JP5329836B2 - バッテリ装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ装置に関する。

一般的に、バッテリボックスに収納された複数のバッテリ間の温度むらを小さくすることで、バッテリの寿命を延ばすことが知られている。

例えば、バッテリボックスの下面に複数のエアダクトを並列に配置し、これらのエアダクトにより、冷却空気がバッテリボックスの底部を貫通して吹き上げる電動車両のバッテリ冷却装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２３７４５７号公報

しかしながら、遠心ファンを用いて冷却する場合、遠心ファンの流出空気の流速は一様ではないため、複数のバッテリを均一に冷却することは困難である。

そこで、本発明の目的は、遠心ファンを用いて、複数のバッテリを均一に冷却することのできるバッテリ装置を提供することにある。

本発明の観点に従ったバッテリ装置は、２以上のバッテリと、前記バッテリを収納し、長手方向に対向する側面のうちの１面に前記バッテリを冷却した後の空気を排出する排出口が設けられた直方体形状の収納部と、前記排出口と対向する側から冷却空気を吸入し、前記収納部の下面側から前記収納部に前記冷却空気を送り込む吸気ダクトと、前記吸気ダクトに前記冷却空気を供給するために、前記排出口と対向する側に設けられ、取り込んだ外気を前記冷却空気として下方に吹き出し、前記吸気ダクトを流れる前記冷却空気の流速分布を一様にするために、前記長手方向に垂直な幅方向の中心から前記冷却空気の吹き出す流速が遅い側に寄せた位置に設けられた遠心ファンとを備えた構成である。

本発明によれば、遠心ファンを用いて、複数のバッテリを均一に冷却することのできるバッテリ装置を提供することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るバッテリ装置１の構成を示す上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。なお、図面中における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。

バッテリ装置１は、例えば電動軽車両に用いられる。

バッテリ装置１は、複数のバッテリ５と、複数のバッテリ５を収納するバッテリボックス２と、バッテリボックス２の長手方向に対向する一方の側面に設けられた排気ダクト８と、バッテリボックス２の下面側に設けられた吸気ダクト３と、吸気ダクト３の冷却空気を吸入する側に設けられた送風ダクト４と、送風ダクト４に設けられた遠心ファン７とを備えた構成である。

バッテリボックス２は、略直方体形状である。バッテリボックス２の長手方向に対向する一方の側面には、排気口が設けられている。排気口は、バッテリ５を冷却した後の空気が排出される。

バッテリ５は、略直方体形状である。バッテリ５は、バッテリボックス２内の下面側から上面側への垂直方向に、冷却空気が通り抜けるように一定の間隔を空けて並べられている。冷却空気が通り抜ける側に面するバッテリ５の面は、６面のうち最も面積の広い面である。また、バッテリ５の間を通り抜けた冷却空気がバッテリボックス２の長手方向に流れるように、バッテリ５の上方とバッテリボックス２の上面との間に隙間が設けられている。なお、バッテリ５は、２個以上であれば、いくつ設けられていてもよい。

送風ダクト４は、遠心ファン７により吸入された冷却空気を吸気ダクト３に供給する。送風ダクト４は、直方体を折り曲げたような形状になっている。送風ダクト４は、バッテリボックス２の排出口と対向する側の側面に、遠心ファン７を配置している。送風ダクト４は、遠心ファン７が設けられている側には、遠心ファン７から吹き出される冷却空気が直接的には吹き付けない空間であるヘッダ部６が設けられている。

ヘッダ部６は、遠心ファン７と吸気ダクト３との間に設けられた空間である。ヘッダ部６を設けていない送風ダクト４の構成でも、遠心ファン７から吹き出された冷却空気を吸気ダクト３に送りこむために必要最小限の形状は備えている。この必要最小限の形状を備えた送風ダクト４に、更にヘッダ部６を設けることにより、遠心ファン７から吹き出された冷却空気の流速分布がより一様になる。

吸気ダクト３は、送風ダクト４から送り込まれた冷却空気を、バッテリボックス２の排出口と対向する側から冷却空気を吸入する。吸気ダクト３は、送風ダクト４から吸入した冷却空気を、バッテリボックス２の下面側からバッテリボックス２内に冷却空気を送り込む。バッテリボックス２内に送り込まれた冷却空気は、バッテリボックス２の下面側から上面側に、バッテリ５の間を流れる。

排気ダクト８は、バッテリボックス２の排気口の外側に設けられている。排気ダクト８は、排気口から排出された空気を外部に放出するための誘導をするダクトである。

遠心ファン７は、バッテリ５を冷却するための冷却空気を外部から取り込むためのファンである。遠心ファン７は、バッテリボックス２の排気口が設けられている側面と対向する側の送風ダクト４に設けられている。遠心ファン７は、ファンの遠心力を利用して、ファンの回転平面の中心部から垂直方向に吸気口ＩＮから冷却空気を吸入し、径方向に吹き出し口から冷却空気を吹き出す。遠心ファン７は、バッテリ装置１に設けられた状態では、バッテリボックス２の長手方向の向きに吸気口ＩＮから冷却空気を吸入し、下方に向けられた吹き出し口から冷却空気を吹き出す。

遠心ファン７の吹き出し口から流出する空気の流速は、一様ではない。図２に示す矢印は、空気の流れを表している。矢印の長さは、流速を表している。図２に示すように、吹き出し口の中心に対して、最も外側から吹き出される空気の流れＦＬ１は、内側近傍から吹き出される空気の流れＦＬ２と比較して、流速が遅い。また、空気の流れＦＬ１と空気の流れＦＬ２との間を流れる空気の流れは、内側に位置するほど、流速が速い。

遠心ファン７は、上述の性質を考慮して、バッテリボックス２の長手方向に垂直な幅方向（送風ダクト４及び吸気ダクト３の幅方向）の中心から冷却空気の吹き出す流速が遅い側に寄せて設けられている。即ち、遠心ファン７の吹き出し口の外円側が、バッテリボックス２の長手方向と垂直方向に対向する側面の一方に寄せるように、遠心ファン７が取り付けられている。

遠心ファン７を上述のように取り付けることで、遠心ファン７から吹き出される冷却空気は、送風ダクト４の幅方向に対して一様の流速で広がる。従って、冷却空気は、送付ダクト４、吸気ダクト３及びバッテリボックス２内を流れる速度分布が一様となる。

本実施形態によれば、遠心ファン７を吹き出す冷却空気の流速が遅い側に寄せて設けることにより、バッテリ装置１内における冷却空気の流速分布を一様にすることができる。また、遠心ファン７と吸気ダクト３との間にヘッダ部６を設けることにより、さらに冷却空気の流速分布を一様にすることができる。

従って、バッテリ装置１における冷却空気は、全てのバッテリ５を均一に冷却するため、バッテリ５間の温度上昇も均一とすることができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係るバッテリ装置１Ａの構成を示す上面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。

バッテリ装置１Ａは、図１〜図３に示す第１の実施形態に係るバッテリ装置１において、遠心ファン７の取り付ける位置及び向きを変えた遠心ファン７Ａを設けた点以外は、同様の構成である。

遠心ファン７Ａは、送風ダクト４の幅方向の中心に、吹き出し口の中心が来るように設けられている。

遠心ファン７Ａは、吹き出し口から吹き出される冷却空気の向きが下方向に垂直（バッテリボックス２及び吸気ダクト３の下面に対して垂直）になるように調整して傾けて、取り付けられている。仮に、遠心ファン７Ａを傾けずに、吹き出し口の平面と吸気ダクト３の下面とが平行になるように設けた場合、図２に示すように、吹き出し口から吹き出される冷却空気の向きは、下方向に垂直ではなく、垂直に対して傾くことになる。

本実施形態によれば、冷却空気の吹き出す方向をバッテリボックス２（又は吸気ダクト３）の下面に対して垂直になるように調整して、遠心ファン７Ａを設けることにより、バッテリ装置１Ａ内における冷却空気の流速分布を一様にすることができる。また、遠心ファン７Ａと吸気ダクト３との間にヘッダ部６を設けることにより、さらに冷却空気の流速分布を一様にすることができる。

従って、バッテリ装置１Ａにおける冷却空気は、全てのバッテリ５を均一に冷却するため、バッテリ５間の温度上昇も均一とすることができる。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係るバッテリ装置１Ｂの構成を示す上面図である。図８は、図７のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。図９は、図７のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。

バッテリ装置１Ｂは、図１〜図３に示す第１の実施形態に係るバッテリ装置１において、遠心ファン７を遠心ファン７Ｂに代えた点以外は、同様の構成である。

遠心ファン７Ｂは、送風ダクト４の幅方向の中心に、吹き出し口の中心が来るように設けられている。

遠心ファン７Ｂは、図８に示すように、吹き出し口に、通風抵抗となるメッシュＭＳを設けている。メッシュＭＳは、吹き出される冷却空気の流速が最も速い箇所を覆うように設けられている。

メッシュＭＳは、通り抜ける冷却空気の流速を減速させる。冷却空気の流れＦＬ２Ａは、メッシュＭＳが無ければ、図２に示す空気の流れＦＬ２のように、吹き出される流速が最も速い。このように、メッシュＭＳを設けることにより、吹き出される冷却空気の流速を一様にしている。

なお、メッシュＭＳは、吹き出し口の全面を覆うように設けてもよい。この場合においても、メッシュＭＳを設けない場合と比較して、吹き出される冷却空気の流速を一様にすることができる。

本実施形態によれば、遠心ファン７Ｂの吹き出し口にメッシュＭＳを設けた構成とすることにより、バッテリ装置１Ｂ内における冷却空気の流速分布を一様にすることができる。また、遠心ファン７Ｂと吸気ダクト３との間にヘッダ部６を設けることにより、さらに冷却空気の流速分布を一様にすることができる。

従って、バッテリ装置１Ｂにおける冷却空気は、全てのバッテリ５を均一に冷却するため、バッテリ５間の温度上昇も均一とすることができる。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るバッテリ装置１Ｃの構成を示す上面図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。図１２は、図１０のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図である。

バッテリ装置１Ｃは、図１〜図３に示す第１の実施形態に係るバッテリ装置１を、バッテリ５の収納する数を２倍にした構成である。その他の点は、バッテリ装置１と同様の構成である。

バッテリボックス２Ｃは、第１の実施形態に係るバッテリボックス２において、バッテリ５を収納する空間を仕切り板ＰＴで長手方向に中央を仕切り、幅方向を広げている。バッテリボックス２Ｃは、バッテリ５を幅方向に２列並列に並べて収納している。

吸気ダクト３Ｃは、第１の実施形態に係る吸気ダクト３を、バッテリボックス２Ｃの形状に合わせた形状としている。具体的には、吸気ダクト３Ｃは、バッテリボックス２Ｃの幅に合わせるように、幅方向を広げている。吸気ダクト３Ｃは、バッテリボックス２Ｃと共通の仕切り板ＰＴにより、長手方向に中央が仕切られている。

送風ダクト４Ｃは、第１の実施形態に係る送風ダクト４を、バッテリボックス２Ｃの形状に合わせた形状としている。具体的には、送風ダクト４Ｃは、バッテリボックス２Ｃの幅に合わせるように、幅方向を広げている。なお、ここでは、送風ダクト４Ｃは、ヘッダ部６を設けていない形状としているが、設けてもよい。

整流板ＢＤは、吸気ダクト３Ｃの送風ダクト４Ｃから冷却空気が吸入される側の仕切り板ＰＴ近傍に設けられている。整流板ＢＤが設けられている箇所は、吸気ダクト３Ｃに吸入される冷却空気が分岐する箇所の近傍である。

整流板ＢＤが設けられていない場合、吸気ダクト３Ｃは、送風ダクト４Ｃ側の冷却空気の分岐点から仕切り板ＰＴの両側に沿って冷却空気が流れ難い。吸気ダクト３Ｃの冷却空気が流れ難い部分は、空気が滞留する。従って、整流板ＢＤは、本来冷却空気が流れ難い部分に、冷却空気が流れるように誘導する。

本実施形態によれば、吸気ダクト３Ｃの冷却空気を吸入する側の仕切り板ＰＴの両側近傍にそれぞれ整流板ＢＤを設けることで、仕切り板ＰＴの両側に沿って冷却空気を流すことができる。これにより、吸気ダクト３Ｃ内における空気の滞留箇所を無くし、吸気ダクト３Ｃを流れる冷却空気の流速分布を一様にすることができる。よって、バッテリ装置１Ｃ内における冷却空気の流速分布を一様にすることができる。

従って、バッテリ装置１Ｃにおける冷却空気は、全てのバッテリ５を均一に冷却するため、バッテリ５間の温度上昇も均一とすることができる。

なお、各実施形態において、ヘッダ部６は、設けてもよいし、設けなくともよい。各実施形態において、ヘッダ部６がない構成であっても、速度分布を一様にする作用効果を得ることができる。ここで、ヘッダ部６がない構成の場合は、送付ダクト４の上面が、遠心ファン７が設けられている側の辺の方が短い台形形状となる。これは、送風ダクト４の遠心ファン７を取り付ける側面は、遠心ファン７を取り付ける幅だけあれば充分なためである。また、各実施形態において、ヘッダ部６を設けることにより、バッテリボックス２内を流れる冷却空気の速度分布をより一層一様にすることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係るバッテリ装置の構成を示す上面図。 第１の実施形態における図１のＡ−Ａ線矢視断面図。 第１の実施形態における図１のＢ−Ｂ線矢視断面図。 本発明の第２の実施形態に係るバッテリ装置の構成を示す上面図。 第２の実施形態における図４のＡ−Ａ線矢視断面図。 第２の実施形態における図４のＢ−Ｂ線矢視断面図。 本発明の第３の実施形態に係るバッテリ装置の構成を示す上面図。 第３の実施形態における図７のＡ−Ａ線矢視断面図。 第３の実施形態における図７のＢ−Ｂ線矢視断面図。 本発明の第４の実施形態に係るバッテリ装置の構成を示す上面図。 第４の実施形態における図１０のＡ−Ａ線矢視断面図。 第４の実施形態における図１０のＢ−Ｂ線矢視断面図。

符号の説明

１…バッテリ装置、２…バッテリボックス、３…吸気ダクト、４…送風ダクト、５…バッテリ、６…ヘッダ部、７…遠心ファン、８…排気ダクト。

Claims (2)

1. ２以上のバッテリと、
   前記バッテリを収納し、長手方向に対向する側面のうちの１面に前記バッテリを冷却した後の空気を排出する排出口が設けられた直方体形状の収納部と、
   前記排出口と対向する側から冷却空気を吸入し、前記収納部の下面側から前記収納部に前記冷却空気を送り込む吸気ダクトと、
   前記吸気ダクトに前記冷却空気を供給するために、前記排出口と対向する側に設けられ、取り込んだ外気を前記冷却空気として下方に吹き出し、前記吸気ダクトを流れる前記冷却空気の流速分布を一様にするために、前記長手方向に垂直な幅方向の中心から前記冷却空気の吹き出す流速が遅い側に寄せた位置に設けられた遠心ファンと
   を備えたことを特徴とするバッテリ装置。
2. 前記遠心ファンと前記吸気ダクトとの間に、前記吸気ダクトを流れる前記冷却空気の流速分布を一様にするための空間を設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載のバッテリ装置。

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