に、拡散部３４を、入口凸部１２と熱交換部３０との接続部分から流路３８側へと伸びるように設置し、接続部分において入口凸部１２の流路の幅を狭めるように構成することができる。これにより、図３に示す例と同様に、温度が高くなる正極端子１５１及び負極端子１５２の付近に冷却水がより流れるように促す構成とすることができる。
【００４４】
本実施形態では、図５に例示するように、さまざまな構成を取ることができる。このような構成により、バッテリモジュール１５０の形状や容量に合わせて、適切な形状のバッテリ温調装置を選択することができるので、バッテリモジュール１５０を適切に温調することができ、バッテリモジュール１５０の充放電効率を高めることができる。
【００４５】
図６は、本実施形態のバッテリ温調装置１０を備えるバッテリユニット１００の他の例の説明図である。
【００４６】
図１に説明したように、バッテリモジュール１５０は積層して配置され、一組のバッテリモジュール１５０の間にバッテリ温調装置１０が挟持される。
【００４７】
これに対して、図６に示す例は、一組のバッテリモジュール１５０がバッテリ温調装置１０を挟持すると共に、この一組のバッテリモジュール１５０の背面２５２側に、他の一組のバッテリモジュール１５０の端子面２５１が位置するように、バッテリモジュール１５０を直列的に配置した。バッテリ温調装置１０の入口凸部１２には、隣接する他のバッテリ温調装置１０の出口凸部１４からの冷却水が流通されるパイプ２４が接続される。
【００４８】
このような構成によって、バッテリモジュール１５０を直列的に配置して、バッテリユニット１００を長手方向に延長して配置する場合などにも、バッテリ温調装置１０のパイプ２４が端子１５３の間に配置され、他の構成の邪魔となることがない。ここれにより、バッテリユニット１００の大きさを拡大することなく、バッテリモジュール１５０を適切に冷却することができる。
【００４９】
以上のように本実施形態では、冷却水に代表される媒体が流通することでバッテリモジュール１５０の熱交換を行う板状のバッテリ温調装置１０である。バッテリ温調装置１０は、冷却水の流路を有する熱交換部３０と、熱交換部３０から凸設されて形成され、熱交換部３０へと冷却水を流入させる冷却水入口１３を備える入口凸部１２と、熱交換部３０から凸設されて形成され、熱交換部３０から冷却水を流出させる冷却水出口１５を備える出口凸部１４と、を備える。熱交換部３０は、入口凸部１２から流入する冷却水を、熱交換部３０における入口凸部１２から出口凸部１４への冷却水の流れとは異なる方向に拡散する拡散部３４を有する。
【００５０】
このような構成により、バッテリ温調装置１０は、入口凸部１２から流入する低温の冷却水を、入口凸部１２付近の熱交換部３０内で拡散するので、この付近での熱を奪うことで熱交換効率を高めることができる。バッテリモジュール１５０の発熱および発熱によるバッテリモジュール１５０の温度分布には一般的に偏りがあるので、バッテリモジュール１５０の温度が高くなる部位で熱交換効率を高めるように構成することができる。
【００５１】
バッテリ温調装置１０の拡散部３４は、入口凸部１２と熱交換部３０との間の入口流路の断面積を、熱交換部の流路の断面積よりも小さくなるように形成されるので、この付近での流速を高めることができ、熱交換効率を高めることができる。
【００５２】
バッテリ温調装置１０において、入口凸部１２と熱交換部３０との接続部分を直線としたときに（図４の一点鎖線）、この直線と拡散部３４の端部とが接するように構成した。このように構成することにより、入口凸部１２と拡散部３４との二つの構成要素のみにより、簡素な構成によって冷却水を拡散させることができる。
【００５３】
バッテリ温調装置１０の熱交換部３０は、冷却水の流路を形成する複数の流路形成部３３を備え、複数の流路形成部３３の少なくとも一つが、拡散部３４を構成する。このように構成することによっても、入口凸部１２から流入する低温の冷却水を、入口凸部１２付近の熱交換部３０内で拡散するので、この付近での熱を奪うことで熱交換効率を高めることができ、バッテリモジュール１５０との熱交換効率を高めるように構成することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５５】
上記実施形態では、バッテリ温調装置１０に冷却水を流通させてバッテリモジュール１５０を冷却する例を説明したが、バッテリモジュール１５０が低温の場合に、高温の冷却水を流通させてバッテリモジュール１５０を昇温させて、充放電効率を高めるように構成してもよい。
【００５６】
上記実施形態では、車両に備えられるバッテリモジュール１５０に備えられるバッテリ温調装置１０について説明したが、これに限られるものではない。車載以外のバッテリモジュールに備えてもよいし、バッテリ以外の発熱する機器（例えばインバータ）に備えてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１    温調装置
１０    バッテリ温調装置
１２    入口凸部
１３    冷却水入口
１４    出口凸部
１５    冷却水出口
２１、２２、２４    パイプ
３１    プレート
３３    流路形成部
３４    拡散部
３８    流路
１００    バッテリユニット
１５０    バッテリモジュール
１５３    端子
【図１】
2015156347.tif 000003
【図２】
2015156347.tif 000004
【図３】
2015156347.tif 000005
【図４】
2015156347.tif 000006
【図５】
2015156347.tif 000007
【図６】
2015156347.tif 000008