JP6295580B2 - バッテリ温調装置 - Google Patents
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Description
このバッテリ温調装置において、前記バッテリ温調手段は、通過する空気から熱を奪って冷風を作り出す冷却用熱交換器と、前記バッテリパックケース内気を循環させる送風機と、前記送風機にて発生した風を流通する通風経路部と、を有して構成されている。
前記冷却用熱交換器と前記送風機とは、前記通風経路部内に風流れ方向の上流側から前記冷却用熱交換器、前記送風機の順に配置される。
前記通風経路部の前記冷却用熱交換器から前記送風機までの間には、前記冷却用熱交換器にて発生した凝縮水を受ける凝縮水受け部と、前記凝縮水受け部から前記通風経路部内にて前記凝縮水受け部よりも風速が速い部位まで前記風流れ方向に沿って連続して設けられて、凝縮水の表面積を増大する事によって凝縮水の蒸発を促進する凝縮水表面積増大処理部と、を有している。
すなわち、バッテリ温調装置において、冷却用熱交換器にて発生した凝縮水は、凝縮水受け部にて受けられ、周囲空気との水蒸気分圧差に応じて蒸発していく。また、凝縮水表面積増大処理部にて表面積が増大される凝縮水も、同様に蒸発していく。
しかも、凝縮水表面積増大処理部により、凝縮水受け部から風速の速い部位までを連続して、凝縮水の表面積が増大されているので、風速が速い部位(凝縮水の蒸発が速く、凝縮水量が少ない部位)と凝縮水受け部(凝縮水の蒸発が遅く、凝縮水量が多い部位)との間で凝縮水の濃度勾配ができる。この濃度勾配により、凝縮水は、凝縮水受け部から濃度勾配に従って乾燥した部位(風速が速い部位)へ移動するため、凝縮水の蒸発が促進される。
この結果、付加的な駆動部品等を追加しないことでレイアウトスペースを増大させることなく、冷却用熱交換器にて発生した凝縮水が液体としてバッテリモジュールを含む通電部位へ届いてしまうのを防止することができる。
実施例1のバッテリ温調装置における構成を、「バッテリパックBPの車載構成」、「バッテリパックBPの全体詳細構成」、「バッテリ温調装置の詳細構成」に分けて説明する。
図1及び図2は、実施例1のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPが搭載された電気自動車を示す。以下、図1及び図2に基づき、バッテリパックBPの車載構成を説明する。
また、バッテリパックアッパーカバー12は、図3に示すように、バッテリパックケース1内の空気(凝縮水の水蒸気を含む。)を、バッテリパックケース1外部へ排出するための2つの通気部17を有している。通気部17は、気体の通過を許容すると共に、液体の通過を防止する。例えば、ゴアテックス(登録商標)等の素材(膜)を用いて、構成されている。
図5〜図10は、バッテリパックBPに搭載された実施例1のバッテリ温調装置の詳細を示す。以下、図5〜図10に基づき、バッテリ温調装置の詳細構成を説明する。
また、凝縮水表面積増大処理部33bを設置した部位のユニットケース31の断面積のうち、風流れ方向の下流側(ブロアファン35側)の断面積は、図8に示すように、風流れ方向の上流側(エバポレータ3側)の断面積よりも、減少するように設定されている。
また、ブロアファン35は、パックケース内気を循環させるものであるから、ユニットケース31等を通じて、凝縮水受け部33a及び凝縮水表面積増大処理部33bの近傍の空気(エバポレータ32とブロアファン35との間の空気)を通気部17近傍へ移送する。すなわち、後述する配風ダクト9に設けた吹出口99へ、この空気を移送する。
この配風ダクト9は、図5に示すように、車両前後方向で上面視略長方形状とされたバッテリパックロアフレーム11の中央部長辺方向に沿って設けられている。また、この配風ダクト9は、少なくとも通気部17の近傍まで延びている。図10に示すように、配風ダクト9の他端は、通気部17よりも車両後方に延びている。
実施例1のバッテリ温調装置における作用を、「バッテリパックBPのバッテリ温度調整作用」、「凝縮水受け部及び凝縮水表面積増大処理部の作用」に分けて説明する。
バッテリは温度依存度が高く、バッテリ温度が高過ぎても、また、バッテリ温度が低過ぎてもバッテリ性能が低下する。したがって、低外気温時や高外気温時に高いバッテリ性能を維持するためには、バッテリ温度を最適温度域に調整することが好ましい。以下、図5及び図7に基づき、これを反映するバッテリパックBPのバッテリ温度調整作用を説明する。
例えば、結露水(凝縮水)が貯留される貯留部と、該貯留部の底面部に開閉可能に設けられて当該貯留部に溜まった結露水を外部に排出させるプラグ部材を有する開閉機構と、が設けられた車載用バッテリの冷却装置を比較例とする。この比較例の車載用バッテリの冷却装置によれば、バッテリケース内への水分の浸入を防止しつつ、バッテリを冷却する際に生じる結露水(凝縮水)を良好に外部に排出するようにしている。
実施例1のバッテリ温調装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
このため、付加的な駆動部品等を追加しないことでレイアウトスペースを増大させることなく、エバポレータ32にて発生した凝縮水が液体としてバッテリモジュール2を含む通電部位へ届いてしまうのを防止することができる。
このため、(1)の効果に加え、エバポレータ32にて発生した凝縮水の蒸発促進することができると共に、この凝縮水の飛散を防止することができる。
このため、(1)〜(2)の効果に加え、エバポレータ32にて発生した凝縮水の蒸発をより一層促進することができる。
図11及び図12に基づき実施例2の要部構成を以下に説明する。
なお、他の構成は、実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
なお、実施例1及び実施例2の凝縮水受け部33aの作用が異なるのみで、他の作用は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
実施例2のバッテリ温調装置にあっては、実施例1の(1)〜(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
このため、エバポレータ32にて発生した凝縮水が通風経路部33を伝って、バッテリモジュール2等を含む通電部位への流出を防止することができる。
図14に基づき実施例3の要部構成を以下に説明する。
なお、他の構成は、実施例1及び実施例2と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
凝縮水表面積増大処理部33bとしての吸水材が、凝縮水受け部33aの底面から側面に至るまで連続して拡大されたので、吸水材33bが凝縮水受け部33aの底面のみに設置されるよりも、吸水材33bにおける凝縮水の吸水量を増やすことができる。このため、エバポレータ32にて発生した凝縮水の発生量が増えた場合でも、凝縮水を吸水材33bにて吸水することができ、吸水した凝縮水を蒸発させることができる。
なお、実施例1、実施例2及び実施例3の凝縮水表面積増大処理部33bの作用が異なるのみで、他の作用は、実施例1及び実施例2と同様であるので、説明を省略する。
実施例3のバッテリ温調装置にあっては、実施例1の(1)〜(3)の効果及び実施例2の(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
このため、凝縮水受け部33aの上方にて、エバポレータ32にて発生した凝縮水の蒸発を促進することができる。
図15及び図16に基づき実施例4の要部構成を以下に説明する。
ここで、一般に、その冷媒配管39には、断熱材等を巻き付けて凝縮水が発生しないようにするが、実施例4では、冷媒配管39に、あえて断熱材等を巻き付けていない。
なお、他の構成は、実施例1〜実施例3と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
バッテリパックBPの内の冷却を実施すると、バッテリパックBP内の空気温度が低下する。
このとき、通風経路部33内にて風速が速い部位(例えば、ブロアファン35の近傍等)では、凝縮水の水蒸気が凝縮・滴下・付着しない。これに対し、通風経路部33内にて風速が遅い部位すなわち通風経路部33内にて湿度が高い部位では、凝縮水の水蒸気から凝縮水が発生し、水滴に成長し、滴下する。
なお、実施例1〜実施例3及び実施例4の低温の熱交換媒体39と凝縮水表面積増大処理部33bの作用が異なるのみで、他の作用は、実施例1〜実施例3と同様であるので、説明を省略する。
実施例4のバッテリ温調装置にあっては、実施例1の(1)〜(3)の効果、実施例2の(4)の効果、及び実施例3の(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
このため、凝縮水の発生部位を特定することができる。
このため、(6)の効果に加え、冷媒配管39の配策の必要がない。
このため、(6)〜(7)の効果に加え、余分な機構を追加する必要がない。
このため、(6)〜(8)の効果に加え、風の影響を受けないので、低温の熱交換媒体39にて発生した凝縮水を飛散させることなく、直接、その凝縮水を凝縮水受け部33aにて回収することができる。
図17に基づき実施例5の要部構成を以下に説明する。
なお、他の構成は、実施例4と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
なお、実施例4及び実施例5の低温の熱交換媒体39の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例1〜実施例4と同様であるので、説明を省略する。
実施例5のバッテリ温調装置にあっては、実施例1の(1)〜(3)の効果、実施例2の(4)の効果、及び実施例3の(5)の効果に加え、実施例4の(6)、(7)及び(9)の効果を得ることができる。
図18及び図19に基づき実施例6の要部構成を以下に説明する。なお、図18に示すように、X軸方向は車両前後方向であり、X(FR)方向は車両前方側である。Y軸方向は車幅方向である。また、図19に示すように、Z軸方向は車両の上下方向であり、Z(UP)方向は車両上方側である。図18の破線矢印Afは風の流れ(空気)を示し、矢印CMは冷媒の動きを示している。
また、他の構成は、実施例1〜実施例5と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
なお、実施例1〜実施例5及び実施例6の温調ユニット3の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例1〜実施例5と同様であるので、説明を省略する。
実施例6のバッテリ温調装置にあっては、実施例1の(1)〜(3)の効果、実施例2の(4)の効果、実施例3の(5)の効果、及び、実施例4の(6)〜(9)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
このため、バッテリパックBPのサイズを最小化することができる。
図20に基づき実施例6の要部構成を以下に説明する。なお、図20の破線矢印Afは風の流れ(空気)を示し、矢印CMは冷媒の動きを示している。
なお、他の構成は、実施例1〜実施例5と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
なお、実施例1〜実施例5及び実施例7のエバポレータ32及びブロアファン35の配置の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例1〜実施例5と同様であるので、説明を省略する。
実施例7のバッテリ温調装置にあっては、実施例1の(1)〜(3)の効果、実施例2の(4)の効果、実施例3の(5)の効果、及び、実施例4の(6)〜(9)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
このため、エバポレータ32にて発生した凝縮水の蒸発を促進することができる。
1 バッテリパックケース
12 バッテリパックアッパーカバー
2 バッテリスタック(バッテリモジュール、バッテリモジュール群)
3 温調ユニット(バッテリ温調手段)
31 ユニットケース(通風経路部)
32 エバポレータ(冷却用熱交換器)
33 通風経路部(ユニットケース、ユニットダクト)
33a 凝縮水貯水部
33b 凝縮水表面積増大処理部
34 風速が速い部位
35 ブロアファン(送風機)
36 PTCヒータ(ヒータ)
37 ユニットダクト(通風経路部)
39 低温の熱交換媒体(冷媒配管)
39a エバポレータの入口配管
Claims (6)
- バッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールの温度を調整するバッテリ温調手段と、
前記バッテリモジュール及び前記バッテリ温調手段を収納するバッテリパックケースと、
を備えたバッテリ温調装置において、
前記バッテリ温調手段は、通過する空気から熱を奪って冷風を作り出す冷却用熱交換器と、前記バッテリパックケース内気を循環させる送風機と、前記送風機にて発生した風を流通する通風経路部と、を有して構成され、
前記冷却用熱交換器と前記送風機とは、前記通風経路部内に風流れ方向の上流側から前記冷却用熱交換器、前記送風機の順に配置され、
前記通風経路部の前記冷却用熱交換器から前記送風機までの間には、前記冷却用熱交換器にて発生した凝縮水を受ける凝縮水受け部と、前記凝縮水受け部から前記通風経路部内にて前記凝縮水受け部よりも風速が速い部位まで前記風流れ方向に沿って連続して設けられて、凝縮水の表面積を増大する事によって凝縮水の蒸発を促進する凝縮水表面積増大処理部と、を有する
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1に記載されたバッテリ温調装置において、
前記凝縮水受け部は、前記通風経路部の下部に配置され、下に凸形状である
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1または請求項2に記載されたバッテリ温調装置において、
前記凝縮水表面積増大処理部は、吸収材である
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1から請求項3までの何れか一項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記凝縮水表面積増大処理部を設置した部位の前記通風経路部の断面積のうち、風流れ方向の下流側の断面積を、風流れ方向の上流側の断面積よりも、減少するように設定した
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか一項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記凝縮水表面積増大処理部は、前記凝縮水表面積増大処理部を設置した前記凝縮水受け部の底面から側面に至るまで、前記凝縮水受け部の上方に向けて連続して拡大した
ことを特徴とするバッテリ温調装置。 - 請求項1から請求項5までの何れか一項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリパックケース外から前記バッテリパックケースの側面を介して冷媒を導入し、前記冷却用熱交換器の長手方向、及び、厚み方向が該バッテリパックケースの側面に対して平行方向で、風の流れは該バッテリパックケースの側面に対して垂直方向に流れている場合に、前記冷却用熱交換器を、前記バッテリパックケースの側面の近傍に配置し、前記送風機を、前記冷却用熱交換器の風流れ方向の下流側に配置した
ことを特徴とするバッテリ温調装置。
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