CN108258362A - 一种电池组冷却装置 - Google Patents

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后藤伸
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Abstract

本发明提供一种使电池组冷却的电池组冷却装置，所述电池组包括：多个电池模块，其设置在由一个壳体和一个盖子围成的空间中。所述多个电池模块间隔布置。所述装置包括：一个引导构件，其设置在从上方覆盖设置有所述多个电池模块的区域的所述空间中，并且引导由冷却空气产生装置产生的冷空气；以及一个冷却空气引入部，其设置在所述引导构件上，并且将由所述引导构件引导的所述冷空气导入至少一个所述电池模块上方的空间以及相邻的所述电池模块之间的空间。

Description

一种电池组冷却装置
技术领域
本发明涉及一种电池组冷却装置。
背景技术
含有电动机作为驱动电源的车辆或者既含有电动机又含有内燃机的车辆具有高电压、大容量的电池组用作所述电动机的电源单元。所述电池组包括多个电池模块，其间隔布置在由一个壳体和一个盖子围成的空间中。当被充电和放电时各所述电池模块产生热量。因此，所述电池组中设置有冷却装置。所述冷却装置包括一个构件，其具有空气引入部，例如设置在所述电池模块上方的狭缝，设置有所述电池组的所述空间中的空气通过它进行循环，且所述电池模块因此冷却。日本未经审查的专利申请公开第2015-216070号公开了这样的装置的一个例子。
发明所要解决的技术问题
在上述已知的装置中，空气在设置有所述电池模块的所述空间中循环，由此所述电池模块被冷却。然而，就冷却效率而言，还有一些改进的余地。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种使电池组冷却的电池组冷却装置，所述电池组包括：多个电池模块，其设置在由一个壳体和一个盖子围成的空间中。所述多个电池模块间隔布置。所述装置包括：一个引导构件，其设置在从上方覆盖设置有所述多个电池模块的区域的所述空间中，并且引导由冷却空气产生装置产生的冷空气；以及一个冷却空气引入部，其设置在所述引导构件上，并且将由所述引导构件引导的所述冷空气导入至少一个所述电池模块上方的空间和相邻的所述电池模块之间的空间。
附图说明
图1是含有根据本发明的一般实施例的电池组冷却装置的车辆的示意图；
图2是根据本发明的一般实施例的电池组和所述冷却装置的分解透视图；
图3是所述电池组的平面图并示出了其内部构造；
图4示出了所述冷却装置的构造及冷空气如何流动；
图5示出了根据本发明的第一实施例的构造；
图6示出了根据本发明的第二实施例的构造；
图7示出了设置在冷却空气引入部的所述下游侧的冷却空气调节部；
图8示出了设置在所述冷却空气引入部的所述上游侧的所述冷却空气调节部；
图9示出了根据本发明的第三实施例的所述冷却空气调节部被设置在电池模块组和引导构件之间且位于所述冷却空气引入部的所述下游侧的构造；
图10示出了根据本发明的第三实施例的所述冷却空气调节部被设置在所述电池模块组和所述引导构件之间且位于所述冷却空气引入部的所述上游侧的另一个构造；
图11示出了根据本发明的第四实施例的所述冷却空气调节部为流路变窄部的构造；
图12是根据本发明的第五实施例的所述冷却空气调节部为一个槽的构造的透视图；
图13是根据本发明的第五实施例的所述冷却空气调节部为一个槽的构造的剖视图；
图14示出了根据本发明的第六实施例的所述冷却空气调节部为形状随着温度而变化的构件的构造；
图15示出了所述第六实施例的修改；
图16示出了引入孔处设置有所述冷却空气调节部的修改。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本发明的实施例和其修改，其中，同样的标记表示同样的元件以及具有类似功能的元件，并且省略这些元件的多余描述。为了容易理解，图中偶尔会省略一些元件。
参照图1，在根据本发明的一般实施例的车辆1中，电力通过一个逆变器3从用作电源单元的电池组2提供给用作驱动单元的电动机4，其中所述电动机4旋转，而使车轮5旋转。因此，所述车辆1能够移动。所述车辆1可以是包括所述电动机4的电动车辆也可以是即包括所述电动机4又包括内燃机的混合动力车辆。在根据所述一般实施例的所述车辆1，所述电动机4使后车轮5B旋转，用作所述车轮5中的驱动轮。可选择地，所述电动机4可以使所述车轮5中的前车轮5A旋转。所述电池组2安装在所述车辆1的车厢6的底板7的下面设置的屏蔽板8上。
参照图2，所述电池组2包括顶部开口的壳体20，以及覆盖所述壳体20的顶部开口的盖21。参照图1和图4，所述电池组2具有一个由所述壳体20和所述盖21围成的空间22，并且包括按间隔28布置在所述壳体20中的多个电池模块23。各所述电池模块23包括多个平行布置的电池单元25，从而通道24设置在相邻的所述电池单元25之间。所述通道24在所述相邻电池单元25之间连续垂直延伸。
在所述一般实施例中，如图2至图4中所示，所述电池模块23分为三组。三组分别设置在第一区A1、第二区A2、以及第三区A3。在每个所述第一区A1和所述第二区A2中的所述电池模块23按所述间隔28布置在车辆的宽度方向D，从而所述电池单元25并排布置于车辆的前后方向E。所述第三区A3中的所述电池模块23按所述间隔28布置在所述车辆的前后方向E，从而所述电池单元25并排布置于所述车辆的宽度方向D。所述电池模块23安装在所述壳体20的底部20b设置的多个底座29上，其中在所述底部20b和所述电池模块23之间设置有一个间隙。在图中，箭头EF指向所述车辆1的前方，箭头ER指向所述车辆1的后方。参照图4，各所述底座29具有对应所述通道24设置的开口29A，以便允许流过所述通道24的冷空气W流向所述底部20b。
所述电池组2使用串联连接的所述电池模块23能够输出高电压，如其正极端连接另一个而且其负极端连接另一个。各所述电池单元25为，例如，如锂离子电池的二次电池，并且当充电和放电时每个会产生热量。如果产生的热量超过所述电池单元25提出的所述允许水平，所述电池单元25的温度可能会达到非常高的水平，例如300℃或更高。因此，所述电池组2中设置有冷却装置30。
所述冷却装置30包括：一个蒸发器31用作冷空气产生装置，其设置在所述车辆1的前方的所述壳体20的前端20a；以及一个引导构件(管板)40，其设置在所述空间22中，如图4中所示，并且位于所述多个电池模块23之上以这样的方式从上面覆盖布置有所述电池模块23的布置区域26。所述盖21和所述引导构件(管板)40组合形成用于所述冷空气W的流动通道。
在所述蒸发器31和所述管板40之间设置有：吹送由所述蒸发器31产生的冷空气的风扇32；以及使所述冷空气改变方向，或改变从所述风扇32吹送的所述空气的方向的冷空气管道33。在一般实施例中，所述蒸发器31、所述风扇32、以及所述冷空气管道33形成冷却空气产生装置34。
所述管板40具有从周缘部40a凹陷的底部40b。所述底部40b在其前端40b1具有连接端口41。所述连接端口41连通所述冷空气管道33。由所述蒸发器31产生并流过所述冷空气管道33的所述冷空气作为冷空气W而被引导沿着所述管板40的所述底部40b流动。
第一实施例
参照图3和图4，所述管板40的所述底部40b具有多个狭缝42，以及多个引入孔43，其用作冷却空气引入部以使由所述管板40引导的所述冷空气W被导入所述管板40下面的空间。
所述多个狭缝42设置在对应所述第一区A1至所述第三区A3的三个区域中，且允许所述冷空气W向下流过所述电池模块23。所述狭缝42位于所述电池模块23上，且各自在某一特定平面内与所述电池单元25并排布置的方向相交的方向上延伸。此外，所述狭缝42分别与那些通道24重叠，各自设置在相邻电池单元25之间。在第一实施例中，彼此面对且其间间隔有所述通道24的每两个各自电池单元25的表面25A和25B为长边在车辆的上下方向上延伸的各平面。所述狭缝42并排设置在所述冷空气W流过的方向A上。
所述多个引入孔43设置在所述第一区A1和所述第二区A2，且位于各自设置在所述车辆宽度方向D上并排布置的相邻的所述电池模块23之间的那些所述间隔28处。在所述第一实施例中，所述多个引入孔43设置在所述第一区A1部分以及所述第二区A2的部分，且并排布置于所述车辆的前后方向E。所述引入孔43设置在所述第一区A1的一部分以及所述第二区A2的一部分，因为这些区域的所述电池模块23产生的热量的温度高于其他区域的所述电池模块23产生的热量的温度。因此，所述多个引入孔43只需靠近温度趋于变高的那些电池模块23，且所述引入孔43的位置不限于第一实施例中描述的情况。根据所述壳体20的形状及所述电池组2于所述车辆1中的位置，由于来自外部或诸如此类的热量，热量趋于积累于所述壳体20的任意区域。因此，设置在这些区域的所述电池模块23即所述电池单元25，变得难以释放热量。因此，在第一实施例中，布置所述引入孔43以便相比位于其他区域的电池模块23提供更多的冷空气W给位于热量趋于积累的区域的电池模块23。
根据所述冷却装置30的上述构造，如图5中所示，已经流进所述管板40的那些所述冷空气W流过所述狭缝42，并向下进入所述管板40下面设置的所述空间22。所述冷空气W然后流入并经过所述通道24，通过从中吸取热量使所述电池模块23，或者所述电池单元25冷却，流过所述底座29的所述开口29A进入所述壳体20的所述底部20b，返回所述蒸发器31，通过所述蒸发器31冷却，并再次流入所述管板40中。
参照图5，所述管板40上的那些冷空气W流过所述引入孔43进入所述管板40下面设置的所述空间22。所述冷空气W然后流进所述间隔28，通过从中吸取热量并释放积累在所述间隔28中的热量，使靠近所述间隔28的所述电池模块23，或所述电池单元25冷却。如此流进所述间隔28的所述冷空气W沿着所述壳体20的所述底部20b流动，返回所述蒸发器31，通过所述蒸发器31冷却，并再次流入所述管板40中。
如上所述，由所述蒸发器31产生并且用作所述冷空气W的所述冷空气沿着所述管板40流动，而散布到设置有所述电池模块23的所述布置区域26，并向下流过所述狭缝42。因此，所述电池模块23，或者所述电池单元25，作为一个整体可以冷却。此外，已经向下流过所述引入孔43的那些冷空气W能够冷却所述间隔28周围的区域。因此，能够有效冷却每个所述电池模块23。
同时，所述狭缝42各自沿着所述电池单元25的长边的方向延伸的所述表面25A和25B而延伸。因此，能够有效冷却所述电池单元25。此外，由于从所述引入孔43已经向下流出的所述冷空气W分散于所述间隔28上，累积于所述间隔28的热量易于分散。因此，提高了冷却效率。
第二实施例
图6、图7、以及图8中示出的第二实施例是通过向根据第一实施例的构造中增加叶片50用作冷却空气调节部而获得。所述叶片50调节流过用作所述冷却空气引入部的所述狭缝42的所述冷空气W的流量。图6和图7示出了所述叶片50各自设置在冷却空气流动方向A的一些狭缝42的下游侧的情况。图8示出了所述叶片50各自设置在所述冷却空气流动方向A的一些狭缝42的上游侧的情况。
图7中示出的所述叶片50包括连接部分50a以及倾斜部分50c。所述连接部分50a位于相对于所述狭缝42的下游侧，并且连接于所述底部40b用作面对所述盖21的所述引导构件部分。所述倾斜部分50c相对于所述连接部分50a倾斜，所述叶片50的上游侧50b向上抬起以这样的方式面对所述冷空气W。在第二实施例中，所述叶片50改变方向，从而所述倾斜部分50c从下游侧向所述狭缝42上面的所述空间延伸。
如果如上所述所述叶片50设置在所述冷却空气流动方向A的所述狭缝42的下游侧，那些所述冷空气W碰撞并被延伸到所述狭缝42上面的所述倾斜部分50c阻挡，并且因此很容易进入所述狭缝42。因此，能够调节进入所述狭缝42的所述冷空气W的量，并进一步提高冷却效率。在所述叶片50被设置在所述冷却空气流动方向A的所述狭缝42的下游侧的情况下，对应于所述冷空气很难进入的任意冷却空气引入部，可以有效地将所述叶片50设置到一些狭缝42的下游侧。
图8中示出的所述叶片50包括：连接部分50a，其位于对应于所述狭缝42的上游侧并且连接于所述底部40b；以及倾斜部分50c，其相对于所述连接部分50a倾斜，其下游侧50d在远离所述狭缝42的方向上突起，并以这样的方式面对所述冷空气W。在第二实施例中，所述叶片50改变方向，从而所述倾斜部分50c位于对应所述狭缝42的上游侧。在这种情况下，图7中示出的所述叶片50绕垂直轴旋转180度，这样能够使用相同的组件。
如果如上所述所述叶片50设置在所述冷却空气流动方向A的所述狭缝42的上游侧，在到达所述狭缝42之前，这些所述冷空气W碰撞所述倾斜部分50c，并且因此被引导到远离所述狭缝42的方向，或如图8中向上。因此，可以减少进入所述狭缝42的所述冷空气W的流量。
因此，在所述叶片50被设置在所述冷却空气流动方向A的所述狭缝42的上游侧的情况下，对应于被设置在冷却效率高且不太需要冷空气W的区域的任意冷却空气引入部，可以使所述叶片50位于一些狭缝42的上游侧。因此，保留在这样的区域中的一些冷空气W能够被引入其他狭缝42以及其他引入孔43中。因此，没必要增加风扇32的数量实现高效冷却。此外，减少了所述冷却效果的非均匀性。
第三实施例
图9和图10中示出的第三实施例是通过将根据第二实施例的所述叶片50设置到所述管板40的背面40c用作面对所述电池模块23的所述引导构件部分而获得。
在图9中示出的情况下，图7中示出的所述叶片50以这样的方式设置在所述狭缝42的下游侧以便与图7中示出的所述叶片50相对所述管板40线对称。在图10中示出的情况下，图8中示出的所述叶片50以这样的方式设置在所述狭缝42的上游侧以便与图8中示出的所述叶片50相对所述管板40线对称。在第三实施例中，设置有所述叶片50，从而所述倾斜部分50c位于所述狭缝42正下方。
如果如上所述所述叶片50设置在所述管板40的背面40c并且因此向下，抑制了由于压力分布的变化可能引起的从所述狭缝42的所述冷空气W的反向流动。因此，减少了由于所述冷空气W的流量不足而导致的冷却效果不足的情况。因此，提高了冷却效率，并降低了冷却效果的变化。
第四实施例
图11中示出的第四实施例是通过增加流路变窄部60到根据第一实施例的构造而获得。各个所述流路变窄部60使通过结合所述盖21和所述引导构件(管板)40提供的所述流路的横截面积变窄。因此，各个所述流路变窄部60用作调节所述冷空气W的流量的冷却空气调节部。所述流路变窄部60在所述冷却空气流动方向A的其下游侧有一个孔60a。所述孔60a具有开口区域，其比在所述冷却空气流动方向A的所述流路变窄部60的上游侧的所述开口区域小。所述流路变窄部60包括引导叶片61和62，其分别连接到所述管板40的所述底部40b及所述盖21的背面21a。所述引导叶片61和62包括朝向彼此的倾斜的各自的倾斜部分61a和62a。
如果如上所述所述流路变窄部60设置在所述管板40和所述盖21之间，通过调节所述孔60a的尺寸和位置以及流路变窄部60的数量，能够调节对应各个所述流路变窄部60的所述孔60a的流向所述冷却空气流动方向A的下游侧的所述冷空气W的速度和流量。因此，能够调节流进所述狭缝42和所述引入孔43的所述冷空气W的流量。例如，所述管板40具有在所述车辆前后方向E延伸的其长边，从而所述冷空气W从所述前端40b1一侧流向所述车辆1的后方ER。因此，当所述冷空气W沿远离所述前端40b1的方向流动时，所述冷空气W趋于分散且其流速降低。因此，所述冷空气W可能不能达到所述管板40的后端40b2。然而，如果为所述车辆宽度方向D并排布置的每行所述电池模块23设置所述流路变窄部60，或者如果在所述车辆前后方向E上靠近所述管板40的中心地设置所述流路变窄部60，能够为独自的行调节所述冷空气W达到的范围和所述冷空气W的流量。因此，减少了因所述冷空气W的流量不足而导致的冷却效果不足的情况。因此，提高了冷却效率，并降低了冷却效果的变化。
第五实施例
图12和图13中示出的第五实施例是通过增加槽70到根据第一实施例的构造而获得。各个所述槽70用作冷却空气调节部。所述冷却空气流动方向A的下游侧的所述槽70的宽度大于上游侧。所述槽70设置在相对于在所述冷却空气流动方向A并排布置的每个任意行的狭缝42的最上游的狭缝42(C)的上游侧。在第五实施例中，在所述管板40的所述底部40b，并且位于每两行狭缝42的上游侧，形成有所述槽70作为NACA槽。所述槽70在所述背面40c是连续的。
如上所述在所述槽70设置在狭缝42的行的上游侧的情况下，如图13中所示，能够调节进入在相对于所述槽70的下游侧设置的所述狭缝42的所述冷空气W的流量。具体地讲，在设置有所述槽70的狭缝42的行中，所述冷空气W有效地从所述槽70流向所述电池模块23。因此，能够有效地冷却靠近所述槽70的所述电池模块23和所述电池单元25。因此，如果所述槽70设置为靠近温度趋于高于其它电池模块23的温度的那些电池模块23，能够有效地冷却具有较高温度的所述电池模块23。因此，提高了冷却效率，并降低了冷却效果的变化。
第六实施例
图14中示出的第六实施例是通过增加各构件用作冷却空气调节部到根据第一实施例的构造而获得。所述构件通过其随着温度而变化的形状控制流进所述狭缝42的所述冷空气W的流量，用作冷却空气引入部。
根据第六实施例的所述冷却空气调节部为由形状记忆合金制成的叶片81。所述叶片81的形状随着温度而变化。与根据第二实施例的所述叶片50一样，所述叶片81包括：一个连接所述底部40b的连接部分81a；以及一个倾斜的倾斜部分81c，其后端81b在远离所述狭缝42的方向上倾斜。所述叶片81的所述倾斜部分81c和所述连接部分81a之间的角度θ随着温度而变化。图14示出了两个叶片81设置在所述冷却空气流动方向A的各自的位置的示例性构造。上游侧的叶片81(A)温度较高。下游侧的叶片81(B)温度较低。处于较高温度的所述叶片81(A)的所述倾斜部分81c在远离所述底部40b的方向上明显地升高，且所述角度θ因此较小。处于较低温度的所述叶片81(B)的所述倾斜部分81c相比处于较高温度的所述叶片81(A)的所述倾斜部分81c从所述底部40b的升高不明显，且所述角度θ因此较大。因此，所述叶片81(B)的所述倾斜部分81c相比所述叶片81(A)的所述倾斜部分81c覆盖设置在所述底部40b上的所述狭缝42的较大区域。因此，抑制了来自所述狭缝42的所述冷空气W的逆向流动的发生。注意：此处提及的温度可以是所述叶片81的温度也可以是所述冷空气W的温度。
如果角度θ如上所述随着温度而变化的所述叶片81被设置在如上所述所述冷却空气流动方向A的所述狭缝42的上游侧，那些所述冷空气W在到达所述狭缝42之前碰撞所述倾斜部分81c，并沿远离所述狭缝42的方向流动。也就是说，图14中被向上引导的所述冷空气W的流量随着温度而变化。因此，能够根据温度调节进入所述狭缝42的所述冷空气W的流量。因此，通过根据所述电池模块23或所述电池单元25的温度分布对应地设置所述叶片81实现高效冷却。
虽然上面已经描述了本发明的一些优选实施例，本发明并不局限于这些特定实施例。除非上面另有具体描述，在由权利要求所限定的本发明的范围内，对这些实施例可以进行各种修改和改变。
尽管所述第六实施例涉及通过使用温度改变各个所述叶片81的所述角度θ，可以调节流进所述狭缝42的所述冷空气W的流量的情况，本发明不局限于这样的实施例。例如，参照图15，滑动板85可以滑动设置在所述管板40的所述背面40c，并靠近需要调整所述冷空气W的流量的各狭缝42，其中所述狭缝42的所述开口区域可以调节。各个所述滑动板85基于温度改变其形状。在这种情况下，所述滑动板85用形状记忆合金制造，以便其长度随着温度而变化。因此，流进所述狭缝42的所述冷空气W的流量可以根据温度进行调节。
为了调节流进所述引入孔43的所述冷空气W的流量，一些引入孔43的周围可以有毛边。在这种情况下，所述引入孔43可以在提供所述引入孔43本身的过程中产生毛边。可选择地，如图16中所示，可以将有毛边的构件87连接到各个希望的引入孔43后。
如图16中所示，所述引入孔43的有毛边的边缘使所述冷空气W难于流进所述引入孔43。因此，在流进所述有毛边引入孔43的所述冷空气W的流量及流进所述无毛边引入孔43的所述冷空气W的流量之间可以产生差异。也就是说，如果根据所述电池模块23或所述电池单元25的温度分布地设置所述有毛边引入孔43和所述无毛边引入孔43，可以降低在所述电池模块23之间的冷却效果的变化，并更好地实现高效冷却。
本发明的上述实施例中所描述的有益效果仅作为本发明产生的优选有益效果的示例。本发明的有益效果不限于本发明的上述实施例中所描述的那些效果。

Claims (10)

1.一种使电池组冷却的电池组冷却装置，所述电池组包括：设置在由一个壳体和一个盖子围成的空间中的多个电池模块，所述多个电池模块间隔设置，所述装置包括：
一个引导构件，其设置在从上方覆盖设置有所述多个电池模块的区域的所述空间中，并引导由冷却空气产生装置产生的冷空气；以及
一个冷却空气引入部，其设置在到所述引导构件上，并将由所述引导构件引导的所述冷空气引入进所述电池模块上方的空间以及相邻的所述电池模块之间的空间的至少一个。
2.根据权利要求1所述的电池组冷却装置，
其中，各所述电池模块包括：并排布置的多个电池单元，从而相邻的所述电池单元之间设置有通道，其中，所述冷却空气引入部包括一个狭缝，其设置在所述电池模块的上方并且沿某一特定平面内与所述电池单元并排布置的方向交叉的方向延伸，所述狭缝与所述通道重叠；以及一个引入孔，其设置在相邻的所述电池模块之间。
3.根据权利要求1或2所述的电池组冷却装置，还包括冷却空气调节部，用于调节流入所述冷却空气引入部的冷空气的流量。
4.根据权利要求3所述电池组冷却装置，
其中，所述冷却空气引入部为多个冷却空气引入部中的一个，以及
其中，所述冷却空气调节部设置在相对于任意一个所述冷却空气引入部的冷却空气流动方向的上游侧。
5.根据权利要求3所述的电池组冷却装置，
其中，所述冷却空气引入部为多个冷却空气引入部中的一个，以及
其中，所述冷却空气调节部设置在相对于任意一个所述冷却空气引入部的冷却空气流动方向的下游侧。
6.根据权利要求4所述的电池组冷却装置，其中，所述冷却空气调节部设置有至少一个面对所述盖的所述引导构件部分以及面对所述电池模块的所述引导构件部分。
7.根据权利要求5所述的电池组冷却装置，其中，所述冷却空气调节部设置有至少一个面对所述盖的所述引导构件部分以及面对所述电池模块的所述引导构件部分。
8.根据权利要求3所述的电池组冷却装置，其中，所述冷却空气调节部为调节所述冷空气量的部分，是使流经设置在由所述壳体和所述盖子围成的空间中的冷却空气通道的横截面积变窄的部分。
9.根据权利要求3所述的电池组冷却装置，
其中，所述冷却空气引入部为多个冷却空气引入部中的一个，
其中，所述冷却空气引入部并排布置在冷却空气流动方向上，以及
其中，所述冷却空气调节部为所述冷却空气流动方向的下游侧的宽度比所述冷却空气流动方向的上游侧更大的槽。
10.根据权利要求3所述的电池组冷却装置，其中，所述冷却空气调节部为一个构件，适用于通过随着温度而变化的所述冷却空气调节部的形状控制流入所述冷却空气引入部的所述冷空气的流量。
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