電池冷卻構(gòu)造的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種電池冷卻構(gòu)造。該電池冷卻構(gòu)造為，在冷卻風(fēng)道（4）內(nèi)的靠近導(dǎo)出口處，設(shè)置有將該冷卻風(fēng)道（4）內(nèi)的氣流通道（43）分隔成四個(gè)分支氣流通道（43ａ-43ｄ），并將導(dǎo)出口分隔成四個(gè)分導(dǎo)出口（42ａ-42ｄ）的三個(gè)凹部（44-46），該三個(gè)凹部（44-46）各具有使與各自相鄰接的分支氣流通道的通道面積沿冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向逐漸減小的二個(gè)側(cè)壁。采用本實(shí)用新型的構(gòu)造，能夠把握電池模塊的溫度分布狀況。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電池冷卻構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池冷卻構(gòu)造，特別涉及一種用于向電池輸送空氣等冷卻介質(zhì)的風(fēng)道。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)上都裝設(shè)有向電動(dòng)機(jī)提供電能的電池。作為電池，通常使用能夠反復(fù)充電和放電的二次電池。
[0003]二次電池是由單體電池層疊而成的電池模塊構(gòu)成的。該電池模塊及其所帶有的電器裝置被容納在電池盒中而構(gòu)成電池組。
[0004]電池模塊因內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)熱，溫度太高時(shí)充電和放電的效率會(huì)降低。因而，通常是通過(guò)向電池盒內(nèi)輸送空氣等來(lái)對(duì)電池模塊進(jìn)行冷卻。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)了一種對(duì)電池模塊輸送空氣用的風(fēng)道。經(jīng)由該風(fēng)道而流入電池盒內(nèi)的空氣從電池模塊的下側(cè)往上側(cè)流動(dòng)而將電池模塊冷卻。
[0005]在控制電池模塊的充電和放電時(shí)，有必要監(jiān)視該電池模塊的狀態(tài)。通常，用溫度傳感器檢測(cè)電池模塊的溫度。例如，可在電池模塊的規(guī)定部位配置接觸式溫度傳感器。作為溫度檢測(cè)部位，必須是能夠正確監(jiān)視電池模塊狀態(tài)的部位。較為理想的是，檢測(cè)出電池模塊中溫度最高的部位的溫度。
[0006]然而，相應(yīng)于運(yùn)行狀況等，電池模塊的各部位的溫度有可能會(huì)發(fā)生變化。例如，從風(fēng)道對(duì)電池模塊送風(fēng)之后，與未送風(fēng)時(shí)相比，各部位的散熱量及電池模塊上的溫度分布都會(huì)發(fā)生變化。
[0007]另外，電池模塊的各部位的溫度因各部位堆積的灰塵量不同而不同。即，堆積灰塵多的部位由于空氣難以流動(dòng)，所以溫度較高。但是，由于難以推測(cè)各部位上的灰塵堆積量，所以難以推測(cè)受灰塵影響的電池模塊的溫度分布狀況。
[0008]因而，現(xiàn)有技術(shù)中存在因電池模塊的溫度分布受空氣流動(dòng)量及灰塵堆積量的左右，所以難以設(shè)定能正確監(jiān)視電池模塊狀態(tài)的溫度檢測(cè)部位這樣的問(wèn)題。
[0009]【專(zhuān)利文獻(xiàn)I】:日本特開(kāi)2007-227030號(hào)公報(bào)
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種能夠正確把握電池模塊的溫度分布狀況的電池冷卻構(gòu)造。
[0011]作為解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案，本實(shí)用新型的電池冷卻構(gòu)造，是從冷卻風(fēng)道的導(dǎo)出口向電池輸送冷卻介質(zhì)的電池冷卻構(gòu)造，其特征在于:在所述冷卻風(fēng)道內(nèi)的靠近所述導(dǎo)出口處，設(shè)置有將所述冷卻風(fēng)道內(nèi)的氣流通道分隔成四個(gè)分支氣流通道，并將所述導(dǎo)出口分隔成四個(gè)分導(dǎo)出口的三個(gè)凹部，該三個(gè)凹部各具有使與各自相鄰接的所述分支氣流通道的通道面積沿所述冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向逐漸減小的二個(gè)側(cè)壁。
[0012]上述本實(shí)用新型的電池冷卻構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)在于，由于氣流通道被分隔成四個(gè)分支氣流通道，且各分支氣流通道的通道面積沿冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向逐漸減小，所以一部分冷卻介質(zhì)會(huì)在電池模塊內(nèi)中形成能夠聚集灰塵的渦流。由于聚集了灰塵的區(qū)域中冷卻介質(zhì)的流動(dòng)受到阻礙，所以溫度高于其它區(qū)域的溫度。這樣，便能確定電池模塊中溫度最高的區(qū)域，把握電池模塊中的溫度分布狀況，從而將溫度檢測(cè)部位設(shè)定到能正確監(jiān)視電池模塊狀態(tài)的位置。
[0013]另外，在上述本實(shí)用新型的電池冷卻構(gòu)造中，所述三個(gè)凹部沿著垂直于所述冷卻風(fēng)道的中心線的方向，隔開(kāi)規(guī)定間隔地排列在所述冷卻風(fēng)道的內(nèi)部。
[0014]進(jìn)一步，所述三個(gè)凹部被形成為，各自的所述二個(gè)側(cè)壁的一端在所述冷卻風(fēng)道內(nèi)相連、另一端分別延伸至所述冷卻風(fēng)道的所述導(dǎo)出口處，而將該導(dǎo)出口分隔成所述四個(gè)分導(dǎo)出口，位于兩旁的二個(gè)所述凹部的各自的二個(gè)側(cè)壁中，靠近所述冷卻風(fēng)道的中心的所述側(cè)壁平行于所述冷卻風(fēng)道的中心線，遠(yuǎn)離所述冷卻風(fēng)道的中心的所述側(cè)壁以規(guī)定角度傾斜于所述冷卻風(fēng)道的中心線，位于中間的一個(gè)所述凹部的所述二個(gè)側(cè)壁以規(guī)定角度對(duì)稱(chēng)地傾斜于所述冷卻風(fēng)道的中心線。
[0015]采用該結(jié)構(gòu)，能夠利用沿著垂直于冷卻風(fēng)道的中心線的方向隔開(kāi)規(guī)定間隔地排列的三個(gè)凹部的傾斜角度不同的側(cè)壁，來(lái)使冷卻介質(zhì)在電池模塊中形成多個(gè)渦流，并使這些渦流間發(fā)生碰撞，而將灰塵聚集在電池模塊的規(guī)定區(qū)域。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施方式中的電池組的分解立體圖。
[0017]圖2是實(shí)施方式中的冷卻風(fēng)道的立體圖。
[0018]圖3是圖2中的X-X線上的截面圖。
[0019]圖4是示出實(shí)施方式中的冷卻風(fēng)流動(dòng)狀況的電池組及周邊的截面圖。
[0020]圖5是示出實(shí)施方式中的冷卻風(fēng)道內(nèi)部及電池盒內(nèi)部的冷卻風(fēng)流動(dòng)狀況的俯視圖。
[0021]圖6是示出比較例中的冷卻風(fēng)道內(nèi)部的截面圖。
[0022]圖7是示出比較例中的冷卻風(fēng)道內(nèi)部及電池盒內(nèi)部的冷卻風(fēng)流動(dòng)狀況的俯視圖。【具體實(shí)施方式】
[0023]以下，參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，對(duì)于將本實(shí)用新型的電池冷卻構(gòu)造應(yīng)用于汽車(chē)所裝設(shè)的電池模塊的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0024]圖1是本實(shí)施方式中的電池組I的分解立體圖。電池組I的配置位置不受限定，例如可被配置在汽車(chē)的后部座席的下側(cè)。如圖1所示那樣，電池組I包括由下盒體21和上盒體22構(gòu)成的電池盒2 (參照?qǐng)D4)、及容納在該電池盒2內(nèi)的電池模塊(即本實(shí)用新型所說(shuō)的電池)3。
[0025]電池模塊3由多塊平板狀的方形單體電池31沿厚度方向?qū)盈B而構(gòu)成。層疊后的方形單體電池31之間設(shè)有很小的間隙。方形單體電池31是內(nèi)部具有分別容納了構(gòu)成二次電池用的電解質(zhì)及電極的多個(gè)槽體的樹(shù)脂制箱體。作為二次電池，使用鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。另外，層疊后的多塊方形單體電池31被一對(duì)限制板32夾住。該一對(duì)限制板32由二個(gè)限制桿33固定連接在一起。各限制板32的上邊及下邊分別設(shè)有固定限制桿33用的框架34及框架35。上邊的框架34向上方突出。下邊的框架35向下方突出。
[0026]下盒體21具有底板部21 a和法蘭21 b。底板部21 a上放置著電池模塊3。此時(shí)，從電池模塊3向下方突出的框架35與底板部21 a的上表面相抵接。由此，電池模塊3的底面與下盒體21的底板部21 a之間形成空氣(冷卻介質(zhì))能夠流通的下部空間11 (參照?qǐng)D4)。
[0027]上盒體22具有頂板部22 a、二個(gè)側(cè)板部22 b及二個(gè)法蘭22 c。頂板部22 a覆蓋著電池模塊3的上表面，二個(gè)側(cè)板部22 b分別覆蓋著電池模塊3的二個(gè)側(cè)面。從電池模塊3向上方突出的框架34與頂板部22 a的底面相抵接。由此，電池模塊3的上表面與上盒體22的頂板部22 a之間形成空氣能夠流通的上部空間12 (參照?qǐng)D4)。
[0028]另外，下盒體21的法蘭21 b與上盒體22的法蘭22 c相疊合，并通過(guò)螺栓和螺母而固定連接在一起。如此，通過(guò)將電池模塊3及其附帶的電器裝置(未圖示)容納在電池盒2內(nèi)，便構(gòu)成了電池組I。
[0029]下面，對(duì)向電池模塊3輸送空氣用的冷卻風(fēng)道4進(jìn)行說(shuō)明。圖2是冷卻風(fēng)道4的立體圖。圖3是圖2中的X-X線上的截面圖。
[0030]冷卻風(fēng)道4是樹(shù)脂成型品，內(nèi)部具有空氣通道(氣流通道)43?？諝馔ǖ?3的上游偵儀空氣流動(dòng)方向的上游側(cè))設(shè)有I個(gè)空氣導(dǎo)入開(kāi)口 41 a?？諝馔ǖ?3的下游側(cè)(空氣流動(dòng)方向的下游側(cè))設(shè)有沿垂直于冷卻風(fēng)道4的中心線的方向排列的四個(gè)空氣導(dǎo)出口(分導(dǎo)出口)(42 a -42 d)。具體而言，冷卻風(fēng)道4包括，上部具有空氣導(dǎo)入開(kāi)口 41 a的豎直部41 ;及與該豎直部41的下端連續(xù)并沿水平方向延伸的水平部42。四個(gè)空氣導(dǎo)出口(42 a -42d )按圖2中從左側(cè)到右側(cè)的順序，分別稱(chēng)為第I開(kāi)口 42 a、第2開(kāi)口 42 b、第3開(kāi)口 42C、第4開(kāi)口 42 d。另外，冷卻風(fēng)道4的空氣通道43分歧為四個(gè)分支空氣通道(分支氣流通道)，與第I開(kāi)口 42 a相連的分支空氣通道為第I通道43 a ;與第2開(kāi)口 42 b相連的分支空氣通道為第2通道43 b ;與第3開(kāi)口 42 c相連的分支空氣通道為第3通道43 c ;與第4開(kāi)口 42 d相連的分支空氣通道為第4通道43 d。
[0031]為了形成這四個(gè)分支空氣通道(第I通道43 a -第4通道43 d)，如圖3所示那樣，在冷卻風(fēng)道4的水平部42的內(nèi)部(靠近空氣導(dǎo)出口處)，沿垂直于冷卻風(fēng)道4的中心線的方向，隔開(kāi)規(guī)定間隔地設(shè)置有三個(gè)凹部，即第I凹陷部44、第2凹陷部45、第3凹陷部46。這三個(gè)凹陷部(44-46)將空氣通道43分隔成四個(gè)分支空氣通道(43 a -43 d)，并將空氣導(dǎo)出口分隔成四個(gè)空氣導(dǎo)出口(42 a -42 d)。各凹陷部(44-46)的俯視形狀為三角形。
[0032]第I凹陷部44將第I通道43 a與第2通道43 b分隔開(kāi)。該第I凹陷部44由一端在冷卻風(fēng)道4的內(nèi)部相連、另一端分別延伸至第I開(kāi)口 42 a、第2開(kāi)口 42 b的第I側(cè)壁44 a、第2側(cè)壁44 b構(gòu)成。其中，第I側(cè)壁44 a以規(guī)定角度傾斜于冷卻風(fēng)道4的中心線(未圖示)，第2側(cè)壁44 b平行于冷卻風(fēng)道4的中心線。第2凹陷部45將第2通道43 b與第3通道43 c分隔開(kāi)。該第2凹陷部45由一端在冷卻風(fēng)道4的內(nèi)部相連、另一端分別延伸至第2開(kāi)口 42 b、第3開(kāi)口 42 c的第I側(cè)壁45 a、第2側(cè)壁45 b構(gòu)成。其中，第I側(cè)壁45 a及第2側(cè)壁45 b以規(guī)定角度對(duì)稱(chēng)地傾斜于冷卻風(fēng)道4的中心線。第3凹陷部46將第3通道43 c與第4通道43 d分隔開(kāi)。該第3凹陷部46由一端在冷卻風(fēng)道4的內(nèi)部相連、另一端分別延伸至第4開(kāi)口 42 d、第3開(kāi)口 42 c的第I側(cè)壁46 a、第2側(cè)壁46 b構(gòu)成。其中，第I側(cè)壁46 a傾斜于冷卻風(fēng)道4的中心線；第2側(cè)壁46 b平行于冷卻風(fēng)道4的中心線。
[0033]由于各凹陷部(44、45、46)的俯視形狀為尖頂迎著空氣流動(dòng)方向(圖3中的箭頭方向)的三角形，所以，各分支空氣通道(43 a -43 d)的氣流通道面積沿空氣流動(dòng)方向逐漸減小。
[0034]另外，如圖4所示，所述上部空間12連通著排氣風(fēng)道5。該排氣風(fēng)道5上裝設(shè)有排氣扇6。當(dāng)后述的安裝在電池模塊3上的溫度傳感器(未圖示)所檢測(cè)到的電池溫度達(dá)到規(guī)定值以上時(shí)，排氣扇6被啟動(dòng)。因該排氣扇6的動(dòng)作，如圖4中的鎖線箭頭所示那樣，車(chē)室內(nèi)的空氣經(jīng)由冷卻風(fēng)道4而流入電池盒2內(nèi)，并從下部空間11流到上部空間12，將電池模塊3冷卻之后從排氣風(fēng)道5排出。
[0035]以下，對(duì)冷卻風(fēng)在冷卻風(fēng)道4的內(nèi)部及電池盒2的內(nèi)部流動(dòng)的情況進(jìn)行說(shuō)明。圖5是示出冷卻風(fēng)在冷卻風(fēng)道4的內(nèi)部及電池盒2的內(nèi)部的流動(dòng)狀況的俯視圖。
[0036]如圖5所示，空氣經(jīng)由各分支空氣通道(43 a -43 d )而從各空氣導(dǎo)出口(42 a -42d)流入電池盒2的內(nèi)部。此時(shí)，從第2開(kāi)口 42 b及第3開(kāi)口 42 c流入電池盒2內(nèi)的空氣沿著第2凹陷部45的第I側(cè)壁45 a及第2側(cè)壁45 b，以流動(dòng)方向稍微偏向電池盒2兩側(cè)的狀態(tài)流入電池盒2的內(nèi)部。因此，從第2開(kāi)口 42 b流入的空氣與從第I開(kāi)口 42 a流入的空氣(圖中的箭頭I所示)相互干擾而在電池盒2的內(nèi)部的空氣流動(dòng)的下游端附近形成向內(nèi)側(cè)流動(dòng)的渦流(圖中的箭頭II所示)。同樣，從第3開(kāi)口 42 c流入的空氣與從第4開(kāi)口42 d流入的空氣(圖中的箭頭IV所示)相互干擾而在電池盒2的內(nèi)部的空氣流動(dòng)的下游端附近形成向內(nèi)側(cè)流動(dòng)的渦流(圖中的箭頭III所示)。這些渦流會(huì)在電池盒2的內(nèi)部的空氣流動(dòng)的下游端附近的中間位置(電池盒2的寬度方向的中間位置)發(fā)生沖突。從而，電池盒2內(nèi)存在的灰塵會(huì)聚集到這些渦流間發(fā)生沖突的部位(圖5中的區(qū)域B)。
[0037]當(dāng)電池模塊3被長(zhǎng)期使用之后，該區(qū)域B上聚集的灰塵的量會(huì)增加到影響電池模塊3的溫度的程度。即，該區(qū)域B上的空氣流動(dòng)會(huì)受到灰塵的阻礙，從而該區(qū)域B的溫度會(huì)變得高于其它區(qū)域的溫度。
[0038]通常，在電池模塊3的使用時(shí)間到達(dá)規(guī)定時(shí)間之前，電池模塊3中靠近冷卻風(fēng)道4的中間部位(圖5中的區(qū)域A)的溫度高于其它區(qū)域的溫度。這是因?yàn)榈?凹陷部45阻礙了空氣向區(qū)域A流動(dòng)。但是，當(dāng)電池模塊3的使用時(shí)間到達(dá)規(guī)定時(shí)間之后，如上所述那樣，區(qū)域B的溫度會(huì)變得高于其它區(qū)域的溫度。因而，能夠根據(jù)電池模塊3的使用時(shí)間來(lái)確定溫度最高的區(qū)域。
[0039]因而，可以在區(qū)域A、區(qū)域B設(shè)置溫度傳感器，在電池模塊3的使用時(shí)間到達(dá)規(guī)定時(shí)間之前，根據(jù)區(qū)域A的溫度來(lái)監(jiān)視電池模塊3的狀態(tài)；當(dāng)電池模塊3的使用時(shí)間到達(dá)規(guī)定時(shí)間之后，根據(jù)區(qū)域B的溫度來(lái)監(jiān)視電池模塊3的狀態(tài)。這樣，便能始終檢測(cè)到電池模塊3中溫度最高的部位的溫度。換言之，能夠準(zhǔn)確地設(shè)定能夠正確監(jiān)視電池模塊3的狀態(tài)的溫度檢測(cè)部位。另外，作為上述規(guī)定時(shí)間，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或仿真計(jì)算來(lái)確定。
[0040]圖6是示出比較例中的冷卻風(fēng)道a的內(nèi)部的截面圖。圖7是示出比較例中的冷卻風(fēng)道a的內(nèi)部及電池盒b的內(nèi)部的冷卻風(fēng)流動(dòng)狀況的俯視圖。該比較例的結(jié)構(gòu)中，未設(shè)置本實(shí)施方式的冷卻風(fēng)道4中的第2凹陷部45，空氣通道分歧為三個(gè)分支空氣通道(b、c、d)。采用該比較例的結(jié)構(gòu)時(shí)，不會(huì)發(fā)生上述空氣干擾，因而不會(huì)產(chǎn)生向電池盒e的內(nèi)側(cè)流動(dòng)的渦流，無(wú)法取得本實(shí)施方式的所能取得的效果(如圖7中表示空氣流動(dòng)的箭頭所示)。[0041]對(duì)此，采用本實(shí)施方式的上述結(jié)構(gòu)的情況下，由于具有三個(gè)凹陷部(44、45、46)，如上所述那樣，始終能夠檢測(cè)到電池模塊3中溫度最高的部位的溫度，S卩，能夠準(zhǔn)確地設(shè)定能夠正確地監(jiān)視電池模塊3的狀態(tài)的溫度檢測(cè)部位。另外，采用本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的情況下，由于灰塵聚集到電池模塊3的長(zhǎng)邊方向的端部(區(qū)域B)，所以電池模塊3的長(zhǎng)邊方向的中央部分的灰塵堆積量減少。因而，除了能根據(jù)電池的使用時(shí)間來(lái)確定最高溫度區(qū)域之外，還能提高以往溫度容易升高的中間部位的冷卻效率，防止電池模塊3的局部溫度升高，有助于電池模塊3整體的溫度均等化。其結(jié)果，能夠延長(zhǎng)電池模塊3的壽命、提高充電和放電的效率。
[0042]本實(shí)用新型不受上述實(shí)施方式的限定，可以進(jìn)行適宜變更。
[0043]在上述實(shí)施方式中，對(duì)于在汽車(chē)的電池模塊的冷卻構(gòu)造中應(yīng)用本實(shí)用新型的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此，本實(shí)用新型也適用于其它用途的電池模塊的冷卻構(gòu)造。
【權(quán)利要求】
1.一種電池冷卻構(gòu)造，是從冷卻風(fēng)道的導(dǎo)出口向電池輸送冷卻介質(zhì)的電池冷卻構(gòu)造，其特征在于: 在所述冷卻風(fēng)道內(nèi)的靠近所述導(dǎo)出口處，設(shè)置有將所述冷卻風(fēng)道內(nèi)的氣流通道分隔成四個(gè)分支氣流通道，并將所述導(dǎo)出口分隔成四個(gè)分導(dǎo)出口的三個(gè)凹部，該三個(gè)凹部各具有使與各自相鄰接的所述分支氣流通道的通道面積沿所述冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向逐漸減小的二個(gè)側(cè)壁。
2.如權(quán)利要求1所述的電池冷卻構(gòu)造，其特征在于: 所述三個(gè)凹部沿著垂直于所述冷卻風(fēng)道的中心線的方向，隔開(kāi)規(guī)定間隔地排列在所述冷卻風(fēng)道的內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求2所述的電池冷卻構(gòu)造，其特征在于: 所述三個(gè)凹部被形成為，各自的所述二個(gè)側(cè)壁的一端在所述冷卻風(fēng)道內(nèi)相連、另一端分別延伸至所述冷卻風(fēng)道的所述導(dǎo)出口處，而將該導(dǎo)出口分隔成所述四個(gè)分導(dǎo)出口， 位于兩旁的二個(gè)所述凹部的各自的二個(gè)側(cè)壁中，靠近所述冷卻風(fēng)道的中心的所述側(cè)壁平行于所述冷卻風(fēng)道的中心線，遠(yuǎn)離所述冷卻風(fēng)道的中心的所述側(cè)壁以規(guī)定角度傾斜于所述冷卻風(fēng)道的中心線， 位于中間的一個(gè)所述凹部的所述二個(gè)側(cè)壁以規(guī)定角度對(duì)稱(chēng)地傾斜于所述冷卻風(fēng)道的中心線。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK203521556SQ201320646314
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】長(zhǎng)峰浩一, 北村昌彥 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社