JP6528689B2 - 電池パック - Google Patents
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Description
さらに電池パックにおいて平面部は、冷却媒体の流動によって冷却され、放熱板は、冷却媒体の流れに沿って平面部が延在する放熱フィン(40)を有し、放熱フィンは、冷却媒体の流れの上流側よりも下流側の方が、放熱性能が向上するように、平面部の表面が加工されている。
また電池パックにおいて、放熱板が有する複数の平面部は、板厚が互いに異なり、単電池から離れている部分が、単電池に近い部分よりも板厚が厚くなっている。
また電池パックにおいて、放熱板は複数の平面部を有し、放熱板は、単電池から離れている部分が、単電池に近い部分よりも単位面積当たりの平面部の枚数が多く構成されている。
さらに電池パックにおいて平面部は、冷却媒体の流動によって冷却され、放熱板は、冷却媒体の流れに沿って平面部が延在する放熱フィン(40)を有し、放熱フィンは、冷却媒体の流れの上流側よりも下流側の方が、放熱性能が向上するように、平面部の表面が加工されている。
また電池パックにおいて、放熱板が有する複数の平面部は、板厚が互いに異なり、単電池から離れている部分が、単電池に近い部分よりも板厚が厚くなっている。
また電池パックにおいて、放熱板は複数の平面部を有し、放熱板は、単電池から離れている部分が、単電池に近い部分よりも単位面積当たりの平面部の枚数が多く構成されている。
以下、第1実施形態について図1を用いて詳細に説明する。図1は、電池パック100を単電池1の積層方向と直角方向に見た一部断面図である。図1において、単電池1は、複数積層されている。図1では4個の単電池1が図示され、他の単電池は省略されて図示されている。つまり、単電池1の積層数は4段としたが任意の個数を積層できる。単電池1は、直列又は並列に接続されて、自動車用リチウム電池を構成する。この電池は、二次電池として電気自動車の走行用電気エネルギを蓄える。単電池1は、充放電に伴い内部で発熱する。
第1実施形態によれば、集熱板2は複数のアルミニウムから成る板材を積層して構成されている。放熱板4は集熱板2を構成する板材の先端側が集熱板2の延在方向に対して直角に交差して先端側が開くように延在した平面部4hにて構成されている。電池パック100内の単電池1からの熱を受けとる集熱板2から放熱板4までの間に接触熱抵抗又はサーマルインピーダンスの増大につながる部分が形成されていない。つまり、単電池1の熱を受けとる集熱板2の部分から放熱板4の先端まで連続した一体の金属板で構成されているため、継ぎ目が無い。
次に、第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上記した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第2実施形態以下については、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。図2において、放熱板4は、板厚が異なる複数のアルミニウム製の板材から成り、単電池1から離れている部分が単電池1に近い部分よりも板材の板厚が厚くなっている。放熱板4と集熱板2とは同一材料、例えばアルミニウムにて連続して一体に構成されている。従って、第2実施形態においては、集熱板2の板厚が厚いと、それを一体に連続して延長した放熱板4の板厚も厚く構成される。
一般に、放熱板4は、単電池1から離れている部分が単電池1に近い部分よりも、熱伝達距離が長くなるため、単電池1からの熱が伝わりにくく、放熱しにくいというアンバランスが発生する傾向にある。しかし、第2実施形態に開示された構成によれば、単電池1から離れている部分が単電池1に近い部分よりも放熱板4を構成する板材の板厚が厚い。板厚が厚いほど熱伝導が良く、サーマルインピーダンスが低下するため、単電池1から離れている方の放熱板4でも十分に放熱が可能となる。従って、放熱板4における放熱のアンバランスを抑制でき、放熱板4における全体の放熱特性を改善できる。なお放熱板4を構成する板材の板厚が厚い部分を、金属以外の高熱伝導率材料、例えばグラファイトにて製造しても良いし、金属とグラファイトとを重ね合わせても良い。板圧が厚い分、金属よりも弱く脆い材料を使用でき、材料の選択範囲が広くなる。なお、集熱板2は3枚以上で構成されており、中央部に位置する一対の集熱板2が、その積層方向両側の集熱板2より厚さが厚く構成されている。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。上記した実施形態と異なる部分を説明する。図3において、放熱板4は、複数の板材からなり、単電池1から離れている部分が単電池1に近い部分よりも単位面積当たりの放熱板4の板材の枚数が多く、放熱板4の所定空間内の板材の枚数が多く、密に構成されている。逆に単電池1に近い部分は、放熱板4の所定空間内の板材の枚数が少なく、粗に構成されている。
一般に、放熱板4は、単電池1から離れている部分が、熱伝達距離が長くなるため、単電池1に近い部分よりも単電池1からの熱が伝わりにくく、放熱しにくいと言うアンバランスを生じる傾向にある。しかし、第3実施形態に開示された構成によれば、単電池1から離れている部分が単電池1に近い部分よりも単位面積当たりの放熱板4を構成する板材の枚数が多い。そのため、放熱板4から冷却媒体5が存在する空間への放熱のアンバランスを抑制でき、冷却媒体に均一に放熱できる。つまり放熱板4が、密に構成されている。その結果、放熱板4から冷却媒体5が存在する空間に均一に放熱でき、全体の放熱特性を改善できる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図4は援用する図1において、矢印Z4方向に見た放熱板4の正面図である。図4において、放熱板4は、矢印Y41、Y42にて示す冷却媒体の流れに沿って放熱板4の平面部4hが延在して、放熱フィン40を構成している。この放熱フィン40は、冷却媒体5の流れの上流側よりも下流側の方における放熱性能が向上するように、平面部4hの表面が加工されている。
放熱フィン40に沿って流れる冷却媒体5は、放熱フィン40の平面部4hから熱を受けて、上流側から下流側にかけて温度が上昇する。これを考量して、第4実施形態に開示された構成によれば、放熱フィン40の平面部4hは、冷却媒体5の流れの上流側よりも下流側の方における放熱性能が向上するように、表面の凹凸が加工されている。そのため、上流側から下流側にかけての放熱フィン40の平面部4hの放熱性能の均一化つまり単位表面積あたりの放熱量の均一化が図られる。その結果、放熱フィン40における全体の放熱特性が向上する。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。図5において、放熱板4は集熱板2よりも枚数の多い板材から構成されている。具体的には、単電池1にて挟まれる部分の集熱板2の部分は3枚の板材を重ねて構成されているが、送風ダクト6の中の放熱板4は、合計4つの折り曲げ又は分岐加工された平面部4hから成るフィン部分を有する。
この構成によれば、集熱板2から伝えられた熱を板材の枚数が多い放熱板4にて効率良く放熱することができる。また、集熱板2を構成する板材の枚数を削減でき、低コストになる。更に、放熱板4は、集熱板2に単電池1の積層方向に重ねられて接合されているから、放熱板4と集熱板2との位置が相対的に多少ずれても、放熱板4と集熱板2との積層方向に重ねられて接合されている接合部分24が維持され、熱抵抗の著しい増加がない。そのため、単電池1が発生する熱を良好に集熱板2から放熱板4まで確実に伝えて、放熱板4にて放熱させることができる電池パック100を提供することができる。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。図6において、集熱板2は複数の板材を積層して構成され全体として可撓性を持ち、かつ、単電池1を挟んで設けられた一対の枠体3を夫々貫通して設けられ、単電池1の形状又は位置に沿って曲げられている曲がり部2rを持つ。この結果、単電池1の矢印Y61に示すような積層方向に変化する膨張収縮による形状変化又は位置ずれに応じても、集熱板2は、その可撓性によって曲げられる。
この第6実施形態の構成によれば、集熱板2は、複数の板材を積層して構成され可撓性を持つ。故に、単電池1の形状変化又は位置ずれがあっても、可撓性によって、形状変化又は位置ずれを吸収する。つまり、単電池1の形状変化又は位置ずれに応じて、集熱板2が自在に曲げられる。そのため、単電池1に無理な応力がかからない。
次に、第7実施形態について説明する。図7において、放熱板4は板材の先端側の一部を折り曲げて構成され、板材の先端側の一部を折り曲げない部分41と折り曲げた部分42とが交互に構成されている。板材の先端側の一部を折り曲げた部分42にてセグメント状放熱部4sが形成されている。つまり、平面部4hは、間隔を空けて設けられた複数のセグメント状放熱部4sを有している。よって、放熱板4には、平面部4hが存在するセグメント状放熱部4sと平面部4hが存在しない部分とが交互に並んでいる。そして、積層される複数の放熱板4におけるセグメント状放熱部4sは、千鳥状に配列されている。
この構成によれば、送風ダクト6の中を矢印Y73のように流れる冷却媒体5の流れの中にセグメント状放熱部4sが千鳥状に配列されているため、一つのセグメント状放熱部4sからの放熱が隣の他のセグメント状放熱部4sに干渉しにくい。そのため、放熱性能が良くなる。特に、セグメント状放熱部4sの周囲を冷却媒体5が複雑に流れて効率よく放熱板4を冷却することができる。なお、セグメント状放熱部4sは、平面部4hの一部が部分的に欠落して構成され、平面部4hの一部である。
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
2 集熱板
3 枠体
4 放熱板
4h 平面部
5 冷却媒体
6 送風ダクト
40 放熱フィン
40a 第1フィン
40b 第2フィン
Claims (13)
- 複数の積層された単電池(1)と、
積層された前記単電池を積層方向に対して直角な方向について両側から囲む枠体(3)と、
積層された前記単電池の相互間に設けられ前記枠体に向かって延在する集熱板(2)と、
前記集熱板の先端側に設けられ、冷却媒体(5)によって冷却される放熱板(4)と、
を備え、
前記集熱板は、複数の板材を積層して構成され、
前記放熱板は前記板材と連続して一体に形成され、前記集熱板の延在方向に対して交差するように延在する平面部(4h)を有し、
前記平面部は、前記冷却媒体の流動によって冷却され、
前記放熱板は、前記冷却媒体の流れに沿って前記平面部が延在する放熱フィン(40)を有し、
前記放熱フィンは、前記冷却媒体の流れの上流側よりも下流側の方が、放熱性能が向上するように、前記平面部の表面が加工されている電池パック。 - 複数の積層された単電池(1)と、
積層された前記単電池を積層方向に対して直角な方向について両側から囲む枠体(3)と、
積層された前記単電池の相互間に設けられ前記枠体に向かって延在する集熱板(2)と、
前記集熱板の先端側に設けられ、冷却媒体(5)によって冷却される放熱板(4)と、
を備え、
前記集熱板は、複数の板材を積層して構成され、
前記放熱板は前記板材に対して前記積層方向に接合されて、前記集熱板の延在方向に対して交差するように延在する平面部(4h)を有し、
前記平面部は、前記冷却媒体の流動によって冷却され、
前記放熱板は、前記冷却媒体の流れに沿って前記平面部が延在する放熱フィン(40)を有し、
前記放熱フィンは、前記冷却媒体の流れの上流側よりも下流側の方が、放熱性能が向上するように、前記平面部の表面が加工されている電池パック。 - 前記平面部は、前記枠体に固定され内部に前記冷却媒体が流れる送風ダクト(6)の中に設けられている請求項1又は2に記載の電池パック。
- 前記平面部は、前記冷却媒体の流れの前記上流側が、滑らかな表面を持つ第1フィン(40a)を含み、前記冷却媒体の流れの前記下流側が、前記第1フィンよりも凹凸の多い第2フィン(40b)を含んでいる請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電池パック。
- 前記放熱板が有する複数の前記平面部は、板厚が互いに異なり、前記単電池から離れている部分が、前記単電池に近い部分よりも前記板厚が厚くなっている請求項1ないし4のいずれか一項に記載の電池パック。
- 前記放熱板は複数の前記平面部を有し、前記放熱板は、前記単電池から離れている部分が、前記単電池に近い部分よりも単位面積当たりの前記平面部の枚数が多く構成されている請求項1ないし4のいずれか一項に記載の電池パック。
- 複数の積層された単電池(1)と、
積層された前記単電池を積層方向に対して直角な方向について両側から囲む枠体(3)と、
積層された前記単電池の相互間に設けられ前記枠体に向かって延在する集熱板(2)と、
前記集熱板の先端側に設けられ、冷却媒体(5)によって冷却される放熱板(4)と、
を備え、
前記集熱板は、複数の板材を積層して構成され、
前記放熱板は前記板材と連続して一体に形成され、前記集熱板の延在方向に対して交差するように延在する平面部(4h)を有し、
前記放熱板が有する複数の前記平面部は、板厚が互いに異なり、前記単電池から離れている部分が、前記単電池に近い部分よりも前記板厚が厚くなっている電池パック。 - 複数の積層された単電池(1)と、
積層された前記単電池を積層方向に対して直角な方向について両側から囲む枠体(3)と、
積層された前記単電池の相互間に設けられ前記枠体に向かって延在する集熱板(2)と、
前記集熱板の先端側に設けられ、冷却媒体(5)によって冷却される放熱板(4)と、
を備え、
前記集熱板は、複数の板材を積層して構成され、
前記放熱板は前記板材と連続して一体に形成され、前記集熱板の延在方向に対して交差するように延在する平面部(4h)を有し、
前記放熱板は複数の前記平面部を有し、前記放熱板は、前記単電池から離れている部分が、前記単電池に近い部分よりも単位面積当たりの前記平面部の枚数が多く構成されている電池パック。 - 複数の積層された単電池(1)と、
積層された前記単電池を積層方向に対して直角な方向について両側から囲む枠体(3)と、
積層された前記単電池の相互間に設けられ前記枠体に向かって延在する集熱板(2)と、
前記集熱板の先端側に設けられ、冷却媒体(5)によって冷却される放熱板(4)と、
を備え、
前記集熱板は、複数の板材を積層して構成され、
前記放熱板は前記板材に対して前記積層方向に接合されて、前記集熱板の延在方向に対して交差するように延在する平面部(4h)を有し、
前記放熱板が有する複数の前記平面部は、板厚が互いに異なり、前記単電池から離れている部分が、前記単電池に近い部分よりも前記板厚が厚くなっている電池パック。 - 複数の積層された単電池(1)と、
積層された前記単電池を積層方向に対して直角な方向について両側から囲む枠体(3)と、
積層された前記単電池の相互間に設けられ前記枠体に向かって延在する集熱板(2)と、
前記集熱板の先端側に設けられ、冷却媒体(5)によって冷却される放熱板(4)と、
を備え、
前記集熱板は、複数の板材を積層して構成され、
前記放熱板は前記板材に対して前記積層方向に接合されて、前記集熱板の延在方向に対して交差するように延在する平面部(4h)を有し、
前記放熱板は複数の前記平面部を有し、前記放熱板は、前記単電池から離れている部分が、前記単電池に近い部分よりも単位面積当たりの前記平面部の枚数が多く構成されている電池パック。 - 前記放熱板は、前記集熱板が有する複数の前記板材よりも枚数が多い前記平面部を有する請求項1ないし10のいずれか一項に記載の電池パック。
- 前記集熱板は、可撓性を有し、前記単電池の形状変化又は位置ずれに応じて前記可撓性によって曲げられている請求項1ないし11のいずれか一項に記載の電池パック。
- 前記放熱板には、前記平面部が存在するセグメント状放熱部(4s)と前記平面部が存在しない部分とが交互に並んでおり、
積層される複数の前記放熱板における前記セグメント状放熱部は、千鳥状に配列されている請求項1ないし11のいずれか一項に記載の電池パック。
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