JP2020140795A - Battery system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力により発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両に搭載される車両用電池システムに関する。 The present invention relates to a vehicle battery system mounted on a vehicle that travels by transmitting rotational power generated by electric power to drive wheels.
従来、下記特許文献1に開示されているように、例えば電気自動車やハイブリッドカー等、電力により発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両が提供されている。このような車両においては、例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル・水素二次電池等の二次電池が搭載されている。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1 below, vehicles such as electric vehicles and hybrid cars that travel by transmitting rotational power generated by electric power to drive wheels have been provided. In such a vehicle, for example, a lithium ion secondary battery and a secondary battery such as a nickel / hydrogen secondary battery are mounted.
上述したような電池を搭載した車両においては、電池が発熱して高温になる場合がある。電池が過剰に高温になると、電池性能の低下や劣化等の問題が懸念される。そのため、従来技術の車両に搭載されている電池においては、空冷や水冷等の方式により電池を冷却可能な構成の電池システムが採用されている。 In a vehicle equipped with a battery as described above, the battery may generate heat and become hot. If the temperature of the battery becomes excessively high, there are concerns about problems such as deterioration and deterioration of battery performance. Therefore, in the battery mounted on the vehicle of the prior art, a battery system having a configuration capable of cooling the battery by a method such as air cooling or water cooling is adopted.
しかしながら、従来技術の電気自動車等において用いられている電池システムでは、電池の冷却効果が不十分であったり、十分な冷却効果を得るために大きなスペースが必要になる等の問題があった。具体的には、空冷方式を採用した場合には、空気の熱伝達係数が低いため、十分な冷却効果を得にくいという問題があった。また、水冷方式を採用した場合には、放熱面積を確保するために電池間に水路を設けたり、冷却水の漏れに対する対策等を講じる必要があり、大きなスペースが必要になるという問題があった。 However, the battery system used in the electric vehicle of the prior art has a problem that the cooling effect of the battery is insufficient and a large space is required to obtain a sufficient cooling effect. Specifically, when the air cooling method is adopted, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient cooling effect because the heat transfer coefficient of air is low. In addition, when the water cooling method is adopted, there is a problem that a large space is required because it is necessary to provide a water channel between the batteries and take measures against leakage of cooling water in order to secure a heat dissipation area. ..
そこで本発明は、最小限のスペースで十分な冷却効果が期待できる車両用電池システムの提供を目的とした。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle battery system that can be expected to have a sufficient cooling effect in a minimum space.
(1)上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両用電池システムは、電力により発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両に搭載されるものであって、電池と、前記電池が収容される電池収容部と、電気絶縁性を有する液体からなる熱媒体による循環流を形成する循環流形成部と、前記循環流をなす熱媒体の温度調整を行う熱媒体温調部とを有し、前記循環流形成部により形成される前記循環流の中途において、前記熱媒体を前記電池に対して上方から掛けることより前記熱媒体と前記電池との間で熱交換させると共に、前記電池との熱交換後の前記熱媒体を熱媒体温調部部により温度調整可能なものであり、前記循環流形成部が、前記電池に対して上方から熱媒体を流出させる熱媒体流出部と、前記電池に対して上方から掛けられた前記熱媒体を前記電池の下方において受ける熱媒体受部と、前記熱媒体受部から前記熱媒体流出部に向けて前記熱媒体を汲み上げる熱媒体汲上部とを有し、前記熱媒体受部が、前記熱媒体汲上部に向けて下り勾配となるように傾斜した傾斜部を有することを特徴とするものである。 (1) The vehicle battery system of the present invention provided to solve the above-mentioned problems is mounted on a vehicle that travels by transmitting rotational power generated by electric power to drive wheels, and is mounted on a battery. A battery accommodating portion in which the battery is accommodated, a circulating flow forming portion forming a circulating flow by a heat medium made of an electrically insulating liquid, and a heat medium temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the heat medium forming the circulating flow. In the middle of the circulating flow formed by the circulating flow forming portion, the heat medium is hung on the battery from above to exchange heat between the heat medium and the battery. The temperature of the heat medium after heat exchange with the battery can be adjusted by the heat medium temperature control section, and the circulation flow forming section causes the heat medium to flow out from above with respect to the battery. A heat medium receiving portion that receives the heat medium hung from above on the battery below the battery, and a heat medium pump that pumps the heat medium from the heat medium receiving portion toward the heat medium outflow portion. It has an upper portion, and the heat medium receiving portion has an inclined portion inclined so as to have a downward slope toward the upper portion of the heat medium pump.
本発明の車両用電池システムは、循環流形成部と熱媒体温調部とを備えている。本発明の車両用電池システムは、熱媒体温調部により循環流をなす熱媒体の温度を最適化しつつ、循環流形成部の中途において電池に対して上方から熱媒体を掛けて熱交換させることにより電池の温度を最適化できる。さらに、循環流形成部は、電池に対して上方から掛けられた熱媒体を熱媒体受部において受け、熱媒体受部に設けられた傾斜部によって熱媒体を汲み上げるための熱媒体汲上部に向けて流すことができる。そのため、本発明の車両用電池システムでは、循環流形成部による熱媒体の循環がスムーズに行われ、効率良く電池の温度を最適化できる。また、本発明では、熱媒体として電気絶縁性を有する液体を用いている。そのため、本発明の車両用電池システムでは、空冷する場合よりも効率良く電池温度の最適化を図れると共に、水冷する場合のように冷却水の漏れに対する対策等を講じる必要がない。従って、本発明によれば、最小限のスペースで十分な冷却効果が期待できる車両用電池システムを提供できる。 The vehicle battery system of the present invention includes a circulation flow forming section and a heat medium temperature controlling section. In the vehicle battery system of the present invention, the temperature of the heat medium forming the circulating flow is optimized by the heat medium temperature control section, and the heat medium is applied to the battery from above in the middle of the circulating flow forming section to exchange heat. Allows the battery temperature to be optimized. Further, the circulation flow forming portion receives the heat medium hung from above with respect to the battery in the heat medium receiving portion, and directs the heat medium pumping portion for pumping the heat medium by the inclined portion provided in the heat medium receiving portion. Can be flushed. Therefore, in the vehicle battery system of the present invention, the heat medium is smoothly circulated by the circulation flow forming portion, and the battery temperature can be optimized efficiently. Further, in the present invention, a liquid having electrical insulation is used as a heat medium. Therefore, in the vehicle battery system of the present invention, the battery temperature can be optimized more efficiently than in the case of air cooling, and it is not necessary to take measures against leakage of cooling water as in the case of water cooling. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a vehicle battery system that can be expected to have a sufficient cooling effect in a minimum space.
(2)上述した本発明の車両用電池システムは、前記電池が、上下方向に延びる姿勢で配置されているものであることが好ましい。 (2) In the vehicle battery system of the present invention described above, it is preferable that the batteries are arranged in a posture extending in the vertical direction.
かかる構成によれば、熱媒体を電池に掛けて自由落下させることにより、電池の温度を最適化できる。また、本発明の車両用電池システムは、車両に搭載されるものであるため、上下方向に延びる姿勢で配置することにより、例えば走行に伴う振動等によって電池表面に付着した熱媒体を落下させることができる。これにより、電池への熱媒体の付着による熱交換効率の低下を抑制できる。 According to such a configuration, the temperature of the battery can be optimized by hanging the heat medium on the battery and allowing it to fall freely. Further, since the vehicle battery system of the present invention is mounted on a vehicle, by arranging it in a posture extending in the vertical direction, for example, the heat medium adhering to the battery surface can be dropped by vibration or the like accompanying traveling. Can be done. As a result, it is possible to suppress a decrease in heat exchange efficiency due to adhesion of the heat medium to the battery.
(3)上述した本発明の車両用電池システムは、前記熱媒体温調部が、前記熱媒体受部を構成しているものであることが好ましい。 (3) In the vehicle battery system of the present invention described above, it is preferable that the heat medium temperature control unit constitutes the heat medium receiving unit.
かかる構成によれば、電池において熱交換して落下してきた熱媒体を、熱媒体受部を構成する熱媒体温調部において熱交換させることができる。これにより、車両用電池システムの装置構成をより一層コンパクトかつシンプルなものとすることができる。 According to such a configuration, the heat medium that has fallen due to heat exchange in the battery can be heat-exchanged in the heat medium temperature control section that constitutes the heat medium receiving section. As a result, the device configuration of the vehicle battery system can be made even more compact and simple.
(4)上述した本発明の車両用電池システムは、上述した前記熱媒体汲上部が、車両前方側に設けられているものであることが好ましい。 (4) In the vehicle battery system of the present invention described above, it is preferable that the heat medium pumping portion described above is provided on the front side of the vehicle.
本発明の車両用電池システムでは、熱媒体汲上部が、車両前方側に設けられている。また、上述したように、本発明の車両用電池システムでは、熱媒体受部が、熱媒体汲上部に向けて下り勾配となるように傾斜している。そのため、本発明の車両用電池システムでは、車両前方側に熱媒体が集まる傾向にあると共に、熱媒体が集まる傾向にある箇所に熱媒体汲上部が設けられている。そのため、例えば車両の加速等により熱媒体が車両後方側に移動するような外力が作用するような場合であっても、熱媒体汲上部において熱媒体の汲み上げ不良が生じる可能性が低い。従って、本発明によれば、熱媒体汲上部による熱媒体の汲み上げ不良が発生しにくく、熱媒体を安定的に循環させて電池温度を最適化できる車両用電池システムを提供できる。 In the vehicle battery system of the present invention, the heat medium pumping portion is provided on the front side of the vehicle. Further, as described above, in the vehicle battery system of the present invention, the heat medium receiving portion is inclined so as to have a downward slope toward the upper part of the heat medium pump. Therefore, in the vehicle battery system of the present invention, the heat medium tends to collect on the front side of the vehicle, and the heat medium pumping portion is provided at the place where the heat medium tends to collect. Therefore, even when an external force such as the heat medium moving to the rear side of the vehicle acts due to, for example, acceleration of the vehicle, it is unlikely that the heat medium is poorly pumped at the upper part of the heat medium. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a vehicle battery system capable of optimizing the battery temperature by stably circulating the heat medium without causing a failure in pumping the heat medium by the upper part of the heat medium.
(5)上述した本発明の車両用電池システムは、前記熱媒体温調部が、車両に搭載されたエアコンの温度調整能力を利用して、前記熱媒体の温度調整を行うものであることが好ましい。 (5) In the vehicle battery system of the present invention described above, the heat medium temperature control unit adjusts the temperature of the heat medium by utilizing the temperature control capability of the air conditioner mounted on the vehicle. preferable.
かかる構成によれば、車両に搭載されているエアコンを、熱媒体の温度調整にも活用でき、車両構成をより一層シンプルなものとすることができる。 According to such a configuration, the air conditioner mounted on the vehicle can also be utilized for temperature control of the heat medium, and the vehicle configuration can be made even simpler.
(6)上述した本発明の車両用電池システムは、前記熱媒体受部の車両前方側に、熱媒体を溜める溜部があり、前記熱媒体汲上部が、前記溜部から熱媒体を汲み上げ可能であることが好ましい。 (6) In the vehicle battery system of the present invention described above, there is a reservoir for storing the heat medium on the front side of the vehicle of the heat medium receiving portion, and the upper part of the heat medium pumping portion can pump the heat medium from the reservoir. Is preferable.
本発明の車両用電池システムでは、熱媒体受部が、車両前方側に設けられた熱媒体汲上部に向けて下り勾配となるように傾斜しているだけでなく、車両前方側に設けられた溜部から熱媒体汲上部が熱媒体を汲み上げ可能な構成とされている。そのため、例えば車両の加速等により熱媒体が車両後方側に移動するような外力が作用するような状況であっても、熱媒体汲上部において熱媒体の汲み上げ不良が生じる可能性が極めて低い。従って、本発明によれば、熱媒体汲上部による熱媒体の汲み上げ不良が極めて発生しにくく、熱媒体をより一層安定的に循環させて電池温度を最適化できる車両用電池システムを提供できる。 In the vehicle battery system of the present invention, the heat medium receiving portion is not only inclined so as to have a downward slope toward the upper part of the heat medium pump provided on the front side of the vehicle, but is also provided on the front side of the vehicle. The upper part of the heat medium pumped from the reservoir is configured to be able to pump the heat medium. Therefore, even in a situation where an external force such that the heat medium moves to the rear side of the vehicle due to acceleration of the vehicle or the like acts, it is extremely unlikely that the heat medium is poorly pumped at the upper part of the heat medium. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a vehicle battery system capable of optimizing the battery temperature by circulating the heat medium more stably without causing a failure of pumping the heat medium by the upper part of the heat medium.
(7)上述した本発明の車両用電池システムは、前記熱媒体受部が、前記電池収容部の底面あるいは前記底面に沿って配置されたプレート状の部材によって形成されており、前記電池収容部が、車両底部に配置されており、少なくとも前記電池収容部の前記底面が車両の外部に露出しているものであることが好ましい。 (7) In the vehicle battery system of the present invention described above, the heat medium receiving portion is formed of the bottom surface of the battery accommodating portion or a plate-shaped member arranged along the bottom surface, and the battery accommodating portion. However, it is preferable that the bottom surface of the battery accommodating portion is exposed to the outside of the vehicle.
本発明のように、電池収容部の底面を車両の外部に露出させることにより、熱媒体受部をなす電池収容部の底面あるいは底面に沿って配置されたプレート状の部材の冷却効果を高めることができる。これにより、熱媒体受部を流れる熱媒体の冷却効率を高めることができる。 By exposing the bottom surface of the battery housing portion to the outside of the vehicle as in the present invention, the cooling effect of the bottom surface of the battery housing portion forming the heat medium receiving portion or the plate-shaped member arranged along the bottom surface is enhanced. Can be done. As a result, the cooling efficiency of the heat medium flowing through the heat medium receiving portion can be improved.
(8)上述した本発明の車両用電池システムは、少なくとも前記電池収容部の前記底面が車両の外部に露出しており、前記電池収容部の前記底面が、車両前方側に向けて下り勾配となるように配置されていることが好ましい。 (8) In the vehicle battery system of the present invention described above, at least the bottom surface of the battery accommodating portion is exposed to the outside of the vehicle, and the bottom surface of the battery accommodating portion has a downward slope toward the front side of the vehicle. It is preferable that they are arranged so as to be.
かかる構成によれば、電池収容部の底面を車両における空力性能の改善にも活用でき、車両におけるエネルギー効率の改善に貢献できる。 According to such a configuration, the bottom surface of the battery accommodating portion can be utilized for improving the aerodynamic performance of the vehicle, and can contribute to the improvement of energy efficiency in the vehicle.
(9)上述した本発明の車両用電池システムは、前記電池収容部内に、前記電池が複数列に亘って配置されており、互いに隣接する前記電池の間に邪魔板が配置されているものであることが好ましい。 (9) In the vehicle battery system of the present invention described above, the batteries are arranged in a plurality of rows in the battery accommodating portion, and an obstacle plate is arranged between the batteries adjacent to each other. It is preferable to have.
かかる構成によれば、電池と熱媒体との熱交換効率を向上させ、電池温度をより一層最適化できる。 According to such a configuration, the heat exchange efficiency between the battery and the heat medium can be improved, and the battery temperature can be further optimized.
ここで、電池に対して上部から熱媒体を掛けることを考慮すると、電池の上下方向各部における熱媒体との熱交換効率のバラツキを最小限に抑制するためには、電池の上方側よりも下方側において熱交換効率を高くなるような構成とすることが好ましい。 Here, considering that the heat medium is applied to the battery from above, in order to minimize the variation in the heat exchange efficiency with the heat medium in each part in the vertical direction of the battery, it is lower than the upper side of the battery. It is preferable to configure the structure so that the heat exchange efficiency is high on the side.
(10)かかる知見に基づけば、上述した本発明の車両用電池システムは、前記邪魔板が、前記電池の上方側よりも下方側において大きくなるように形成されていることが好ましい。 (10) Based on such findings, it is preferable that the vehicle battery system of the present invention described above is formed so that the baffle plate is larger on the lower side than the upper side of the battery.
かかる構成によれば、電池の上下方向各部における熱媒体との熱交換効率のバラツキを最小限に抑制できる。 According to such a configuration, it is possible to minimize the variation in heat exchange efficiency with the heat medium in each part of the battery in the vertical direction.
本発明によれば、最小限のスペースで十分な冷却効果が期待できる車両用電池システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicle battery system that can be expected to have a sufficient cooling effect in a minimum space.
以下、本発明の一実施形態に係る車両用電池システム10について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1に示すように、車両用電池システム10は、電力により発生する回転動力を駆動輪3に伝達して走行する車両1に搭載される。図2に示すように、車両用電池システム10は、電池20と、電池収容部30と、循環流形成部40と、熱媒体温調部50とを有する。
Hereinafter, the
電池20は、例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル・水素二次電池等の二次電池等によって構成されている。電池20は、複数の単電池によって構成されている。
The
電池収容部30は、電池20を収容する空間をなすものである。電池収容部30は、電池20を上下方向に延びる姿勢で複数列に亘って設置可能なものとされている。電池収容部30は、車両1の前方側を向く前面30a、後方側を向く後面30b、側方側を向く側面30c,30c、上方側を向く天面30d、及び下方側を向く底面30eを有する。前面30a、後面30b、側面30c,30cは、それぞれ略垂直に立設された面であり、天面30dは略水平な面である。これに対し、底面30eは、後面30b側から前面30a側(車両前方側)に向けて下り勾配となるように傾斜した面とされている。
The
電池収容部30は、車両1の底部4に配置されている。図1に示すように、電池収容部30は、少なくとも底面30eが車両1の外部に露出するように配置されている。本実施形態では、前面30aが後面30bよりも下方に向けて突出して外部に露出すると共に、側面30c,30cにおいて底面30e側の部分が外部に露出している。
The
循環流形成部40は、電池収容部30内において電池20の冷却用に用いられる熱媒体(以下、「電池冷却用熱媒体」とも称す)の循環流を形成するものである。電池冷却用熱媒体は、例えば、漏電や電池20の故障等を防止するために、電気絶縁性を有する液体とされている。本実施形態では、電池冷却用熱媒体としてオイルが用いられている。循環流形成部40は、熱媒体流出部42と、熱媒体受部44と、熱媒体汲上部46とを有する。
The circulation
熱媒体流出部42は、電池20に対して上方から電池冷却用熱媒体を流出させることで、電池冷却用熱媒体を電池収容部30内に配置された電池20に掛けるためのものである。熱媒体流出部42は、例えば、電池20の上方に配置された配管等によって構成することができる。熱媒体流出部42は、複数の流出口42aを有する。各流出口42aは、それぞれ各電池20に対応する位置に設けられている。そのため、熱媒体流出部42に電池冷却用熱媒体を供給して、各流出口42aから電池冷却用熱媒体を流出させることにより、各電池20に対して電池冷却用熱媒体を確実に掛けることができる。
The heat
熱媒体受部44は、熱媒体流出部42により電池20に対して上方から掛けられた電池冷却用熱媒体を電池の下方において受けるものである。熱媒体受部44は、傾斜部44aを有する。傾斜部44aは、電池収容部30の底面30eに沿って広がるプレート状の部材によって構成されている。
The heat medium receiving unit 44 receives the battery cooling heat medium hung from above on the
傾斜部44aは、電池収容部30の底面30eに沿うように傾斜している。すなわち、傾斜部44aは、電池収容部30内であって、電池20が配置された部分よりも下方側において、後面30b側から前面30a側(車両前方側)に向けて下り勾配となるように傾斜している。後に詳述するように、電池収容部30内において、電池20よりも前面30a側に熱媒体汲上部46が設けられている。そのため、傾斜部44aは、熱媒体汲上部46に向けて下り勾配となるように傾斜している。
The inclined portion 44a is inclined so as to be along the
熱媒体汲上部46は、熱媒体受部44から熱媒体流出部42に向けて電池冷却用熱媒体を汲み上げるものである。熱媒体汲上部46は、汲上管46aと、ストレーナ46bと、ポンプ46cとを備えている。汲上管46aは、電池収容部30内において、熱媒体受部44から熱媒体流出部42に向けて立ち上がる配管により構成されている。汲上管46aは、電池収容部30において最も前面30a側に配置された電池20よりもさらに前面30a側に配置されている。汲上管46aは、上端側において熱媒体流出部42に対して接続されている。また、汲上管46aは、下端(熱媒体受部44側の端部)において、ストレーナ46bに接続されている。また、ポンプ46cは、汲上管46aの中途に設けられている。
The heat medium pumping
循環流形成部40は、上述したような構成とされているため、ポンプ46cを作動させることにより、電池収容部30の内側において電池冷却用熱媒体の循環流を形成できる。すなわち、循環流形成部40は、ポンプ46cを作動させることにより、熱媒体受部44において前面30a側において、ストレーナ46bを通じて電池冷却用熱媒体を汲み上げ、熱媒体流出部42に供給できる。また、熱媒体流出部42に供給された電池冷却用熱媒体は、流出口42aを介して各電池20に掛けられ、熱媒体受部44に向けて落下する。熱媒体受部44に落下した電池冷却用熱媒体は、傾斜部44aの傾斜に沿って熱媒体汲上部46側に集まる。このようにして、循環流形成部40は、電池収容部30の内側において電池冷却用熱媒体の循環流を形成できる。
Since the circulation
熱媒体温調部50は、上述した循環流形成部40により形成される電池冷却用熱媒体の循環経路の中途に配され、電池冷却用熱媒体の温度調整を行うためのものである。熱媒体温調部50は、電池冷却用熱媒体の循環経路の中途であって、電池20において熱交換した後の電池冷却用熱媒体を温度調整できる位置であればいかなる位置に設けられていても良い。本実施形態では、熱媒体温調部50は、電池冷却用熱媒体の循環径路の一部をなす熱媒体受部44に設けられている。具体的には、本実施形態では、熱媒体温調部50と熱媒体受部44とが一部材によって構成されている。
The heat medium
さらに詳細に説明すると、熱媒体温調部50は、熱媒体受部44において傾斜部44aをなすプレート状の部分(プレート部52)の内部に、温調用熱媒体流路54を形成したものとされている。温調用熱媒体流路54には、熱媒体(以下、「温調用熱媒体」とも称す)が流れる。
More specifically, the heat medium
温調用熱媒体流路54は、電池収容部30の前面30a側から後面30b側に向けて温調用熱媒体が流れる往き流路部54aと、後面30b側から前面30a側に向けて温調用熱媒体が流れる戻り流路部54bとが連続するように形成されたものである。温調用熱媒体流路54は、往き流路部54a及び戻り流路部54bをどのように配置したものであっても良いが、熱媒体受部44に落下してきた電池冷却用熱媒体の冷却効率向上等の観点からすれば、図示例のように往き流路部54aがプレート部52の表面側(電池20側)配置され、戻り流路部54bがプレート部52の裏面側(底面30e側)を向くように設けると良い。
The temperature control heat
温調用熱媒体流路54の往き流路部54a側の端部には、往き側接続部54cが設けられ、戻り流路部54b側の端部には戻り側接続部54dが設けられている。往き側接続部54c及び戻り側接続部54dは、車両1が備えているエアコン5の熱媒体サイクル5xに対して接続されている。
The forward
具体的には、図3に示すように、車両1に搭載されているエアコン5の熱媒体サイクル5xは、図3に示すようにコンプレッサー5a(圧縮機)、コンデンサー5b(凝縮器)、膨張弁5c、及びエバポレーター5d等を配管接続したものとされている。エアコン5においては、概ね次のような原理により熱媒体サイクル5xを循環する過程において熱媒体の温度が変化する。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
コンプレッサー5aは、気化状態にある熱媒体を圧縮して高温高圧状態にするものである。コンプレッサー5aにおいて圧縮された熱媒体は、コンデンサー5bへ送り込まれる。コンデンサー5bは、例えば、走行に伴い車両1の前方から流れ込む走行風や、クーリングファン(図示せず)から受ける冷却風により、高温高圧かつ気化した状態でコンプレッサー5aから送り込まれた熱媒体から強制的に熱を奪い去ることができる。これにより、熱媒体は、低温高圧で液化された状態になる。コンデンサー5bにおいて低温高圧かつ液化された状態の熱媒体を膨張弁5cに供給すると、熱媒体が急激に膨張し、低温低圧かつ霧状の状態になる。霧状とされた熱媒体は、エバポレーター5dにおいて気化される。エバポレーター5dにおいて熱媒体が気化する際に、周辺から大量の気化熱が奪われる。これにより低温低圧になった熱媒体は、コンプレッサー5aに戻される。
The
本実施形態では、熱媒体サイクル5xを流れる熱媒体が、温調用熱媒体流路54を流れる温調用熱媒体となるように、熱媒体サイクル5xに対して温調用熱媒体流路54が設けられている。すなわち、温調用熱媒体流路54は、上述した熱媒体サイクル5xのうち、エバポレーター5dからコンプレッサー5aに戻る部分をなすように形成されている。
In the present embodiment, the temperature control heat
さらに具体的には、熱媒体サイクル5xにおいてエバポレーター5dに対して熱媒体(温調用熱媒体)の流れ方向下流側の部分をなす配管が、往き側接続部54cに接続されている。また、戻り側接続部54dには、熱媒体サイクル5xにおいてコンプレッサー5aに熱媒体(温調用熱媒体)を戻すための配管が接続されている。そのため、本実施形態では、コンプレッサー5a→コンデンサー5b→膨張弁5c→エバポレーター5d→温調用熱媒体流路54(熱媒体温調部50)→コンプレッサー5aの順で熱媒体(温調用熱媒体)が循環するように、熱媒体温調部50がエアコン5に対して接続されている。言い換えれば、熱媒体温調部50は、エアコン5の熱媒体サイクル5xにおいてエバポレーター5dとコンプレッサー5aとの間で、温調用熱媒体流路54を迂回するように配管接続したものとされている。
More specifically, in the
熱媒体温調部50は、上述したように熱媒体受部44において傾斜部44aをなす部分(プレート部52)に温調用熱媒体流路54を設けたものとされている。そのため、電池20との熱交換により温度上昇した電池冷却用熱媒体が熱媒体受部44に落下し、傾斜部44aを流れるうちに、電池冷却用熱媒体は低温になる。車両用電池システム10においては、このようにして低温になった電池冷却用熱媒体が熱媒体汲上部46によって汲み上げられ、熱媒体流出部42から電池20に対して上方から掛けられるため、電池20を低温に維持することができる。
As described above, the heat medium
上述したように、本実施形態の車両用電池システム10は、熱媒体温調部50により循環流をなす熱媒体の温度を最適化しつつ、循環流形成部40の中途において電池20に対して上方から熱媒体を掛けて熱交換させることにより電池20の温度を最適化できる。さらに、循環流形成部40は、電池20に対して上方から掛けられた熱媒体を熱媒体受部44において受け、傾斜部44aによって熱媒体汲上部46に向けて流すことができる。そのため、車両用電池システム10では、循環流形成部40による熱媒体の循環がスムーズに行われ、効率良く電池20の温度を最適化できる。
As described above, in the
また、本実施形態の車両用電池システム10では、熱媒体として電気絶縁性を有する液体を用いている。そのため、車両用電池システム10では、空冷する場合よりも効率良く電池20の温度を最適化できると共に、水冷する場合のように冷却水の漏れに対する対策等を講じる必要がない。従って、本実施形態の車両用電池システム10によれば、最小限のスペースで電池20を十分に冷却できる。
Further, in the
また上述したように、本実施形態の車両用電池システム10では、電池20が、上下方向に延びる姿勢で配置されている。そのため、熱媒体を電池20に掛けて自由落下させることにより、電池20の温度を最適化できる。また、本実施形態の車両用電池システム10は、車両1に搭載されるものである。そのため、上述したように電池20を上下方向に延びる姿勢で配置することにより、例えば走行に伴う振動等によって電池20表面に付着した熱媒体を落下させることができる。これにより、電池20への熱媒体の付着による熱交換効率の低下を抑制できる。
Further, as described above, in the
なお、本実施形態では、電池20を上下方向に延びるように配置した例を示したが、本発明はこれに限定される訳ではなく、横方向に延びるように配置したもの等であっても良い。
In the present embodiment, an example in which the
上述したように、本実施形態の車両用電池システム10では、熱媒体温調部50が、熱媒体受部44の傾斜部44aを構成している。そのため、車両用電池システム10では、電池20との熱交換を経て落下してきた電池冷却用熱媒体を、熱媒体受部44を構成する熱媒体温調部50において熱交換させることができる。従って、車両用電池システム10は、装置構成がコンパクトかつシンプルである。
As described above, in the
なお、本実施形態では、熱媒体温調部50が熱媒体受部44の傾斜部44aをなす構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、傾斜部44aに相当するものとは別に、例えば傾斜部44aの下流側の位置に電池冷却用熱媒体を温度調整するための熱媒体温調部50を別途設けた構成等としても良い。
In the present embodiment, the configuration in which the heat medium
また、上述した本実施形態の車両用電池システム10は、車両1に搭載されたエアコン5の温度調整能力を利用して、熱媒体温調部50が電池冷却用熱媒体の温度調整を行うものとされている。具体的には、エアコン5の熱媒体サイクル5xを流れる温調用熱媒体を熱媒体温調部50に直接供給できるように、熱媒体サイクル5xに対して熱媒体温調部50を配管接続したものとされている。そのため、車両1に搭載されているエアコン5を、熱媒体の温度調整にも活用でき、車両1の構成をより一層シンプルなものとすることができる。
Further, in the
なお、本実施形態では、エアコン5の熱媒体サイクル5xを流れる温調用熱媒体を熱媒体温調部50に直接供給することで、熱媒体温調部50において電池冷却用熱媒体の温度調整を行えるようにした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図4に示すように、温調用熱媒体流路54を温調用熱媒体が循環するように配管接続し、その中途にポンプ54pを設けると共に、温調用熱媒体流路54、及び熱媒体サイクル5xにおいてエバポレーター5dとコンプレッサー5aとの間を繋ぐ部分の配管を、それぞれ熱交換器54yを介して熱交換可能なように接続した構成としても良い。かかる構成とすることにより、ポンプ54pの動作により温調用熱媒体流路54を循環する温調用熱媒体と、熱媒体サイクル5xを循環する熱媒体との間で熱交換させることができる。
In the present embodiment, the temperature control heat medium flowing through the
上述したように、本実施形態の車両用電池システム10では、熱媒体汲上部46が、車両1の前方側に設けられている。また、車両用電池システム10では、熱媒体受部44が、熱媒体汲上部46に向けて下り勾配となるように傾斜している。そのため、車両用電池システム10では、車両1の前方側に熱媒体が集まる傾向にあると共に、熱媒体が集まる傾向にある箇所に熱媒体汲上部46が設けられている。従って、車両用電池システム10においては、例えば車両1の加速等により熱媒体が車両1の後方側に移動するような外力が作用するような場合であっても、熱媒体汲上部46において熱媒体の汲み上げ不良が生じる可能性が低い。従って、本実施形態の車両用電池システム10によれば、熱媒体汲上部46による熱媒体の汲み上げ不良が発生しにくく、電池冷却用熱媒体を安定的に循環させて電池20の温度を最適化できる。また、車両1が加速する際には、多くの電力が消費され、電池20が高温になる可能性がある。このような状況においても、電池冷却用熱媒体を安定的に電池20に掛け、電池20の温度上昇を抑制できる。
As described above, in the
上述したように、本実施形態の車両用電池システム10では、熱媒体受部44が、電池収容部30の底面30eあるいは底面30eに沿って配置されたプレート部52によって形成されている。また、電池収容部30は、車両1の底部4に配置されており、少なくとも底面30eが車両1の外部に露出している。そのため、車両用電池システム10では、電池収容部30自身の温度や、底面30eに沿って配置された熱媒体受部44(プレート部52)の冷却効果が期待できる。これにより、熱媒体受部44を流れる熱媒体の冷却効率の向上も期待できる。
As described above, in the
また、上述したように、本実施形態の車両用電池システム10は、少なくとも電池収容部30の底面30eが車両1の外部に露出しつつ、車両1の前方側に向けて下り勾配となるように配置されている。そのため、車両用電池システム10は、電池収容部30の底面30eを車両1における空力性能の改善にも活用でき、車両1におけるエネルギー効率の改善に貢献できる可能性がある。
Further, as described above, in the
なお、本実施形態では、電池収容部30を車両1の底部4に配置し、少なくとも底面30eが車両1の外部に露出するように配置した例や、底面30eが車両1の前方側に向けて下り勾配となるように電池収容部30を配置した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜設計変更することも可能である。
In the present embodiment, the
車両用電池システム10は、上述した構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜構成を変更しても良い。例えば、車両用電池システム10は、図5に示すように、熱媒体受部44の車両1の前方側に、熱媒体を溜める溜部60を設け、熱媒体汲上部46が、溜部60から電池冷却用熱媒体を汲み上げ可能なものとしても良い。
The
車両用電池システム10をこのような構成とした場合、熱媒体受部44が、車両1の前方側に設けられた熱媒体汲上部46に向けて下り勾配となるように傾斜しているだけでなく、車両1の前方側に設けられた溜部から熱媒体汲上部46が熱媒体を汲み上げ可能となる。例えば車両1の加速等により電池冷却用熱媒体が車両1の後方側に移動するような外力が作用するような状況であっても、熱媒体汲上部46において電池冷却用熱媒体の汲み上げ不良が生じる可能性を一層低減できる。従って、上述したような溜部60を設ければ、熱媒体汲上部46による電池冷却用熱媒体の汲み上げ不良の発生をより一層確実に防止できる。
When the
図6(a)に示すように、上述した車両用電池システム10は、電池収容部30内において複数列に亘って配置された電池20の間に邪魔板70を配置したものとしても良い。このような構成にすることにより、電池20と熱媒体との熱交換効率を向上させ、電池20の温度をより一層最適化できる。また、邪魔板70を配置する場合には、電池20の上下方向各部における熱媒体との熱交換効率のバラツキを最小限に抑制することを考慮し、邪魔板70の形状等を最適化すると良い。具体的には、図6(b)に示すように、冷却対象となる部分が、電池20の上方側よりも下方側において大きくなるようにすると良い。このような構成とすることにより、電池20の上下方向各部における熱媒体との熱交換効率のバラツキを最小限に抑制できる。
As shown in FIG. 6A, the
本発明は、電力により発生する回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両に搭載される車両用電池システム全般において好適に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used in a general vehicle battery system mounted on a traveling vehicle by transmitting rotational power generated by electric power to drive wheels.
1 :車両
3 :駆動輪
4 :底部
5 :エアコン
10 :車両用電池システム
20 :電池
30 :電池収容部
30e :底面
40 :循環流形成部
42 :熱媒体流出部
44 :熱媒体受部
44a :傾斜部
46 :熱媒体汲上部
50 :熱媒体温調部
52 :プレート部
60 :溜部
70 :邪魔板
1: Vehicle 3: Drive wheel 4: Bottom 5: Air conditioner 10: Vehicle battery system 20: Battery 30:
Claims (4)
電池と、
前記電池が収容される電池収容部と、
電気絶縁性を有する液体からなる熱媒体による循環流を形成する循環流形成部と、
前記循環流をなす熱媒体の温度調整を行う熱媒体温調部とを有し、
前記循環流形成部により形成される前記循環流の中途において、
前記熱媒体を前記電池に対して上方から掛けることより前記熱媒体と前記電池との間で熱交換させると共に、前記電池との熱交換後の前記熱媒体を熱媒体温調部部により温度調整可能なものであり、
前記循環流形成部が、
前記電池に対して上方から熱媒体を流出させる熱媒体流出部と、
前記電池に対して上方から掛けられた前記熱媒体を前記電池の下方において受ける熱媒体受部と、
前記熱媒体受部から前記熱媒体流出部に向けて前記熱媒体を汲み上げる熱媒体汲上部とを有し、
前記熱媒体受部が、前記熱媒体汲上部に向けて下り勾配となるように傾斜した傾斜部を有することを特徴とする車両用電池システム。 It is a vehicle battery system installed in a vehicle that travels by transmitting the rotational power generated by electric power to the drive wheels.
Batteries and
A battery housing unit in which the battery is housed and
A circulation flow forming part that forms a circulation flow by a heat medium made of an electrically insulating liquid,
It has a heat medium temperature control unit that adjusts the temperature of the heat medium that forms the circulating flow.
In the middle of the circulating flow formed by the circulating flow forming portion,
By hanging the heat medium on the battery from above, heat is exchanged between the heat medium and the battery, and the temperature of the heat medium after heat exchange with the battery is adjusted by the heat medium temperature control section. It is possible and
The circulation flow forming part
A heat medium outflow portion that allows the heat medium to flow out from above with respect to the battery,
A heat medium receiving portion that receives the heat medium hung from above on the battery below the battery.
It has a heat medium pumping upper portion that pumps the heat medium from the heat medium receiving portion toward the heat medium outflow portion.
A vehicle battery system, wherein the heat medium receiving portion has an inclined portion inclined so as to have a downward slope toward the upper portion of the heat medium pump.
Priority Applications (1)
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JP2019033660A JP2020140795A (en) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | Battery system for vehicle |
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CN112542631A (en) * | 2020-12-09 | 2021-03-23 | 佛山科学技术学院 | Battery thermal management system |
-
2019
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CN112542631B (en) * | 2020-12-09 | 2022-06-17 | 佛山科学技术学院 | A battery thermal management system |
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