JP2015118823A - Battery unit cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、ハイブリッド自動車等の車両に搭載される電池ユニット冷却装置に関する。 The present invention relates to a battery unit cooling device mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle.
例えば、特許文献1には、蓄電池が収容された蓄電装置の収容ケースに対して、車室内の後部座席下から取り入れられた空気を供給するとともに、収容ケース内の空気をファンユニットにより吸引して車外に排出する構成が開示されている。
For example, in
この特許文献1においては、車両のトランクルームに配置された収容ケースに、車両幅方向に間隔を空けて並んだ一対の直方体形状の蓄電池が収容されており、各蓄電池は複数の電池モジュールが車両前後方向に間隔を空けて配置された構成となっている。そして、この収容ケースには、吸気ダクトが接続され、この吸気ダクトにより蓄電池冷却用の空気が導入されている。収容ケース内に導入された空気は、収容ケースに接続された排気ダクトから収容ケース外に排出されている。
In this
しかしながら、このような特許文献1においては、収容ケースに対して、吸気ダクトが単に接続されているにすぎず、収容ケース内に導入された空気の一部は、蓄電池を構成する複数の電池モジュール間の間隙以外の部分を流れて収容ケース外に排出されてしまう可能性もある。つまり、収容ケースに導入された空気の一部は、蓄電池を構成する電池モジュールの冷却に十分に寄与することなく排気ダクトから排出されている可能性があり、収容ケース内に蓄電池を冷却する上で、蓄電装置の構成には更なる改善の余地がある。
However, in
本発明の電池ユニット冷却装置は、所定の間隔を空けて積層された複数の単電池を有する電池ユニットと、一端が複数の単電池の積層方向に直交する方向から第1シール部材を介して上記電池ユニットに接続され、複数の単電池間の間隙に冷媒を導入する第1冷媒導入通路部材と、上記第1冷媒導入通路部材の他端に一端が接続された第2冷媒導入通路部材と、上記電池ユニットが収容されるケーシングと、を備え、上記ケーシングは、上記電池ユニットを挟んで上記第1冷媒導入通路部材の一端と対向する冷媒排出用の冷媒排出口を有し、上記電池ユニットは、各単電池間に間に介装され、各単電池間の間隙の両側をシールして、上記第1冷媒導入通路部材から導入された冷媒が上記複数の単電池間の間隙を流れて上記冷媒排出口から排出されるようにする第2シール部材を有し、上記第1冷媒導入通路部材は剛性の高い材料からなり、上記第2冷媒導入通路部材は重量の軽い材料からなることを特徴としている。 The battery unit cooling device of the present invention includes a battery unit having a plurality of unit cells stacked at a predetermined interval, and a first end from a direction perpendicular to the stacking direction of the plurality of unit cells via a first seal member. A first refrigerant introduction passage member connected to the battery unit and introducing refrigerant into a gap between the plurality of single cells; a second refrigerant introduction passage member having one end connected to the other end of the first refrigerant introduction passage member; A casing in which the battery unit is accommodated, the casing having a refrigerant discharge port for discharging a refrigerant facing one end of the first refrigerant introduction passage member with the battery unit interposed therebetween, The refrigerant is interposed between the single cells, seals both sides of the gap between the single cells, and the refrigerant introduced from the first refrigerant introduction passage member flows through the gaps between the plurality of single cells. Discharge from refrigerant outlet A second seal member to be, the first refrigerant introduction passage member is made of a material having high rigidity, the second refrigerant introduction passage member is characterized by comprising a lighter material weight.
より具体的には、電池ユニット冷却装置は、車両の車室後方に形成されたトランクルームのフロアパネル上に配置され、上記第1冷媒導入通路部材及び上記第2冷媒導入通路部材は、上記電池ユニットの上方側に位置し、上記冷媒排出口は、上記電池ユニットの下方側に位置している。 More specifically, the battery unit cooling device is disposed on a floor panel of a trunk room formed at the rear of the vehicle compartment of the vehicle, and the first refrigerant introduction passage member and the second refrigerant introduction passage member include the battery unit. The refrigerant discharge port is located on the lower side of the battery unit.
上記第2冷媒導入通路部材の他端は、車内の空間に連通するように構成してもよい。 The other end of the second refrigerant introduction passage member may be configured to communicate with a space in the vehicle.
また、上記冷媒排出口に隣接して配置され、上記冷媒排出口から冷媒を吸い込み、上記第1冷媒導入通路部材の一端から上記冷媒排出口へと向かう冷媒の流れを形成し、吹出口から冷媒を排出するファンユニットを有し、上記吹出口が、車両幅方向に向かって開口するように、電池ユニット冷却装置を構成してもよい。 Further, the refrigerant is disposed adjacent to the refrigerant discharge port, sucks the refrigerant from the refrigerant discharge port, forms a refrigerant flow from one end of the first refrigerant introduction passage member to the refrigerant discharge port, The battery unit cooling device may be configured such that the air outlet has a fan unit and the air outlet opens in the vehicle width direction.
本発明によれば、重量の増加を招くことなく、第1冷媒導入通路部材と複数の単電池との間のシール性を確保することができ、冷媒が単電池間の隙間の外へ漏れでることがなく、複数の単電池に対する冷却性能を向上させることができる。 According to the present invention, the sealing property between the first refrigerant introduction passage member and the plurality of unit cells can be ensured without causing an increase in weight, and the refrigerant leaks out of the gap between the unit cells. In this way, the cooling performance for a plurality of single cells can be improved.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1及び図2は、本発明の電池ユニット冷却装置1が搭載された車両2の後方部分を模式的に示した説明図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG.1 and FIG.2 is explanatory drawing which showed typically the rear part of the
電池ユニット冷却装置1は、車両2の車室3後方に形成されたトランクルーム4のフロアパネル4a上に配置されている。車室3とトランクルーム4とは、仕切部材5とリアパーセル6とによって仕切られている。仕切部材5は、後部座席7の背面に沿って配置され、後部座席7の外形状に沿って傾斜している板状の部材である。リアパーセル6は、後部座席7のヘッドレスト7a後方に位置する板状の部材である。
The battery
なお、本実施例においては、トランクリッド8開口部を通して見た際の見栄えを良くするために、電池ユニット冷却装置1の後方側が板状部材9により覆われる。この板状部材9は、例えば、樹脂材料からなる母材をトランクルーム4の内張りと同一の表皮材(例えば不織布)よって被覆してなるものである。
In this embodiment, the rear side of the battery
この電池ユニット冷却装置1は、複数の扁平な直方体形状の電池モジュール(単電池)13を有する電池ユニット11と、細長い直方体形状で金属製のケーシング15と、ケーシング15内に冷媒としての空気の流れを生成する冷媒移送手段としての排出ファンユニット16と、ケーシング15内の電池ユニット11に車室3内の空気を供給する導入ダクト17と、から大略構成されている。
The battery
排出ファンユニット16は、いわゆるシロッコファンであり、当該排出ファンユニット16に対する空気の流入方向と当該排出ファンユニット16からの空気の吹き出し方向とが直交している。この排出ファンユニット16は、空気吹き出し口16aからの空気の吹き出し方向が、車両側方を向くように配置されている。なお、図2中の4bは、トランクルーム4の車両前後方向に沿ったサイドパネルである。
The
電池ユニット11は、図3に示すように、複数の電池モジュール13が最も広い側面が向き合うように積層されてなる一対の電池モジュール集合体12a、12bと、これら一対の電池モジュール集合体12a、12bの充放電の制御等を行うコントローラとしてのバッテリコントローラ21と、から大略構成され、細長い直方体形状のケーシング15内に収容されている。
As shown in FIG. 3, the
図4は、電池モジュール集合体12の概略構成を模式的に示した分解斜視図である。電池モジュール集合体12は、5個の電池モジュール13と、この5個の電池モジュール13を当該電池モジュール13の積層方向で挟み込む一対のエンドプレート22、22と、各電池モジュール13、13間の両側に介装されたスペーサ23、23と、5つの電池モジュール13を電気的に接続するバスバー24と、から大略構成されている。
FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing a schematic configuration of the
エンドプレート22は、矩形板状を呈し、隣接する電池モジュール13とは所定の間隔を空けて離間している。電池モジュール13に対向するエンドプレート22の内側面22aの両側には、電池モジュール13に密着する細長い第3シール部材25、25が縦方向に延接して取り付けられている。これら第3シール部材25、25によって、エンドプレート22と電池モジュール13との間には、空気通路18(図6参照)が形成されている。
The
スペーサ23は、細長い矩形板状の部材を折曲してなり、電池モジュール13、13間に挟み込まれる基部26と、電池モジュール13の積層方向に基部26から折曲された両側の端部27a、27bと、から大略構成され、電池モジュール13、13間に所定の間隔を設定する。
The
基部26には、電池モジュール13、13間にあって両者に密着する第2シール部材28が取り付けられている。これら第2シール部材28によって、電池モジュール13、13間には、空気通路19(図6参照)が形成されている。第2シール部材28と第3シール部材25とは、平面でみて一直線状に並ぶように配置される。
A
スペーサ23の両側にスペーサ23が略コ字状になるように折曲されて形成されている端部27には、それぞれネジ部30が取り付けられている。スペーサ23の端部27a、27bのうち、車両2搭載時に上方側(図4における上方側)となる端部27a側のネジ部30により、導入ダクト17の第2ダクト部材42(図5参照)が電池モジュール集合体12と連結される。スペーサ23の端部27a、27bのうち、車両2搭載時に下方側(図4における下方側)となる端部27b側のネジ部30により、ケーシング15の底面に電池モジュール集合体12が連結される。詳細は後述する。
Screw
バスバー24は、ナット31と電池モジュール13の対向する位置に突設されたネジ部(図示せず)により複数の電池モジュール13に跨って連結されている。
The
電池モジュール集合体12においては、各電池モジュール13の略4隅を貫通するボルト32と、これらボルト32と螺合するナット33と、により5個の電池モジュール13が互いに連結されている。ボルト32は、エンドプレート22、22の4隅を貫通するとともに、電池モジュール13の積層方向で各スペーサ23の基部26をも貫通している。また、電池モジュール13、エンドプレート22及びスペーサ23に形成されるボルト32の貫通穴34、35、36は、ボルト32の軸部よりも大径となるように形成されている。
In the
図5は、電池ユニット冷却装置1の分解斜視図である。導入ダクト17は、上流端がリアパーセル6に開口し、下流端が後述する第1ダクト部材41に連通する上流ダクト部材40と、下流側が二股形状に分岐して後述の第2ダクト部材42に連通する中空の第1ダクト部材41と、第1ダクト部材41の下流端に環状のシール材43を介して連通接続された第2ダクト部材42と、を有している。
FIG. 5 is an exploded perspective view of the battery
上流ダクト部材40及び第1ダクト部材41は、例えば樹脂材料等の重量の軽い材料からなり、二股形状に分岐した下流側の分岐管部44、44の外周面に鍔状のフランジ44aが形成されている。このフランジ44aは、ケーシング15の上面に短いボルト45(後述の図6を参照)で固定される。
The
第2ダクト部材42は、金属等の剛性の高い材料からなり、二股形状の第1ダクト部材41の分岐管部44の下流端に夫々対応する2つの空気導入路46、46を有している。空気導入路46、46の下流側端は、対応する電池モジュール集合体12に対して環状の第1シール部材47、47を介してそれぞれ接続されている。すなわち、導入ダクト17は、一端が電池モジュール13の積層方向に直交する方向から第1シール部材47を介して電池ユニット11に接続される第1冷媒導入通路部材としての第2ダクト部材42と、第2ダクト部材42の他端にシール材43を介して接続された第2冷媒導入通路部材としての第1ダクト部材41と、を有している。
The
ケーシング15は、断面が略コ字形の細長いアッパー部材51と、アッパー部材51の一側面の開口52を覆うカバー部材53と、細長い矩形板状のロア部材54と、矩形板状の一対のサイド部材55、55と、から構成されている。
The
アッパー部材51には、第1ダクト部材41の下流端である分岐管部44が挿入される2つのアッパー開口部56、56が上部に形成されている。
The
カバー部材53は、アッパー部材51の一側面の開口52から突出する電池ユニット11のバッテリコントローラ21を覆うものであり、略皿形状を呈している。カバー部材53は、アッパー部材51に、スポット溶接等により接合される。
The
ロア部材54には、アッパー部材51の2つのアッパー開口部56、56と対向するように冷媒排出口としての2つのロア開口部57、57が形成されている。各ロア開口部57の下方には、排出ファンユニット16(図7参照)がそれぞれ配置される。サイド部材55は、アッパー部材51とロア部材54とを接合してなる筒状体の両端を塞ぐものであり、3辺がアッパー部材51に対してスポット溶接等により接合される。このロア部材54とサイド部材55の1辺は、アッパー部材51にボルト(図示せず)により接合される。
The
2つの電池モジュール集合体12a、12bからなる電池ユニット11は、スペーサ23(図4参照)の下方側となる端部27bのネジ部30をロア部材54の孔54aに貫通させてナット(図示せず)によりロア部材54に連結される。また、電池ユニット11は、電池モジュール13の積層方向に直交する上方向から第1シール部材47を介して、スペーサ23の上方側となる端部27aのネジ部30を第2ダクト部材42の孔42aに貫通させて図外のナットにより第2ダクト部材42に締結されて、第2ダクト部材42の空気導入路46に接続されている。
The
第1シール部材47は、図6、図7に示すように、各第2シール部材28の上端及び各第3シール部材25の上端に密接する。つまり上方からみた場合に、各第2シール部材28と各第3シール部材25は、第1シール部材47と重なる位置に配置されている。図6は、電池モジュール13の積層方向に沿った電池ユニット冷却装置1の要部断面図であり、図7は、電池モジュール13の積層方向に対して直交する平面に沿った電池ユニット冷却装置1の要部断面図である。なお、図6及び図7中の61は、スペーサ23の端部27aに形成され第2ダクト部材42を貫通するネジ部30に螺合するナットである。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
各電池モジュール13、13間に形成された空気通路19は、第1シール部材47と第2シール部材28とによって画成され、電池モジュール13とエンドプレート22との間に形成された空気通路18は、第1シール部材47と第3シール部材25とによって画成される。
The
導入ダクト17から導入される空気で電池モジュール13を効率よく冷却するために、導入された空気が電池モジュール13の最も広い側面上を流れるのが望ましい。つまり、導入ダクト17から電池モジュール集合体12に導入された空気が、電池モジュール13、13間の空気通路19や、電池モジュール13とエンドプレート22との間の空気通路18を効率良く流れる。
In order to efficiently cool the
電池モジュール13、13間の空気通路19は、第2シール部材28によって両側がシールされるため、この空気通路19から電池モジュール13の両側に空気が流れ出てしまうことはない。電池モジュール13とエンドプレート22との空気通路18は、第3シール部材25によって両側がシールされるため、この空気通路18から電池モジュール13の両側に空気が流れ出てしまうこともない。
Since both sides of the
電池モジュール13、13間の空気通路19や、電池モジュール13とエンドプレート22との間の空気通路18に、導入ダクト17からの空気が全て流れ込むようにするには、電池モジュール集合体12と導入ダクト17との接続部分のシール性が重要となる。
In order to allow all the air from the
上述したように、寸法誤差を許容して組立てることができるようにするために、電池モジュール13の4隅に形成された各貫通穴34,35,36は挿入されるボルト32よりも大径となっている。そのため、組立てた後の電池モジュール集合体12において、各電池モジュール13同士が互いに少しもずれることなく重なり合うように連結することは難しい。つまり、各電池モジュール13の上端面が厳密に同一平面上に位置するように、電池モジュール集合体12を組み立てることは難しく、導入ダクト17の下流端を電池モジュール集合体12の上端端面に突き当てただけでは、電池モジュール集合体12の上端面の位置が面一にならない場合が多く、導入ダクト17からの空気の一部が導入ダクト17の下流端と電池モジュール集合体12の上端端面との間の隙間から電池モジュール集合体12の外側に流出してしまう。
As described above, each of the through
電池モジュール集合体12に接続される導入ダクト17は、全て樹脂製とすれば軽量になるものの剛性が低下するため、変形により当該導入ダクト17と電池モジュール集合体12との連結部分のシール性が確保できなくなる虞がある。
Since the
また、導入ダクト17を全て剛性の高い金属製とすれば、導入ダクト17の変形は防止できるものの重量が増加してしまう。
Further, if the
本実施例では、電池ユニット11に空気を導入する導入ダクト17を樹脂材料からなる軽量な第1ダクト部材41と金属製で剛性の高い第2ダクト部材42とから構成し、剛性の高い第2ダクト部材42を第1シール部材47を介して電池ユニット11に押し当てて接続することで、各電池モジュール13の上端が同一平面内になくても第1シール部材47が剛性の高い第2ダクト部材42で押さえつけられることで変形して、シール機能を発揮させることができ、導入ダクト17の重量増加を招くことなく導入ダクト17と電池ユニット11との間のシール性を確保することができる。
In this embodiment, the
そのため、第2ダクト部材42の空気導入路46から電池モジュール集合体12に導入された空気は、電池モジュール13、13間の空気通路19もしくは電池モジュール13とエンドプレート22との間の空気通路18のいずれかを電池モジュール集合体12の下端まで流れてケーシング15のロア開口部57から排出されることになり、空気通路19及び空気通路18の外側といった電池モジュール集合体12の外周側に導入ダクト17からの空気が分散して流れてしまう場合に比べて、各電池モジュール13を効率良く冷却することができる。
Therefore, the air introduced into the
上述した実施例では、エンドプレート22と電池モジュール13との間に吸気通路18を設定したが、この吸気通路18を設定しないようにしてもよい。この場合には、電池ユニットの冷却効率が相対的には低下するものの、エンドプレート22に取り付けられた第3シール部材25を省略できる。
In the above-described embodiment, the
1…電池ユニット冷却装置
11…電池ユニット
12…電池モジュール集合体
13…電池モジュール
15…ケーシング
16…排出ファンユニット
17…導入ダクト
22…エンドプレート
23…スペーサ
25…第3シール部材
28…第2シール部材
41…第1ダクト部材
42…第2ダクト部材
47…第1シール部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
一端が複数の単電池の積層方向に直交する方向から第1シール部材を介して上記電池ユニットに接続され、複数の単電池間の間隙に冷媒を導入する第1冷媒導入通路部材と、
上記第1冷媒導入通路部材の他端に一端が接続された第2冷媒導入通路部材と、
上記電池ユニットが収容されるケーシングと、を備え、
上記ケーシングは、上記電池ユニットを挟んで上記第1冷媒導入通路部材の一端と対向する冷媒排出用の冷媒排出口を有し、
上記電池ユニットは、各単電池間に間に介装され、各単電池間の間隙の両側をシールして、上記第1冷媒導入通路部材から導入された冷媒が上記複数の単電池間の間隙を流れて上記冷媒排出口から排出されるようにする第2シール部材を有し、
上記第1冷媒導入通路部材は剛性の高い材料からなり、
上記第2冷媒導入通路部材は重量の軽い材料からなることを特徴とする電池ユニット冷却装置。 A battery unit having a plurality of single cells stacked at a predetermined interval; and
A first refrigerant introduction passage member, one end of which is connected to the battery unit via a first seal member from a direction perpendicular to the stacking direction of the plurality of unit cells, and introduces a refrigerant into a gap between the plurality of unit cells;
A second refrigerant introduction passage member having one end connected to the other end of the first refrigerant introduction passage member;
A casing in which the battery unit is accommodated,
The casing has a refrigerant discharge port for discharging a refrigerant that faces one end of the first refrigerant introduction passage member across the battery unit,
The battery unit is interposed between the single cells, seals both sides of the gap between the single cells, and the refrigerant introduced from the first refrigerant introduction passage member is a gap between the plurality of single cells. A second seal member that flows through the refrigerant outlet and flows through the refrigerant,
The first refrigerant introduction passage member is made of a highly rigid material,
The battery unit cooling device, wherein the second refrigerant introduction passage member is made of a light material.
上記第1冷媒導入通路部材及び上記第2冷媒導入通路部材は、上記電池ユニットの上方側に位置し、
上記冷媒排出口は、上記電池ユニットの下方側に位置することを特徴とする請求項1に記載の電池ユニット冷却装置。 Arranged on the floor panel of the trunk room formed at the rear of the vehicle compartment,
The first refrigerant introduction passage member and the second refrigerant introduction passage member are located above the battery unit,
The battery unit cooling device according to claim 1, wherein the refrigerant discharge port is positioned below the battery unit.
上記吹出口が、車両幅方向に向かって開口することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電池ユニット冷却装置。 The refrigerant is disposed adjacent to the refrigerant outlet, sucks the refrigerant from the refrigerant outlet, forms a refrigerant flow from one end of the first refrigerant introduction passage member to the refrigerant outlet, and discharges the refrigerant from the outlet. A fan unit that
The battery unit cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the air outlet opens toward the vehicle width direction.
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