CN113678303A - 冷却装置以及壳体 - Google Patents
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Abstract
冷却一个以上的电池模块的冷却装置具备:第1冷却介质流路,其配置于靠近所述电池模块的一侧,供第1冷却介质流动;以及第2冷却介质流路,其配置于远离所述电池模块的一侧,供第2冷却介质流动,在所述第2冷却介质流路中,所述第2冷却介质能够通过潜热变化从所述电池模块夺取热,针对一个所述第1冷却介质流路而设有多个第2冷却介质流路,在所述多个第2冷却介质流路之间设有间隙。
Description
技术领域
本发明涉及冷却电池模块的冷却装置以及收纳该冷却装置的壳体。
背景技术
在专利文献1中,记载了如下内容:为了提供一种减少热能的损耗并维持温度调节时的效率并且没有电绝缘性的恶化、腐蚀的问题、在温度变化和温度分布上没有问题的电池调温系统,电池调温系统具备:压缩机;泵,其使作为冷却电池的温度调节用的流体的调温流体流动;外部空气用换热器,其使调温流体的热向外部空气排出;制冷剂用换热部,其供来自压缩机的制冷剂流过;调温流体用换热部,其供调温流体流过;电池制冷剂间温度调节部位,在该部位进行电池的由制冷剂进行的温度调节;以及调温流体制冷剂间温度调节部位,在该部位进行调温流体的由制冷剂进行的温度调节,电池制冷剂间温度调节部位存在于电池与制冷剂用换热部之间,调温流体制冷剂间温度调节部位存在于制冷剂用换热部与调温流体用换热部之间。
在专利文献2中,记载了一种冷却系统以及包括该冷却系统的电池组,该冷却系统包括:制冷剂流入口和制冷剂排出口,其用于液状制冷剂的流入和排出;多个制冷剂管,其与制冷剂流入口或制冷剂排出口连通;一个以上的管连结构件,其以两个以上的制冷剂管相互连通的方式将它们之间连结,在连结的制冷剂管之间变更或分割液状制冷剂的流动;以及多个冷却板,其包括与制冷剂管中的至少一个制冷剂管连通的中空型流路,并在一面上搭载有电池模块,液状制冷剂经过所述中空型流路而循环。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特开2014-229480号公报
专利文献2:日本国特表2018-533167号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,对在车辆等中使用的电池模块进行冷却的冷却装置要求省空间化、低成本化。
本发明的目的在于,提供一种实现了省空间化、低成本化的冷却装置以及壳体。
用于解决问题的方案
冷却一个以上的电池模块的冷却装置具备:第1冷却介质流路,其配置于靠近所述电池模块的一侧,供第1冷却介质流动;以及第2冷却介质流路,其配置于远离所述电池模块的一侧,供第2冷却介质流动,在所述第2冷却介质流路中,所述第2冷却介质能够通过潜热变化从所述电池模块夺取热,针对一个所述第1冷却介质流路而设有多个第2冷却介质流路,在所述多个第2冷却介质流路之间设有间隙。利用所述结构,将所述冷却装置固定于预定的壳体等时,能够利用设于第2冷却介质流路之间的间隙吸收壳体等所具有的凹凸。因此,实现了省空间化。另外,能够局部地使用第2冷却介质,因此实现低成本化。
另外,冷却一个以上的电池模块的冷却装置具备:第1冷却介质流路,其配置于靠近所述电池模块的一侧,供第1冷却介质流动;以及第2冷却介质流路,其配置于远离所述电池模块的一侧,供第2冷却介质流动,在所述第2冷却介质流路中,所述第2冷却介质能够通过潜热变化从所述电池模块夺取热,针对一个所述第1冷却介质流路而设有多个第2冷却介质流路,所述第1冷却介质流路具备规定所述第1冷却介质的流动方向的壁部,还具备跨越所述第2冷却介质流路中的至少两个第2冷却介质流路之间的第2冷却介质跨越流路,所述第2冷却介质跨越流路设于所述第1冷却介质流路的所述壁部内。利用所述结构,所述第2冷却介质跨越流路将多个第2冷却介质流路旁路连接,因此不需要在冷却装置外部使用配管等来相互连通。其结果为,实现省空间化、低成本化。
发明的效果
能够提供实现了省空间化、低成本化的冷却装置以及壳体。
附图说明
图1是表示配置于车辆100的壳体α的侧视图。
图2是表示使用了两种冷却介质的冷却装置1的概念图,图2的(a)是表示电池模块20与冷却装置1的关系的图,图2的(b)是表示将电池模块20和冷却装置1收纳于壳体α的状态的图。
图3是表示本公开的冷却装置1的图。
图4是示出了第1冷却介质流路11的内部构造的俯视图。
图5是第2冷却介质流路12A、12B、12C的俯视图。
图6是表示冷却装置1的构造的图,图6的(a)是表示将第1冷却介质流路11与第2冷却介质流路12结合的状态的图,图6的(b)是表示第1冷却介质和第2冷却介质的流动方向的图。
图7是表示冷却装置1的固定部位的图。
图8是说明第2冷却介质流路与电池模块的位置关系的变化的图。
图9是说明第2冷却介质流路12与电池模块20的位置关系的变化的第2个图。
图10是表示用于增加冷却装置1的强度的第2冷却介质流路12的配置例的图。
图11是表示第1冷却介质流路11的变形例的图。
图12是表示将多个冷却板连结而形成的冷却装置5的图。
图13是表示本公开的冷却装置1a的图。
图14是表示使用第2冷却介质跨越流路P将三个第2冷却介质流路12A、12B、12C串联地连通的状态的图。
图15是表示图14所示的结构中的第1冷却介质和第2冷却介质的流动方向的图。
图16是表示使用第2冷却介质跨越流路P将三个第2冷却介质流路12A、12B、12C并联地连通的状态的图。
图17是表示图16所示的结构中的第1冷却介质和第2冷却介质的流动方向的图。
具体实施方式
以下,适当参照附图并且详细地进行说明。此外,提供附图和以下说明以便能够使本领域技术人员充分理解本公开,并不是意图由此限定权利要求书所述的主题。
图1是表示配置于车辆100的壳体α的侧视图。此外,为了易于理解,如图1所示,规定由x轴、y轴、z轴构成的正交坐标系。z轴相对于x轴和y轴垂直,沿壳体α和车辆100的高度方向延伸。另外,各轴的正方向规定为图1中的箭头的方向,负方向规定为与箭头相反的方向。在本说明书中,有时将x轴的正方向记作“左侧”,将x轴的负方向记作“右侧”,将y轴的正方向侧记作“后侧”,将y轴的负方向侧记作“前侧”,将z轴的正方向侧记作“上侧”,将z轴的负方向侧记作“下侧”。
此外,在以下的说明中,“平行”、“垂直”不仅是完全的平行、垂直,也包括在误差范围内偏离平行、垂直的情况。
在作为混合动力车、电动汽车等的车辆100设置有壳体α。壳体α有时也被称为电池组。壳体α收纳被设置于车身下部的一个以上的电池模块20。此外,在图1的例子中,示出三个电池模块20。这些电池模块20向作为车辆100的驱动源的马达供给电力。
由于电池模块20发热,因此将用于冷却电池模块20的冷却装置1收纳于壳体α中。壳体α收纳电池模块20和冷却装置1。冷却装置1具有各种形状,但如果使用图示那样的薄板型的冷却装置1,则能够使收纳冷却装置1的壳体α也较薄。
为了冷却电池模块20,冷却装置1使用冷却介质(省略图示)。冷却介质的典型例是制冷剂或水。冷却介质的具体例将在后文叙述。
在图1所示的冷却装置1中,具有用于供冷却介质流动的流路。另外,省略图示的配管从冷却装置1的外部向冷却装置1内的流路连接。冷却介质经过配管向冷却装置1中流入,在冷却装置1内的流路中流动,然后,向冷却装置1的外部流出。
如图1所示,冷却装置1是板状的装置(冷却板)较好。在本实施方式的情况下,电池模块20载置于冷却装置1(冷却板)之上。经由电池模块20与冷却装置1的接触面来冷却电池模块20。不过,冷却装置1与电池模块20的形状、配置不限定于该实施方式。
图2是表示使用了两种冷却介质的冷却装置1的概念图,图2的(a)是表示电池模块20与冷却装置1的关系的图,图2的(b)是表示将电池模块20和冷却装置1收纳于壳体α的状态的图。
在使用制冷剂作为冷却介质的情况下,在供制冷剂流动的配管等流路中液状的制冷剂无法遍布到各个角落,有时产生温度不均匀。为了避免该温度不均匀,在图2的实施方式中,冷却装置1使用两种冷却介质。供第1冷却介质流动的第1冷却介质流路11配置于靠近电池模块20的一侧(图2的(a)中的上侧)。供第2冷却介质流动的第2冷却介质流路12设于远离电池模块20的一侧(图2的(a)中的下侧)。
在第1冷却介质流路11中流动的第1冷却介质能够通过显热变化从所述电池模块夺取热。第1冷却介质是至少一部分含有水的液体,使用发动机冷却液、冷却液、防冻液、乙二醇等。不过,不限定于这些。
另一方面,在第2冷却介质流路12中流动的冷却介质能够通过潜热变化从所述电池模块夺取热。在第2冷却介质流路12中流动的冷却介质的一个例子是HFC(R134a),或者是进一步考虑到防止地球温室效应的HFO(R1234yf)等。不过,不限定于此。
通过使用两种冷却介质,第2冷却介质发挥较高的冷却能力,并且第1冷却介质扩散该冷却能力,因此能够减小温度不均匀。
在将像这样的冷却装置1主要收纳于车辆用的壳体α(电池组)时,存在两个问题点。第一个问题点是壳体α主要配置于车身的底部,但车身的底部未必平坦(参照图2的(b))。
为了维持强度,在车身底部通常存在柱、肋等加强构件。即,在车身底部具有凹凸。于是,设置于车身底部的壳体α成为沿着该凹凸的、互补的形状。其结果为,在壳体α的内表面也产生凹凸(参照图2的(b))。
有时也在壳体α的内部设置加强构件。在该情况下也在壳体α的内部产生凹凸。
在任何情况下,壳体α都会在其内表面具有凹凸。在以凹部为基准的情况下的凸部R如图2的(b)所示。然而,壳体α所收纳的冷却装置1必须稳定地从下方支承电池模块20并且使之冷却。
作为第二个问题点,车身内部的空间有限。车身由于搭载较多的部件,即使想要配置壳体α(电池组),有时在其配置部位、配置形状上存在制约。因此,要求壳体α的薄型化、小型化。
因此,本公开的冷却装置1如图3所示,针对一个第1冷却介质流路11而具备多个第2冷却介质流路12A、12B、12C。并且,在所述多个第2冷却介质流路12A、12B、12C之间设有间隙。此外,第1冷却介质和第2冷却介质的种类与基于图2示出的情况相同。
与图2的(b)相同,在图3中,在壳体α的内表面也具有凸部R。但是,在本实施方式的冷却装置1中,设于所述多个第2冷却介质流路12A、12B、12C之间的间隙将该凸部R吸收。其结果为,能够使壳体α变薄并且小型化。
另外,针对一个第1冷却介质流路11,能够适当设定设置第2冷却介质流路12的部位和不设置第2冷却介质流路12的部位。换言之,第2冷却介质流路12的设置数量、设置部位能够根据壳体α的内表面具有的凹凸而适当变更。即,能够根据要求规格灵活地进行上述壳体α的薄型化。
而且,第1冷却介质流路11位于多个第2冷却介质流路12A、12B、12C与电池模块20之间。即,多个第2冷却介质流路12A、12B、12C共用的第1冷却介质流路11发挥冷却能力的扩散和温度调节的功能。结果,能够使多个第2冷却介质彼此的温度偏差缓和,并且能够均匀地进行电池模块20的冷却。
针对一个第1冷却介质流路11而言的第2冷却介质流路12的数量在图3的例子中为12A、12B、12C这三个,但也可以是两个或四个以上。
接着,对第1冷却介质和第2冷却介质的关于流动方向的研究进行说明。
图4是示出了第1冷却介质流路11的内部构造的俯视图。本实施方式中的第1冷却介质流路11大致呈现横长长方形的形状。在横长长方形的右侧(x轴的负方向)附近,前后方向(y轴方向)的尺寸减小。不过,并不是意图限定于该形状,可以根据要求的规格适当变更第1冷却介质流路11的形状。
第1冷却介质流路11具备凹部111。该凹部111容纳第1冷却介质。此外,虽然省略图示,但可以用板状的盖从上侧(z轴方向)堵塞凹部111。电池模块20配置于该盖之上。
第1冷却介质流路11具备一个以上的壁部112。由壁部112规定第1冷却介质流路11内的第1冷却介质的流动方向。图4的白箭头表示该流动方向。
在本实施方式中,在第1冷却介质流路11的左侧(x轴方向)分别设有第1冷却介质的入口113和出口114。第1冷却介质沿用白色的箭头表示的方向流动。即,从入口113向所述凹部111流入的第1冷却介质在所述壁部112的引导下向右侧方向(x轴的负方向)流动,进行U形转弯而向左侧方向(x轴方向)流动,并且从出口114流出。
另外,第1冷却介质流路11具备固定部115。在该固定部115插入螺栓等,将具备第1冷却介质流路11的冷却装置1固定于壳体α等。此外,固定部115的详情将在后文叙述。另外,图4所示的“第1组”“第2组”的意义也将在后文叙述。
图5是三个第2冷却介质流路12A、12B、12C的俯视图。本实施方式中的第2冷却介质流路12A、12B、12C分别呈现纵长(y轴方向)的形状,在中央部有隔板121沿纵向(y轴方向)延伸。在本实施方式中,第2冷却介质流路12A、12B、12C的厚度(z轴方向)较小。
在本实施方式中,第2冷却介质流路12A、12B、12C各自在前侧(y轴的负方向)具有入口123和出口124。第2冷却介质沿用黑色的箭头表示的方向流动。即,从入口123流入的第2冷却介质向后侧(y轴方向)流动,进行U形转弯而向前侧(y轴的负方向)流动,并且从出口124流出。
图6是表示冷却装置1的构造的图,图6的(a)是表示将第1冷却介质流路11与第2冷却介质流路12结合的状态的图,图6的(b)是表示第1冷却介质和第2冷却介质的流动方向的图。以将在图4中已经示出的第1冷却介质流路11和在图5中已经示出的三个第2冷却介质流路12A、12B、12C贴合的方式使它们重叠,形成如图6的(a)所示的冷却装置。于是,如图6的(b)所示,第1冷却介质的流动(白箭头)与第2冷却介质的流动(黑箭头)至少局部地正交。通过采用像这样的结构,在多个第2冷却介质流路12A、12B、12C中流动的冷却介质的温度不均匀被在第1冷却介质流路11中流动的第1冷却介质积极地缓和。
在以上的基础上,再次参照图4等,对第1冷却介质流路11所具备的固定部115的结构进行说明。
如图4所示,第1冷却介质流路11具备固定部115。像上述那样,凹部111接纳第1冷却介质。为了使第1冷却介质不泄露,固定部115顶部的岛状区域ILD突出到较高的位置(z轴方向)。在该岛状区域ILD内设有通孔H。通过在该通孔H插入螺栓等,将冷却装置1固定于壳体α等。
图7是表示冷却装置1的固定部位的图。第2冷却介质流路12A、12B、12C间的间隙S121、S122将壳体α的凸部R接纳。在该间隙S121、S122的上方(z轴方向)配置具有通孔H的固定部115。
并且,将壳体α的外侧(下侧)与所述固定部115之间在如图7所示的位置螺栓固定。此外,也可以从所述固定部115侧插入螺栓,将壳体α与存在于比其更靠下的车身一起紧固。另外,从所述固定部115侧插入螺栓较好,相反地,也可以从壳体α或车身侧(下侧)插入螺栓。
接着,再次参照图4对固定部115与第1冷却介质的流动的关系进行说明。在图4中,关于固定部115的配置部位,示出了第1组和第2组。
关于属于第1组的固定部115,如下所述。载置于冷却装置1之上的电池模块20(参照图3等)未必任何部位都是均匀的温度。因此,用于冷却的第1冷却介质也因部位不同而温度不同。
因此,属于第1组的固定部115配置于与第1冷却介质的流动正对的位置。如果在像这样的位置配置固定部115,则第1冷却介质的流动与该岛状的固定部115碰撞,并且向其周围扩散。即,第1冷却介质产生紊流。列举一个例子,在第1冷却介质为水的情况下,该水相互混合。因此,减轻上述温度不均匀。
另一方面,属于第2组的固定部115配置于不与第1冷却介质的流动正对的位置。即,配置于尽可能不遮挡第1冷却介质的流动的位置。于是,第1冷却介质不会被阻碍流动而顺畅地流动,冷却效率提高。
接着,对固定部115与强度的关系进行说明。如图4所示,每一个固定部115设有两个以上(两个或四个)通孔H。在此,像上述那样,固定部115为了将冷却装置1固定于壳体α等而设置。固定部115的岛状区域ILD的面积变大,插入一个固定部的螺栓的数量增加,由此,使用了所述固定部115的固定的强度增大。
接着,对用于更高效地冷却电池模块20的第2冷却介质流路12A、12B、12C的配置例进行说明。
图8是说明第2冷却介质流路与电池模块的位置关系的变化的图。在第2冷却介质流路12A、12B、12C与电池模块20之间存在第1冷却介质流路11,该第1冷却介质流路11进行冷却效果的扩散,因此温度不均匀得到缓解。但是,温度未必能够完全均匀化。因此,如图8的(a)所示,以第2冷却介质流路12的至少一部分与电池模块20重叠地配置的方式设置。利用所述结构,能够更高效地进行电池模块20的冷却。
另外,与在电池模块20之下(z轴的负方向)存在第2冷却介质流路12A、12B、12C间的间隙S121、S122相比,存在第2冷却介质流路12A、12B、12C的情况下电池模块20的冷却效率变高。因此,如图8的(b)所示,采用第2冷却介质流路12A、12B、12C间的间隙S121、S122与电池模块20间的间隙S201、S202对应那样的配置。如果是该配置,则冷却效率提高。
图9是说明第2冷却介质流路12与电池模块20的位置关系的变化的第2个图。图9是从上方观察电池模块20。电池模块20的热负荷未必在哪一部位都是相同的。因此,在电池模块20的热负荷较高的位置配置第2冷却介质流路较好。如果是该配置,则能够将电池模块20中的热负荷较高的部位集中地冷却,因此冷却效率提高。
作为更具体的例子,在配置于多个电池模块20的中心(重心)的电池模块20,热容易滞留,热负荷较高。在图9的例子中,图中,用圆包围的电池模块20热负荷特别高。因此,第2冷却介质流路12与配置于多个电池模块的中心的电池模块重叠地配置。如果是该配置,则能够将电池模块20中的热负荷较高的部位集中地冷却,因此冷却效率提高。
接着,对使用第2冷却介质流路12来增大冷却装置1的强度的结构进行说明。
图10示出了用于增大冷却装置1的强度的第2冷却介质流路12的配置例。像上述那样,在冷却装置1之上放置电池模块20,冷却装置1必须承受该载荷。
在此,像板那样的构件在其外侧要求强度。如果外侧的强度较高,则板自身的强度提高。
另一方面,冷却装置1具备第1冷却介质流路11和第2冷却介质流路12这两种流路。这两种流路重叠的部分(成为两层的部分)的强度比它们不重叠的部分(成为一层的部分)的强度强。因此,将第1冷却介质流路11与第2冷却介质流路12重叠而成为两层的部分解释为板的加强件,如果在要求板的强度的部位配置该成为两层的部分,则较为优选。
即,如果将第2冷却介质流路12配置于冷却装置1(冷却板)的外缘附近,则能够增加冷却装置1自身的强度。
例如,如图10所示,将冷却装置1的外缘与最靠近所述外缘的所述第2冷却介质流路12A之间的距离设为S1。将多个所述第2冷却介质流路间(在此为12A与12B之间)的间隙的距离设为S2。此时,如果以S1<S2的方式配置第2冷却介质流路12A,则第2冷却介质流路12A以距离冷却装置1的外缘较近的方式配置。其结果为,冷却装置1的外侧利用第2冷却介质流路12A而加强,得到强度较高的冷却装置1。
接着,对配管的配置的研究进行说明。如图4~图6已经示出的那样,在使第1冷却介质流动的方向与第2冷却介质流动的方向正交的情况下,各个冷却介质的出入口配置于冷却装置1的不同的边。于是,从所述出入口向冷却装置1的外部延伸的配管压迫壳体α内的空间(参照图3)。
从该观点来看,优选为局部变更冷却介质流动的方向,将第1冷却介质的出入口和第2冷却介质的出入口配置于冷却装置1的同一边。
图11是表示用于将第1冷却介质的出入口和第2冷却介质的出入口配置于冷却装置1的同一边的、第1冷却介质流路11的变形例的图。图11所示的第1冷却介质流路11与图4所示的第1冷却介质流路11的结构基本相同。但是,规定第1冷却介质的流动方向的壁部112中的一些壁部112以弯折90度左右的形状配置。像这样,通过基于壁部112的配置、形状来控制第1冷却介质的流动方向,能够将第1冷却介质的出入口113、114与第2冷却介质的出入口123、124(参照图5)集中配置于同一边。于是,从冷却装置1伸出的配管集中在一个边,因此冷却装置1的外侧的配管变得紧凑,配管的处理也变得容易。其结果为,能够使冷却装置1以及收纳该冷却装置1的壳体α省空间化。
接着,对本公开的冷却装置1的变形例(以下,记作冷却装置1a)进行说明。此外,对冷却装置1a所具备的与所述冷却装置1相同的构件标注相同的附图标记。
首先,示出与本公开的冷却装置1a相比较的比较例。图12是表示将多个冷却板连结而形成的冷却装置5的图。冷却装置5具备供第1冷却介质流动的第1冷却介质流路51和供第2冷却介质流动的第2冷却介质流路52。
第1冷却介质流路51通过利用外部的配管将三个流路51A、51B、51C相互连通而形成。第2冷却介质流路52也同样地,利用外部的配管将三个流路52A、52B、52C相互连通而形成。像这样将多个流路相互连通,从而,冷却装置5的面积变大,变得能够冷却更多的电池模块。
但是,在图12所示的结构中,在冷却装置5的外侧配置有多个用于将各流路相互连通的配管。这些外部配管在壳体α内占有较多的空间。因此,搭载电池模块20的空间被压迫,壳体α无法小型化。
另一方面,本公开的冷却装置1a不需要将用于使各流路相互连通的配管设于外部,因此能够省空间化、省成本化。以下,对用于实现该目的的结构进行说明。
图13所示的本公开的冷却装置1a具备:第1冷却介质流路,其配置于靠近所述电池模块的一侧,供第1冷却介质流动;以及第2冷却介质流路,其配置于远离所述电池模块的一侧,供第2冷却介质流动,针对一个所述第1冷却介质流路11而设有多个第2冷却介质流路12A、12B、12C。其中,第2冷却介质流路12的数量可以不是三个,也可以是两个或四个以上。
本公开的冷却装置1a中,第2冷却介质流路12A、12B、12C相互连通。为了实现该相互连通,利用设于第1冷却介质流路11的壁部112(参照图4等)。
更具体来说,如图14以后所例示的那样,所述第1冷却介质流路11具备规定所述第1冷却介质的流动方向的壁部,还具备跨越所述第2冷却介质流路中的至少两个第2冷却介质流路之间的第2冷却介质跨越流路P,所述第2冷却介质跨越流路P设于所述第1冷却介质流路11的所述壁部112内。
在图14~图17中图示出了上述结构的一个例子。
图14是表示使用第2冷却介质跨越流路P将三个第2冷却介质流路12A、12B、12C串联地连通的状态的图。此外,为了易于利用图进行理解,省略了本来存在的构件的一部分。
如利用图4已经说明的那样以及图14所示那样,在第1冷却介质流路11中第1冷却介质向右侧(x轴的负方向)流动,进行U形转弯而向左侧(x轴方向)返回。规定该第1冷却介质的流动方向的是已经说明的壁部112。
在该第1冷却介质流路11所包括的壁部112的内侧设置第2冷却介质跨越流路P。并且,在第2冷却介质跨越流路P的下部(z轴的负方向)设置开口A1~A10。该开口A1~A10与用虚线图示的三个第2冷却介质流路12A、12B、12C连通。
图15是图示了图14所示的结构中的第1冷却介质和第2冷却介质的流动方向的图。从设于冷却装置1a的左侧的边的入口123流入的第2冷却介质经过设于壁部112内的第2冷却介质跨越流路P,如黑箭头所示那样经过开口A1向第2冷却介质流路12A流入。
该第2冷却介质在第2冷却介质流路12A中沿图中的逆时针方向流动,经过开口A2向第2冷却介质跨越流路P返回。该冷却介质保持该状态向图的右侧(x轴的负方向)前进,向中央的第2冷却介质流路12B流入。
以下同样地,第2冷却介质在第2冷却介质流路与第2冷却介质跨越流路P之间往来,经过开口A5向第2冷却介质流路12C流入。并且,该第2冷却介质在第2冷却介质流路12C内沿逆时针方向流动,经过开口A6向第2冷却介质跨越流路P返回。
同样地,该第2冷却介质经过开口A6、A7、A8,在第2冷却介质流路与第2冷却介质跨越流路P之间往来,到达开口A9。
经过开口A9的第2冷却介质向第2冷却介质流路12A流入,沿逆时针方向流动,并且经过开口A10向第2冷却介质跨越流路P返回。
最后,第2冷却介质经过第1冷却介质流路11的设于图的左侧(x轴方向)的边的出口124,向外部流出。
像这样,第2冷却介质跨越流路P以第2冷却介质在多个第2冷却介质流路12A~12C之间串联地流动的方式发挥桥梁的功能。其结果为,能够将第2冷却介质的出入多个第2冷却介质流路12A~12C的出入口集中在冷却装置1a的一个边(图的左侧的边)。
图16是表示使用第2冷却介质跨越流路P将三个第2冷却介质流路12A、12B、12C并联地连通的状态的图。此外,为了易于利用图进行理解,省略了本来存在的构件的一部分。
如图示那样,在第1冷却介质流路中第1冷却介质向右侧(x轴的负方向)流动,进行U形转弯而向左侧(x轴方向)返回。规定该冷却介质的流动的是已经说明的壁部112。
在该第1冷却介质流路11所包括的壁部112的内部设置第2冷却介质跨越流路P。并且,在第2冷却介质跨越流路P的下部(z轴的负方向)设置开口A1~A6。该开口A1~A6与图示的三个第2冷却介质流路12A、12B、12C连通。
图17是图示出图16所示的结构中的第1冷却介质和第2冷却介质的流动方向的图。从第1冷却介质流路11的设于左侧(x轴方向)的边的入口123流入的第2冷却介质的一部分经过设于壁部112内的第2冷却介质跨越流路P,并且经过开口A1,向第2冷却介质流路12A流入。其余的第2冷却介质经过第2冷却介质跨越流路P,向第2冷却介质流路12B流动。
流入到第2冷却介质流路12A中的第2冷却介质在第2冷却介质流路12A中沿图中的逆时针方向流动,经过开口A2向第2冷却介质跨越流路P返回。之后,该第2冷却介质经过第1冷却介质流路11的设于图的左侧(x轴方向)的边的出口124向外部流出。
另一方面,向第2冷却介质流路12B流动的其余第2冷却介质中的又一部分经过开口A3,向第2冷却介质流路12B流入。剩余的冷却介质经过第2冷却介质跨越流路P向第2冷却介质流路12C流动。
流入到第2冷却介质流路12B中的第2冷却介质在第2冷却介质流路12B中沿图中的逆时针方向流动,经过开口A4向第2冷却介质跨越流路P返回。之后,该第2冷却介质越过第2冷却介质流路12A,经过第1冷却介质流路11的设于图的左侧(x轴方向)的边的出口124向外部流出。
最后,流到第2冷却介质流路12C的其余第2冷却介质经过开口A5向第2冷却介质流路12C流入。流入到第2冷却介质流路12C中的第2冷却介质在第2冷却介质流路12C中沿图中的逆时针方向流动,经过开口A6向第2冷却介质跨越流路P返回。之后,该第2冷却介质越过第2冷却介质流路12B及12A,经过第1冷却介质流路11的设于图的左侧(x轴方向)的边的出口124向外部流出。
像这样,第2冷却介质跨越流路P以第2冷却介质在多个第2冷却介质流路12A、12B、12C之间并联地流动的方式发挥桥梁的功能。其结果为,能够将第2冷却介质的出入多个第2冷却介质流路12A、12B、12C的出入口123、124集中在冷却装置1a的一个边(图的左侧的边)。
在图14~图17所示的例子中,所述第1冷却介质流路11中的第1冷却介质的流动方向与所述第2冷却介质流路12A、12B、12C中的第2冷却介质的流动方向至少局部地正交。通过采用像这样的结构,在多个第2冷却介质流路12A、12B、12C中流动的第2冷却介质的温度不均匀被在第1冷却介质流路11中流动的第1冷却介质积极地缓和。
另外,由图14~图17可知,通过将第2冷却介质跨越流路P设于第1冷却介质流路11的壁部112内部,能够将第1冷却介质流路的出入口113、114与第2冷却介质流路的出入口123、124设于所述冷却装置的同一边。
作为设置第2冷却介质跨越流路P的壁部112,使用了沿左右(x轴方向)横穿第1冷却介质流路11的壁部112,但该壁部112的朝向也可以是其他朝向。不过,限定于具有能够在多个第2冷却介质流路之间为第2冷却介质搭桥那样的位置、长度的壁部112。
此外,在设置了第2冷却介质跨越流路P的上述实施方式中,即使在多个第2冷却介质流路12A、12B、12C各自之间没有间隙,也能够起到相同的效果。
另外,与前述同样地,能够将第2冷却介质流路12配置于冷却装置1a的外缘附近,以实现冷却装置的强度的增强。
与已经说明的图10的例子同样地,将冷却装置1a的外缘与最靠近所述外缘的所述第2冷却介质流路12A之间的距离设为S1。将多个所述第2冷却介质流路间(在此为12A与12B之间)的间隙的距离设为S2。此时,以S1<S2的方式配置第2冷却介质流路12A。由此,第2冷却介质流路12A以距离冷却装置1a的外缘较近的方式配置。其结果为,冷却装置1a的外侧利用第2冷却介质流路12而加强,得到强度较高的冷却装置1a。
本公开的冷却装置具有以上那样的结构。在上述结构中,可以是,所述第1冷却介质流路中的第1冷却介质的流动方向与所述第2冷却介质流路中的第2冷却介质的流动方向至少局部地正交。利用所述结构,在多个第2冷却介质流路12A、12B、12C中流动的冷却介质的温度不均匀被在第1冷却介质流路11中流动的第1冷却介质积极地缓和。
在上述结构中,第1冷却介质可以是至少一部分含有水的液体。另外,第2冷却介质可以是制冷剂。利用所述结构,通过利用至少一部分含有水的液体扩散制冷剂的冷却能力,能够缓和温度不均匀。
在上述结构中,可以是,在多个所述第2冷却介质流路之间具备将所述冷却装置固定于收纳所述冷却装置的预定的壳体的一个以上的固定部。利用所述结构,能够不夹着第2冷却介质流路地将冷却装置1(1a)固定于壳体α。因此,厚度减小,能够使壳体α省空间化。
在上述结构中,可以是,冷却装置具备配置于与所述第1冷却介质的流动正对的位置的所述固定部。利用所述结构,第1冷却介质的流动与固定部115碰撞,并且向其周围扩散。即,固定部115发挥使流动扩散的功能,从而改善温度不均匀。
在上述结构中,可以是,具备配置于不与所述第1冷却介质的流动正对的位置的所述固定部。利用所述结构,第1冷却介质的流动不被阻碍而顺畅地流动,冷却效率提高。
在上述结构中,可以是,所述固定部具备用于供紧固构件穿过的通孔。利用所述结构,通过在该通孔H插入螺栓,能够将冷却装置1固定于壳体α等。
在上述结构中,可以是,所述固定部具备两个以上的所述通孔。利用所述结构,通过固定部115的所述岛状区域ILD变大,插入一个固定部的螺栓的数量增加,从而由所述固定部115进行的固定的强度增大。
在上述结构中,可以是,第1冷却介质流路的出入口和第2冷却介质流路的出入口设于所述冷却装置的同一边。利用所述结构,从冷却装置1伸出的配管集中在一个边,因此冷却装置1(1a)的外侧的配管变得紧凑,另外,配管的处理也变得容易。其结果为,能够使冷却装置1(1a)以及收纳该冷却装置1(1a)的壳体α省空间化。
在所述结构中,可以是,第2冷却介质流路的至少一部分与所述电池模块重叠地配置。利用所述结构,能够更高效地进行电池模块20的冷却。
在所述结构中,可以是,所述冷却装置所冷却的所述电池模块是多个电池模块,并且所述多个电池模块间的间隙与所述多个第2冷却介质流路间的间隙对应。利用所述结构,能够将电池模块20中的热负荷较高的部位集中地冷却,因此冷却效率提高。
在上述结构中,可以是,所述冷却装置所冷却的所述电池模块是多个电池模块,并且在电池模块的热负荷较高的位置配置第2冷却介质流路。利用所述结构,能够将电池模块20中的热负荷较高的部位集中地冷却,因此冷却效率提高。
在上述结构中,可以是,第2冷却介质流路与配置于多个电池模块的中心的电池模块重叠地配置。利用所述结构,能够将电池模块20中的热负荷较高的部位集中地冷却,因此冷却效率提高。
在上述结构中,可以是,以所述冷却装置的外缘与最靠近所述外缘的所述第2冷却介质流路之间的距离比多个所述第2冷却介质流路间的间隙的距离小的方式配置所述第2冷却介质流路。利用所述结构,第2冷却介质流路12A以距离冷却装置1的外缘较近的方式配置。其结果为,冷却装置1的外侧利用第2冷却介质流路12而加强,得到强度较高的冷却装置1。
在所述结构中,可以是,所述第2冷却介质跨越流路以所述第2冷却介质在所述多个第2冷却介质流路中串联或并联地流动的方式配置。利用所述结构,其结果为,能够将第2冷却介质的出入多个第2冷却介质流路12A~12C的出入口123、124集中在冷却装置1a的一个边。因此,配管的空间被削减,能够实现壳体α的省空间化。
另外,可以是,壳体具备一个以上的电池模块和用于冷却所述电池模块的上述冷却装置。利用所述结构,能够得到省空间化、省成本化的壳体(电池组)。
另外,本申请具有以下的特征。
(特征A1)
一种冷却装置,其是冷却一个以上的电池模块的冷却装置,其中,
该冷却装置具备:
第1冷却介质流路,其配置于靠近所述电池模块的一侧,供第1冷却介质流动;以及
第2冷却介质流路,其配置于远离所述电池模块的一侧,供第2冷却介质流动,
在所述第2冷却介质流路中,所述第2冷却介质能够通过潜热变化从所述电池模块夺取热,
针对一个所述第1冷却介质流路而设有多个第2冷却介质流路,
所述第1冷却介质流路具备规定所述第1冷却介质的流动方向的壁部,
还具备跨越所述第2冷却介质流路中的至少两个第2冷却介质流路之间的第2冷却介质跨越流路,
所述第2冷却介质跨越流路设于所述第1冷却介质流路的所述壁部内。
(特征A2)
根据特征A1所述的冷却装置,其中,
在所述第1冷却介质流路中,所述第1冷却介质能够通过显热变化从所述电池模块夺取热。
(特征A3)
根据特征A1或特征A2所述的冷却装置,其中,
所述第1冷却介质流路中的第1冷却介质的流动方向与所述第2冷却介质流路中的第2冷却介质的流动方向至少局部地正交。
(特征A4)
根据特征A1~特征A3中任一项所述的冷却装置,其中,
所述第2冷却介质跨越流路以所述第2冷却介质在所述多个第2冷却介质流路中串联地流动的方式配置。
(特征A5)
根据特征A1~特征A3中任一项所述的冷却装置,其中,
所述第2冷却介质跨越流路以所述第2冷却介质在所述多个第2冷却介质流路中并联地流动的方式配置。
(特征A6)
根据特征A1~特征A5中任一项所述的冷却装置,其中,
第1冷却介质流路的出入口和第2冷却介质流路的出入口设于所述冷却装置的同一边。
(特征A7)
根据特征A1~特征A6中任一项所述的冷却装置,其中,
所述冷却装置的外缘与最靠近所述外缘的所述第2冷却介质流路之间的距离比多个所述第2冷却介质流路间的间隙的距离小。
(特征A8)
一种壳体,其中,该壳体具备:
一个以上的电池模块;以及
用于冷却所述电池模块的特征A1~特征A7中任一项所述的冷却装置。
以上,参照附图对各种实施方式进行了说明,显然本发明不限定于该例子。很明显本领域技术人员能够在权利要求书所记载的范围内想到各种变更例或修正例,应了解它们当然也属于本发明的保护范围。另外,也可以在不脱离发明的主旨的范围内,对上述实施方式中的各构成要素进行任意组合。
此外,本申请基于2019年3月30日提出申请的日本专利申请(日本特愿2019-069476和日本特愿2019-069477),其内容作为参照引用到本申请中。
附图标记说明
1、冷却装置;1a、冷却装置;5、冷却装置;11、第1冷却介质流路;12、第2冷却介质流路;12A~12C、第2冷却介质流路;20、电池模块;51、第1冷却介质流路;52、第2冷却介质流路;51A~51C、流路;52A~52C、流路;111、凹部;112、壁部;113、入口;114、出口;115、固定部;121、隔板;123、入口;124、出口;A1~A10、开口;H、通孔;ILD、岛状区域;P、流路;R、凸部;S121、间隙;S122、间隙;α、壳体。
Claims (17)
1.一种冷却装置,其是冷却一个以上的电池模块的冷却装置,其中,
该冷却装置具备:
第1冷却介质流路,其配置于靠近所述电池模块的一侧,供第1冷却介质流动;以及
第2冷却介质流路,其配置于远离所述电池模块的一侧,供第2冷却介质流动,
在所述第2冷却介质流路中,所述第2冷却介质能够通过潜热变化从所述电池模块夺取热,
针对一个所述第1冷却介质流路而设有多个第2冷却介质流路,
在所述多个第2冷却介质流路之间设有间隙。
2.根据权利要求1所述的冷却装置,其中,
在所述第1冷却介质流路中,所述第1冷却介质能够通过显热变化从所述电池模块夺取热。
3.根据权利要求1或2所述的冷却装置,其中,
所述第1冷却介质流路中的第1冷却介质的流动方向与所述第2冷却介质流路中的第2冷却介质的流动方向至少局部地正交。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的冷却装置,其中,
所述第1冷却介质是至少一部分含有水的液体。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的冷却装置,其中,
所述第2冷却介质是制冷剂。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的冷却装置,其中,
在多个所述第2冷却介质流路之间具备将所述冷却装置固定于收纳所述冷却装置的预定的壳体的一个以上的固定部。
7.根据权利要求6所述的冷却装置,其中,
该冷却装置具备配置于与所述第1冷却介质的流动正对的位置的所述固定部。
8.根据权利要求6或7所述的冷却装置,其中,
该冷却装置具备配置于不与所述第1冷却介质的流动正对的位置的所述固定部。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的冷却装置,其中,
所述固定部具备用于供紧固构件穿过的通孔。
10.根据权利要求9所述的冷却装置,其中,
所述固定部具备两个以上的所述通孔。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的冷却装置,其中,
第1冷却介质流路的出入口和第2冷却介质流路的出入口设于所述冷却装置的同一边。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的冷却装置,其中,
第2冷却介质流路的至少一部分与所述电池模块重叠地配置。
13.根据权利要求12所述的冷却装置,其中,
所述冷却装置所冷却的所述电池模块是多个电池模块,
所述多个电池模块间的间隙与所述多个第2冷却介质流路间的间隙对应。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的冷却装置,其中,
所述冷却装置所冷却的所述电池模块是多个电池模块,
在电池模块的热负荷较高的位置配置第2冷却介质流路。
15.根据权利要求14所述的冷却装置,其中,
第2冷却介质流路与配置于多个电池模块的中心的电池模块重叠地配置。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的冷却装置,其中,
所述冷却装置的外缘与最靠近所述外缘的所述第2冷却介质流路之间的距离比多个所述第2冷却介质流路间的间隙的距离小。
17.一种壳体,其中,该壳体具备:
一个以上的电池模块;以及
用于冷却所述电池模块的、权利要求1~16中任一项所述的冷却装置。
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