JP4320822B2 - Cooling gap setting method and battery pack using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却用隙間設定方法およびバッテリパックに関し、詳しくは、冷却のために所定の隙間を設けて整列される複数の電池における所定の隙間を設定する冷却用隙間設定方法およびこの方法により設定された所定の隙間をもって整列するバッテリパックに関する。
【0002】
【従来の技術】
電池にはその特性に応じて適正な温度範囲が設定されているのが通例である。この温度範囲外で電池を使用すると電池を効率よく使用することができなかったり、全く動作しなかったり、あるいは温度にもよるが電池によっては破損してしまう場合もある。このため、電池温度の制御が種々行なわれている。特に、複数の電池を整列させたバッテリパックでは、電池温度が上昇しすぎないよう電池間に隙間を設けて整列させ、その隙間に冷却媒体としての空気を流して電池を冷却している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷却媒体としての空気の流量の上限が定まっているときには、バッテリパックの一部の電池の温度が許容範囲を超えて上昇してしまう場合が生じるといった問題があった。空気の流量が定まっていれば、電池間の隙間を小さくすればするほど、隙間を流れる空気の風速が大きくなって電池の冷却効果を大きくする。一方、電池の製造誤差や整列の際のバラツキなどによりすべての電池間の隙間を完全に同一にすることができないから、隙間を小さくすればするほどこのバラツキの影響が大きくなると共に空気の通過抵抗も大きくなるから、電池間で冷却の効果がばらつくことになり、中には許容温度を越える電池も生じてしまう。こうした問題は、複数の電池を隙間をもって整列してなるバッテリパックの大きさと運転効率を左右するものである。
【0004】
本発明の冷却用隙間設定方法は、製造誤差や整列にバラツキを生じても整列されるすべての電池を許容温度範囲にするよう電池間の隙間を設定することを目的の一つとする。また、本発明の冷却容隙間設定方法は、冷却媒体の流量に上限値がある場合すべての電池を許容温度範囲にすると共に最も効率よく電池を冷却できる電池間の隙間を設定することを目的の一つとする。本発明のバッテリパックは、小型で効率のよいバッテリパックを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の冷却用隙間設定方法およびバッテリパックは、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【0006】
本発明の冷却用隙間設定方法は、冷却のために所定の隙間をもって整列される複数の電池における該所定の隙間を設定する冷却用隙間設定方法であって、前記整列される複数の電池から電池の製造誤差および整列のバラツキにより最も温度上昇が生じる電池を特定電池として特定し、前記整列される複数の電池を冷却する冷却媒体の流量を設定し、該設定された流量の冷却媒体により前記複数の電池を冷却したとき、前記特定電池の温度が許容範囲となるよう前記所定の隙間を設定することを要旨とする。
【0007】
この本発明の冷却用隙間設定方法では、整列される複数の電池から電池の製造誤差および整列のバラツキにより最も温度上昇が生じる特定電池が、冷却媒体を設定された流量で冷却したときに許容範囲内の温度となるよう電池間の隙間を設定するから、すべての電池を許容範囲内の温度とすることができる。
【0008】
こうした本発明の冷却用隙間設定方法において、前記所定の隙間の設定は、前記特定電池の温度が許容範囲となる範囲で最も小さい隙間を前記所定の隙間として設定する手法であるものとすることもできる。こうすれば、所定の隙間をもって整列する複数の電池の大きさを小さくすることができる。
【0009】
また、本発明の冷却用隙間設定方法において、前記冷却媒体として冷却された空気を用いることもできる。こうすれば、容易に冷却媒体を得ることができる。
【0010】
本発明のバッテリパックは、複数の電池を整列してなるバッテリパックであって、所定の冷却媒体の流量を用いて変形例を含めて本発明の冷却用隙間設定方法により設定される所定の隙間をもって前記複数の電池を整列してなることを要旨とする。
【0011】
この本発明のバッテリパックでは、バッテリパックを構成するすべての電池が許容範囲内の温度に冷却されるから、電池の使用効率を高く維持することができる。特に、特定電池の温度が許容範囲となる範囲で最も小さい隙間を所定の隙間として設定するものとすれば、バッテリパックをコンパクトなものにすることができる。
【0012】
こうした本発明のバッテリパックを車両に搭載する態様において、前記冷却媒体は前記車両の乗客室の空気であり、前記所定の冷却媒体の流量は前記車両に搭載される空調機の略最大風量であるものとすることもできる。こうすれば、限られたスペースで高効率を求められる車載用のバッテリパックとしてより適切なものとすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図1は本発明の一実施例である車載用のバッテリパック20の概略を示す斜視図、図2はバッテリパック20の冷却の様子を模式的に示す模式図、図3は図1のバッテリパック20のA−B断面の部分拡大図である。
【0014】
図1および図2に示すように、バッテリパック20は、複数の電池22を隙間34をもって整列させて構成されている。複数の電池22の隙間34には、吸気ダクト30から吸入された冷却用の空気が吸入マニモールド32を介して分配されるようになっている。隙間34を通過した空気は、排気マニホールド36を介して排出ダクト38から排出されるようになっている。
【0015】
隙間34は、図3に示すように、樹脂により形成された電池22のケース24のリブ26によって形成される。したがって、隙間34の間隔aは、リブ26の2倍になる。ケース24は射出成形により形成されるから、リブ26は製造バラツキを有することになる。リブ26の製造バラツキは隙間34の間隔aのバラツキとなって現われる。
【0016】
前述したように、空気の流量が定まっていれば、電池22間の隙間aを小さくすればするほど、隙間aを流れる空気の風速が大きくなって電池22の冷却効果は大きくなるが、リブ26のバラツキによって生じる隙間34の間隔aのバラツキにより上述の冷却効果を得ることができない電池22を生じる。いま、すべてのケース24のリブ26を研削によりこの製造誤差をなくし、すべての隙間34の間隔を値aとする。そして、整列した電池22のうちの一つの電池22の両側に形成される隙間34を形成するリブ26を射出成形による製造誤差の最大値bだけ更に研削し隙間34を値(a−2b)とする。こうして構成されたバッテリパック20に所望の流量の空気を冷却媒体として流し、このときの両側の隙間34の間隔を値(a−2b)とした電池22の温度を検出する。こうした実験を隙間34の間隔aを順次変えて行なうと、図4に例示するようなグラフが得られる。
【0017】
図4中、曲線Aはすべての隙間34の間隔を正確に値aとしてバッテリパック20を構成したものに対して一定の空気量に対する隙間34の間隔aと電池22の温度との関係を表わしたものであり、曲線Bは一つの電池22の両側に形成される隙間34の間隔を値(a−2b)とし他の隙間34の間隔を値aとしてバッテリパック20を構成したものに対して一定の空気量に対する隙間34の間隔aと両側の隙間34の間隔を値(a−b2)とした電池22の温度との関係を表わしたものである。曲線Bに示すように、曲線Bのバッテリパック20は、隙間34の間隔aに対して温度が最も低くなる隙間の間隔cを得ることができる。ここで、曲線Bと曲線Aとの偏差(図中矢印で示す長さ)は、両側の隙間34の間隔が値(a−2b)の電池22の他の電池に対する温度上昇分と解することができる。
【0018】
いま、製造誤差の最大値が値bであるとき、任意の電池22を組み合わせて形成されるバッテリパック20において、隙間34の間隔を値cとして上述の実験の空気量と同一の空気量でバッテリパック20を冷却するものとすれば、最も温度を上昇させる電池22は、実験の両側の隙間34の間隔を値(a−2b)としたものとなる。したがって、このように隙間34の間隔を値cとしてバッテリパック20を構成することにより、一定の空気量に対して最大の冷却効果を得ることができる。なお、隙間34の間隔aに対して温度が最も低くなる隙間の間隔cを採用してバッテリパック20を構成しなくても、両側の隙間34の間隔を値(a−2b)とした電池22の温度が許容範囲にあればよいから、その範囲内で隙間34の間隔aを値cより小さくすることができる。こうすれば、バッテリパック20をコンパクトなものとすることができる。
【0019】
こうして隙間34を決定して構成されたバッテリパック20を車両に搭載する様子の一例を図5に示す。図示するように、バッテリパック20は、車両の後部座席の後ろに設けられているトランクルーム40に配置されている。この構成では、吸気ダクト30は乗客室に設けられており、乗客室の空気がバッテリパック20の冷却用の空気として用いられている。したがって、冷却用の空気の流量は、車両に搭載された空調機から乗客室に吹き出される空気の量に設定され、この流量を用いて隙間34の間隔aが設定されている。この結果、空調機の能力を超えない範囲の空気流量で最大の冷却効果が得られるよう、かつできる限りコンパクトにバッテリパック20を構成することができる。
【0020】
以上説明した実施例の電池22の隙間34の間隔を設定する方法によれば、供給される冷却用の空気量が制限され隙間34にバラツキを生じても、バッテリパック20を構成するすべての電池22を許容範囲内の温度にする隙間34の間隔aを設定することができる。しかも、両側の隙間34の間隔を値(a−2b)とした電池22の温度が許容範囲にあればよいから、その範囲内で隙間34の間隔aを値cより小さくすることにより、バッテリパック20をコンパクトなものとすることができる。
【0021】
実施例の車載用のバッテリパック20によれば、空調機の能力を超えない範囲内の空気流量で最大の冷却効果が得られ、かつ、コンパクトなバッテリパック20とするから、車両の限られたスペースを有効に利用することができる。
【0022】
実施例の冷却用の隙間34の間隔を設定する方法では、実験により隙間34の間隔と電池22の温度との関係を求めたが、実験によらず、シミュレーションにより求めるものとしてもよい。また、実施例の冷却用の隙間34の間隔を設定する方法では冷却媒体として空気を用いたが、オイルやクーラントなど如何なる冷却媒体を用いるものとしても差し支えない。
【0023】
実施例の車載用のバッテリパック20では、乗客室の空気を冷却媒体としたが、オイルやクーラントなど如何なる冷却媒体を用いるものとしても差し支えない。また、実施例の車載用のバッテリパック20では、乗客室に空気を吹き出す空調機の能力に依存してバッテリパック20の隙間34の間隔を設定するものとしたが、バッテリパック20を冷却するために冷却媒体としての空気を車外から導入するブロワなどの特別な装置を設けてその能力に応じて隙間34の間隔を設定するものとしてもよい。
【0024】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である車載用のバッテリパック20の概略を示す斜視図である。
【図2】 バッテリパック20の冷却の様子を模式的に示す模式図である。
【図3】 図1のバッテリパック20のA−B断面の部分拡大図である。
【図4】 隙間34の間隔と電池22の温度との関係の一例を示すグラフである。
【図5】 車載用のバッテリパック20を車載している様子を示す説明図である。
【符号の説明】
20 バッテリパック、22 電池、30 吸気ダクト、32 吸入マニモールド、34 隙間、36 排気マニホールド、38 排出ダクト。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling gap setting method and a battery pack, and more particularly, to a cooling gap setting method for setting a predetermined gap in a plurality of batteries arranged with a predetermined gap for cooling, and to set by this method. The present invention relates to a battery pack that is aligned with a predetermined gap.
[0002]
[Prior art]
In general, an appropriate temperature range is set for a battery in accordance with its characteristics. If the battery is used outside this temperature range, the battery may not be used efficiently, may not operate at all, or may be damaged depending on the temperature. For this reason, various control of battery temperature is performed. In particular, in a battery pack in which a plurality of batteries are arranged, a gap is provided between the batteries so that the battery temperature does not rise excessively, and the batteries are cooled by flowing air as a cooling medium through the gap.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the upper limit of the flow rate of air as the cooling medium is determined, there is a problem that the temperature of some of the batteries in the battery pack may rise beyond the allowable range. If the flow rate of air is determined, the smaller the gap between the batteries, the greater the wind speed of the air flowing through the gap and the greater the battery cooling effect. On the other hand, because the gap between all batteries cannot be made completely the same due to battery manufacturing errors and variations in alignment, the smaller the gap, the greater the effect of this variation and the air passage resistance. Therefore, the cooling effect varies between the batteries, and some of the batteries exceed the allowable temperature. Such a problem affects the size and operating efficiency of a battery pack in which a plurality of batteries are aligned with a gap.
[0004]
One object of the cooling gap setting method of the present invention is to set a gap between batteries so that all batteries to be aligned are within an allowable temperature range even if manufacturing errors and variations in alignment occur. In addition, the cooling gap setting method of the present invention aims to set the gap between the batteries that can cool the batteries most efficiently while setting all the batteries to the allowable temperature range when the flow rate of the cooling medium has an upper limit value. One. An object of the battery pack of the present invention is to provide a small and efficient battery pack.
[0005]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
The cooling gap setting method and the battery pack of the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above object.
[0006]
The cooling gap setting method of the present invention is a cooling gap setting method for setting the predetermined gap in a plurality of batteries aligned with a predetermined gap for cooling, and the battery is arranged from the aligned batteries to the battery. The battery having the highest temperature rise due to manufacturing error and alignment variation is specified as the specific battery, and the flow rate of the cooling medium that cools the plurality of aligned batteries is set. The gist is to set the predetermined gap so that the temperature of the specific battery falls within an allowable range when the battery is cooled.
[0007]
In the cooling gap setting method of the present invention, a specific battery that causes the highest temperature rise due to manufacturing errors and alignment variations of a plurality of aligned batteries is allowed when the cooling medium is cooled at a set flow rate. Since the gap between the batteries is set so that the temperature is within the range, all the batteries can be set within the allowable range.
[0008]
In such a cooling gap setting method of the present invention, the setting of the predetermined gap may be a method of setting the smallest gap as the predetermined gap in a range where the temperature of the specific battery is within an allowable range. it can. In this way, the size of the plurality of batteries aligned with a predetermined gap can be reduced.
[0009]
In the cooling gap setting method of the present invention, cooled air can be used as the cooling medium. In this way, a cooling medium can be obtained easily.
[0010]
The battery pack of the present invention is a battery pack in which a plurality of batteries are aligned, and includes a predetermined gap set by the cooling gap setting method of the present invention using a flow rate of a predetermined cooling medium, including modifications. The gist is that the plurality of batteries are aligned.
[0011]
In the battery pack of the present invention, since all the batteries constituting the battery pack are cooled to a temperature within the allowable range, the use efficiency of the batteries can be maintained high. In particular, if the smallest gap is set as the predetermined gap in a range where the temperature of the specific battery is within the allowable range, the battery pack can be made compact.
[0012]
In such a mode in which the battery pack of the present invention is mounted on a vehicle, the cooling medium is air in the passenger compartment of the vehicle, and the flow rate of the predetermined cooling medium is a substantially maximum air volume of an air conditioner mounted on the vehicle. It can also be. If it carries out like this, it can be made more suitable as an in-vehicle battery pack which requires high efficiency in a limited space.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described using examples. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an in-
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0015]
As shown in FIG. 3, the
[0016]
As described above, if the air flow rate is fixed, the smaller the gap a between the
[0017]
In FIG. 4, curve A represents the relationship between the distance a between the
[0018]
Now, when the maximum value of the manufacturing error is the value b, in the
[0019]
FIG. 5 shows an example of how the
[0020]
According to the method for setting the
[0021]
According to the vehicle-mounted
[0022]
In the method of setting the interval of the
[0023]
In the vehicle-mounted
[0024]
The embodiments of the present invention have been described using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course you get.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an in-
FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing how the
3 is a partially enlarged view of the
4 is a graph showing an example of the relationship between the
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which a vehicle-mounted
[Explanation of symbols]
20 battery pack, 22 battery, 30 intake duct, 32 intake manifold mold, 34 gap, 36 exhaust manifold, 38 exhaust duct.
Claims (5)
前記整列される複数の電池から電池の製造誤差および整列のバラツキにより最も温度上昇が生じる電池を特定電池として特定し、
前記整列される複数の電池を冷却する冷却媒体の流量を設定し、
該設定された流量の冷却媒体により前記複数の電池を冷却したとき、前記特定電池の温度が許容範囲となるよう前記所定の隙間を設定する
冷却用隙間設定方法。A cooling gap setting method for setting the predetermined gap in a plurality of batteries arranged with a predetermined gap for cooling,
A battery having the highest temperature rise due to a manufacturing error and a variation in alignment among the plurality of batteries to be aligned is specified as a specific battery,
Setting a flow rate of a cooling medium for cooling the plurality of batteries arranged;
A cooling gap setting method for setting the predetermined gap so that the temperature of the specific battery falls within an allowable range when the plurality of batteries are cooled by the cooling medium having the set flow rate.
所定の冷却媒体の流量を用いて請求項1ないし3いずれか記載の冷却用隙間設定方法により設定される所定の隙間をもって前記複数の電池を整列してなる
バッテリパック。A battery pack comprising a plurality of batteries arranged,
A battery pack formed by aligning the plurality of batteries with a predetermined gap set by the cooling gap setting method according to claim 1 using a flow rate of a predetermined cooling medium.
前記冷却媒体は、前記車両の乗客室の空気であり、
前記所定の冷却媒体の流量は、前記車両に搭載される空調機の略最大風量である
バッテリパック。The battery pack according to claim 4, wherein the battery pack is mounted on a vehicle.
The cooling medium is air in a passenger compartment of the vehicle;
The battery pack in which the flow rate of the predetermined cooling medium is a substantially maximum air volume of an air conditioner mounted on the vehicle.
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