JP2009129730A - Battery cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ冷却装置に関する。 The present invention relates to a battery cooling device.
従来、ハイブリッド自動車等には、電動機に電気を供給するためのバッテリが搭載されると共に、このバッテリには、繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池の採用が検討・実施されている。
また、通常、二次電池は複数のバッテリモジュールから構成されると共に、これらのバッテリモジュールは筐体内に収容されたバッテリパックとして車両に搭載される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a hybrid vehicle or the like is equipped with a battery for supplying electricity to an electric motor, and in this battery, secondary batteries such as a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, or a lithium ion battery that can be repeatedly charged and discharged The adoption of batteries is being studied and implemented.
Moreover, normally, a secondary battery is comprised from several battery modules, and these battery modules are mounted in a vehicle as a battery pack accommodated in the housing | casing.
ところで、バッテリモジュールは、内部の化学反応によって発熱して高温になると充放電効率が低下してしまうため、筐体内に冷却風を導入してバッテリモジュールを冷却する技術が公知となっている(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の発明にあっては、筐体内に導入された冷却風における各バッテリモジュールへの供給量を変更できないため、各バッテリモジュールの温度を均一にできず、充放電効率が低下してしまうという問題点があった。 However, in the conventional invention, since the supply amount to each battery module in the cooling air introduced into the housing cannot be changed, the temperature of each battery module cannot be made uniform, and the charge / discharge efficiency is lowered. There was a problem.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、バッテリモジュールの温度を均一にして充放電効率の低下を防止できるバッテリ冷却装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery cooling device capable of preventing a decrease in charge / discharge efficiency by making the temperature of the battery module uniform.
請求項1記載の発明では、筐体内に複数のバッテリモジュールが収容されたバッテリパックと、上記筐体に設けられ、バッテリモジュールを冷却するための冷却媒体を筐体内に導入するための導入口と、上記筐体に設けられ、上記バッテリモジュールを冷却した後の冷却媒体を筐体外へ排出するための排出口を備えるバッテリ冷却装置において、上記導入口から導入された冷却媒体の流れを駆動動作で変更する誘導手段と、上記誘導手段の駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする。 In the first aspect of the present invention, a battery pack in which a plurality of battery modules are housed in a housing, an introduction port provided in the housing and for introducing a cooling medium for cooling the battery modules into the housing; In the battery cooling device provided with the casing and provided with an outlet for discharging the cooling medium after cooling the battery module to the outside of the casing, the flow of the cooling medium introduced from the inlet is driven by the operation. It comprises a guiding means for changing and a control means for controlling the driving of the guiding means.
上述のように、請求項1の発明では、冷却媒体の流れを変更できるため、導入口から導入された冷却媒体における各バッテリモジュールへの供給量が変更可能となる。これにより、各バッテリモジュールの温度が均一にでき、充放電効率の低下を防止できる。 As described above, in the first aspect of the invention, since the flow of the cooling medium can be changed, the supply amount to each battery module in the cooling medium introduced from the introduction port can be changed. Thereby, the temperature of each battery module can be made uniform, and the fall of charging / discharging efficiency can be prevented.
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下、実施例1を説明する。
図1は実施例1のバッテリ冷却装置を示す全体図、図2は同平面図、図3は同システム構成図である。
Example 1 will be described below.
FIG. 1 is an overall view showing a battery cooling device according to a first embodiment, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is a system configuration diagram thereof.
先ず、全体構成を説明する。
図1、2に示すように、実施例1のバッテリ冷却装置1では、ブロアファン2と、バッテリパック3等が備えられ、これらは例えばハイブリッド自動車の電動機へ電気を供給するためのバッテリとして車両後方のトランクルーム下部に搭載される。
First, the overall configuration will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ブロアファン2は、車室内の空気を吸入ダクト4を介して吸入した後、吸気ダクト5を介してバッテリパック3へ冷却風として送出するためのファンであり、バッテリパック3の上部に設けられている。
なお、実施例1では、ブロアファン2の吸入ダクト4が後部座席の後方のリアパーシェル6に開口され、ここから車室内の空気を取り入れているが、この限りではない。
The
In the first embodiment, the
バッテリパック3は、横長で箱状の筐体7と、この筐体7内に収容された複数のバッテリモジュール8及び複数のルーバ9(9a〜9c:請求項の誘導手段に相当)等が備えられている。
筐体7の側方上部には、前述した吸気ダクト5を介して冷却風を筐体7内に導入するための導入口10が設けられている。
また、導入口10の下方には排気ダクト11を介して筐体7内の冷却風を図外のトランクルームまたは車外へ排出するための排出口12が設けられている。
The
An
A
各バッテリモジュール8は、その外形が長尺の平板状に形成される他、その長手方向を車両前後方向として隣接する各バッテリモジュール8同士間に所定の隙間13を有して筐体7の長手方向に複数個(実施例1では12個)積層された状態で配置されている。
また、筐体7内には各バッテリモジュール8の長手方向と直交するように、導入口10からバッテリモジュール8の積層方向に延設された上部通路14a(請求項の第1流路に相当)と、排出口12から該積層方向に延設された下部通路14bとが形成されている。
Each
Further, an
従って、筐体7内には、導入口10から筐体7内に導入された冷却風(図1中二点鎖線で図示)が上部通路14aから隣接するバッテリモジュール8間の隙間13に形成される通路14c(請求項の第2流路に相当)を介して下部通路14bに移動した後、排出口12から排出される略U字状の流路が形成され、これにより、バッテリモジュール8を冷却風と熱交換させて冷却できるようになっている。
Therefore, in the
そして、上部通路14aには、その略中央と両側に3つのルーバ9(9a〜9c)が所定間隔で離間して設けられている。
各ルーバ9a〜9cは、少なくともバッテリモジュール8の長手方向長さよりも長い全長を有して板状に形成される他、その回転軸15がそれぞれ対応するアクチュエータ16によって軸周り方向に回転されることにより、上部通路14aを開いた状態から下方(バッテリモジュール8側)に向けて所定角度まで傾動して閉じた状態に変更可能に設けられている。
これにより、ルーバ9a(9b,9c)で閉じることにより、導入口10から上部通路14aを下流側へ流れる冷却風を遮断してバッテリモジュール8側へ誘導できるようになっている。
The
Each of the
Thereby, by closing with the
そして、図3に示すように、ブロアファン2、ルーバ9(アクチュエータ)は制御部17(請求項の制御手段に相当)とそれぞれ電気的に接続され、この制御部17によって動作が制御されている。
As shown in FIG. 3, the
次に、作用を説明する。 Next, the operation will be described.
[制御部によるルーバ及びブロアファンの制御について]
次に、制御部17によるルーバ9及びブロアファン2の制御について説明する。
実施例1の制御部17は、ルーバ9a,9b,9bを第1所定時間だけ開いた状態とし、次に、ルーバ9a、ルーバ9b、ルーバ9cの順番に第2所定時間ずつだけ閉じた状態とする一定動作を繰り返し行うように各ルーバ9a〜9cの開閉動作を制御する。
なお、実施例1では、第1所定時間を例えば20秒とし、第2所定時間をそれぞれ10秒としているが、この値については適宜設定できる。
[Control of louver and blower fan by controller]
Next, control of the
The
In the first embodiment, the first predetermined time is, for example, 20 seconds, and the second predetermined time is 10 seconds. However, this value can be set as appropriate.
即ち、実施例1のバッテリ冷却装置1では、公知のものと同様にバッテリパック3の低背化を目的として、筐体7におけるバッテリモジュール8の積層方向側方に導入口10及び排出口12を配置しているが、導入口10から上部通路14aに導入された冷却風は、上部通路14aを下流側へ直線的に流通し易いため、上部通路14aの上流側(導入口10)により近いバッテリモジュール8ほど冷却風の供給量が少なく、高温化し易くなる。
That is, in the
そこで、実施例1では、前述したように、各ルーバ9a〜9cを全て開いた状態からルーバ9a、ルーバ9b、ルーバ9cの順番に閉じる一定動作を繰り返すことにより、上部通路14aの上流側(導入口10)により近いバッテリモジュール8に対してより多くの冷却風を供給して冷却することができ、これにより、バッテリモジュール8の温度を均一にして充放電効率の低下を防止できる。
Therefore, in the first embodiment, as described above, by repeating a certain operation of closing the
なお、制御部17は、一定風量を筐体7内へ供給するようにブロアファン2を制御するが、ルーバ9b、或いはルーバ9cが閉じる際に風量を多くするようにしても良い。
The
次に、効果を列記する。
以上、説明したように、実施例1のバッテリ冷却装置1にあっては、筐体7内に複数のバッテリモジュール8が収容されたバッテリパック3と、筐体7に設けられ、バッテリモジュール8を冷却するための冷却風を筐体7内に導入するための導入口10と、筐体7に設けられ、バッテリモジュール8を冷却した後の冷却風を筐体7外へ排出するための排出口12を備えるバッテリ冷却装置1において、導入口10から導入された冷却風の流れを駆動動作で変更するルーバ9と、ルーバの駆動を制御する制御部17を備えるため、バッテリモジュール8の温度を均一にして充放電効率の低下を防止できる。
Next, effects are listed.
As described above, in the
また、誘導手段を、バッテリモジュール8側へ傾動して冷却媒体を各バッテリモジュール8への供給量を変更可能に構成された複数のルーバ9(9a〜9c)とし、制御部17は、各ルーバ9(9a〜9c)を予め決められた一定動作で傾動させるため、簡便な構造及び動作制御でもって導入口10から導入された冷却媒体における各バッテリモジュール8への供給量を均一にできる。
Further, the guiding means is a plurality of louvers 9 (9a to 9c) configured to be able to change the supply amount of the cooling medium to each
また、バッテリパック3内のバッテリモジュール8の積層方向一方側に導入口10を設けて、この導入口10からバッテリモジュール8の側方へ冷却風を流通させる上部通路14aを形成し、隣接するバッテリモジュール8の所定隙間13に形成される通路14cを上部通路14aにそれぞれ臨んだ状態で配置したため、バッテリパック3の低背化を実現できると同時に、温度差が発生し易いレイアウトのバッテリモジュール8を効率良く冷却でき、好適となる。
Further, an
以下、実施例2を説明する。
実施例2において、上記実施例と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
Example 2 will be described below.
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, the description thereof is omitted, and only differences are described in detail.
図4は実施例2のバッテリパックを説明する全体図、図5は実施例2のシステム構成図、図6は実施例2の制御部の制御を説明するフローチャート図である。 FIG. 4 is an overall view for explaining the battery pack of the second embodiment, FIG. 5 is a system configuration diagram of the second embodiment, and FIG. 6 is a flowchart for explaining the control of the control unit of the second embodiment.
図4に示すように、実施例2では、実施例1で説明した複数のバッテリモジュール8のうち、積層方向へ所定数間隔(実施例2では3つ)で離間したバッテリモジュール8a〜8dに、該バッテリモジュール8a〜8dの表面または内部の温度を検知可能な温度センサA1〜A4(請求項の温度検出手段に相当)が設けられている。
なお、温度センサの設置数については適宜設定できる。
As shown in FIG. 4, in the second embodiment, among the plurality of
The number of temperature sensors can be set as appropriate.
また、図5に示すように、温度センサA1〜A4は、制御部17に電気的に接続され、それぞれ検出された結果が制御部17に送信されるようになっている。
そして、制御部17が、図6に示すフローチャート図に基づいて各ルーバ9a〜9cの開閉動作を制御する。
なお、以下に説明する処理は所定時間間隔毎に繰り返し行われるものである。
As shown in FIG. 5, the temperature sensors A <b> 1 to A <b> 4 are electrically connected to the
And the
Note that the processing described below is repeatedly performed at predetermined time intervals.
先ず、ステップS1では、温度センサA1で検知された温度が他の温度センサA2〜A4と比較して最も高い温度(MAX)かどうかを判定し、最も高い場合にはステップS2へ移行し、最も高くない場合にはステップS4へ移行する。
ステップS2では、温度センサA1で検知された温度と他の温度センサA2〜A4で検知された温度との差をそれぞれ算出し、最も大きい差が所定値Y以上の場合にはステップS3へ移行し、所定値Yよりも小さい場合には終了する。なお、所定値Yについては適宜設定できる。
ステップS3ではルーバ9cを閉じた後、終了する。
First, in step S1, it is determined whether or not the temperature detected by the temperature sensor A1 is the highest temperature (MAX) compared with the other temperature sensors A2 to A4. If not, the process proceeds to step S4.
In step S2, the difference between the temperature detected by the temperature sensor A1 and the temperature detected by the other temperature sensors A2 to A4 is calculated. If the largest difference is greater than or equal to the predetermined value Y, the process proceeds to step S3. If the value is smaller than the predetermined value Y, the process ends. The predetermined value Y can be set as appropriate.
In step S3, the
ステップS4では、温度センサA2で検知された温度が他の温度センサA1、A3、A4と比較して最も高い温度かどうかを判定し、最も高い場合にはステップS5へ移行し、最も高くない場合にはステップS7へ移行する。
ステップS5では、温度センサA2で検知された温度と他の温度センサA1、A3、A4で検知された温度との差をそれぞれ算出し、最も大きい差が所定値Y以上の場合にはステップS6に移行し、所定値Yよりも小さい場合には終了する。
ステップS6ではルーバ9cを開くと共に、ルーバ9bを閉じた後、終了する。
In step S4, it is determined whether or not the temperature detected by the temperature sensor A2 is the highest temperature compared to the other temperature sensors A1, A3, and A4. If the temperature is the highest, the process proceeds to step S5. To step S7.
In step S5, the difference between the temperature detected by the temperature sensor A2 and the temperature detected by the other temperature sensors A1, A3, A4 is calculated. If the largest difference is greater than or equal to the predetermined value Y, the process proceeds to step S6. If it is smaller than the predetermined value Y, the process ends.
In step S6, the
ステップS7では、温度センサA3で検知された温度が他の温度センサA1、A2、A4と比較して最も高い温度かどうかを判定し、最も高い場合にはステップS8へ移行し、最も高くない場合にはステップS10へ移行する。
ステップS8では、温度センサA3で検知された温度と他の温度センサA1、A2、A4で検知された温度との差をそれぞれ算出し、最も大きい差が所定値Y以上の場合にはステップS9へ移行し、所定値Yよりも小さい場合には終了する。
ステップS9ではルーバ9b,9cを開くと共に、ルーバ9aを閉じた後、終了する。
In step S7, it is determined whether or not the temperature detected by the temperature sensor A3 is the highest temperature compared to the other temperature sensors A1, A2, and A4. If the temperature is the highest, the process proceeds to step S8. To step S10.
In step S8, the difference between the temperature detected by the temperature sensor A3 and the temperature detected by the other temperature sensors A1, A2, A4 is calculated. If the largest difference is equal to or greater than the predetermined value Y, the process goes to step S9. If it is smaller than the predetermined value Y, the process ends.
In step S9, the
ステップS10では、温度センサA4で検知された温度が他の温度センサA1〜A4で検知された温度と比較して最も高い温度かどうかを判定し、最も高い場合にはステップS11へ移行し、最も高くない場合には終了する。
ステップS11では、温度センサA4で検知された温度と他の温度センサA1、A2、A4で検知された温度との差をそれぞれ算出し、最も大きい差が所定値Y以上の場合にはステップS12へ移行し、所定値Yよりも小さい場合には終了する。
ステップS12では全てのルーバ9a〜9cを開いた後、終了する。
In step S10, it is determined whether or not the temperature detected by the temperature sensor A4 is the highest temperature compared to the temperatures detected by the other temperature sensors A1 to A4. If it is not high, it ends.
In step S11, the difference between the temperature detected by the temperature sensor A4 and the temperature detected by the other temperature sensors A1, A2, A4 is calculated. If the largest difference is equal to or greater than the predetermined value Y, the process goes to step S12. If it is smaller than the predetermined value Y, the process ends.
In step S12, all the
従って、実施例2では、制御部17は、各バッテリモジュール8a〜8dの温度を比較して最も温度が高いバッテリモジュールを特定した後(ステップS1、S4、S7、S10)、最も温度が高いバッテリモジュールを他のバッテリモジュールの温度との差をそれぞれ算出して比較する(ステップS2、S5、S8、S11)。
Therefore, in the second embodiment, the
そして、算出された差のうちの最も大きな値が所定値Y以上の場合には、最も温度が高いバッテリモジュールを他のバッテリモジュールよりも冷却する必要があるとして、冷却風を最も温度が高いバッテリモジュールへ導くように各ルーバ9を開閉動作させることとなる(ステップS3、S6、S9、S12)。
If the largest value among the calculated differences is equal to or greater than the predetermined value Y, it is necessary to cool the battery module having the highest temperature than other battery modules, and the cooling air is supplied to the battery having the highest temperature. Each
従って、実施例2では、各バッテリモジュール8a〜8dの温度に基づいて各ルーバ9a〜9cを個別動作させることにより、各バッテリモジュール8a〜8dの温度を均一にできる。
なお、上述したルーバ9の個別動作の制御は、実施例1で説明したルーバ9の一定動作の途中で割り込ませて行うようにしても良い。
Therefore, in Example 2, the temperature of each
The control of the individual operation of the
以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では、各ルーバ9は開閉のいずれかの状態で停止することとしたが、制御部17がルーバ9を任意の角度で停止可能な構成にすることもでき、この場合、冷却風のより細かい供給量の制御が可能となる。
Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and design changes and the like within the scope not departing from the gist of the present invention are included in the present invention.
For example, in the embodiment, each
また、バッテリモジュール8の数や配置等については適宜設定でき、例えば、図7に示すように、バッテリモジュール8の数や配置方向を変えたもの(同一のバッテリモジュールに複数の温度センサA1〜A4を配置したもの)や、図8に示すように積層形態を変えたものを採用しても良く、この際、ルーバ9、排気口10、排出口12、温度センサの位置も適宜設定できる。
Further, the number and arrangement of the
また、冷却媒体は車室内の空気を利用した冷却風に限らず、専用のガスを用いても良い。 Further, the cooling medium is not limited to cooling air using air in the passenger compartment, and dedicated gas may be used.
さらに、実施例1では温度センサA1〜A4がバッテリモジュール8の温度を直接検出するようにしたが、周囲の温度を検出させても良い。
Further, in the first embodiment, the temperature sensors A1 to A4 directly detect the temperature of the
A1、A2、A3、A4 温度センサ
1 バッテリ冷却装置
2 ブロアファン
3 バッテリパック
4 吸入ダクト
5 吸気ダクト
6 リアパーシェル
7 筐体
8、8a、8b、8c、8d バッテリモジュール
9、9a、9b、9c ルーバ(誘導手段)
10 導入口
11 排気ダクト
12 排出口
13 隙間
14a 上部通路(第1流路)
14b 下部通路
14c 通路(第2流路)
15 回転軸
16 アクチュエータ
17 制御部(制御手段)
A1, A2, A3,
10
15 Rotating
Claims (5)
前記筐体に設けられ、バッテリモジュールを冷却するための冷却媒体を筐体内に導入するための導入口と、
前記筐体に設けられ、前記バッテリモジュールを冷却した後の冷却媒体を筐体外へ排出するための排出口を備えるバッテリ冷却装置において、
前記導入口から導入された冷却媒体の流れを駆動動作で変更する誘導手段と、
前記誘導手段の駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とするバッテリ冷却装置。 A battery pack in which a plurality of battery modules are housed in a housing;
An inlet provided in the housing for introducing a cooling medium for cooling the battery module into the housing;
In the battery cooling device provided with the housing, and having a discharge port for discharging the cooling medium after cooling the battery module to the outside of the housing,
Guiding means for changing the flow of the cooling medium introduced from the inlet through a driving operation;
A battery cooling device comprising control means for controlling driving of the guiding means.
前記誘導手段を、バッテリモジュール側へ傾動して冷却媒体のバッテリモジュールへの供給量を変更可能に構成されたルーバとし、
前記制御手段は、ルーバを予め決められた一定動作で傾動させることを特徴とするバッテリ冷却装置。 The battery cooling device according to claim 1,
The guiding means is a louver configured to be able to change the supply amount of the cooling medium to the battery module by tilting to the battery module side,
The battery cooling device according to claim 1, wherein the control means tilts the louver with a predetermined constant motion.
前記バッテリパック内の冷却媒体の上下流方向に、温度を検出可能な複数の温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段で検知された温度に応じてルーバを傾動させることを特徴とするバッテリ冷却装置。 The battery cooling device according to claim 2, wherein
A plurality of temperature detecting means capable of detecting the temperature in the upstream and downstream direction of the cooling medium in the battery pack;
The battery cooling device, wherein the control means tilts the louver according to the temperature detected by the temperature detection means.
前記バッテリパック内に、導入口からバッテリモジュールの側方へ冷却媒体を流通させる第1流路を形成し、
前記複数のバッテリモジュールを積層した状態で配置すると共に、隣接するバッテリモジュールの隙間に形成される第2流路を前記第1流路にそれぞれ臨んだ状態で配置し、
前記誘導手段を、前記第1流路の上下流方向に複数設け、
前記温度検出手段を、前記積層されたバッテリモジュールにおける前記第1流路の上下流方向に複数設けたことを特徴とするバッテリ冷却装置。 The battery cooling device according to any one of claims 1 to 3,
Forming a first flow path in the battery pack for flowing the cooling medium from the inlet to the side of the battery module;
The plurality of battery modules are arranged in a stacked state, and the second flow paths formed in the gaps between adjacent battery modules are arranged facing the first flow paths, respectively.
A plurality of the guiding means are provided in the upstream and downstream direction of the first flow path,
A battery cooling device comprising a plurality of the temperature detecting means provided in the upstream and downstream direction of the first flow path in the stacked battery modules.
前記複数のバッテリモジュールの積層方向を前記第1流路の上下流方向とし、
前記導入口を前記積層方向一方側に配置したことを特徴とするバッテリ冷却装置。 The battery cooling device according to claim 4,
The stacking direction of the plurality of battery modules is the upstream and downstream direction of the first flow path,
The battery cooling device, wherein the introduction port is arranged on one side in the stacking direction.
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