JP2023063820A - Battery unit gas discharge structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は並設した複数の電池セルを有する電池ユニットのガス排出構造に関する。 The present invention relates to a gas discharge structure for a battery unit having a plurality of battery cells arranged side by side.
電池セルは異常発熱によって内部にガスが発生して内圧が高くなったときに開弁するガス排出弁を備えている。電池ユニットでは、電池セルから放出される排ガスによってまわりの電池セルが損傷することがないように、その排ガスを外部に導く排ガスダクトが設けられている。この排ガスダクトから排出される排ガスの温度が高いときは、その排ガスによって電池ユニットまわりの機器が損傷することが懸念される。そのため、排ガスが排ガスダクトを通過する間にその温度が低下するようにすることが望ましい。 The battery cell has a gas discharge valve that opens when gas is generated inside due to abnormal heat generation and the internal pressure rises. The battery unit is provided with an exhaust gas duct for leading the exhaust gas to the outside so that the exhaust gas emitted from the battery cells does not damage the surrounding battery cells. When the temperature of the exhaust gas discharged from the exhaust gas duct is high, there is concern that the exhaust gas may damage equipment around the battery unit. Therefore, it is desirable to allow the temperature of the exhaust gas to drop while passing through the exhaust gas duct.
特許文献1には、排ガスダクト内に複数の平板部を設けて排ガスの流れ方向をジグザグ状に複数回変更することが記載されている。排ガスの流路行程を長くすることによって、排ガスと排ガスダクトとの熱交換を促進して排ガス温度を低下させるという方案である。
上記排ガス流路行程を長くする方案では、排ガス温度を低下させるために、排ガスダクト内に多数の平板部を設ける必要がある。そのため、ダクト構造が複雑になり、その製品コストも高くなる。 In the method of lengthening the stroke of the exhaust gas passage, it is necessary to provide a large number of flat plate portions in the exhaust gas duct in order to lower the temperature of the exhaust gas. This complicates the duct structure and increases the product cost.
そこで、本発明は、排ガスダクト構造を複雑にすることなく、電池セルから放出される排ガスの温度を低下させることを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the temperature of exhaust gas emitted from a battery cell without complicating the exhaust gas duct structure.
本発明は、上記課題を解決するために、乱流熱伝達を積極的に利用して排ガス温度を低下させる。 In order to solve the above problems, the present invention positively utilizes turbulent heat transfer to lower the exhaust gas temperature.
ここに開示する電池ユニットのガス排出構造は、複数の電池セルが並設されてなる電池モジュールに、前記電池セルから放出された排ガスを流入させて外部に排出する排ガスダクトが設けられていて、
前記排ガスダクトは、前記排ガスの流入口と、該流入口から流入した前記排ガスを通過させる通路幅が先に行くほど狭くなった先細り通路と、前記先細り通路を通過した排ガスの前進を遮ってその排ガスを横手に逸らすことにより前記先細り通路の通路壁を隔てた隣接部位において当該排ガスに渦流を生じさせる遮蔽壁とを備え、前記排ガスの渦流を生ずる部位に面するように前記排ガスを外部に流出させる排出口が開口していることを特徴とする。
In the battery unit gas discharge structure disclosed herein, a battery module having a plurality of battery cells arranged side by side is provided with an exhaust gas duct for introducing exhaust gas emitted from the battery cells and discharging it to the outside,
The exhaust gas duct includes an inlet for the exhaust gas, a tapered passage in which the width of the passage through which the exhaust gas that has flowed in from the inlet becomes narrower as it goes forward, and an advance of the exhaust gas that has passed through the tapered passage is interrupted. a shielding wall that deflects the exhaust gas laterally to generate a swirl in the exhaust gas at an adjacent portion separated from the passage wall of the tapered passage, and the exhaust gas flows out to the outside so as to face the portion that causes the swirl of the exhaust gas. It is characterized in that a discharge port for letting out is opened.
これによれば、排ガスが先細り通路を通過することによってその流速が高まり、その状態で遮蔽壁に衝突してその流れ方向が横方向に逸れるから、強い排ガス渦流を生ずる。よって、排ガスが衝突する遮蔽壁の近傍において排ガスの温度勾配が大きくなるとともに、先細り通路に隣接する部位において生ずる渦流に新たな排ガスが巻き込まれることによって通路壁近傍の排ガスの温度勾配が大きくなる。そのため、排ガスから遮蔽壁や通路壁への熱伝達係数が大きくなる。また、渦流ができることによって、排ガスが排ガスダクトの内部で流動している時間が長くなる。このように、排ガスから遮蔽壁や通路壁への熱伝達係数が大きくなるとともに、排ガスの流動時間が長くなることにより、排ガスダクトの排出口に至るまでの排ガスの温度低下が大きくなる。 According to this, the flow velocity of the exhaust gas increases as it passes through the tapered passage and collides with the shielding wall in that state, causing the flow direction to deviate laterally, thereby generating a strong exhaust gas swirl. Therefore, the temperature gradient of the exhaust gas increases in the vicinity of the shield wall where the exhaust gas collides, and new exhaust gas is caught in the swirling flow generated in the portion adjacent to the tapered passage, thereby increasing the temperature gradient of the exhaust gas in the vicinity of the passage wall. Therefore, the heat transfer coefficient from the exhaust gas to the shield wall and passage wall increases. In addition, the generation of the vortex increases the time during which the exhaust gas is flowing inside the exhaust gas duct. As described above, the heat transfer coefficient from the exhaust gas to the shield wall or the passage wall increases, and the flowing time of the exhaust gas increases, resulting in a large decrease in the temperature of the exhaust gas up to the exhaust port of the exhaust gas duct.
一実施形態では、前記排ガスダクトは前記電池セル毎に前記流入口と前記排出口を備え、
前記電池セル毎に、当該電池セルの前記流入口と前記排出口を結ぶラインの両側に、該ラインに沿って同方向に延びる一対の前記先細り通路が当該ラインに関して対称に配置され、
前記遮蔽壁は、前記一対の先細り通路の前方において各先細り通路を通過した前記排ガスの前進を遮るように広がっている。
In one embodiment, the exhaust gas duct includes the inlet and the outlet for each battery cell,
For each battery cell, a pair of tapered passages extending in the same direction along the line are arranged symmetrically with respect to the line on both sides of the line connecting the inlet and the outlet of the battery cell,
The shielding wall widens in front of the pair of tapered passages so as to block the advance of the exhaust gas that has passed through each tapered passage.
これによれば、流入口と排出口を結ぶラインの両側の先細り通路を通過したそれぞれの排ガスが遮蔽壁で遮られ、その遮蔽壁に沿って流れることによりぶつかり合う。そのため、両先細り通路間に二つの強い渦流が当該ラインの両側に対称的に生ずるようになる。よって、排ガスから両先細り通路壁への熱伝達が進み易くなるから、排ガス温度の低下が大きくなる。 According to this, the exhaust gases passing through the tapered passages on both sides of the line connecting the inflow port and the exhaust port are blocked by the shield walls, and collide with each other as they flow along the shield walls. As a result, two strong vortices are generated symmetrically on both sides of the line between the tapering passages. Therefore, the heat transfer from the exhaust gas to both tapered passage walls is facilitated, so that the temperature of the exhaust gas is greatly reduced.
一実施形態では、前記複数の電池セル各々は、平面視で長方形状を有し、該長方形状の短辺方向に並設され、各々の上面の長辺方向の中央に内部で発生したガスを放出させるガス排出弁が設けられており、
前記排ガスダクトの前記流入口は前記電池セルの前記長辺方向の中央の前記ガス排出弁に対応するように開口し、前記排ガスダクトの前記排出口は前記電池セルの前記長辺方向の端側に対応するように開口し、
前記流入口と前記排出口を結ぶラインの両側の前記先細り通路各々は、前記ラインに近い側の通路壁が前方に行くに従って前記ラインから遠ざかるように傾斜して、前記電池セルの並設方向の通路幅が先細りになっている。
In one embodiment, each of the plurality of battery cells has a rectangular shape in a plan view, is arranged side by side in the short side direction of the rectangular shape, and has internally generated gas at the center of each upper surface in the long side direction. A gas exhaust valve is provided to release
The inlet of the exhaust gas duct opens so as to correspond to the gas discharge valve at the center of the battery cell in the long side direction, and the outlet of the exhaust gas duct is the end side of the battery cell in the long side direction. open to accommodate
Each of the tapered passages on both sides of the line connecting the inflow port and the discharge port is slanted away from the line as the passage wall on the side closer to the line goes forward, and is aligned in the direction in which the battery cells are arranged side by side. The aisle width is tapered.
これによれば、各電池セルから放出されるガスを各々のガス排出弁に対応する流入口から排ガスダクトによって冷却して排出することができる。そうして、この実施形態では、流入口と排出口を結ぶラインの両側の先細り通路は、当該ラインに近い側の通路壁が傾斜して電池セルの並設方向の通路幅が先細りになっている。従って、当該傾斜した通路壁がガイドとなって、排ガスの先細り通路への流入が促進されるとともに、当該傾斜した通路壁が遮蔽壁に遮られて反転する排ガスの渦流形成に寄与する。よって、排ガスダクトの排出口に至るまでの排ガスの温度低下が大きくなる。 According to this, the gas emitted from each battery cell can be cooled by the exhaust gas duct and discharged from the inlet corresponding to each gas discharge valve. Thus, in this embodiment, in the tapered passages on both sides of the line connecting the inlet and the outlet, the passage walls on the side closer to the line are inclined, and the width of the passage in the direction in which the battery cells are arranged is tapered. there is Therefore, the inclined passage wall serves as a guide to promote the inflow of the exhaust gas into the tapered passage, and contributes to the formation of a vortex of the exhaust gas that is blocked by the shield wall and reversed. Therefore, the temperature drop of the exhaust gas up to the exhaust port of the exhaust gas duct increases.
一実施形態では、相隣る前記電池セルの一方に対して設けられ且つ他方の電池セル寄りに位置する前記先細り通路と、前記他方の電池セルに対して設けられ且つ前記一方の電池セル寄りに位置する前記先細り通路とは、前記電池セルの並設方向に間隔を空けて配置され、この両先細り通路各々の前記ラインから遠い側の前記通路壁の先端と前記遮蔽壁の間に隙間が設けられている。 In one embodiment, the tapered passage provided for one of the adjacent battery cells and positioned closer to the other battery cell, and the tapered passage provided for the other battery cell and closer to the one battery cell The tapered passages are arranged at intervals in the direction in which the battery cells are arranged side by side, and a gap is provided between the tip of the passage wall on the far side from the line of each of the tapered passages and the shield wall. It is
相隣る電池セルの一方に設けられた先細り通路と他方に設けられた先細り通路が電池セルの並設方向に間隔を空けて配置されているということは、この両先細り通路は、前記ラインから遠い側の通路壁を共用せずに、各々別個に当該遠い側の通路壁を備えているということである。よって、排ガスから当該通路壁への伝熱量が大きくなる。そうして、前記ラインから遠い側の通路壁の先端と遮蔽壁の間に隙間が形成されているから、当該両先細り通路の間に流入する排ガスも前記隙間を通ることによって先細り通路を通過する排ガスに合流する。よって、当該両先細り通路の間に流入する排ガスも渦流に巻き込まれて遮蔽壁や通路壁によって熱を奪われることから、排出口を出る排ガス温度の低下に有利になる。 The fact that the tapered passage provided in one of the adjacent battery cells and the tapered passage provided in the other of the adjacent battery cells are spaced apart in the direction in which the battery cells are arranged side by side means that both of the tapered passages are separated from the line. This means that the passage walls on the far side are separately provided without sharing the passage walls on the far side. Therefore, the amount of heat transferred from the exhaust gas to the passage wall is increased. Since a gap is formed between the tip of the passage wall on the far side from the line and the shielding wall, the exhaust gas flowing between the tapered passages also passes through the tapered passage through the gap. join the exhaust gas. Therefore, the exhaust gas flowing between the two tapered passages is also caught in the vortex and is deprived of heat by the shield wall and the passage wall, which is advantageous for lowering the temperature of the exhaust gas exiting the exhaust port.
一実施形態では、前記先細り通路壁の前記ラインから遠い側の通路壁の先端が、前記ラインに近い側の前記通路壁の先端よりも前方に突出している。これによれば、先細り通路を通過した排ガスが該先細り通路の前記ライン側の隣接部位に多く流れるようになり、当該隣接部位における渦流形成の強化に有利になる。 In one embodiment, the tip of the tapered passage wall farther from the line protrudes forward than the tip of the passage wall closer to the line. According to this, a large amount of the exhaust gas that has passed through the tapered passage flows into the portion adjacent to the tapered passage on the line side, which is advantageous for enhancing the vortex formation in the adjacent portion.
本発明によれば、排ガスを先細り通路に通し、該通路を通過した排ガスの前進を遮蔽壁によって遮ってその排ガスを横手に逸らすことにより、先細り通路の通路壁を隔てた隣接部位において当該排ガスに渦流を生じさせるようにしたから、排ガスから遮蔽壁や通路壁への熱伝達係数が大きくなり、従って、排ガスダクトに流入して排出口に至るまでの排ガスの温度低下が大きくなる。 According to the present invention, the exhaust gas is passed through the tapered passage, the advance of the exhaust gas that has passed through the passage is blocked by the shielding wall, and the exhaust gas is deflected laterally, so that the exhaust gas passes through the adjacent portion separated by the passage wall of the tapered passage. Since the vortex is generated, the heat transfer coefficient from the exhaust gas to the shield wall or the passage wall is increased, and the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas duct and reaching the discharge port is increased.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated based on drawing. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its applications or uses.
<電池ユニット>
図1に示す電池ユニット1は、車両用であって、充放電可能な複数の電池セル2を並設してなる電池モジュール3を備え、電池モジュール3の上に排ガスダクト4が設けられている。
<Battery unit>
A
図2に示すように、電池セル2は相対する側面が他の側面、上面及び底面よりも広くなった直方体形状を有する。電池セル2の平面視で長方形状になった上面の中央に電池セル2の内部で発生したガスを放出させるガス排出弁5が設けられ、その上面の両端側に正負の電極端子6,7が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、複数の電池セル2は、互いに上面の短辺方向に重なるように、すなわち、互いの広い側面が向かい合うように並設されている。なお、図示は省略しているが、相隣る電池セル3の間には冷媒通路部材が介装されている。
As shown in FIG. 1, the plurality of
<排ガスダクトの構造>
排ガスダクト4は、電池セル2のガス排出弁5から噴出した排ガスを通して外部に排出する角形ダクトである。排ガスダクト4は電池モジュール3の上を電池セル2の並設方向(以下、「セル並設方向」という。)に延びている。排ガスダクト4の上面の両側縁に複数の排出口8がセル並設方向に間隔をあけて開口している。
<Structure of Exhaust Gas Duct>
The
図3に示すように、排ガスダクト4の一端部のダクト幅方向の中央部の底面には排ガスの流入口9が開口している。排ガスダクト4の内部には、ダクト幅方向に延びる複数の横リブ11と、ダクト幅方向に対して傾斜した複数の傾斜リブ12,13によって先細り通路14及び渦流生成部16が形成されている。横リブ11及び傾斜リブ12,13は先細り通路14の通路壁を構成する。以下、具体的に説明する。
As shown in FIG. 3 , an
排ガスの流入口9は、車両の衝突等によって電池モジュール3の熱暴走のトリガーセルとなり得るモジュール端部の電池セル2のガス排出弁5に対応する位置に開口している。排ガスの排出口8はトリガーセル以外の他の電池セル2の上面の長辺方向の両端側に対応する位置に1つずつ開口している。
The
横リブ11及び傾斜リブ12,13は、排ガスダクト4の底面から立ち上がった平板状リブである。傾斜リブ12と傾斜リブ13は互いに逆方向に傾斜している。排ガスダクト4の内部には、上記他の電池セル2各々に対応して4枚の横リブ11、2枚の傾斜リブ12及び2枚の傾斜リブ13が設けられている。
The
具体的には、排ガスダクト4の内部における各電池セル2の上面の一端寄りに対応する部位(ダクト幅方向の一端寄り)に、2枚の横リブ11と2枚の傾斜リブ12,13が配置されている。2枚の横リブ11は排出口8を間において電池セル2の上面の短辺方向(セル並設方向)に相対するように配設されている。その2枚の横リブ11の間に、ダクト幅方向の端側にいくに従って流入口9に近い一方の横リブ11に近づくように傾斜した傾斜リブ12と、ダクト幅方向の端側にいくに従って流入口9から遠い他方の横リブ11に近づくように傾斜した傾斜リブ13が配設されている。
Specifically, two
また、排ガスダクト4の内部における各電池セル2の上面の他端寄りに対応する部位(ダクト幅方向の他端寄り)に、2枚の横リブ11と2枚の傾斜リブ12,13が配置されている。上記一端寄りと同様に、2枚の横リブ11は排出口8を間において電池セル2の上面の短辺方向(セル並設方向)に相対するように配設されている。その2枚の横リブ11の間に、ダクト幅方向の端側にいくに従って流入口9に近い一方の横リブ11に近づくように傾斜した傾斜リブ13と、ダクト幅方向の端側にいくに従って流入口9から遠い他方の横リブ11に近づくように傾斜した傾斜リブ12が配設されている。
Two
傾斜リブ12がダクト幅方向の端側にいくに従って一方の横リブ11に近づくように傾斜していることにより、この横リブ11と傾斜リブ12によって、セル並設方向の通路幅がダクト幅方向の端側にいくに従って漸次狭くなった先細り通路14が形成されている。同様に、傾斜リブ13がダクト幅方向の端側にいくに従って他方の横リブ11に近づくように傾斜していることにより、この横リブ11と傾斜リブ13とによって、セル並設方向の通路幅がダクト幅方向の端側にいくに従って漸次狭くなった先細り通路14が形成されている。
Since the slanted
流入口9に近い一方の先細り通路14及び流入口9から遠い他方の先細り通路14の前方には、排ガスダクト4の側壁が立ちはだかっている。この側壁が、各先細り通路14を通過した排ガスの前進を遮るように広がった遮蔽壁15を構成している。先細り通路14を通過した排ガスは遮蔽壁15に前進を遮られて横手に逸れることになる。そうして、先細り通路14の傾斜リブ12,13及び遮蔽壁15が後に詳述する渦流生成部16を形成している。
Side walls of the
本例では、相隣る電池セル2の一方に対して設けられ且つ他方の電池セル2寄りに位置する先細り通路14と、前記他方の電池セル2に対して設けられ且つ前記一方の電池セル2寄りに位置する先細り通路14とは、セル並設方向に間隔を空けて配設されている。すなわち、当該両先細り通路14は、横リブ11を共用せずに、互いに別個の横リブ11を用いて先細り通路が形成されている。また、傾斜リブ12のダクト幅方向中央側の端と傾斜リブ13のダクト幅方向中央側の端の間には隙間が空いている。
In this example, a
ダクト幅方向に相対する2つの排出口8を結ぶラインLを基準としてみると、上記一方の先細り通路14と他方の先細り通路14は、当該基準ラインLに関して対称に配置されていて、当該ラインLに沿って同じ方向に延びている。また、基準ラインLの両側に設けられた一対の先細り通路14は、各々の基準ラインLに近い側の通路壁である傾斜リブ12,13が通路前方に行くに従って当該ラインLから遠ざかるように傾斜していることにより、セル並設方向の通路幅が先細りになっているということができる。
When the line L connecting the two
また、排ガスダクト4の長手方向に延びる中心ラインを基準としてみると、ダクト幅方向の片側の先細り通路14と反対側の先細り通路14は当該ラインに関して対称に配置されている。
When the center line extending in the longitudinal direction of the
排出口8の位置は、先細り通路14の前方位置から横手にずれた渦流生成部16に面する位置に開口している。
The
各先細り通路14を形成する横リブ11と傾斜リブ12又は13は、基準ラインLから遠い通路壁を構成する横リブ11の遮蔽壁15を向いた先端の方が基準ラインLに近い通路壁を構成する傾斜リブ12又は13の先端よりも前方に突出している。また、各横リブ11の先端と遮蔽壁15の間には排ガスが通過し得る隙間17が設けられている。
The
<排ガスダクトにおける排ガスの流れ>
次に上記排ガスダクト4における排ガスの流れを、図4乃至図6に示す排ガスダクト4における排ガスの流線解析結果を参照して説明する。
<Flow of Exhaust Gas in Exhaust Gas Duct>
Next, the flow of exhaust gas in the
図4に示すように、排ガスダクト4の流入口9が存するダクト長手方向の一端の壁10と流入口9に最も近い2枚の端寄りの横リブ11の間では次のようにして排ガスの渦流を生じている。流入口9から流入しダクト一端の壁10に遮られてダクト両側壁(遮蔽壁15)に向かって流れ、両側壁各々から前記端寄りの横リブ11に沿ってダクト幅方向中央側に向かうガス流れを生じている。そして、このガス流れと、流入口9から端寄りの2枚の横リブ11の間に向かって直接進むガス流れとがぶつかって、流入口9と2枚の端寄りの横リブ12各々の間に渦流18を生じている。
As shown in FIG. 4, between one
2枚の端寄りの横リブ12の間を抜け出た排ガスは、図5に示すように、電池セル上の2つの先細り通路14に進入する。この2つの先細り通路14各々を通過して流速が大きくなった排ガスの2つの流れは、遮蔽壁15によって前進が遮られ、互いに向かい合う流れとなってぶつかり、2つの先細り通路14の間に、すなわち、渦流生成部16に渦流19を生じている。
Exhaust gas that escapes between the two
上述の如く渦流生成部16において排ガスの渦流を生じ、図6に示すように、この渦流生成部16から排ガスが排出口8を通って外部に排出される。
As described above, the vortex flow of the exhaust gas is generated in the
以上のように、流入口9から流入した排ガスが流入口9と端寄りの横リブ11の間において渦流18を生じ、さらに、先細り通路14を通過してから渦流生成部16において渦流19を生ずる。よって、排ガスが排ガスダクト4の内部で流動している時間が長くなるため、排ガスから排ガスダクト4を構成するダクト壁及びリブ11~13への伝熱が進み、排ガスの温度が低下する。
As described above, the exhaust gas flowing in from the
また、排ガスの渦流を生ずるということは、排ガス流れの乱れが大きくなるということである。従って、排ガスダクト4の本体壁面近傍やリブ11~13の壁面近傍における排ガスの温度勾配が大きくなる。すなわち、排ガスからダクト本体壁やリブ11~13への熱伝達係数が大きくなり、排ガスの温度が効率良く低下する。
Further, the occurrence of vortex flow in the exhaust gas means that the turbulence of the exhaust gas flow is increased. Therefore, the temperature gradient of the exhaust gas increases in the vicinity of the main body wall surface of the
ここに、渦流生成部16においては、先細り通路14によって排ガスの流速が高まり、その状態で遮蔽壁15にぶつかって排ガスの流れが横手に逸れるから、強い渦流を生じやすくなっている。また、基準ラインLから遠い横リブ11の先端を基準ラインLに近い傾斜リブ12,13よりも遮蔽壁15に近づけているから、先細り通路14を通過した排ガスは基準ラインLの方へ、つまり、渦流生成部16の方へ流れやすい。これは、渦流生成部16での排ガスの渦流の強化に有利に働く。さらに、横リブ11の先端と遮蔽壁16の間に隙間17を設けているから、セル並設方向に相対する横リブ11の間から遮蔽壁15に向かう排ガスも当該隙間17を通って、先細り通路14を通過した排ガスに合流する。このことも渦流生成部16での排ガスの渦流の強化に有利に働く。
Here, in the
<排ガスダクトの性能評価>
図7に示す比較例に係るリブ付きの排ガスダクト4(以下、「比較例」という。)及びリブなし排ガスダクト(以下、「リブなし」という。)を製作した。この比較例及びリブなしと上記実施形態に係る排ガスダクト4(以下、「実施例」という。)の性能を調べた。
<Performance evaluation of exhaust gas duct>
A ribbed exhaust gas duct 4 (hereinafter referred to as “comparative example”) and a ribless exhaust gas duct (hereinafter referred to as “ribless”) according to the comparative example shown in FIG. 7 were manufactured. The performance of the comparative example, the rib-free
図7に示すように、比較例は、実施例と同様のダクト本体にダクト長手方向に延びる複数の縦リブ21をダクト幅方向及び長手方向に間隔をおいて配置した排ガスダクトである。リブなしは、実施例と同様のダクト本体のみで形成され、リブを有しない。ダクト本体の形状及び大きさ、並びに排ガスの流入口9及び排出口8各々の大きさと配置については、実施例、比較例及びリブなしは互いに同じである。実施例と比較例のリブの数及びリブの総表面積は同じである。
As shown in FIG. 7, the comparative example is an exhaust gas duct in which a plurality of
上記実施例、比較例及びリブなしについて、出口ガス温度、すなわち、流入口9に最も近い排出口8から排出される排ガスの温度を非定常解析によって求めた。結果を図8に示す。
The outlet gas temperature, that is, the temperature of the exhaust gas discharged from the
縦リブを備えた比較例はリブなしよりも出口ガス温度が低くなっているが、それでも、ピーク時の出口ガス温度は電池セルからの放出ガスに含まれる電解液の発火点300℃を一時的に越えている。これに対して、実施例では、ピーク温度が比較例よりも約150℃低くなっており、安全性が格段に向上することが見込まれる。 The comparative example with longitudinal ribs has a lower outlet gas temperature than without ribs, but the outlet gas temperature at peak time temporarily exceeds the ignition point of 300° C. of the electrolyte contained in the gas released from the battery cell. has exceeded On the other hand, in the example, the peak temperature is about 150° C. lower than in the comparative example, and it is expected that the safety will be significantly improved.
上記実施例と比較例について、排ガスからリブへの熱伝達係数α及び熱移動量Qを計算した結果を図9及び図10に示す。実施例では、比較例に比べて熱伝達係数αが大きくなり、熱移動量Qが大きくなっている。これは、上述の如くダクト内に排ガスの強い渦流を生ずるようにした効果である。 9 and 10 show the calculation results of the heat transfer coefficient α and the heat transfer amount Q from the exhaust gas to the ribs for the above examples and comparative examples. In the example, the heat transfer coefficient α is larger and the heat transfer amount Q is larger than in the comparative example. This is the effect of generating a strong swirl of the exhaust gas in the duct as described above.
<別の実施形態>
先の実施形態では、排ガスダクト4の流入口9はトリガーセルに対応する箇所にのみ設けた。図11に示すように、本実施形態に係る排ガスダクト4では電池モジュールの電池セル2毎に流入口9を設けている。
<Another embodiment>
In the previous embodiment, the
すなわち、排ガスダクト4のダクト幅方向の中央部の底面には流入口9が各電池セル2のガス排出弁5に対応して開口している。排出口8についても電池セル2毎に設けられている。横リブ11及び傾斜リブ12,13の配置については、先の実施形態のトリガーセル以外の他の各電池セル2に対応して設けられた横リブ11及び傾斜リブ12,13の配置と基本的には同じである。
That is, an
但し、排ガスダクト4における電池モジュールの最も端の電池セル2に対応する部位では、ダクト一端の壁10を横リブ11に代用している。すなわち、ダクト一端の壁10と傾斜リブ12,13各々とによって先細り通路14が形成されている。また、電池モジュールの端から2番目と3番目の電池セル2に対応する部位では、横リブ11に代えて、排ガスダクト4の底面から立ち上がった平板リブ22,23をV字状に組み合わせてなるVリブ24に用いている。
However, at a portion of the
Vリブ24を構成する平板リブ22,23は、ダクト幅方向の中央寄りに位置する基端が排ガスを通さないように合わされていて、ダクト幅方向の端に向かうに従って両者の間隔が広がるように傾斜している。平板リブ22,23の先端はダクト側壁、すなわち、遮蔽壁15に当接されて、Vリブ24の内側には排ガスが侵入しないようになっている。
The base ends of the
排ガスダクト4におけるVリブ24を設けた部位では、Vリブ24を構成する平板リブ22と傾斜リブ12によって先細り通路14が形成され、平板リブ23と傾斜リブ13によって先細り通路14が形成されている。
At a portion of the
従って、本実施形態では、電設セル2毎に対応して設けられた流入口9と排出口8を結ぶ基準ラインLの両側に、一対の先細り通路14が基準ラインLに関して対称に設けられている。そして、当該一対の先細り通路14各々の傾斜リブ12,13の間が渦流生成部16となっている。
Therefore, in this embodiment, a pair of
本実施形態では、各電池セル2のガス排出弁5からガスが放出されたとき、その排ガスはガス排出弁5の直上の流入口9から排ガスダクト4内に流入する。そのガスの多くは、基準ラインLの両側に配置された先細り通路14を通過し、遮蔽壁15によって前進を遮られて当該基準ラインL側に逸れ、渦流生成部16においてガスの渦流を生ずる。従って、先の実施形態と同じく、ガスの温度が排出口8から排出されるまでに大きく低下する。
In this embodiment, when the gas is discharged from the
排ガスダクト4のVリブ24が設けられたところでは、排ガスがVリブ24の内側には侵入できないから、Vリブ24が通路壁となった先細り通路14に多くの排ガスが流入することになる。よって、渦流生成部16での渦流の強化に有利になる。しかも、Vリブ24を構成する平板リブ22,23は遮蔽壁15に当接しているから、当該先細り通路14を通過した排ガスの全量が渦流生成部16に向かう。よって、渦流生成部16において強い渦流を生じさせることができる。
Where the
なお、他の横リブ11についても、これに代えてVリブ24を採用することができ、また、Vリブ24に代えて横リブ11を採用してもよい。
Note that the V-
1 電池ユニット
2 電池セル
3 電池モジュール
4 排ガスダクト
5 ガス排出弁
6 電極端子
7 電極端子
8 排出口
9 流入口
11 横リブ
12 傾斜リブ
13 傾斜リブ
14 先細り通路
15 遮蔽壁
16 渦流生成部
17 隙間
19 渦流
1
Claims (5)
前記排ガスダクトは、前記排ガスの流入口と、該流入口から流入した前記排ガスを通過させる通路幅が先に行くほど狭くなった先細り通路と、前記先細り通路を通過した排ガスの前進を遮ってその排ガスを横手に逸らすことにより前記先細り通路の通路壁を隔てた隣接部位において当該排ガスに渦流を生じさせる遮蔽壁とを備え、前記排ガスの渦流を生ずる部位に面するように前記排ガスを外部に流出させる排出口が開口していることを特徴とする電池ユニットのガス排出構造。 A gas discharge structure for a battery unit, in which a battery module having a plurality of battery cells arranged side by side is provided with an exhaust gas duct for allowing exhaust gas emitted from the battery cells to flow in and to be discharged to the outside,
The exhaust gas duct includes an inlet for the exhaust gas, a tapered passage in which the width of the passage through which the exhaust gas that has flowed in from the inlet becomes narrower as it goes forward, and an advance of the exhaust gas that has passed through the tapered passage is interrupted. a shielding wall that deflects the exhaust gas laterally to generate a swirl in the exhaust gas at an adjacent portion separated from the passage wall of the tapered passage, and the exhaust gas flows out to the outside so as to face the portion that causes the swirl of the exhaust gas. A gas discharge structure for a battery unit, characterized in that a discharge port for discharging gas is open.
前記排ガスダクトは前記電池セル毎に前記流入口と前記排出口を備え、
前記電池セル毎に、当該電池セルの前記流入口と前記排出口を結ぶラインの両側に、該ラインに沿って同方向に延びる一対の前記先細り通路が当該ラインに関して対称に配置され、
前記遮蔽壁は、前記一対の先細り通路の前方において各先細り通路を通過した前記排ガスの前進を遮るように広がっていることを特徴とする電池ユニットのガス排出構造。 In claim 1,
The exhaust gas duct has the inlet and the outlet for each battery cell,
For each battery cell, a pair of tapered passages extending in the same direction along the line are arranged symmetrically with respect to the line on both sides of the line connecting the inlet and the outlet of the battery cell,
The gas discharge structure for a battery unit, wherein the shielding wall widens in front of the pair of tapered passages so as to block the forward movement of the exhaust gas that has passed through each of the tapered passages.
前記複数の電池セル各々は、平面視で長方形状を有し、該長方形状の短辺方向に並設され、各々の上面の長辺方向の中央に内部で発生したガスを放出させるガス排出弁が設けられており、
前記排ガスダクトの前記流入口は前記電池セルの前記長辺方向の中央の前記ガス排出弁に対応するように開口し、前記排ガスダクトの前記排出口は前記電池セルの前記長辺方向の端側に対応するように開口し、
前記流入口と前記排出口を結ぶラインの両側の前記先細り通路各々は、前記ラインに近い側の通路壁が前方に行くに従って前記ラインから遠ざかるように傾斜して、前記電池セルの並設方向の通路幅が先細りになっていることを特徴とする電池ユニットのガス排出構造。 In claim 2,
Each of the plurality of battery cells has a rectangular shape in a plan view, and is arranged side by side in a short side direction of the rectangular shape, and a gas discharge valve for discharging internally generated gas at the center of each upper surface in a long side direction. is provided,
The inlet of the exhaust gas duct opens so as to correspond to the gas discharge valve at the center of the battery cell in the long side direction, and the outlet of the exhaust gas duct is the end side of the battery cell in the long side direction. open to accommodate
Each of the tapered passages on both sides of the line connecting the inflow port and the discharge port is slanted away from the line as the passage wall on the side closer to the line goes forward, and is aligned in the direction in which the battery cells are arranged side by side. A gas discharge structure for a battery unit, characterized in that the passage width is tapered.
相隣る前記電池セルの一方に対して設けられ且つ他方の電池セル寄りに位置する前記先細り通路と、前記他方の電池セルに対して設けられ且つ前記一方の電池セル寄りに位置する前記先細り通路とは、前記電池セルの並設方向に間隔を空けて配置され、この両先細り通路各々の前記ラインから遠い側の前記通路壁の先端と前記遮蔽壁の間に隙間が設けられていることを特徴とする電池ユニットのガス排出構造。 In claim 3,
The tapered passage provided for one of the adjacent battery cells and positioned closer to the other battery cell, and the tapered passage provided for the other battery cell and positioned closer to the one battery cell. means that the tapered passages are arranged at intervals in the direction in which the battery cells are arranged side by side, and that a gap is provided between the tip of the passage wall on the far side from the line of each of the tapered passages and the shield wall. A gas discharge structure of a battery unit characterized by:
前記先細り通路壁の前記ラインから遠い側の通路壁の先端が、前記ラインに近い側の前記通路壁の先端よりも前方に突出していることを特徴とする電池ユニットのガス排出構造。 In claim 4,
A gas discharge structure for a battery unit, wherein a tip of the tapered passage wall farther from the line protrudes forward than a tip of the passage wall closer to the line.
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