CN100357126C - 电池冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池冷却结构，其包括：将冷却电池部(100)的冷却空气从车厢内的吸气口(22A)吸入的鼓风扇(26)、连接于吸气口(22A)和鼓风扇(26)的具有第1弯曲部(202)及第2弯曲部(204)的吸气管道(22B)和设置在第1弯曲部(202)及第2弯曲部(204)的在弯曲部上吸收鼓风扇(26)所产生的噪音的吸声材料。

Description

电池冷却结构

技术领域

本发明涉及一种装载在车辆上的电池(作为蓄电池的二次电池或燃料电池)，特别是涉及这些电池的冷却结构。

背景技术

在电动汽车、混合动力车及燃料电池车等以电机驱动车辆的类型的车辆中，装载有具有较大容量的二次电池的电源单元(蓄电池组)。这样的蓄电池组，通过将铅蓄电池、镍氢电池或锂离子电池等串联地多个连接而得到高电压。

一般地，在蓄电池组中多采用将单电池(如输出电压为1.2V的单元电池)多个(如6个)相连而一体化地连接构成的组合型二次电池(蓄电池模块)以得到必要的电力容量(电压值)。将这样的蓄电池模块进一步地仅以预定的个数串联连接，构成具有200V～300V的高电压的输出的蓄电池组。

在这样的蓄电池组中，将长方体的蓄电池模块的幅度较宽的长侧面之间相互对向重叠地配置，在两端的蓄电池模块的电池槽(蓄电池外壳)外侧连接有末端极板，通过利用束缚用带材捆束而将两末端极板间一体地连接构成。

单元电池(如镍氢电池)的构成如下：在电池槽内容纳有将通过隔板把正极板和负极板叠层而成的发电元件的极板群和电解液，用设有安全阀的盖封闭各电池槽的开口部，从构成极板群的各正极板的一侧部上端向上方引出引线而将正极端子连接于其上部，此外同样地，从各负极板的另一侧部上端向上方引出引线而将负极端子连接于其上部，将这些正极端子及负极端子安装到盖上而构成。

在这样的蓄电池组中因单元电池内部发生的化学反应而发热。如果对此发热置之不理的话，就会导致电池能力降低、电池寿命缩短等的问题。因此，在并设蓄电池模块的情况下，留出作为冷却介质的空气的通路的大小的间隔，从车厢内或从车厢外送入吸进空气来冷却蓄电池组。

特开2002-127760号公报(文献1)公开了可充分确保装载蓄电池个数且可确保乘员的乘降性的车辆的蓄电池装载结构。该文献1所公开的蓄电池装载结构，是一种在配置于车厢内的座位的座垫的前方和侧方位置上具备乘降(上下车)用的开口部，且在座垫的下方装载有存入多个蓄电池的蓄电池(安装)箱的车辆的蓄电池装载结构，其中，蓄电池箱具有：被后面部及左右侧面部包围、基本遍及车厢内整个区域延伸地容纳多个蓄电池的主体(体部)区域，具有两端部连接于各侧面部的前端、由侧面部从开口部偏离车厢内方向地突出于主体区域的前方的前面部所包围地在主体区域的前方容纳蓄电池的突出区域的蓄电池箱主体，和覆盖该蓄电池主体的上部的上面部。

根据该蓄电池装载结构，蓄电池箱主体内具有：被后表面部及左右侧面部包围、基本遍及车厢内整个区域延伸地容纳多个蓄电池的主体区域，和由侧面部从开口部偏离车厢内方向地突出于主体区域的前方的前面部所包围地容纳蓄电池的突出区域。因此，除主体区域外，在突出区域也装载蓄电池而确保蓄电池的装载个数，并且特别地在前面部的开口部一侧和前座之间可确保足够脚下空间而确保乘员的乘坐性的同时，还可确保乘降用的有效空间而可提高乘降性。

特开平10-306722号公报(文献2)公开了无损设有空调的车厢内的舒适性并利用车厢内的空气有效地进行电池的冷却的车辆用电池冷却系统。该文献2所公开的车辆用电池冷却系统，通过冷却设置于在车厢内利用空调装置进行空气调节的车辆中的电池，来将电池保持在预定的温度范围内，其包括以下装置：容纳电池的电池室，通过冷却扇将车厢内的空气供给到电池室以冷却电池的冷却装置，通过将冷却电池后的空气引导到车厢内而使其在电池室和车厢内之间循环的冷气循环装置，将冷却电池后的空气向车外排出的排出装置，切换循环装置和排出装置的切换装置，检测电池室内的温度乃至电池温度的至少一方的温度的温度检测装置，和当温度检测装置所检测出的温度在规定值及其以上时通过切换装置而选择排出装置的切换控制装置。

根据该车辆用电池冷却系统，检测电池室内的温度或电池温度，根据该判定结果对切换装置进行控制。此时，在电池温度高时，不选择循环装置而选择排出装置。因此冷却电池后的温度高的冷气返回到车厢内，不但无损车厢内的舒适性，而且可以防止加大空调负荷。此外，温度检测装置可以是检测电池温度的装置，也可以是检测电池周围即电池室内的温度的装置，还可以是检测电池温度及电池室内温度两者的装置。

但是，上述的文献1所公开的蓄电池装载结构及文献2所公开的车辆用电池冷却系统中，存在着以下问题。

在文献1所公开的蓄电池装载结构中，如文献1的图1所示，面向后座乘员的脚下的车厢设置有送风扇。因此，送风扇所产生的噪音会给乘员带来不适感。

在文献2所公开的车辆用电池冷却系统中，如文献2的图1所示，在后座的背面及离吸气口很远的下方设置有冷却扇。因此，吸气口到冷却扇的距离长，对于冷却扇所产生的噪音，距离越长则乘员越难听到。但是，冷却管道的冷却扇与吸气口的距离长的话，该管道的起因于管道阻力的压力损失增大，就需要功率大的冷却扇。由此会导致冷却扇的大型化或冷却扇的噪音的增大。

如此，存在着如果冷却扇与车厢内的冷却空气的吸入口距离近则因噪音给乘员带来不适感，如果距离远则需要大功率的风扇的问题。进而，在以电机作为驱动源的车辆中，必须装载在以往的仅以内燃机为车辆的驱动源的车辆中未装载的二次电池(蓄电池组)或燃料电池。在车辆中，由于车厢空间及载物空间的有效利用而限定蓄电池组的配置位置。进而，到该蓄电池组为止的使冷气流通的冷却通路具有多个高曲率的弯曲部，多配设成用以引导空气直到蓄电池组为止。在这样的状态下，要求达到充分的冷却性能而不给乘员带来不适感。

发明内容

本发明用于解决上述问题，其目的在于提供一种利用车厢内的空气，不会给乘员带来不适地冷却电池的冷却结构。

该发明所涉及的电池冷却结构用于冷却装载在车辆上的电池。该电池冷却结构包括：将冷却电池的冷却空气从车厢内吸入或向车厢内排气的吸排气装置，连接于设置在车厢内的开口部和吸排气装置的具有弯曲部的冷却管道，设置于弯曲部的吸收因吸排气装置而产生的噪音的吸声部。

根据本发明，例如，为了冷却蓄电池，从设置于车厢内的开口部将车厢内的空气通过冷却扇吸引。开口部和冷却扇通过具有弯曲部的冷却管道连接。因此，冷却空气通过具有基于各种主要因素而设计的弯曲部的冷却管道到达蓄电池。冷却扇作动时产生噪音，该噪音的声波从冷却扇向开口部方向传播。此时，在弯曲部中，声波的传播方向发生变化，声波之间相互碰撞，此时例如如果彼此的声波的相位不同的话，声音之间会相互抵消，且由于在该弯曲部设有吸声部，故可以有效地吸收冷却扇的噪音。因此，即使冷却扇和和吸气口通过具有弯曲部的短的冷却管道连接，也可以尽可能地抑制冷却扇的噪音向车厢内传播。其结果，可以提供一种利用车厢内的空气，不会给乘员带来不适的冷却蓄电池的冷却结构。

进而，优选开口部作为吸气口，吸排气装置作为为了向电池供给冷却空气而从吸气口抽取车厢内的冷却空气的冷却扇。

根据本发明，则可以形成将开口部用作吸气口的冷却结构。

进而，优选在冷却管道的弯曲部设置开口部，吸声部作为设置于弯曲部的开口部的吸声材料。

根据本发明，由于在冷却管道的弯曲部上设有开口部，所以冷却扇的噪音的声波从该开口部向冷却管道外部传播。因此，传播到车厢内的声波减少，不会因冷却扇的噪音给乘员带来不适。

进而，优选将吸声材料在冷却管道的内侧设置成不会形成流体阻力(流阻，气阻)。

根据本发明，将吸声材料在冷却管道的内侧设置成不会形成流体阻力，例如在内周面上不凸出地设置。因此，即使冷却扇的功率小，也可以得到充分流量的冷却空气，可以充分地进行冷却。

进而，优选吸声材料为具有通气性的多孔材料。

根据本发明，由于吸声材料是具有通气性的多孔材料，所以传播到车厢内的声波减少，不会因冷却扇的噪音给乘员带来不适。

进而，优选地冷却管道至少具有一个弯曲部。

根据本发明，由于至少具有一个弯曲部，至少设有一吸声材料(部件)，所以可以有效地吸收冷却扇的噪音。

附图说明

图1是装载本发明的实施例涉及的电池冷却结构的车辆的侧面图；

图2是装载本发明的实施例涉及的电池冷却结构的车辆的俯视图；

图3是图1的部分放大图；

图4是表示车厢内的冷却风的吸气口位置的图；

图5是具有本发明的实施例涉及的电池冷却结构的驱动用电源单元的整体立体图；

图6是图5的电池部的展开模式图；

图7是构成图6的蓄电池组的蓄电池模块的立体模式图；

图8是图5的第1吸气管道的三面图；

图9是本发明的实施例涉及的电池冷却结构的模式图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行说明。在以下的说明及附图中，对相同的部件附以相同的符号。它们的名称及功能也相同。因此不对它们进行重复的详细说明。

参照图1及图2，对采用本发明的实施例涉及的电池冷却结构的车辆10进行说明。

此外，在以下的说明中，装载于车辆10的电池不仅可以是二次电池，也可以是燃料电池等。此外，在以下的说明中，构成蓄电池组的电池，既可以是铅蓄电池、锂离子电池及镍氢电池中的任何一种，也可以是其他电池。以下，说明二次电池(镍氢电池)的冷却结构。

图1及图2所示的驱动用电源单元20由电池部100和作为附属于该电池部100的冷却用部件的吸气管道22及排气管道24构成。电池部100含有蓄电池组，蓄电池组由多个蓄电池模块构成，各模块由多个单元电池构成。例如，在一例中，由6个单元电池形成1个模块，由30个模块形成1个蓄电池组。

如图1及图2所示，在该车辆10中，在后座12的更靠后方及行李厢底板14的下方装载有向驱动该车辆10的电机供给电力的驱动用电源单元20。

后座12具有通过将座椅靠背倒向前方而达到与行李厢底板14的高度相同的高度的功能。驱动用电源单元20被设置在行李厢底板14的下方的底板面板的上方，以免妨碍上述功能。

此外，在图2中，记载了从后座右侧吸引车厢内的冷却空气的方案，但本发明并不仅限于此。也可以从后座左侧吸引冷却空气，从后座下侧吸引冷却空气。此外，也可以向车厢内排出空气。

在图3和图4中分别表示图1的部分放大图和车厢内的后座12附近的立体图。在图3中仅记载了包括后座12的车辆10的后部。

如图3及图4所示，在车辆10的后座12的右侧设有吸气口22A。该吸气管道22与吸气口22A和鼓风扇26相连。如后所述，该吸气管道22具备具有3维曲面形状的多个弯曲部。包含该弯曲部的曲率的吸气管道22的形状，是基于驱动用电源单元20的装载位置，驱动用电源单元20的鼓风扇26的位置及吸气口22A的位置，设计成将吸气管道22收容于车辆的空间部。此外，此时，将吸气管道22的管道阻力设计成为不是极大。不这样的话，冷却空气通过吸气管道22时的压力损失就会增大，就会需要有大功率的鼓风扇26。这样会导致鼓风机(ブロアファン)26的大型化、从鼓风机26发出的噪音增大。考虑到以上的问题来设计吸气管道22。

在图5中表示具有本实施例涉及的电池冷却结构的驱动用电源单元20的整体立体图。

该驱动用电源单元20设置于后座12的后方，由电池部100、吸气管道22、排气管道24和鼓风扇26构成。因鼓风机26的作动，将车厢内的冷却空气从吸气口22A吸入，经由第1吸气管道22B到达鼓风机26。进而冷却空气从鼓风机26经由第2吸气管道22C到达电池部100。如后所述，在电池部100中，在蓄电池模块间设有间隙，冷却空气从该间隙上方向下方流动。

到达蓄电池模块的间隙下方的冷却空气(对单元电池的发热进行冷却后的冷却空气)，经由排气管道24A及排气管道24B到达排气口24C。在本发明的实施例中，在连接吸气口22A和鼓风扇26的第1吸气管道22B中设置有吸声材料。

图6中表示图5的电池部100的展开模式图，图7中表示构成图6的蓄电池组的蓄电池模块的立体模式图。

如图6所示，电池部100是一种在由蓄电池盖102及下部外壳122构成的外装部件的内部收容了蓄电池组120的构造。蓄电池组120是将多个蓄电池模块130叠置而形成的。可将如镍氢电池等的二次电池用作蓄电池模块130。蓄电池模块130具有所谓的矩形平板状的外形。

蓄电池模块130含有多个单元电池。具体而言，如图7所示，蓄电池模块130具有作为模块外装部件的一体的矩形电池槽138和被此矩形电池槽138的内部的隔板所隔开的6个单元电池140～150。在矩形电池槽138的长轴方向的端面上形成有端子128。在矩形电池槽138的侧面上形成有用于在蓄电池模块130间形成作为冷却风流路的间隙的突起部152。在使蓄电池模块130叠置的蓄电池组120(参照图6)中，通过将蓄电池模块130的突起部152之间靠接，或将突起部152和蓄电池模块130的壁面靠接，而在蓄电池模块130间形成间隙。此外，在图7中表示了省略了排气端子126(参照图6)的图示，且为了说明单元电池140～150而除去矩形电池槽138的一部分的状态。

各个单元电池140～150基本具有同样的结构。以第1单元电池140为例进行说明，单元电池140，例如由将片状的多个电极部件通过隔板形成为绝缘状态而相互重叠构成的叠层电极体154，和夹置叠层电极体154地配置的一对集电板156形成。此外，在叠层电极体154中浸渍或注入电解液。

在叠层电极体154中，形成作为正极的电极部件和作为负极的电极部件交互重叠的状态。此外，作为正极的电极部件的端部一起连接到一边的集电板156上。作为负极的电极部件的端部一起连接到另一边的集电板(未图示)上。其结果是，形成正极的所有的电极部件和一边的集电板156形成电连接的状态。此外，形成负极的所有的电极部件和另一边的集电板形成电连接的状态。蓄电池模块130所包含的单元电池140～150串联地电连接。例如，在单元电池140～150的各个的额定电压为1.2V的情况下，蓄电池模块130整体的额定电压变为7.2V。此外，单元电池140～150的结构不限于上述那样的结构，也可以是其他的结构。

如图6所示，在蓄电池组120的两端部上配置有限制板116、118。限制板116、118通过限制管108、110相互连接及固定。此外，限制板116、118被固定在下部外壳122上。此外，各个蓄电池模块130也被固定在下部外壳122上。

如上述的那样，在构成蓄电池组120的蓄电池模块130的各个侧面(端面)上形成有用于向蓄电池模块130输出输入电流的端子128。为了将此蓄电池模块130的端子128相互连接，在蓄电池组120的侧面上配置有母线模块112、114。通过将母线模块112、114连接于蓄电池模块130的各个端子128上，而在蓄电池组120中使蓄电池模块130串联地电连接。

在蓄电池组120的上部表面上形成有把用于将从蓄电池模块130排出的氢气等一起排出的安全阀内置的排气端子126。在该排气端子126上设置有连接于排气端子126的用于将从蓄电池模块130排出的氢气等向电池部100的外部排出的排气软管104。此外，在蓄电池组120的下面上配置有用于测定蓄电池组120的温度的温度传感器124及电气配线。对应于该温度传感器124的输出，为了将蓄电池组120的温度保持在预定的范围内，利用鼓风扇26从车厢内向蓄电池组120供给冷却风。

因为该蓄电池模块130具有突起部152，所以如图6所示在并设蓄电池模块130的情况下，在蓄电池模块130间通过突起部152形成蓄电池模块130间的空隙。从蓄电池模块130的上方向下方地使冷却风在该空隙中流通(下吹式)。通过该冷却风来冷却蓄电池模块130。

图8中表示图5的第1吸气管道22B的三面图。如图8所示，该第1吸气管道22B具有组合三维的曲面而成的形状，大体上具有两个弯曲部。

两个弯曲部是吸气口22B附近一侧的第1弯曲部202和鼓风扇26附近一侧的第2弯曲部204。在第1弯曲部202和第2弯曲部204上都在将吸气管道22B的一部分开槽的开口部中设置有吸声材料。在第1弯曲部202上通过第一支承部件202B安装第1吸声材料202A，在第2弯曲部204上通过第二支承部件204B安装第2吸声材料204A。

如此，通过在吸气管道22B的弯曲部上设置开口部、安装吸声材料(部件)，可以解决难以在具有复杂形状的弯曲部的内侧安装吸声材料的问题。此外，吸声材料，如纤维材料等，其自身具有吸音功能，且当使声波通过设置于吸气管道22B的开口部的吸声材料，传播到吸气管道22B的外部时，乘员更难听到鼓风扇26的噪音。

进而，第1吸声材料202A及第二吸声材料204A，在吸气管道22B的内面不凸出地设置。即，使通过第1支承部件202B及第2支承部件204B从外侧支承的吸气管道22B的开口部的形状及大小和吸声材料的形状及大小一致，使吸声材料在吸气管道22B中不形成为新的管道阻力。

此外，在吸气管道22B上设有安装部210、安装部212和安装部214，且被固定在预定位置上。

此外，在开口部和吸声材料(包括支承部件)之间设置有密封结构。如此一来，可以防止因开口部和吸声材料间的间隙引起的热风进入到管道内，可以避免冷却性能的降低。即，通过吸声材料，在达到吸声效果的同时还能避免将高温的空气从管道外部吸入到管道内。因此，吸声材料使声音传播到管道外部，并防止热风进入到管道内部。

此外，优选使这样的吸声材料为具有通气性的多孔材料。

对具有如上所述的电池冷却结构的车辆10的驱动用电源单元20的冷却操作进行说明。

车辆10通过驱动电机行驶，当通过安装于蓄电池组120上的温度传感器124所检测到的电池温度超过预定温度时，电池ECU(电子控制单元)将用于使鼓风扇26以规定的转速作动(转动)的控制信号输出至鼓风扇26。

当鼓风扇26作动时，被车辆的空调器进行温度调节而形成适温的的车厢内的空气(冷却空气)，从设置于车厢内的吸气口22A被吸入到吸气管道22B中。当鼓风扇26作动时产生噪音。此噪音以声波的形式也向车厢内传播。

此时，在吸气管道22B的第1弯曲部202上，在将吸气管道22B的一部分开口的开口部上设置有第1吸声材料202A，在吸气管道22B的第2弯曲部204上，在将吸气管道22B的一部分开口的开口部上设置有第2吸声材料204A。进而，由于在该弯曲部上设置有吸声材料，所以可以有效地吸收鼓风扇26的噪音。进而，该声波的一部分，穿过吸声材料传出到吸气管道22B的外部。因此，即使鼓风扇26和后座12的距离近，也可以避免由于鼓风扇26的噪音给乘员带来不适。

如图9所示，在本实施例的电池冷却结构中，吸气口22A和鼓风扇26通过第1吸气管道22B连接。噪音的声波从鼓风扇26经过第1吸气管道22B到达驾驶室内的空间(如图9的第1吸气管道22B内部的箭头所示)。

但是，在第1吸气管道22B的第1弯曲部202上设有开口部，在该开口部上利用第1支承部件202B将第1吸声材料202A在第1吸气管道22B的内面上设置成不具备凸出部。同样地，在第1吸气管道22B的第2弯曲部204上设有开口部，在该开口部上利用第2支承部件204B将第2吸声材料204A在第1吸气管道22B的内面上设置成不具备凸出部。因此，当鼓风扇26产生的噪音通过第1吸气管道22B传播到驾驶室内的空间侧时，被第1吸声材料202A及第2吸声材料204A吸收。此外，由于第1吸声材料202A及第2吸声材料204A被设置在开口部上，所以即使在一部分噪音未被吸收的情况下，其也被发散到非驾驶室内的空间内。进而，由于这些第1吸声材料202A及第2吸声材料204A在第1吸气管道22B的内表面上设置成不具备凸出部，所以不会导致管道阻力的增大。

如此，根据本实施例的电池冷却结构，即使在从车厢内吸引的冷却空气的吸入口和鼓风扇的距离近的情况下，通过在吸气管道上设有开口部，在该吸气管道的弯曲部上将吸声材料设置成不会成为管道阻力。因此，由于不会增大管道阻力，当鼓风扇所产生的噪音到达车厢内时被吸声材料吸收，所以可以避免给乘员带来不适。

此外，第1吸气管道22B、第2吸气管道22C、第1排气管道24A及第2排气管道24B的材料，并不限定为特定的材料，例如用容易加工的PE(聚乙烯)树脂等。此外，第1吸声材料202A及第2吸声材料202B的材料，也并不限定为特定的材料，例如用吸音性能优良的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)无纺布等。

进而，如图9所示，可以将吸声材料设置在两个弯曲部上，也可以只设置在任一个上，还可以覆盖弯曲部整体地设置。

本次所说明的实施例应该被看作是在所有的方面进行例示而非限定性的。本发明的范围不是上述所说明的，而是由权利要求的范围表示，并包含与权利要求的范围均等及包括在该范围内的所有的变更的范围。

Claims (5)

1.一种用于冷却装载在车辆上的电池的冷却结构，它包括：

将冷却所述电池的冷却空气从车厢内吸气或向车厢内排气的吸排气装置，和

连接于设置在所述车厢内的开口部和所述吸排气装置的具有弯曲部的冷却管道；

其特征在于，还包括：设置于所述弯曲部的吸收由所述吸排气装置产生的声音的吸声部；

所述冷却管道的弯曲部上设置有开口部，所述吸声部是设置于所述弯曲部的开口部的吸声材料。

2.如权利要求1所述的电池冷却结构，其特征在于，所述设置在所述车厢内的开口部是吸气口，所述吸排气装置是为了向所述电池供给冷却空气而从所述吸气口吸引所述车厢内的冷却空气的冷却扇。

3.如权利要求1所述的电池冷却结构，其特征在于，所述吸声材料在所述冷却管道的内侧设置成不会形成流体阻力。

4.如权利要求1所述的电池冷却结构，其特征在于，所述吸声材料为具有通气性的多孔材料。

5.如权利要求1～4中任一项所述的电池冷却结构，其特征在于，所述冷却管道至少具有一个所述弯曲部。

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