JP2014053279A - バッテリーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却器内の空気の流れを小さくし、空間の集積度を高めて活用度を高めたバッテリーシステムを提供する。
【解決手段】外部との空気の出入りが遮断された密閉型のハウジングと、ハウジングの内部空間の一側端部に設けられて、中央部で空気を吸入し、側方に吐出する送風機と、ハウジングの内部空間に複数個が直線状に並んで整列され、それらの前後方向を貫通する通気ホールが形成され、通気ホールが送風機の中央部に合わされて吸入流路を形成すると共に、ハウジングの一側内壁と一定距離離れて形成された空間が送風機の吐出側に連通して吐出流路を形成するバッテリーパックと、吐出流路に設けられた熱交換素子と、を含んで構成されている。ハウジング内には、バッテリーパックが複数個直線状に整列してバッテリーパック列を形成し、さらにバッテリーパック列が複数列に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーシステムに関し、より詳しくは車両等に用いられるバッテリーを冷却又は加温することでバッテリーの効率を高めるバッテリーシステムに関するものである。

最近、環境に対する問題として、内燃機関を電気機関で代替しようとする動きが多くの産業分野で発生している。電気機関では、バッテリーがエネルギー源としての役割を担当していて、車両の場合、燃費や耐久性の側面から電気自動車やハイブリッドカーのバッテリーの状態を最適に維持するために、バッテリー温度を最適にすることが必要である。

従来のバッテリー温度管理は、車両の内部あるいは外部から空気を吸入し、この空気をそのまま、あるいは暖めててバッテリーに移送してきたが、このような冷却と加温がなされるようにしたバッテリー冷却・加温構造において、バッテリーハウジングの内部にはバッテリーパックと他の電気装置が多数備えられているため、熱交換のための空気をバッテリーパック内部に限定して流すことができるように吸入部と出口部を別々のダクトにしていた。

また、バッテリーパック周辺でも、吸入部と出口部に合わせて別途の空気流路を設けることから複雑となり、設計空間の制約を伴うなどの問題があった。

一例として、特許文献１では、「ラジアルファンを含んだバッテリーパック」において、バッテリーパックの冷却のために内部にラジアルファンを設置し、冷却空気の流入および流出方向と、数個のバッテリーセル（ｃｅｌｌ）の間を通過する冷却空気の方向が直角になるようにした構造を提案している。しかし、このような構造によっても冷却器に空気を流す別途の流路とダクトを備えなければならないので空間の効果的活用といった面で劣り、流路が長くて熱損失が大きい問題があった。その他、特許文献２では、バッテリーの積載空間を減らしつつも冷却効率を上げる自動車用のバッテリーパックの提案がなされている。

上記の背景技術として説明した事項は、本発明の背景についての理解を深めるためのものである。

大韓民国特許公開第１０−２０１２−００６９２７４号明細書 特開２０１１−１２９５０５号公報

上記の問題を解決するためになされた本発明の目的は、冷却器内の空気の流れを小さくし、空間の集積度を高めて活用度を高めたバッテリーシステムを提供することにある。

本発明によるバッテリーシステムは、外部との空気の出入りが遮断された密閉型のハウジングと、ハウジングの内部空間の一側端部に設けられて、中央部で空気を吸入し、側方に吐出する送風機と、ハウジングの内部空間に複数個が直線状に並んで整列され、それらの前後方向を貫通する通気ホールが形成され、通気ホールが送風機の中央部に合わされて吸入流路を形成すると共に、ハウジングの一側内壁と一定距離離れて形成された空間が送風機の吐出側に連通して吐出流路を形成するバッテリーパックと、吐出流路に設けられた熱交換素子と、を含んで構成されている。

バッテリーパックは、複数個が直線状に整列してバッテリーパック列を形成し、このバッテリーパック列が複数列に配置され、それぞれのバッテリーパック列の間には、吐出流路が相互に連通しないように隔壁を設けることができる。

送風機は、バッテリーパック列それぞれに対応して設けられ、吐出流路がバッテリーパック列毎に独立して構成することができる。

バッテリーパックは、複数個が直線状に整列してバッテリーパック列を形成し、ハウジングの内部空間にバッテリーパック列が２列で配置され、バッテリーパック列のそれぞれは、対面するハウジングの側端内壁から離れて形成される空間を吐出流路とすることができる。

バッテリーパック列の最前面とハウジングの内壁との間が送風機の形成空間となり、バッテリーパック列の最後面とハウジングの内壁との間が吐出流路の一部となって、バッテリーパック列が独立した吐出流路を有する構成とすることができる。

送風機は、バッテリーパック列から一定距離離れて設置され、その中央部がバッテリーパック列の吸入流路に面すると共に、バッテリーパック列との間に形成された空間には、送風機の縁を囲んで密閉ガイドが設けられて吸入流路と連通した流路とし、さらに密閉ガイドには吐出口が形成されて吐出流路に連通する構成とすることができる。

熱交換素子は、密閉ガイド上に設けられ、吐出口側に寄って位置し、さらに、熱交換素子は、送風機の吐出側に放熱ピンが位置するように設置することができる。そして、熱交換素子には放熱ピンが形成され、放熱ピンの方向が、吐出される空気の方向と同じにすることができる。

バッテリーパックは、複数個が直線状に整列して形成されたバッテリーパック列をハウジングの内部空間に２列にして構成され、バッテリーパック列のそれぞれは、対面するハウジングの側端内壁及び後端内壁から離れて形成される空間を吐出流路とすると共に、バッテリーパック列の最前面とハウジングの内壁との間を送風機の形成空間として吐出流路に連通させ、バッテリーパック列の最後面とハウジングの内壁との間を吐出流路の一部とし、さらに隣接する吐出流路から分離させる隔壁が形成されて、バッテリーパック列にある吐出流路が、隣接するバッテリーパック列の吐出流路から独立して構成することができる。

バッテリーパック列を形成するバッテリーパックは、前後方向に一定距離離し、これにより形成された空間には、吐出流路からの空気の一部が流入するようにエアガイドが設置される構成とすることができる。

上述したような構造からなるバッテリーシステムによれば、バッテリーハウジングに別途のフローダクトやチャンネルが不要で温度調整のための空間と部品が減る効果がある。また、空気の流れを少なくしつつ冷却効率を維持することができる。

本発明のバッテリーシステムの斜視図である。 図１のバッテリーシステムの正面図である。 図１のバッテリーシステムの側断面図である。 図１のバッテリーシステムの平断面図である。

以下、本発明のバッテリーシステムについて、好ましい実施形態を挙げ、添付図面を参照しつつ詳しく説明する。

図１ないし４には、本発明のバッテリーシステムの一実施形態による構成図を示しており、図１はバッテリーシステムの斜視図、図２はその正面図、図３はその側断面図、図４はその平断面図である。

本発明のバッテリーシステムは、外部と空気の出入りが遮断された密閉型ハウジング１００、ハウジング１００の内部空間の一側端部に設けられて、中央部で空気を吸入し、側方に吐出する送風機３００、ハウジング１００の内部空間に設けられたバッテリーパック７００、及びハウジング１００の内部空間に設けられた熱交換素子５００、を含んで構成される。

本発明のバッテリーシステムは、密閉型ハウジング１００で構成されて外部と空気の出入りがない構造である。もちろん、完全密閉でなく、製作上一部に隙間があり得るが、基本的には内部にある空気だけでバッテリーの冷却または加温を行っていて、外部との熱出入りを最小にしてエネルギーの効率性を高めている。

ハウジング１００の内部空間には、バッテリーパック７００が複数個直線状に整列７２０されて一群のバッテリーパック列７４０を作り、バッテリーパック７００それぞれには前後方向に貫通する通気ホール７６０が形成されている。通気ホール７６０は送風機３００の中央部と位置を合わせて吸入流路Ａを形成し、またバッテリーパック列７４０がハウジング１００の一側内壁と一定距離離していて、そこにできた空間は、送風機３００の吐出側に連通されて吐出流路Ｂを形成している。

バッテリーパック列７４０は、図に示した例では２列のバッテリーパック列７４０がハウジング１００の内部空間に設置され、バッテリーパック列７４０の一側端部に送風機３００が設置される。図示した実施形態では、前方に送風機３００を設置している。送風機３００にはファンが備えられ、中央部で空気を吸い込み、側方に排出する形式である。したがって、内部空気を送風機によって吸入流路Ａからハウジングの中央部に吸い込み、側方に排出して吐出流路Ｂを通して循環する構造となっている。

送風機３００の一側には熱交換素子５００が設けられる。熱交換素子５００は、例えばハウジング１００に埋め込まれる形式であり、外部では電気の供給を受けて熱を交換し、ハウジング１００の内部ではハウジング１００内部の空気温度を調節する。このような熱交換素子５００は、送風機３００の吸入側又は吐出側にあってハウジング１００内部の空気が循環する途中で冷却又は加温する。

バッテリーパック７００は、複数個が直線状に整列７２０して一群のバッテリーパック列７４０を作り、それぞれのバッテリーパック７００の通気ホール７６０が一直線になるようにする。したがって、バッテリーパック列７４０では、バッテリーパック７００の通気ホール７６０が連続して吸入流路Ａを形成し、送風機３００の中央部に通じて、送風機３００は、吸入流路Ａを通して空気を吸入することができる。また、バッテリーパック列７４０は、ハウジング１００の側面内壁及び後端内壁と一定距離離隔して設置され、ここに形成された空間１２０が、送風機３００の吐出側と通じて吐出流路Ｂを形成する。

したがって、送風機３００により吸入流路Ａから吸入された空気は、送風機３００から吐出流路Ｂに排出され、バッテリーパック列７４０の外にある吐出流路Ｂから再び吸入流路Ａに流入して吸入される循環した流れとなる。この流れの途中、図では吐出流路Ｂ上に設けられた熱交換素子５００により、空気が冷却又は加温され、密閉空間内で温度調整される。これにより、別途のダクトやチャンネルを形成しなくても狭い空間で効果的に温度調整が行われ、空調効率に優れた構造とすることができる。

バッテリーパック列７４０は、ハウジング１００の内部空間に複数列設置され、このとき、バッテリーパック列７４０の吐出流路Ｂは、隣接するバッテリーパック列７４０の吐出流路Ｂから独立するように隔壁１６０，１７０が設けられる。

このように隔壁１６０，１７０を設けることで、バッテリーパック列７４０毎に独立した吸入流路Ａと吐出流路Ｂを有することになり、空気の流れが直線状となり、流動抵抗が減って空調効率が上り、また、それぞれ独立に空調制御することが可能になる。

具体的に図示した実施形態では、バッテリーパック７００は、ハウジング１００の内部空間に２列のバッテリーパック列７４０で構成され、それぞれのバッテリーパック列７４０は、対面するハウジング１００の側端内壁及び後端内壁とそれぞれ離れて吐出流路Ｂを形成している。バッテリーパック列７４０が２列で構成される場合には、バッテリーパック列７４０を互いに離して設け、そこにできる空間を吐出流路Ｂとすることもできる。このように複数のバッテリーパック列７４０を離すことでできる空間１４０は、バッテリーパック列７４０の吐出流路Ｂ相互での空気の流動を遮断するために、隔壁１６０，１７０が設置される。

送風機３００とバッテリーパック列７４０は一定距離離し、ここにできた空間の縁を密閉ガイド３２０で囲み、この空間を吸入流路Ａと連通し、かつ吐出口３２２を経て吐出流路Ｂと連通して吸入流路Ａから吐出流路Ｂへの連絡通路として空気の循環路が形成される。

密閉ガイド３２０は、送風機３００とハウジング１００前端の間にあって、一側方には、吐出口３２２が形成される。吸入流路Ａからの空気は、送風機３００に流入し、送風機３００により側方に送られ、密閉ガイド３２０にガイドされて吐出口３２２から吐出流路Ｂに流れる。

すなわち、バッテリーパック列７４０の最前面は、ハウジング１００の内壁との間が送風機３００の形成空間となり、バッテリーパック列７４０の最後面とハウジング１００の内壁との間が吐出流路Ｂの一部となって、それぞれ吸入流路Ａと吐出流路Ｂを連絡するので、バッテリーパック列７４０を流れる空気は、バッテリーパック列７４０内部の吸入流路Ａとバッテリーパック列７４０側面の吐出流路Ｂだけで流れる。したがって、バッテリーパック列７４０は、隣接のバッテリーパック列７４０からは独立している。

熱交換素子５００は、好ましくは、密閉ガイド３２０上で、吐出口３２２近くに設けられ、放熱ピン５２０が送風機３００の吐出側に位置するようにする。熱交換素子５００がこのように設置されることにより、送風機３００で吸入された空気は、熱交換素子５００により冷却または加温されて吐出流路Ｂに流されるようになる。一方、熱交換素子５００の放熱ピン５２０が、空気の流れ方向と同じにすることで流動抵抗を減らし、早い流れをで空調効率を上げることができる。

バッテリーパック列７４０内でのバッテリーパック７００の整列７２０は、前後に一定距離離し、離した空間には、吐出流路Ｂを流れる空気の一部が流入できるようにエアガイド９００を設置することができる。エアガイド９００は、バッテリーパック７００が相互に離して設置される場合、その間を一部塞いだり全部塞いだりすることが可能である。もしバッテリーパック列７４０を構成するバッテリーパック７００の一部で温度の不均衡が大きい場合には、該当する部分のエアガイド９００を開放、あるいは閉鎖することにより吐出流路Ｂから該当のバッテリーパック７００に直接入る空気量を調整して、該当バッテリーパック７００を選択的かつ迅速に温度調整して不均衡を改善することができるようになる。すなわち、空調ドアの役割を行うようにすることも可能である。

以上、本発明を、特定の実施形態を挙げ、図示して説明したが、本発明は、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想から外れない限度内で、多様に改良及び変化されることができるということは当業界で通常の知識を有する者において自明なことである。

１００：ハウジング
１２０：（バッテリーパック列とハウジング内壁との間の）空間
１４０：（隣接するバッテリーパック列間の）空間
１６０，１７０：隔壁
３００：送風機
３２０：密閉ガイド
３２２：吐出口
５００：熱交換素子
５２０：放熱ピン
７００：バッテリーパック
７２０：（バッテリーパック列内でのバッテリーパックの）整列
７４０：バッテリーパック列
７６０：通気ホール
９００：エアガイド
Ａ：吸入流路
Ｂ：吐出流路

Claims (11)

1. 外部との空気の出入りが遮断された密閉型のハウジングと、
   前記ハウジングの内部空間の一側端部に設けられて、中央部で空気を吸入し、側方に吐出する送風機と、
   前記ハウジングの内部空間に複数個が直線状に並んで整列され、それらの前後方向を貫通する通気ホールが形成され、前記通気ホールが前記送風機の中央部に合わされて吸入流路を形成すると共に、前記ハウジングの一側内壁と一定距離離れて形成された空間が前記送風機の吐出側に連通して吐出流路を形成するバッテリーパックと、
   前記吐出流路に設けられた熱交換素子と、
   を含んでなることを特徴とするバッテリーシステム。
2. 前記バッテリーパックは、複数個が直線状に整列してバッテリーパック列を形成し、前記バッテリーパック列が複数列に配置され、それぞれの前記バッテリーパック列の間には、前記吐出流路が相互に連通しないように隔壁が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
3. 前記送風機は、前記バッテリーパック列それぞれに対応して設けられ、前記吐出流路が前記バッテリーパック列毎に独立していることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーシステム。
4. 前記バッテリーパックは、複数個が直線状に整列してバッテリーパック列を形成し、前記ハウジングの内部空間に前記バッテリーパック列が２列で配置され、前記バッテリーパック列のそれぞれは、対面する前記ハウジングの側端内壁から離れて形成される空間を前記吐出流路とすることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
5. 前記バッテリーパック列の最前面と前記ハウジングの内壁との間が前記送風機の形成空間となり、前記バッテリーパック列の最後面と前記ハウジングの内壁との間が前記吐出流路の一部となって、前記バッテリーパック列が独立した前記吐出流路を有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
6. 前記送風機は、前記バッテリーパック列から一定距離離れて設置され、その中央部が前記バッテリーパック列の前記吸入流路に面すると共に、前記バッテリーパック列との間に形成された空間には、前記送風機の縁を囲んで密閉ガイドが設けられて前記吸入流路と連通した流路とし、さらに前記密閉ガイドには吐出口が形成されて前記吐出流路に連通することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
7. 前記熱交換素子は、前記密閉ガイド上に設けられ、前記吐出口側に寄って位置することを特徴とする請求項６に記載のバッテリーシステム。
8. 前記熱交換素子は、前記送風機の吐出側に放熱ピンが位置するように設置されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
9. 前記熱交換素子には放熱ピンが形成され、前記放熱ピンの方向が、吐出される空気の方向と同じであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
10. 前記バッテリーパックは、複数個が直線状に整列して形成されたバッテリーパック列をハウジングの内部空間に２列にして構成され、前記バッテリーパック列のそれぞれは、対面するハウジングの側端内壁及び後端内壁から離れて形成される空間を吐出流路とすると共に、前記バッテリーパック列の最前面と前記ハウジングの内壁との間を前記送風機の形成空間として前記吐出流路に連通させ、前記バッテリーパック列の最後面と前記ハウジングの内壁との間を前記吐出流路の一部とし、さらに隣接する前記吐出流路から分離させる隔壁が形成されて、前記バッテリーパック列にある前記吐出流路が、隣接する前記バッテリーパック列の前記吐出流路から独立していることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
11. 前記バッテリーパック列を形成するバッテリーパックは、前後方向に一定距離離し、これにより形成された空間には、前記吐出流路からの空気の一部が流入するようにエアガイドが設置されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。

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