JP4359444B2 - Battery pack cooling device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は組電池の冷却装置に関し、特に冷却風の流れによる騒音の抑制を図った組電池の冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、複数の二次電池から成る組電池において、充放電に伴う発熱で二次電池温度が上昇し、電池出力や充放電効率や電池寿命が低下するのを防止するため、複数の二次電池を各々の間に冷却風を通す冷却通路を介して並列配置して組電池を構成し、その組電池の冷却通路に向けて冷却風を送給する冷却風送給手段を設けた組電池の冷却装置は知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
また、燃料電池発電プラントにおいて、電動機の騒音が外部に漏れるのを抑制するため、そのフレームの外面を覆う天井板や側壁板を、金属板から成るパネルの内面に吸音材を配設した複合パネルにて構成したものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
そこで、上記組電池の冷却装置において、組電池の冷却通路に冷却風を送給又は排出する冷却風ダクトからの騒音を防止するために、金属製又は合成樹脂製の冷却風ダクトの内面に吸音材を貼付けることが考えられている。
【0005】
具体構成例を、図4を参照して説明すると、31は組電池の上部の集合排気空間上に配設されたクロスフロー型の排気ファンの吐出口に接続される排気ダクトであり、入口側の断面形状は扁平な長方形状であり、出口側に向けて一側方に屈曲させつつ流路を絞って円形の流路断面となるように形成されている。32は入口側の長方形断面部の強度を確保するために上下壁面間を連結するように適当間隔あけて設けられた補強柱である。このような形状の排気ダクト31では、流路屈曲部の内周側や流路断面形状の変換部で渦流が発生し、また流路断面の狭窄による流速の急激な変化によって高周波の騒音を発生することになる。そこで、排気ダクト31の内面のほぼ全面に発泡合成樹脂から成る吸音材33が貼付けられている。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−167803号公報
【0007】
【特許文献2】
特開平10−289725号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図4に示したような構成の排気ダクト31を用いた場合、その内面に肉厚の吸音材33を貼付けているため、排気ダクト31の流路断面積が減少し、圧損が大きくなって冷却風の流量が減少し、冷却能力が低下して電池温度が上昇し、電池寿命が低下するという問題がある。また、万一にも吸音材33が剥がれた場合には、排気ダクト31の流路が詰まってしまって冷却装置の故障・破損を来してしまい、組電池の使用が不可能になってしまうという問題がある。
【0009】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、冷却性能の低下や故障・破損の恐れ無しに騒音を効果的に抑制できる組電池の冷却装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池の冷却装置は、複数の二次電池を各々の間に冷却通路をあけて並列配置して成る組電池の各冷却通路に冷却風を送給する冷却風送給手段を備えた組電池の冷却装置において、冷却通路に対して冷却風を送給又は排出する、冷却風ダクト、流入側分配空間及び流出側集合空間のうちの少なくとも一つの壁面に開口を形成し、その開口を覆うように前記壁面の外面に吸音材を貼付けたものであり、発生した音波エネルギーを開口を通して吸音材にて吸収することで騒音を効果的に抑制することができ、かつ壁面の外面に吸音材を貼付けているので流路断面積を大きくとれ、吸音材の貼付けによる圧損を無くして冷却風の流量を確保でき、高い冷却能力を維持して電池寿命を向上できる。また、万一にも吸音材が剥がれた場合にも流路を塞ぐことがなく、冷却装置の故障・破損を来す恐れがなく、また壁面の外面に吸音材を貼付けるだけで良いので、コスト低下を図ることができる。
【0011】
また、開口を冷却風ダクトの屈曲流路部の内周側に形成すると、屈曲流路部の内周側は渦流が発生して騒音が発生し易いが、その音波エネルギーが開口を通して吸音材にて効果的に吸収されることで防音効果が効果的に発揮される。
【0012】
また、開口を冷却風ダクトの流路狭窄部に形成すると、流路狭窄部で冷却風の流速が急激に高くなることで騒音が発生し易いが、その音波エネルギーが開口を通して吸音材にて効果的に吸収されることで防音効果が効果的に発揮される。
【0013】
また、開口が所定領域に網目状に形成した開口群から成ると、冷却風ダクトの強度及び吸音材の貼付強度を確保しつつ騒音の音波エネルギーを開口群から吸音材に効果的に吸収させることができる。
【0014】
また、吸音材が連続気泡を有する発泡合成樹脂から成ると、吸音材を発泡合成樹脂にて軽量安価に構成できかつその連続気泡内を音波が伝播する間にそのエネルギーを効果的に吸収できるため、高い防音効果を得ることができる。
【0015】
また、冷却通路からの冷却風を排出する排気ダクトの流路断面積が狭窄する部分の近傍に分岐開口を形成すると、流路断面の狭窄部の近傍で冷却風を分流させて流路断面の狭窄部で冷却風の流速が急激に高くなるのを防止できて、騒音の発生を抑制することができる。
【0016】
また、分岐開口を冷却通路に向けて冷却風を送給する通路に接続すると、冷却風が吸引して分流されるので効果的に騒音の発生を抑制することができ、かつ冷却風が排気ダクトの出口以外の周囲環境に放出されないため、二次電池から放出されて冷却風中に混入した水素ガスなどが周囲環境に溜まる恐れも無くすことができる。なお、還流させる冷却風は組電池を冷却した後の温度の高い冷却風であるため、還流させる冷却風の流量は組電池の冷却性能に悪影響を与えない程度に設定する必要がある。
【0017】
また、冷却通路からの冷却風を排出する排気ダクトの屈曲流路部分、異物混入防止用メッシュ部分及びルーバー部分のうちの何れかの1又は複数の部分の近傍に分岐開口を形成すると、上記冷却風を分流させることによって騒音を抑制する効果を、排気ダクトの流路断面積の狭窄部分や異物混入防止用メッシュ部分やルーバー部分で奏することができ、さらに分岐開口を冷却通路に向けて冷却風を送給する通路に接続すると、冷却風が吸引して分流されるので効果的に騒音の発生を抑制することができ、かつ二次電池から放出されて冷却風中に混入した水素ガスなどが周囲環境に溜まるのを防止できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の組電池の冷却装置の一実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
【0019】
1は、ハイブリッド車を含む電気自動車用の駆動電源としての組電池で、10〜30個の扁平な角形の二次電池2を、その長側面間に冷却通路3をあけて並列配置し、並列方向の両端に配設した一対の端板4で挟持し、拘束部材(図示せず)にて一体的に固定して構成されている。各二次電池2は、長側面の長手方向に複数の単電池を並列配置するとともに単電池同士を内部で直列接続した電池モジュールとして構成され、組電池1はこれらの二次電池2の両端の接続端子2aをバス・バー(図示せず)にて順次直列に接続することで所定の出力電圧を得ている。
【0020】
組電池1は、各二次電池2の長手方向両端部が支持フレーム5にて支持され、支持フレーム5、5間の下部には下部ケース6が配設され、この下部ケース6にて組電池1の下面に隣接して各冷却通路3に冷却風を均等に分配送給する流入側分配空間7が形成されている。また、支持フレーム5、5間の上部は、上部ケース8にて組電池1が覆われるとともに、この上部ケース8に組電池1の上面に隣接して各冷却通路3から流出した冷却風を集合して排出する流出側集合空間9が突出形成され、その上面に排出開口9aが形成されている。
【0021】
上部ケース8上には、クロスフロー型のファン10がその軸芯を組電池1の二次電池2並列方向に沿わせて配設され、その吸込口10aが上部ケース8の排出開口9aに接合されている。ファン10は、ファンケース11内に略円筒状の羽根車12を回転自在に配設するとともに、その軸芯方向一端に連結したモータ13にて回転駆動可能に構成されている。また、羽根車12の外周の一側にスタビライザ14が配設されている。このスタビライザ14の先端から斜め下方に向けて排風路壁兼吸込チャンバ壁17が延出され、その先端が上部ケース8の排出開口9aの周縁部に接合されている。この排風路壁兼吸込チャンバ壁17にて下部の吸込チャンバ15と上部の排風路16が区画形成されている。ファン10の吸込口10aは吸込チャンバ15の下面開口にて構成され、ファン10の吐出口10bは排風路16の一側開口にて構成されている。
【0022】
18は排気ダクトで、その一端開口がファン10の吐出口10bに接合され、他端は車外に開口されている。また、流入側分配空間7の一端には、吸気ダクト19の一端が接続され、吸気ダクト19の他端は例えば車室内のエアを取り込むように構成されている。
【0023】
排気ダクト18は、ファン10の吐出口10bに接続された断面形状が略長方形状の入口ダクト部20と、その一側部から屈曲させて延出された角筒状ないし円筒状の中間ダクト部21と、中間ダクト部21を介してクランク状に屈曲させて延出された出口ダクト部22にて構成され、入口ダクト部20と中間ダクト部21の間に屈曲流路部23が、中間ダクト部21と出口ダクト部22の間の屈曲流路部24の手前に流路断面積を絞る流路狭窄部25が形成されている。
【0024】
屈曲流路部23の内周側と、流路狭窄部25の外周全周と、屈曲流路部24の内周側には、網目状の開口群26が形成され、その外面に開口群26の開口を覆うように吸音材27が貼付けられている。吸音材27は、連続気泡を有するとともに外面に外皮を形成した発泡合成樹脂にて構成されている。
【0025】
以上の構成によれば、吸気ダクト19を通して冷却風がファン10によって吸引送給され、組電池1の冷却通路3を通過して各二次電池2を冷却した後、その冷却風が排気ダクト18を通過する際に、屈曲流路部23で渦流を発生したり、流路狭窄部25で急激に流速が高くなったりして、高周波騒音を発生するが、その音波エネルギーは開口群26を通して吸音材27にて吸収されるので、排気ダクト18から外部に放出される騒音を効果的に抑制することができる。また、排気ダクト18の外面に吸音材27を貼付ける構成であるため、従来のように内面に貼付ける場合に比して排気ダクト18の流路断面積を大きくとれ、吸音材27の貼付けによる圧損を無くして冷却風の流量を確保でき、高い冷却能力を維持して電池寿命を向上できる。
【0026】
また、万一にも吸音材27が剥がれた場合にも流路を塞ぐことがないので、冷却装置の故障・破損を来す恐れがなく、また排気ダクト18の外面に吸音材を貼付けるだけで良いので、製作コストの低下を図ることができる。
【0027】
また、吸音材27を流路に臨ませる開口を網目状の開口群26にて構成しているので、大きく単一又は少数の開口を形成した場合に比して排気ダクト18の強度及び吸音材27の貼付強度を確保することができるとともに、騒音の音波エネルギーは開口群26から吸音材27に効果的に吸収させて高い騒音抑制効果が得られる。
【0028】
また、吸音材27を連続気泡を有する発泡合成樹脂にて構成しているので、発泡合成樹脂にて軽量安価に構成できかつその連続気泡内を音波が伝播する間にそのエネルギーを効果的に吸収でき、高い防音効果を得ることができる。また、吸音材27の外面に外皮を形成したものを用いると、外皮によって吸収されなかった音波が外部に伝播するのを防止できるため、一層高い防音効果を得ることができる。
【0029】
なお、上記実施形態の説明では、開口群26を形成してその外面に吸音材27を貼り付けて防音するようにしたが、図3及び図1に仮想線で示すように、排気ダクト18の流路狭窄部25の近傍に分岐開口28を形成し、この分岐開口28と吸気ダクト19を分岐通路29にて接続し、流路狭窄部25を通過する冷却風の一部を吸気側に還流させるようにしても良い。
【0030】
この構成によれば、流路狭窄部25の近傍で分岐開口28から冷却風を分流させることにより、この流路狭窄部25において冷却風の流速が急激に高くなるのを防止して騒音の発生を抑制することができる。また、分岐開口28を分岐通路29にて吸気ダクト19に接続して冷却風を吸引して分流することにより、効果的に騒音の発生を抑制することができる。なお、分岐通路29にて還流させる冷却風は組電池1を冷却した後の温度の高い冷却風であるため、その流量は組電池1の冷却性能に悪影響を与えない程度に設定する必要がある。
【0031】
また、この分岐開口28や分岐通路29を単独で設けるだけでも騒音防止を図ることはできるが、本実施形態のように開口群26及び吸音材27と併用して設けるのが好適である。
【0032】
さらに、図1に示すように、排気ダクト18の出口に至る途中の流路断面積が狭窄する部分や屈曲流路部分に別に分岐開口28aを設けたり、排気ダクト18の出口のルーバー部分30や雨水などの異物混入防止用メッシュ部分(図示せず)の近傍に分岐開口28bを設けてもよく、そうすることで上記と同様に冷却風を分流させることによって騒音を抑制することができる。また、これら分岐開口28a、28bについても吸気ダクト19に接続すると、冷却風が吸引して分流されるので、小さい分岐開口を形成するだけで効果的に騒音の発生を抑制することができる。
【0033】
また、以上の実施形態の説明では、ファン10を排気側に設け、組電池1の冷却通路3に対して冷却風を吸引して流通させるようにした例について説明したが、送給側にファンを設けて組電池1の冷却通路3に対して冷却風を圧送して流通させるようにしても良い。また、何れの場合においても、上記実施形態に示した排気ダクト18側に限らず、送給ダクト側や、排気ダクトと送給ダクトの両方や、さらに流入側分配空間7や流出側集合空間9において、その屈曲流路部や狭窄流路部に開口を設け、その外面に吸音材を貼付けることにより、騒音を抑制する効果を奏することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明の組電池の冷却装置によれば、冷却通路に対して冷却風を送給又は排出する、冷却風ダクト、流入側分配空間及び流出側集合空間のうちの少なくとも一つの壁面に開口を形成し、その開口を覆うように前記壁面の外面に吸音材を貼付けたので、発生した音波エネルギーを開口を通して吸音材にて吸収することで騒音を効果的に抑制することができ、かつ壁面の外面に吸音材を貼付けているので流路断面積を大きくとれ、吸音材の貼付けによる圧損を無くして冷却風の流量を確保でき、高い冷却能力を維持して電池寿命を向上でき、また万一にも吸音材が剥がれた場合にも流路を塞ぐことがなく、冷却装置の故障・破損を来す恐れがなく、また壁面の外面に吸音材を貼付けるだけで良いので、コスト低下を図ることができる等の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の組電池の冷却装置の一実施形態の縦断正面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】同実施形態における要部構成の分解斜視図である。
【図4】従来例の組電池の冷却装置の要部構成の排気ダクトを示し、(a)は斜視図、(b)は(a)のB−B矢視断面図、(c)は(a)のC−C矢視断面図である。
【符号の説明】
1 組電池
2 二次電池
3 冷却通路
18 排気ダクト
23 屈曲流路部
25 流路狭窄部
26 開口群
27 吸音材
28、28a、28b 分岐開口
29 分岐通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery cooling device, and more particularly to an assembled battery cooling device that suppresses noise caused by the flow of cooling air.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries, in order to prevent the secondary battery temperature from rising due to heat generated by charging / discharging and reducing the battery output, charging / discharging efficiency and battery life, An assembled battery provided with cooling air supply means for arranging batteries in parallel through cooling passages for passing cooling air between them and constituting the assembled batteries and supplying cooling air toward the cooling passages of the assembled batteries Is known (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Moreover, in a fuel cell power plant, in order to prevent the noise of the motor from leaking to the outside, a composite panel in which a sound absorbing material is disposed on the inner surface of a panel made of a metal plate, and a ceiling plate and a side wall plate covering the outer surface of the frame (For example, refer to Patent Document 2).
[0004]
Therefore, in the assembled battery cooling device, in order to prevent noise from the cooling air duct that sends or discharges cooling air to or from the cooling passage of the assembled battery, sound absorption is performed on the inner surface of the cooling air duct made of metal or synthetic resin. It is considered to paste the material.
[0005]
A specific configuration example will be described with reference to FIG. 4.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-167803
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-289725
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the
[0009]
In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a battery pack cooling apparatus that can effectively suppress noise without a decrease in cooling performance or a risk of failure or damage.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The assembled battery cooling device of the present invention includes cooling air supply means for supplying cooling air to each cooling passage of the assembled battery in which a plurality of secondary batteries are arranged in parallel with a cooling passage between each. In the assembled battery cooling apparatus, an opening is formed in at least one wall surface of the cooling air duct, the inflow side distribution space, and the outflow side collecting space for supplying or discharging the cooling air to or from the cooling passage. A sound-absorbing material is attached to the outer surface of the wall surface so as to cover the noise, and the generated sound wave energy is absorbed by the sound-absorbing material through the opening, so that noise can be effectively suppressed, and sound absorption is performed on the outer surface of the wall surface. Since the material is affixed, the flow passage cross-sectional area can be increased, the pressure loss due to the affixing of the sound absorbing material can be eliminated, the flow rate of the cooling air can be secured, and the battery life can be improved while maintaining a high cooling capacity. In addition, even if the sound absorbing material is peeled off, it does not block the flow path, there is no risk of failure or damage to the cooling device, and it is only necessary to stick the sound absorbing material to the outer surface of the wall, Cost reduction can be achieved.
[0011]
In addition, if the opening is formed on the inner peripheral side of the bent channel portion of the cooling air duct, eddy currents are generated on the inner peripheral side of the bent channel portion, and noise is likely to be generated. The soundproofing effect is effectively exhibited by being absorbed effectively.
[0012]
In addition, when the opening is formed in the channel constriction of the cooling air duct, noise is likely to occur due to the rapid increase in the flow velocity of the cooling air in the channel constriction, but the sound wave energy is effective in the sound absorbing material through the opening. The soundproofing effect is effectively exhibited by being absorbed.
[0013]
In addition, when the opening is formed of a group of openings formed in a mesh shape in a predetermined region, the sound wave energy of noise can be effectively absorbed from the opening group to the sound absorbing material while ensuring the strength of the cooling air duct and the adhesion strength of the sound absorbing material. Can do.
[0014]
In addition, if the sound absorbing material is made of a foamed synthetic resin having open cells, the sound absorbing material can be configured with the foamed synthetic resin in a lightweight and inexpensive manner, and the energy can be effectively absorbed while sound waves propagate through the open cells. High soundproofing effect can be obtained.
[0015]
In addition, if a branch opening is formed in the vicinity of the portion where the flow passage cross-sectional area of the exhaust duct that discharges the cooling air from the cooling passage is narrowed, the cooling air is divided near the narrow portion of the flow passage cross section to It is possible to prevent the cooling air flow rate from rapidly increasing in the constricted portion, and to suppress the generation of noise.
[0016]
In addition, when the branch opening is connected to a passage for supplying cooling air toward the cooling passage, the cooling air is sucked and diverted, so that the generation of noise can be effectively suppressed, and the cooling air is exhausted from the exhaust duct. Therefore, there is no possibility that hydrogen gas or the like discharged from the secondary battery and mixed in the cooling air will accumulate in the surrounding environment. Since the cooling air to be refluxed is a cooling air having a high temperature after cooling the assembled battery, the flow rate of the cooling air to be refluxed needs to be set to a level that does not adversely affect the cooling performance of the assembled battery.
[0017]
Further, bending Kyokuryuro portion of the exhaust duct for discharging cooling air from the cold却通path and in the vicinity of any one or more portions of the mesh portion and the louver portion for tamper-resistant forms the branch opening, The effect of suppressing noise by diverting the cooling air can be exerted in the narrowed portion of the flow passage cross-sectional area of the exhaust duct, the mesh portion for preventing contamination, and the louver portion, and the branch opening is directed toward the cooling passage. When connected to the passage for supplying the cooling air, the cooling air is sucked and diverted, so that the generation of noise can be effectively suppressed, and the hydrogen gas released from the secondary battery and mixed in the cooling air Can be prevented from accumulating in the surrounding environment.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an assembled battery cooling device of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
[0020]
In the assembled
[0021]
On the
[0022]
An
[0023]
The
[0024]
A mesh-shaped
[0025]
According to the above configuration, the cooling air is sucked and supplied by the
[0026]
In addition, even if the
[0027]
Further, since the openings for allowing the
[0028]
Further, since the
[0029]
In the description of the above-described embodiment, the
[0030]
According to this configuration, by dividing the cooling air from the
[0031]
Further, noise can be prevented by providing the
[0032]
Further, as shown in FIG. 1, a branch opening 28 a is separately provided in a portion where the cross-sectional area of the channel on the way to the outlet of the
[0033]
In the above description of the embodiment, the example in which the
[0034]
【The invention's effect】
According to the assembled battery cooling device of the present invention, an opening is formed in at least one wall surface of the cooling air duct, the inflow side distribution space, and the outflow side collecting space for supplying or discharging the cooling air to or from the cooling passage. Since the sound absorbing material is attached to the outer surface of the wall surface so as to cover the opening, noise can be effectively suppressed by absorbing the generated sound wave energy with the sound absorbing material through the opening, and the outer surface of the wall surface. Since the sound absorbing material is affixed, the cross-sectional area of the flow path can be increased, the pressure loss due to the affixing of the sound absorbing material can be eliminated, the flow rate of the cooling air can be secured, the high cooling capacity can be maintained and the battery life can be improved. Even if the sound absorbing material is peeled off, the flow path will not be blocked, there is no risk of failure or damage to the cooling device, and it is only necessary to attach the sound absorbing material to the outer surface of the wall surface, so the cost will be reduced. Effects such as It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal front view of an embodiment of a cooling apparatus for a battery pack according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a main configuration in the same embodiment.
4A and 4B show an exhaust duct having a main part configuration of a cooling apparatus for a battery pack according to a conventional example, in which FIG. 4A is a perspective view, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. It is CC sectional view taken on the line of a).
[Explanation of symbols]
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