JP5947071B2 - バッテリ冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動力を受けて走行可能な車両に搭載されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置に関する。

モータの駆動力のみで走行する電気車両やエンジンとモータの駆動力で走行するハイブリッド車両では、バッテリから供給される電力によってモータを駆動して車両が走行する。このバッテリは、作動時に発熱を伴うが、バッテリの温度が高くなると、充放電性能が低下し、寿命が短くなる虞がある。

そこで、バッテリを冷却する冷却装置が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の冷却装置は、内側に主空気通路が形成されてバッテリを収容する車両用電装ユニットを備える。車両用電装ユニットは、車両の車室内の床とシートとの間に設置されている。車両用電装ユニットの一方側の端部には、主空気通路に車室内の空気を導入可能な吸気口が設けられ、車両用電装ユニットの他方側の端部には、主空気通路を流通する空気を電装ユニットの外へ排出可能な排気口が設けられている。車両用電装ユニットの下側には、主空気通路の他端側に連通する副空気通路が形成されている。副空気通路には主空気通路の一端側に対して接続・遮断可能な第１シャッタが設けられている。副空気通路の第１シャッタが開くと、主空気通路に接続されて閉回路を構成する。主空気通路の他端側には、主空気通路に空気の流れを生じさせるファンが設けられている。バッテリの冷却時には、車室内の空気が吸気口から主空気通路に導入されてバッテリからファンに向けて流れた後に、排気口から排出される。

特開２００５−４７４８９号公報

この特許文献１に記載の冷却装置の副空気通路は、その周囲を包囲する専用の壁部がなく、副空気通路の下側はフロアパネルによって仕切られ、上側はシートクッションによって仕切られ、前側はハウジングの後端板によって仕切られ、後側はボディクロスメンバによって仕切られている。このため、副空気通路のフロアパネルが路面やエンジンルーム内からの熱気を受けると、副空気通路内の空気の温度が上昇し、この暖められた空気によって主空気通路を介してバッテリが受熱して許容温度を超える虞がある。そこで、バッテリの受熱を避けるために、冷却装置に断熱材を設けたり断熱加工したりすると、製造コストが高くなるという問題が生じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、バッテリの受熱を防止するとともに、製造コストを安価にするバッテリ冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のバッテリ冷却装置は、
車室を備える車両に配設されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置であって、車両の車体に取り付けられてバッテリを収容するバッテリケースを備え、バッテリケースは、バッテリを収容するインナケースと、該インナケースを収容するアウタケースとを有して２重に形成され、バッテリとインナケースとの間、及び該インナケースとアウタケースとの間には、隙間が形成され、車室の空気は、インナケースの一端側に形成された吸気口からインナケース内に送られ、バッテリとインナケースとの間の隙間により形成される冷却流路を流れてバッテリを冷却し、バッテリ冷却後の空気は、インナケースの他端側に形成された開口部からアウタケース内に流入し、インナケースとアウタケースとの隙間により形成される排出流路を流れ、開口部と反対側のアウタケースの壁部に設けられる排気口から車室に流入し又は車両外に放出される。

好適には、バッテリケースは、車両の車体の下部に配設され、排出流路は、アウタケース内の少なくとも下側に形成されている、とよい。

好適には、バッテリは、複数のバッテリセルを有してなり、複数のバッテリセルは、該バッテリセルの長手方向の一辺が吸気口と開口部とを繋ぐ仮想線に対して略平行に延びて配設され、冷却流路の吸気口は、バッテリセルの長手方向一端側に対向するインナケースの壁部に設けられ、冷却流路の開口部は、バッテリセルの長手方向他端側に対向するインナケースの壁部に設けられ、排出流路の排気口は、冷却流路の開口部と反対側のアウタケースの壁部に設けられている、とよい。

好適には、バッテリは、複数のバッテリセルを有してなり、複数のバッテリセルは、該バッテリセルの長手方向の一辺が吸気口と開口部とを繋ぐ仮想線に対して交差する方向に延びて配設され、冷却流路の吸気口は、バッテリセルの短手方向一端側に対向するインナケースの壁部に設けられ、冷却流路の開口部は、バッテリセルの短手方向他端側に対向するインナケースの壁部に設けられ、排出流路の排気口は、冷却流路の開口部と反対側のアウタケースの壁部に設けられている、とよい。

好適には、冷却流路及び排出流路のいずれかに空気を循環させるファンが設けられている、とよい。

好適には、アウタケースは、車体に対して移動自在に支持されている、とよい。

以上説明したように、本発明によれば、上記特徴を有することで、バッテリの受熱を防止するとともに、製造コストを抑制可能なバッテリ冷却装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係わるバッテリ冷却装置が設けられたハイブリッド車両の側面側の説明図を示す。 本発明の一実施の形態に係わるバッテリ冷却装置の内部構造図を示し、同図（ａ）はバッテリ冷却装置の平面視における内部構造図であり、同図（ｂ）はバッテリ冷却装置の側面視における内部構造図である。 本発明の他の実施の形態に係わるバッテリ冷却装置の平面視における内部構造図を示す。

以下、本発明のバッテリ冷却装置の好ましい実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。本実施例では、エンジン及びモータの駆動力を受けて走行可能なハイブリッド車両（自動車）に搭載されるバッテリ冷却装置を例にして説明する。なお、本発明のバッテリ冷却装置は、自動車の他に輸送機械等に適用することができる。

ハイブリッド車両は、バッテリからの電力供給によってモータを駆動し、又はエンジンの出力によって走行し、またエンジンの出力又は車両の運動エネルギーの一部を、モータを介してバッテリに蓄電するものである。このバッテリは、前述したように受熱して許容温度を超えると、充放電性能が低下する虞があり、本願のバッテリ冷却装置はバッテリの受熱を防止するものである。なお、バッテリは車両のフロアパネルの下方に配設されている。

バッテリ冷却装置２０は、図１（側面側説明図）に示すように、ハイブリッド車両１（以下、単に「車両１」と記す。）の前輪２及び後輪３との間であって車体４の下部に設けられたフロアパネル５の下方に配設されている。バッテリ冷却装置２０は、図２（ａ）（平面側内部構造図）及び図２（ｂ）（側面側内部構造図）に示すように、フロアパネル５の下部に取り付けられてバッテリ１０を収容するバッテリケース２１を備えている。

先ず、バッテリケース２１を説明する前に、バッテリケース２１に収容されるバッテリ１０について概説する。バッテリ１０は、４つのバッテリセル１１からなる。バッテリセル１１は直方体状に形成され、４つのバッテリセル１１がバッテリケース２１内に保持された状態で収容されている。なお、バッテリセル１１の形状は直方体状に限るものではく、またバッテリケース２１内に収容されるバッテリセル１１の数は、３つ以下又は５つ以上でもよい。

バッテリケース２１は、バッテリセル１１を収容する直方体状に形成されたインナケース２２と、インナケース２２を収容する直方体状に形成されたアウタケース２６とを有して２重に形成されている。インナケース２２とアウタケース２６は、熱伝導性が良い金属材料（例えば、板金等）で形成されている。インナケース２２は、バッテリセル１１を上下２段で且つインナケース幅方向に２つ並べることが可能な大きさを有するとともに、バッテリセル１１同士間及び、インナケース２２の内面２２ａとバッテリセル１１の外面１１ａとの間に隙間２３が形成可能な大きさを有している。この隙間２３は、バッテリセル１１の外面１１ａに沿って外面１１ａの一端側から他端側へ延びて、インナケース２２内に送られた空気を流す冷却流路２３ａとして形成されている。なお、バッテリセル１１のインナケース２２に対する配設方向については後述する。

インナケース２２の前側の壁部２２ｃの幅方向中央部には冷却流路２３ａの吸気口２３ｂが設けられ、この吸気口２３ｂに車室６（図１参照）内の空気を導入する導入流路４０が接続されている。またインナケース２２の後側の壁部２２ｄの幅方向中央部には開口部２３ｃが設けられ、この開口部２３ｃを介してインナケース２２とアウタケース２６との間の隙間２７で形成される後述する排出流路２７ａに連通している。つまり、開口部２３ｃは、インナケース２２に対して吸気口２３ｂと反対側に設けられている。

バッテリセル１１は、この長手方向の一辺１１ｂが吸気口２３ｂと開口部２３ｃを繋ぐ仮想線Ｌに沿って略平行に延びるように配設されている。このため、バッテリ冷却装置２０の幅Ｗは、バッテリセル１１の短手方向長さによるので、バッテリ冷却装置２０の幅Ｗを小さくすることができる。

アウタケース２６は、インナケース２２を収容可能な大きさを有するとともに、アウタケース２６の内面２６ａとインナケース２２の外面２２ｂとの間に隙間２７が形成可能な大きさを有している。この隙間２７は、インナケース２２の全周囲に設けられてインナケース２２の外面２２ｂに沿って外面２２ｂの後端側から前端側へ延びて、バッテリセル１１の冷却後の空気を流す排出流路２７ａとして形成されている。つまり、排出流路２７ａは、インナケース２２の上方、下方、前後方向及び幅方向の両側に形成されている。

アウタケース２６の前側の壁部２６ｂの幅方向中央部の下側には、排出流路２７ａの排気口２７ｂが設けられている。つまり、排気口２７ｂは、冷却流路２３ａの開口部２３ｃと反対側に設けられている。この排気口２７ｂは車室６（図１参照）内に連通する帰還流路３０に接続されている。冷却流路２３ａの開口部２３ｃには、冷却流路２３ａ内の空気を排出流路２７ａに排出するファン３２が設けられている。なお、ファン３２は、車室６内の空気を冷却流路２３ａから排出流路２７ａに流して車室６内に戻すことができれば、開口部２３以外の冷却流路２３ａ及び排出流路２７ａ内のいずれかの位置に設けられてもよい。

次に、バッテリ冷却装置２０によってバッテリセル１１を冷却する作動について、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照しながら説明する。先ず、ファン３２が駆動すると、車室６内の空気がインナケース２２に繋がる導入流路４０に流れ、インナケース２２の吸気口２３ｂを通ってインナケース２２内に流入する。インナケース２２内に流入した空気は、冷却流路２３ａを流れてバッテリセル１１を冷却する。なお、冷却流路２３ａは各バッテリセル１１の周囲の外面に沿って延びているので、バッテリセル１１の全体を効率的に冷却することができる。

バッテリセル１１の冷却後の空気は、開口部２３ｃを通って排出流路２７ａに流入して排出流路２７ａの排気口２７ｂ側へ流れる。ここで、バッテリ冷却装置２０は、車両１のフロアパネル５の下部に取り付けられ、路面に近くまたエンジンルームに近い位置にある。このため、路面やエンジンルームからの熱気Ｈによりバッテリセル１１の温度が高くなる虞がある。

しかしながら、バッテリ冷却装置２０の排出流路２７ａは、インナケース２２の側方や上方のみならずインナケース２２の下側の外面２２ｂに沿って配設されているので、路面からの熱気Ｈや車両のエンジンルーム内の熱気Ｈがアウタケース２６の下側の側面に作用しても、インナケース２２の下方に延びる排出流路２７ａに流れる空気が路面等からの熱気Ｈを吸収して帰還流路３０を介して車室６内に戻る。このため、路面等からの熱気Ｈがバッテリセル１１に作用してバッテリセル１１の温度を上昇させる事態を未然に防止することができ、バッテリセル１１を適温に維持することができる。また、バッテリ冷却装置２０は、バッテリ１０が収容されたインナケース２１をアウタケース２６内に収容して形成され、構造が容易である。このため、バッテリ冷却装置２０の製造コストを安価にすることができる。

なお、前述した実施例では、インナケース２２内に配設されたバッテリセル１１はこの長手方向の一辺１１ｂが吸気口２３ｂと開口部２３ｃとを繋ぐ仮想線Ｌに対して略平行に延びるように配設された場合を示したが、図３に示すように、バッテリセル１１の長手方向の一辺１１ｂが吸気口２３ｂと開口部２３ｃとを繋ぐ仮想線Ｌに対して略直交する方向に延びるように配設してもよい。このようにすると、バッテリ冷却装置２０の前後方向の長さＬがバッテリセル１１の短手方向長さによるので、バッテリ冷却装置２０の前後方向の長さＬを小さくすることがで、またフロアパネル５の下方の状況に応じたバッテリ冷却装置２０の配置の自由度を向上することができる。

また、前述した実施例では、アウタケース２６はフロアパネル５に対して固定された場合を示したが、アウタケース２６をフロアパネル５に対して上下方向に移動自在に保持するようにしてもよい。このようにすると、車両１の走行時にアウタケース２６が障害物等に接触すると、アウタケース２６が上方に移動して、アウタケース２６、インナケース２２、バッテリセル１１が損傷する虞を少なくすることができる。

また、前述した実施例では、排出流路２７ａはバッテリセル１１の下方の他に、バッテリセル１１の側方や上方を流れる場合を示したが、排出流路２７ａがバッテリセル１１の少なくとも下方を流れるようにしてもよい。さらに、排出流路２７ａを流れる空気は帰還流路３０を流れて車室６内に戻される場合を示したが、排出流路２７ａを流れる空気を車両１の外部に放出するようにしてもよい。また、前述した実施例では、バッテリ冷却装置２０がフロアパネル５の下方に配設された場合を示したが、バッテリ冷却装置２０の設置位置はこれに限定されるものではなく、車室内、エンジンルーム内等の車体４でもよい。

１ ハイブリッド車両（車両）
４ 車体
６ 車室
１０ バッテリ
１１ バッテリセル
１１ａ、２２ｂ 外面
１１ｂ 一辺
２０ バッテリ冷却装置
２１ バッテリケース
２２ インナケース
２２ｃ、２２ｄ、２６ｂ 壁部
２３、２７ 隙間
２３ａ 冷却流路
２３ｂ 吸気口
２３ｃ 開口部
２６ アウタケース
２７ａ 排出流路
２７ｂ 排気口
３２ ファン
Ｌ 仮想線

Claims (6)

1. 車室を備える車両に配設されたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置であって、
   前記車両の車体に取り付けられて前記バッテリを収容するバッテリケースを備え、
   前記バッテリケースは、前記バッテリを収容するインナケースと、該インナケースを収容するアウタケースとを有して２重に形成され、
   前記バッテリと前記インナケースとの間、及び該インナケースと前記アウタケースとの間には、隙間が形成され、
   前記車室の空気は、前記インナケースの一端側に形成された吸気口から前記インナケース内に送られ、前記バッテリと前記インナケースとの間の隙間により形成される冷却流路を流れて前記バッテリを冷却し、
   前記バッテリ冷却後の空気は、前記インナケースの他端側に形成された開口部から前記アウタケース内に流入し、前記インナケースと前記アウタケースとの隙間により形成される排出流路を流れ、前記開口部と反対側の前記アウタケースの壁部に設けられる排気口から前記車室に流入し又は前記車両外に放出される
   ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
2. 前記バッテリケースは、前記車両の前記車体の下部に配設され、
   前記排出流路は、前記アウタケース内の少なくとも下側に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
3. 前記バッテリは、複数のバッテリセルを有してなり、
   前記複数のバッテリセルは、該バッテリセルの長手方向の一辺が前記吸気口と前記開口部とを繋ぐ仮想線に対して略平行に延びて配設され、
   前記冷却流路の前記吸気口は、前記バッテリセルの長手方向一端側に対向する前記インナケースの壁部に設けられ、
   前記冷却流路の前記開口部は、前記バッテリセルの長手方向他端側に対向する前記インナケースの壁部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ冷却装置。
4. 前記バッテリは、複数のバッテリセルを有してなり、
   前記複数のバッテリセルは、該バッテリセルの長手方向の一辺が前記吸気口と前記開口部とを繋ぐ仮想線に対して交差する方向に延びて配設され、
   前記冷却流路の吸気口は、前記バッテリセルの短手方向一端側に対向する前記インナケースの壁部に設けられ、
   前記冷却流路の前記開口部は、前記バッテリセルの短手方向他端側に対向する前記インナケースの壁部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ冷却装置。
5. 前記冷却流路及び前記排出流路のいずれかに空気を循環させるファンが設けられている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のバッテリ冷却装置。
6. 前記アウタケースは、前記車体に対して移動自在に支持されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のバッテリ冷却装置。

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