电池冷却构造的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电池冷却构造。该电池冷却构造为，在冷却风道（4）内的靠近导出口处，设置有将该冷却风道（4）内的气流通道（43）分隔成四个分支气流通道（43ａ-43ｄ），并将导出口分隔成四个分导出口（42ａ-42ｄ）的三个凹部（44-46），该三个凹部（44-46）各具有使与各自相邻接的分支气流通道的通道面积沿冷却介质的流动方向逐渐减小的二个侧壁。采用本实用新型的构造，能够把握电池模块的温度分布状况。
【专利说明】电池冷却构造
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池冷却构造，特别涉及一种用于向电池输送空气等冷却介质的风道。
【背景技术】
[0002]电动车或混合动力汽车上都装设有向电动机提供电能的电池。作为电池，通常使用能够反复充电和放电的二次电池。
[0003]二次电池是由单体电池层叠而成的电池模块构成的。该电池模块及其所带有的电器装置被容纳在电池盒中而构成电池组。
[0004]电池模块因内部的电化学反应而发热，温度太高时充电和放电的效率会降低。因而，通常是通过向电池盒内输送空气等来对电池模块进行冷却。例如，专利文献I公开了一种对电池模块输送空气用的风道。经由该风道而流入电池盒内的空气从电池模块的下侧往上侧流动而将电池模块冷却。
[0005]在控制电池模块的充电和放电时，有必要监视该电池模块的状态。通常，用温度传感器检测电池模块的温度。例如，可在电池模块的规定部位配置接触式温度传感器。作为温度检测部位，必须是能够正确监视电池模块状态的部位。较为理想的是，检测出电池模块中温度最高的部位的温度。
[0006]然而，相应于运行状况等，电池模块的各部位的温度有可能会发生变化。例如，从风道对电池模块送风之后，与未送风时相比，各部位的散热量及电池模块上的温度分布都会发生变化。
[0007]另外，电池模块的各部位的温度因各部位堆积的灰尘量不同而不同。即，堆积灰尘多的部位由于空气难以流动，所以温度较高。但是，由于难以推测各部位上的灰尘堆积量，所以难以推测受灰尘影响的电池模块的温度分布状况。
[0008]因而，现有技术中存在因电池模块的温度分布受空气流动量及灰尘堆积量的左右，所以难以设定能正确监视电池模块状态的温度检测部位这样的问题。
[0009]【专利文献I】:日本特开2007-227030号公报
实用新型内容
[0010]为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于，提供一种能够正确把握电池模块的温度分布状况的电池冷却构造。
[0011]作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型的电池冷却构造，是从冷却风道的导出口向电池输送冷却介质的电池冷却构造，其特征在于:在所述冷却风道内的靠近所述导出口处，设置有将所述冷却风道内的气流通道分隔成四个分支气流通道，并将所述导出口分隔成四个分导出口的三个凹部，该三个凹部各具有使与各自相邻接的所述分支气流通道的通道面积沿所述冷却介质的流动方向逐渐减小的二个侧壁。
[0012]上述本实用新型的电池冷却构造的优点在于，由于气流通道被分隔成四个分支气流通道，且各分支气流通道的通道面积沿冷却介质的流动方向逐渐减小，所以一部分冷却介质会在电池模块内中形成能够聚集灰尘的涡流。由于聚集了灰尘的区域中冷却介质的流动受到阻碍，所以温度高于其它区域的温度。这样，便能确定电池模块中温度最高的区域，把握电池模块中的温度分布状况，从而将温度检测部位设定到能正确监视电池模块状态的位置。
[0013]另外，在上述本实用新型的电池冷却构造中，所述三个凹部沿着垂直于所述冷却风道的中心线的方向，隔开规定间隔地排列在所述冷却风道的内部。
[0014]进一步，所述三个凹部被形成为，各自的所述二个侧壁的一端在所述冷却风道内相连、另一端分别延伸至所述冷却风道的所述导出口处，而将该导出口分隔成所述四个分导出口，位于两旁的二个所述凹部的各自的二个侧壁中，靠近所述冷却风道的中心的所述侧壁平行于所述冷却风道的中心线，远离所述冷却风道的中心的所述侧壁以规定角度倾斜于所述冷却风道的中心线，位于中间的一个所述凹部的所述二个侧壁以规定角度对称地倾斜于所述冷却风道的中心线。
[0015]采用该结构，能够利用沿着垂直于冷却风道的中心线的方向隔开规定间隔地排列的三个凹部的倾斜角度不同的侧壁，来使冷却介质在电池模块中形成多个涡流，并使这些涡流间发生碰撞，而将灰尘聚集在电池模块的规定区域。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的实施方式中的电池组的分解立体图。
[0017]图2是实施方式中的冷却风道的立体图。
[0018]图3是图2中的X-X线上的截面图。
[0019]图4是示出实施方式中的冷却风流动状况的电池组及周边的截面图。
[0020]图5是示出实施方式中的冷却风道内部及电池盒内部的冷却风流动状况的俯视图。
[0021]图6是示出比较例中的冷却风道内部的截面图。
[0022]图7是示出比较例中的冷却风道内部及电池盒内部的冷却风流动状况的俯视图。【具体实施方式】
[0023]以下，参照附图对本实用新型的【具体实施方式】进行说明。在本实施方式中，对于将本实用新型的电池冷却构造应用于汽车所装设的电池模块的情况进行说明。
[0024]图1是本实施方式中的电池组I的分解立体图。电池组I的配置位置不受限定，例如可被配置在汽车的后部座席的下侧。如图1所示那样，电池组I包括由下盒体21和上盒体22构成的电池盒2 (参照图4)、及容纳在该电池盒2内的电池模块(即本实用新型所说的电池)3。
[0025]电池模块3由多块平板状的方形单体电池31沿厚度方向层叠而构成。层叠后的方形单体电池31之间设有很小的间隙。方形单体电池31是内部具有分别容纳了构成二次电池用的电解质及电极的多个槽体的树脂制箱体。作为二次电池，使用镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。另外，层叠后的多块方形单体电池31被一对限制板32夹住。该一对限制板32由二个限制杆33固定连接在一起。各限制板32的上边及下边分别设有固定限制杆33用的框架34及框架35。上边的框架34向上方突出。下边的框架35向下方突出。
[0026]下盒体21具有底板部21 a和法兰21 b。底板部21 a上放置着电池模块3。此时，从电池模块3向下方突出的框架35与底板部21 a的上表面相抵接。由此，电池模块3的底面与下盒体21的底板部21 a之间形成空气(冷却介质)能够流通的下部空间11 (参照图4)。
[0027]上盒体22具有顶板部22 a、二个侧板部22 b及二个法兰22 c。顶板部22 a覆盖着电池模块3的上表面，二个侧板部22 b分别覆盖着电池模块3的二个侧面。从电池模块3向上方突出的框架34与顶板部22 a的底面相抵接。由此，电池模块3的上表面与上盒体22的顶板部22 a之间形成空气能够流通的上部空间12 (参照图4)。
[0028]另外，下盒体21的法兰21 b与上盒体22的法兰22 c相叠合，并通过螺栓和螺母而固定连接在一起。如此，通过将电池模块3及其附带的电器装置(未图示)容纳在电池盒2内，便构成了电池组I。
[0029]下面，对向电池模块3输送空气用的冷却风道4进行说明。图2是冷却风道4的立体图。图3是图2中的X-X线上的截面图。
[0030]冷却风道4是树脂成型品，内部具有空气通道(气流通道)43。空气通道43的上游侦仪空气流动方向的上游侧)设有I个空气导入开口 41 a。空气通道43的下游侧(空气流动方向的下游侧)设有沿垂直于冷却风道4的中心线的方向排列的四个空气导出口(分导出口)(42 a -42 d)。具体而言，冷却风道4包括，上部具有空气导入开口 41 a的竖直部41 ;及与该竖直部41的下端连续并沿水平方向延伸的水平部42。四个空气导出口(42 a -42d )按图2中从左侧到右侧的顺序，分别称为第I开口 42 a、第2开口 42 b、第3开口 42C、第4开口 42 d。另外，冷却风道4的空气通道43分歧为四个分支空气通道(分支气流通道)，与第I开口 42 a相连的分支空气通道为第I通道43 a ;与第2开口 42 b相连的分支空气通道为第2通道43 b ;与第3开口 42 c相连的分支空气通道为第3通道43 c ;与第4开口 42 d相连的分支空气通道为第4通道43 d。
[0031]为了形成这四个分支空气通道(第I通道43 a -第4通道43 d)，如图3所示那样，在冷却风道4的水平部42的内部(靠近空气导出口处)，沿垂直于冷却风道4的中心线的方向，隔开规定间隔地设置有三个凹部，即第I凹陷部44、第2凹陷部45、第3凹陷部46。这三个凹陷部(44-46)将空气通道43分隔成四个分支空气通道(43 a -43 d)，并将空气导出口分隔成四个空气导出口(42 a -42 d)。各凹陷部(44-46)的俯视形状为三角形。
[0032]第I凹陷部44将第I通道43 a与第2通道43 b分隔开。该第I凹陷部44由一端在冷却风道4的内部相连、另一端分别延伸至第I开口 42 a、第2开口 42 b的第I侧壁44 a、第2侧壁44 b构成。其中，第I侧壁44 a以规定角度倾斜于冷却风道4的中心线(未图示)，第2侧壁44 b平行于冷却风道4的中心线。第2凹陷部45将第2通道43 b与第3通道43 c分隔开。该第2凹陷部45由一端在冷却风道4的内部相连、另一端分别延伸至第2开口 42 b、第3开口 42 c的第I侧壁45 a、第2侧壁45 b构成。其中，第I侧壁45 a及第2侧壁45 b以规定角度对称地倾斜于冷却风道4的中心线。第3凹陷部46将第3通道43 c与第4通道43 d分隔开。该第3凹陷部46由一端在冷却风道4的内部相连、另一端分别延伸至第4开口 42 d、第3开口 42 c的第I侧壁46 a、第2侧壁46 b构成。其中，第I侧壁46 a倾斜于冷却风道4的中心线；第2侧壁46 b平行于冷却风道4的中心线。
[0033]由于各凹陷部(44、45、46)的俯视形状为尖顶迎着空气流动方向(图3中的箭头方向)的三角形，所以，各分支空气通道(43 a -43 d)的气流通道面积沿空气流动方向逐渐减小。
[0034]另外，如图4所示，所述上部空间12连通着排气风道5。该排气风道5上装设有排气扇6。当后述的安装在电池模块3上的温度传感器(未图示)所检测到的电池温度达到规定值以上时，排气扇6被启动。因该排气扇6的动作，如图4中的锁线箭头所示那样，车室内的空气经由冷却风道4而流入电池盒2内，并从下部空间11流到上部空间12，将电池模块3冷却之后从排气风道5排出。
[0035]以下，对冷却风在冷却风道4的内部及电池盒2的内部流动的情况进行说明。图5是示出冷却风在冷却风道4的内部及电池盒2的内部的流动状况的俯视图。
[0036]如图5所示，空气经由各分支空气通道(43 a -43 d )而从各空气导出口(42 a -42d)流入电池盒2的内部。此时，从第2开口 42 b及第3开口 42 c流入电池盒2内的空气沿着第2凹陷部45的第I侧壁45 a及第2侧壁45 b，以流动方向稍微偏向电池盒2两侧的状态流入电池盒2的内部。因此，从第2开口 42 b流入的空气与从第I开口 42 a流入的空气(图中的箭头I所示)相互干扰而在电池盒2的内部的空气流动的下游端附近形成向内侧流动的涡流(图中的箭头II所示)。同样，从第3开口 42 c流入的空气与从第4开口42 d流入的空气(图中的箭头IV所示)相互干扰而在电池盒2的内部的空气流动的下游端附近形成向内侧流动的涡流(图中的箭头III所示)。这些涡流会在电池盒2的内部的空气流动的下游端附近的中间位置(电池盒2的宽度方向的中间位置)发生冲突。从而，电池盒2内存在的灰尘会聚集到这些涡流间发生冲突的部位(图5中的区域B)。
[0037]当电池模块3被长期使用之后，该区域B上聚集的灰尘的量会增加到影响电池模块3的温度的程度。即，该区域B上的空气流动会受到灰尘的阻碍，从而该区域B的温度会变得高于其它区域的温度。
[0038]通常，在电池模块3的使用时间到达规定时间之前，电池模块3中靠近冷却风道4的中间部位(图5中的区域A)的温度高于其它区域的温度。这是因为第2凹陷部45阻碍了空气向区域A流动。但是，当电池模块3的使用时间到达规定时间之后，如上所述那样，区域B的温度会变得高于其它区域的温度。因而，能够根据电池模块3的使用时间来确定温度最高的区域。
[0039]因而，可以在区域A、区域B设置温度传感器，在电池模块3的使用时间到达规定时间之前，根据区域A的温度来监视电池模块3的状态；当电池模块3的使用时间到达规定时间之后，根据区域B的温度来监视电池模块3的状态。这样，便能始终检测到电池模块3中温度最高的部位的温度。换言之，能够准确地设定能够正确监视电池模块3的状态的温度检测部位。另外，作为上述规定时间，可以通过实验或仿真计算来确定。
[0040]图6是示出比较例中的冷却风道a的内部的截面图。图7是示出比较例中的冷却风道a的内部及电池盒b的内部的冷却风流动状况的俯视图。该比较例的结构中，未设置本实施方式的冷却风道4中的第2凹陷部45，空气通道分歧为三个分支空气通道(b、c、d)。采用该比较例的结构时，不会发生上述空气干扰，因而不会产生向电池盒e的内侧流动的涡流，无法取得本实施方式的所能取得的效果(如图7中表示空气流动的箭头所示)。[0041]对此，采用本实施方式的上述结构的情况下，由于具有三个凹陷部(44、45、46)，如上所述那样，始终能够检测到电池模块3中温度最高的部位的温度，S卩，能够准确地设定能够正确地监视电池模块3的状态的温度检测部位。另外，采用本实施方式的结构的情况下，由于灰尘聚集到电池模块3的长边方向的端部(区域B)，所以电池模块3的长边方向的中央部分的灰尘堆积量减少。因而，除了能根据电池的使用时间来确定最高温度区域之外，还能提高以往温度容易升高的中间部位的冷却效率，防止电池模块3的局部温度升高，有助于电池模块3整体的温度均等化。其结果，能够延长电池模块3的寿命、提高充电和放电的效率。
[0042]本实用新型不受上述实施方式的限定，可以进行适宜变更。
[0043]在上述实施方式中，对于在汽车的电池模块的冷却构造中应用本实用新型的情况进行了说明，但不限于此，本实用新型也适用于其它用途的电池模块的冷却构造。
【权利要求】
1.一种电池冷却构造，是从冷却风道的导出口向电池输送冷却介质的电池冷却构造，其特征在于: 在所述冷却风道内的靠近所述导出口处，设置有将所述冷却风道内的气流通道分隔成四个分支气流通道，并将所述导出口分隔成四个分导出口的三个凹部，该三个凹部各具有使与各自相邻接的所述分支气流通道的通道面积沿所述冷却介质的流动方向逐渐减小的二个侧壁。
2.如权利要求1所述的电池冷却构造，其特征在于: 所述三个凹部沿着垂直于所述冷却风道的中心线的方向，隔开规定间隔地排列在所述冷却风道的内部。
3.如权利要求2所述的电池冷却构造，其特征在于: 所述三个凹部被形成为，各自的所述二个侧壁的一端在所述冷却风道内相连、另一端分别延伸至所述冷却风道的所述导出口处，而将该导出口分隔成所述四个分导出口， 位于两旁的二个所述凹部的各自的二个侧壁中，靠近所述冷却风道的中心的所述侧壁平行于所述冷却风道的中心线，远离所述冷却风道的中心的所述侧壁以规定角度倾斜于所述冷却风道的中心线， 位于中间的一个所述凹部的所述二个侧壁以规定角度对称地倾斜于所述冷却风道的中心线。
【文档编号】H01M10/625GK203521556SQ201320646314
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】长峰浩一, 北村昌彦 申请人:丰田自动车株式会社