用于蓄电装置的温度调节结构和温度调节方法

文档序号:9732303
用于蓄电装置的温度调节结构和温度调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于蓄电装置的温度调节结构和温度调节方法。
【背景技术】
[0002]电池组件可以通过堆叠多个电池来配置。
[0003]如今,通过交替堆叠电池和隔片,可以在堆叠放置的每两个电池之间形成供冷却空气通过的空间。当冷却空气流经由垫片形成的空间时,电池组件得到冷却(例如,日本专利申请N0.2012-238603 (JP 2012-238603 A))。
[0004]在JP 2012-238603 A所述的冷却结构中,供冷却空气通过的空间是通过在堆叠方向上相邻的电池之间放置隔片来提供的。由此一来,电池组件增大。考虑到此问题,通过紧密堆叠电池而不提供隔片来配置电池组件。在此情形中,可以通过令冷却空气与电池组件的外周例如其侧面接触,来冷却电池组件。
[0005]但是,如果冷却空气流动仅简单接触电池组件沿堆叠方向延伸的侧面,则电池组件无法得到有效冷却。例如,在冷却空气沿电池组件堆叠方向均匀流动以进行冷却的情形中,冷却效率在冷却空气流动方向的下游侧递降。更具体而言,当已经与位于上游侧的电池热交换的冷却空气与位于下游侧的电池简单热交换时,下游侧的电池受到在上游侧时温度以增加的冷却空气的影响。
[0006]如上所述,当冷却空气沿堆叠方向均匀流动且冷却空气与电池组件的侧面接触时,电池组件与冷却空气沿冷却空气流动方向接触的表面(冷却长度)得到延长。这使得温度边界层在向下游前进时,温度边界层变厚。由此一来,电池组件的冷却效率降低。基于此,考虑令冷却空气沿电池组件(电池)的侧面与堆叠方向正交的纵向均匀流动。但是,在该情形中,冷却长度还沿冷却空气的流动方向延伸。因此,由于上述相同原因,电池组件无法有效冷却。

【发明内容】

[0007]基于如上所述,本发明提供一种用于蓄电装置的温度调节结构,其中堆叠有各自包括装在箱中用于执行充电和放电的发电元件的蓄电元件。所述蓄电装置中,令温度调节空气与用于蓄电元件的箱的侧面接触,由此高效调节蓄电元件的温度。所述温度调节结构能够缩小蓄电装置的尺寸。
[0008]本发明中的用于蓄电装置的温度调节结构具有如下配置。所述蓄电装置配置为包括在特定方向上对齐的多个蓄电元件。所述蓄电元件配置为包括装在箱中的发电元件,且所述发电元件执行充电和放电。所述温度调节结构包括循环路径和涡流产生部。所述循环路径设于所述箱的侧面上。该循环路径的纵向为所述箱的底面朝向与所述底面相对的表面的方向。所述侧面为从所述特定方向观察时以水平方向位于两侧的表面,所述循环路径配置为在所述纵向上导引温度调节空气,且所述空气与所述箱进行热交换。所述涡流产生部配置为令流入所述循环路径的空气产生涡流,所述涡流以所述纵向为旋转轴旋转。
[0009]在本发明中,令温度调节空气与构成所述蓄电装置的多个蓄电元件中的每一个的侧面接触,且产生以所述侧面的纵向为旋转轴旋转的空气涡流。相应地,由于旋转的涡流与侧面接触,以侧面与所述纵向正交的宽度方向为第一接触长度,则接触长度(冷却长度)减小。此外,沿纵向前行的旋转涡流抑制了所述箱的侧面的纵向上的第二接触长度的温度边界层增加。因此,可以在所述蓄电元件的箱的侧面上,高效调节所述蓄电元件的温度,而无需令空气与堆叠的蓄电元件之间的空间接触,由此可以减小蓄电装置的尺寸。
[0010]所述循环路径可以包括第一壁部和第二壁部。第一壁部与所述侧面在水平方向上相对,并在所述纵向上延伸。第二壁部在与所述水平方向正交的宽度方向上覆盖所述侧面和所述第一壁部之间的空间,且在所述纵向上延伸。所述涡流产生部可以包括喷气口,空气通过所述喷气口流入所述循环路径。所述喷气口在所述宽度方向上的长度可以小于所述循环路径在所述水平方向上的流动路径剖面在所述宽度方向上的长度和在所述水平方向上的长度。
[0011]利用所述配置,所述宽度小于所述循环路径在所述水平方向上的流动路径剖面在所述宽度方向上的长度和在所述水平方向上的长度的空气层流,从喷气口流入循环路径。因此,可以产生以所述纵向为旋转轴且以所述箱的侧面的宽度方向为接触长度的旋转涡流。
[0012]上述温度调节结构可以进一步包括沿所述纵向隔断所述循环路径的隔断壁。所述喷气口可以设在由所述隔断壁隔断且沿所述纵向延伸的每个所述循环路径中。利用所述配置,产生了多个以所述纵向为旋转轴的旋转涡流。因此,可以进一步减小旋转涡流和所述箱的侧面之间的第一冷却长度,且可以进一步提高冷却效率。
[0013]上述温度调节结构可以进一步包括:将空气供应给所述底面的供应路径,其使得空气基本以垂直方向供应给所述箱的底面;和令空气沿所述底面循环的导引面,所述空气从所述供应路径流出以与所述底面热交换。通过所述导引面沿所述底面循环的所述空气可以配置为通过所述涡流产生部供应给所述循环路径。利用所述配置,可以实现电能存储装置的尺寸减小,且可以高效调节蓄电元件的温度。
【附图说明】
[0014]下面将应用附图,描述本发明的示例实施例的特征、优点及技术和工业意义,其中相似元件以相似标号来表示,其中:
图1是实施例1中的电池组的顶视示意图;
图2是实施例1中的包括温度调节结构的电池组件的一个示例的透视示意图;
图3是实施例1中的构成温度调节结构的导引部的外部透视图;
图4是实施例1中的包括导引部的单元电池从堆叠方向观看时的前视图,也是展示实施例1中的用于单元电池的侧面的温度调节方法的视图;
图5是实施例1中图4中沿V-V的剖面视图;
图6是展示实施例1中用于产生旋转涡流的喷气结构的视图;
图7是实施例1中图4中沿VI1-VII的剖面视图;
图8是实施例1中的涡流产生部的第一改进实施例的视图;
图9是实施例1中的涡流产生部的第二改进实施例的视图; 图10是实施例2中包括电池组件(单元电池)的侧面和底面的温度调节机构的电池组的一个示例的透视示意图;
图11是实施例2中的单元电池和导引部的外部透视图;
图12是实施例2中的导引部的顶视图;
图13是实施例2中沿图12的XII1-XIII的剖面视图;
图14所示为实施例2中,第一导引部将空气抽送至单元电池的底面这一方面的一个示例;
图15是实施例2中的电池组件(单元电池)的底面的温度调节结构的视图;
图16是沿图12中的XV1-XVI的剖面视图,且展示了实施例2中从电池组件(单元电池)的底面的温度调节结构流向侧面的温度调节结构的空气气流;
图17展示了实施例2中,由第二导引部将从第一导引部供应(排出)的空气变成旋转涡流的温度调节结构;
图18是实施例2中电池组件的底面上的温度调节结构的第一改进实施例的视图;以及图19是实施例2中电池组件的底面上的温度调节结构的第二改进实施例的视图。
【具体实施方式】
[0015]下面将描述本发明的实施例。
[0016]图1至图9是本发明的实施例1的视图。图1是电池组的温度调节结构的一个示例的顶视示意图。图1等中,X轴、Y轴和Z轴相互垂直。X轴、Y轴和Z轴之间的关系在其他附图中亦同。在本实施例中,将对应于垂直方向的轴设定为Z轴。
[0017]电池组1可以安装在车辆上。电池组1可以固定在车辆地板(车身)上。例如,电池组1可以设在座位(例如车舱中的前座或后座)下的空间中、前座之间的空间中、位于后座后方的行李空间中,等等。
[0018]电池组1输出能量供车辆行驶使用。对于车辆,可以支持混合动力车辆或电动车辆。混合动力车辆是包括电池组1和其他动力来源(例如燃料电池或内燃机)作为车辆行驶的动力来源的车辆。电动车辆是仅包括电池组1作为车辆动力来源的车辆。
[0019]电池组1连接在电动发电机上。电动发电机可以通过从电池组1接收电能,产生供车辆行驶的动能。电动发电机连接在车轮上,且电动发电机产生的动能被传递给车轮。当车辆减速或停止时,电动发电机将车辆刹车产生的动能转化为电能。电动发电机产生的电能可以存储在电池组1中。
[0020]可以在电池组1和电动发电机之间的电流途径中设置直流转换器。通过使用直流转换器,可以增加电池组1的输出电压,或可以降低来自电动发电机的电压并供应给电池组
1。此外,通过使用转换器,可以将从电池组1输出的直流(DC)电流转换为交流(AC)电流,则可以使用AC马达作为电动发电机。
[0021]如图1所示,电池组件100是本发明的电能存储装置的示例之一。电池组件100具有多个单元电池10,所述多个单元电池10在特定方向(X方向)上对齐。单元电池10是本发明的电能存储装置的蓄电元件的示例之一。所述多个单元电池10通过汇电杆电气串联。电池组件100可以包括多个电气并联的单元电池10。
[0022]可以使用二次电池,例如镍氢电池或锂离子电池,作为单元电池10。此外,可以使用双电层电容(电容器)来代替二次电池。
[0023]在本实施例中,多个单元电池10在一个方向上对齐;但是,单元电池10的配置不限于此。具体而言,一个电池模块可以配置为包括两个或更多单元电池,且多个电池模块可以在X方向上对齐。所述一个电池模块中所包括的所述多个单元电池可以电气串联。
[0024]电池组件100在多个单元电池10所对齐的配置方向(X方向)上的两端设有一对端板101。构成电池组件100的多个单元电池10保持在这对端板101之间,该对端板101用于向所述多个单元电池10施加约束力。所述约束力是用于将单元电池10以X方向保持在所述一对端板101之间的力。可能通过向每一个单元电池10施加约束力,来抑制单元电池10的膨胀以及抑制单元电池10的输入/输出特性的退化。
[0025]更具体而言,将在X方向上延伸的约束带102的两端连接到该对端板101。相应地,该对端板101可以向多个单元电池10施加约束力。约束带102通过导引部50布置在电池组件100的右侧面和左侧面(Y方向上的侧面),如下所述。可以适当设定约束带102的设置位置和数量,且约束带102的两端仅需连接至所述一对端板101。例如,约束带102可以以Z方向设置在电池组件100的上侧面上。上侧面指的是附图中Z方向的正方向侧。
[0026]图2是本例中包括了导引部50的电池组件100的外部透视图。对于构成电池组件100的每个单元电池10,均设置了构成电池组的温度调节结构的导引部5
再多了解一些
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