CN102903984B - 用于车辆的电池冷却结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的电池冷却结构（10），包括：车身底板部（14）；和电池模块（12），该电池模块（12）位于车身底板部下方，并且布置为使得在电池模块与车身底板部之间形成有间隙，并且使得从车身的前侧引入间隙中的气流从间隙的后端排出。车身底板部和电池模块至少其中之一具有壁部，壁部形成为沿着朝向车身的后方的方向逐渐减小间隙的横截面的面积，该横截面垂直于车身的纵向方向。

Description

用于车辆的电池冷却结构
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的电池冷却结构，其适于冷却布置在车身底板部下方的电池模块。
背景技术
日本专利申请公告No.2006-092805（JP 2006-092805A）中描述的电池冷却系统具有容纳凹部和隔板，容纳凹部形成在车辆底板的底面中以容纳电池，挡板沿气流（当车辆行驶时产生的气流）方向设置在电池上游并且将气流引入容纳凹部中。该电池冷却系统利用气流冷却电池。
然而，在上述电池冷却系统中，引入容纳凹部中的气流冲击电池（电池模块）。这可能会影响车辆的运动性能。
发明内容
本发明涉及一种用于车辆的电池冷却结构，其提升了电池冷却性能以及车辆的运动性能。
本发明的方面涉及一种用于车辆的电池冷却结构，包括：车身底板部；和电池模块，所述电池模块位于所述车身底板部下方，并且所述电池模块布置为使得在所述电池模块与所述车身底板部之间形成有间隙、并且使得从车身的前侧引入所述间隙中的气流从所述间隙的后端排出。所述车身底板部和所述电池模块至少其中之一具有壁部，所述壁部形成为沿着朝向所述车身的后方的方向逐渐减小所述间隙的横截面的面积，所述横截面垂直于所述车身的纵向方向。
在上述电池冷却结构中，车身底板部与电池模块之间形成的间隙的横截面面积沿着朝向车身后方的方向由壁部逐渐减小，该横截面垂直于车身纵向方向，所述壁部形成在车身底板部和电池模块中的至少一个中。因此，当从车身前侧引入间隙中的气流沿朝向车身后方的方向接近间隙的后端时，该气流的流速增大。因此，提升了车辆的运动性能。此外，因为冲击电池模块顶面的气流的流速增大，所以也提升了电池冷却性能。
在上述电池冷却结构中，所述车身底板部可以具有所述壁部；并且所述壁部可以是斜壁，所述斜壁沿着朝向所述车身的后方的方向向下倾斜。
在上述电池冷却结构中，车身底板部中形成的斜壁沿着朝向车身后方的方向向下倾斜。因此，车身底板部与电池模块之间形成的间隙的横截面面积沿着朝向车身后方的方向逐渐减小，该横截面垂直于车身纵向方向。如上所述，由于例如车身底板部中形成有起壁部的作用的斜壁，所以与壁部（例如，斜部）形成在电池模块中的情况相比较，例如容易设定电池模块的容积。
在上述电池冷却结构中，所述车身底板部可以具有中间壁、竖直壁和下壁，所述中间壁从所述斜壁的后端朝向所述车身的后方延伸并且沿朝向所述车身的后方的方向延伸超过所述电池模块的后端，所述竖直壁从所述中间壁的后端沿所述车身的高度方向向下延伸，所述下壁从所述竖直壁的下端朝向所述车身的后方延伸。此外，所述间隙可以经由形成在所述电池模块与所述竖直壁之间的空间与所述车身外部的空间连通。此外，所述下壁可以布置在与所述电池模块的底表面大致相同的高度处。
在上述电池冷却结构中，被引入形成于车身底板部的斜壁与电池模块之间的间隙中由此增大流速的气流沿着从斜壁的后端朝向车身后方延伸的中间壁行进。随后，气流沿朝向车身后方的方向行进超过电池模块的后端。竖直壁沿车身高度方向从中间壁的后端向下延伸。间隙经由形成于竖直壁与电池模块之间的空间与车身外部（下方）的空间连通。此外，布置在与电池模块的底面大致相同的高度处的下壁从竖直壁的下端朝向车身后方延伸。因此，沿朝向车身后方的方向行进超过电池模块的后端的气流（下文称为“上气流”）经由电池模块与竖直壁之间形成的空间下降，从而与在电池模块下方行进的气流（下文称为“下气流”）结合，随后沿着下壁朝向车身后方行进。因为具有增大的流速的上气流与下气流结合，所以下气流较不可能被向上抽入电池模块与竖直壁之间形成的空间。利用此构造，例如，省略了设置在电池模块与下壁之间的下盖（防止气流被向上抽入所述空间的板构件）。注意，“大致相同的高度”意指获得上述效果的任意高度。
在上述电池冷却结构中，在所述电池模块的布置为面向所述车身底板部的上壁中可以形成有导热部。
在上述电池冷却结构中，被引入形成于车身底板部与电池模块之间的间隙中由此流速增大的气流冲击形成于电池模块的上壁中的金属导热部。因此，电池模块的热经由导热部有效地消散。结果，进一步提升了电池冷却性能。
在上述电池冷却结构中，所述导热部可以至少形成在所述电池模块的上壁的沿所述车身的纵向方向的后部中。
在上述电池冷却结构中，金属导热部沿车身纵向方向形成在电池模块的上壁的至少后部中，即，在引入车身底板部与电池模块之间的间隙中的气流的流速变高的部分中。因此，可以有效地冷却电池。
附图说明
下文将参照附图描述本发明示例性实施方式的特征、优点以及技术及工业重要性，附图中相同的附图标记指代相同的元件，并且在附图中：
图1是示出了根据本发明实施方式的用于车辆的电池冷却结构的示意性构造的竖向截面图；
图2是示出了第一比较示例的竖向截面图；和
图3是示出了第二比较示例的竖向截面图。
具体实施方式
下面将参照图1至图3描述根据本发明实施方式的用于车辆的电池冷却结构。在图1中，箭头FR指示朝向车身前方的方向，而箭头UP指示朝向车身上部的方向。
图1是示出了根据本发明实施方式的用于车辆的电池冷却结构10（下文简称为“电池冷却结构10”）的示意性构造的竖向截面图。图1示出了从车身的沿车身横向方向的一侧（车身的左手侧）见到的电池冷却结构10。该车辆是带有电池模块12的车辆，并且该车辆的示例包括电动车辆、汽油混合动力车辆、以及燃料电池混合动力车辆。根据本实施方式的电池冷却结构10应用于这些车辆。
如图1所示，在本实施方式中，电池模块12布置在车身底板部14下方（布置在车身底板部14与地面11之间）。电池模块12包括容纳电池（例如，锂离子二次电池）的外部构件（壳体）16。外部构件16形成为具有低高度的箱盒形状，并且在使外部构件16的纵向方向沿车辆纵向方向延伸的情况下布置在车身的沿横向方向的中央处。外部构件16具有上壁16A，该上壁16A几乎完全由导热部18形成，该导热部18由钢（金属）板制成，并且外部构件16的其余部分由例如树脂材料制成。绕外部构件16设置有电池框架20。
电池框架20形成为框架形状，并且具有前框架22和后框架24和一对右侧框架及左侧框架（未示出），前框架22和后框架24沿车身横向方向延伸，该一对右侧框架及左侧框架沿车身纵向方向延伸。前框架22布置在外部构件16前方，而后框架24布置在外部构件16后面。右侧框架和左侧框架分别布置在外部构件16的左侧和右侧。电池模块12经由电池框架20固定至车身的框架（例如，门槛面板）。
车身底板部14包括底板面板28和行李底板面板32，底板面板28构成车厢26的底板部，行李底板面板32构成行李室30的底板部。电池模块12布置在底板面板28下方。
底板面板28的前端部与前围板34的下端部连接，而底板面板28的后端部与行李底板面板32的前端部连接。底板面板28的前部中形成有斜壁28A（其可以起根据本发明的壁部的作用）。斜壁28A沿朝向车身后方的方向逐渐向下倾斜。此外，底板面板28的后部中形成有布置为大致平行于车身纵向方向的中间壁28B。中间壁28B从斜壁28A的后端朝向车身后方延伸，并且沿朝向车身后方的方向延伸超过电池模块12的后端。
行李底板面板32具有竖直壁32A和下壁32B，竖直壁32A大致垂直于车辆纵向方向，下壁32B从竖直壁32A的下端朝向车身后方延伸。竖直壁32A沿朝向车身后方的方向以远离电池模块12的后表面足够距离布置，并且竖直壁32A的上端部与底板面板28的中间壁28B的后端部连接。另外，下壁32B布置为大致平行于车身纵向方向，并且布置在与电池模块12的底面大致相同的高度处（在本实施方式中，布置在电池模块12的底面稍下方的位置处）。
在本实施方式中，底板面板28与电池模块12之间形成有间隙40。该间隙40与车身前部中形成的舱室38（例如布置发动机和马达的空间）连通。当车辆行驶时引入舱室38中的气流（车辆行驶时产生的气流）以及当车辆行驶时已经经过舱室38下方的气流沿车身的纵向方向从间隙40的前侧引入间隙40中。形成于底板面板28的斜壁28A与电池模块12之间的间隙40的前部的高度沿着朝向车身后方的方向逐渐减小。因此，间隙40的前部的横截面的面积沿着朝向车身后方的方向逐渐减小，该横截面垂直于车身纵向方向。另一方面，间隙40的后部的高度大致恒定，并且间隙40的后部的横截面的面积沿车身的纵向方向大致恒定，该横截面垂直于车身纵向方向。
间隙40在其后端与空间42连通，该空间42形成于电池模块12的后表面与竖直壁32A之间。空间42的下端侧敞开。间隙40经由空间42与车身外部（下方）的空间连通。因此，沿车身纵向方向从间隙40的前侧引入间隙40中的气流从间隙40的后端输送至空间42中，随后从空间42的下端输送至车身外部。
在具有上述构造的电池冷却结构10中，底板面板28的前部中形成的斜壁28A沿着朝向车身后方的方向逐渐向下倾斜。因此，底板面板28与电池模块12之间形成的间隙40的横截面的面积沿着朝向车身后方的方向逐渐减小，该横截面垂直于车身纵向方向。因此，沿车身纵向方向从间隙40前侧引入间隙40中的气流W1的流速随着气流W1沿车身纵向方向接近间隙40的后端而增大。这提升了车辆的运动性能（空气动力学性能）。此外，因为冲击电池模块12的顶面的气流W1的流速增大，所以提升了电池冷却性能。
在本实施方式中，用于冷却电池的气流在一定程度上受到用来将电池模块12固定至车身的电池框架20的阻碍。然而，因为如上所述地电池模块12的顶面侧由引入间隙40中的气流W1冷却，所以提升了电池冷却性能。换言之，在通过电池框架20确保碰撞安全性并且保护电池模块12免受道路碎片例如破片损害的同时，提升了电池冷却性能。
在本实施方式中，底板面板28中形成有斜壁28A，通过该斜壁28A，间隙40的横截面面积逐渐减小。因此，例如，与壁部（例如、斜部）形成在例如电池模块12的外部构件16中的情况相比较，容易设定电池模块12的容积。
在本实施方式中，被引入间隙40中由此增大流速的气流W1沿着从斜壁28A的后端朝向车身后方延伸的中间壁28B行进。随后，气流W1沿朝向车身后方的方向行进超过电池模块12的后端。竖直壁32A沿车身高度方向从中间壁28B的后端向下延伸。间隙40经由空间42与车身外部（下方）的空间连通，该空间42形成于竖直壁32A与电池模块12的后表面之间。此外，布置在与电池模块12的底面大致相等高度处的下壁32B从竖直壁32A的下端朝向车身后方延伸。因此，沿朝向车身后方的方向行进超过电池模块12的后端的气流W1（下文称为“上气流W1”）经由电池模块12与竖直壁32A之间形成的空间42下降，从而与在电池模块12下方行进的气流W2（下文称为“下气流W2”）结合，随后沿着下壁32B朝向车身后方行进。因为具有增大的流速的上气流W1与下气流W2结合，所以下气流W2较不可能被向上抽入电池模块12与竖直壁32A之间形成的空间42。
图2示出了根据第一比较示例的构造。利用此构造，未产生上气流W1，这允许将下气流W2向上抽入空间42。结果，下气流W2沿非适当方向前进。在图3中示出的第二比较示例中，电池模块12与下壁32B之间布置有下盖46，该下盖46为平板。在此情况下，防止气流W2被向上抽入空间42。然而，设置下盖46增大了车辆的质量和成本。
与此相比，根据本实施方式，上气流W1的风压妨碍下气流W2被向上抽入空间42。结果，允许气流沿适当方向前进。因此，可以在提升车辆的运动性能的同时促进车辆减重以及降成本。
在本实施方式中，被引入间隙40中由此流速增大的气流W1冲击由钢制成并形成于电池模块12的上壁16A中的导热部18。因此，电池模块12的热经由导热部18有效地消散。结果，进一步提升了电池冷却性能。
本发明可以以各种替代性实施方式实施，如下文所述。在上述实施方式中，电池模块12的外部构件16的上壁16A几乎完全由钢制导热部18形成。然而，本发明并不局限于此构造。例如，可以仅使上壁16A的后部由钢制导热部18形成。随着气流W1接近上壁16A的后部，被引入间隙40中的气流W1的流速增大。钢制导热部18形成在气流W1的流速变高的位置处。结果，有效地冷却了电池模块12。此外，此构造使电池模块12的重量低于在上壁16A几乎完全由钢制导热部18形成的情况中的重量。
在上述实施方式中，上壁16A中形成的导热部18由钢（金属）制成。然而，本发明并不局限于此构造。并不特别地限制导热部18的材料，只要导热部18由具有比外部构件16的其余部分高的导热率的材料制成。另外，在本发明中可以省略导热部18。
在上述实施方式中，车身底板部14具有斜壁28A、中间壁28B、竖直壁32A和下壁32B，并且下壁32B布置在与电池模块12的底面大致相等的高度处。然而，本发明并不局限于此构造。可以根据需要改变车身底板部的构造和下壁32B布置的高度。例如，即使下壁32B布置在比电池模块12的底面高并且比电池模块12的顶面低的位置处，上气流W1也结合下气流W2。这妨碍了将气流W2向上抽入空间42。另外，例如，可以省略中间壁28B和竖直壁32A，以及可以使斜壁28A朝向车身后方延伸从而与下壁32B连续。
另外，在上述实施方式中，间隙40的后部的横截面面积沿车身纵向方向大致恒定，该横截面大致垂直于车身纵向方向。然而，本发明并不局限于此构造。例如，间隙40的后部的横截面面积可以沿着朝向车身后方的方向增大，该横截面大致垂直于车身纵向方向。
在上述实施方式中，底板面板28（车身底板部14）中形成的斜壁28A起根据本发明的壁部的作用。然而，本发明并不局限于此构造，只要所述壁部形成在车身底板部和电池模块至少其中之一中，并且，所述壁部的构造可以按需改变。例如，电池模块的上壁中可以形成有沿着朝向车身后方的方向向上倾斜的斜部（壁部）。
另外，在上述实施方式中，引入舱室38中的气流以及已经经过舱室38下方的气流被引入间隙40中。然而，本发明并不局限于此构造。例如，可以仅将已经经过舱室38下方的气流引入间隙40中。

Claims (6)

1.一种用于车辆的电池冷却结构(10)，其特征在于包括：
车身底板部(14)；和
电池模块(12)，所述电池模块(12)位于所述车身底板部下方，并且所述电池模块(12)布置为使得在所述电池模块与所述车身底板部之间形成有间隙、并且使得从车身的前侧引入所述间隙中的气流从所述间隙的后端排出，
其中，所述车身底板部和所述电池模块至少其中之一具有壁部，所述壁部形成为沿着朝向所述车身的后方的方向逐渐减小所述间隙的横截面的面积，所述横截面垂直于所述车身的纵向方向，其中：
所述车身底板部具有所述壁部；并且
所述壁部是斜壁(28A)，所述斜壁(28A)沿着朝向所述车身的后方的方向向下倾斜，
所述车身底板部具有中间壁(28B)、竖直壁(32A)和下壁(32B)，所述中间壁(28B)从所述斜壁的后端朝向所述车身的后方延伸并且沿朝向所述车身的后方的方向延伸超过所述电池模块的后端，所述竖直壁(32A)从所述中间壁的后端沿所述车身的高度方向向下延伸，所述下壁(32B)从所述竖直壁的下端朝向所述车身的后方延伸；
所述间隙经由形成在所述电池模块与所述竖直壁之间的空间与所述车身外部的空间连通；并且
所述下壁布置在与所述电池模块的底表面大致相同的高度处。
2.如权利要求1所述的电池冷却结构，其中：
所述电池模块具有所述壁部；并且
所述壁部是斜壁，所述斜壁沿着朝向所述车身的后方的方向向上倾斜。
3.如权利要求1或2所述的电池冷却结构，其中：
在所述电池模块的布置为面向所述车身底板部的上壁中形成有导热部(18)；并且
所述导热部具有比所述电池模块的位于除所述上壁以外的部分处的外部构件的导热率高的导热率。
4.如权利要求3所述的电池冷却结构，其中，所述导热部由金属制成。
5.如权利要求3所述的电池冷却结构，其中，所述导热部至少形成在所述上壁的沿所述车身的纵向方向的后部中。
6.如权利要求4所述的电池冷却结构，其中，所述导热部至少形成在所述上壁的沿所述车身的纵向方向的后部中。
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