JP2017091711A - Battery cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電池冷却装置に関する。 The present invention relates to a battery cooling device.
近年、電気自動車やハイブリッド車両の電源として、各種の電池が採用されている。電池は充放電が繰り返されると温度が上昇するため、電池を冷却する電池冷却装置について各種提案されている。 In recent years, various types of batteries have been adopted as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles. Since the temperature of the battery rises when charging and discharging are repeated, various types of battery cooling devices for cooling the battery have been proposed.
たとえば、特開2014−160594号公報に記載された電池冷却装置は、バッテリと、バッテリによって暖められた空気を蒸発器に向けて送風する送風機と、送風機によって送り込まれた空気を冷却する蒸発器と、冷却空気がバッテリと送風機と蒸発器と順次循環するように接続する経路とを備える。 For example, a battery cooling device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-160594 includes a battery, a blower that blows air heated by the battery toward the evaporator, and an evaporator that cools the air sent by the blower. The cooling air is connected to the battery, the blower, and the evaporator so as to circulate sequentially.
送風機は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機である。 The blower is an electric blower that drives a centrifugal multiblade fan (sirocco fan) with an electric motor.
一般に、遠心多翼ファンは、同心円上に配置された複数のフィンと、当該複数のフィンを連結する円形の枠部とを含み、遠心多翼ファンの中央部は中空状に形成されている。そして、遠心多翼ファンが回転すると、遠心多翼ファンは中央部から空気を取り込み、フィンの間から空気を送り出すように形成されている。 Generally, the centrifugal multiblade fan includes a plurality of fins arranged concentrically and a circular frame portion connecting the plurality of fins, and the central portion of the centrifugal multiblade fan is formed in a hollow shape. When the centrifugal multiblade fan rotates, the centrifugal multiblade fan is configured to take in air from the central portion and send out air from between the fins.
フィンの間から送り出された空気は、遠心多翼ファンを収容するケースの壁面に沿って案内され、ケースに形成された吹出口から外部に吹きでる。一般に、吹出口の流路面積は、空気の取入口の流路面積よりも小さい。その一方で、蒸発器は、蒸発器を流れる空気の流通抵抗が高くなることを抑制しつつ、蒸発器を流れる空気を十分に冷却する必要がある。このため、空気が吹き付けられる蒸発器の面積を広くする必要がある。 The air sent out from between the fins is guided along the wall surface of the case that houses the centrifugal multiblade fan, and blows to the outside from the outlet formed in the case. Generally, the flow passage area of the air outlet is smaller than the flow passage area of the air intake. On the other hand, the evaporator needs to sufficiently cool the air flowing through the evaporator while suppressing an increase in the flow resistance of the air flowing through the evaporator. For this reason, it is necessary to enlarge the area of the evaporator to which air is sprayed.
ここで、特開2014−160594号公報に記載された電池冷却装置において、蒸発器が送風機の吹出口側に配置されている。遠心多翼ファンの吹出口の面積が小さく、蒸発器の取込口を広く確保する必要があることから、遠心多翼ファン吹出口と蒸発器との間には、空気の流路面積を広げる管が必要となる。 Here, in the battery cooling device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-160594, the evaporator is disposed on the blower outlet side of the blower. Since the area of the blowout port of the centrifugal multiblade fan is small and it is necessary to secure a wide intake port of the evaporator, the air flow area is widened between the centrifugal multiblade fan blowout port and the evaporator. A tube is required.
その結果、電池冷却装置のダクト長が長くなり、電池冷却装置が占める搭載スペースが大きくなる。さらに、ダクト長が長くなると、限られたスペース内に各種の車両搭載機器を搭載する必要があることから、長いダクトを曲げる必要が生じる。そのため、空気の流路経路が複雑になり、空気の流れに乱れや偏りが生じる。これにより、送風機において騒音が生じたり、バッテリの冷却効率が低下する。 As a result, the duct length of the battery cooling device is increased, and the mounting space occupied by the battery cooling device is increased. Furthermore, when the duct length becomes long, it is necessary to mount various vehicle-mounted devices in a limited space, so that it is necessary to bend the long duct. For this reason, the air flow path becomes complicated, and the air flow is disturbed or biased. Thereby, noise is generated in the blower or the cooling efficiency of the battery is reduced.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、搭載スペースのコンパクト化、送風機における騒音の低減および冷却効率の向上が図られた電池冷却装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a battery cooling device in which a mounting space is made compact, noise in a blower is reduced, and cooling efficiency is improved. It is.
電池冷却装置は、電池を冷却する気体冷媒が循環する冷却装置である。この電池冷却装置は、電池を冷却した気体冷媒を冷却する冷却器と、冷却器に対して気体冷媒の流通方向の下流側に設けられると共に冷却器によって冷却された気体冷媒を電池に向けて供給する遠心送風機と、冷却器、遠心送風機および電池を順次循環するように気体冷媒が流れる循環管とを備える。上記冷却器は、遠心送風機の吸込口に配置される。 The battery cooling device is a cooling device in which a gaseous refrigerant for cooling the battery circulates. The battery cooling device is provided with a cooler that cools the gas refrigerant that has cooled the battery, and the gas refrigerant that is provided downstream of the cooler in the flow direction of the gas refrigerant and is cooled by the cooler toward the battery. And a circulation pipe through which the gaseous refrigerant flows so as to sequentially circulate the cooler, the centrifugal blower, and the battery. The said cooler is arrange | positioned at the suction inlet of a centrifugal blower.
上記の電池冷却装置は、遠心送風装置の吸込口に冷却器が配置されている。遠心送風装置の吸込口は、排気口よりも大きく、冷却器に気体冷媒が吹き付けられる吹付面積に近い。このため、冷却器の吹付面積と、遠心送風機の吸込口の面積とを一致させるためのダクトを設ける必要がなく、また、仮に当該ダクトが必要となったとしても当該ダクトの長さを短くすることができる。これにより、電池冷却装置の小型化を図ることができる。 As for said battery cooling device, the cooler is arrange | positioned at the suction inlet of the centrifugal air blower. The suction port of the centrifugal blower is larger than the exhaust port, and is close to the spray area where the gaseous refrigerant is sprayed onto the cooler. For this reason, there is no need to provide a duct for matching the spray area of the cooler with the area of the suction port of the centrifugal blower, and even if the duct is necessary, the length of the duct is shortened. be able to. Thereby, size reduction of a battery cooling device can be achieved.
本発明に係る電池冷却装置によれば、搭載スペースのコンパクト化、送風機における騒音の低減および冷却効率の向上を図ることができる。 According to the battery cooling device of the present invention, it is possible to reduce the mounting space, reduce noise in the blower, and improve the cooling efficiency.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る電池冷却装置1を模式的に示す回路図である。電池冷却装置1は、電池2を冷却する気体冷媒Cが循環する冷却装置であり、車両に搭載される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing a
電池冷却装置1は、電池2によって暖められた空気を冷却する冷却器3と、冷却器3によって冷却された気体冷媒C1を電池2に向けて供給する遠心送風機4と、内部を気体冷媒Cが流れる循環管5と、冷却器3内を流れる冷媒C2を冷却する冷却回路6とを備える。なお、気体冷媒C1としては、空気などを採用し、冷媒C2としてはフロンなどを採用することができる。
The
電池2は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル電池などの各種の電池に適用することができる。
The
図2は、冷却器3を模式的に示す正面図である。冷却器3は、冷媒C2が流入する吸入管11と、吸入管11から流入した冷媒C2が流れるマイクロ流路13と、フィン14と、断熱材15と、マイクロ流路13の終端に設けられると共に冷媒C2が排出される排出管12とを含む。
FIG. 2 is a front view schematically showing the
マイクロ流路13は、蛇行形状に形成されており、マイクロ流路13間に複数のフィン14が設けられている。フィン14もマイクロ流路13の間を蛇行するように形成されており、断熱材15は、マイクロ流路13、吸入管11および排出管12の周囲を取り囲むように形成されている。断熱材15は、たとえば、スポンジなどによって形成されている。
The
そして、フィン14が設けられている部分に気体冷媒C1が吹き付けられて、フィン14の間を気体冷媒C1が流れると共にマイクロ流路13内を冷媒C2が流れることで、気体冷媒C1が冷却される。なお、冷媒C2は、マイクロ流路13内を流れる過程において、気化及び膨張することで、気体冷媒C1を冷却する。
And the gas refrigerant C1 is sprayed to the part in which the
なお、本実施の形態1においては、プレートフィン型やコルゲートフィン型の蒸発器が採用されている。 In the first embodiment, a plate fin type or corrugated fin type evaporator is employed.
図3は、遠心送風機4を模式的に示す斜視図である。この図3に示すように、遠心送風機4は、ケース20と、ケース20内に収容されたファン本体21と、ケース20に接続された吸入管22と、ケース20に接続された排出管23と、ファン本体21を回転させるモータ24とを含む。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing the
ファン本体21は、同心円状に配置された複数のフィンと、複数のフィンを一体的に接続する円形状の枠部とを含み、ファン本体21は、中央部分が中空状に形成されている。
The fan
ケース20の内周面は、略円形形状に形成されており、排出管23は、ケース20の内周面の接線方向に延びている。そして、モータ24が駆動して、ファン本体21が回転すると、吸入管22から気体冷媒C1が吸入されて、ファン本体21の中空状の中央部に入り込む。そして、各フィンの間から気体冷媒C1が外方に吹出される。
The inner peripheral surface of the
各フィン間から吹出された気体冷媒C1は、ケース20の内周面に沿って流れ、その後、排出管23から吹出される。ここで、排出管23の排出口29の面積は、吸入管22の吸入口28の面積よりも小さい。
The gaseous refrigerant C <b> 1 blown from between the fins flows along the inner peripheral surface of the
図1において、循環管5は、電池2が内部に収容された収容部25と、収容部25およびケース20を接続する接続管26と、収容部25および冷却器3を接続する接続管27とを含む。
In FIG. 1, the
冷却器3は、吸入管22の吸入口に設けられている。図4は、冷却器3および遠心送風機4の位置関係を模式的に示す平面図であり、図5は、図4に示すV−V線における断面図である。図4および図5に示すように、遠心送風機4の吸入口28に設けられている。
The
ここで、吸入口28の面積は、排出管23の排出口29の面積よりも大きい。このため、吸入口28の面積は排出口29よりも図2に示す冷却器3の平面積に近い。このため、図5に示すように、冷却器3を吸入口28側に配置した場合において、ファン本体21に入り込む気体冷媒C1が、ファン本体21の位置によって偏りが生じることを抑制することができる。
Here, the area of the
その結果、冷却器3を吸入口28に近接させることができ、冷却器3と遠心送風機4との間を接続する接続管を省略したり、当該接続管を短くすることができる。
As a result, the
その結果、循環管5の全長を短くすることができ、電池冷却装置1自体のコンパクト化を図ることができる。
As a result, the total length of the
図1において、冷却回路6は、気体状の冷媒C2を圧縮する圧縮機30と、圧縮機30によって圧縮されることで高温となった冷媒C2を外気で冷却する放熱部31と、冷媒C2を膨張させて、冷媒C2を低温および低圧にする膨張弁32と、冷却器3とを含む。
In FIG. 1, a cooling circuit 6 includes a
上記のように構成された電池冷却装置1においては、気体冷媒C1を冷却器3で冷却して、冷却された気体冷媒C1を遠心送風機4が電池2に供給する。気体冷媒C1が冷却器3を通過する際には、図2に示すフィン14の間を気体冷媒C1が通る。この際、気体冷媒C1は、フィン14によって整流されて、気体冷媒C1は層流状態になり、気体冷媒C1の流れに乱れや渦などが生じることが抑制される。その結果、冷却器3を通過した気体冷媒C1が遠心送風機4に供給された際に、遠心送風機4で異音が発生することを抑制することができる。
In the
さらに、循環管5の全長が長くなることが抑制されているため、循環管5が複雑に曲げずに電池冷却装置1を車両に搭載することが可能となる。その結果、循環管5内を流れる気体冷媒C1に大きな乱れが発生することを抑制することができ、遠心送風機4に供給される気体冷媒C1に偏りが発生することを抑制することができる。
Furthermore, since it is suppressed that the full length of the
なお、冷却器3によって冷媒C2が冷却されると冷媒C2内に含まれる水が凝縮して、遠心送風機4に水が付着することが考えられる。しかし、循環管5は密封管路であるため、製造過程において、循環管5内に封入する気体冷媒C1を渇き空気とすることで、遠心送風機4に水が付着することを抑制することができる。すなわち、車室内の空気を冷却する車室内空調に比べて気体冷媒C1に含まれる水分量を低く抑えることができ、簡単な凝縮水対策で、遠心送風機4に水が付着することを抑制することができる。たとえば、冷却器3で生じた水を外部に排出するドレイン排出口を設ける対策を挙げることができる。
In addition, when the refrigerant | coolant C2 is cooled with the
図6は、図1に示す電池冷却装置1の変形例を示す回路図である。この図6に示す電池冷却装置1Aにおいては、接続管27のうち、冷却器3の下方に位置する部分にドレイン排出口35が形成されている。
(実施の形態2)
上記の実施の形態1においては、気体冷媒C1を冷却する冷却回路として気体冷媒循環回路が採用された例について説明したが、気体冷媒C1を冷却する冷却回路として液冷媒が循環する液体冷媒回路を採用すると共に、当該液冷媒を冷却する冷却サイクルを設けるようにしてもよい。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a modification of the
(Embodiment 2)
In the first embodiment described above, the example in which the gas refrigerant circulation circuit is employed as the cooling circuit for cooling the gas refrigerant C1 has been described. However, the liquid refrigerant circuit in which the liquid refrigerant circulates as the cooling circuit for cooling the gas refrigerant C1. While adopting, a cooling cycle for cooling the liquid refrigerant may be provided.
図7は、電池冷却装置1Bを模式的に示す回路である。なお、図7において、図1などに示す構成と同一または実質的に同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。 FIG. 7 is a circuit diagram schematically showing the battery cooling device 1B. In FIG. 7, the same or substantially the same configuration as that shown in FIG.
図7に示すように、電池冷却装置1Bは、気体冷媒C1が循環して電池2を冷却する冷却回路と、冷媒C3が循環すると共に気体冷媒C1を冷却する冷却回路40と、冷媒C4が循環して冷媒C3を冷却する冷却回路50とを含む。
As shown in FIG. 7, the battery cooling device 1B includes a cooling circuit that circulates the gas refrigerant C1 to cool the
冷却回路40は、冷却器45と、冷却器45に接続されたポンプ41と、ポンプ41から吐出した冷媒C3が流れる熱交換器42と、冷媒C3が流れる循環管43とを含む。冷却器45は、遠心送風機の吸込口に配置されている。循環管43は、冷却器45と、ポンプ41と、熱交換器42とを順次接続する。そして、冷媒C3がポンプ41、熱交換器42および冷却器45を順次流れるように、ポンプ41は冷媒C3を吐出する。冷媒C3は、液冷媒であり、水などの冷媒を採用することができる。
The
冷却回路50は、熱交換器42と、圧縮機51と、放熱部52と、膨張弁53と、冷媒C4が循環する循環路54とを含む。循環路54は、熱交換器42と、圧縮機51と、放熱部52と、膨張弁53とを順次接続する。熱交換器42において、冷媒C4は冷媒C3を冷却すると共に、冷媒C4は、冷媒C3によって暖められる。暖められた冷媒C4は、圧縮機51によって圧縮されて高温となり、放熱部52において冷却される。その後、膨張弁53において低温低圧状態になる。なお、冷媒C4は、気体冷媒が採用される。
The
この電池冷却装置1Bにおいては、冷却器45において、気体冷媒C1が冷媒C3によって冷却される。気体冷媒C1によって暖められた冷媒C3は冷媒C4によって冷却される。 In the battery cooling device 1B, in the cooler 45, the gaseous refrigerant C1 is cooled by the refrigerant C3. The refrigerant C3 warmed by the gaseous refrigerant C1 is cooled by the refrigerant C4.
本実施の形態2においても、冷却器3は、遠心送風機4の吸込口に配置されているため、電池冷却装置1B全体の占有体積が大きくなることが抑制されている。このように、気体冷媒C1を冷却する機器としては、実施の形態1に示すように、蒸発器としての冷却器3であってもよく、冷却された液冷媒が流れる冷却器のいずれも採用することができる。
Also in this
これにより、本実施の形態2に係る電池冷却装置1Bにおいても、実施の形態1に係る電池冷却装置1と同様の作用効果を得ることができる。
Thereby, also in the battery cooling device 1B according to the second embodiment, it is possible to obtain the same operational effects as those of the
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiment disclosed this time is illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、電池冷却装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a battery cooling device.
1,1B 電池冷却装置、2 電池、3 冷却器、4 遠心送風機、5,43 循環管、6,40,50 冷却回路、11,22 吸入管、12,23 排出管、13 マイクロ流路、14 フィン、15 断熱材、20 ケース、21 ファン本体、24 モータ、25 収容部、26,27 接続管、28 吸入口、29 排出口、30,51 圧縮機、31,52 放熱部、32,53 膨張弁、35 ドレイン排出口、41 ポンプ、42 熱交換器、54 循環路。 1,1B Battery cooling device, 2 battery, 3 cooler, 4 centrifugal blower, 5,43 circulation pipe, 6,40,50 cooling circuit, 11,22 suction pipe, 12,23 discharge pipe, 13 micro flow path, 14 Fin, 15 Heat insulating material, 20 Case, 21 Fan body, 24 Motor, 25 Housing, 26, 27 Connection pipe, 28 Suction port, 29 Discharge port, 30, 51 Compressor, 31, 52 Heat radiation unit, 32, 53 Expansion Valve, 35 drain outlet, 41 pump, 42 heat exchanger, 54 circuit.
Claims (1)
前記電池を冷却することで暖められた前記気体冷媒を冷却する冷却器と、
前記冷却器に対して前記気体冷媒の流通方向の下流側に設けられると共に前記冷却器によって冷却された前記気体冷媒を前記電池に向けて供給する遠心送風機と、
前記冷却器、前記遠心送風機および前記電池を順次循環するように前記気体冷媒が流れる循環管と、
を備え、
前記冷却器は、前記遠心送風機の吸込口に配置された、電池冷却装置。 A cooling device in which a gaseous refrigerant for cooling the battery circulates,
A cooler for cooling the gaseous refrigerant warmed by cooling the battery;
A centrifugal blower that is provided on the downstream side in the flow direction of the gas refrigerant with respect to the cooler and supplies the gas refrigerant cooled by the cooler toward the battery,
A circulation pipe through which the gaseous refrigerant flows so as to sequentially circulate the cooler, the centrifugal blower, and the battery;
With
The said cooler is a battery cooling device arrange | positioned at the suction inlet of the said centrifugal blower.
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