JP2008204761A - Power source device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、電源ケースに電源体及びこの電源体を冷却する冷却液を収容した電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device in which a power supply case and a coolant for cooling the power supply body are accommodated in a power supply case.
ハイブリッド自動車、電気自動車などに搭載される車両用の電源装置として、複数の電源要素を配列した電源体を冷却液内に浸漬させた電源装置が知られている。 As a power supply device for a vehicle mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle or the like, a power supply device in which a power supply body in which a plurality of power supply elements are arranged is immersed in a coolant is known.
この種の電源体では、充放電の際に発熱して、各電源要素の温度にバラツキが生じる場合がある。例えば、複数の筒型電源を一対の支持部材間に支持した組電池では、中心部の筒型電源ほど温度が高くなり、劣化速度が速くなる傾向がある。このように一部の筒型電源が劣化した場合には、組電池全体を交換しなければならない。 In this type of power supply body, heat may be generated during charge and discharge, and the temperature of each power supply element may vary. For example, in an assembled battery in which a plurality of cylindrical power sources are supported between a pair of support members, the temperature of the central cylindrical power source tends to increase and the deterioration rate tends to increase. Thus, when some cylindrical power supplies deteriorate, the whole assembled battery must be replaced.
したがって、電源装置の寿命を長くするためには、電源体の冷却により不均一になった冷却液の温度を均一化して、各電源要素の温度のバラツキを抑制する必要がある。冷却液の温度を均一化する方法として、特許文献１には以下の構成が開示されている。 Therefore, in order to extend the life of the power supply device, it is necessary to equalize the temperature of the coolant that has become non-uniform due to the cooling of the power supply body, and to suppress variations in the temperature of each power supply element. As a method for equalizing the temperature of the cooling liquid, Patent Document 1 discloses the following configuration.
ハウジング内部に複数の角型の単位電池を一定の間隔で配置し、ハウジングの内側表面に複数の突起部を一定の間隔で形成している。ハウジングには、冷媒を流入させる流入口と流入した冷媒を流出させる流出口とが形成されている。 A plurality of rectangular unit cells are arranged at regular intervals inside the housing, and a plurality of protrusions are formed at regular intervals on the inner surface of the housing. The housing is formed with an inflow port through which a refrigerant flows in and an outflow port through which the flowed refrigerant flows out.
そして、流入口から流入した冷媒は、ハウジング内壁に形成された突起部に衝突し、冷媒の流れに流動と乱流が発生し、電池モジュール全体における局部的な熱不均衡を解消することができるとされている。
しかしながら、上述の構成では、冷媒をハウジング内外で流入及び流出させるためにポンプなどの冷媒導入手段が必要となるため、コスト高となる。 However, in the above-described configuration, since a refrigerant introducing means such as a pump is required to flow the refrigerant in and out of the housing, the cost increases.
他方、冷媒は温度が高くなると比重が軽くなりハウジング内を自然に上昇する。したがって、ポンプなどの冷媒導入手段を省略した場合であっても、自然上昇した冷媒が突起部に衝突することにより、冷媒を自然対流させることができる。 On the other hand, as the temperature of the refrigerant increases, the specific gravity decreases and the inside of the housing naturally rises. Therefore, even when the refrigerant introduction means such as a pump is omitted, the naturally raised refrigerant collides with the protrusions, whereby the refrigerant can be naturally convected.
しかしながら、電源冷却に伴う自然対流のみでは、攪拌効果が低いため、高出力の車両用電源の温度のバラツキを十分に抑制することができない。 However, only natural convection associated with power supply cooling has a low stirring effect, and thus cannot sufficiently suppress variations in temperature of the high-power vehicle power supply.
そこで、本願発明は、冷却液の自然対流を促進可能な電源装置を低コストで提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply device that can promote natural convection of a coolant at a low cost.
上記課題を解決するために、本願発明は、電源ケースに電源体及び該電源体を冷却する冷却液を収容した電源装置であって、第１の領域と、この第１の領域よりも熱伝導率の低い第２の領域とを有する冷却液接触面を有し、前記第２の領域を前記第１の領域よりも鉛直方向の下方側に形成したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a power supply apparatus in which a power supply case and a coolant for cooling the power supply body are accommodated in a power supply case, wherein the first region is more thermally conductive than the first region. It has a coolant contact surface having a second area with a low rate, and the second area is formed on the lower side in the vertical direction than the first area.
ここで、前記冷却液接触面は、前記電源体の鉛直方向上方側に形成するのが好ましい。また、前記冷却液接触面は、鉛直方向に対して傾斜させるのが好ましい。 Here, the coolant contact surface is preferably formed on the upper side in the vertical direction of the power supply body. The coolant contact surface is preferably inclined with respect to the vertical direction.
前記電源体は、複数の電源要素を配列した電源モジュールであり、前記第２の領域における前記第１の領域側の端部とは反対側の端部を、前記電源モジュールの中心に対応した位置に配置するとよい。 The power supply body is a power supply module in which a plurality of power supply elements are arranged, and an end portion of the second region opposite to the end portion on the first region side is a position corresponding to the center of the power supply module. It is good to arrange in.
前記冷却液接触面は、前記第２の領域に接触して自然対流する冷却液をガイドするガイド面を兼ねている。 The coolant contact surface also serves as a guide surface that guides the coolant that naturally convects in contact with the second region.
前記第１の領域は、アルミ、銅、鉄、マグネシウム及びアルミナからなる群より選択される金属材料及び／又は金属酸化物により形成され、前記第２の領域は、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、フッ素樹脂からなる群より選択される高分子材料及び／又は石英ガラスにより形成することができる。 The first region is formed of a metal material and / or metal oxide selected from the group consisting of aluminum, copper, iron, magnesium, and alumina, and the second region is polyacetal, polybutylene terephthalate, polyamide, It can be formed of a polymer material selected from the group consisting of fluororesin and / or quartz glass.
本発明によれば、冷却液接触面に沿って下方よりも上方の冷却液の温度が低い状態をつくりだすことができるため、冷却液の自然対流を促進できる。 According to the present invention, it is possible to create a state in which the temperature of the coolant above the lower side is lower along the coolant contact surface, and therefore natural convection of the coolant can be promoted.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図１は、本実施例の電源装置の断面図であり、Ｙ軸は円筒型電池の長手方向を示しており、Ｚ軸は電源ケースの高さ方向を示している。図２は電源ケースのケース上壁部を電源ケースの内側から見たときの平面図である。図３は組電池の斜視図である。なお、電源装置１１は、電気自動車、ハイブリッド自動車などの駆動用又は補助電源として使用される。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the power supply device according to the present embodiment, in which the Y axis indicates the longitudinal direction of the cylindrical battery, and the Z axis indicates the height direction of the power supply case. FIG. 2 is a plan view of the case upper wall portion of the power supply case when viewed from the inside of the power supply case. FIG. 3 is a perspective view of the assembled battery. The power supply device 11 is used as a driving or auxiliary power source for an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like.
本願発明の電源装置１１は、電池ケース（電源ケース）２１と、この電池ケース２１内に充填された冷却液２３と、この冷却液２３内に浸漬された組電池（電源体、電源モジュール）２２とから構成される。組電池２２は、複数の円筒型電池（電源要素）１２１を配列した電池集合体である。 The power supply device 11 of the present invention includes a battery case (power supply case) 21, a cooling liquid 23 filled in the battery case 21, and an assembled battery (power supply body, power supply module) 22 immersed in the cooling liquid 23. It consists of. The assembled battery 22 is a battery assembly in which a plurality of cylindrical batteries (power supply elements) 121 are arranged.
電池ケース２１のケース上壁部２１ａの内壁部には、三角柱の突起部２５が形成されており、この突起部２５は電池ケース２１下側の黒色で示す低伝熱部（第２の領域）２５ａと上側の斜線で示す高伝熱部（第１の領域）２５ｂとから構成されており、低伝熱部２５ａは高伝熱部２５ｂよりも熱伝導率の低い材料で形成されている。 A triangular prism protrusion 25 is formed on the inner wall of the case upper wall 21a of the battery case 21. The protrusion 25 is a low heat transfer portion (second region) shown in black below the battery case 21. 25a and a high heat transfer portion (first region) 25b indicated by oblique lines on the upper side, and the low heat transfer portion 25a is formed of a material having a lower thermal conductivity than the high heat transfer portion 25b.
上述の構成によれば、低伝熱部２５ａでの伝熱量よりも高伝熱部２５ｂでの伝熱量のほうが大きくなるため、突起部２５の外周面に沿って、下側よりも上側の冷却液２３の温度が低い状態を作り出すことができる。これにより、突起部２５の外周面に沿って上側に移動する冷却液２３の自然対流が促進され、冷却液２３の攪拌効果を高めることができる。 According to the above-described configuration, the heat transfer amount in the high heat transfer portion 25b is larger than the heat transfer amount in the low heat transfer portion 25a, so that the cooling on the upper side rather than the lower side is performed along the outer peripheral surface of the protrusion 25. A state where the temperature of the liquid 23 is low can be created. Thereby, the natural convection of the coolant 23 moving upward along the outer peripheral surface of the protrusion 25 is promoted, and the stirring effect of the coolant 23 can be enhanced.
次に、電源装置１１の構成を詳細に説明する。図３に示すように、組電池２２は、一対の電池フォルダ１２２、１２３間に複数の円筒型電池１２１をマトリクス状に並設することにより構成される。なお、各円筒型電池１２１は、リチウムイオン電池であるが、ニッケル水素電池を使用することもできる。 Next, the configuration of the power supply device 11 will be described in detail. As shown in FIG. 3, the assembled battery 22 is configured by arranging a plurality of cylindrical batteries 121 in a matrix between a pair of battery folders 122 and 123. Each cylindrical battery 121 is a lithium ion battery, but a nickel metal hydride battery can also be used.
各円筒型電池１２１の一端及び他端にはそれぞれ、外周面にネジ溝部１３１ａ、１４１ａが形成された正及び負極ネジ軸部１３１、１４１が設けられている。 Positive and negative screw shaft portions 131 and 141 having screw groove portions 131a and 141a formed on the outer peripheral surface are provided at one end and the other end of each cylindrical battery 121, respectively.
電池フォルダ１２２、１２３には、各円筒型電池１２１の正及び負極ネジ軸部１３１、１４１を挿入するための挿入穴部１２２ａ、１２３ａ（１２３ａは不図示である）がマトリクス状に複数形成されており、取り付け状態において、正及び負極ネジ軸部１３１、１４１は挿入穴部１２２ａ、１２３ａから各電池フォルダ１２２、１２３の外側に突出している。 In the battery folders 122 and 123, a plurality of insertion holes 122a and 123a (123a not shown) for inserting the positive and negative screw shaft portions 131 and 141 of each cylindrical battery 121 are formed in a matrix. In the attached state, the positive and negative screw shaft portions 131 and 141 protrude outside the battery folders 122 and 123 from the insertion holes 122a and 123a.
隣接する各円筒型電池１２１は、導電板としてバスバー１５１を介して直列に接続されている。 Each adjacent cylindrical battery 121 is connected in series via a bus bar 151 as a conductive plate.
このバスバー１５１に形成された穴部には、正及び負極ネジ軸部１３１、１４１が挿入されており、バスバー１５１の板厚方向から正及び負極ネジ軸部１３１、１４１に対して締結ナット１６１を締結することにより、各円筒型電池１２１を電池フォルダ１２２、１２３に固定することができる。組電池２２は、電池ケース２１のケース底壁部２１ｃに固定されている。 Positive and negative screw shaft portions 131 and 141 are inserted into the holes formed in the bus bar 151, and fastening nuts 161 are attached to the positive and negative screw shaft portions 131 and 141 from the plate thickness direction of the bus bar 151. By fastening, each cylindrical battery 121 can be fixed to the battery folders 122 and 123. The assembled battery 22 is fixed to the case bottom wall portion 21 c of the battery case 21.
図１に示すように、電池ケース２１は、ケース上壁部２１ａ、ケース側壁部２１ｂ及びケース底壁部２１ｃから構成されており、ケース側壁部２１ｂ及びケース底壁部２１ｃは一体形成されており、ケース上壁部２１ａは、ケース側壁部２１ｂ及びケース底壁部２１ｃとは別体に形成されている。ケース上壁部２１ａ及びケース側壁部２１ｂの間には電池ケース２１内に冷却液２３を封止するためのオイルシール３１を介在させている。 As shown in FIG. 1, the battery case 21 is composed of a case upper wall portion 21a, a case side wall portion 21b, and a case bottom wall portion 21c. The case side wall portion 21b and the case bottom wall portion 21c are integrally formed. The case upper wall portion 21a is formed separately from the case side wall portion 21b and the case bottom wall portion 21c. An oil seal 31 for sealing the coolant 23 in the battery case 21 is interposed between the case upper wall portion 21a and the case side wall portion 21b.
図２に図示するように、ケース上壁部２１ａのケース内側の面には、三角柱の突起部２５が形成されている。なお、ケース上壁部２１ａの縁と突起部２５との間に形成されたスペースは、ケース側壁部２１ｂの上端面にケース上壁部２１ａを取付けるための取り付け面２１１ａである。 As shown in FIG. 2, a triangular prism protrusion 25 is formed on the inner surface of the case upper wall 21a. Note that the space formed between the edge of the case upper wall portion 21a and the protrusion 25 is an attachment surface 211a for attaching the case upper wall portion 21a to the upper end surface of the case side wall portion 21b.
突起部２５は、図１に図示するように、ＸＹ平面の断面形状を台形とする高伝熱部２５ｂ（斜線で示す）とこの高伝熱部２５ｂの下端部に取り付けられた三角柱形状の低伝熱部２５ａ（黒色で示す）とから構成されており、低伝熱部２５ａは高伝熱部２５ｂよりも熱伝導率の低い材料で形成されている。なお、低伝熱部２５ａ及び高伝熱部２５ｂの冷却液２３に接触している面が、特許請求の範囲に記載の冷却液接触面である。 As shown in FIG. 1, the protrusion 25 includes a high heat transfer portion 25b (shown by hatching) having a trapezoidal cross-sectional shape in the XY plane and a triangular prism-shaped low-profile attached to the lower end of the high heat transfer portion 25b. The heat transfer section 25a (shown in black) is formed, and the low heat transfer section 25a is formed of a material having a lower thermal conductivity than the high heat transfer section 25b. In addition, the surface which is contacting the cooling fluid 23 of the low heat-transfer part 25a and the high heat-transfer part 25b is a coolant contact surface as described in a claim.
低伝熱部２５ａの資材としては、樹脂、石英ガラスを例示できる。樹脂としては、冷却液２３であるフッ素不活性液体に対して化学反応の起こりにくい、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、フッ素樹脂を例示できる。また、石英ガラスを使用する場合には、車両の振動により割れなどの不具合が発生しないように、機械的強度を向上させる必要がある。 Examples of the material for the low heat transfer section 25a include resin and quartz glass. Examples of the resin include polyacetal, polybutylene terephthalate, polyamide, and fluororesin that hardly cause a chemical reaction with respect to the fluorine inert liquid that is the coolant 23. In addition, when quartz glass is used, it is necessary to improve the mechanical strength so that problems such as cracks do not occur due to vehicle vibration.
また、高伝熱部２５ｂの資材としては、アルミ、銅、鉄、マグネシウム、アルミナからなる群より選択される金属材料及び／又は金属酸化物を例示できる。なお、突起部２５を有するケース上壁部２１ａは、射出成型により成型することができる。 Moreover, as a material of the high heat-transfer part 25b, the metal material and / or metal oxide selected from the group which consists of aluminum, copper, iron, magnesium, and an alumina can be illustrated. In addition, the case upper wall part 21a which has the projection part 25 can be shape | molded by injection molding.
突起部２５の冷却液接触面の角度は、図１に図示するように電池ケース２１の内周壁部に沿って冷却液２３が自然対流するように設定されていればよく、電池の仕様などに応じて適宜変更することができる。 The angle of the coolant contact surface of the protrusion 25 may be set so that the coolant 23 naturally convects along the inner peripheral wall of the battery case 21 as shown in FIG. It can be changed accordingly.
図１において、一点破線で示すＺ−Ｚ´は、組電池２２の水平方向中心に対応した位置を示しており、突起部２５の頂部は、組電池２２の水平方向中心に対応した位置に設けられている。 In FIG. 1, ZZ ′ indicated by a one-dot broken line indicates a position corresponding to the horizontal center of the assembled battery 22, and the top of the protrusion 25 is provided at a position corresponding to the horizontal center of the assembled battery 22. It has been.
電池ケース２１の外周面には、多数の放熱フィン３２が形成されている。これにより、電池ケース２１の外気との接触面積が増し、放熱効果を高めることができる。 A large number of heat dissipating fins 32 are formed on the outer peripheral surface of the battery case 21. Thereby, the contact area with the external air of the battery case 21 increases, and the heat dissipation effect can be enhanced.
ケース側壁部２１ｂには、電源装置１１をフロアパネル４１に固定するためのブラケット４２が設けられている。ここで、ブラケット４２は電池ケース２１の一部を用いて形成してもよいし、別体で形成してもよい。 A bracket 42 for fixing the power supply device 11 to the floor panel 41 is provided on the case side wall 21b. Here, the bracket 42 may be formed using a part of the battery case 21 or may be formed separately.
フロアパネル４１及びブラケット４２にはそれぞれ、上下方向に延びる貫通穴４１ａ、４２ａが形成されており、これらの貫通穴４１ａ、４２ａには、フロアパネル４１の下側から締結ボルト４３が挿通されている。この締結ボルト４３に対してフロアパネル４１の上側から締結ナット４４を締結することにより、電源装置１１をフロアパネル４１に固定することができる。 The floor panel 41 and the bracket 42 are respectively formed with through holes 41a and 42a extending in the vertical direction, and the fastening bolts 43 are inserted into the through holes 41a and 42a from the lower side of the floor panel 41. . The power supply device 11 can be fixed to the floor panel 41 by fastening the fastening nut 44 to the fastening bolt 43 from above the floor panel 41.
組電池２２の冷却液２３としては、比熱、熱伝導性と沸点が高く、電池ケース２１、組電池２２を腐食させず、熱分解、空気酸化、電気分解などを受けにくい物質が適している。さらに、電極端子間の短絡を防止するために、電気的絶縁性の液体が望ましい。例えば、フッ素系不活性液体を使用することができる。フッ素系不活性液体としては、スリーエム社製フロリナート、Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）、Ｎｏｖｅｃ１２３０を用いることができる。また、フッ素系不活性液体以外の液体（例えば、シリコンオイル）を用いることもできる。 As the coolant 23 of the assembled battery 22, a material having high specific heat, thermal conductivity and high boiling point, which does not corrode the battery case 21 and the assembled battery 22 and hardly undergoes thermal decomposition, air oxidation, electrolysis, or the like is suitable. Furthermore, an electrically insulating liquid is desirable in order to prevent a short circuit between the electrode terminals. For example, a fluorinated inert liquid can be used. As the fluorine-based inert liquid, Fluorinert, Novec HFE (hydrofluorether), and Novec 1230 manufactured by 3M can be used. In addition, a liquid other than the fluorine-based inert liquid (for example, silicon oil) can be used.
次に、図１を用いて、電池ケース２１内における冷却液２３の挙動（流動）を説明する。なお、矢印Ｉは冷却液２３の対流方向を示している。 Next, the behavior (flow) of the coolant 23 in the battery case 21 will be described with reference to FIG. The arrow I indicates the convection direction of the coolant 23.
充放電により発熱した組電池２２を冷却することにより温度上昇した冷却液２３は、比重差により電池ケース２１内を上側に移動する。突起部２５に接触した冷却液２３は、電池ケース２１の水平方向外側に移動しながら、突起部２５の斜面（冷却液接触面）に沿って上側に移動する。つまり、突起部２５の斜面にガイドさせながら、冷却液２３を水平方向に移動させ、冷却液２３の自然対流を促進している
このとき、低伝熱部２５ａに接触した冷却液２３よりも、高伝熱部２５ｂに接触した冷却液２３のほうが、放熱量が多くなる。したがって、突起部２５の冷却液接触面に沿って、上側の冷却液２３よりも下側の冷却液２３の液温が低い状態をつくりだすことができる。
The coolant 23 that has risen in temperature by cooling the assembled battery 22 that has generated heat due to charge / discharge moves upward in the battery case 21 due to the difference in specific gravity. The coolant 23 in contact with the protrusion 25 moves upward along the slope (coolant contact surface) of the protrusion 25 while moving outward in the horizontal direction of the battery case 21. That is, the cooling liquid 23 is moved in the horizontal direction while being guided by the slope of the protrusion 25 to promote the natural convection of the cooling liquid 23. At this time, rather than the cooling liquid 23 in contact with the low heat transfer section 25a, The amount of heat released from the coolant 23 in contact with the high heat transfer section 25b increases. Therefore, it is possible to create a state in which the liquid temperature of the lower coolant 23 is lower than that of the upper coolant 23 along the coolant contact surface of the protrusion 25.
これにより、低伝熱部２５ａ及び高伝熱部２５ｂを設けなかった場合よりも、突起部２５の冷却液接触面における冷却液２３の自然対流を促進することができる。 Thereby, natural convection of the coolant 23 on the coolant contact surface of the protrusion 25 can be promoted more than when the low heat transfer portion 25a and the high heat transfer portion 25b are not provided.
高伝熱部２５ｂに沿って移動する冷却液２３は、徐々に冷却され、ケース側壁部２１ｂに沿って下方に流動し、組電池２２の中心線Ｚ−Ｚ´に対して左側及び右側の領域においてそれぞれ反時計周り及び時計周り方向の自然対流が生じる。 The coolant 23 moving along the high heat transfer portion 25b is gradually cooled, flows downward along the case side wall portion 21b, and is a region on the left and right sides with respect to the center line ZZ ′ of the assembled battery 22. Counterclockwise and clockwise convection occurs respectively.
本実施例では、低伝熱部２５ａ及び高伝熱部２５ｂにより生じた冷却液の温度差により、冷却液２３の自然対流を促進しているため、単なる突起部を設けた場合よりも、冷却液２３の温度のバラツキを抑制することができる。これにより、組電池２２の寿命を長くすることができる。 In the present embodiment, the natural convection of the cooling liquid 23 is promoted by the temperature difference between the cooling liquid generated by the low heat transfer section 25a and the high heat transfer section 25b. Variations in the temperature of the liquid 23 can be suppressed. Thereby, the lifetime of the assembled battery 22 can be lengthened.
また、冷却液を対流させるためのポンプなどの循環手段を無くすことができるため、電源装置１１のコストを削減できる。 Moreover, since the circulating means such as a pump for convection of the cooling liquid can be eliminated, the cost of the power supply device 11 can be reduced.
ここで、組電池２２では、真中の円筒型電池１２１ほど充放電時における発熱温度が高くなり、冷却液２３の水平方向の温度分布もこれにしたがうものと考えられる。したがって、低伝熱部２５ａを組電池２２の真中に対応した位置に配置することにより、低伝熱部２５ａ及び高伝熱部２５ｂにおける冷却液２３の温度差を、冷却液の温度が均一な場合よりも大きくすることができる。これにより、冷却液２３の自然対流をさらに促進することができる。 Here, in the assembled battery 22, the heat generation temperature during charging / discharging becomes higher in the middle cylindrical battery 121, and the horizontal temperature distribution of the coolant 23 is considered to follow this. Therefore, by disposing the low heat transfer portion 25a at a position corresponding to the middle of the assembled battery 22, the temperature difference of the coolant 23 in the low heat transfer portion 25a and the high heat transfer portion 25b is made uniform. It can be larger than the case. Thereby, the natural convection of the coolant 23 can be further promoted.
次に、低伝熱部２５ａ及び高伝熱部２５ｂの変形例を説明する。 Next, modified examples of the low heat transfer section 25a and the high heat transfer section 25b will be described.
図４及び図５は、低伝熱部２５ａ及び高伝熱部２５ｂの変形例の示した図である。なお、実施例１と同一の機能を有する部分には同一符号を付している。 4 and 5 are diagrams showing modified examples of the low heat transfer section 25a and the high heat transfer section 25b. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which has the same function as Example 1. FIG.
図４（ａ）の突起部２５は、実施例１の突起部２５と同じ形状（つまり、三角柱形状）に形成されているが、低伝熱部２５ａを突起の頂部を含む一部の冷却液接触面にのみ形成している。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。 4A is formed in the same shape as the protrusion 25 of the first embodiment (that is, a triangular prism shape), but the low heat transfer portion 25a includes a part of the coolant including the top of the protrusion. It is formed only on the contact surface. Thereby, the same effect as Example 1 can be acquired.
また、図４（ｂ）では、ケース上壁部２１ａのケース内側の面を実施例１の突起部２５と同じ形状（つまり、三角柱形状）に形成し、そこに低伝熱部２５ａ及び高伝熱部２５ｂからなる板材２５を取付けている。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。 In FIG. 4B, the case inner surface of the case upper wall portion 21a is formed in the same shape as the protrusion 25 of the first embodiment (that is, a triangular prism shape), and the low heat transfer portion 25a and the high heat transfer portion are formed there. A plate member 25 made of a heat part 25b is attached. Thereby, the same effect as Example 1 can be acquired.
図４（ｃ）では、突起部２５をケース側壁部２１ｂに取付けている。突起部２５の水平方向の端面は、ケース側壁部２１ｂの内周面に接触している。電源ケース２１のケース側壁部２１ｂには、壁部の厚み方向に延びる貫通孔２１２ｂが形成されており、この貫通孔２１２ｂを介して電源ケース２１の外側から固定ボルト５１を締結することにより、突起部２５をケース側壁部２１ｂに固定することができる。 In FIG.4 (c), the projection part 25 is attached to the case side wall part 21b. The horizontal end surface of the protrusion 25 is in contact with the inner peripheral surface of the case side wall 21b. A through-hole 212b extending in the thickness direction of the wall portion is formed in the case side wall portion 21b of the power supply case 21, and the fixing bolt 51 is fastened from the outside of the power supply case 21 through the through-hole 212b, thereby protruding. The part 25 can be fixed to the case side wall part 21b.
突起部２５の上端面は、ケース上壁部２１ａのケース内側の面に接触しているが、固定はされていない。 The upper end surface of the protrusion 25 is in contact with the inner surface of the case upper wall portion 21a, but is not fixed.
図５（ａ）〜（ｃ）は突起部２５の形状の変形例であり、一点破線は各突起部２５の中心線Ｔを示しており、中心線Ｔは組電池２２の中心部を通っている。 FIGS. 5A to 5C are modification examples of the shape of the protrusions 25, and the dashed line indicates the center line T of each protrusion 25, and the center line T passes through the center of the battery pack 22. Yes.
図５（ａ）では、突起部２５の形状を半球としている。突起部２５を半球に形成することにより、冷却液２３を水平方向に放射状に流動させることができる。すなわち、実施例１とは異なり、円筒型電池１２１の長手方向にも冷却液２３を流動させることができる。 In FIG. 5A, the shape of the protrusion 25 is a hemisphere. By forming the protrusions 25 in a hemisphere, the coolant 23 can flow radially in the horizontal direction. That is, unlike the first embodiment, the coolant 23 can also flow in the longitudinal direction of the cylindrical battery 121.
図５（ｂ）では、突起部２５の形状を立方体としている。これにより、電池ケース２１の高さ方向に延びる冷却液接触面に沿って、上側よりも下側の冷却液２３の温度が高い状態を作り出すことができる。突起部２５の形状を立方体とした場合には、冷却液接触面に接触した冷却液２３を水平方向にガイドできないため、突起部２５を水平方向に複数設けて自然対流を促進するとよい。 In FIG.5 (b), the shape of the projection part 25 is made into the cube. Thereby, it is possible to create a state in which the temperature of the coolant 23 below the upper side is higher along the coolant contact surface extending in the height direction of the battery case 21. When the shape of the protrusion 25 is a cube, the cooling liquid 23 in contact with the coolant contact surface cannot be guided in the horizontal direction. Therefore, a plurality of protrusions 25 may be provided in the horizontal direction to promote natural convection.
図５（ｃ）では、突起部２５の形状を円錐としている。これにより、突起部２５の形状が半球の場合と同じ効果を得ることができる。なお、図示はしていないが、突起部２５をピラミッド形状などの多角錐とすることもできる。 In FIG.5 (c), the shape of the projection part 25 is made into the cone. Thereby, the same effect as the case where the shape of the projection part 25 is a hemisphere can be acquired. Although not shown, the protrusion 25 can be a pyramid-shaped polygonal pyramid.
図６及び図７を参照しながら、本発明の電源装置の実施例２を説明する。ここで図６は、電源装置の断面図であり、Ｙ軸方向が円筒型電池の長手方向を示しており、Ｚ軸方向が電源ケースの高さ方向を示している。図７は、電池ケース２１のケース上壁部２１ａをケース内側方向から見たときの、平面図である。なお、実施例１と同一の機能を有する部分には、同一符号を付している。 A second embodiment of the power supply device of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 6 is a cross-sectional view of the power supply device, in which the Y-axis direction indicates the longitudinal direction of the cylindrical battery, and the Z-axis direction indicates the height direction of the power supply case. FIG. 7 is a plan view of the case upper wall portion 21a of the battery case 21 when viewed from the inside of the case. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which has the same function as Example 1. FIG.
図７に図示するように、ケース上壁部２１ａのケース内側の面には、中心線Ｚ−Ｚ´を挟んで対称な位置に同一形状及び同一寸法の突起部２５が形成されている。突起部２５は、全体形状が三角柱であり、ＸＹ平面の断面形状を台形とする高伝熱部２５ｂ（斜線で示した領域）とこの高伝熱部２５ｂの下端部に取り付けられた三角柱形状の低伝熱部２５ａ（黒色で示した領域）とから構成される。低伝熱部２５ａは高伝熱部２５ｂよりも熱伝導率の低い材料で形成されている。具体的な材料は、実施例１に例示したので、説明を省略する。 As shown in FIG. 7, protrusions 25 having the same shape and the same dimensions are formed on the inner surface of the case upper wall portion 21 a at symmetrical positions with respect to the center line ZZ ′. The projecting portion 25 has a triangular prism shape as a whole, and has a triangular heat trapezoidal shape attached to a high heat transfer portion 25b (a region indicated by hatching) having a trapezoidal cross-sectional shape on the XY plane and a lower end portion of the high heat transfer portion 25b. It is comprised from the low heat-transfer part 25a (area | region shown in black). The low heat transfer portion 25a is formed of a material having a lower thermal conductivity than the high heat transfer portion 25b. Since specific materials are exemplified in Example 1, description thereof is omitted.
また、突起部２５とケース上壁部２１ａのＸ軸方向端部との間には、一対の斜壁部２１１ｂが形成されており、これらの斜壁部２１１ｂは、ケース上壁部２１ａの一部を用いて形成されている。 In addition, a pair of inclined wall portions 211b is formed between the protruding portion 25 and the end portion of the case upper wall portion 21a in the X-axis direction, and these inclined wall portions 211b are part of the case upper wall portion 21a. It is formed using the part.
各斜壁部２１１ｂの斜面は、組電池２２に対向配置されており、突起部の斜面に沿って流動する冷却液２３を、電池ケース２１内の下方にガイドしている。 The inclined surface of each inclined wall portion 211 b is disposed opposite to the assembled battery 22, and guides the coolant 23 flowing along the inclined surface of the protruding portion downward in the battery case 21.
次に、図６を用いて、電池ケース２１内における冷却液２３の挙動（流動）を説明する。なお、矢印Ｉは冷却液２３の対流方向を示している。 Next, the behavior (flow) of the coolant 23 in the battery case 21 will be described with reference to FIG. The arrow I indicates the convection direction of the coolant 23.
充放電により発熱した組電池２２を冷却することにより温度上昇した冷却液２３は、比重差により電池ケース２１内を上側に移動する。突起部２５に接触した冷却液２３は、電池ケース２１の水平方向外側に流動しながら、突起部２５の冷却液接触面に沿って上側に移動する（自然対流する）。 The coolant 23 that has risen in temperature by cooling the assembled battery 22 that has generated heat due to charge / discharge moves upward in the battery case 21 due to the difference in specific gravity. The coolant 23 in contact with the protrusion 25 moves upward along the coolant contact surface of the protrusion 25 (natural convection) while flowing outward in the horizontal direction of the battery case 21.
このとき、低伝熱部２５ａに接触した冷却液２３よりも、高伝熱部２５ｂに接触した冷却液２３のほうが、放熱量が多くなるため、突起部２５の冷却液接触面に沿って、上側よりも下側の冷却液２３の液温が低い状態をつくりだすことができる。 At this time, the amount of heat release from the coolant 23 in contact with the high heat transfer portion 25b is greater than that in the coolant 23 in contact with the low heat transfer portion 25a. A state in which the liquid temperature of the coolant 23 below the upper side is lower can be created.
これにより、低伝熱部２５ａ及び高伝熱部２５ｂを設けなかった場合よりも、突起部２５の冷却液接触面における冷却液２３の自然対流を促進することができる。 Thereby, natural convection of the coolant 23 on the coolant contact surface of the protrusion 25 can be promoted more than when the low heat transfer portion 25a and the high heat transfer portion 25b are not provided.
ここで、一対の突起部２５間の領域では、一方の突起部２５にガイドされた冷却液２３と他方の突起部２５にガイドされた冷却液２３とが衝突して、冷却液２３が矢印で示すように円弧状に自然対流する。これにより、組電池１２の中心付近から上昇した冷却液２３を左右両側に振り分けて、各突起部２５に向かわせることができる。その結果、冷却液２３の自然対流を促進することができる。 Here, in the region between the pair of protrusions 25, the coolant 23 guided by one protrusion 25 collides with the coolant 23 guided by the other protrusion 25, and the coolant 23 is indicated by an arrow. Natural convection in an arc shape as shown. Thereby, the coolant 23 that has risen from the vicinity of the center of the assembled battery 12 can be distributed to the left and right sides and directed to the protrusions 25. As a result, natural convection of the coolant 23 can be promoted.
また、斜壁部２１１ｂの斜面に沿って冷却液２３をケース側壁部２１ｂに向けてガイドしているため、ケース側壁部２１ｂからの冷却液２３の放熱を促進することができる。さらに、斜壁部２１１ｂの斜面は、ケース側壁部２１ｂに向かって下方に傾斜しているため、電池ケース２１の内壁に沿って自然対流させることができる。これにより、冷却液２３の攪拌効果を高めることができる。 Moreover, since the coolant 23 is guided toward the case side wall 21b along the slope of the inclined wall 211b, the heat dissipation of the coolant 23 from the case side wall 21b can be promoted. Furthermore, since the inclined surface of the inclined wall portion 211b is inclined downward toward the case side wall portion 21b, it can be naturally convected along the inner wall of the battery case 21. Thereby, the stirring effect of the coolant 23 can be enhanced.
上述の各実施例では、円筒型電池１２１を配列した組電池２２を使用したが、複数の電源要素を積層した角型電源（電源体）や、電気二重層キャパシタ（電源体）を使用することもできる。 In each of the above-described embodiments, the assembled battery 22 in which the cylindrical batteries 121 are arranged is used. However, a square power source (power source body) in which a plurality of power source elements are stacked or an electric double layer capacitor (power source body) is used. You can also.
１１ 電源装置
２１ 電池ケース
２１ａ ケース上壁部
２１ｂ ケース側壁部
２１ｃ ケース底壁部
２２ 組電池
２３ 冷却液
２５ 突起部
２５ａ 低伝熱部
２５ｂ 高伝熱部
３１ オイルシール
３２ 放熱フィン
４２ ブラケット
４１ａ、４２ａ 貫通穴
４３ 締結ボルト
４４ 締結ナット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Power supply device 21 Battery case 21a Case upper wall part 21b Case side wall part 21c Case bottom wall part 22 Battery assembly 23 Coolant 25 Protrusion part 25a Low heat transfer part 25b High heat transfer part 31 Oil seal 32 Radiation fin 42 Bracket 41a, 42a Through hole 43 Fastening bolt 44 Fastening nut
Claims (6)
第１の領域と、この第１の領域よりも熱伝導率の低い第２の領域とを有する冷却液接触面を有し、前記第２の領域を前記第１の領域よりも鉛直方向の下方側に形成したことを特徴とする電源装置。 A power supply device containing a power supply body and a coolant for cooling the power supply body in a power supply case,
A coolant contact surface having a first region and a second region having a thermal conductivity lower than that of the first region, and the second region being vertically below the first region; A power supply device formed on the side.
前記第２の領域における前記第１の領域側の端部とは反対側の端部を、前記電源モジュールの中心に対応した位置に配置したことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。 The power supply body is a power supply module in which a plurality of power supply elements are arranged,
4. The power supply device according to claim 3, wherein an end of the second region opposite to the end of the first region is disposed at a position corresponding to the center of the power supply module.
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