JP7423232B2

JP7423232B2 - 車両のバッテリケース用冷却器

Info

Publication number: JP7423232B2
Application number: JP2019172370A
Authority: JP
Inventors: 巧五之治
Original assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Priority date: 2019-09-22
Filing date: 2019-09-22
Publication date: 2024-01-29
Anticipated expiration: 2039-09-22
Also published as: JP2021051839A

Description

本発明は、電気自動車，ハイブリッド自動車等の駆動源に用いる二次電池からなる電池モジュール，電池パック等のバッテリーを冷却するための冷却器及びその構造に関する。

電気自動車，ハイブリッド自動車等には走行用のモーターが搭載され、このモーターに供給する電力源として二次電池が使用されている。
二次電池は、充電と放電が繰り返し行われるが、航続距離の長距離化に伴い車両への搭載量も多くなり、充電や放電の際の発熱量も多くなることから冷却手段が必要となる。

例えば特許文献１には主流路と、この主流路から電池セルの間に分岐した副流路を有し、主流路側に断面積を縮小する凸部を設けることで、その流速変化による圧力差で副流路に流れを促進させる冷却構造を開示する。
しかし、このような構造にあっては、凸部による圧力損失を誘導するものであって、冷媒の流れが逆に悪化するものである。

特開２０１８－１６３７３２号公報

本発明は、コンパクトな構造でありながら冷却効率が高く、車両のバッテリケースへの取付性に優れる冷却器提供を目的とする。

本発明に係る車両のバッテリケース用冷却器は、対向配置した一対の第１メイン流路部と第２メイン流路部とを有し、前記第１メイン流路部と第２メイン流路部との間を連結した複数のサブ流路部を有し、前記第１及び第２メイン流路部と前記サブ流路部との連結部に冷媒の流れ方向を切り換えるための整流部材を有することを特徴とする。

ここで、対向配置した一対の第１メイン流路部と第２メイン流路部とは、循環する冷媒源と接続するためのものであり、第１メイン流路部と第２メイン流路部のうち一方から冷媒を流入させ、他方から冷媒を流出させる構造でもよいが、例えば第１メイン流路部に冷媒の流入部と流出部の両方を設けると、冷媒源との接続構造がコンパクトになる。
この場合に第１メイン流路部に形成する流入経路と流出経路とは隔壁部で仕切ってあっってもよいが、限らずしも仕切る必要はない。

本発明において、前記整流部材は所定の傾斜角を有し、前記第１又は第２メイン流出部からサブ流路部に向けて整流するためのものと、逆にサブ流路部から第１又は第２メイン流路部に向けて整流するためのものを有するようにするのが好ましい。
ここで、整流部材の傾斜角や傾斜面の大きさを調整することで、冷媒の流れを調整することができる。

本発明において、前記第１及び第２メイン流路部と複数のサブ流路部を一方の面に取り付けた冷却パネルを有し、前記冷却パネルの他方の面をバッテリケース側に配置可能にしてもよい。
このようにすると、各種車両のバッテリケースに取り付けることができる。
なお、バッテリケース側に配置するとは、バッテリーを冷却するためにバッテリーに直接接触させる場合や、バッテリケースを介して接触させる等、その構造に制限はない。

本発明に係る冷却器は一対のメイン流路部と、その間に設けた複数のサブ流路部からなり、メイン流路部からサブ流路部に流れを誘導する、又はサブ流路部からメイン流路部に流れを誘導する整流部材を内部に設けたので、全体として配管部品が少なくコンパクトな構造になる。
また、整流部材の傾斜面や大きさを調整することで、冷媒の流れる途中で冷えている冷媒と熱交換により、相対的に暖まった冷媒とを混合させながら冷却器内を循環させることもできる。

また、冷却パネルの一方の面に本発明に係る冷却構造を設けた場合には、冷却パネルの他方の面を車両のバッテリケース側に取り付けるだけでよく、バッテリケースの内部構造に制限されることなく、冷却機能を付与することができる。
これにより、各種仕様の車種に対して広く搭載できるため、設計自由度が高く、また、本発明に係る冷却器をバッテリケースに取り付けることで、バッテリケースへの外部からの荷重に対しても保護効果が向上する。

本発明に係る車両のバッテリケース用冷却器の構造例を示す。（ａ）は要部断面図、（ｂ）は外観図を示す。（ａ）は冷却器から冷却パネルを取り除いた状態を示し、（ｂ）は流路部の内部構造を示す。第１メイン流路部と第２メイン流路部の分解図を示す。（ａ）は第１メイン流路部とサブ流路部の連結部の構造例を示し、（ｂ）は冷却パネルとサブ流路部との連結構造例を示す。（ａ）は第２の実施例を示し、（ｂ）はＡ－Ａ線部分断面図を示す。（ａ）はＢ－Ｂ線断面図、（ｂ）はＣ－Ｃ線断面図、（ｃ）はＤ－Ｄ線断面図を示す。連続した隔壁部の例を示す。

本発明に係る冷却器は、車両に搭載した電池モジュール等の二次電池のバッテリケースに取り付けて冷却制御するものであり、その構造例を以下、図に基づいて説明する。
図１は、実施例１として冷却器１０の外観を（ｂ）に示し、その冷媒の流路構造（要部断面図）を（ａ）に示す。
図２（ａ）は、冷却パネル２０を取り除いた状態を示し、（ｂ）はさらにその内部構造を示し、図３には部品の分解図として部品の内部構造を模式的に示す。

冷却器１０は冷却水等の冷媒の流入部１１ａと流出部１１ｂとを有する第１メイン流路部１１を有し、これに対向して所定の間隔を隔て第２メイン流路部１２を有する。
第１メイン流路部１１と第２メイン流路部１２との間は複数のサブ流路部１３にて連結してある。
図１に示した実施例１は、６つのサブ流路部１３からなり、それぞれのサブ流路部１３は図４（ｂ）に部分断面図を示すように、日字断面形状からなる例となっている。
サブ流路部１３の断面形状や流路の本数は、要求される冷却性能を考慮して設定される。
これらのサブ流路部及びメイン流路部はアルミニウム合金の押出材を用いて容易に製作できる。

第１メイン流路部１１は、途中に開口部１１ｄを有する間欠状の隔壁部１１ｃにて仕切られていて、内側の流入部１１ａと外側の流出部１１ｂとが形成されている。
このように、隔壁部１１ｃに開口部１１ｄを設けて間欠状にすると、冷えた冷媒と暖まった冷媒を混合することができるが、冷媒仕様に応じて例えば図７に示すように、流出部１１ｂに通じる開口部以外は連続した隔壁部１１１ｃにしてもよい。
流入部１１ａから供給された冷媒は、第１メイン流路部１１とサブ流路部１３との連結部の後方側に設けた整流部材１４にて流れ方向が切り換えられ、サブ流路部１３の内部に沿って流れる。
整流部材１４は、水平方向に所定の傾斜角を有する傾斜片１４ａを有する。
この傾斜片１４ａは流路断面を完全にふさぐものではなく、所定の大きさからなり一部の冷媒はそのまま第１メイン流路部１１に沿って後方に流れる。
サブ流路部１３から第２メイン流路部１２側に流れ込んだ冷媒は、次の整流部材１４により次のサブ流路部１３側に順次誘導される。
図１では最も右側のサブ流路部１３からは第１メイン流路部１１を経由して流出部１１ｂから外部に流出する。
冷媒の流れを図１に矢印で示した。

本発明に係る冷却器１０は、このパイプ状の第１メイン流路部１１，第２メイン流路部１２との間を複数のパイプ状のサブ流路部１３にて連結した構造でもよい。
本実施例では図３に示すように、冷媒の流入出部側に配置した前端部材１５と、その反対側に配置した後端部材１６にて枠体し、その上面に冷却パネル２０を取り付けることでモジュール化した例になっている。

本発明において、メイン流路部への整流部材１４の取付構造や、サブ流路部との連結構造に制限はない。
本実施例では、図２に示すように第１メイン流路部１１及び第２メイン流路部１２の上面に所定の角度を設けて、スリット部１１ｅを形成し傾斜片１４ａを差し込みシールした例になっている。
また図４（ａ）に示すように、サブ流路部１３の端部を第１及び第２メイン流路部側に差し込み連結した例になっているとともに、サブ流路１３の上面に凹凸部１３ａを形成することで、冷却パネル２０との間に熱伝導性接着剤を用いて、連結固定しやすくなっている。

図５に実施例２の冷却器を示す。
本実施例は、サブ流路部１３の断面が４つのホロー部を形成した例になっている。
サブ流路部１３の両側にフランジ部１３ｂ，１３ｂを形成し、このフランジ部を冷却パネルの下面に締結することで、熱伝導性接着剤２３に圧縮力を加えるようにして冷却パネル２１に固定することができる。
この場合に、図５（ｃ）に示すようにスポット溶接したブラケット３０を介してボルト３０ａ等にて固定してもよく、また、図５（ｄ）に示すように冷却器１０の下側にアンダーカバー３１をボルト３１ａ等を介して取り付けてもよい。
図６にバッテリケースのフレーム１，２に冷却器１０を取り付けた構造例を示す。
第１メイン流路部１１，第２メイン流路部１２に設けたフランジ部１１ｇ，１２ａを介して連結することもできる。
本実施例では、前端部材１５，後端部材１６にもそれぞれ連結用のフランジ部１５ａ，１６ａを設けてある。
この際に、図６（ａ）に示すようにサブ流路部１３の端部にシール材１７を設けて連結してもよい。
また、冷却パネル２１の上面に熱伝導部材２２を貼り付け、これを介してバッテリケース側に取り付けてもよい。

１０冷却器
１１第１メイン流路部
１１ａ流入部
１１ｂ流出部
１２第２メイン流路部
１３サブ流路部
１４整流部材
１４ａ傾斜片
１５前端部材
１６後端部材
２０冷却パネル

Claims

対向配置した一対の第１メイン流路部と第２メイン流路部とを有し、
前記第１メイン流路部と第２メイン流路部との間を連結した複数のサブ流路部を有し、
前記第１及び第２メイン流路部と前記サブ流路部との連結部に冷媒の流れ方向を切り換えるための整流部材を有し、
前記第１メイン流路部は、冷媒の流入部と流出部を有し、
前記流入部と流出部とは、途中に開口部を有する間欠状の隔壁部にて仕切られていて、前記流入部が前記サブ流路部と連結されていることを特徴とする車両のバッテリーケース用冷却器。
前記整流部材は所定の傾斜角を有し、前記第１又は第２メイン流路部からサブ流路部に向けて整流するためのものと、逆にサブ流路部から第１又は第２メイン流路部に向けて整流するためのものを有することを特徴とする請求項１記載の車両のバッテリケース用冷却器。
前記第１及び第２メイン流路部と複数のサブ流路部を一方の面に取り付けた冷却パネルを有し、
前記冷却パネルの他方の面をバッテリケース側に配置可能である請求項２記載の車両のバッテリケース用冷却器。