JP2015201369A - バッテリ冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ間の隙間を狭くして小型化しつつ冷却性能を向上する。
【解決手段】バッテリ冷却装置は、バッテリ群、バッテリボックス、給気ダクト、排気ダクトを備える。バッテリ群は一対の平行する長方形の広い面を有するバッテリ複数個を、広い面を対向させ、かつ該広い面間に隙間を設けて列設している。バッテリボックスは両端側に位置するバッテリの外側の広い面および各バッテリの広い面と直交する面との間に隙間を設けてバッテリ群の外側を覆う。給気ダクトはバッテリ群の配列方向と直交する端面側に固設され、個々のバッテリの長方形の面の長辺側とバッテリボックスとの間の隙間に向けて冷却気体を噴出する。排気ダクトはバッテリボックスのバッテリ群の配列方向と直交する端面側に固設され、長方形の面の短辺側とバッテリボックスとの間に隙間を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、バッテリ冷却装置に関する。

例えば略直方体形状のバッテリ複数個を、各バッテリの面積の広い側の側面の間に隙間を設けて列設しバッテリ群として収納するバッテリ冷却装置がある。

従来のバッテリ冷却装置としては、例えばバッテリ群の両側に冷却気体を導入する給気ダクトと排気ダクトを配置し給気ダクトの開口部と排気ダクトの開口部とが同じ側にある反流形（Ｕ形）の流路構成のものがあるが、このようなバッテリ冷却装置を例えば車両などに搭載する上ではさらなる小型化が望まれている。

特開２０１２−８４４８６号公報

従来のバッテリ冷却装置を小型化するために、バッテリ間の隙間を小さくすると、バッテリ間の隙間を横切るように通過する空気の流路の通風抵抗が大きくなり、冷却性能が劣化する。この冷却性能をアップするために冷却気体の流速を高めると圧損が増加してしまい、冷却気体の流速を単に高めるだけではよい結果が得られないという問題点がある。

本発明が解決しようとする課題は、バッテリ間の隙間を狭くして小型化しつつ冷却性能を向上することができるバッテリ冷却装置を提供することにある。

実施形態のバッテリ冷却装置は、バッテリ群、バッテリボックス、給気ダクト、排気ダクトを備える。バッテリ群は一対の平行する長方形の広い面を有するほぼ直方体形状のバッテリ複数個を、広い面を対向させ、かつ該広い面間に隙間を設けて列設されている。バッテリボックスはバッテリ群の両端側に位置するバッテリの外側の広い面および各バッテリの広い面と直交する面との間に隙間を設けてバッテリ群の外側を覆う。給気ダクトはバッテリボックスのバッテリ群の配列方向と直交する端面側に固設され、バッテリボックス内のバッテリ群を構成する個々のバッテリの長方形の面の長辺側とバッテリボックス間の隙間に向けて冷却気体を噴出する。排気ダクトはバッテリボックスのバッテリ群の配列方向と直交する端面側に固設され、バッテリ群を構成する個々のバッテリの長方形の面の短辺側とバッテリボックスとの間に排気路となる隙間を設けている。

第１実施形態のバッテリ通風冷却装置の構成を示す斜視図である。 （ａ）は図１の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は側方断面図である。 第２実施形態のバッテリ通風冷却装置の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は側方断面図である。 第３実施形態のバッテリ通風冷却装置の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は側方断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態のバッテリ通風冷却装置５（バッテリ冷却装置の一例）の構成を示す斜視図、図２（ａ）は図２（ａ）の上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図２（ｃ）は側方断面図である。
図１、図２に示すように、この第１実施形態のバッテリ通風冷却装置５は、バッテリ１、バッテリボックス２、給気ダクト３、排気ダクト８、バスバー部６などを備える。なお、図中、矢印は気流の方向を示す。

バッテリ１は、一対の平行する長方形の広い面１ａとこの面１ａと直交する面（上面１ｂ、側面１ｃ、底面１ｄ、側面１ｅ）とを有するほぼ直方体形状のものである。バッテリ１の一面（上面１ｂ）には、プラス電極およびマイナス電極としてバッテリ端子１ｇが突設されている。

バスバー部６を構成するバスバー材は、電導性の板状部材、例えば金属板などであり、個々のバッテリ１をバッテリ端子１ｇを介して接続して、複数のバッテリ１を電気的に直列または並列に接続するためのものである。

ほぼ直方体形状のバッテリ１複数個を、広い面１ａを対向させ、かつ該広い面１ａ間に隙間Ｈ１を設けて列設してバッテリ群が構成されている。

バッテリボックス２は、バッテリ群の両端側に位置するバッテリ１（以下「端バッテリ」と称す）の外側の広い面１ａおよび各バッテリ１の広い面１ａと直交する片側の面（側面１ｃ）との間に隙間Ｈ２（以下「端隙間Ｈ２」と称す）、隙間Ｈ３を設けてバッテリ群の外側を覆い、収納（収容）するものである。

端バッテリの広い面１ａとバッテリボックス２との隙間Ｈ２をバッテリどうしの隙間Ｈ１のほぼ７５％とし、隙間Ｈ１よりも端隙間Ｈ２を狭くしている。

給気ダクト３は、バッテリボックス２のバッテリ群の配列方向と直交する端面（下面１ｄ）側に固設されている。給気ダクト３は、バッテリボックス２外部の冷却気体としての冷却空気をバッテリボックス２内に給気するための給気口３ａを有している。

給気ダクト３は、バッテリボックス２内のバッテリ群を構成する個々のバッテリ１の長方形の面１ａの長辺側とバッテリボックス２間の隙間に向けて冷却空気を噴出させるものである。

排気ダクト８は、バッテリボックス２のバッテリ群の配列方向と直交する端面（側面１ｃ）側に固設されている。

排気ダクト８には、底部の給気口３ａに隣接して排気口８ａが設けられている。排気ダクト８には、バッテリボックス２内のバッテリ群を構成する個々のバッテリ１の長方形の面１ａの一方の短辺（側面１ｃ）側とバッテリボックス２との間に、排気口８ａへの排気路となる隙間Ｈ３が設けられている。つまり、この例の排気ダクト８は、給気の流れに対して排気の流れが逆方向になるように配置されている。

この第１実施形態のバッテリ通風冷却装置５の動作を説明する。
この第１実施形態の場合、複数の略直方体形状のバッテリ１の面積の広い側の側面（長側面）の間に隙間を設けてバッテリ群をバッテリボックス２に収容し、吸気口３ａよりバッテリボックス２の下部と各バッテリ１の底面１ｄからなる空間へ給気ダクト３から冷却空気を送り込み、各バッテリ１間の隙間へ流入させる。

そして、その冷却空気をバッテリ１の底面１ｄ側から側面１ｃ（短側面）の側へとショートカットするように斜めに流し、バッテリ１の側面１ｃとバッテリボックス２間の隙間Ｈ３を冷却空気の流路として排気ダクト８へ排出する。これによりバッテリ１間の隙間Ｈ１を通過する流路長さが短くなり通風抵抗が小さくなる。

なお、図１の例では、説明を理解し易くするためにバッテリ１間の隙間Ｈ１を冷却空気がΓ字状に曲がって（片方向に屈折して）流れるよう示してあるが、この他、例えば給気ダクト３の両側に排気ダクト８を設け、左右両側に分岐する（Ｔ字状の）ように冷却空気が流れるような構造としても同様な効果が得られる。

また、この実施形態では、端隙間Ｈ２をバッテリ１間の隙間Ｈ１のほぼ７５パーセント程度としたことで、端隙間Ｈ２の通風抵抗が大きくなりこの端隙間Ｈ２の流量はバッテリ間の隙間Ｈ１の１／２程度となる。

このため端隙間Ｈ２の空気温度はバッテリ１間の隙間Ｈ１とほぼ等しくなり、端バッテリの温度は他のバッテリ１とほとんど変らなくなり、列設されたバッテリ１の温度ばらつきが小さくなるという点でバッテリの冷却性能を維持・向上することができる。

このようにこの第１実施形態によれば、吸気口３ａよりバッテリボックス２の下部と各バッテリ１の底面１ｄからなる空間へ冷却空気を送り込み、各バッテリ１間の隙間へ流入させ、バッテリ１の底面１ｄ側から側面１ｃ（短側面）側へとショートカットするように冷却空気を斜めに流すように給気ダクト３と排気ダクト８を配置したことにより、バッテリ１間の隙間を通過する流路長さが短くなり通風抵抗が小さくなり、冷却性能をアップするために流速を高めても圧損は小さくなる。この結果、バッテリ１間の隙間Ｈ１を狭くして小型化しつつ冷却性能を向上することができる。

（第２実施形態）
図３は第２実施形態のバッテリ通風冷却装置５の構成を示す図である。なおこの第２実施形態において、第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
図３に示すように、この第２実施形態のバッテリ通風冷却装置は、導風板４を備える。導風板４は、バッテリ１どうしの隙間に配置されている。導風板４は、下方からの冷却空気を排気ダクト８の方向とは反対側の方向へ導くためのものである。

第２実施形態の動作を説明する。
第１実施形態において冷却空気はバッテリ１間の隙間をバッテリ１の底面１ｄ側から側面１ｃ（短側面）側へと近道（ショートカット）するように斜めに流れるため、バッテリ１の上面のバッテリ端子１ｇ（端子接続部）側の温度が底面側より高くなる。

そこで、この第２実施形態では、バッテリ１どうしの、面積が広い側の面１ａの間に、給気ダクト３と排気ダクト８の投影上の接触点から広い側の側面１ａのほぼ中央まで導風板４を配置している。

これにより、冷却空気はバッテリ１間の隙間Ｈ１をバッテリ１の底面側から側面１ｃ（短側面）側へとショートカットするように斜めに流れるのではなく、バッテリ１のバッテリ端子１ｇ近傍まで迂回して流れるようになる。

このため、第１実施形態よりもやや圧損が大きくなるものの、バッテリ１のバッテリ端子１ｇ側の温度を下げることができる。

このようにこの第２実施形態によれば、バッテリ１どうしの隙間Ｈ１に導風板４を配置したことで、下方からの冷却空気がバッテリ１のバッテリ端子１ｇ近傍まで迂回して流れるようになり、第１実施形態よりもやや圧損が大きくなるものの、バッテリ１のバッテリ端子１ｇ側の温度を下げることができる。

（第３実施形態）
図４は第３実施形態のバッテリ通風冷却装置５の構成を示す図である。
図４に示すように、この第３実施形態のバッテリ通風冷却装置は、給気ダクト３の両側に排気ダクト８を配置し、給気口３ａが設けられている側とは反対の側のバッテリボックス２の位置に排気口８ａを設け、給気の流れに対して排気の流れが同じ方向になるように排気ダクト８を配置した例である。

バッテリ１どうし間の隙間Ｈ１には、ほほ中央部に導風板７が設けられている。この導風板７はバッテリ１どうし間の隙間Ｈ１にできた空間を左右に２分するように区分するものである。つまりこの第３実施形態では、第１実施形態（図１，図２の例）と比較して排気の流れが逆になるように排気ダクト８を配置している。

この場合、第１実施形態（図１，図２の例）と同様に、冷却空気はバッテリ１間の隙間Ｈ１をバッテリ１の底面側から短側面側へと、ショートカットするように斜めに流れて、これによりバッテリ１間の隙間Ｈ１を通過する流路の長さが短くなり通風抵抗が小さくなる。

なお、この図４では、冷却空気がボックス底部からバッテリ１の広い面１ａ間の隙間へ流入した後、導風板７で左右に分岐してバッテリ１の両側の排気ダクト８から排出される構造としたが、導風板７を設けずに冷却空気がバッテリ１どうしの間をΓ字状に曲がって流れるような構造としても同様な効果が得られることは言うまでもない。

このようにこの第３実施形態によれば、バッテリ１の両側に排気ダクト８を設けて、冷却空気がボックス底部からバッテリ１の広い面１ａ間の隙間へ流入した後、導風板７で左右に分岐して両側の排気ダクト８から排出される構造としたことで、冷却性能をアップするために冷却空気の流速を高めても圧損が小さくなるという効果は得られる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

上記実施形態では、給気ダクト３は単に矩形の筒状としたが、給気ダクト３に一つ以上の仕切り板を設けてダクト内を区切り給気の流れを制御してもよい。

１…バッテリ、２…バッテリボックス、３…給気ダクト、４…導風板、５…バッテリ通風冷却装置、６…バスバー部、７…導風板、８…排気ダクト。

Claims (5)

1. 一対の平行する長方形の広い面を有するほぼ直方体形状のバッテリ複数個を、前記広い面を対向させ、かつ該広い面間に隙間を設けて列設してなるバッテリ群と、
   前記バッテリ群の外側を、前記バッテリ群の両端側に位置するバッテリの外側の広い面および各バッテリの広い面と直交する面との間に隙間を設けて覆うバッテリボックスと、
   前記バッテリボックスの前記バッテリ群の配列方向と直交する端面側に固設され、前記バッテリボックス内の前記バッテリ群を構成する個々のバッテリの長方形の面の長辺側と前記バッテリボックス間の隙間に向けて冷却気体を噴出する給気ダクトと、
   前記バッテリボックスの前記バッテリ群の配列方向と直交する端面側に固設され、前記バッテリ群を構成する個々のバッテリの長方形の面の短辺側と前記バッテリボックスとの間に排気路となる隙間を設けた排気ダクトと
   を備えるバッテリ冷却装置。
2. 前記バッテリどうしの隙間に配置され、下方からの冷却気体を前記排気ダクトの方向とは異なる方向へ導くための導風板を具備する請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
3. 前記バッテリの前記広い面と前記バッテリボックスとの隙間を前記バッテリどうしの隙間のほぼ７５％とした請求項１または請求項２に記載のバッテリ冷却装置。
4. 前記排気ダクトを、給気の流れに対して排気の流れが逆方向になるように配置した請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバッテリ冷却装置。
5. 前記排気ダクトを、給気の流れと排気の流れが同じ方向になるように配置した請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバッテリ冷却装置。

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