JP2014007019A - 電池パックの冷却構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池冷却性能の低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】電池パックの冷却構造であって、電池を収容する電池パックと、前記電池を温度調節する媒体の流路を形成するダクトと、吸音部材と、を有し、前記電池パックには、パック開口部が形成されており、前記ダクトには、前記パック開口部と向き合う位置にダクト開口部が形成されており、前記吸音部材は、前記パック開口部と、前記ダクト開口部との間に設けられていることを特徴とする電池パックの冷却構造。
【選択図】図2
【解決手段】電池パックの冷却構造であって、電池を収容する電池パックと、前記電池を温度調節する媒体の流路を形成するダクトと、吸音部材と、を有し、前記電池パックには、パック開口部が形成されており、前記ダクトには、前記パック開口部と向き合う位置にダクト開口部が形成されており、前記吸音部材は、前記パック開口部と、前記ダクト開口部との間に設けられていることを特徴とする電池パックの冷却構造。
【選択図】図2
Description
本発明は、電池パックの冷却構造に関し、特に、車両を走行させるモータに電力を供給する電池パックの冷却構造に関する。
車両を走行させるモータに供給される電力を蓄電する電池パックを搭載した車両が知られている。この種の電池パックには、車室内などの空気を、吸気ダクトを介して取り込み、電池を冷却する冷却構造が設けられている。特許文献1は、電池部を冷却する冷却空気を、車室内の吸引口とブロアファンとに接続され、第1の湾曲部及び第2の湾曲部を有する吸気管路と、第1の湾曲部及び第2の湾曲部に設けられ、湾曲部においてブロアファンで発生した音を吸音する吸音材とを含む電池冷却構造を開示する。吸音材は、湾曲部に形成された開口部に取り付けられる。
しかしながら、上述の方法では、ブロアファンの作動時に吸音材からの微小な吸込みがあるため、電池パック付近が電池排熱、日射等により高温である場合には、熱風が吸気されて、電池冷却性能が低下するおそれがある。
そこで、本発明は、電池冷却性能の低下を抑制することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る電池パックの冷却構造は、電池パックの冷却構造であって、電池を収容する電池パックと、前記電池を温度調節する媒体の流路を形成するダクトと、吸音部材と、を有し、前記電池パックには、パック開口部が形成されており、前記ダクトには、前記パック開口部と向き合う位置にダクト開口部が形成されており、前記吸音部材は、前記パック開口部と、前記ダクト開口部との間に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、吸音部材付近の温度の高い空気が吸音部材を介して電池パックの内部に流入することを抑制できる。
(第1実施形態)
図1を参照しながら、電池パックの冷却構造について説明する。X軸、Y軸及びZ軸は互いに直交する三軸である。電池パックの冷却構造は、車両に搭載される。車両は、電池パックで得られた電力を用いて車両走行用のモータを駆動する電気自動車、ハイブリッド自動車であってもよい。
図1を参照しながら、電池パックの冷却構造について説明する。X軸、Y軸及びZ軸は互いに直交する三軸である。電池パックの冷却構造は、車両に搭載される。車両は、電池パックで得られた電力を用いて車両走行用のモータを駆動する電気自動車、ハイブリッド自動車であってもよい。
電池パックの冷却構造Aは、第1の吸気ダクト10と、第2の吸気ダクト20と、ブロアファン30と、電池パック40とを含む。第1の吸気ダクト10の両端部には、二つの吸気口11が形成されている。第1の吸気ダクト10は、電池パック40の上面に沿って延びるパック近傍吸気ダクト部10aを有している。第1の吸気ダクト10の排気側の端部は、ブロアファン30に接続されている。第2の吸気ダクト20の吸気口はブロアファン30に接続されており、排気口は電池パック40に接続されている。
図2は、図1の電池パックの冷却構造AをA−A断面で切断した一部における断面図である。図2を参照して、電池パック40は、吸気チャンバ41、電池42及び図示しない排気チャンバを有する。吸気チャンバ41の始端部は第2の吸気ダクト20の排出口に接続されており、ブロアファン30により吸気された空気が吸気チャンバ41の内部に流入する構成となっている。吸気チャンバ41の直下には、電池42が位置する。電池42は、単電池43をY軸方向に配列することにより構成されている。これらの電池42は、図示しないバスバーを介して、直列又は並列に接続されている。隣接する単電池43の間には、冷媒通路を形成するための図示しないスペーサ部材が配置されている。単電池43は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池であってもよい。単電池43は、キャパシタであってもよい。
吸気チャンバ41に流入した空気は、Y軸方向、つまり吸気チャンバ41の長手方向に沿って流れながら、各冷却通路に流入する。各冷却通路に流入した空気は、上方から下方に向かって矢印方向に進み、各単電池43を冷却する。各単電池43が冷却されることにより、電池42の劣化が抑制される。
吸気チャンバ41には、第1のチャンバ開口部(パック開口部に相当する)41aが形成されている。パック近傍吸気ダクト部10aには、第1のダクト開口部(ダクト開口部に相当する)101aが形成されている。第1のチャンバ開口部41a及び第1のダクト開口部101aはZ軸方向において向き合っている。第1のチャンバ開口部41a及び第1のダクト開口部101aとの間には、第1の吸音部材51が配置されている。第1の吸音部材51の外面には、突出部51aが形成されている。この突出部51aは、Z軸方向においてパック近傍吸気ダクト部10a及び電池パック40に挟まれている。突出部51aがパック近傍吸気ダクト部10a及び電池パック40に挟まれることにより、第1の吸音部材51は固定される。第1の吸音部材51には、例えば、通気性を有する多孔質材を用いることができる。
再び図1を参照して、パック近傍吸気ダクト部10aには、第2のダクト開口部(ダクト開口部に相当する)102aが形成されている。第2のダクト開口部102aは、第1のダクト開口部101aとY軸方向において並ぶ位置に形成されている。第2の吸音部材52は、第1の吸音部材51と同様、互いに向き合う第2のダクト開口部102a及び吸気チャンバ41の図示しない開口部との間に配置されている。第2の吸音部材52の取り付け方法などは、第1の吸音部材51と同様であるため、説明を省略する。
第3の吸音部材53は、第2の吸気ダクト20の直上に設けられている。ここで、第3の吸音部材53は、第1の吸気ダクト40の下面に形成された第3のダクト開口部103aを塞ぐ位置に配置されている。ただし、第3のダクト開口部103aに対向する第2の吸気ダクト52の対向領域に開口部を設けるとともに、これらの開口部を塞ぐように第3の吸音部材53を配置してもよい。
第2の吸音部材52及び第3の吸音部材53には、第1の吸音部材51と同様に、通気性を有する多孔質材料を用いることができる。
次に、電池パックの冷却構造Aの動作について説明する。電池42が所定温度以上になるとブロアファン30が作動する。ブロアファン30が作動すると、吸気口11から空気が取り込まれる。ブロアファン30が作動することにより騒音が発生し、この騒音は音波として第1の吸気ダクト10の内部を伝搬する。このとき、第1の吸気ダクト10には、第1の吸音部材51及び第2の吸音部材52が設けられている。このため、音波の一部は、第1の吸音部材51、第2の吸音部材52を通過する際に吸音され、通過した音波は吸気チャンバ41の内部に向かう。これにより、ブロアファン30の作動音が騒音となって車室内に向かうことを抑制できる。
また、第1の吸気ダクト10には、第3の吸音部材53が設けられている。第3の吸音部材53が、第3のダクト開口部103a及び第2の吸気ダクト20のダクト開口部を塞ぐ位置に設置されている場合、音波の一部は、第3の吸音部材53を通過する際に吸音され、吸音されなかった音波は、第2の吸気ダクト20を介して吸気チャンバ41の内部に向かう。これにより、ブロアファン30の作動音が騒音となって車室内に向かうことを抑制できる。
また、第1の吸気ダクト10の内部と吸気チャンバ41の内部(つまり、電池パック40の内部)との温度差は小さいため、第1の吸音部材51、第2の吸音部材52及び第3の吸音部材53を介して、熱風が吸気チャンバ41の内部に流入して、冷却性能が低下することを抑制できる。すなわち、電池パック40の周囲が電池排熱や日射の影響によって高温雰囲気となっていても、この高温空気が電池パック40の内部に流入することが抑制される。これにより、電池パック40の冷却効率が高められる。
また、第1の吸音部材51及び第2の吸音部材52は、第1の吸気ダクト10と電池パック40のケース(吸気チャンバ41の外壁)とに挟まれているため、緩衝材として作用させることができる。これにより、車両振動時などにおいて、電池パック40と第1の吸気ダクト10とが互いに衝突することによる打音を抑制できる。
(第2実施形態)
図3乃至図5を参照しながら、電池パック冷却構造の第2実施形態について説明する。図3は、図1の第1の吸気ダクト10に対応する第1の吸気ダクト10´の部分斜視図であり、吸音部材を透視して図示する。図4は、図3の第1の吸気ダクト10´をA−A断面で切断した断面図である。図5は、図3の第1の吸気ダクト10´をB−B断面で切断した断面図である。
図3乃至図5を参照しながら、電池パック冷却構造の第2実施形態について説明する。図3は、図1の第1の吸気ダクト10に対応する第1の吸気ダクト10´の部分斜視図であり、吸音部材を透視して図示する。図4は、図3の第1の吸気ダクト10´をA−A断面で切断した断面図である。図5は、図3の第1の吸気ダクト10´をB−B断面で切断した断面図である。
第1の吸気ダクト10´の上面には、ダクト開口部101´、ダクト開口部102´が形成されている。これらのダクト開口部101´、102´はY軸方向に並んで形成されており、バイパスダクト70を介して接続されている。ダクト開口部101´には吸音部材54が配置されている。ダクト開口部102´には吸音部材55が配置されている。吸音部材54、55には通気性を有する多孔質材料を用いることができる。
吸音部材54の外面には、突出部54aが形成されており、これらの突出部54aは第1の吸気ダクト10´の端部上面に設置されている。吸音部材55は、吸音部材54と同様の構造であるため説明を省略する。電池パックの冷却構造のその他の構造は、実施形態1と同様であるため説明を省略する。
ブロアファン30が作動すると、吸気口11から空気が取り込まれる。ブロアファン30が作動することにより騒音が発生し、この騒音は音波として第1の吸気ダクト10´の内部を伝搬する。このとき、第1の吸気ダクト10´には、吸音部材54、55が設けられている。このため、音波の一部は吸音部材54、55を通過する際に吸音される。これにより、ブロアファン30の作動音が騒音となって車室内等に向かうことを抑制できる。また、吸音部材54、55のうち一方の吸音部材を透過した音波は、バイパスダクト70を通って、他方の吸音部材に入り込む。これにより、吸音効果が約2倍に高められる。
ここで、電池パックの冷却構造がバイパスダクト70を有しない場合、ブロアファン30の作動時に、電池パック40周辺の高温空気が吸音部材54、55を通って、第1の吸気ダクト10´の中に引き込まれてしまう。本実施形態では、吸音部材54、55が配置されるダクト開口部101´、102´がバイパスダクト70を介して接続されているため、熱風の回り込みが抑制される。すなわち、ダクト開口部101´、102´を繋ぐバイパス経路は、バイパスダクト70によって電池パック40の外部と区画されているため、外部空間の暖かい空気がダクト開口部101´、102´を介して、第1の吸気ダクト10´に引き込まれることを抑制できる。
ここで、比較例として、バイパスダクト70を省略するとともに、蓋部材を用いて吸音部材54、55の上からダクト開口部101´、102´を閉塞することによって、熱風の回り込みを防止する方法が考えられる。しかし、この比較例の方法では、吸音部材54、55の透過特性が悪化し、騒音を減衰する効果が低下する。本実施形態の構成によれば、このような問題を少なくすることができる。
本実施形態の変形例として、図5に図示するように、バイパスダクト70の経路の途中に吸音部材56を配置してもよい。これにより、騒音を減衰する効果がさらに高まる。吸音部材56は、バイパスダクト70のY軸方向における中央に配置することができる。
(第3実施形態)
図6及び図7を参照しながら、電池パックの冷却構造の第3実施形態について説明する。図6は、図3に対応した第1の吸気ダクト10´の部分斜視図である。ただし、本実施形態の吸音部材は、個数が一つである。図7は、図6の第1の吸気ダクト10´をA−A断面で切断した断面図である。
図6及び図7を参照しながら、電池パックの冷却構造の第3実施形態について説明する。図6は、図3に対応した第1の吸気ダクト10´の部分斜視図である。ただし、本実施形態の吸音部材は、個数が一つである。図7は、図6の第1の吸気ダクト10´をA−A断面で切断した断面図である。
これらの図を参照して、第1の吸気ダクト10´の上面には、ダクト開口部201が形成されており、このダクト開口部201には吸音部材57が配置されている。ダクト開口部201は、ヘルムホルツ型レゾネータ80により閉じられている。ヘルムホルツ型レゾネータ80は、共鳴管部81と共鳴室82とを有し、共鳴により吸気音を低減する。ここで、共鳴室82の容積をV、共鳴管部81の長さをL、共鳴管部81の流路断面積をS、音速をcとしたときに、これらの関係から導かれる下記(1)式に示すヘルムホルツの関係式により、共鳴周波数fがチューニングされ、その消音特性を設定することができる。
f=(c/π){S/(L・V)}1/2・・・・・・・(1)
f=(c/π){S/(L・V)}1/2・・・・・・・(1)
上述の構成によれば、吸音部材57による騒音減衰効果に加えて、ヘルムホルツ型レゾネータ80による騒音減衰効果を得ることができる。また、ダクト開口部201は、ヘルムホルツ型レゾネータ80により閉じられている。これにより、上述と同様に、熱風の回り込みを抑制することができる。
10 第1の吸気ダクト 20 第2の吸気ダクト 30 ブロアファン
40 電池パック 41a 第1のチャンバ開口部 51 第1の吸音部材
101a 第1のダクト開口部
40 電池パック 41a 第1のチャンバ開口部 51 第1の吸音部材
101a 第1のダクト開口部
Claims (1)
- 電池パックの冷却構造であって、
電池を収容する電池パックと、
前記電池を温度調節する媒体の流路を形成するダクトと、
吸音部材と、を有し、
前記電池パックには、パック開口部が形成されており、
前記ダクトには、前記パック開口部と向き合う位置にダクト開口部が形成されており、
前記吸音部材は、前記パック開口部と、前記ダクト開口部との間に設けられていることを特徴とする電池パックの冷却構造。
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