JP6416683B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電池が積層される蓄電ユニットに、冷却媒体を供給する供給ダクト部材を備える蓄電装置に関する。

一般的に、複数の蓄電池（バッテリセル）が積層された蓄電池群（バッテリモジュール）を備える蓄電ユニットが知られている。この蓄電ユニットは、例えば、ハイブリッド車両やＥＶ等の電動車両に搭載されるため、多数の蓄電池群が積層された電池パックを用いることにより、出力電圧を高く設定している。

この種の蓄電池は、特に高温になると劣化し易いため、温度制御が必要となっている。このため、通常、蓄電装置が配置される冷却流路が形成されている。冷却流路の一端側には、上方に向けて車室内に開口する吸気口が設けられる一方、前記冷却流路の他端側には、車室内の空気を冷却流路に取り入れる冷却ファンが設けられている。

ところが、車室内に開口する吸気口が上方に向けられているため、異物等が冷却流路内に入り込む可能性が高く、この異物の影響で蓄電装置が故障するおそれがある。そこで、例えば、特許文献１に開示されている蓄電装置の冷却構造が知られている。

この冷却構造では、蓄電装置の吸気ダクトを覆うダクトカバーに設けられた第１の吸気口を横向きに開口させるとともに、前記吸気ダクトに設けられた第２の吸気口を前記第１の吸気口とは反対の横向きに開口させている。これにより、第１の吸気口から異物が仮に入り込むことがあっても、前記異物は反対向きの第２の吸気口には入り込み難くなり、その結果、該異物が蓄電装置内部に至るのを防止できる、としている。

特開２０１４−１５８２０２号公報

本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、異物の進入を可及的に抑制するとともに、特に冷却媒体の圧損を良好に低減させることが可能な蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の蓄電池が積層される蓄電ユニットに、冷却媒体を供給する供給ダクト部材を備える蓄電装置に関するものである。蓄電装置では、供給ダクト部材は、冷却媒体を導入する入口側開口部と、前記入口側開口部に屈曲部を介して連結され、蓄電ユニット側に開放される出口側開口部と、を有している。

そして、供給ダクト部材の内壁面は、入口側開口部の投影面よりも外方から出口側開口部に向かって上方に傾斜する傾斜部位を有している。

また、この蓄電装置では、傾斜部位は、平坦面又は凹状湾曲面であることが好ましい。

さらに、この蓄電装置では、入口側開口部は、鉛直方向に向かって開口することが好ましい。その際、入口側開口部の出口側開口部に最も近接する端部開口部から、鉛直下方向に延在する仮想垂直線に対し、前記出口側開口部に向かって落下角度θ°で異物が落下する落下方向線が設定されている。ここで、落下方向線の線上に傾斜部位が配置されることが好ましい。

さらにまた、この蓄電装置では、傾斜部位は、水平方向に対し、角度１．５θ°以上の傾斜角度を有することが好ましい。

また、この蓄電装置では、傾斜部位の表面には、緩衝材が設けられることが好ましい。

本発明によれば、供給ダクト部材の内壁面には、出口側開口部に向かって上方に傾斜する傾斜部位が設けられている。このため、入口側開口部から供給ダクト部材の内壁面に異物が落下した際、前記異物は、傾斜部位の傾斜によって出口側開口部とは反対側、すなわち、蓄電ユニットとは反対側に跳ね返される。従って、異物が蓄電ユニット内に進入することを可及的に抑制するとともに、屈曲部の形状を簡素化することができ、特に冷却媒体の圧損を良好に低減させることが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置の概略斜視説明図である。 前記蓄電装置の側面説明図である。 前記蓄電装置の要部断面説明図である。 比較例１の吸気ダクト部材の断面説明図である。 比較例２の吸気ダクト部材の断面説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の要部断面説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置の要部断面説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置１０は、図示しない電動車両（例えば、ハイブリッド車両、又はＥＶ）に搭載される。蓄電装置１０は、複数組、例えば、４組の蓄電ユニット（蓄電モジュール）１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄが、矢印Ａ方向に並列される。

蓄電ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、互いに電気的に直列に接続される。蓄電ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、図示しないが、それぞれ複数の蓄電池（バッテリセル）と絶縁性を有するセパレータとが交互に積層され、ケーシング１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ及び１４Ｄ内に収容される。蓄電池は、例えば、リチウムイオンバッテリからなる。

ケーシング１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ及び１４Ｄの下部には、下部ダクト部材１６が一体に連通して設けられるとともに、前記ケーシング１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ及び１４Ｄの上部には、上部ダクト部材１８が一体に連通して設けられる。

下部ダクト部材１６内には、排出流通路１６ａが形成されるとともに、前記排出流通路１６ａの下流側には、ファン２０の入口側が接続される。図１に示すように、ファン２０の出口側には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に排気ダクト部材２４が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、補機類駆動用として直流電流を降圧する機能を有する。

上部ダクト部材１８内には、供給流通路１８ａが形成されるとともに、前記供給流通路１８ａの上流側には、吸気ダクト部材（供給ダクト部材）２６が接続される。図２に示すように、吸気ダクト部材２６は、上面に互いに交差してそれぞれ複数本のルーバー２８ａ、２８ｂが配置されたグリル３０を設ける。横方向に配列される複数本のルーバー２８ａは、上部ダクト部材１８から離間する方向に沿って高さが低くなるように全体として傾斜する。

吸気ダクト部材２６は、冷却媒体、例えば、外部空気を導入する入口側開口部３２と、前記入口側開口部３２に屈曲部３４を介して連結され、蓄電ユニット１２Ａ側に開放される出口側開口部３６と、を有する。入口側開口部３２は、グリル３０により形成されるとともに、屈曲部３４は、内壁面３８により形成される。

吸気ダクト部材２６の内壁面３８は、水平方向に延在する水平面３８ｆを有する。水平面３８ｆには、入口側開口部３２の投影面３２ｆよりも外方から出口側開口部３６に向かって上方（矢印Ｂ方向上方）に傾斜する傾斜部位３８_incが連結される。傾斜部位３８_incは、凹状湾曲面である。

図３に示すように、複数本のルーバー２８ａは、横方向に長尺な板状を有しており、鉛直方向に向かって立位姿勢で配置されるとともに、前記ルーバー２８ａ間には、鉛直方向に向かって開口する入口側開口部３２が形成される。入口側開口部３２の出口側開口部３６に最も近接する端部開口部３２_endから、鉛直下方向に延在する仮想垂直線Ｌｖに対し、前記出口側開口部３６に向かって落下角度θ°で異物が落下する落下方向線Ｌｄが設定される。落下角度θ°は、異物の寸法、重量及び吸気ダクト部材２６内を流通する空気の風量等に基づいて設定される。

落下方向線Ｌｄの線上には、傾斜部位３８_incが配置される。傾斜部位３８_incは、仮想水平線Ｌｈと接線Ｌｓとのなす角度α゜が、角度１．５θ°以上の傾斜角度を有する（角度α゜≧角度１．５θ°）。傾斜部位３８_incの表面には、必要に応じて緩衝材が設けられる。緩衝材は、弾性率が低いものが用いられ、例えば、低反発ウレタンや制振ゴム等が使用可能である。

このように構成される蓄電装置１０の動作について、以下に説明する。

図１に示すように、ファン２０が駆動されると、吸気ダクト部材２６の入口側開口部３２から外部空気が吸引される。図２及び図３に示すように、吸気ダクト部材２６内に吸引された空気は、屈曲部３４を通って出口側開口部３６から上部ダクト部材１８内の供給流通路１８ａに導入される。このため、図２に示すように、供給流通路１８ａに連通する各ケーシング１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ及び１４Ｄ内には、空気が流入する。そして、各蓄電ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄを冷却した空気は、下部ダクト部材１６内の排出流通路１６ａに排出される。

排出流通路１６ａに排出された空気は、図１に示すように、ファン２０に吸引された後、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を冷却して排気ダクト部材２４に導入される。さらに、空気は、排気ダクト部材２４から外部（電動車両の外部）に排出される。

この場合、第１の実施形態では、吸気ダクト部材２６の内壁面３８には、出口側開口部３６に向かって上方に傾斜する傾斜部位３８_incが設けられている。このため、入口側開口部３２から吸気ダクト部材２６の内壁面３８に異物（例えば、クリップやピン等）が落下した際、前記異物は、傾斜部位３８_incの傾斜によって出口側開口部３６とは反対側に跳ね返されている。従って、異物が蓄電ユニット１２Ａ内に進入することを可及的に抑制するとともに、屈曲部３４の形状を簡素化することができ、特に冷媒用空気の圧損を良好に低減させることが可能になる。

しかも、図３に示すように、端部開口部３２_endから、鉛直下方向に延在する仮想垂直線Ｌｖに対し、出口側開口部３６に向かって落下角度θ°で異物が落下する落下方向線Ｌｄが設定されている。そして、落下方向線Ｌｄの線上には、傾斜部位３８_incが配置され、前記傾斜部位３８_incは、仮想水平線Ｌｈと接線Ｌｓとのなす角度α゜が、角度１．５θ°以上の傾斜角度を有している（角度α゜≧角度１．５θ°）。

例えば、図４に示す比較例１の吸気ダクト部材２ａでは、内壁面３８は、傾斜部位を有しておらず、落下方向線Ｌｄの線上には、水平面３８ｆが配置される。このため、異物が落下方向線Ｌｄに沿って落下すると、この異物は、水平面３８ｆに衝突し、前記落下方向線Ｌｄと角度２θ°の角度をなして出口側開口部３６側に跳ね返る。従って、異物は、出口側開口部３６に配置されている蓄電ユニット１２Ａ内に進入するおそれがある。

さらに、図５に示す比較例２の吸気ダクト部材２ｂでは、落下方向線Ｌｄの線上には、傾斜部位４_incが配置され、前記傾斜部位４_incは、仮想水平線Ｌｈと接線Ｌｓとのなす角度α１°が、角度θ°の傾斜角度を有している（角度α１°＝角度θ°）。これにより、異物は、傾斜部位４_incに衝突すると、略鉛直上方向に跳ね返った後、角度θ°の落下角度で落下して前記傾斜部位４_incに衝突する。このため、異物は、傾斜部位４_incとの衝突を繰り返しながら、出口側開口部３６側に移動し、出口側開口部３６に配置されている蓄電ユニット１２Ａ内に進入するおそれがある。

これに対して、第１の実施形態では、図３に示すように、傾斜部位３８_incは、仮想水平線Ｌｈと接線Ｌｓとのなす角度α゜が、角度１．５θ°以上の傾斜角度を有している（角度α゜≧角度１．５θ°）。その際、角度α゜＝角度１．５θ°であれば、落下方向線Ｌｄに沿って落下した異物は、傾斜部位３８_incに衝突した後、前記落下方向線Ｌｄに沿って跳ね返る。従って、異物は、傾斜部位３８_incの同一位置で衝突を繰り返した後、前記傾斜部位３８_incの傾斜に沿って出口側開口部３６から離間する方向に移動して内壁面３８上に載置される。これにより、異物が蓄電ユニット１２Ａ内に進入することを抑制することができる。

さらに、角度α゜＞角度１．５θ°であれば、落下方向線Ｌｄに沿って落下した異物は、傾斜部位３８_incに衝突した後、前記落下方向線Ｌｄよりも出口側開口部３６から離間する方向（後方）に跳ね返る。そして、異物は、落下して傾斜部位３８_incの前回よりも出口側開口部３６から離間する方向に移動した位置に衝突し、後方に跳ね返る。このため、異物は、内壁面３８上に配置され、出口側開口部３６に進入することを可及的に抑制することが可能になる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置４０の要部断面説明図である。なお、第１の実施形態に係る蓄電装置１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

蓄電装置４０は、吸気ダクト部材（供給ダクト部材）４２を備えるとともに、前記吸気ダクト部材４２は、グリル４４を設ける。グリル４４は、吸気ダクト部材４２の上面に互いに交差して配置されるそれぞれ複数本のルーバー４６ａ、４６ｂを備える。複数本のルーバー４６ａは、鉛直方向に傾斜する方向に向かって立位姿勢で配置され、前記ルーバー４６ａ間には、鉛直方向に傾斜する方向に向かって開口する入口側開口部３２ａが形成される。

このように構成される第２の実施形態では、入口側開口部３２ａは、鉛直方向に傾斜する方向に向かって開口している。このため、第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第１及び第２の実施形態では、出口側開口部３６が鉛直方向に開口しているが、これに限定されるものではない。出口側開口部３６は、例えば、水平方向に、又は水平方向から傾斜する方向に開口してもよい。また、以下に説明する第３の実施形態でも、同様に構成することができる。

図７は、本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置５０の要部断面説明図である。

蓄電装置５０は、吸気ダクト部材（供給ダクト部材）５２を備えるとともに、前記吸気ダクト部材５２は、内壁面５４を有する。内壁面５４は、水平方向に延在する水平面５４ｆを有する。水平面５４ｆには、入口側開口部３２の投影面３２ｆよりも外方から出口側開口部３６に向かって上方に傾斜する傾斜部位５４_incが連結される。傾斜部位５４_incは、平坦面である。

落下方向線Ｌｄの線上には、傾斜部位５４_incが配置される。傾斜部位５４_incは、仮想水平線Ｌｈと接線Ｌｓとのなす角度α゜が、角度１．５θ°以上の傾斜角度を有する（角度α゜≧角度１．５θ°）。

このように構成される第３の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、第３の実施形態は、上記の第２の実施形態と同様に構成してもよい。

１０、４０、５０…蓄電装置 １２Ａ〜１２Ｄ…蓄電ユニット
１４Ａ〜１４Ｄ…ケーシング １６…下部ダクト部材
１８…上部ダクト部材 ２０…ファン
２４…排気ダクト部材 ２６、４２、５２…吸気ダクト部材
２８ａ、２８ｂ、４６ａ、４６ｂ…ルーバー
３０、４４…グリル ３２、３２ａ…入口側開口部
３２ｆ…投影面 ３４…屈曲部
３６…出口側開口部 ３８、５４…内壁面
３８_inc、５４_inc…傾斜部位 ３８ｆ、５４ｆ…水平面

Claims (7)

1. 複数の蓄電池が積層される蓄電ユニットに、冷却媒体を供給する供給ダクト部材を備える蓄電装置であって、
   前記供給ダクト部材は、前記冷却媒体を導入する入口側開口部と、
   前記入口側開口部に屈曲部を介して連結され、前記蓄電ユニット側に開放される出口側開口部と、
   を有し、
   前記供給ダクト部材の内壁面は、前記入口側開口部の投影面よりも外方から前記出口側開口部に向かって上方に傾斜する傾斜部位を有し、
   前記入口側開口部の前記出口側開口部に最も近接する端部開口部から、鉛直下方向に延在する仮想垂直線に対し、前記出口側開口部に向かって落下角度θ°で異物が落下する落下方向線が設定され、前記落下方向線の線上に前記傾斜部位が配置される、蓄電装置。
2. 請求項１記載の蓄電装置において、前記傾斜部位は、平坦面又は凹状湾曲面であることを特徴とする蓄電装置。
3. 請求項１又は２記載の蓄電装置において、前記入口側開口部は、鉛直方向に向かって開口する、蓄電装置。
4. 請求項３記載の蓄電装置において、前記傾斜部位は、水平方向に対し、角度１．５θ°以上の傾斜角度を有することを特徴とする蓄電装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電装置において、前記傾斜部位の表面には、緩衝材が設けられることを特徴とする蓄電装置。
6. 複数の蓄電池が積層される蓄電ユニットに、冷却媒体を供給する供給ダクト部材を備える蓄電装置であって、
   前記供給ダクト部材は、前記冷却媒体を導入する入口側開口部と、
   前記入口側開口部に屈曲部を介して連結され、前記蓄電ユニット側に開放される出口側開口部と、
   を有し、
   前記供給ダクト部材の内壁面は、前記入口側開口部の投影面よりも外方から前記出口側開口部に向かって上方に傾斜する傾斜部位を有し、
   前記傾斜部位の表面には、緩衝材が設けられる、蓄電装置。
7. 請求項６記載の蓄電装置において、前記傾斜部位は、平坦面又は凹状湾曲面である、蓄電装置。

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