JP4498659B2 - バッテリーボックス - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池を収容可能なバッテリーボックスに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば特開平9−86188号公報に開示された電気自動車のバッテリ構造のように、略箱形のバッテリケース内に、複数の円柱状のバッテリセルを、各バッテリセルの中心軸が所定格子の各格子点を貫くように配置した状態で抱持する複数のリブ壁を備え、各バッテリセルの中心軸に直交する方向で対向するバッテリケースの上下壁に冷却空気を流通させる通気口を形成し、バッテリケース内にて上下方向に冷却空気を流通させることで、リブ壁に抱持された複数のバッテリセルを冷却するバッテリ構造が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係るバッテリ構造においては、バッテリケースの上下壁に設けられた通気口に対して、冷却空気の導入側の通気口近傍に配置されたバッテリセルと、冷却空気の排出側の通気口近傍に配置されたバッテリセルとの間で、冷却状態の差異が生じ、温度差が増大してしまうという問題が生じる。
【0004】
例えば、冷却空気の排出側の通気口近傍においては、冷却空気の導入側の通気口近傍に比べて、各バッテリセルの周囲における冷却空気の流通性が低下することで、各バッテリセルに対する冷却量が低下してしまうという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数の電池を収容可能なバッテリボックス内において、各電池の温度分布に不均一状態が生じることを抑制することが可能なバッテリーボックスを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明のバッテリーボックス(例えば、後述する実施の形態におけるバッテリーボックス10)は、互いに接続及び分離可能とされた上部(例えば、後述する実施の形態におけるボックス上部11)および下部(例えば、後述する実施の形態におけるボックス下部12)と前部(例えば、後述する実施の形態におけるボックス前部13)および後部(例えば、後述する実施の形態におけるボックス後部14)と2つの側部(例えば、後述する実施の形態におけるボックス右側部15およびボックス左側部16)とにより形成される収納部(例えば、後述する実施の形態における内部空間21)と、前記収納部内において互いに分離可能に接続され、複数の電池(例えば、後述する実施の形態におけるバッテリー18)の中心軸線の方向を前記2つの側部が対向する方向に平行とし、これらの電池を千鳥配列に保持する複数の保持部材(例えば、後述する実施の形態におけるバッテリー保持部材17)と、前記前部に設けた冷媒導入口(例えば、後述する実施の形態における前部開口22)および前記後部に設けた冷媒排出口(例えば、後述する実施の形態における後部開口23)と、前記冷媒導入口に配置され、前記冷媒導入口から前記収納部内に導入される冷却媒体の流通方向を変更し、前記冷却媒体が前記電池に直接に吹き付けられることを抑制する遮蔽部材(例えば、後述する実施の形態における第1〜第3遮蔽部材43,44,45)と、前記冷媒排出口に配置され、前記電池周辺での前記冷却媒体の流通路を狭め、前記冷却媒体の流通速度を増大し、前記冷却媒体の流通方向を変更する整流部材(例えば、後述する実施の形態における第1,第2整流部材32,33)とを備え、前記保持部材は外面上に少なくとも一対の凸部(例えば、後述する実施の形態における凸部51)および凹部(例えば、後述する実施の形態における凹部52)を有し、複数の前記保持部材は、互いの前記凹部に前記凸部が着脱可能に嵌合されており、前記前部および前記後部は前記保持部材を着脱可能に支持する支持手段(例えば、後述する実施の形態における前後部凹部47および前後部凸部48)を有し、前記保持部材の前記凸部と前記支持手段に設けられた凹部とが、または、前記保持部材の前記凹部と前記支持手段に設けられた凸部とが、嵌合していることを特徴としている。
【0006】
上記構成のバッテリーボックスによれば、複数の保持部材により電池を千鳥配列可能であり、収納部内における電池の配置効率を向上させ、バッテリーボックスを小型化することができる。このとき、収納部内における電池の配置密度が相対的に増大することで、冷却媒体が流通する空間が相対的に減少した場合であっても、冷媒導入口近傍に配置した遮蔽部材と、冷媒排出口近傍に配置した整流部材とによって、複数の電池の温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制し、冷却効率を向上させることができる。
【0007】
例えば、冷媒導入口から収納部内に導入される冷却媒体が電池に直接に吹き付けられることを抑制するために、冷媒導入口に臨む電池表面に向かう冷却媒体の流通を遮るようにして遮蔽部材を配置することにより、冷媒導入口近傍の電池が過剰に冷却され、冷媒導入口近傍において冷却媒体の温度が過剰に高温になってしまうことを防止することができる。
【0008】
また、冷媒排出口近傍における冷却媒体の冷却効率を向上させるために、電池周辺での冷却媒体の流通路を狭め、冷却媒体の流通速度を増大させる整流部材を配置することにより、冷媒排出口近傍の電池に対する所望の冷却性能を確保することができ、冷媒排出口近傍において電池の温度が相対的に高温になってしまうことを抑制することができる。
【0010】
上記構成のバッテリーボックスによれば、複数の保持部材は収納部内において、前部および後部によって両側から挟み込まれるようにして固定される。
【0012】
上記構成のバッテリーボックスによれば、複数の保持部材の接続状態においては、一方の保持部材の凹部に他方の保持部材の凸部が嵌合し、他方の保持部材の凹部に一方の保持部材の凸部が嵌合することによって、保持部材同士が固定される。ここで、互いの凹部と凸部とは着脱可能とされていることから、複数の保持部材は容易に接続及び分離ができ、収納部内での配置を容易に変更可能である。また、収納部をなす前部および後部に支持部材として、一対の凸部および凹部を備えることによって、前部および後部と保持部材とを容易に接続及び分離可能とすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るバッテリーボックスについて添付図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るバッテリーボックス10の斜視図であり、図2は図1に示すバッテリーボックス10の分解斜視図であり、図3は図1に示すバッテリーボックス10の断面図であり、図4は図3に示すバッテリー保持部材17の要部拡大断面図である。
【0014】
本実施の形態によるバッテリーボックス10は、例えばハイブリッド車両等の車両に搭載される蓄電装置とされ、分解可能な箱状をなすボックス上部11およびボックス下部12およびボックス前部13およびボックス後部14およびボックス右側部15およびボックス左側部16と、バッテリー保持部材17とを備えて構成されている。
【0015】
このバッテリーボックス10は、例えば円柱状の複数のバッテリー18,…,18(例えば、直径32.4mm等)を、各バッテリー18の中心軸線がバッテリーボックス10の前後方向と直交する横方向に対して平行となるように配置すると共に、この横方向に対する断面において複数(例えば、20個等)のバッテリー18,…,18の中心軸線が千鳥配列(例えば、隣り合うバッテリー18,18間の間隔は7mm等)となるように保持する。
【0016】
バッテリーボックス10は、例えば剛性の高い材料(例えば、PA(ポリアセタール)にガラス繊維20%(重量)を混入した材料等)から形成されており、後述するように、バッテリーボックス10の内部空間21は、ボックス前部13に設けられた前部開口22から導入され、ボックス後部14に設けられた後部開口23から排出される冷却空気が流通する通路とされている。すなわち、バッテリーボックス10の内部空間21内に導入される冷却空気は、複数のバッテリー18,…,18の間を通過する際に、各バッテリー18,…,18と熱交換を行い、各バッテリー18,…,18を冷却する。
【0017】
ボックス上部11およびボックス下部12は、例えば長方形板状の同等形状に形成され、バッテリーボックス10の上面および下面をなすボックス上部11およびボックス下部12の各表面11A,12A上には、各表面11A,12Aから突出する格子状の補強リブ31が設けられている。
【0018】
また、バッテリーボックス10の内面をなすボックス上部11およびボックス下部12の各裏面11B,12B上には、バッテリーボックス10のボックス後部14側にずれた位置において、横方向に伸びる複数、例えば2つの第1,第2整流部材32,33が各裏面11B,12B上から突出するようにして設けられている。
【0019】
各第1,第2整流部材32,33は、例えば図3に示すように、バッテリーボックス10の後方側から前方側に向かい、突出方向の高さを低下させるようにして下降傾向に傾斜する各傾斜面32A,33Aを備えており、各傾斜面32A,33Aは、バッテリー18の後方側の外周面18Aに対して所定間隔をおいて沿うような形状の曲面状に形成されている。
【0020】
ここで、例えば、第1,第2整流部材32,33は、順次、ボックス上部11またはボックス下部12の近傍において最も後方側に位置するバッテリー18、後方側から2番目のバッテリー18の各外周面18A,18Aに対して、各傾斜面32A,33Aが所定間隔をおいて沿うように配置されている。そして、より後方側の整流部材(つまり、第2整流部材33に比する第1整流部材32)ほど、突出方向の高さが高くなるように形成され(例えば、第1整流部材32の最大高さは7.5mm、第2整流部材33の最大高さは3.0mm等)、バッテリー18の後方側の外周面18Aと各傾斜面32A,33Aとの間の間隔がより狭くなるように設定されている。(なお、ボックス上部11およびボックス下部12の各裏面11B,12Bと、バッテリー18の外周面18Aとの最小距離は、例えば3.5mm等とされ、ボックス上部11およびボックス下部12の各裏面11B,12B間の距離は、例えば108mm等とされている。)
【0021】
なお、第2整流部材33は、ボックス上部11またはボックス下部12の近傍を流通する冷却空気の流通方向を、ボックス上部11の内面11Bまたはボックス下部12の内面12Bに沿った方向から、上下方向の中央部に向かう方向へと変更させることができ、特に、後部開口23近傍の中央部に配置されたバッテリー18,…,18を冷却することができる。
【0022】
なお、例えば図2に示すように、最も後方側に位置する第1整流部材32には、後述するバッテリー保持部材17の配置位置と干渉することを防止するために、横方向の所定位置において切り欠けられた切欠部32aが設けられている。
また、例えば図3に示すように、ボックス上部11およびボックス下部12の各裏面11B,12B上には、後述するバッテリー保持部材17の各凸部51,…,51および凹部52,…,52に対して着脱可能に嵌合する上下部凹部35,…,35および上下部凸部36,…,36が形成されている。
【0023】
ボックス前部13およびボックス後部14は、例えば長方形板状に形成され、ボックス上部11およびボックス下部12の側部に設けられた複数のボルト穴35,…,35に臨む複数のボルト貫通孔41,…,41が端部近傍に設けられている。そして、各ボルト貫通孔41に挿入され、ボルト穴35に螺着される締結ボルト36によって、ボックス上部11およびボックス下部12と、ボックス前部13およびボックス後部14とは着脱可能とされている。
【0024】
ボックス前部13には、バッテリーボックス10の横方向に配列された複数、例えば3つの前部開口22,22,22が設けられている。
また、バッテリーボックス10の内面をなすボックス前部13の裏面13Bには、横方向に伸びる複数、例えば3つの第1〜第3遮蔽部材43,44,45が前部開口22,22,22に掛け渡されるようにして設けられている。ここで、第1遮蔽部材43は、例えばボックス前部13の裏面13Bからバッテリーボックス10の内部に向かい突出する複数の突出部46,…,46の突出端部46a,…,46aを接続するようにして形成されている。
【0025】
各第1〜第3遮蔽部材43,44,45は、例えば図3に示すように、バッテリーボックス10の横方向に伸びると共に、バッテリーボックス10の前方側に向かって屈曲する板状に形成され、バッテリーボックス10の横方向に対する断面において、断面視略V字形となるように形成されている。
【0026】
ここで、例えば、第1遮蔽部材43は、前部開口22,22,22近傍のバッテリー18,…,18のうち、上下方向の中心位置近傍に配置されるバッテリー18の前方側の外周面18Aを覆うようにして配置され、第2,第3遮蔽部材44,45は前部開口22,22,22近傍のバッテリー18,…,18のうち、上下方向の中心位置近傍のバッテリー18から各上下方向にずれた位置に配置されるバッテリー18,18の各前方側の外周面18A,18Aを覆うようにして配置されている。
【0027】
そして、上下方向において、より中心位置近傍の遮蔽部材(つまり、第2,第3遮蔽部材44,45に比する第1遮蔽部材43)ほど、上下方向の幅が大きくなるように形成され(例えば、第1遮蔽部材43の幅は22mm、第2,第3遮蔽部材44,45の幅は16mm等)、前部開口22,22,22から内部空間21へ導入される冷却空気が直接にバッテリー18の外周面18Aに吹き付けられることを抑制するように設定されている。
【0028】
ボックス後部14には、ボックス前部13の各前部開口22,22,22に臨むようにして複数、例えば3つの後部開口23,23,23が設けられている。
また、隣り合う後部開口23,23間において、バッテリーボックス10の内面をなすボックス後部14の裏面14Bからバッテリーボックス10の内部に向かい突出する複数の突出部46,…,46が設けられている。
【0029】
また、ボックス前部13の裏面13Bからバッテリーボックス10の内部に向かい突出する複数の突出部46,…,46のうち、隣り合う前部開口22,22間に設けられた突出部46,…,46、および、ボックス後部14の裏面14Bからバッテリーボックス10の内部に向かい突出する複数の突出部46,…,46の各表面上には、後述するバッテリー保持部材17の各凸部51,…,51および凹部52,…,52に対して着脱可能に嵌合する前後部凹部47,…,47および前後部凸部48,…,48が形成されている。
【0030】
ボックス右側部15およびボックス左側部16は、例えば長方形板状に形成され、図示しないボルトによってボックス上部11およびボックス下部12に着脱可能に締め付け固定される。
これらのボックス右側部15およびボックス左側部16は、内部空間21に収納された複数のバッテリー18,…,18の各中心軸線方向において、これらのバッテリー18,…,18を両側から挟み込むようにして保持すると共に、電気的に直列状態に接続するものであって、ボックス右側部15およびボックス左側部16には、互いに異なる組み合わせの隣り合うバッテリー18,18の端子電極に当接し、これらのバッテリー18,18を直列に接続するための導電材からなる複数のバスバー49,…,49を備えている。
また、ボックス右側部15およびボックス左側部16は、バッテリー18の中心軸線方向の端部から突出する端子部が嵌合可能な凹部を備えており、端子部及び凹部の形状は、バッテリー18の端子部が凹部に嵌合した際に、バッテリー18が中心軸線周りに回転することが無いように形成されている。
【0031】
バッテリー保持部材17は、例えば図3および図4に示すように、断面形状の外周が正十二角形、内周が円形に形成された環状の複数のグロメット61,…,61(例えば、径方向の厚さは、1.5〜3mmであって、例えば2mm等であり、中心軸方向の幅は、例えば12.4mm等)と、隣り合うグロメット61,61同士を接続する複数の接続部材62,…,62とを備えて構成され、例えばバッテリーボックス10の前後方向で隣り合うグロメット61,61が接続部材62によって接続されている。
【0032】
グロメット61は、多面(例えば、十二面等)状の外周面61Aを有し、この外周面61Aをなし、互いに等しい角度で交差するようにして周方向に沿って隣接する複数(例えば、十二個等)の当接面61a,…,61aには一対の凸部51および凹部52(例えば、深さ1.5〜2mm等、内径2〜4mm等)が設けられている。
【0033】
各当接面61aの表面上から突出する凸部51は、当接面61aの中心位置から周方向の一方の方向に向かいずれた位置に配置され、この凸部51が着脱可能に嵌合する大きさに形成された凹部52は、当接面61aの中心位置から周方向の他方の方向に向かいずれた位置に配置されている。
【0034】
そして、隣接するグロメット61,61は、互いの外周面61A,61Aの何れかの当接面61a,61a同士を当接させると共に、一方および他方の当接面61a,61aに設けられた各凸部51,51を、他方および一方の当接面61a,61aに設けられた各凹部52,52に着脱可能に嵌合させている。
【0035】
例えば十二面状の外周面61Aを有する適宜のグロメット61の周囲を取り囲むようにして、複数のグロメット61,…,61を配置する場合には、適宜のグロメット61の外周面61Aをなす十二個の当接面61a,…,61aのうち、周方向の1つおきに配置される6個の各当接面61a,…,61a毎に、異なるグロメット61の当接面61aが当接することとなる。さらに、この適宜のグロメット61を取り囲む6つのグロメット61,…,61においては、隣接するグロメット61,61同士が互いの当接面61a,61aを当接させることとなる。
これにより、バッテリーボックス10の内部空間21内において、複数のグロメット61,…,61は、バッテリーボックス10の横方向に対する断面において中心軸線が千鳥配列となるように配置されている。
【0036】
また、グロメット61の内周面61B上には、例えば周方向に所定間隔をおいて配置され、バッテリーボックス10の横方向に向かって伸びる複数(例えば、6つ等)の突出部53,…,53(例えば、突出方向の高さ0.65mm等)が設けられており、グロメット61に装着されるバッテリー18の外周面18Aがこれらの突出部53,…,53に当接するように設定されている。
【0037】
接続部材62は、例えば隣接するグロメット61,61において互いに当接する各当接面61a,61aから周方向の接線方向に延出する各延出部64,64の端部が接続されて形成されており、この端部を回転中心として延出部64,64のなす角は適宜に変更可能とされている。
【0038】
なお、本実施の形態においては、例えば図2に示すように、バッテリーボックス10の内部空間21内に収納された複数のバッテリー18,…,18に対して、バッテリーボックス10の横方向に複数(例えば、2個等)のバッテリー保持部材17,…,17が備えられている。
なお、複数のバッテリー保持部材17,…,17は、バッテリーボックス10の横方向において、所定の等間隔毎に配置されてもよいし、適宜の位置に配置されてもよい。
【0039】
そして、複数のバッテリー18,…,18をバッテリーボックス10の内部空間21内に収納する際には、先ず、各バッテリー18がグロメット61に挿入され、次に、隣接する複数のグロメット61,…,61が互いの当接面61a,…,61aを当接させるようにして配置される。
これにより、当接する一方の当接面61aに設けられた一対の凸部51および凹部52が、他方の当接面61aに設けられた一対の凹部52および凸部51に着脱可能に嵌合することで、隣接する複数のグロメット61,…,61が固定される。
【0040】
そして、接続された複数のグロメット61,…,61を覆うようにして、ボックス上部11およびボックス下部12およびボックス前部13およびボックス後部14およびボックス右側部15およびボックス左側部16が配置される。
このとき、ボックス上部11およびボックス下部12の各裏面11B,12B上に設けられた上下部凹部35,…,35および上下部凸部36,…,36、および、ボックス前部13およびボックス後部14に設けられた前後部凹部47,…,47および前後部凸部48,…,48に、複数のグロメット61,…,61の各凸部51,…,51および凹部52,…,52が着脱可能に嵌合し、バッテリーボックス10の内部空間21内において複数のグロメット61,…,61が固定される。
【0041】
本実施の形態によるバッテリーボックス10は上記構成を備えており、次に、このバッテリーボックス10の内部空間21内に収納された複数のバッテリー18,…,18を冷却する動作について説明する。
【0042】
車室内空気が冷却空気として、バッテリーボックス20の前部開口22を介して内部空間21に流入し、内部空間21内のバッテリー18,…,18の間を通って後方へと流れる。このとき、内部空間21を流れる冷却空気はバッテリー18,…,18と熱交換を行い、その結果、バッテリー18,…,18は冷却され、冷却空気は加熱されて若干温度上昇する。そして、冷却空気はバッテリーボックス20の後部開口23を介して外部に排出されることとなる。
【0043】
ここで、前部開口22,22,22近傍のバッテリー18,…,18の前方側の外周面を覆うようにして第1〜第3遮蔽部材43,44,45が配置されていることから、前部開口22,22,22から内部空間21へ導入される冷却空気が直接にバッテリー18の外周面18Aに吹き付けられることが抑制される。これにより、前部開口22,22,22近傍のバッテリー18,…,18が過剰に冷却され、前部開口22,22,22近傍において冷却空気の温度が過剰に高温になり、内部空間21の後方側において冷却空気による冷却能力が低下してしまうことを防止することができる。
【0044】
さらに、後部開口23近傍のボックス上部11およびボックス下部12に、バッテリー18の後方側の外周面18Aに対して所定間隔をおいて沿うような曲面状の各傾斜面32A,33Aを有する第1,第2整流部材32,33が設けられていることにより、これらの第1,第2整流部材32,33が省略されている場合に比べて、バッテリー18の外周面18Aに沿って流通する冷却空気の流通速度が増大し、バッテリー18に対する冷却性を向上させることができる。
【0045】
これにより、後部開口23近傍のバッテリー18,…,18に対して冷却空気による冷却能力が低下してしまうことを防止して、バッテリーボックス10に収容された複数のバッテリー18,…,18の温度分布に不均一が生じることを抑制することができる。
【0046】
上述したように、本実施の形態によるバッテリーボックス10によれば、バッテリー保持部材17によりバッテリー18,…,18を千鳥配列可能であり、内部空間21におけるバッテリー18,…,18の配置効率を向上させ、バッテリーボックス10を小型化することができる。このとき、内部空間21におけるバッテリー18,…,18の配置密度が相対的に増大することで、冷却空気が流通する空間が相対的に減少した場合であっても、前部開口22,22,22近傍に配置した第1〜第3遮蔽部材43,44,45と、後部開口23,23,23近傍に配置した第1,第2整流部材32,33とによって、複数のバッテリー18,…,18の温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制し、冷却効率を向上させることができる。
【0047】
なお、本実施形態においては、第1〜第3遮蔽部材43,44,45は、バッテリーボックス10の前方側に向かって屈曲する板状に形成され、バッテリーボックス10の横方向に対する断面において、2つの直線が交差してなる断面視略V字形に形成されるとしたが、これに限定されず、断面形状が、例えば適宜の曲線状や凹凸状等のその他の形状であってもよい。要するに、前部開口22,22,22から内部空間21へ導入され、バッテリー18の外周面18Aに向かい吹き付けられる冷却空気の流通方向が、バッテリーボックス10の後方側に向かう適宜の方向に変更される形状であればよい
【0048】
以下に、本実施の形態によるバッテリーボックス10内に収容したバッテリー18,…,18に対する冷却試験の結果について添付図面を参照しながら説明する。
図5は本実施形態の第1実施例および比較例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における温度および温度差の時間変化を示すグラフ図であり、図6は本実施形態の第1実施例および比較例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における熱通過係数に応じた到達温度の変化を示すグラフ図であり、図7は本実施形態の第1実施例および比較例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱停止時における温度および温度差の時間変化を示すグラフ図であり、図8は本実施形態の比較例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における各到達温度を示す図であり、図9は本実施形態の第1実施例に係るバッテリーボックス10に収容された複数のバッテリー18,…,18の発熱時における各到達温度を示す図であり、図10は本実施形態の第2実施例に係るバッテリーボックス10に収容された複数のバッテリー18,…,18の発熱時における各到達温度を示す図であり、図11は本実施形態の第1参考例に係るバッテリーボックス10に収容された複数のバッテリー18,…,18の発熱時における各到達温度を示す図であり、図12は本実施形態の第2参考例に係るバッテリーボックス10に収容された複数のバッテリー18,…,18の発熱時における各到達温度を示す図である。
【0049】
ここで、本実施形態の比較例に係るバッテリーボックスでは、例えば図8に示すように、バッテリーボックスの横方向に対する断面において、例えば20個のバッテリー18,…,18の各中心軸線が所定の格子点を貫くように配置されている。そして、前部開口22近傍に配置されたバッテリー18,…,18間には、各バッテリー18毎に周囲を区画するような板状の遮蔽部材71,…,71が配置され、後部開口23近傍に配置されたバッテリー18,…,18間には、隣り合うバッテリー18,18間における冷却空気の流通路を狭めるような整流部材72,…,72が配置されている。
【0050】
本実施形態の第1実施例に係るバッテリーボックス10では、例えば図9に示すように、例えば20個のバッテリー18,…,18の中心軸線が千鳥配列となるように配置され、前部開口22近傍には各バッテリー18,…,18の前方側の外周面18A,…,18Aを覆う第1〜第3遮蔽部材43,44,45が配置され、後部開口23近傍には各バッテリー18,…,18の後方側の外周面18A,…,18Aに所定間隔をおいて沿う第1,第2整流部材32,33が配置されている。
【0051】
また、例えば図10に示すように、第1実施例に係るバッテリーボックス10において第2,第3遮蔽部材44,45が省略され、第1整流部材32の突出方向の高さが、より高くなるように形成されたものが、本実施形態の第2実施例に係るバッテリーボックス10とされ、さらに、例えば図11に示すように、第2実施例に係るバッテリーボックス10において第1,第2整流部材32,33が省略されたものが、本実施形態の第1参考例に係るバッテリーボックス10とされ、さらに、例えば図12に示すように、第1参考例に係るバッテリーボックス10において第1遮蔽部材43が省略されたものが、本実施形態の第2参考例に係るバッテリーボックス10とされている。
【0052】
先ず、第1の試験として、本実施の形態に係るバッテリーボックスを搭載した車両の走行時において、発熱状態のバッテリー18,…,18に対して冷却空気により冷却を行うシミュレーションの結果について説明する。
ここで、複数のバッテリー18,…,18の平均発熱量を100Wとし、バッテリーボックスに冷却空気を供給するファン(図示略)の駆動電圧を12Vとし、冷却空気の風量を60m3/時とし、バッテリーボックス内における冷却空気の圧力損失を43Paとした。
そして、第1実施例および比較例のバッテリーボックスに対して、所定の最大熱通過係数と最小熱通過係数での各バッテリー18の温度の時間変化、および、最大熱通過係数でのバッテリー18と最小熱通過係数でのバッテリー18との温度差の時間変化を算出した。
【0053】
図5に示すように、このシミュレーションの結果から、比較例では、最小熱通過係数でのバッテリー18の温度は約50.0℃、最大熱通過係数でのバッテリー18の温度は約42.0℃であるのに対して、第1実施例では、最小熱通過係数でのバッテリー18の温度は約45.0℃、最大熱通過係数でのバッテリー18の温度は約40.0℃となり、比較例に比べて第1実施例の方がより冷却されていると判断することができる。
しかも、比較例での温度差は、8.0(=50.0−42.0)℃であるのに対して、第1実施例での温度差は5.0(=45.0−40.0)℃となり、第1実施例の方が比較例よりも、温度分布が均一化していると判断することができ、冷却性能が向上していると結論することができる。
【0054】
次に、第2の試験として、本実施の形態に係るバッテリーボックスを搭載した車両の走行時において、発熱状態のバッテリー18,…,18に対して冷却空気により冷却を行うシミュレーションの結果について説明する。
ここで、複数のバッテリー18,…,18の平均発熱量を100Wとし、バッテリーボックスに冷却空気を供給するファン(図示略)の駆動電圧を12Vとし、冷却空気の風量を60m3/時とし、第1実施例および比較例のバッテリーボックスに対して、熱通過係数とバッテリー18の到達温度との変化を算出した。
【0055】
図6に示すように、このシミュレーションの結果から、比較例では、熱通過係数の最大値が0.725W/K、最小値が0.337W/Kであり、熱通過係数の差が0.39(≒0.725−0.337)W/K、到達温度の温度差が8.1℃であるのに対して、第1実施例では、熱通過係数の最大値が1.147W/K、最小値が0.520W/Kであり、熱通過係数の差が0.63(≒1.147−0.520)W/K、到達温度の温度差が5.0℃となり、第1実施例の方が比較例よりも、温度分布が均一化していると判断することができ、冷却性能が向上していると結論することができる。
【0056】
次に、第3の試験として、発熱が停止された高温状態(例えば、50℃)のバッテリー18,…,18に対して冷却空気により冷却を行うシミュレーションの結果について説明する。
ここで、バッテリーボックスに冷却空気を供給するファン(図示略)の駆動電圧を12Vとし、冷却空気の風量を60m3/時とし、第1実施例および比較例のバッテリーボックスに対して、所定の最大熱通過係数と最小熱通過係数での各バッテリー18の温度の時間変化、および、最大熱通過係数でのバッテリー18と最小熱通過係数でのバッテリー18との温度差の時間変化を算出した。
【0057】
図7に示すように、このシミュレーションの結果から、第1実施例の方が比較例よりも、迅速に冷却されていると判断することができ、冷却効率が向上していると結論することができる。
また、所定時間経過後においては、第1実施例の方が比較例よりも、温度分布が均一化していると判断することができ、冷却性能が向上していると結論することができる。
【0058】
次に、第4の試験として、発熱状態のバッテリー18,…,18に対して冷却空気により冷却を行うシミュレーションの結果について説明する。
ここで、複数のバッテリー18,…,18の平均発熱量を100Wとし、バッテリーボックスに冷却空気を供給するファン(図示略)の駆動電圧を12Vとし、冷却空気の風量を60m3/時とし、供給される冷却空気の温度を35℃とし、比較例および第1〜4実施例バッテリーボックスに対して、複数のバッテリー18,…,18の温度分布を算出した。
【0059】
先ず、図8に示すように、比較例においては、前部開口22近傍に配置されたバッテリー18,…,18に対して、冷却空気が吹き付けられることを抑制する板状の遮蔽部材71,…,71が配置されていることによって、これらのバッテリー18,…,18の温度が相対的に過剰に高温(例えば、52.0℃等)となっている。また、後部開口23近傍に配置されたバッテリー18,…,18に対して、冷却空気の流通速度を増大させる整流部材72,…,72が配置されていることによって、これらのバッテリー18,…,18の温度が相対的に過剰に低温(例えば、47.0℃等)となっている。そして、温度差は5.0(=52.0−47.0)℃となり、冷却空気の圧力損失は53.1Paとなっている。
【0060】
これに対して、図9に示すように、本実施形態の第1実施例のバッテリーボックスにおいては、前部開口22近傍に配置されたバッテリー18,…,18の温度は42.0〜43.0℃となり、後部開口23近傍に配置されたバッテリー18,…,18の温度は46.0℃となり、比較例に比べて、より一層効率的に冷却されていると判断することができる。すなわち、前部開口22近傍において、バッテリー18,…,18が過剰に高温状態となるように遮蔽されたり、後部開口23近傍において過剰に冷却されてしまうことを防止することができる。
しかも、この第1実施例のバッテリーボックスにおいて、温度差は4.0(=46.0−42.0)℃程度となり、比較例に比べて、より一層、温度分布が均一化していると判断することができ、冷却性能が向上していると結論することができる。
さらに、この第1実施例のバッテリーボックスにおいて、冷却空気の圧力損失は50.1Paであって、比較例に比べて、より一層、効率的に冷却を行うことができることがわかる。
【0061】
また、図10に示すように、本実施形態の第2実施例のバッテリーボックスにおいては、冷却空気の圧力損失は53.7Paであって、比較例とほぼ同等の値でありながら、前部開口22近傍に配置されたバッテリー18,…,18の温度は43.0℃となり、後部開口23近傍に配置されたバッテリー18,…,18の温度は46.0〜47.0℃となり、比較例に比べて、より一層効率的に冷却されていると判断することができる。しかも、温度差は4.0(=47.0−43.0)℃程度となり、比較例に比べて、より一層、温度分布が均一化していると判断することができ、冷却性能が向上していると結論することができる。
【0062】
なお、図11に示すように、第1遮蔽部材43を備える効果を説明する本実施形態の第1参考例のバッテリーボックスにおいては、特に、第1遮蔽部材43を備えたことによって、前部開口22近傍に配置されたバッテリー18,…,18の温度は42.0〜43.0℃となり、冷却空気が直接にバッテリー18に吹き付けられることを防止すると共に、過剰に高温状態となるように遮蔽されることを防止し、比較例に比べて、より一層、適切に冷却を行うことができる。
また、図12に示すように、複数のバッテリー18,…,18の中心軸線が千鳥配列である効果を説明する本実施形態の第2参考例のバッテリーボックスにおいては、特に、複数のバッテリー18,…,18の中心軸線が千鳥配列となるように配置されることで、比較例に比べて、冷却性能を向上させることができる。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の本発明のバッテリーボックスによれば、複数の保持部材により電池を千鳥配列に保持でき、収納部内における電池の配置効率を向上させ、バッテリーボックスを小型化することができる。しかも、冷媒導入口近傍に配置した遮蔽部材と、冷媒排出口近傍に配置した整流部材との作用によって、複数の電池の温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制し、冷却媒体による冷却効率を向上させることができる。
さらに、複数の保持部材は収納部内において、前部および後部によって両側から挟み込まれるようにして固定され、例えば保持部材を挟み込むための特別な部材を設ける必要無しに、単に、収納部をなす前部および後部に支持部材を備えるだけで、容易に保持部材を固定することができる。
【0064】
さらに、接続される保持部材同士の互いの凹部と凸部とは着脱可能とされていることから、複数の保持部材は容易に接続及び分離ができ、収納部内での配置を容易に変更可能である。また、収納部をなす前部および後部に支持部材として、一対の凸部および凹部を備えることによって、前部および後部と保持部材とを容易に接続及び分離可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係るバッテリーボックスの斜視図である。
【図2】 図1に示すバッテリーボックスの分解斜視図である。
【図3】 図1に示すバッテリーボックスの断面図である。
【図4】 図3に示すバッテリー保持部材の要部拡大断面図である。
【図5】 本実施形態の第1実施例および比較例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における温度および温度差の時間変化を示すグラフ図である。
【図6】 本実施形態の第1実施例および比較例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における熱通過係数に応じた到達温度の変化を示すグラフ図である。
【図7】 本実施形態の第1実施例および比較例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱停止時における温度および温度差の時間変化を示すグラフ図である。
【図8】 本実施形態の比較例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における各到達温度を示す図である。
【図9】 本実施形態の第1実施例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における各到達温度を示す図である。
【図10】 本実施形態の第2実施例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における各到達温度を示す図である。
【図11】 本実施形態の第1参考例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における各到達温度を示す図である。
【図12】 本実施形態の第2参考例に係るバッテリーボックスに収容された複数のバッテリーの発熱時における各到達温度を示す図である。
【符号の説明】
10 バッテリーボックス
11 ボックス上部(上部)
12 ボックス下部(下部)
13 ボックス前部(前部)
14 ボックス後部(後部)
15 ボックス右側部(側部)
16 ボックス左側部(側部)
18 バッテリー(電池)
18A バッテリーの外周面(電池の外周面)
17 バッテリー保持部材(電池保持部材)
21 内部空間(収納部)
22 前部開口(冷媒導入口)
23 後部開口(冷媒排出口)
32 第1整流部材(整流部材)
33 第2整流部材(整流部材)
43 第1遮蔽部材(遮蔽部材)
44 第2遮蔽部材(遮蔽部材)
45 第3遮蔽部材(遮蔽部材)
47 前後部凹部(支持手段)
48 前後部凸部(支持手段)
51 凸部
52 凹部
Claims (1)
- 互いに接続及び分離可能とされた上部および下部と前部および後部と2つの側部とにより形成される収納部と、
前記収納部内において互いに分離可能に接続され、複数の電池の中心軸線の方向を前記2つの側部が対向する方向に平行とし、これらの電池を千鳥配列に保持する複数の保持部材と、
前記前部に設けた冷媒導入口および前記後部に設けた冷媒排出口と、
前記冷媒導入口に配置され、前記冷媒導入口から前記収納部内に導入される冷却媒体の流通方向を変更し、前記冷却媒体が前記電池に直接に吹き付けられることを抑制する遮蔽部材と、
前記冷媒排出口に配置され、前記電池周辺での前記冷却媒体の流通路を狭め、前記冷却媒体の流通速度を増大し、前記冷却媒体の流通方向を変更する整流部材と
を備え、
前記保持部材は外面上に少なくとも一対の凸部および凹部を有し、複数の前記保持部材は、互いの前記凹部に前記凸部が着脱可能に嵌合されており、
前記前部および前記後部は前記保持部材を着脱可能に支持する支持手段を有し、
前記保持部材の前記凸部と前記支持手段に設けられた凹部とが、または、前記保持部材の前記凹部と前記支持手段に設けられた凸部とが、嵌合していることを特徴とするバッテリーボックス。
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