JP6451604B2 - Battery cooling system - Google Patents

Battery cooling system Download PDF

Info

Publication number
JP6451604B2
JP6451604B2 JP2015225766A JP2015225766A JP6451604B2 JP 6451604 B2 JP6451604 B2 JP 6451604B2 JP 2015225766 A JP2015225766 A JP 2015225766A JP 2015225766 A JP2015225766 A JP 2015225766A JP 6451604 B2 JP6451604 B2 JP 6451604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
exhaust
chamber
exhaust chamber
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015225766A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017097964A (en
Inventor
米田 省吾
省吾 米田
土屋 豪範
豪範 土屋
兼司 福本
兼司 福本
一幸 岩瀬
一幸 岩瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2015225766A priority Critical patent/JP6451604B2/en
Publication of JP2017097964A publication Critical patent/JP2017097964A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6451604B2 publication Critical patent/JP6451604B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

本発明は、バッテリ冷却システムに関する。   The present invention relates to a battery cooling system.

従来から、電気自動車やハイブリッド車両では、車両の駆動源として回転電機が用いられている。回転電機の電力源として、車両には電池パックが搭載されている。電池パックは、複数の電池モジュールを積層してこれらを直列接続した電池スタック(モジュール)と、電池スタックを収容しているケースを備える。電池スタック及び電池パックは、電池モジュールの積層方向が長手方向となるような、略直方体の形状となっている。   Conventionally, in electric vehicles and hybrid vehicles, rotating electrical machines have been used as vehicle drive sources. A battery pack is mounted on the vehicle as a power source for the rotating electrical machine. The battery pack includes a battery stack (module) in which a plurality of battery modules are stacked and connected in series, and a case that houses the battery stack. The battery stack and the battery pack have a substantially rectangular parallelepiped shape in which the stacking direction of the battery modules is the longitudinal direction.

電池スタックは、冷却装置により冷却される。例えば特許文献1には、バッテリ本体がバッテリケースに収容されたバッテリパックとともに、収容スペースに収容された車両用バッテリの冷却装置であって、送風機と、吸気ダクトと、吸気ダクトから分岐される分岐ダクトとを備え、バッテリを冷却するとともに、収容スペースを換気、冷却する冷却装置が記載されている。   The battery stack is cooled by a cooling device. For example, Patent Document 1 discloses a cooling device for a vehicle battery housed in a housing space together with a battery pack housing a battery body housed in a battery case, and a blower, an intake duct, and a branch branched from the intake duct A cooling device that includes a duct and cools a battery and ventilates and cools an accommodation space is described.

電池スタックにおいては、隣り合う電池モジュール間には間隙が設けられている。この間隙の一方の端部が吸気チャンバと連通し、他方の端部が排気チャンバと連通して、この間隙を冷却通路18として冷却風が流れることにより、電池モジュールの温度が低下する。   In the battery stack, a gap is provided between adjacent battery modules. One end of this gap communicates with the intake chamber, the other end communicates with the exhaust chamber, and cooling air flows through this gap as the cooling passage 18, thereby lowering the temperature of the battery module.

特開2015−48009号公報JP2015-48009A

ところで、空冷式電池パックにおいて、電池スタックに冷却風を流す方法としては、吸気チャンバの吸気口と排気チャンバの排気口との位置関係に基づいて、大きく分けて2種類の方法がある。Zターン方式と呼ばれる方法では、吸気口が設けられている電池パックの面と、排気口が設けられている電池パックの面とが対向している。Uターン方式と呼ばれる方法では、吸気口と排気口とが電池パックの同じ側の面に設けられている。   By the way, in the air-cooled battery pack, there are roughly two types of methods for flowing cooling air through the battery stack, based on the positional relationship between the intake port of the intake chamber and the exhaust port of the exhaust chamber. In a method called a Z-turn system, the surface of the battery pack provided with the air inlet is opposed to the surface of the battery pack provided with the exhaust port. In a method called a U-turn system, an air inlet and an air outlet are provided on the same side surface of the battery pack.

Zターン方式では、吸気口と排気口とが電池パックの対向する面に設けられているため、Uターン方式と比較して、ダクト及び送風機等の部品の配置自由度が高く、電池パック及び冷却装置等のコンパクトな配置が可能になる利点を有する。一方、Zターン方式では、冷却風の風向により、電池スタック内部を流れる冷却風量が電池モジュールの積層方向で偏り、電池スタック内部の温度分布にバラつきが生じるおそれがある。   In the Z-turn system, since the intake and exhaust ports are provided on the opposite surfaces of the battery pack, compared to the U-turn system, the degree of freedom in arranging parts such as ducts and blowers is high, and the battery pack and cooling There is an advantage that a compact arrangement of an apparatus or the like is possible. On the other hand, in the Z-turn method, the amount of cooling air flowing inside the battery stack is biased in the stacking direction of the battery modules due to the direction of the cooling air, and the temperature distribution inside the battery stack may vary.

本発明は、複数の電池モジュールが積層してなり、前記電池モジュールの間に冷却風が通過する冷却通路が設けられている電池スタックと、前記電池スタックを収容するケースと、積層方向に延びる吸気チャンバと、積層方向に延びる排気チャンバと、を有し、前記吸気チャンバ及び前記排気チャンバは前記電池スタックを挟むように配置しており、前記吸気チャンバ及び前記排気チャンバのそれぞれが前記冷却通路の両端と連通している、電池パックと、冷却風を前記吸気チャンバに供給する送風機と、を備えるバッテリ冷却システムであって、冷却風が前記吸気チャンバへ流入する吸気口が、前記電池パックの第1の面に設けられ、冷却風が前記排気チャンバから流出する排気口が、前記電池パックの前記第1の面と対抗する第2の面に設けられ、前記第1の面及び前記第2の面が、いずれも前記電池モジュールの積層方向である軸と交わる面であって、前記排気チャンバには、冷却風が前記排気チャンバから前記ケースの外部へ流出する複数の通気部が設けられており、前記通気部は前記電池モジュールの間に配置され、前記電池モジュールの積層方向に沿って列を成している。 The present invention provides a battery stack in which a plurality of battery modules are stacked and a cooling passage through which cooling air passes is provided between the battery modules, a case for housing the battery stack, and an intake air extending in the stacking direction. A chamber and an exhaust chamber extending in the stacking direction , wherein the intake chamber and the exhaust chamber are disposed so as to sandwich the battery stack, and each of the intake chamber and the exhaust chamber is disposed at both ends of the cooling passage. A battery cooling system comprising a battery pack and a blower for supplying cooling air to the intake chamber, wherein an intake port through which the cooling air flows into the intake chamber is a first of the battery pack. The exhaust port through which the cooling air flows out of the exhaust chamber is provided on the second surface facing the first surface of the battery pack. Vignetting, the first surface and the second surface, either be a surface intersecting the axis which is the stacking direction of the battery module, wherein the exhaust chamber, cooling air of the case from the exhaust chamber A plurality of ventilation portions that flow out to the outside are provided, and the ventilation portions are arranged between the battery modules, and form a row along the stacking direction of the battery modules.

本発明によれば、吸気口と排気口とが電池パックの対向する面に設けられているZターン方式の電池パックにおいて、排気チャンバの冷却風の一部を通気部から流出させて排気チャンバ内部の圧力を低減することにより、電池スタック内部を流れる冷却風量の電池モジュールの積層方向における偏りを緩和し、電池スタック内部の温度分布を均一化することが可能となる。   According to the present invention, in the Z-turn type battery pack in which the air inlet and the air outlet are provided on the opposite surfaces of the battery pack, a part of the cooling air in the exhaust chamber is caused to flow out from the ventilation portion to By reducing the pressure, it is possible to alleviate the unevenness in the stacking direction of the battery modules in the amount of cooling air flowing inside the battery stack and to make the temperature distribution inside the battery stack uniform.

本実施形態に係るバッテリ冷却システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the battery cooling system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るバッテリ冷却システムを構成する電池パックの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the battery pack which comprises the battery cooling system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るバッテリ冷却システムを構成するケースに用いる部材の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the member used for the case which comprises the battery cooling system which concerns on this embodiment. 従来のバッテリ冷却システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional battery cooling system.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態に係るバッテリ冷却システム10(以下単に「冷却システム10」ともいう)の一例を示す。本実施形態に係る冷却システム10は、冷却対象である電池パック12と、送風機50とを備える。電池パック12は、電池スタック14と、電池スタック14を収容するケース20と、吸気チャンバ22と、排気チャンバ26とを有する。なお、図1〜図4では、x軸を電池モジュール16の積層方向(電池スタック14の長手方向)に規定し、z軸を重力方向に規定し、y軸をx軸及びz軸のそれぞれと直交する方向に規定する。   FIG. 1 shows an example of a battery cooling system 10 (hereinafter also simply referred to as “cooling system 10”) according to the present embodiment. The cooling system 10 according to the present embodiment includes a battery pack 12 to be cooled and a blower 50. The battery pack 12 includes a battery stack 14, a case 20 that houses the battery stack 14, an intake chamber 22, and an exhaust chamber 26. 1 to 4, the x axis is defined in the stacking direction of the battery modules 16 (longitudinal direction of the battery stack 14), the z axis is defined in the gravity direction, and the y axis is defined as the x axis and the z axis, respectively. Specified in the orthogonal direction.

冷却システム10は、車両の客室下又は荷室下等に形成される収容スペースに配置される。収容スペースは、例えば、客室の床面に設けられたシート、コンソール、フロアケース、フロアカーペット、又は、荷室の床面に設けられたデッキケース等の、車両の内装部材下に形成される。   The cooling system 10 is disposed in an accommodation space formed under a vehicle cabin or a cargo compartment. The accommodation space is formed under an interior member of the vehicle, such as a seat, console, floor case, floor carpet, or deck case provided on the floor of the luggage compartment, for example.

電池スタック14は、複数の電池モジュール16が積層された略直方体形状に形成されており、電池モジュール16の積層方向が電池スタック14の長手方向と一致している。複数の電池モジュール16は、例えばバスパー等によって電気的に直列に接続されている。電池モジュール16は平板状の略直方体の形状を有する。隣り合う電池モジュール16の間にはスペーサ(図示しない)等が配置され、これにより設けられる電池モジュール16間の間隙が、冷却風が通過する冷却通路18となる。冷却通路18は、例えば管状であってもよい。電池モジュール16は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池であってよい。   The battery stack 14 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape in which a plurality of battery modules 16 are stacked, and the stacking direction of the battery modules 16 coincides with the longitudinal direction of the battery stack 14. The plurality of battery modules 16 are electrically connected in series by, for example, a bus bar or the like. The battery module 16 has a plate-like substantially rectangular parallelepiped shape. A spacer (not shown) or the like is disposed between adjacent battery modules 16, and a gap between the battery modules 16 provided thereby becomes a cooling passage 18 through which cooling air passes. The cooling passage 18 may be tubular, for example. The battery module 16 may be a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.

ケース20は、電池スタック14の全体を覆うようにして、電池スタック14を収容する。また、電池スタック14に隣接し、電池スタック14及びケース20によって取り囲まれた空間として、吸気チャンバ22及び排気チャンバ26は形成される。   The case 20 accommodates the battery stack 14 so as to cover the entire battery stack 14. The intake chamber 22 and the exhaust chamber 26 are formed as a space adjacent to the battery stack 14 and surrounded by the battery stack 14 and the case 20.

吸気チャンバ22及び排気チャンバ26は、互いによって電池スタック14を挟むように配置している。また、吸気チャンバ22及び排気チャンバ26は、電池モジュール16の積層方向(x軸)を含む面と隣接することで、それぞれが電池モジュール16間に形成されている冷却通路18の両端と連通している。   The intake chamber 22 and the exhaust chamber 26 are arranged so that the battery stack 14 is sandwiched between them. Further, the intake chamber 22 and the exhaust chamber 26 are adjacent to a surface including the stacking direction (x axis) of the battery modules 16, so that each communicates with both ends of the cooling passage 18 formed between the battery modules 16. Yes.

図1に示す冷却システム10では、吸気チャンバ22は、電池スタック14の下面に隣接して設けられ、電池スタック14の下面以外はケース20によって取り囲まれている。排気チャンバ26は電池スタック14の上面に隣接して設けられ、電池スタック14の上面以外はケース20によって取り囲まれている。   In the cooling system 10 shown in FIG. 1, the intake chamber 22 is provided adjacent to the lower surface of the battery stack 14, and the case 20 is surrounded except for the lower surface of the battery stack 14. The exhaust chamber 26 is provided adjacent to the upper surface of the battery stack 14, and a portion other than the upper surface of the battery stack 14 is surrounded by the case 20.

図1における矢印は、電池パック12の内部を流れる冷却風の流れを示す。冷却風は吸気チャンバ22から冷却通路18を通って排気チャンバ26に至る流路を流れ、冷却通路18を冷却風が通る間に電池モジュール16が冷却される。なお、冷却通路18を通過した後の冷却風を「排気」ともいう。   The arrows in FIG. 1 indicate the flow of cooling air that flows inside the battery pack 12. The cooling air flows through a flow path from the intake chamber 22 through the cooling passage 18 to the exhaust chamber 26, and the battery module 16 is cooled while the cooling air passes through the cooling passage 18. The cooling air after passing through the cooling passage 18 is also referred to as “exhaust”.

吸気チャンバ22及び排気チャンバ26の配置は、上記の要件を満たす限り限定されないが、図1に示すように、吸気チャンバ22が電池スタック14の下面に隣接し、排気チャンバ26が電池スタック14の上面に隣接していることが好適である。冷却風と一緒に吸気チャンバ22に取り込まれた水などの液体又は砂泥などの異物が電池スタック14を汚損することを防ぎ、また、冷却通路18において冷却風が暖められて生じる上昇気流の干渉を防ぐためである。   The arrangement of the intake chamber 22 and the exhaust chamber 26 is not limited as long as the above requirements are satisfied. As shown in FIG. 1, the intake chamber 22 is adjacent to the lower surface of the battery stack 14, and the exhaust chamber 26 is the upper surface of the battery stack 14. It is preferable that it adjoins. A liquid such as water or a foreign matter such as sand mud taken into the intake chamber 22 together with the cooling air is prevented from fouling the battery stack 14, and the interference of the rising air flow generated when the cooling air is warmed in the cooling passage 18. Is to prevent.

吸気チャンバ22には吸気口24が設けられており、冷却風は、吸気口24を通って吸気チャンバ22へと流入する。本実施形態では、Zターン方式を採用しており、吸気口24は、吸気チャンバ22を取り囲んでいるケース20の側面に設けられる。図1では、吸気口24は、電池モジュール16の積層方向であるx軸と交わる面の一方(第1の面32)に形成されている。 The intake chamber 22 is provided with an intake port 24, and the cooling air flows into the intake chamber 22 through the intake port 24. In the present embodiment, a Z-turn system is adopted, and the intake port 24 is provided on the side surface of the case 20 surrounding the intake chamber 22. In Figure 1, air inlet 24, that is formed on one (first surface 32) of the surface crossing the x-axis is a lamination direction of the battery module 16.

送風機50は、吸気口24を介して吸気チャンバ22と連通している。送風機50は、吐出型のファン又はブロアから構成され、電池パック12の外部から外気を取り込み、これを冷却風として吸気チャンバ22に供給する。送風機50には、外気を送風機50に導く吸気ダクト(図示しない)が接続されている。場合により、吸気口24と送風機50とを接続する吸気ダクトを設けてもよい。   The blower 50 communicates with the intake chamber 22 through the intake port 24. The blower 50 is configured by a discharge type fan or blower, takes in outside air from the outside of the battery pack 12, and supplies this to the intake chamber 22 as cooling air. An intake duct (not shown) that guides outside air to the blower 50 is connected to the blower 50. In some cases, an air intake duct connecting the air inlet 24 and the blower 50 may be provided.

排気チャンバ26には排気口28が設けられており、冷却風は、排気口28を通って排気チャンバ26から流出する。排気口28は、排気チャンバ26を取り囲んでいるケース20の吸気口24が設けられる側面と対向する側面に設けられる。図1では、排気口28は、電池パック12において、電池モジュール16の積層方向であるx軸と交わる面であって、第1の面32と対向する面(第2の面34)に形成されている。   The exhaust chamber 26 is provided with an exhaust port 28, and the cooling air flows out of the exhaust chamber 26 through the exhaust port 28. The exhaust port 28 is provided on a side surface of the case 20 surrounding the exhaust chamber 26 that faces the side surface where the intake port 24 is provided. In FIG. 1, the exhaust port 28 is formed in a surface (second surface 34) that intersects the x axis that is the stacking direction of the battery modules 16 and faces the first surface 32 in the battery pack 12. ing.

排気ダクト60は、排気口28に接続し、排気口28を介して排気チャンバ26と連通している。排気ダクト60によって、排気は排気チャンバ26からケース20の外部へと導かれる。   The exhaust duct 60 is connected to the exhaust port 28 and communicates with the exhaust chamber 26 via the exhaust port 28. Exhaust gas is guided from the exhaust chamber 26 to the outside of the case 20 by the exhaust duct 60.

1に示すように、電池パック12において、電池モジュール16の積層方向であるx軸と交わる2つの面が第1の面32及び第2の面34となる。電池パック12、送風機50及び排気ダクト60等を含む冷却システム10の低背化及びコンパクトな配置が可能となるためである。 As shown in FIG. 1, the battery pack 12, the two surfaces intersecting with the x-axis is a lamination direction of the battery module 16 that Do a first surface 32 and second surface 34. This is because the cooling system 10 including the battery pack 12, the blower 50, the exhaust duct 60, and the like can be reduced in height and compactly arranged.

本実施形態の冷却システム10では、排気チャンバ26に通気部30が設けられており、排気チャンバ26内の排気の一部は、通気部30を通って排気チャンバ26からケース20の外部へと流出する。本実施形態の冷却システム10では、冷却風を吸気チャンバ22に供給する吐出型の送風機50を備えるため、排気チャンバ26の内圧がケース20の外部の圧力よりも高くなる。これにより、排気チャンバ26内の排気が通気部30を通ってケース20の外部へと流出する。   In the cooling system 10 of the present embodiment, the exhaust chamber 26 is provided with a ventilation portion 30, and a part of the exhaust gas in the exhaust chamber 26 flows out of the case 20 through the ventilation portion 30. To do. Since the cooling system 10 of the present embodiment includes the discharge type blower 50 that supplies the cooling air to the intake chamber 22, the internal pressure of the exhaust chamber 26 becomes higher than the pressure outside the case 20. As a result, the exhaust in the exhaust chamber 26 flows out of the case 20 through the ventilation portion 30.

通気部30は、排気チャンバ26において、排気口28が設けられている排気の下流端よりも上流側(図1ではx軸の負の方向)に設けられる。通気部30の個数、サイズ及び形状は、電池スタック14の構成、送風機50の送風能力等に応じて、適宜変更可能である。通気部30は、排気チャンバ26とケース20とを連通する限りいずれの形状であってもよく、例えば、ケース20に形成された開口部であってもよく、両端が排気チャンバ26及びケース20の外部のそれぞれと連通した管状体であってもよい。複数の通気部30が排気チャンバ26に設けられていてもよく、電池モジュール16の積層方向に沿って長尺な通気部30であってもよく、これらの複合であってもよい。   The ventilation portion 30 is provided in the exhaust chamber 26 on the upstream side (the negative direction of the x axis in FIG. 1) from the downstream end of the exhaust where the exhaust port 28 is provided. The number, size, and shape of the ventilation portion 30 can be appropriately changed according to the configuration of the battery stack 14, the blowing capacity of the blower 50, and the like. The ventilation portion 30 may have any shape as long as the exhaust chamber 26 and the case 20 are communicated with each other. For example, the ventilation portion 30 may be an opening formed in the case 20, and both ends of the exhaust chamber 26 and the case 20. It may be a tubular body communicating with each outside. A plurality of ventilation portions 30 may be provided in the exhaust chamber 26, the ventilation portions 30 may be long along the stacking direction of the battery modules 16, or a composite of these.

図4に、従来のZターン方式の冷却システム70を示す。図4において、冷却風の流れを矢印で示し、図1と共通する部材については同じ符号を付す。図4に示す従来の冷却システム70では、通気部30が設けられておらず、排気チャンバ26からの排気は排気口28を通してのみ排出される。   FIG. 4 shows a conventional Z-turn cooling system 70. In FIG. 4, the flow of the cooling air is indicated by an arrow, and members that are the same as those in FIG. In the conventional cooling system 70 shown in FIG. 4, the ventilation portion 30 is not provided, and the exhaust from the exhaust chamber 26 is exhausted only through the exhaust port 28.

図4では、電池パック12において、吸気口24が設けられている第1の面32と、排気口28が設けられている第2の面34が対向している。これにより、図4に示すように、冷却風及び排気は吸気チャンバ22及び排気チャンバ26のいずれにおいても、第1の面32側から第2の面34側に向かう向き(x軸の正方向)に流れる。このように、Zターン方式では、吸気チャンバ22と排気チャンバ26とで、冷却風の上流側と下流側とが一致している。   In FIG. 4, in the battery pack 12, the 1st surface 32 in which the inlet port 24 is provided, and the 2nd surface 34 in which the exhaust port 28 is provided are facing. As a result, as shown in FIG. 4, the cooling air and the exhaust gas are directed from the first surface 32 side to the second surface 34 side in both the intake chamber 22 and the exhaust chamber 26 (the positive direction of the x axis). Flowing into. Thus, in the Z-turn system, the upstream side and the downstream side of the cooling air coincide with each other in the intake chamber 22 and the exhaust chamber 26.

ここで、吸気チャンバ22では、冷却風が送風機50から吸気口24を通して供給されるため、下流側(x軸の正方向)に向かうに従って圧力が上昇する。一方、排気チャンバ26では、ケース20外部に近い排気口28側、即ち、下流側(x軸の正方向)に向かうに従って内部の圧力が低下する。Zターン方式では、図1及び図4に示す通り、吸気チャンバ22と排気チャンバ26とで冷却風の風向は一致する。そのため、吸気チャンバ22と排気チャンバ26との間の圧力差は、上流端(吸気口24側)が最も小さく、下流側(x軸の正方向)に向かうに従って大きくなり、下流端(排気口28側)で最大となると考えられる。   Here, in the intake chamber 22, since the cooling air is supplied from the blower 50 through the intake port 24, the pressure increases toward the downstream side (the positive direction of the x axis). On the other hand, in the exhaust chamber 26, the internal pressure decreases toward the exhaust port 28 near the outside of the case 20, that is, toward the downstream side (the positive direction of the x axis). In the Z-turn system, as shown in FIGS. 1 and 4, the airflow direction of the cooling air is the same in the intake chamber 22 and the exhaust chamber 26. Therefore, the pressure difference between the intake chamber 22 and the exhaust chamber 26 is the smallest at the upstream end (the intake port 24 side), and becomes larger toward the downstream side (the positive direction of the x axis), and the downstream end (the exhaust port 28). Side)).

図4に示すように、冷却通路18の両端は吸気チャンバ22及び排気チャンバ26のそれぞれと連通しており、冷却通路18を流れる冷却風量は両チャンバ間の圧力差に比例する。そのため、冷却通路18を流れる冷却風量は、電池モジュール16の積層方向で偏り、x軸の正方向に向かうにつれて多くなる傾向にある。このように電池スタック14内部の位置によって冷却通路18を流れる冷却風量が偏ると、電池スタック14内部の温度分布にバラつきが生じるおそれがある。   As shown in FIG. 4, both ends of the cooling passage 18 communicate with the intake chamber 22 and the exhaust chamber 26, respectively, and the amount of cooling air flowing through the cooling passage 18 is proportional to the pressure difference between the two chambers. Therefore, the amount of cooling air flowing through the cooling passage 18 is biased in the stacking direction of the battery modules 16 and tends to increase as it goes in the positive direction of the x axis. If the amount of cooling air flowing through the cooling passage 18 is biased depending on the position inside the battery stack 14 as described above, the temperature distribution inside the battery stack 14 may vary.

本実施形態の冷却システム10では、従来のZターン方式の冷却システム70に対して、排気チャンバ26内の排気が、排気口28からのみならず、排気チャンバ26に設けられている通気部30を通じてケース20の外部へと排出される。これにより、排気チャンバ26の内圧が下げられ、両チャンバ間の圧力差のx軸方向の偏りが緩和される。その結果、冷却通路18を流れる冷却風量のx軸方向の偏りを抑制し、電池スタック14内の温度分布をより均一化できる。   In the cooling system 10 of the present embodiment, the exhaust gas in the exhaust chamber 26 is not only exhausted from the exhaust port 28 but also through the ventilation portion 30 provided in the exhaust chamber 26 compared to the conventional Z-turn cooling system 70. It is discharged to the outside of the case 20. Thereby, the internal pressure of the exhaust chamber 26 is lowered, and the deviation of the pressure difference between the two chambers in the x-axis direction is alleviated. As a result, the deviation in the x-axis direction of the cooling airflow flowing through the cooling passage 18 can be suppressed, and the temperature distribution in the battery stack 14 can be made more uniform.

また、本実施形態の冷却システム10は、排気チャンバ26に通気部30が設けられていることにより、通気部30が設けられていない場合と比較して、排気チャンバ26の上流側の圧力を低下させ、排気チャンバ26を流れる排気の圧力損失を低減することができる。その結果、同じ送風能力を有する送風機50であっても、排気チャンバ26を流れる排気の風量、ひいては、電池スタック14の内部を通過する冷却風の総量が増大する。そのため、本実施形態の冷却システム10は、電池スタック14の全体的な冷却効率の改善を図ることができるという利点も有する。   Further, in the cooling system 10 of the present embodiment, the pressure on the upstream side of the exhaust chamber 26 is reduced by providing the vent portion 30 in the exhaust chamber 26 as compared with the case where the vent portion 30 is not provided. Thus, the pressure loss of the exhaust gas flowing through the exhaust chamber 26 can be reduced. As a result, even with the blower 50 having the same blowing capacity, the amount of exhaust air flowing through the exhaust chamber 26 and, consequently, the total amount of cooling air passing through the inside of the battery stack 14 increases. Therefore, the cooling system 10 of this embodiment also has an advantage that the overall cooling efficiency of the battery stack 14 can be improved.

両チャンバ間の圧力差の偏りを緩和する観点及び圧力損失を低減する観点から、通気部30は、排気チャンバ26において、上流端と下流端との中間部よりも上流側、更には、第1の面32の近傍に設けられていることが好ましい。また、複数の通気部30が、電池モジュール16の積層方向に沿って1つ又は複数の列を成しており、冷却通路18が設けられた電池モジュール16の間に通気部30が設けられている。 From the viewpoint of alleviating the uneven pressure difference between the two chambers and reducing the pressure loss, the ventilation portion 30 is upstream of the intermediate portion between the upstream end and the downstream end in the exhaust chamber 26, and further, the first portion. It is preferable to be provided in the vicinity of the surface 32. Further, a plurality of ventilation portions 30, along the stacking direction of the battery module 16 and form one or more columns, passing the gas portion 30 is provided between the cooling passage 18 is the battery module 16 provided Tei Ru.

図2に、本実施形態に係る電池パック12の具体的な構成の一例を示す。図2は、電池モジュール16の積層方向(x軸)に垂直な平面の断面図である。図2において、矢印及び記号は電池パック12内部における冷却風の流れを示している。   FIG. 2 shows an example of a specific configuration of the battery pack 12 according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the stacking direction (x axis) of the battery modules 16. In FIG. 2, arrows and symbols indicate the flow of cooling air inside the battery pack 12.

図2に示す電池パック12では、ケース20として排気チャンバ26を取り囲む部分が、板状の下側部材36と上側部材38とを重ねて構成された構造を有している。下側部材36は、排気チャンバ26の側面を囲む一方、排気チャンバ26の上部に広い開口を設けた構造を有する。上側部材38は、下側部材36の開口の全体を覆うように排気チャンバ26の上面を囲むとともに、下側部材36との間に、排気チャンバ26とケース20の外部とを連通する空間を形成するような構造を有している。図2では、下側部材36と上側部材38とで形成された空間が通気部30となって、排気の一部が排気チャンバ26からケース20の外部へと排出される。   In the battery pack 12 shown in FIG. 2, a portion surrounding the exhaust chamber 26 as the case 20 has a structure in which a plate-like lower member 36 and an upper member 38 are stacked. The lower member 36 surrounds the side surface of the exhaust chamber 26 and has a structure in which a wide opening is provided in the upper portion of the exhaust chamber 26. The upper member 38 surrounds the upper surface of the exhaust chamber 26 so as to cover the entire opening of the lower member 36, and forms a space that communicates the exhaust chamber 26 and the outside of the case 20 between the lower member 36. It has such a structure. In FIG. 2, the space formed by the lower member 36 and the upper member 38 becomes the ventilation portion 30, and a part of the exhaust is discharged from the exhaust chamber 26 to the outside of the case 20.

図3に、図2に示す下側部材36及び上側部材38のより具体的な構造の一例を示す。図3における矢印は冷却風の流れを示している。ケース20が図2及び図3に示すような構造を備えることにより、排気チャンバ26が電池スタック14の上面に隣接して設けられた場合に、電池パック12に水が掛かっても、排気チャンバ26の内部の被水を防ぐことができる。   FIG. 3 shows an example of a more specific structure of the lower member 36 and the upper member 38 shown in FIG. The arrows in FIG. 3 indicate the flow of cooling air. 2 and FIG. 3, the exhaust chamber 26 is provided adjacent to the upper surface of the battery stack 14, so that even if the battery pack 12 is splashed with water, the exhaust chamber 26 is provided. Can prevent water inside.

10 冷却システム、12 電池パック、14 電池スタック、16 電池モジュール、18 冷却通路、20 ケース、22 吸気チャンバ、24 吸気口、26 排気チャンバ、28 排気口、30 通気部、32 第1の面、34 第2の面、50 送風機、60 排気ダクト。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cooling system, 12 Battery pack, 14 Battery stack, 16 Battery module, 18 Cooling passage, 20 Case, 22 Intake chamber, 24 Intake port, 26 Exhaust chamber, 28 Exhaust port, 30 Ventilation part, 32 1st surface, 34 Second side, 50 blower, 60 exhaust duct.

Claims (1)

複数の電池モジュールが積層してなり、前記電池モジュールの間に冷却風が通過する冷却通路が設けられている電池スタックと、前記電池スタックを収容するケースと、積層方向に延びる吸気チャンバと、積層方向に延びる排気チャンバと、を有し、前記吸気チャンバ及び前記排気チャンバは前記電池スタックを挟むように配置しており、前記吸気チャンバ及び前記排気チャンバのそれぞれが前記冷却通路の両端と連通している、電池パックと、
冷却風を前記吸気チャンバに供給する送風機と、
を備えるバッテリ冷却システムであって、
冷却風が前記吸気チャンバへ流入する吸気口が、前記電池パックの第1の面に設けられ、
冷却風が前記排気チャンバから流出する排気口が、前記電池パックの前記第1の面と対抗する第2の面に設けられ、
前記第1の面及び前記第2の面が、いずれも前記電池モジュールの積層方向である軸と交わる面であって、
前記排気チャンバには、冷却風が前記排気チャンバから前記ケースの外部へ流出する複数の通気部が設けられており、前記通気部は前記電池モジュールの間に配置され、前記電池モジュールの積層方向に沿って列を成している、
バッテリ冷却システム。
A plurality of battery modules are stacked, a battery stack provided with a cooling passage through which cooling air passes between the battery modules, a case for housing the battery stack, an intake chamber extending in the stacking direction, and a stack An exhaust chamber extending in a direction, and the intake chamber and the exhaust chamber are disposed so as to sandwich the battery stack, and each of the intake chamber and the exhaust chamber communicates with both ends of the cooling passage. A battery pack,
A blower for supplying cooling air to the intake chamber;
A battery cooling system comprising:
An inlet port through which cooling air flows into the intake chamber is provided on the first surface of the battery pack;
An exhaust port through which cooling air flows out from the exhaust chamber is provided on a second surface facing the first surface of the battery pack,
The first surface and the second surface are surfaces that intersect with an axis that is the stacking direction of the battery modules,
The exhaust chamber is provided with a plurality of ventilation portions through which cooling air flows from the exhaust chamber to the outside of the case. The ventilation portions are disposed between the battery modules and are arranged in the stacking direction of the battery modules. In line with the
Battery cooling system.
JP2015225766A 2015-11-18 2015-11-18 Battery cooling system Active JP6451604B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015225766A JP6451604B2 (en) 2015-11-18 2015-11-18 Battery cooling system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015225766A JP6451604B2 (en) 2015-11-18 2015-11-18 Battery cooling system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017097964A JP2017097964A (en) 2017-06-01
JP6451604B2 true JP6451604B2 (en) 2019-01-16

Family

ID=58817142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015225766A Active JP6451604B2 (en) 2015-11-18 2015-11-18 Battery cooling system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6451604B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019008974A (en) * 2017-06-23 2019-01-17 日野自動車株式会社 Cooling structure of electrical component
JP2020161219A (en) * 2019-03-25 2020-10-01 プライムアースEvエナジー株式会社 Cooling structure of battery pack

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4698344B2 (en) * 2005-09-02 2011-06-08 三洋電機株式会社 Assembled battery
JP5198003B2 (en) * 2007-06-25 2013-05-15 トヨタ自動車株式会社 Battery pack structure
KR101054833B1 (en) * 2007-10-29 2011-08-05 에스케이이노베이션 주식회사 Lithium Secondary Battery Unit Set and Lithium Secondary Battery Set

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017097964A (en) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6883774B2 (en) Battery module
US20160344073A1 (en) Battery pack for vehicle
US20120312610A1 (en) Battery cooling structure for electric vehicle
JP5198003B2 (en) Battery pack structure
JP6024704B2 (en) Battery pack
US10074880B2 (en) Cooling structure of electricity storage device
JP6256439B2 (en) Battery pack
KR20090084655A (en) Battery module case
JP2007227030A (en) Battery pack
JP6024570B2 (en) Battery pack
JP2010198971A (en) Battery pack
JP6451604B2 (en) Battery cooling system
JP2016122543A (en) Battery cooling device
JP5119727B2 (en) Laminate battery pack cooling device
JP2005205953A (en) Cooling device of electric appliance
JP6344250B2 (en) Electric vehicle
JP6245154B2 (en) Battery pack and vehicle
WO2020175010A1 (en) Charging device
JP5947071B2 (en) Battery cooling system
JP6420477B2 (en) Power storage device
JP6516577B2 (en) Battery pack cooling system
JP6729031B2 (en) Battery pack
JP2015103428A (en) Cooling system of battery pack for vehicle
JP6129329B2 (en) Power storage device
JP6441738B2 (en) Battery pack fan unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180807

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181003

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181113

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181126

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6451604

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151