JP7110927B2

JP7110927B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP7110927B2
Application number: JP2018212952A
Authority: JP
Inventors: 有吾望月
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2038-11-13
Also published as: JP2020080244A

Description

本発明は、車両に搭載された蓄電池を冷却液との熱交換により冷却する冷却装置に関する。

従来、この種の冷却装置としては、ハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両に搭載された二次電池セルの底面に対向するように設置され、当該底面から二次電池セルを冷却する冷却プレートを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。冷却プレートの内部には冷却液が通過する冷却液配管を有しており、冷却装置は、冷却液との熱交換により二次電池セルを冷却している。

特開２０１３－１２５６１７号公報

上述した冷却装置では、走行中の路面干渉や異物への乗り上げ等により車両の床面に衝撃が加わり、それが冷却プレートに伝達されて冷却プレートが破損した場合、冷却液配管の破損箇所によっては、冷却液配管内の冷却液が二次電池セルにかかるおそれがある。

本発明の冷却装置は、車両に搭載された蓄電池を冷却プレートを流れる冷却液との熱交換により冷却するものにおいて、冷却プレートに衝撃が加わって破損するものとしても、蓄電池に冷却液がかかるのを適切に防止可能な冷却装置を提供することを主目的とする。

本発明の冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の冷却装置は、
車両に搭載された蓄電池を冷却液との熱交換により冷却する冷却装置であって、
前記蓄電池の下方に配置されて蓄電池ケースの少なくとも一部を構成すると共に、内部に前記冷却液が流通する冷却液配管を有する冷却プレートを備え、
前記冷却液配管の前記蓄電池とは反対側の底面部には、前記冷却液配管の延出方向に沿って延びる凹条を有する、
ことを要旨とする。

この本発明の冷却装置では、蓄電池の底面側に配置されて蓄電池ケースの少なくとも一部を構成すると共に、内部に冷却液が流通する冷却液配管を有する冷却プレートを備える。冷却液配管の蓄電池とは反対側の底面部には、冷却液配管の延出方向に沿って延びる凹条を有する。これにより、車両の床面に対して衝撃が加わってそれが冷却プレートに伝達された場合に、冷却液配管の底面部に形成された凹条に応力を集中させることができ、底面部を優先的に破損させることができる。この結果、冷却プレートに破損が生じても、蓄電池に冷却液がかかるのを適切に防止することができる。

本発明の一実施例としての冷却装置２０を搭載する電動車両１の模式図である。冷却装置２０の冷却プレート３０を含む電池ユニット１０の分解斜視図である。冷却プレート３０を含む電池ユニット１０の断面図である。冷却プレート３０の冷却液配管３５の部分断面図である。冷却液配管３５に下方から衝撃が加わったときに底壁部３８が破損する様子を示す説明図である。変形例の冷却プレートの冷却液配管１３５の部分断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての冷却装置２０を搭載する電動車両１の模式図であり、図２は、冷却装置２０の冷却プレート３０を含む電池ユニット１０の分解斜視図であり、図３は、冷却プレート３０を含む電池ユニット１０の断面図である。

電動車両１は、図１に示すように、車両の床下に敷設された電池ユニット１０と、電池ユニット１０からの電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力する図示しないモータと、電池ユニット１０を冷却する本実施例の冷却装置２０と、を備える。なお、電動車両１は、走行用の動力源としてモータのみを備える電気自動車であってもよいし、走行用の動力源としてモータに加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、電動車両１は、電池ユニット１０に加えて燃料電池を備える燃料電池車であってもよい。

電池ユニット１０は、図２に示すように、複数の電池セル１２（例えばリチウムイオン電池セル）を含む複数の電池パック１１と、複数の電池パック１１を収容する電池ケースと、を備える。電池パック１１は、積層された複数の電池セル１２を拘束具１３を用いて積層方向に拘束することにより構成される。電池ケースは、複数の電池パック１１の側面側を覆う側壁１５と、熱伝導シート４０を介して電池パック１１の底面側を覆う底壁をなすと共に当該電池パック１１を底面側から冷却するための冷却プレート３０と、を含んで構成される。なお、側壁１５は、例えばアルミニウム合金の押し出し成形により成形される。冷却プレート３０は、ボルト等より側壁１５に固定される。熱伝導シート４０は、例えばアクリル系樹脂やシリコーン系樹脂などからなる熱伝導性に優れたシート体として構成される。

実施例の冷却装置２０は、冷却プレート３０の内部を流れる冷却液（例えば水やＬＬＣ）との熱交換によって各電池セル１２を底面側から冷却するものである。この冷却装置２０は、実施例では、図１に示すように、冷却液が充填された冷却液循環路２１に、ポンプ２２と放熱器２４と冷却プレート３０とが設けられた液例式の冷却装置として構成される。冷却プレート３０は、ポンプ２２の駆動により冷却液循環路２１内の冷却液が循環することにより、冷却プレート３０内を流れる冷却液との熱交換によって各電池セル１２を冷却する。

冷却プレート３０は、図２に示すように、プレート本体３１と、プレート本体３１に冷却液を流入させる流入管３２と、プレート本体３１から冷却液を流出させる流出管３３と、を有する。プレート本体３１は、例えばアルミニウム合金の押し出し成形により成形される。プレート本体３１には、電池パック１１の長手方向（電池セル１２の積層方向）に延出され、一端部が流入管３２と連通すると共に他端部が流出管３３と連通する複数本の冷却液配管３５を有する。

各冷却液配管３５は、図４に示すように、互いに上下に間隔をおいて平行に設けられた略同じ厚みの上壁部３６および底壁部３８と、上壁部３６と底壁部３８との間の空間を複数に仕切る仕切壁部３７と、を有する。この上壁部３６，底壁部３８および仕切壁部３７は、例えばアルミニウム合金の押し出し成形により一体的に成形される。これにより、各冷却液配管３５には、電池パック１１の長手方向（電池セル１２の積層方向）に平行に延びる複数の冷却液流路３９が形成される。各冷却液流路３９の底面、すなわち底壁部３８の上面における両隅には、冷却液流路３９の延出方向に沿って延出する凹条３８ａが形成されている。このため、底壁部３８の凹条３８ａが形成された部分は、薄肉部とされる。

いま、走行中の路面干渉や異物への乗り上げ等により車両の床面に衝撃が加わった場合を考える。床面に加わった衝撃が冷却液配管３５（冷却プレート３０）の底壁部３８に伝達され、底壁部３８が図５中、破線のように変形すると、底壁部３８の薄肉部である、図中、左右両端の凹条３８ａに応力が集中する。そして、冷却液配管３５の底壁部３８は、凹条３８ａの部分で破壊され、冷却液流路３９を流通する冷却液が車両下方に漏れ出る。これにより、冷却液配管３５の上壁部３６の破損が抑制され、電池セル１２へ冷却液がかかるのを防止することができ、ひいては、電池セル１２の漏電等の発生を防止することができる。なお、実施例の電動車両１においては、図３に示すように、冷却プレート３０の下方に衝撃吸収部材５が配置されており、車両の床下から衝撃が加わった場合に、衝撃吸収部材５が変形することにより、その衝撃を吸収するものとしている。このため、車両の床下から衝撃が加えられても、通常は、衝撃吸収部材５により衝撃が吸収され、冷却プレート３０に衝撃が伝達されないが、走行速度や干渉物の大きさ等によっては、衝撃を衝撃吸収部材５で吸収しきれずに、冷却プレート３０に伝達される場合がある。本実施例では、冷却プレート３０に衝撃が伝達されても、冷却液配管３５の底壁部３８が優先的に破壊されるようにすることで、冷却液配管３５の上壁部３６の破損を抑制することができる。

以上説明した本実施例の冷却装置２０では、電池セル１２の底面側に配置されて電池ケースの一部を構成すると共に、内部に冷却液が流通する冷却液配管３５を有する冷却プレート３０を備える。冷却液配管３５の電池セル１２とは反対側の底壁部３８には、冷却液配管３５の延出方向に沿って延びる凹条３８ａを有する。これにより、車両の床面に加わった衝撃が冷却プレート３０に伝達された場合に、冷却液配管３５の底壁部３８の凹条３８ａに応力を集中するため、底壁部３８を優先的に破損させることができる。この結果、冷却プレート３０に破損が生じても、電池セル１２に冷却液がかかるのを適切に防止することができる。

実施例では、冷却液配管３５の全ての冷却液流路３９の底面（底壁部３８の上面）の両隅に凹条３８ａを形成するものとした。しかし、一部の冷却液流路３９の底面（底壁部３８の上面）、例えば、複数の冷却液流路３９のうち幅方向における両端にある２つの冷却液流路３９の底面のみに凹条を形成するものとしてもよい。

実施例では、冷却液配管３５の上壁部３６および底壁部３８は、略同じ厚みにより形成されるものとした。しかし、図６の変形例の冷却液配管１３５に示すように、上壁部１３６は、底壁部３８よりも厚みが厚くなるように形成されてもよい。これにより、冷却液配管１３５の上壁部１３６をより破損し難くすることができ、冷却プレートが破損した際に電池セル１２に冷却液がかかるのをより確実に防止することができる。

実施例では、冷却液配管３５の上壁部３６，底壁部３８および仕切壁部３７は、押し出し成形により一体的に成形されるものとした。しかし、上壁部３６，底壁部３８および仕切壁部３７は、一部が別体に形成され、ろう付け等の接合方法を用いて接合されて形成されてもよい。

実施例では、冷却装置２０は、冷却液循環路２１にポンプ２２と放熱器２４と冷却プレート３０とが設けられた液例式の冷却装置として構成されるものとした。しかし、冷却装置は、冷媒が充填された循環路に、コンプレッサと凝縮器と膨張弁と蒸発器とが設けられ、蒸発器との熱交換により冷却された冷却液を用いて電池セルを冷却する冷凍サイクル装置として構成されてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、複数の電池セル１２が「蓄電池」に相当し、冷却プレート３０が「冷却プレート」に相当し、冷却液配管３５が「冷却液配管」に相当し、凹条３８ａが「凹条」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、冷却装置の製造産業に利用可能である。

１電動車両、５衝撃吸収部材、１０電池ユニット、１１電池パック、１２電池セル、１３拘束具、１５側壁、１６締結部材、２０冷却装置、２１冷却液循環路、２２ポンプ、２４放熱器、３０冷却プレート、３１プレート本体、３２流入管、３３流出管、３５，１３５冷却液配管、３６，１３６上壁部、３７仕切壁部、３８底壁部、３８ａ凹条、３９冷却液流路、４０熱伝導シート。

Claims

車両に搭載された蓄電池を冷却液との熱交換により冷却する冷却装置であって、
前記蓄電池の下方に配置されて蓄電池ケースの少なくとも一部を構成すると共に、内部に前記冷却液が流通する冷却液配管を有する冷却プレートを備え、
前記冷却液配管の前記蓄電池とは反対側の底面部には、前記冷却液配管の延出方向に沿って延びる凹条を有し、
前記冷却液配管は、上下に間隔をおいて設けられた上壁部および底壁部と、前記上壁部と前記底壁部との間の空間を複数に仕切る仕切壁部とにより平行に延びる複数の冷却液流路を有し、
前記凹条は、前記複数の冷却液流路のそれぞれにおいて、前記底壁部の上面における両隅に形成されている、
冷却装置。