JP2013006576A

JP2013006576A - 車両のバッテリー冷却構造

Info

Publication number: JP2013006576A
Application number: JP2011210577A
Authority: JP
Inventors: Se Min Oh; 世敏呉; Sang Jun Kim; 相ジュン金
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-01-10
Also published as: US20120328928A1; KR20130000060A; CN102842741A

Abstract

【課題】バッテリーパックの性能及び耐久性を向上させた車両のバッテリー冷却構造を提供する。
【解決手段】バッテリー冷却構造は、入口１と出口３の間に列をなして配置され、相対的に前記入口１に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第１群モジュール５及び相対的に前記出口３に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールでなる第２群モジュール７と、前記入口１側から前記第１群モジュール５を冷却しながら通過した空気が前記第２群モジュール７をバイパスして前記出口３に誘導されるように配置された第１ダクト９と、前記入口１側から前記第１群モジュール５をバイパスした空気が前記第２群モジュール７を冷却しながら通過するように配置された第２ダクト１１と、を含んでいる。
【選択図】図２

Description

本発明は車両のバッテリー冷却構造に係り、より詳しくは電気車両などに搭載される多数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを冷却させる車両のバッテリー冷却構造に関する。

電気自動車やハイブリッド車などに搭載されるバッテリーパックは多数のバッテリーセルが積層されてバッテリーモジュールを構成し、多数のバッテリーモジュールが一つのバッテリーパックを構成するようになっている。
前記のようなバッテリーパックの技術において、最も重要なことの一つは、バッテリーパックを構成する各バッテリーモジュール、ひいては各バッテリーセルが均一に冷却されるようにすることである。

図１は従来のバッテリーパック冷却構造を示すもので、第１バッテリーモジュールから第４バッテリーモジュールが順に配列されており、冷却のための冷却風の流入は一側の吸気ダクト５００を通じてなされ、吸気ダクト５００を通じて流入した冷却風は第１バッテリーモジュールから第４バッテリーモジュールを順に経ながら冷却作用をした後、バッテリーモジュールの他側に位置する排気ダクト５０２を通じて外部に排出されるようになっている。
もちろん、前記のような冷却風の強制流動のために、排気ダクト５０２の出口部にはブロワー５０４が備えられて、熱くなった冷却風を外部に排出する。

前記のように構成されたバッテリー冷却構造においては、第１バッテリーモジュールは相対的に外部から直ちに流入した冷たい空気によって効率よく冷却されるが、第１バッテリーモジュールの冷却に使用された空気が順に第２バッテリーモジュール、第３バッテリーモジュール及び第４バッテリーモジュールの冷却に使われるので、熱くなった空気によって第４バッテリーモジュールを冷却すれば、第４バッテリーモジュールは相対的に冷却効率が落ちる。このように局所的な冷却性能の差は全体バッテリーパックの性能を低下させ、その耐久性を著しく低下させる原因となる。

特表２００９−５１７８３１号公報

本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、一つのバッテリーパックを構成する多数のバッテリーモジュールが、従来のように単に一側から他側に流動する冷却風による冷却よりも均一な冷却性能を確保することにより、バッテリーパックの性能を向上させ、その耐久性を向上させるようにした車両のバッテリー冷却構造を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明車両のバッテリー冷却構造は、入口（１）と出口（３）の間に列をなして配置され、相対的に前記入口（１）に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第１群モジュール（５）及び相対的に前記出口（３）に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールでなる第２群モジュール（７）と、前記入口（１）側から前記第１群モジュール（５）を冷却しながら通過した空気が前記第２群モジュール（７）をバイパスして前記出口（３）に誘導されるように配置された第１ダクト（９）と、前記入口（１）側から前記第１群モジュール（５）をバイパスした空気が前記第２群モジュール（７）を冷却しながら通過するように配置された第２ダクト（１１）と、を含んでなることを特徴とする。

前記第１ダクト（９）は、前記入口（１）から出口（３）方向に空気が流動するように形成された第１ダクト部（１７）と、前記第１ダクト部（１７）に連結され、前記第１ダクト部（１７）を通過した空気を前記第２群モジュール（）７）に供給するように前記第２群モジュール（７）に向けて断面が拡がる第１拡管部（１９）とを含んでなり、前記第２ダクト（１１）は、前記入口（１）から出口（３）方向に空気が流動するように形成された第２ダクト部（２１）と、前記第２ダクト部（２１）に連結され、前記第１群モジュール（５）を通過した空気を前記第２ダクト部（２１）に供給するように前記第１群モジュール（５）に向けて断面が拡がる第２拡管部（２３）とを含んでなることを特徴とする。

前記第１ダクト（９）の第１ダクト部（１７）は前記第１群モジュール（５）の下側に配置され、前記第２ダクト（１１）の第２ダクト部（２１）は、前記第２群モジュール（７）の上側に配置されたことを特徴とする。

前記第１拡管部（１９）と第２拡管部（２３）は前記第１群モジュール（５）と第２群モジュール（７）の境界で互いにずれた状態に配置されたことを特徴とする。

前記第１群モジュール（５）は、前記入口（１）側から出口（３）側に順に配列された第１バッテリーモジュール（２５）と第２バッテリーモジュール（２７）からなり、前記第２群モジュール（７）は、前記第２バッテリーモジュール（２７）に隣接して前記入口（１）側から出口（３）側に順に配列された第３バッテリーモジュール（２９）と第４バッテリーモジュール（３１）からなり、前記第１拡管部（１９）と第２拡管部（２３）は前記第２バッテリーモジュール（２７）と第３バッテリーモジュール（２９）の境界で互いにずれた状態に配置されたことを特徴とする。

入口（１）と出口（３）の間に列をなして配置された一連のバッテリーモジュールと、前記入口（１）側の空気が前記一連のバッテリーモジュールの一部のみを冷却しながら通過し、残りはバイパスして前記出口（３）側に早くガイドするように備えられた少なくとも二つ以上の分離ダクト（１３）と、を含んでなることを特徴とする。

前記分離ダクト（１３）は、前記入口（１）側に相対的に近いバッテリーモジュールをバイパスして相対的に出口（３）側に近いバッテリーモジュールに前記入口（１）側の空気をガイドする第１ダクト（９）と、前記入口（１）側に相対的に近いバッテリーモジュールを通過しながら冷却した空気が前記出口（３）側に近いバッテリーモジュールをバイパスするようにガイドする第２ダクト（１１）と、を含んでなることを特徴とする。

本発明によれば、一つのバッテリーパックを構成する多数のバッテリーモジュールが従来のように単に一側から他側に流動する冷却風による冷却より一層均一な冷却性能を確保できることにより、バッテリーパックの性能を向上させ、その耐久性を向上させる効果がある。

従来技術による車両のバッテリー冷却構造を説明する図である。本発明による車両のバッテリー冷却構造の実施例を説明する図である。本発明による車両のバッテリー冷却構造が適用されたバスの構造を説明する図である。

図２に示す通り、本発明の実施例の車両のバッテリー冷却構造は、入口１と出口３の間に列をなして配置され、相対的に入口１に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第１群モジュール５及び相対的に出口３に近く配置され、少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第２群モジュール７と、入口１側から第１群モジュール５を冷却しながら通過した空気が第２群モジュール７をバイパスして出口３に誘導されるように配置された第１ダクト９と、入口１側から第１群モジュール５をバイパスした空気が第２群モジュール７を冷却しながら通過するように配置された第２ダクト１１とを含んでなる。

すなわち、入口１と出口３の間に列をなして配置された一連のバッテリーモジュールがある場合、入口１側の空気が一連のバッテリーモジュールの一部のみを冷却しながら通過し、残りはバイパスして出口３側に早くガイドするように備えられた少なくとも二つ以上の分離ダクト１３である第１ダクト９及び第２ダクト１１を備えることにより、入口１側の比較的低い温度の空気をバッテリーパック１５を構成するすべてのバッテリーモジュールに均一に供給し、特定のバッテリーモジュールだけ熱くなった空気で冷却される状況がないようにしたものである。

第１ダクト９は、入口１から出口３側への方向に空気が流動するように形成された第１ダクト部１７と、第１ダクト部１７に連結され、第１ダクト部１７を通過した空気を第２群モジュール７に供給するように第２群モジュール７に向けて断面が拡がる第１拡管部１９とを含んでなる。
第２ダクト１１は、入口１から出口３側への方向に空気が流動するように形成された第２ダクト部２１と、第２ダクト部２１に連結され、第１群モジュール５を通過した空気を第２ダクト部２１に供給するように第１群モジュール５に向けて断面が拡がる第２拡管部２３とを含んでなる。

また、本実施例において、第１ダクト９の第１ダクト部１７は第１群モジュール５の下側に配置され、第２ダクト１１の第２ダクト部２１は第２群モジュール７の上側に配置された構造であり、第１拡管部１９と第２拡管部２３は第１群モジュール５と第２群モジュール７の境界で互いにずれた状態に配置されることで、空間の活用度を高めるようにした。

本実施例において、第１群モジュール５は入口１側から出口３側に向けて順に配列された第１バッテリーモジュール２５と第２バッテリーモジュール２７からなり、第２群モジュール７は第２バッテリーモジュール２７に隣接して入口１側から出口３側に向けて順に配列された第３バッテリーモジュール２９と第４バッテリーモジュール３１からなる。第１拡管部１９と第２拡管部２３は第２バッテリーモジュール２７と第３バッテリーモジュール２９の境界で互いにずれた状態に配置された構造である。
もちろん、第１群モジュール５と第２群モジュール７の個数は互いに異なるように設定されることができ、分離ダクト１３の個数を増やしてもっと多いバッテリーモジュールの群集を同一概念で冷却するように構成することができる。

図２に示す車両のバッテリー冷却構造において、入口１に流入した空気は第１群モジュール５と第２ダクト１１を通過する一つの空気流れと、第１ダクト９と第２群モジュール７を通過する他の一つの空気流れが形成される。
すなわち、図に示すようにブロワー３３が作動することにより、入口１に流入した空気は第１群モジュール５をなす第１バッテリーモジュール２５と第２バッテリーモジュール２７を順に冷却した後、第２ダクト１１を通じて出口３に流出するので、第１バッテリーモジュール２５と第２バッテリーモジュール２７から空気を介して伝達された熱は第３バッテリーモジュール２９と第４バッテリーモジュール３１に影響を与えずにバッテリーパック１５の外部に排出され、入口１に流入した空気の一部は第１ダクト９を通過することにより、第１バッテリーモジュール２５と第２バッテリーモジュール２７を経ずにバイパスして第３バッテリーモジュール２９と第４バッテリーモジュール３１を順に冷却して外部に排出される。これにより、第１バッテリーモジュール２５と第２バッテリーモジュール２７の冷却性能と同等の冷却性能を期待することができる。

本発明によれば、バッテリーパック１５を構成するすべてのバッテリーモジュールのうち他のバッテリーモジュールの全部を冷却させた後の空気によって冷却される最悪条件の特定バッテリーモジュールが存在しなくなり、比較的均一な冷却性能の確保によってバッテリーパック１５の性能向上及び耐久性向上の効果を得ることができる。
図３は本発明によるバッテリーパック１５をバスのルーフ３５に装着した例を示すもので、各バッテリーパック１５では矢印の方向に沿って空気がバッテリーパック１５の内部を流動して各バッテリーモジュールを冷却させてから排出される。ここで、各バッテリーパック１５の入口１をエアコンダクトで連結してより効率よく冷却されるように構成することができる。

本発明は、電気車両などに搭載される多数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールの冷却に適用可能である。

１入口
３出口
５第１群モジュール
７第２群モジュール
９第１ダクト
１１第２ダクト
１３分離ダクト
１５バッテリーパック
１７第１ダクト部
１９第１拡管部
２１第２ダクト部
２３第２拡管部
２５第１バッテリーモジュール
２７第２バッテリーモジュール
２９第３バッテリーモジュール
３１第４バッテリーモジュール
３３ブロワー
３５ルーフ

Claims

入口（１）と出口（３）の間に列をなして配置され、相対的に前記入口（１）に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第１群モジュール（５）及び相対的に前記出口（３）に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールでなる第２群モジュール（７）と、
前記入口（１）側から前記第１群モジュール（５）を冷却しながら通過した空気が前記第２群モジュール（７）をバイパスして前記出口（３）に誘導されるように配置された第１ダクト（９）と、
前記入口（１）側から前記第１群モジュール（５）をバイパスした空気が前記第２群モジュール（７）を冷却しながら通過するように配置された第２ダクト（１１）と、
を含んでなることを特徴とする車両のバッテリー冷却構造。
前記第１ダクト（９）は、前記入口（１）から出口（３）方向に空気が流動するように形成された第１ダクト部（１７）と、前記第１ダクト部（１７）に連結され、前記第１ダクト部（１７）を通過した空気を前記第２群モジュール（）７）に供給するように前記第２群モジュール（７）に向けて断面が拡がる第１拡管部（１９）とを含んでなり、
前記第２ダクト（１１）は、前記入口（１）から出口（３）方向に空気が流動するように形成された第２ダクト部（２１）と、前記第２ダクト部（２１）に連結され、前記第１群モジュール（５）を通過した空気を前記第２ダクト部（２１）に供給するように前記第１群モジュール（５）に向けて断面が拡がる第２拡管部（２３）とを含んでなることを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリー冷却構造。
前記第１ダクト（９）の第１ダクト部（１７）は前記第１群モジュール（５）の下側に配置され、
前記第２ダクト（１１）の第２ダクト部（２１）は、前記第２群モジュール（７）の上側に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の車両のバッテリー冷却構造。
前記第１拡管部（１９）と第２拡管部（２３）は前記第１群モジュール（５）と第２群モジュール（７）の境界で互いにずれた状態に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の車両のバッテリー冷却構造。
前記第１群モジュール（５）は、前記入口（１）側から出口（３）側に順に配列された第１バッテリーモジュール（２５）と第２バッテリーモジュール（２７）からなり、
前記第２群モジュール（７）は、前記第２バッテリーモジュール（２７）に隣接して前記入口（１）側から出口（３）側に順に配列された第３バッテリーモジュール（２９）と第４バッテリーモジュール（３１）からなり、
前記第１拡管部（１９）と第２拡管部（２３）は前記第２バッテリーモジュール（２７）と第３バッテリーモジュール（２９）の境界で互いにずれた状態に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の車両のバッテリー冷却構造。
入口（１）と出口（３）の間に列をなして配置された一連のバッテリーモジュールと、
前記入口（１）側の空気が前記一連のバッテリーモジュールの一部のみを冷却しながら通過し、残りはバイパスして前記出口（３）側に早くガイドするように備えられた少なくとも二つ以上の分離ダクト（１３）と、
を含んでなることを特徴とする車両のバッテリー冷却構造。
前記分離ダクト（１３）は、
前記入口（１）側に相対的に近いバッテリーモジュールをバイパスして相対的に出口（３）側に近いバッテリーモジュールに前記入口（１）側の空気をガイドする第１ダクト（９）と、
前記入口（１）側に相対的に近いバッテリーモジュールを通過しながら冷却した空気が前記出口（３）側に近いバッテリーモジュールをバイパスするようにガイドする第２ダクト（１１）と、
を含んでなることを特徴とする請求項６に記載の車両のバッテリー冷却構造。