JP2018032545A - 電池冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池ユニットを通過する冷却風の風量のむらを小さくする。【解決手段】電池モジュール１２が積層して電池ユニット１４が形成される。電池ユニット１４を高さ方向において挟むように上流側カバー１８と下流側カバー２０が配置される。上流側カバー１８と下流側カバー２０は、それぞれ電池ユニット１４との間に上流側チャンバ２２、下流側チャンバ２４を画定する。送気ダクト２８から上流側チャンバ２２に送り込まれた冷却風は、隣接する電池モジュール１２の隙間を通過して下流側チャンバ２４に流れる。上流側カバー１８の、積層方向の中央部には、積層方向に交差する方向に延びる渦抑制畝３６が設けられている。渦抑制畝３６が、上流側チャンバ２２内に偏って流れ込む冷却風による渦の発生を抑え、渦により生じる風量むらを小さくする。【選択図】図３

Description

本発明は、電池を冷却風により冷却する電池冷却装置に関する。

電池は充放電を行う際に発熱を伴う。発熱量が多い場合、電池を冷却する必要がある。下記特許文献１の図１１には、電池モジュール（バッテリセル２４ｓ）が積層された電池ユニット（バッテリ２４）を冷却する装置が開示されている。冷却風が、冷却ファン（８２）から導風路（冷却ダクト８１）を介して上流側チャンバ（吸気通路３２）に送られ、更にバッテリセル２４ｓ間の隙間を通って下流側チャンバ（排気通路３３）に達する。なお、上記の（ ）内の部材名称および符号は、下記特許文献１で用いられているものであり、本願の実施形態で用いられる部材名称および符号と関連しない。

特開２００９−４１３９号公報

冷却風が偏って上流側チャンバに供給されると、上流側チャンバ内に渦が生じて電池ユニットを通過する冷却風の流れにむらが生じ、各電池モジュールを均一に冷却できない場合がある。

本発明は、冷却風の偏りより生じる渦を抑制することを目的とする。

本発明に係る電池冷却装置は、複数の電池モジュールが積層された電池ユニットを、電池モジュール間の隙間に冷却風を通すことにより冷却する。電池ユニットを挟むように上流側カバーと下流側カバーが配置される。上流側カバーは電池ユニットとの間に上流側チャンバを画定し、下流側カバーは電池ユニットとの間に下流側チャンバを画定する。上流側チャンバと下流側チャンバは、電池ユニットを挟んで互いに対向し、冷却風は、上流側チャンバから電池モジュール間の隙間を通って下流側チャンバに流れる。上流側チャンバの、電池モジュールの積層方向における一方の端面から、導風路を介して上流側チャンバに冷却風が偏りを持って送り込まれる。上流側カバーの電池ユニットに対向する面の、電池モジュールの積層方向において中央部には、上流側チャンバ側に隆起し、電池モジュールの積層方向に交差する方向に延びる渦抑制畝が設けられている。

上流側カバーに設けられた渦抑制畝によって上流側チャンバ内の空気の流れが妨げられ、渦を抑制することができる。

電池パックの概略構成を示す斜視図である。 電池パックの概略構成を示す平面図である。 電池パックの冷却風流路を示す正面図である。 電池パックの冷却風の偏りを示す側面図である。 上流側チャンバ内の冷却風の流れを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１〜４は、電池パック１０の概略構成を示す模式図であり、図１が斜視図、図２が平面図、図３が正面図、図４が側面図である。電池パック１０は、図示する電池パック１０と面対称のもう一つの電池パックと組み合わせて使用することができる。もう一つの電池パックは、図１では右奥に、図２，３においては左側に配置される。

電池パック１０は、電池モジュール１２を積層した電池ユニット１４を含む。以下、電池モジュール１２を積層した方向を「積層方向」、図１において縦方向を「高さ方向」、積層方向と高さ方向に直交する方向を「幅方向」と記す。電池モジュール１２は、長方形の板形状であり、板の厚さ方向に積層されて、電池ユニット１４が直方体に形成されている。電池モジュール１２は、隣接する電池モジュール１２の間に隙間を形成して積層される。全ての電池モジュール１２について、隣接する両側の電池モジュール１２との間に隙間が設けられてよい。また、隣接する電池モジュール１２のうち一方とは隙間が設けられ、他方とは隙間なく配置されてもよい。この電池パック１０においては、２０個の電池モジュール１２が積層されている。

電池モジュール１２は、複数の単電池１６を収容している（図４参照）。この電池パック１０においては、電池モジュール１２は、６個の単電池１６を同一平面内に一列に並べた状態で収容している。隣接する電池モジュール１２の間には隙間が設けられ、後述するように、この隙間を冷却風が流れて電池ユニット１４が冷却される。

電池ユニット１４を高さ方向に挟むように上流側カバー１８と下流側カバー２０が配置される。上流側カバー１８は、電池ユニット１４の下面を覆い、電池ユニット１４との間に上流側チャンバ２２を画定する。下流側カバー２０は、電池ユニット１４の上面を覆い、電池ユニット１４と間に下流側チャンバ２４を画定する。上流側チャンバ２２の積層方向の一方の端面２６には送気ダクト２８が接続され、下流側チャンバ２４の積層方向の一方の端面には排気ダクト３０が接続されている。送気ダクト２８は送風機３２に接続される。送風機３２は、遠心ファンとすることができる。送風機３２は、幅方向において、電池ユニット１４に対してオフセット位置に配置されている。送風機３２は、送気ダクト２８を介して上流側チャンバ２２に冷却風を送る。送気ダクト２８は、上流側チャンバ２２に送風機３２からの冷却風を送り込む導風路として機能する。冷却風は、さらに上流側チャンバ２２から電池モジュール１２間の隙間を通って下流側チャンバ２４に抜ける。このとき、通過する冷却風により、電池ユニット１４が冷却される。冷却風は、下流側チャンバ２４から排気ダクト３０に流れ、排出される。このように、送風機３２、送気ダクト２８、上流側カバー１８、下流側カバー２０および排気ダクト３０が、電池パック１０を冷却する電池冷却装置３４の少なくとも一部を構成する。

図５は、送気ダクト２８および上流側チャンバ２２内の冷却風の流れの例を示す図である。図中の矢印は、後述する渦抑制畝３６を設けていないときの冷却風の流れを示している。送風機３２は、電池ユニット１４の側方に配置され、ここから冷却風が、送気ダクト２８により上流側チャンバ２２の端面２６から上流側チャンバ２２内に送り込まれる。送風機３２が電池ユニット１４の側方に配置されているために、端面２６における冷却風は、図５の上側に偏って流れる。つまり、端面２６を通過する冷却風の量が、端面２６の高さ方向に延びる中心線Ｃ（図４参照）に対して非対称に分布する。また、冷却風は側方から送り込まれるために、端面２６を通過する冷却風は、端面２６に対して垂直でなく斜めに流れる。このため、冷却風の幅方向の速度成分も、非対称となる。この結果、上流側チャンバ２２に流入した冷却風は、まず上側に偏り、上辺に沿って流れ、その後下辺に向かい、更に下辺に沿って流れる。このようにして、上流側チャンバ２２内には図５に示すように渦が形成される。冷却風が非対称に送り込まれる他の態様としては、例えば、端面２６に設けられた冷却風が通過する開口が非対称に配置された態様が挙げられる。

渦が発生すると、その中心部は気圧が下がり、低圧領域３８が形成される。低圧領域３８では下流側チャンバ２４内との圧力差が小さくなり、このため低圧領域３８の上方の領域４０では、電池モジュール１２間を流れる冷却風の風量が低下する。この領域４０を低風量領域４０と記す。低風量領域４０では冷却が十分に行われず、低風量領域４０内の単電池１６の温度が、他の単電池１６に比べて上昇する可能性がある。

渦の発生を抑制するために、または渦を弱くするために、上流側カバー１８の、電池ユニット１４に対向する面（以下、底面と記す。）に渦抑制畝３６が設けられている。渦抑制畝３６は、上流側カバー１８の底面から上流側チャンバ２２側に隆起し、積層方向、または電池ユニット１４の長手方向における中央部に積層方向に対して交差する方向に延びている。渦抑制畝３６は、上流側カバー１８の幅方向寸法の三分の２以上とすることができる。上流側カバー１８の幅方向全体にわたって延びてもよい。渦抑制畝３６によって、渦を形成する流れの一部が妨げられ、渦が弱められる。渦が弱められることで、低圧領域３８が縮小または解消する。これにより、低風量領域４０も縮小、解消され、電池ユニット１４内を通る冷却風の風量のむらが少なくなり、一部の単電池の過熱を抑えることができる。

１０ 電池パック、１２ 電池モジュール、１４ 電池ユニット、１６ 単電池、１８ 上流側カバー、２０ 下流側カバー、２２ 上流側チャンバ、２４ 下流側チャンバ、２６ 端面、２８ 送気ダクト（導風路）、３０ 排気ダクト、３２ 送風機、３４ 電池冷却装置、３６ 渦抑制畝、３８ 低圧領域、４０ 低風量領域。

Claims (1)

1. 複数の電池モジュールが積層された電池ユニットと、
   電池モジュールの積層方向に対して交差する方向において電池ユニットを挟むように配置された上流側カバーおよび下流側カバーであって、上流側カバーは電池ユニットとの間に上流側チャンバを画定し、下流側カバーは電池ユニットとの間に下流側チャンバを画定し、上流側チャンバと下流側チャンバは、電池ユニットを挟んで互いに対向し、冷却風が上流側チャンバから電池モジュール間の隙間を通って下流側チャンバに流れる、上流側カバーおよび下流側カバーと、
   上流側チャンバの、電池モジュールの積層方向における一方の端面から、上流側チャンバに冷却風を偏りを持って送り込む導風路と、
   を有し、
   上流側カバーの電池ユニットに対向する面の、電池モジュールの積層方向において中央部に、上流側チャンバ側に隆起し、電池モジュールの積層方向に交差する方向に延びる渦抑制畝が設けられている、
   電池冷却装置。
   

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