JP2017037751A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筐体の内部に電池を収容して構成された電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack configured by housing a battery inside a casing.
従来、この種の電池パックとして、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載の電池パック(電池冷却装置)では、電池を収容する筐体の内部において電池と熱交換(冷却)する流体が流通する循環通路が形成されており、筐体の内部には、循環通路に流体を循環させる送風機が配置されている。
Conventionally, as this type of battery pack, for example, a battery pack described in
そして、送風機を作動させて循環通路に流体を循環させると、電池の熱が流体に伝わり、流体の熱が筐体に伝わり、筐体の熱が筐体外部の空気に伝わることで、電池の熱が外部空気へ放熱され、電池の温度を低下させることができる。 When the air blower is operated to circulate the fluid in the circulation passage, the heat of the battery is transferred to the fluid, the heat of the fluid is transferred to the casing, and the heat of the casing is transferred to the air outside the casing. Heat is dissipated to the outside air, and the temperature of the battery can be lowered.
しかしながら、上記従来の電池パックでは、電池パックの冷却能力、つまり単位時間当りの放熱量を増大させるには、送風機による風量を増大させるしかなく、冷却能力の向上に限界がある。特に、外部空気の温度が高い状況でも、電池を十分に冷却できる能力が求められている。 However, in the conventional battery pack, in order to increase the cooling capacity of the battery pack, that is, the amount of heat released per unit time, the air volume by the blower must be increased, and the improvement of the cooling capacity is limited. In particular, there is a demand for the ability to sufficiently cool the battery even when the temperature of the external air is high.
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、電池の冷却能力向上を図った電池パックを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery pack that improves the cooling capacity of the battery.
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the invention. .
開示される1つの発明は、
電池(120)と、
電池を収容する筐体(110)と、
筐体の内部に形成され、電池の熱を筐体へ移動させる流体が循環する循環通路(130)と、
筐体の内部に配置され、循環通路に流体を流通させる内部送風機(140)と、
循環通路に配置され、筐体の内面から突出する内部フィン(150)と、
筐体の外面から突出する外部フィン(160)と、
筐体の外部に配置され、外部フィンへ空気を送風する外部送風機(172)と、
を備え、
内部フィンは、該内部フィンを流通する流体の速度が外部フィンを流通する空気の速度に比べて速くなる形状であることを特徴とする。
One invention disclosed is
A battery (120);
A housing (110) for housing a battery;
A circulation passage (130) formed inside the housing and circulating a fluid for moving the heat of the battery to the housing;
An internal blower (140) that is disposed inside the housing and circulates fluid in the circulation passage;
An internal fin (150) disposed in the circulation passage and protruding from the inner surface of the housing;
An external fin (160) protruding from the outer surface of the housing;
An external blower (172) that is disposed outside the housing and blows air to the external fins;
With
The internal fin has a shape in which the speed of the fluid flowing through the internal fin is higher than the speed of the air flowing through the external fin.
これによれば、流体から筐体への伝熱量が内部フィンにより増大され、かつ、筐体から外部空気への伝熱量が外部フィンにより増大される。よって、電池パックの冷却能力を向上できる。 According to this, the heat transfer amount from the fluid to the housing is increased by the internal fins, and the heat transfer amount from the housing to the external air is increased by the external fins. Therefore, the cooling capacity of the battery pack can be improved.
さらに、本発明者らは、以下に説明する知見に基づき、内部フィンは、該内部フィンを流通する流体の速度が外部フィンを流通する空気の速度に比べて速くなる形状であることが適していることを見出した。すなわち、内部フィンについては、伝熱量増大に加え「電池の温度分布ムラの抑制」を図った形状にすることが重要であり、外部フィンについては、伝熱量増大に加え「通風騒音の抑制」を図った形状にすることが重要である、といった知見である。 Furthermore, the inventors of the present invention based on the knowledge described below, it is suitable that the internal fin has a shape in which the speed of the fluid flowing through the internal fin is higher than the speed of the air flowing through the external fin. I found out. In other words, it is important for the internal fins to have a shape that “inhibits uneven temperature distribution of the battery” in addition to increasing the heat transfer amount, and for the external fins, “inhibition of ventilation noise” in addition to the increase in heat transfer amount. It is a finding that it is important to make the shape as intended.
先ず、「電池の温度分布ムラの抑制」について説明する。例えば、循環通路のうち流体から筐体へ伝熱させることを図った部分で、循環通路の通路幅が広い場合や循環通路が曲がっている場合には、通路幅方向における部位に応じて流速が異なってくる。すると、流速が速い部位では熱伝達率が高いため、筐体への伝熱量が多くなり、流体温度が十分に低下する。一方、流速が遅い部位では熱伝達率が低いため、筐体への伝熱量が少なくなり、流体温度は十分に低下しない。このように通路幅方向において流体に温度ムラが生じると、電池のうち十分に冷却される部分と、あまり冷却されない部分が生じることとなり、電池の温度分布ムラが生じる。この問題に対し、流体の流速を全体的に速くすれば、通路幅方向における流速バラツキが熱伝達率バラツキに与える影響が小さくなる。 First, “suppression of uneven battery temperature distribution” will be described. For example, in the part of the circulation passage where heat is transferred from the fluid to the housing, when the passage width of the circulation passage is wide or when the circulation passage is bent, the flow velocity depends on the part in the passage width direction. Come different. Then, since the heat transfer coefficient is high at the portion where the flow velocity is high, the amount of heat transfer to the housing increases, and the fluid temperature sufficiently decreases. On the other hand, since the heat transfer coefficient is low at a portion where the flow velocity is low, the amount of heat transfer to the housing is reduced, and the fluid temperature is not sufficiently lowered. Thus, when temperature unevenness occurs in the fluid in the passage width direction, a part that is sufficiently cooled and a part that is not much cooled are generated in the battery, resulting in uneven temperature distribution of the battery. In contrast to this problem, if the fluid flow velocity is increased overall, the influence of the flow velocity variation in the passage width direction on the heat transfer coefficient variation is reduced.
この点を鑑み、上記発明では、内部フィンを、該内部フィンを流通する流体の速度が外部フィンを流通する空気の速度に比べて速くなる形状にしている。そのため、通路幅方向における熱伝達率バラツキを抑制でき、流体の温度ムラを抑制できるので、ひいては電池の温度分布ムラを抑制できる。しかも、上述の如く流速を速くすることで、熱伝達率が大きくなるので、伝熱量の増大も図ることができる。 In view of this point, in the above invention, the internal fin is shaped so that the speed of the fluid flowing through the internal fin is higher than the speed of the air flowing through the external fin. Therefore, variation in the heat transfer coefficient in the passage width direction can be suppressed, and the temperature unevenness of the fluid can be suppressed. Consequently, the temperature distribution unevenness of the battery can be suppressed. In addition, by increasing the flow velocity as described above, the heat transfer coefficient increases, so that the amount of heat transfer can be increased.
次に、「通風騒音の抑制」について説明する。フィンを流体が通過する際の通風抵抗に起因して生じる騒音(通風騒音)に関し、内部フィンで生じる通風騒音については、筐体の内部で生じるものであるため、通風騒音抑制の要求は小さい。これに対し、外部フィンで生じる通風騒音については、筐体の外部で生じるものであるため、通風騒音抑制の要求は大きい。そして、外部フィンを流通する空気(外部空気)の流速が通風騒音に与える影響は大きいため、通風騒音を抑制させるためには流速を低く抑えることが効果的である。但し、流速を低下させると熱伝達率が低くなるので、伝熱量の低下が懸念される。 Next, “suppression of ventilation noise” will be described. Regarding the noise (ventilation noise) generated due to the ventilation resistance when the fluid passes through the fins, the ventilation noise generated by the internal fins is generated inside the casing, and therefore there is little demand for suppression of the ventilation noise. On the other hand, since the ventilation noise generated by the external fin is generated outside the casing, there is a great demand for suppression of the ventilation noise. And since the influence which the flow velocity of the air (external air) which distribute | circulates an external fin has on the ventilation noise is large, it is effective to suppress the flow velocity low in order to suppress ventilation noise. However, since the heat transfer rate decreases when the flow rate is reduced, there is a concern that the amount of heat transfer will decrease.
この点を鑑み、上記発明では、内部フィンを、該内部フィンを流通する流体の速度が外部フィンを流通する空気の速度に比べて速くなる形状にしている。このことは、外部フィンを流通する空気の速度は、内部フィンを流通する流体の速度に比べて遅くなることを意味する。そのため、流速を低く抑えて通風騒音を抑制することができる。しかも、上述の如く流速を低く抑えることで、外部送風機の作動騒音も低減できる。 In view of this point, in the above invention, the internal fin is shaped so that the speed of the fluid flowing through the internal fin is higher than the speed of the air flowing through the external fin. This means that the speed of the air flowing through the external fin is slower than the speed of the fluid flowing through the internal fin. Therefore, the flow velocity can be kept low, and ventilation noise can be suppressed. In addition, the operating noise of the external blower can be reduced by keeping the flow velocity low as described above.
以上により、上記発明によれば、騒音抑制の重要度が低い筐体内部では、流体の流速を速くして電池温度分布ムラ抑制と伝熱量増大をともに実現できる。一方、騒音抑制の重要度が高い筐体外部では、外部空気の流速を遅くして騒音抑制を図ることができる。 As described above, according to the above-described invention, in the housing in which the importance of noise suppression is low, it is possible to increase both the flow rate of the fluid and suppress the uneven battery temperature distribution and increase the heat transfer amount. On the other hand, outside the housing, where the importance of noise suppression is high, noise can be suppressed by slowing the flow rate of external air.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also a combination of the embodiments even if they are not clearly specified unless there is a problem with the combination. It is also possible.
(第1実施形態)
本発明の一例である第1実施形態の電池パック100について、図1〜図7を参照しながら説明する。電池パック100は、例えば、電池に充電された電力によって駆動されるモータと、内燃機関とを走行駆動源とするハイブリッド自動車、あるいはモータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。電池パック100に含まれる複数の電池セル121は、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池等である。
(First embodiment)
A
電池パック100は、車両のトランクルーム、あるいはトランクルームより下方に設けられたトランクルーム裏エリア等のパック収容スペースに設置される。このパック収容スペースは、例えば、スペアタイヤ、工具等も収納することができる。電池パック100は、底壁112や底壁側通路135を下側にした姿勢で、パック収容スペースに設置される。
The
また、電池パック100は、車両の車室内に設けられる前部座席の下方や後部座席等の下方に設置されるようにしてもよい。この場合、電池パック100は、底壁112や底壁側通路135を下側にした姿勢で、前部座席や後部座席等の下方に設置される。また、後部座席の下方において電池パック100を設置する空間は、トランクルームよりも下方のトランクルーム裏エリアに連通させるようにしてもよい。また当該設置空間は、車外に連通するようにも構成できる。
Further, the
電池パック100は、ケース110、組電池120(セル積層体120A)、循環通路130および内部送風機140等を備えている。ケース110は、外部と隔離した密閉された内部空間を形成する。組電池120(電池)は、通電可能に接続される複数の電池セル121からなる。循環通路130は、ケース110内に形成され熱交換用の流体が流通する通路である。内部送風機140は、循環通路130に流体を循環させる。
The
また、本電池パック100においては、ケース110の内側に、内部フィン150(151、152)が、またケース110の外側に外部フィン160(161、162)が設けられている(図5、図6)。更に、外部フィン160の外側には、外部送風機172を有する外部ダクト170が設けられている(図7)。
Further, in the
尚、本実施形態では、図1において、Frは車両前方側を示し、Rrは車両後方側を示し、RHは車両右側を示し、LHは車両左側を示している。電池パック100における方向を示す際に、Fr−Rrの方向を前後方向、RH−LHの方向を左右方向と呼ぶことにする。また、重力の作用方向を上下方向と呼ぶことにする。
In this embodiment, in FIG. 1, Fr indicates the vehicle front side, Rr indicates the vehicle rear side, RH indicates the vehicle right side, and LH indicates the vehicle left side. When the direction in the
ケース110は、組電池120、および内部送風機140(140A、140B)を内部に収容する筐体である。ケース110は、内部の空間を包囲する複数の壁からなる箱形を呈し、アルミニウム板または鉄板の成型品で形成されている。ケース110は、例えば、上下方向に扁平な直方体となっており、6面、即ち、天壁111、底壁112、側壁113、側壁114、側壁115、および側壁116を有する6面体形状である。また、ケース110は、内部を区画する区画壁117、および底壁112における補強用の梁118を有している。
天壁111は、ケース110の上側の面を形成する壁であり、前後方向に長辺を有する長方形の壁となっている。底壁112は、ケース110の下側の面を形成する壁であり、天壁111と同様の形状を有している。
The
また、側壁113、114は、ケース110の左右側の面を形成する壁であり、前後方向に長辺を有する細長い長方形の壁となっている。側壁113、114は、互いに向かい合う位置関係にある。また、側壁115、116は、ケース110の前後側の面を形成する壁であり、左右方向に長辺を有する細長い長方形の壁となっている。側壁115、116は、互いに向かい合う位置関係にある。また、側壁115、116は、側壁113、114に対して直交する壁となっている。
The
ケース110は、上記各壁111〜116を用いたものに代えて、複数のケース体を接合して組み立てることにより、内部に箱体状の空間を形成して製作するようにしてもよい。また、ケース110の複数の壁のうち、所定の壁の表面には、放熱面積を大きくするために複数の凸部または凹部を形成するようにしてもよい。
The
尚、電池パック100において、側壁113、114の長辺に沿う方向が前後方向に対応しており、また、側壁115、116の長辺に沿う方向が左右方向に対応している。
In the
区画壁117は、ケース110の内部において、側壁116側に配置されて、側壁116と平行となって、側壁113、114間を繋ぐ壁となっている。区画壁117は、底壁112の上側の面、つまりケース110の内側となる面からケース110の上下方向の中間位置まで延びている。区画壁117と側壁116との間には空間117aが形成されている。空間117aには、例えば、電池管理ユニットが収容されている。
The
電池管理ユニット(Battery Management Unit)は、車両に搭載された各種の電子制御装置と通信可能に構成されている。電池管理ユニットは、少なくとも電池セル121の蓄電量を管理する機器であり、電池セル121に係る制御を行う電池制御ユニットの一例である。また、電池管理ユニットは、電池セル121に関する電流、電圧、温度等を監視すると共に、電池セル121の異常状態、漏電等を管理する機器であってもよい。
The battery management unit (Battery Management Unit) is configured to be communicable with various electronic control devices mounted on the vehicle. The battery management unit is a device that manages at least the amount of electricity stored in the
また、電池管理ユニットには、電流センサによって検出された電流値に係る信号が入力される。電池管理ユニットは、車両ECUと同様に入力回路、マイクロコンピュータ、および出力回路等を備えている。マイクロコンピュータが有する記憶手段には、電池情報がデータとして随時蓄積されている。蓄積される電池情報のデータは、例えば、電池パック100における電池電圧、充電電流、放電電流、および電池温度等である。
In addition, a signal related to the current value detected by the current sensor is input to the battery management unit. Similar to the vehicle ECU, the battery management unit includes an input circuit, a microcomputer, an output circuit, and the like. Battery information is stored as data in the storage means of the microcomputer. The stored battery information data includes, for example, the battery voltage, the charging current, the discharging current, and the battery temperature in the
また、電池管理ユニットは、各内部送風機140A、140B、外部送風機172、およびPTCヒータ144の作動を制御する制御装置としても機能するようになっている。電池管理ユニットには、電池セル121の温度を検出する温度検出器によって検出された温度情報が入力される。温度検出器は、複数の電池セル121において、各電池セル121または所定の電池セル121に設けられている。温度検出器は、電池管理ユニットに対して信号を出力する温度検出線、温度センサ等によって構成することができる。
The battery management unit also functions as a control device that controls the operations of the internal fans 140A and 140B, the
電池管理ユニットは、温度検出器によって検出される電池温度に応じて電池冷却、あるいは電池加熱を実施する条件が成立した場合には、各内部送風機140A、140B、外部送風機172、およびPTCヒータ144の作動を制御する。
When a condition for performing battery cooling or battery heating according to the battery temperature detected by the temperature detector is established, the battery management unit sets each of the internal fans 140A and 140B, the
梁118は、図1〜図3に示すように、ケース110の強度を向上させるための補強部材となっており、底壁112の上側の面、つまりケース110の内側となる面に並列となるように複数本、設けられている。本実施形態では、梁118は、5本の設定となっている。梁118は、細長の棒状を成しており、長手方向がケース110に対して前後方向を向くように、且つ、左右方向に等間隔で並ぶようにして、底壁112に設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
梁118は、ケース110に対して別体形成されたものであり、例えば、アルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。5本の梁118のうち、2本の梁118は、それぞれ、側壁113、114に沿うように(当接するように)配置されている。また、残りの3本の梁118は、2本の梁118の間に配置されている。そして、5本の梁118の間隔は、等間隔となっている。各梁118同士のピッチ(中心線間距離)は、電池セル121の左右方向の寸法と同等となるように設定されている。そして、複数本の梁118のうち、隣り合う梁118間の寸法は、1つの梁118の幅寸法よりも大きくなるように設定されている。梁118の幅寸法とは、梁118が並べられる方向の寸法である。
The
梁118の長手方向の一端側は、区画壁117に当接しており、また、梁118の長手方向の他端側は、側壁115に当接している。梁118の長さは、複数の電池セル121全体における梁118に沿う方向の長さよりも長くなるように設定されている。つまり、梁118の長手方向寸法は、複数の電池セル121によって形成されるセル積層体120Aの積層方向寸法よりも長くなるように設定されている。
One end side in the longitudinal direction of the
区画壁117と複数の電池セル121(組電池120)との間において、複数本の梁118の上面には、側壁113から側壁114に繋がる板状の閉塞壁119aが設けられている。この閉塞壁119aによって、各梁118間の空間の上側は、閉塞されている。
Between the
同様に、側壁115と複数の電池セル121(組電池120)との間において、複数本の梁118の上面には、側壁113から側壁114に繋がる板状の閉塞壁119bが設けられている。この閉塞壁119bによって、各梁118間の空間の上側は、閉塞されている。
Similarly, between the
組電池120は、複数の電池セル121が積層されたセル積層体120Aが、複数設けられて形成されている。本実施形態では、例えば、20個の電池セル121によって1つのセル積層体120Aが形成され、このセル積層体120Aが4つ並べられて、組電池120が形成されている(図1)。
The assembled
電池セル121は、前後方向に扁平な直方体を成しており、外装ケース121bから外部に突出する正極端子121c、および負極端子121dを備えている。
The
セル積層体120Aは、複数の電池セル121が積層されて、この積層された電池セル121が外装ケース121bに収容されて形成されている。即ち、複数の電池セル121は、扁平方向と直交する面が互いに向かい合うように積層されている。そして、外装ケース121bは、各電池セル121の上面側、および下面側が開口されて、各電池セル121の周囲を覆うケースとなっている。
The
セル積層体120Aにおいて、隣り合う電池セル121における異極の端子間は、バスバー等の導電部材によって電気的に接続されている。バスバーと電極端子との接続は、例えばネジ締めや、溶接等により行われる。したがって、バスバー等によって電気的に接続された複数の電池セル121の両端に配された総端子部は、外部から電力が供給されたり、他の電気機器へ向けて放電したりするようになっている。
In
また、セル積層体120Aにおいて、積層される複数の電池セル121の間には、それぞれ所定の隙間が形成されるように設置されている。この隙間の側方は、電池セル121間に設けられたカバー122により覆われている。また、カバー122は、上記隙間を形成するスペーサとしても機能する。カバー122は、例えば、外装ケース121bにおいて、各電池セル121間に仕切り壁部を設け、この仕切り壁部に凹凸等を設けることで形成対応することができる。
Further, in the
複数のセル積層体120A(各電池セル121)は、梁118の上面に固定(配置)されている。具体的には、1つのセル積層体120A(各電池セル121)は、複数の梁118が並べられた方向(左右方向)の下側の両端部が、それぞれ2本の梁118の上に乗せられて配置(固定)されている。
The plurality of
循環通路130は、ケース110内に形成され、各電池セル121の周りを熱交換用の流体が流通する通路である。循環通路130は、主に、側壁側通路131、側壁側通路132、天壁側通路133、電池通路134、底壁側通路135、および各内部送風機140A、140Bを結ぶ一連の流通通路によって形成されている。
The
側壁側通路131は、天壁111、および底壁112の両方に直交し、側壁113に対して平行に延び、複数の電池セル121(組電池120)と側壁113との間に形成される通路である。
The side wall-
側壁側通路132は、天壁111、および底壁112の両方に直交し、側壁114に対して平行に延び、複数の電池セル121(組電池120)と側壁114との間に形成される通路である。これらの側壁側通路131、132は、筐体の内面のうち所定方向(左右方向)に対して垂直に拡がる面に沿う通路であり、特許請求の範囲に記載の「筐体沿い通路」に相当する。
The side wall-
天壁側通路133は、天壁111と複数の電池セル121(組電池120)との間に形成されて、天壁111に平行に延びる通路である。
The ceiling
側壁側通路131と天壁側通路133は、天壁111と側壁113との境界部で繋がっている。また、側壁側通路132と天壁側通路133は、天壁111と側壁114との境界部で繋がっている。
The side
電池通路134は、各セル積層体120Aにおいて、隣り合う電池セル121間の隙間によって形成される通路である。図1〜3および図16に示すカバー122は、各電池セル121間の隙間の側方を閉塞する。これにより、電池通路134の流入口134aは上記隙間の上方に特定され、隙間の側方から流体が電池通路134へ流入することが無くなる。また、電池通路134の流出口134bは上記隙間の下方に特定される。
底壁側通路135は、底壁112、複数の電池セル121の下端面121a、および梁118によって囲まれた空間として形成される通路である。加えて、底壁側通路135には、底壁112、閉塞壁119a、および梁118によって囲まれた空間、更には、底壁112、閉塞壁119b、および梁118によって囲まれた空間も含まれている。底壁側通路135は、各電池セル121の下側で、隣り合う梁118の間に形成される通路となっており、本実施形態では、5本の梁118をもとに、4つの通路として形成されている。
The bottom
4つの底壁側通路135のうち、側壁113側から2つめの通路は、内部送風機140Aの近傍で、図示しない連通部によって1つめの通路と連通している。また、側壁113側から3つめの通路は、内部送風機140Bの近傍で、図示しない連通部によって4つめの通路と連通している。
Of the four bottom
電池通路134の上側に位置する流入口134aは、天壁側通路133と繋がっており、また、電池通路134の下側に位置する流出口134bは、底壁側通路135と繋がっている。
The
内部送風機140は、ケース110内に収容されて、循環通路130に熱交換用の流体を強制的に流通(循環)させる流体駆動手段である。本実施形態では、内部送風機140は、第1内部送風機140Aと第2内部送風機140Bとの2つが並ぶように設定されている。以下、2つの内部送風機140A、140Bを総称して内部送風機140として記載することもある。循環通路130に循環させる流体としては、例えば、空気、各種のガス、水、冷媒等を用いることができる。
The internal blower 140 is a fluid driving means that is housed in the
図1、図2、図4に示すように、第1内部送風機140Aは、側壁113側の2つのセル積層体120Aの領域に対応する循環通路130に流体を循環させる送風機となっている。また、第2内部送風機140Bは、側壁114側の2つのセル積層体120Aの領域に対応する循環通路130に流体を循環させる送風機となっている。第1内部送風機140Aと、第2内部送風機140Bは、ケース110の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、ケース110内において、側壁115とセル積層体120A(複数の電池セル121)との間に配置されている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the first internal blower 140 </ b> A is a blower that circulates fluid in the
各内部送風機140A、140Bは、モータ141、シロッコファン142、およびファンケーシング143を有している。
Each internal blower 140A, 140B has a
モータ141は、シロッコファン142を回転駆動させる電気機器であり、シロッコファン142の上側に設けられている。シロッコファン142は、回転軸方向に流体を吸入し、遠心方向に流体を吹出す遠心式のファンであり、回転軸が上下方向を向くように配置されている。
The
ファンケーシング143は、シロッコファン142を覆うように形成されて、シロッコファン142による流体の吸込み、および吹出し方向を設定する導風部材となっている。ファンケーシング143は、シロッコファン142の下側で開口する吸込み口143a、吹出した流体の流れを導く吹出しダクト143b、および吹出しダクト143bの先端部で開口する吹出し口143cを有している。
The
各内部送風機140A、140Bの各吸込み口143aは、底壁側通路135における側壁115側の領域と繋がるように配置されている。内部送風機140Aの吸込み口143aは、4つの底壁側通路135のうち、側壁113側から1つめと2つめの通路と繋がっている。また、内部送風機140Bの吸込み口143aは、4つの底壁側通路135のうち、側壁113側から3つめと4つめの通路と繋がっている。
Each
各内部送風機140A、140Bの各吹出しダクト143bは、シロッコファン142の側面からケース110の中心側に一旦延びて、Uターンするようにして、側壁側通路131、132側に、それぞれ延びるように形成されている。
Each
そして、内部送風機140Aの吹出し口143cは、側壁側通路131に繋がるように配置されている。具体的には、吹出し口143cは、側壁側通路131における上下方向の下側寄りの位置で、積層される複数の電池セル121のうち、側壁115側となる電池セル121の近傍で、且つ、側壁116側を向くように配置されている。
And the
また、内部送風機140Bの吹出し口143cは、側壁側通路132に繋がるように配置されている。具体的には、吹出し口143cは、側壁側通路132における上下方向の下側寄りの位置で、積層される複数の電池セル121のうち、側壁115側となる電池セル121の近傍で、且つ、側壁116側を向くように配置されている。
Further, the
ファンケーシング143の中間位置には、流体を所定温度となるように加熱するための加熱装置が設けられている。加熱装置は、例えば、自己温度制御機能を有するPTCヒータ144が用いられている。
A heating device for heating the fluid to a predetermined temperature is provided at an intermediate position of the
内部フィン150は、図5に示すように、ケース110の内側に設けられた熱交換促進用のフィンであり、第1内部フィン151、および第2内部フィン152を有している。各内部フィン151、152は、熱伝導性に優れるアルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。
As shown in FIG. 5, the internal fin 150 is a heat exchange promoting fin provided inside the
第1内部フィン151は、ケース110の前後方向を向く中心線に対して対称となるように側壁113側と、側壁114側とに設けられている。また、第2内部フィン152は、ケース110の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、天壁111の側壁113側、および側壁114側となる2箇所に設けられている。
The first
ここでは、各内部フィン151、152は、直線状に延びる板面を有したストレート形状(ストレートフィン)であり、コルゲートフィンに比べて流体に対する流通抵抗を小さく設定できる。図5、図16に示すように、内部フィン151、152は、基板部151bおよび複数のフィン部151cを有する。フィン部151cは、薄肉板状の基板部151bから垂直に突出する。複数のフィン部151cの突出高さは同一である。但し、フィン部151cが側壁113、114に沿って延びる方向の長さ(フィン長さ)はそれぞれ異なる(図5、図10)。
Here, each of the
複数のフィン部151cは、互いに平行かつ等間隔で配置され、各フィン部151cの間に流体用のフィン間通路が形成される。このフィン間通路は、側壁側通路131、132の一部を構成する。フィン部151cが側壁113、114に沿って延びる方向が、上下方向に対して交差する方向となるように、フィン部151cは傾斜配置されている。この傾斜配置により、側壁側通路131、132へ水平方向に流入した流体は、フィン部151cに導かれて、天壁111側へ流れる向きに偏向する。
The plurality of
第1内部フィン151の基板部は、細長い直角三角形状A、B、Cを成しており、角A−B−Cがほぼ直角となっている。前後方向に延びる長辺A−Bの長さは、セル積層体120Aの積層方向長さと同等に設定されている。また、上下方向に延びる短辺B−Cの長さは、側壁113、114の上下方向の寸法に対して多少小さく成るように設定されている。基板部は、前後方向の位置が、セル積層体120Aの位置に対応するように配置されている。そして、短辺B−Cが側壁116側に位置し、また短辺B−Cに対向する頂角B−A−Cが側壁115側に位置し、長辺A−Bが側壁113、114の上側の辺に沿うように配置されて、基板部は、側壁113、114の内側の面にそれぞれ接合されている。よって、基板部の斜辺C−Aは、側壁115側から側壁116側に向けて、下方向に傾斜する辺となっている。
The substrate portion of the first
第1内部フィン151のフィン部は、基板部から複数の電池セル121側に向けて垂直に突出しており、フィン部の内部により多くの流体が流通するように、突出した先端部は複数の電池セル121の側面に近接する位置まで延びている。またフィン部の板面は、上下方向に対して、下側から上側に向けて、側壁116側に傾くように設定されている。また、フィン部による流体通路の長さは、側壁115側から側壁116側に向かうほど、長くなっている。
The fin portion of the first
一方、第2内部フィン152の基板部は、細長い三角形状D、E、Fを成している。前後方向に延びる長辺D−Eの長さは、第1内部フィン151の基板部の長辺A−Bと同等に設定されている。第2内部フィン152の基板部は、前後方向の位置が、第1内部フィン151の位置に対応するように配置されている。そして、短辺E−Fが側壁115側に位置し、また短辺E−Fに対向する頂角E−D−Fが側壁116側に位置し、長辺D−Eが天壁111における前後方向の辺に沿うように配置される。第2内部フィン152の基板部は、第1内部フィン151のフィン部と隣り合うように、天壁111の内側の面に接合されている。
On the other hand, the substrate portion of the second
第2内部フィン152のフィン部は、基板部から複数の電池セル121側に向けて垂直に突出しており、フィン部の内部により多くの流体が流通するように、突出した先端部は、複数の電池セル121の上面に近接する位置まで延びている。またフィン部の板面は、左右方向に対して、ケース110の中心側に向かうほど、側壁116側に傾くように設定されている。フィン部による流体通路の長さは、側壁115側から側壁116側に向かうほど、短くなっている。そして、第2内部フィン152のフィン部による流体通路は、第1内部フィン151のフィン部による流体通路と連続するように接続されている。
The fin portion of the second
外部フィン160は、図6に示すように、ケース110の外側に設けられた熱交換促進用のフィンであり、第1外部フィン161、および第2外部フィン162を有している。各外部フィン161、162は、熱伝導性に優れるアルミニウム材、あるいは鉄材等から形成されている。
As shown in FIG. 6, the external fin 160 is a heat exchange promoting fin provided outside the
第1外部フィン161は、ケース110の前後方向を向く中心線に対して対称となるように側壁113側と、側壁114側とに設けられている。また、第2外部フィン162は、ケース110の前後方向を向く中心線に対して対称となるように、天壁111の側壁113側、および側壁114側となる2箇所に設けられている。なお、第1外部フィン161が設けられる側壁113、114は、特許請求の範囲に記載の第1壁部に相当する。第2外部フィン162が設けられる天壁111は、第1壁部に対して交差する方向に第1壁部から延びる第2壁部に相当する。
The first
ここでは、各外部フィン161、162は、波状に延びる板面を有したコルゲート形状(コルゲートフィン)であり、ストレートフィンに比べて流体に対する流熱伝達性能を大きく設定できる(図8)。波状に延びる板面の谷部はケース110の外面に接触し、波状の互いに対向する面、およびケース110で囲まれた空間により、流体用の通路であるコルゲート通路160bが形成される。コルゲート通路160bを流体が流通する方向であってコルゲート通路160bが延びる方向、つまり波状に延びる板面の稜線方向Lbと、波の連続する方向(長手方向La)とは直交する。
Here, each of the
さらに、外部フィン161、162が有する波状の互いに対向する板面には、多数のルーバ160aが形成されている。コルゲート通路160bを流れる流体の一部はルーバ160aから流出し、また、流出した流体の一部は他のルーバ160aからコルゲート通路160bへ流入する。
In addition, a large number of
なお、上述したように、コルゲート通路160bは、波状の互いに対向する面、およびケース110で囲まれた空間である。つまり、通路縦断面形状において閉じた形状である。これに対し、内部フィン150のフィン間通路は、図16に示すように、通路縦断面形状において開放された形状である。そのため、フィン間通路を流通する流体が内部フィン150と接触する面積は、コルゲート通路160bを流通する流体が外部フィン160と接触する面積に比べて小さくなる。よって、内部フィン150の通風抵抗は小さく、内部フィン150での流体速度は外部フィン160に比べて速いと言える。
Note that, as described above, the
第1外部フィン161は、複数本(ここでは2本)が一組となって設けられている。これらの第1外部フィン161は、稜線方向Lbに並べて配置されている。つまり、1本の第1外部フィン161を稜線方向Lbに分割して形成することと同義である。第1外部フィン161は、側壁113、114において、第1内部フィン151と対応する領域内で、波の連続する方向(長手方向La)が前後方向を向くように、且つ、多少、側壁116側にオフセットされるように配置されている。外部ダクト170を流通する空気が各々の第1外部フィン161を直列に流通するよう、第1外部フィン161は配置されている(図14)。複数本の第1外部フィン161は、互いの長手方向Laが交差して平行とならないように配置されている。互いの第1外部フィン161の一端同士は接触し、他端同士は離間して配置されている(図6、図10)。一端同士を接触させることにより、第1外部フィン161をバイパスして空気が流れることの抑制が図られる。他端同士間を離間させることにより、上記交差の角度を調節して第1外部フィン161の搭載範囲を調節できる。
The first
第2外部フィン162は、複数本(ここでは2本)が一組となって設けられている。これらの第2外部フィン162は、稜線方向Lbに並べて配置されている。第2外部フィン162は、天壁111の側壁113、114側において、第2内部フィン152と対応する領域内で、波の連続する方向が前後方向を向くように、且つ、第1外部フィン161よりも多少、側壁115側となるように配置されている。外部ダクト170を流通する空気が各々の第2外部フィン162を直列に流通するよう、第2外部フィン162は配置されている(図14)。複数本の第2外部フィン162は、第1外部フィン161と同様にして、互いの長手方向Laが交差し、互いの一端同士が接触し、他端同士が離間するように配置されている(図6)。
The second
また、第1外部フィン161を通過した空気と、第2外部フィン162を通過した空気は、外部ダクト170内の合流通路175に合流し、外部送風機172へと導かれる。つまり、第1外部フィン161および第2外部フィン162に並列に空気が流通するよう、外部ダクト170、第1外部フィン161および第2外部フィン162が配置されている。合流通路175に面する第1外部フィン161と、合流通路175に面する第2外部フィン162とは互いに平行となるように配置される(図7、図14)。これにより、合流通路175のうち第1外部フィン161と第2外部フィン162との間に位置する部分は、流通方向において通路断面積が均一になる。
Further, the air that has passed through the first
外部ダクト170は、図7および図9に示すように、冷却用の流体を、ケース110の外側表面に沿うように流通させるダクトとなっている。冷却用の流体は、例えば、車室内の空調された空気(冷房された冷却空気)が使用される。
As shown in FIGS. 7 and 9, the
外部ダクト170は、断面形状が扁平に形成されて、ケース110の外側表面、具体的には、側壁113、114領域、天壁111の側壁113、114側の領域、および側壁115領域に設けられている。外部ダクト170は、各外部フィン161、162を内包する(覆う)ように形成されている。外部ダクト170の内部は、主に、側壁113、114領域、天壁111の側壁113、114側領域、および側壁115領域の順に繋がる流路となっている。
The
外部ダクト170の側壁116側の両端部(側壁113、114側)が、空調空気を吸い込む吸込み部となっている。そして、この吸込み部の直後となる下流側には、吸込んだ空調空気を第1外部フィン161の下側、および第2外部フィン162のケース110中央側に分流させる風向装置171が設けられている。
Both end portions (
また、外部ダクト170の側壁115側の中央には、外部送風機172が設けられており、外部送風機172の上部、および下部が空調空気を吹出す吹出し部となっている。外部送風機172には、例えば、ターボファンが使用されている。
In addition, an
図10は、側壁113を内側から見た模式図であり、図中の一点鎖線は、第1外部フィン161、外部ダクト170および風向装置171が側壁113に取り付けられる位置を示す。図9および図10に例示するように、ケース110のうち、第1内部フィン151または第2内部フィン152が設けられている範囲を内部フィン範囲B1とする。また、ケース110のうち、外部ダクト170で覆われている部分を外部ダクト範囲B2とする。また、ケース110のうち、外部フィン160が設けられている範囲を外部フィン範囲B3とする。
FIG. 10 is a schematic view of the
そして本実施形態では、内部フィン範囲B1の全体が外部ダクト範囲B2に含まれる(重なる)よう、外部フィン160および外部ダクト170が配置されている。また、外部フィン範囲B3の全体が内部フィン範囲B1に含まれる(重なる)よう、外部フィン160が配置されている。
In the present embodiment, the external fin 160 and the
具体的には、第1外部フィン161は、側壁113、114の壁面に対して垂直方向から見て、第1内部フィン151と重複する位置に配置され、第1外部フィン161の全体が、第1内部フィン151と重複する。また、第2外部フィン162は、天壁111の壁面に対して垂直方向から見て、第2内部フィン152と重複する位置に配置され、第2外部フィン162の全体が、第2内部フィン152と重複する。
Specifically, the first
また、内部フィン150の板面がケース110内面に沿って延びる直線方向と、外部フィン160の稜線方向Lbとが交差する向きとなるよう、外部フィン160および内部フィン150は配置されている(図10)。
Further, the external fin 160 and the internal fin 150 are arranged so that the plate surface of the internal fin 150 is in a direction in which the linear direction extending along the inner surface of the
以上のように構成される電池パック100の作動について、図11〜図14を参照しながら説明する。
The operation of the
電池セル121は、電流が取り出される出力時、および充電される入力時に自己発熱する。また、電池セル121は、季節に応じてケース110外部の温度の影響を受ける。電池管理ユニットは、温度検出器によって電池パック100内の電池セル121の温度を常時モニターし、電池セル121の温度に基づいて各内部送風機140A、140B、外部送風機172、およびPTCヒータ144の作動を制御するようになっている。
The
電池管理ユニットは、電池セル121の温度に応じて、各内部送風機140A、140Bに電圧を印加して、シロッコファン142を作動させる。また、電池セル121の温度によっては、各内部送風機140A、140Bと共にPTCヒータ144を作動させる場合、あるいは各内部送風機140A、140Bと共に外部送風機172を作動させる場合がある。
The battery management unit applies a voltage to each of the internal blowers 140 </ b> A and 140 </ b> B according to the temperature of the
具体的には、電池管理ユニットは、外部送風機172を停止させつつ各送風機4を作動させる低放熱モードと、外部送風機172および各送風機4の両方を作動させる高放熱モードと、PTCヒータ144を作動させる加熱モードとに切り替える。 上記のように、低放熱モードにおいて、各内部送風機140A、140Bのみが作動された場合、ケース110内における内部の流体は、図11〜図13に示すように、循環通路130を循環する。
Specifically, the battery management unit operates the low heat dissipation mode in which each fan 4 is operated while stopping the
即ち、各内部送風機140A、140Bの吸込み口143aから吸い込まれ、吹出しダクト143bを介して、吹出し口143cから吹出される流体は、それぞれ側壁側通路131、および側壁側通路132に流入する。
That is, the fluid sucked from the
そして、各側壁側通路131、132に流入した流体は、第1内部フィン151の傾斜配置されたフィン部に沿って、下側(底壁112側)から上側(天壁111側)に向けてスムーズに流れる。各側壁側通路131、132は、各側壁側通路131、132の長辺に沿って長く延びる断面扁平な通路となっている。流体が流通する際の入口断面積としては、他の天壁側通路133、電池通路134、および底壁側通路135よりも小さくなっており、流体の流速がある程度得られ、ここでは、動圧が主体的な場となる。よって、各側壁側通路131、132において、流速を伴う流体の熱は、第1内部フィン151に効果的に伝達され、更に側壁113、114を介して外部に放出される。
The fluid flowing into the
次に、流体は、第1内部フィン151と連続的に接続される第2内部フィン152のフィン部にスムーズに流れ、このフィン部に沿って、天壁側通路133に流入する。天壁側に流入する際の入口断面積は、上記側壁側通路131、132に流入する際の入口断面積よりも格段に大きくなっており、流体の流速は小さく、ここでは、静圧が主体的な場となる。よって、各側壁側通路131、132側から天壁側通路133に流入した流体は、天壁側通路133内に均等に拡がる。
Next, the fluid smoothly flows into the fin portion of the second
図11および図12に示すように、側壁側通路131から天壁側通路133内に流入した流体は、主に側壁113側の2つのセル積層体120Aの領域に拡がる。また、側壁側通路132から天壁側通路133内に流入した流体は、主に側壁114側の2つのセル積層体120Aの領域に拡がる。そして、天壁側通路133内に流入した流体の熱は、第2内部フィン152から天壁111へ伝達され、あるいは天壁111に直接的に伝達され、外部に放出される。
As shown in FIG. 11 and FIG. 12, the fluid that has flowed into the top
次に、天壁側通路133内に流入した流体は、各電池セル121の間に形成された電池通路134を通り、底壁側通路135に至る。ここで、各側壁側通路131、132、および天壁側通路133は、各内部送風機140A、140Bの吹出しによって、陽圧空間となる。また、底壁側通路135は、各内部送風機140A、140Bの吸込みによって陰圧空間となり、両者の圧力差によって、天壁側通路133側から底壁側通路135側への流体の移動が継続的に行われることになる。そして、流体が電池通路134を通る際に、各電池セル121の熱が流体に伝達される。
Next, the fluid flowing into the top
次に、底壁側通路135に流入した流体は、各梁118の長手方向に沿うように移動して、各内部送風機140A、140Bの吸込み口143aに至る。そして、底壁側通路135内に流入した流体の熱は、底壁112に伝達され、外部に放出される。
Next, the fluid flowing into the bottom
なお、内部送風機140A、140Bから吹出された流体の全量が、各側壁側通路131、132、天壁側通路133、電池通路134、底壁側通路135を順に流通するように循環通路130は形成されている。つまり、これらの通路をバイパスして流体が流れることのないよう、循環通路130は形成されている。
The
上記のように、ケース110内の循環通路130を流体が循環することで、主に、面積の広い天壁111、および底壁112から流体の熱、即ち電池セル121の熱が外部に放出される。このとき、各内部フィン151、152によって、熱交換が促進されるようになっている。よって、各電池セル121は、適切な温度に調節される。
As described above, the fluid circulates through the
また、上記のように、加熱モードでは、各内部送風機140A、140Bの作動に加えて,PTCヒータ144が作動される。このとき、吹出しダクト143b内を流通する流体は、PTCヒータ144によって加熱される。そして、この加熱された流体が上記のように、ケース110内の循環通路130を循環することで、逆に各電池セル121は、加熱された流体によって適正作動可能な温度に昇温され、低温時における性能低下が是正される。
As described above, in the heating mode, the
更に、上記のように、高放熱モードでは、各内部送風機140A、140Bの作動に加えて、外部ダクト170における外部送風機172が作動される。この場合は、車室内の空調空気が外部ダクト170の吸込み部から外部ダクト170内に吸込まれる。
Further, as described above, in the high heat dissipation mode, the
吸込み口から吸込まれた空調空気は、図14に示すように、風向装置171によって、分流され、第1外部フィン161の下側と、第2外部フィン162のケース110の中央側に向け分流される。そして、それぞれの流れは、各外部フィン161、162を横切るように通過、合流して、外部送風機172の上下部に設けられた吹出し部から吹出される。
As shown in FIG. 14, the conditioned air sucked from the suction port is diverted by the
このとき、ケース110内の流体の熱は、各内部フィン151、152、側壁113、114、天壁111、各外部フィン161、162を介して空調空気に伝達されて、外部に放出される。よって、ケース110内の流体の熱は、各内部フィン151、152に加えて、各外部フィン161,162によって、熱交換が更に促進されるようになっている。そして、各電池セル121は、短時間で適切な温度に強制冷却される。
At this time, the heat of the fluid in the
以上のように構成される電池パック100の、循環通路130の通路断面積の設定について、図5および図15を参照しながら説明する。
The setting of the passage cross-sectional area of the
図5に示すように、側壁側通路131、132は、第1内部フィン151が配置されたフィン領域131a、132aと、第1内部フィン151が配置されていないフィンレス領域131b、132bとに区画されている。フィンレス領域131b、132bは、フィン領域131a、132aの上流側に位置する。側壁側通路131、132へ流入した流体は、フィンレス領域131b、132bを水平方向に流れ、その後、フィン領域131a、132aの流入口であるフィン流入口151aへ流入する。
As shown in FIG. 5, the
なお、図5に示す斜辺C−Aの下端と底壁112とは閉塞されている。具体的には、斜辺C−Aの下端を底壁112に接触させる。或いは、斜辺C−Aの下端と底壁112の間にパッキンを配置する。これにより、フィンレス領域131b、132bへ流入した流体が、フィン領域131a、132aを通過せずに斜辺C−Aの下端と底壁112との間から漏れ出ることを抑制できる。
Note that the lower end of the hypotenuse C-A and the
図15は、循環通路130の通路断面積A1〜A5を模式的に示す。本明細書に記載の「通路断面積」とは、該当する通路のうち、流体の流れ方向に対して垂直な方向の面積のことである。側壁側通路131、132のうち通路断面積が最大となっている箇所は、フィン流入口151aである。本実施形態に係るフィン流入口151aでの通路断面積A2は、側壁側通路131、132のうち通路断面積が最大となっている箇所の面積であり、「側壁側通路の通路断面積」に相当する。なお、循環通路130は、2つの内部送風機140A、140Bの各々に分担され、左右対称に並列に流体が流通することは先述した通りである。以下の説明では、一方の内部送風機140Aに分担された循環通路の通路断面積について説明する。
FIG. 15 schematically shows passage cross-sectional areas A1 to A5 of the
フィン流入口151aの面積である通路断面積A2は、側壁113、114に沿い水平方向にフィンレス領域131bを見た面積であるフィンレス領域131bの通路断面積A1よりも大きい。この通路断面積A1は、フィンレス領域131bへ流体が流入する流入口であるフィンレス流入口131cの面積と同一である。
The cross-sectional area A2 that is the area of the
フィン流入口151aからフィン領域131a、132aへ流入した流体は、第1内部フィン151、151により上方向へと流れの向きを変えられ、天壁側通路133の流入口である天壁側流入口133aへ流入する。つまり、天壁側流入口133aは、流入側空間Sinのうち、側壁側通路131、132と連通する部分である連通口に相当する。天壁側流入口133aでの通路断面積A3は、フィン流入口151aでの通路断面積A2よりも大きい。
The fluid flowing into the
天壁側流入口133aから天壁側通路133へ流入した流体は、下方向へと流れの向きを変えられるとともに、複数の電池通路134へ分配される。複数の電池通路134の通路断面積を合算した通路断面積A4は、天壁側流入口133aでの通路断面積A3よりも小さい。具体的には、4列配置された電池セル121のうちの2列分の電池セル121により形成される電池通路134の通路断面積を合算した値が、上述した通路断面積A4に相当し、「電池通路の通路断面積」に相当する。
The fluid flowing into the top
複数の電池通路134から流出する流体は、底壁側通路135により集合され、複数の電池通路134からの流出流体の全てが集合した後、底壁側通路135からの流出口となる底壁側流出口135aから流出し、吸込み口143aから吸い込まれる。複数の底壁側通路135の通路断面積を合算した通路断面積A5は、フィン流入口151aでの通路断面積A2よりも大きい。具体的には、4列配置された底壁側通路135のうちの2列分の底壁側流出口135aの通路断面積を合算した値が、上述した通路断面積A5に相当し、「底壁側流出口の通路断面積」に相当する。また、通路断面積A5は、電池通路134の通路断面積A4よりも大きい。
The fluid flowing out from the plurality of
以上のように、本実施形態の電池パック100では、ケース110内に電池セル121、循環通路130、および各内部送風機140A、140Bを設けている。更に、PTCヒータ144、および各内部フィン151、152を設けることで、各内部送風機140A、140Bの作動音を車室内に漏らすことなく、電池セル121の温度に応じて、各電池セル121の温調、加熱を適切に行うことが可能となっている。更には、各外部フィン161,162、および外部ダクト170(外部送風機172)を設けることで、高温時における強制冷却の実施も可能となっている。
As described above, in the
次に、上述した通路断面積A1〜A5の設定による流体の風速について、図16を用いて説明する。通路断面積A1〜A5が小さいほど流速は速くなる。そのため、A3>A2、A5>A2、A3>A4、A5>A4といった上述の大小関係にしたがって、流速の大小関係も特定される。 Next, the wind speed of the fluid by setting the above-described passage cross-sectional areas A1 to A5 will be described with reference to FIG. The smaller the passage cross-sectional areas A1 to A5, the faster the flow velocity. Therefore, the magnitude relationship of the flow velocities is also specified in accordance with the above magnitude relationship such as A3> A2, A5> A2, A3> A4, A5> A4.
例えば、A3>A2、A3>A4との大小関係に起因して、天壁側流入口133aから天壁側通路133へ流入する流体の速度は、フィン流入口151aからフィン領域131aへ流入する流体の流速、および電池通路134での流速よりも遅い。例えば、A5>A2、A5>A4との大小関係に起因して、底壁側流出口135aから流出する流体の風速は、フィン領域131aへ流入する流体の流速、および電池通路134での流速よりも遅い。
For example, due to the magnitude relationship between A3> A2 and A3> A4, the velocity of the fluid flowing from the top
天壁側通路133のうち、電池通路134の流入口134aに面した空間であって、図16の網点を付した部分は、特許請求の範囲に記載の「流入側空間Sin」に相当する。より具体的に説明すると、隣り合う電池セル121の互いに対向する面と、互いに対向する一対のカバー122とで囲まれた空間により、電池通路134は上下方向(ケース110の短手方向)に延びる形状となる。電池通路134が延びる方向(上下方向)に流入口134aを延長させた仮想面(図16の一点鎖線参照)と、天壁111とで囲まれた空間が、天壁側通路133のうちの流入側空間Sinに相当する。換言すれば、天壁側通路133のうち、電池通路134が延びる方向から見て流入口134aと重なる領域が、流入側空間Sinに相当する。流入側空間Sinは、天壁側通路133の流体を各々の流入口134aへ分配するように機能する。
Of the top
底壁側通路135のうち、電池通路134の流出口134bに面した空間であって、図16の網点を付した部分は、特許請求の範囲に記載の「流出側空間Sout」に相当する。より具体的に説明すると、電池通路134が延びる方向(上下方向)に流出口134bを延長させた仮想面(図示せず)と、底壁112とで囲まれた空間が、底壁側通路135のうちの流出側空間Soutに相当する。換言すれば、底壁側通路135のうち、電池通路134が延びる方向から見て流出口134bと重なる領域が、流出側空間Soutに相当する。流出側空間Soutは、底壁側通路135の流体を各々の流出口134bから集合させるように機能する。
Of the bottom
図16中の符号V1は、側壁側通路131、132での流体の流速V1を示す。例えば、側壁側通路131、132の任意箇所で計測される流速を上記流速V1とする。或いは、側壁側通路131、132の複数箇所で計測される流速の平均を上記流速V1としてもよい。或いは、複数箇所で計測される流速の最大値または最小値を上記流速V1とする。或いは、側壁側通路131、132のうちフィン流入口151aでの流速を上記流速V1とする。或いは、側壁側通路131、132のうちフィンレス領域131bでの流速またはフィン領域131aでの流速を上記流速V1とする。
A reference symbol V1 in FIG. 16 indicates the flow velocity V1 of the fluid in the
図16中の符号V2は、流入側空間Sinでの流体の流速V2を示す。例えば、流入側空間Sinの任意箇所で計測される流速を上記流速V2とする。或いは、流入側空間Sinの複数箇所で計測される流速の平均を上記流速V2とする。或いは、流入側空間Sinの複数箇所で計測される流速の最大値または最小値を上記流速V2とする。 The code | symbol V2 in FIG. 16 shows the flow velocity V2 of the fluid in the inflow side space Sin. For example, the flow velocity measured at an arbitrary location in the inflow side space Sin is defined as the flow velocity V2. Or let the average of the flow velocity measured in several places of inflow side space Sin be the said flow velocity V2. Alternatively, the maximum value or the minimum value of the flow velocity measured at a plurality of locations in the inflow side space Sin is set as the flow velocity V2.
図16中の符号V3は、電池通路134での流体の流速V3を示す。例えば、電池通路134の任意箇所で計測される流速を上記流速V3とする。或いは、電池通路134の複数箇所で計測される流速の平均を上記流速V3とする。或いは、電池通路134の複数箇所で計測される流速の最大値または最小値を上記流速V3とする。
A reference symbol V3 in FIG. 16 indicates a fluid flow velocity V3 in the
図16中の符号V4は、流出側空間Soutでの流体の流速V4を示す。例えば、流出側空間Soutの任意箇所で計測される流速を上記流速V4とする。或いは、流出側空間Soutの複数箇所で計測される流速の平均を上記流速V4とする。或いは、流出側空間Soutの複数箇所で計測される流速の最大値または最小値を上記流速V4とする。 A symbol V4 in FIG. 16 indicates the flow velocity V4 of the fluid in the outflow side space Sout. For example, the flow velocity measured at an arbitrary location in the outflow space Sout is defined as the flow velocity V4. Or let the average of the flow velocity measured in several places of the outflow side space Sout be the said flow velocity V4. Alternatively, the maximum value or the minimum value of the flow velocity measured at a plurality of locations in the outflow side space Sout is set as the flow velocity V4.
以上により、本実施形態によれば、内部フィン150は、直線状に延びる板面を有したストレート形状である。そのため、ケース110の内部において、コルゲート形状にした場合に比べて内部フィン150の通風抵抗が小さくなり、流体の流速を速くできる。よって、側壁側通路131、132の通路幅方向、つまり内部フィン150が側壁113、114に沿って延びる方向に対して垂直な方向における熱伝達率バラツキを抑制できる。そのため、電池通路134へ流入する流体の温度分布ムラを抑制できるので、組電池120の温度分布ムラを抑制できる。しかも、上述の如く流速を速くすることで、熱伝達率が大きくなり、流体から内部フィン150への伝熱量の増大も図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the internal fin 150 has a straight shape having a plate surface extending linearly. For this reason, the ventilation resistance of the internal fins 150 is smaller in the
また、外部フィン160は、波状に延びる板面を有したコルゲート形状である。そのため、ケース110の外部において、ストレート形状にした場合に比べて低い流速でも十分な伝熱量を確保できる。よって、流速を低く抑えて通風騒音を抑制することと、伝熱量の増大との両立を図ることができる。しかも、上述の如く流速を低く抑えることで、外部送風機172の作動騒音も低減できる。
Further, the external fin 160 has a corrugated shape having a plate surface extending in a wave shape. Therefore, a sufficient amount of heat transfer can be ensured outside the
要するに、ケース110内部では、騒音抑制の重要度は低く温度バラツキ抑制の重要度は高い。一方、ケース110外部では、温度バラツキ抑制の重要度は低く騒音抑制の重要度は高い。これらの点に着目すると、上記効果を発揮させるためには、内部フィン150についてはストレート形状、外部フィン160についてはコルゲート形状が適していると言える。
In short, in the
しかも、本実施形態に係る外部フィン160には、波状に延びる板面にルーバ160aが形成されている。そのため、ストレート形状にした場合に比べて低い流速でも十分な伝熱量を確保できる、といった先述の効果を促進できる。よって、外部フィン160での流速を低く抑えて通風騒音を抑制することと、伝熱量の増大との両立を促進できる。
Moreover, in the external fin 160 according to the present embodiment, a
さらに本実施形態では、外部フィン範囲B3の全体が、内部フィン範囲B1に含まれている。そのため、内部フィン150からケース110へ移動した熱が外部フィン160から放熱される量を多くできる。よって、内部フィン150についてはストレート形状、外部フィン160についてはコルゲート形状にすることによる、上述した伝熱量増大の効果を促進できる。
Further, in the present embodiment, the entire outer fin range B3 is included in the inner fin range B1. Therefore, the amount of heat transferred from the internal fin 150 to the
さらに本実施形態では、外部フィン160の板面が延びる波状の稜線方向Lbと、その外部フィン160と重複する位置にある内部フィン150の板面が延びる直線方向とが交差する。これによれば、内部フィン150を流通する流体と、外部フィン160を流通する流体とが平行流になることを抑制でき、少しでも対向流に近づけることができる。よって、上述したフィン形状にすることによる伝熱量増大の効果を促進できる。本実施形態では特に第2外部フィン162が、第1外部フィン161に比べて対向流にさせる度合いを大きくできている。
Furthermore, in the present embodiment, the wavy ridge line direction Lb in which the plate surface of the external fin 160 extends intersects with the linear direction in which the plate surface of the internal fin 150 at a position overlapping the external fin 160 extends. According to this, it can suppress that the fluid which distribute | circulates the internal fin 150, and the fluid which distribute | circulates the external fin 160 become a parallel flow, and can be brought close to a counterflow as much as possible. Therefore, the effect of increasing the heat transfer amount due to the fin shape described above can be promoted. In the present embodiment, in particular, the degree to which the second
さらに本実施形態では、第2外部フィン162は、複数本に分割して流体が直列に流通するように配置されている。そのため、複数本分に相当する幅広の第2外部フィン162を1本配置する場合に比べて、第2外部フィン162の配置レイアウトの自由度を向上できる。よって、上述した対向流の度合いが高まる外部フィンの配置にすることを、促進できる。また、第1外部フィン161については、複数本に分割して形成することで、限られた内部フィン範囲B1において、第1外部フィン161の長手方向La寸法をできるだけ大きくするよう、第1外部フィン161を配置できる。
Furthermore, in this embodiment, the 2nd
さらに本実施形態では、第1外部フィン161および第2外部フィン162に並列に空気が流通するよう、外部ダクト170、第1外部フィン161および第2外部フィン162が配置されている。これによれば、第1外部フィン161および第2外部フィン162へ直列に空気を流通させる場合に比べて、外部フィン160の通風抵抗を小さくできる。よって、外部フィン160をコルゲート形状にすることによる、上述した騒音抑制の効果を促進できる。
Furthermore, in the present embodiment, the
さらに本実施形態によれば、ケース110のうち内部フィン範囲B1の全体が、外部ダクト範囲B2に含まれている。そのため、第1内部フィン151を通じてケース110に伝わった熱が、第1外部フィン161に伝わり易くなる。そして、第1外部フィン161に伝わった熱は、外部送風機172により外部ダクト170を流通する空気(空調空気)と熱交換して放熱されることとなる。よって、単位時間あたりの放熱量を増大でき、電池セル121の冷却を促進できる。このような放熱量増大の効果は、高放熱モードで外部送風機172を作動させた際に特に顕著に発揮される。
Furthermore, according to the present embodiment, the entire internal fin range B1 of the
さらに本実施形態では、天壁側流入口133aの通路断面積A3を、側壁側通路131、132の通路断面積A2よりも大きく設定している。そのため、流入側空間Sinでの流体の流速V2は、側壁側通路131、132での流体の流速V1に比べて低下する。このことは、流速エネルギが減少した分だけ圧力エネルギが増大することを意味し、圧力エネルギが増大するということは、流体が静圧化されて流量分布が均一化されることを意味する。よって、本実施形態によれば、天壁側通路133の流体が複数の電池通路134へ分配されるにあたり、分配のバラツキ、つまり流入量の分布バラツキが低減される。よって、電池セル121からの放熱量のバラツキを低減できるので、電池セル121の温度分布バラツキを低減でき、その結果、電池パック100全体の充放電性能を十分に発揮させることを促進できる。
Furthermore, in this embodiment, the passage cross-sectional area A3 of the ceiling
さらに本実施形態では、底壁側流出口135aの通路断面積A5を、側壁側通路131、132の通路断面積A2よりも大きく設定している。そのため、流出側空間Soutでの流体の流速V4は、側壁側通路131、132での流体の流速V1に比べて低下する。このことは、流速エネルギが減少した分だけ圧力エネルギが増大することを意味し、流体が静圧化されて流量分布が均一化されることを意味する。よって、本実施形態によれば、複数の電池通路134から流出する流体を底壁側通路135で集合させるにあたり、電池通路134からの流出量の分布バラツキが低減される。よって、電池セル121からの放熱量のバラツキを低減できるので、電池セル121の温度分布バラツキを低減でき、その結果、電池パック100全体の充放電性能を十分に発揮させることを促進できる。
Furthermore, in this embodiment, the passage sectional area A5 of the bottom
上述した通路断面積A2、A3、A5の大小関係を換言すると、側壁側通路131、132の通路断面積A2は、他の通路断面積A3、A5より小さく設定されている。そのため、側壁側通路131、132の流体は、圧力エネルギの減少分だけ流速エネルギが増大し、天壁側通路133および底壁側通路135の流体に比べて流速が増大する。つまり、流速V1は、流速V2、V3よりも速い。よって、流体の熱がケース110へ移動する際の熱伝達率を大きくでき、ケース110から外部空気へ放熱する放熱量を増大できる。
In other words, the cross-sectional area A2 of the side wall-
そして、側壁側通路131、132では、流速エネルギ増大に伴い流速分布にバラツキが促進されるが、先述したように天壁側通路133(流入側空間Sin)で静圧化される。したがって、本実施形態によれば、電池通路134への分配バラツキによる電池セル121の温度分布バラツキと、側壁側通路131、132での放熱量増大との両立を図ることができる。
In the side wall-
加えて、本実施形態では、第1内部フィン151を側壁側通路131、132に配置し、ストレート形状にして通風抵抗を小さくさせている。そのため、通路断面積A2を小さくすることで側壁側通路131、132での流速を増大させることが、第1内部フィン151により妨げられてしまうことを抑制できる。また、ストレートフィンを採用することにより、流体の流れ方向変換で生じる通風抵抗を低減できる。
In addition, in this embodiment, the 1st
しかも、第1内部フィン151は、側壁側通路131、132へ水平方向に流入した流体の流れ方向を、天壁側通路133へ導く向きに配置されている。具体的には、図5に示すように第1内部フィン151は傾斜配置されている。そのため、放熱量増大のための第1内部フィン151を、流体の流れ方向変換に用いることができ、方向変換させつつ放熱量増大を図ることができる。
Moreover, the first
ここで、本実施形態に反して、複数本の第1内部フィン151を傾斜配置させずに水平方向に延びる向きに水平配置した場合には、フィン流入口の面積は通路断面積A1と同等になる。すると、本実施形態に係るフィン流入口151aに比べてフィン流入口の面積が小さくなるので、第1内部フィン151の本数を少なくせざるを得なくなる。また、第1内部フィン151の上流部分では高温の流体が第1内部フィン151と熱交換するのに対し、第1内部フィン151の下流部分では低温の流体が第1内部フィン151と熱交換することとなる。よって、第1内部フィン151の下流部分では外気温度と流体温度との温度差が小さくなり、熱交換効率が悪くなる。この点を鑑みると、上記水平配置の場合には、傾斜配置の場合に比べて第1内部フィン151の長さが長くなるので、熱交換効率の悪い領域が増えてしまう。
Here, contrary to the present embodiment, when the plurality of first
これらの点を鑑みた本実施形態では、側壁側通路131、132は、第1内部フィン151が配置されたフィン領域131a、132aと、フィン領域131a、132aの上流側に位置するフィンレス領域131b、132bとに区画されている。そして、フィン領域131a、132aへ流体が流入するフィン流入口151aの面積である通路断面積A2は、フィンレス領域131b、132bへ流体が流入するフィンレス流入口131cの面積である通路断面積A1よりも大きい。そのため、上述の如く第1内部フィン151を水平配置した場合に比べて、第1内部フィン151の長さを短くしつつ本数を多くできる。よって、第1内部フィン151の長さが短くなることで熱交換効率の悪い領域を減らすことができ、かつ、短くなることで第1内部フィン151の1本当りの放熱面積が少なくなった分を本数増量で補うことができる。したがって、水平配置の場合に比べて放熱量を増大できる。なお、通路断面積A1は、フィンレス領域131b、132bへ流体が流入する流入方向(水平方向)にフィンレス領域131b、132bを見た通路断面積である。
In the present embodiment in view of these points, the
ここで、側壁113、114は矩形であるため、上述の如く第1内部フィン151が有する複数本のフィン部を傾斜配置すると、フィン部の長さが大きく異なってくる。すると、いずれのフィン部を通過したかに応じて、第1内部フィン151から流出する流体の温度にバラツキが生じる。
Here, since the
この点を鑑みた本実施形態では、第2内部フィン152のうち側壁側通路131の下流部分から流体が流入する部分であるほど、第2内部フィン152のフィン部の長さは短く設定されている。換言すれば、第2内部フィン152のうち、第1内部フィン151のフィン部が長いほど、対応する第2内部フィン152のフィン部が短く設定されている。そのため、第1内部フィン151および第2内部フィン152の両方を合算したフィン部の長さのバラツキを抑制できる。よって、電池通路134へ流入する流体の温度バラツキを抑制できる。
In this embodiment in view of this point, the length of the fin portion of the second
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、内部フィン範囲B1の全体が、外部ダクト範囲B2に含まれている。これに対し本実施形態では、図17および図18に示すように、内部フィン範囲B1の全体が、外部ダクト範囲B2の外に位置する。さらに、天壁111のうち第2内部フィン152が設けられている範囲の全体が、天壁111のうち外部ダクト170で覆われている範囲の外に位置する。つまり、ケース110のうち内部フィン150が設けられている範囲の全体が外部ダクト170の外に位置する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the entire internal fin range B1 is included in the external duct range B2. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 17 and 18, the entire inner fin range B1 is located outside the outer duct range B2. Further, the entire range of the
また、第1外部フィン161は、側壁113、114の壁面に対して垂直方向から見て、第1内部フィン151から外れた位置に配置されている。具体的には、第1外部フィン161の全体が、第1内部フィン151から外れた位置に配置される。第2外部フィン162は、天壁111の壁面に対して垂直方向から見て、第2内部フィン152から外れた位置に配置されている。具体的には、第2外部フィン162の全体が、第2内部フィン152から外れた位置に配置される。
Further, the first
先述したように、高放熱モードでは、内部送風機140を作動させるとともに、外部送風機172を作動させる。一方、低放熱モードでは、内部送風機140を作動させる一方で外部送風機172を停止させる。
As described above, in the high heat dissipation mode, the internal fan 140 is operated and the
さて、外部送風機172はケース110の外部に配置されており、外部送風機172の吸込口および吹出口はケース110の外部に開放されているため、内部送風機140に比べて騒音がユーザに聞こえやすくなる。この点を鑑み、電池セル121の温度が所定温度よりも低い場合には、上述の如く外部送風機172を停止させることは、騒音低下の点で望ましい。しかしながら、外部送風機172を停止させている状況下では、外部ダクト170に空気が流れないため、外部ダクト170内で高温の空気が溜まってしまい、外部ダクト170がケース110からの放熱の妨げとなる。
Now, since the
この点を鑑みた本実施形態では、内部フィン範囲B1の全体が、外部ダクト範囲B2の外に位置する。そのため、外部送風機172を停止させている状況下において、外部ダクト170がケース110からの放熱の妨げとなることを抑制できる。よって、外部送風機172の停止時において、ケース110からの放熱量を増大できる。
In this embodiment in view of this point, the entire internal fin range B1 is located outside the external duct range B2. Therefore, it is possible to suppress the
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、内部フィン範囲B1の全体が、外部ダクト範囲B2に含まれている。これに対し本実施形態では、図19および図20に示すように、内部フィン範囲B1が部分的に、外部ダクト範囲B2に含まれている。さらに、天壁111のうち第2内部フィン152が設けられている範囲が部分的に、天壁111のうち外部ダクト170で覆われている範囲に含まれている。つまり、ケース110のうち内部フィン150が設けられている範囲が部分的に外部ダクト170の範囲に含まれている。
(Third embodiment)
In the first embodiment, the entire internal fin range B1 is included in the external duct range B2. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIGS. 19 and 20, the internal fin range B1 is partially included in the external duct range B2. Further, the range in which the second
また、第1外部フィン161は、側壁113、114の壁面に対して垂直方向から見て、第1内部フィン151と部分的に重複する位置に配置されている。具体的には、第1外部フィン161が部分的に、第1内部フィン151と重複する位置に配置される。第2外部フィン162は、天壁111の壁面に対して垂直方向から見て、第2内部フィン152と部分的に重複する位置に配置されている。
The first
以上により、本実施形態によれば、内部フィン範囲B1が部分的に、外部ダクト範囲B2に含まれている。そのため、外部送風機172を停止させている状況下においては、内部フィン範囲B1の全体が外部ダクト範囲B2に位置する場合に比べて、外部ダクト170がケース110からの放熱の妨げとなることを抑制できる。それでいて、外部送風機172を作動させている状況下においては、内部フィン範囲B1の全体が外部ダクト範囲B2の外に位置する場合に比べて、第1内部フィン151を通じてケース110に伝わった熱が、第1外部フィン161に伝わり易くなる。よって、ケース110からの放熱量を増大できる。
As described above, according to the present embodiment, the internal fin range B1 is partially included in the external duct range B2. Therefore, in a situation where the
(その他の実施形態)
前述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the preferred embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is. The structure of the above-described embodiment is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
上記第1実施形態では、外部フィン範囲B3の全体が内部フィン範囲B1に含まれる(重なる)よう、外部フィン160が配置されている。これに対し、外部フィン範囲B3の一部が内部フィン範囲B1に含まれるように配置されていてもよいし、第2実施形態の如く、外部フィン範囲B3の全体が内部フィン範囲B1の外に位置していてもよい。 In the first embodiment, the external fins 160 are arranged so that the entire external fin range B3 is included (overlapped) in the internal fin range B1. On the other hand, a part of the outer fin range B3 may be arranged so as to be included in the inner fin range B1, or the entire outer fin range B3 is outside the inner fin range B1 as in the second embodiment. May be located.
図8に示す実施形態では、外部フィン160のコルゲート形状は、板面が湾曲した波形状である。つまり、コルゲート通路160bのうち、稜線方向Lbに対して垂直な方向の断面形状は、湾曲した形状である。これに対し、外部フィン160のコルゲート形状は、コルゲート通路の断面形状が矩形となるように、複数の角部で板面を屈曲させた波形状であってもよい。また、図8に示す実施形態では、外部フィン160の板面にルーバ160aが形成されているが、ルーバ160aが形成されていなくてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 8, the corrugated shape of the external fin 160 is a wave shape with a curved plate surface. That is, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the ridge line direction Lb in the
上記各実施形態では、内部フィン150は、平坦な板面が直線状に延びる形状である。これに対し、内部フィン150は、板面が平坦であれば、湾曲して延びる形状であってもよい。また、内部フィン150は、板面に切り欠きを有する形状であってもよい。 In each of the above embodiments, the internal fin 150 has a shape in which a flat plate surface extends linearly. On the other hand, the inner fin 150 may have a curved and extending shape as long as the plate surface is flat. Moreover, the shape which has a notch in the plate surface may be sufficient as the internal fin 150. FIG.
上記各実施形態では、内部フィン150をストレート形状、外部フィン160をコルゲート形状にしているが、内部フィンを流通する流体速度(内部速度)が外部フィンを流通する空気速度(外部速度)に比べて速ければ、上記形状以外でもよい。また、内部フィン150の放熱能力が、外部フィン160の放熱能力に対して高くなるように、内部フィン150および外部フィン160の形状を設定してもよい。上記放熱能力とは、所定のフィン搭載スペースかつ所定の流体速度における、放熱量の多さのことである。 In each of the embodiments described above, the internal fin 150 has a straight shape and the external fin 160 has a corrugated shape, but the fluid velocity (internal velocity) flowing through the internal fin is higher than the air velocity (external velocity) flowing through the external fin. Other shapes than the above may be used as long as they are fast. Further, the shapes of the internal fins 150 and the external fins 160 may be set so that the heat dissipation capability of the internal fins 150 is higher than the heat dissipation capability of the external fins 160. The heat dissipation capability is the amount of heat dissipation in a predetermined fin mounting space and a predetermined fluid velocity.
上記第1実施形態では、第1外部フィン161は、複数本に分割して流体が直列に流通するように配置されている。同様にして、第2外部フィン162は、複数本に分割して流体が直列に流通するように配置されている。これに対し、上述の如く分割することを廃止して、第1外部フィン161および第2外部フィン162を1本ずつにしてもよい。また、複数本に分割した外部フィンに並列に流体を流通させてもよい。
In the said 1st Embodiment, the 1st
上記第1実施形態では、第1外部フィン161および第2外部フィン162へ並列に空気を流通させている。これに対し、第1外部フィン161および第2外部フィン162へ直列に空気を流通させるよう、外部ダクト170、第1外部フィン161および第2外部フィン162を配置してもよい。
In the first embodiment, air is circulated in parallel to the first
図16に示す実施形態では、第1内部フィン151のフィン部の先端と、電池セル121の外装ケース121bとの間に隙間が形成されている。これに対し、上記隙間にシール材を配置して、フィン部の先端と外装ケース121bとの間をシールさせてもよい。先述した通り、フィン領域131a、132aの流入口であるフィン流入口151aが、「側壁側通路131、132の通路断面積A2」に相当する。そして、第1実施形態に係るフィン流入口151aには、厳密には、第1内部フィン151の流入口に加えて上記隙間が含まれている。これに対し、上述の如くシール材を配置すれば、上記隙間が存在しなくなるので、フィン流入口151aは、第1内部フィン151の流入口と一致する。つまり、第1内部フィン151と熱交換することなく天壁側流入口133aへ流体が流入することを抑制でき、ケース110から外部空気への放熱量を増大できる。
In the embodiment shown in FIG. 16, a gap is formed between the tip of the fin portion of the first
また、上述の如くシール材を配置することに替え、フィン部151cの先端をカバー122に当接させて上記隙間を低減させるようにしてもよい。或いは、フィン部151cの先端を、電池セル121の外装ケース121bに当接させてもよい。
Further, instead of disposing the sealing material as described above, the gap may be reduced by bringing the tip of the
上述した各実施形態では、天壁側流入口133aの通路断面積A3と、底壁側流出口135aの通路断面積A5と、側壁側通路131、132の通路断面積A2と、電池通路134の通路断面積A4との大小比較に関し、以下の大小関係を全て満たしている。すなわち、A3>A2、A5>A2、A3>A4、A5>A4といった4つの条件を全て満たすように設定されている。これに対し、これら4つの条件の少なくとも1つを満たすように設定してもよい。
In each of the embodiments described above, the passage cross-sectional area A3 of the top
天壁側流入口133aの通路断面積A3と、底壁側流出口135aの通路断面積A5との大小比較に関し、A5>A3、A5<A3およびA5=A3のいずれであってもよい。
Regarding the size comparison between the passage sectional area A3 of the top
電池通路134の通路断面積A4と側壁側通路131、132の通路断面積A2との大小比較に関し、A4>A2、A4<A2およびA4=A2のいずれであってもよい。
Regarding the size comparison between the passage sectional area A4 of the
上記第1実施形態では、第1内部フィン151は、側壁側通路131、132へ水平方向に流入した流体の流れ方向を、天壁側通路133へ導く向きに傾斜配置されている。これに対し、第1内部フィン151は、側壁側通路131、132へ水平方向に延びるように水平配置されていてもよい。この場合、側壁側通路131、132を流通する流体は、第1内部フィン151を通過した後に、上方へ向きを変えて天壁側流入口133aへ流入することとなる。また、第1内部フィン151および第2内部フィン152の少なくとも一方は廃止されていてもよい。また、第1外部フィン161および第2外部フィン162の少なくとも一方は廃止されていてもよい。
In the first embodiment, the first
上記第1実施形態の電池パック100は、複数個の内部送風機140A、140Bを用いて、循環通路130に流体を循環せるようにしたが、例えば1個の送風機、あるいは3個以上の送風機によって、循環通路130に流体を循環させるようにしてもよい。
In the
また、ケース110の内部に設けられる内部送風機140A、140Bが内蔵するファンには、上記第1実施形態に記載するシロッコファンの他、軸流ファン、ターボファン等を用いることができる。また、PTCヒータ144は、ファンケーシング143の内部に限らず、ケース110の内部で、ファンケーシング143の外部に設けるようにしてもよい。
In addition to the sirocco fan described in the first embodiment, an axial fan, a turbo fan, or the like can be used as a fan built in the internal fans 140A and 140B provided inside the
前述の各実施形態における内部フィン150及び外部フィン160は、ケース110の壁に対して別体の部品であるフィンを固定したものでもよいし、ケース110の壁の一部をフィン形状に形成してフィンとするものでもよい。
The inner fin 150 and the outer fin 160 in each of the above-described embodiments may be those in which fins that are separate parts are fixed to the wall of the
上記第1実施形態では、流入側空間Sinを、電池通路134の流入口134aに面した空間と定義している。これに対し、電池通路134の流入口134aに面した空間が、セル積層体120Aの積層方向(図16の紙面垂直方向)に連結して拡大された空間を、流入側空間Sinと定義してもよい。つまり、天壁側通路133のうちセル積層体120Aの上方の空間を流入側空間Sinと定義してもよい。また、上記第1実施形態では複数のセル積層体120Aをケース110に収容しているが、各々のセル積層体120Aの上方の空間を連結して拡大された空間を、流入側空間Sinと定義してもよい。
In the first embodiment, the inflow side space Sin is defined as a space facing the
上記第1実施形態では、流出側空間Soutを、電池通路134の流出口134bに面した空間と定義している。これに対し、電池通路134の流出口134bに面した空間が、セル積層体120Aの積層方向(図16の紙面垂直方向)に連結して拡大された空間を、流出側空間Soutと定義してもよい。つまり、底壁側通路135のうちセル積層体120Aの下方の空間を流出側空間Soutと定義してもよい。
In the first embodiment, the outflow side space Sout is defined as a space facing the
前述の各実施形態では、ケース110は6面体、直方体を形成するが、発明に含まれる筐体はこの形状に限定されない。例えば、ケース110は、6面を超える多面体であってもよいし、少なくとも一つの面が曲面を含む面であってもよい。また、ケース110は、天壁が湾曲面を含むドーム状に形成されてもよいし、筐体の縦断面形状が台形状を呈するものでもよい。また、ケース110において天壁は、底壁に対して対向する位置関係にある壁であり、その形状は平面、曲面のいずれの形状を含むものでもよい。また、ケース110において側壁は、底壁に対して交差する方向に底壁から延びる壁であってもよいし、天壁に対して交差する方向に天壁から延びる壁であってもよい。ケース110における天壁と側壁との境界部は角部を形成してもよいし、曲面を形成してもよい。ケース110における底壁と側壁との境界部は角部を形成してもよいし、曲面を形成してもよい。
In each of the above-described embodiments, the
前述の各実施形態では、電池パックに含まれるセル積層体120Aは、4個であるが、この個数に限定されない。すなわち、電池パックに含まれるセル積層体120Aは、筐体の内部において、1個だけ収容される場合、一方向に複数個並んで設置される場合、当該一方向と交差する他の方向にも複数個並んで設置される場合も含むものである。
In each of the embodiments described above, the number of
前述の各実施形態では、正極端子121cおよび負極端子121dが天壁111に対向する向きに、セル積層体120Aを筐体内に配置している。これに対し、正極端子121cおよび負極端子121dが側壁113、114に対向する向きに、セル積層体120Aを配置してもよい。
In each of the above-described embodiments, the
100…電池パック、110…ケース(筐体)、120…組電池(電池)、130…循環通路、140…内部送風機、150…内部フィン、160…外部フィン、172…外部送風機。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電池を収容する筐体(110)と、
前記筐体の内部に形成され、前記電池の熱を前記筐体へ移動させる流体が循環する循環通路(130)と、
前記筐体の内部に配置され、前記循環通路に前記流体を流通させる内部送風機(140)と、
前記循環通路に配置され、前記筐体の内面から突出する内部フィン(150)と、
前記筐体の外面から突出する外部フィン(160)と、
前記筐体の外部に配置され、前記外部フィンへ空気を送風する外部送風機(172)と、
を備え、
前記内部フィンは、該内部フィンを流通する前記流体の速度が前記外部フィンを流通する前記空気の速度に比べて速くなる形状であることを特徴とする電池パック。 A battery (120);
A housing (110) for housing the battery;
A circulation path (130) formed inside the casing and through which a fluid for moving the heat of the battery to the casing circulates;
An internal blower (140) that is disposed inside the housing and circulates the fluid in the circulation passage;
An internal fin (150) disposed in the circulation passage and protruding from the inner surface of the housing;
An external fin (160) protruding from the outer surface of the housing;
An external blower (172) disposed outside the housing and for blowing air to the external fins;
With
The battery pack is characterized in that the internal fin has a shape in which a speed of the fluid flowing through the internal fin is higher than a speed of the air flowing through the external fin.
前記外部送風機により送風される空気が、各々の前記外部フィンを直列に流通するよう、複数の前記外部フィンが配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電池パック。 A plurality of the external fins are provided,
The said external fin is arrange | positioned so that the air ventilated by the said external blower may distribute | circulate each said external fin in series, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Battery pack.
前記外部フィンは、前記第1壁部の外面から突出する第1外部フィン(161)、および前記第2壁部の外面から突出する第2外部フィン(162)を有し、
前記第1外部フィンおよび前記第2外部フィンを覆うように前記筐体の外面に取り付けられ、前記外部送風機により送風される空気を流通させる外部ダクト(170)を備え、
前記第1外部フィンおよび前記第2外部フィンに並列に空気が流通するよう、前記外部ダクト、前記第1外部フィンおよび前記第2外部フィンが配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の電池パック。 The housing has a shape having a first wall portion (113, 114) and a second wall portion (111) extending from the first wall portion in a direction intersecting the first wall portion.
The external fin includes a first external fin (161) protruding from an outer surface of the first wall portion, and a second external fin (162) protruding from the outer surface of the second wall portion,
An external duct (170) that is attached to the outer surface of the housing so as to cover the first external fin and the second external fin, and distributes air blown by the external blower;
The said external duct, the said 1st external fin, and the said 2nd external fin are arrange | positioned so that air may distribute | circulate in parallel with the said 1st external fin and the said 2nd external fin. The battery pack according to any one of the above.
前記筐体沿い通路は、前記内部フィンが配置されるフィン領域(131a)と、前記フィン領域の上流側に連通する領域であって前記内部フィンが配置されていないフィンレス領域(131b)とに区画されており、
前記フィン領域へ前記流体が流入する流入口であるフィン流入口(151a)の面積が、前記フィンレス領域へ前記流体が流入する流入口であるフィンレス流入口(131c)の面積よりも大きくなるよう、複数本の前記内部フィンが配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の電池パック。 The circulation passage includes a passage along the housing (131, 132) that is a passage along a surface extending perpendicularly to a predetermined direction of the inner surface of the housing,
The passage along the housing is divided into a fin area (131a) where the internal fins are arranged and a finless area (131b) which is an area communicating with the upstream side of the fin area and where the internal fins are not arranged. Has been
The area of the fin inlet (151a) that is an inlet through which the fluid flows into the fin area is larger than the area of the finless inlet (131c) that is an inlet through which the fluid flows into the finless area. The battery pack according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of the internal fins are arranged.
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