JP2002313441A

JP2002313441A - バッテリー冷却装置

Info

Publication number: JP2002313441A
Application number: JP2001117570A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nakamigawa; 勉中三川; Hidenobu Imai; 秀信今井; Katsuo Hamada; 勝雄浜田; Yukihisa Suzuki; 幸央鈴木; Daisuke Araki; 大助荒木; Hideki Nagano; 秀樹長野
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-10-25
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP5029980B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車両の運転状態に左右されるバッテリーの充
放電時の発熱、外気温度等による環境変化による温度変
化等に対して、バッテリーを効果的に冷却することので
きるバッテリー冷却装置を提供する。【解決手段】バッテリー２の一部又は全部が露出する
冷却通路３に、冷媒バイパス通路１１を介して空調装置
の冷凍サイクル１０から供給される冷媒によって冷却さ
れるエバポレータ７を配すると共に送風機６によって冷
却通路３内の空気を循環させることができるので、バッ
テリーを効果的に冷却することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、大容量のバッテ
リーを搭載する車両、例えば、ハイブリッド車や電気自
動車において、空調装置の冷凍サイクルを流れる冷媒を
利用してバッテリーの冷却を行うバッテリー冷却装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】バッテリーの寿命は、その保管温度に左
右され、高温状態では劣化が著しいことから、効率よく
冷却することが望まれる。このため、例えば、特開平９
−２３２００７号公報に開示される車両用電池の冷却装
置は、電池の周辺部と車外との間を連通させ自然風冷す
る第１の冷却手段と、外気を送風機により送風する第２
の冷却手段と、空気調和装置の冷風を送風する第３の冷
却手段と、電池の温度を検出する温度センサーと、外気
の温度を検出する温度センサーと、車室内の温度を検出
する温度センサーと、これら温度センサーからの出力信
号に基づいて前記第１、第２及び第３の冷却手段を操作
する制御手段とを有している。これによって、効果的に
バッテリーを冷却しようとするものである。

【０００３】また、特開平８−４００８８号公報に開示
される空調装置は、エアーを室内に導く室内用ダクト
と、この室内用ダクトから分岐し、バッテリーを内装し
たバッテリーフレームに至るバッテリーダクトと、室内
用ダクトとバッテリダクトとの分岐点に切換え且つ調整
自在に設けられたバッテリードアとを有する。これによ
って、この空調装置では、空調装置において温度調整さ
れた空気を、必要に応じてバッテリードアによって選択
してバッテリーダクト側に送風し、バッテリーを冷却す
るようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようする課題】しかしながら、上述した
引例では、バッテリー冷却装置自体が、独立した冷却機
構を有しないので、強制的にバッテリーを冷却したいと
きには、外気導入モードで対応するか、特別な空調制御
を実行する必要が生じる。このため、空調制御のモード
が複雑となったり、十分にバッテリーを冷却できないと
いう不具合が生じる。

【０００５】したがって、この発明は、車両の運転状態
に左右されるバッテリーの充放電時の発熱、外気温度等
による環境変化による温度変化等に対して、バッテリー
を効果的に冷却することのできるバッテリー冷却装置を
提供することにある。

【０００６】

【発明が解決しようする課題】よって、この発明は、循
環可能な冷却通路を画成するケースと、前記冷却通路内
に、その一部又は全部が露出するバッテリーと、前記冷
却通路内に配されるエバポレータと、空調装置の冷凍サ
イクルのコンプレッサ及びコンデンサと連結され、膨張
手段及び前記エバポレータから少なくとも構成される冷
媒バイパス通路と、前記冷却通路内に配される送風機と
を具備することにある。

【０００７】したがって、この発明によれば、バッテリ
ーの一部又は全部が露出する冷却通路に、冷媒バイパス
通路を介して空調装置から供給される冷媒によって冷却
されるエバポレータを配すると共に送風機によって冷却
通路内の空気を循環させることができるので、バッテリ
ーを効果的に冷却することができ、上記課題を達成する
ことができる。

【０００８】また、この発明において、前記ケースに
は、該冷却通路の通風方向に垂直に延出する出入口部が
設けられ、該出入口部には、該出入口部を閉鎖するとき
には前記冷却通路を連通させ、前記冷却通路を遮断する
ときには、前記出入口部を入口部と出口部に分割すると
共に前記入口部及び前記出口部を前記冷却通路のそれぞ
れの端部とするフラップドアが設けられることが望まし
い。

【０００９】これによって、フラップドアによって出入
口部を閉鎖するときには、冷却通路が外部と遮断される
ので内気循環モードとなり、フラップドアが出入口部を
開口すると共に冷却通路を遮断したときには、前記出入
口部を入口部と出口部に分割すると共に前記入口部及び
前記出口部を前記冷却通路のそれぞれの端部となるの
で、外気導入モードとなるものである。

【００１０】さらに、この発明において、前記冷却通路
には、入口部から出口部まで、送風機、バッテリー及び
エバポレータの順に配されることが望ましい。これによ
って、内気循環モードの場合には、エバポレータによっ
て循環する空気を冷却することができると共に、外気導
入モードの場合には、送風機によって外気を吸入してバ
ッテリーを冷却した後、出口部から排気することができ
るものである。尚、この構成では、外気導入モードの場
合、エバポレータの駆動を停止させる必要があるが、車
両への搭載時の配置よってこの構成が最善となる場合が
ある。

【００１１】さらにまた、この発明において、前記冷却
通路には、入口部から出口部まで、エバポレータ、バッ
テリー及び送風機の順に配されることが望ましい。この
構成では、内気循環モードの場合には、エバポレータに
よって循環する空気を冷却することができると共に、外
気導入モードの場合にも、導入される空気を冷却するこ
とができるので、内気循環モード、外気導入モード及び
外気導入冷却モードの３つのモードを得ることができる
ものである。また、送風機が出口部近傍に位置すること
から、冷却通路の圧力を外圧に対して低下させることが
できる。

【００１２】また、この発明において、前記冷却通路に
は、入口部から出口部まで、送風機、エバポレータ及び
バッテリーの順に配されることが望ましい。この構成で
は、内気循環モードの場合には、エバポレータによって
循環する空気を冷却することができると共に、外気導入
モードの場合にも、導入される空気を冷却することがで
きるので、内気循環モード、外気導入モード及び外気導
入冷却モードの３つのモードを得ることができるもので
ある。また、送風機が入口部近傍に位置することから、
冷却通路の圧力を外圧に対して上昇させることができ
る。

【００１３】さらに、前記入口部の下流側には、フィル
ターが配されることが望ましい。これによって、送風機
やエバポレータの目詰まりを防止できる。

【００１４】さらにまた、前記冷却通路には、動作時に
発熱する他の電装部品が配されても良いものである。こ
れによって、例えば、モータ駆動用の切換え素子の放熱
用のヒートシンク等の発熱する電装部品の冷却も同時に
できるものである。

【００１５】また、前記送風機は、シロッコファンであ
り、ファンの回転方向は前記冷却通路の通風方向に対し
て略平行であってもよく、略垂直であっても良いもので
ある。これによって、バッテリー冷却装置の車両への搭
載位置によるレイアウトに対応して、送風機の位置、向
きを変えることができるものである。

【００１６】さらに、前記冷媒バイパス通路は、該冷凍
バイパス通路を開閉する第１の開閉手段を具備すること
が望ましく、また前記冷凍サイクルには、該冷凍サイク
ルの膨張手段及びエバポレータへの冷媒の流れをオンオ
フする第２の開閉手段が設けられることが望ましい。こ
れによって、冷凍サイクルを独立して制御できると共
に、冷媒バイパス通路も独立して制御できるため、バッ
テリー冷凍装置の制御を効果的に実行できるものであ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面により説明する。

【００１８】本願発明の実施の形態にかかるバッテリー
冷却装置１は、図１に示すように、バッテリー２の一部
又は全部が露出する冷却通路３と、冷却通路３を画成す
るケース４と、ケース４に設けられる出入口部５と、前
記冷却通路３上に配される送風機６と、冷却通路３を通
過する空気を冷却するエバポレータ７と、エバポレータ
７の上流側に配されるフィルター８と、前記出入口部５
に配されるフラップドア９とによって構成される。

【００１９】前記エバポレータ７は、冷媒バイパス通路
１１を介して車両用空調装置の冷凍サイクル１０に接続
され、またこの冷媒バイパス通路１１のエバポレータ７
の上流側には、膨張装置（例えば、機械式膨張弁、外部
信号によって弁開度が可変する電気式膨張弁又はオリフ
ィスチューブ）１２が設けられる。前記冷凍サイクル１
０は、電磁クラッチ１３を介して図示しない走行用エン
ジンと連結されて駆動するコンプレッサ１４と、このコ
ンプレッサ４によって圧縮された冷媒を凝縮するコンデ
ンサ１５と、このコンデンサ１５によって凝縮された冷
媒を膨張させて圧力を低下させる空調用膨張装置（例え
ば、機械式膨張弁、外部信号によって弁開度が可変する
電気式膨張弁又はオリフィスチューブ等）１６と、この
空調用膨張装置１６で低圧になった冷媒を蒸発させ、空
調ダクト１８を通過する空気を冷却する空調用エバポレ
ータ１７と、この空調用エバポレータ１７から流出して
冷媒の気液分離を行うと共に冷凍サイクル１０を流れる
冷媒量を調節するアキュムレータ１９とによって少なく
とも構成され、前記冷媒バイパス通路１１は、前記空調
用膨張装置１６及び空調用エバポレータ１７に並列に接
続される。

【００２０】さらに、前記冷媒バイパス通路１１上に
は、この冷媒バイパス通路１１を開閉する第１の開閉弁
２０が設けられる。また、前記空調用膨張装置１６と前
記冷媒バイパス通路１１の分岐点の間には、前記空調用
膨張装置１６側への冷媒の流れをオンオフする第２の開
閉弁２１が設けられる。これによって、空調装置のみを
稼動させたい場合には、第１の開閉弁２０を閉とし且つ
第２の開閉弁２１を開としてコンプレッサ１４を稼動さ
せ、空調装置の稼動時にエバポレータ７を稼動させたい
場合には第１の開閉弁２０を開とする。また、前記エバ
ポレータ７だけを稼動させたい場合には、第１の開閉弁
２０を開とし且つ第２の開閉弁２１を閉としてコンプレ
ッサ１４を稼動する。

【００２１】さらに、前記フラップドア９が前記出入口
部５の開口部２２を閉鎖した場合、前記冷却通路３が循
環可能に連通するので内気循環モードが得られ、前記フ
ラップドア９が前記出入口部５を開放した場合には、前
記冷却通路３が遮断されると共に前記出入口部５の開口
部２２が入口側開口部２２Ａと出口側開口部２２Ｂとに
分割されるので、送風６機によって入口側開口部２２Ａ
から吸入された空気がバッテリー２を冷却した後に、フ
ィルター８及びエバポレータ７を通過して出口側開口部
２２Ｂから排出される外気導入モードが得られるもので
ある。このように、前記フラップドア９によって開口部
２２を入口側開口部２２Ａと出口側開口部２２Ｂに分割
し、出入口部を隣設させることによって、同一平面（体
積）において最も長い冷却通路３を形成できるものであ
る。

【００２２】図２および図３で示す第１の具体的配置
は、図１で示す構成と略等しいもので、開口部２２の入
口側開口部２２Ａから、送風機６、被冷却物としてのバ
ッテリー２、エバポレータ７及び出口側開口部２２Ｂと
配置される。さらに、図２及び図３示されるバッテリー
冷却装置１は、スペアタイヤの設置場所に装着可能なよ
うに、ケース４は円形に形成され、出入口部５は、ケー
ス４の径方向に突出して形成されている。また、送風機
６として、シロッコファンが使用され、送風機６の回転
方向は前記冷却通路３の通風方向に対して平行に設定さ
れる。これによって、送風機６の縦方向の寸法を縮小す
ることができる。

【００２３】図２は、バッテリー冷却装置１のフラップ
ドア９が出入口部５の開口部２２を閉鎖し、冷却通路２
２が循環可能に連通して内気循環モードが構成されたこ
とを示している。これによって、送風機６の稼動により
内気が循環し、エバポレータ７を通過して冷却された空
気がバッテリー２および電子制御ユニット（ＥＣＵ）３
０を冷却するものである。尚、３１は、エバポレータか
ら滴下するドレン水の排水孔である。

【００２４】図３は、バッテリー冷却装置１のフラップ
ドア９が、前記冷却通路３を遮断すると共に、前記出入
口部５の開口部２２を入口側開口部２２Ａと出口側開口
部２２Ｂに分割し、外気導入モードを構成したことを示
している。これによって、送風機６の稼動により、入口
側開口部２２Ａから吸引された空気は、ＥＣＵ３０及び
バッテリー２を冷却し、エバポレータ７を通過して出口
側開口部２２Ｂから外部に排出される。この構成では、
外気導入モードの場合、エバポレータ７の稼動を停止さ
せる。

【００２５】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記第１
の具体的配置の変形例の概略構成図を示すもので、出入
口部５が円形に形成されたケース４の軸方向に突出して
形成されると共に、送風機６の回転方向が冷却通路３の
通風方向に対して垂直となるように配置されている点
で、上述した構成と異なっている。また、この変形例で
は、フィルタ８は、送風機６の上流側に配されている。
さらに、この変形例では、出入口部５の端部には、前記
フラップドア９が出入口部２２を入口側開口部２２Ａと
出口側開口部２２Ｂに分離する時に延長線上に配される
分離版５Ａが設けられている。尚、図４（ｂ）は、この
配置における内気循環モードを、図４（ｃ）は、この配
置における外気導入モードを示すものであり、上述した
ものと同様の効果を奏するものである。

【００２６】図５及び図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示
される第２の具体的配置は、冷却通路３上であって、入
口側開口部２２Ａから出口側開口部２２Ｂまで、フィル
ター８、エバポレータ７、被冷却物としてのバッテリー
２及び送風機６と順に配される。図６（ｂ）は、フラッ
プドア９が出入口部５の開口部２を閉鎖して冷却通路３
を循環可能に連通させて内気循環モードが設定された状
態を示している。この内気循環モードでは、送風機６に
吸引されて吐出される内気が、エバポレータ７を通過し
て冷却され、その冷却された空気によってバッテリー２
を冷却し、再び送風機６に吸引される。これによって、
上述した具体的配置と同様の効果を奏する。

【００２７】図６（ｃ）は、フラップドア９によって冷
却通路７を遮断すると共に、出入口部５の開口部２２を
入口側開口部２２Ａと出口側開口部２２Ｂとに分割し、
前記冷却通路７の遮断端部がそれぞれ入口側開口部２２
Ａ及び出口側開口部２２Ｂと連通する外気導入モードが
設定された状態を示している。これによって、送風機６
の吸引力によって入口側開口部２２Ａから導入された外
気は、フィルタ８、エバポレータ７を通過してバッテリ
ー２を冷却して送風機６に吸引され、出口側開口部２２
Ｂから吐出されるものである。この第２の具体的配置で
は、さらに、外気導入モードにおいてエバポレータ７を
稼動させた外気導入冷却モードを設定することができ
る。また、この第２の具体的配置では、エバポレータ７
から送風機６の吸入側までの間の冷却通路７が外気圧に
対して負圧となっているので、バッテリー冷却装置１か
ら車室内側への空気の漏れを防止したいときには、この
配置を用いることが望ましい。

【００２８】図７及び図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示
される第３の具体的配置は、冷却通路３上であって、入
口側開口部２２Ａから出口側開口部２２Ｂまで、送風機
７、フィルター８、エバポレータ７、被冷却物としての
バッテリー２と順に配される。また、図７で示すものと
図８で示すものとの間には、バッテリー２の位置や配置
に設計上異なる点があるが、基本的構成が同一であるた
め、以下、図８を利用してこの具体的配置について説明
する。

【００２９】図８（ｂ）は、フラップドア９が出入口部
５の開口部２を閉鎖して冷却通路３を循環可能に連通さ
せて内気循環モードが設定された状態を示している。こ
の内気循環モードでは、送風機６に吸引されて吐出され
る内気が、フィルタ８及びエバポレータ７を通過して冷
却され、その冷却された空気によってバッテリー２を冷
却し、再び送風機６に吸引される。これによって、上述
した具体的配置と同様の効果を奏する。

【００３０】図８（ｃ）は、フラップドア９によって冷
却通路７を遮断すると共に、出入口部５の開口部２２を
入口側開口部２２Ａと出口側開口部２２Ｂとに分割し、
前記冷却通路７の遮断端部がそれぞれ入口側開口部２２
Ａ及び出口側開口部２２Ｂと連通する外気導入モードが
設定された状態を示している。これによって、送風機６
によって入口側開口部２２Ａから吸引され吐出された外
気は、フィルタ８、エバポレータ７を通過してバッテリ
ー２を冷却し、出口側開口部２２Ｂから吐出されるもの
である。この第３の具体的配置では、さらに、第２の具
体的配置と同様に、外気導入モードにおいてエバポレー
タ７を稼動させた外気導入冷却モードを設定することが
できる。また、この第３の具体的配置では、エバポレー
タ７から送風機６の下流側において冷却通路７が外気圧
に対して正圧となっているので、車室内側からバッテリ
ー冷却装置１への空気の流入を防止したいときには、こ
の配置を用いることが望ましい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、バッテリーを冷却する空気を独立して冷却すること
のできるエバポレータを設けたことによって、バッテリ
ー冷却装置の冷却制御をきめ細かく行うことができ、バ
ッテリーを効率よく冷却することができるので、バッテ
リーの信頼性を向上させ、寿命を延ばすことができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係るバッテリー冷却装
置の概略構成図である。

【図２】本願発明のバッテリー冷却装置の第１の具体的
配置において、内気循環モードを示した概略構成図であ
る。

【図３】本願発明のバッテリー冷却装置の第１の具体的
配置において、外気循環モードを示した概略構成図であ
る。

【図４】（ａ）は、本願発明のバッテリー冷却装置の第
１の具体的配置の別の実施例を示した平面概略図であ
り、（ｂ）はその内気循環モードを示した側面概略図で
あり、（ｃ）はその外気導入モードを示した側面概略図
である。

【図５】第２の具体的配置を示した平面概略図である。

【図６】（ａ）は、本願発明のバッテリー冷却装置の第
２の具体的配置の別の実施例を示した平面概略図であ
り、（ｂ）はその内気循環モードを示した側面概略図で
あり、（ｃ）はその外気導入モードを示した側面概略図
である。

【図７】第３の具体的配置を示した平面概略図である。

【図８】（ａ）は、本願発明のバッテリー冷却装置の第
３の具体的配置の別の実施例を示した平面概略図であ
り、（ｂ）はその内気循環モードを示した側面概略図で
あり、（ｃ）はその外気導入モードを示した側面概略図
である。

【符号の説明】

１バッテリー冷却装置２バッテリー３冷却通路４ケース５出入口部６送風機７エバポレータ８フィルター９フラップドア１０冷凍サイクル１１冷媒バイパス通路１２膨張装置１４コンプレッサ１５コンデンサ１６空調用膨張装置１７空調用エバポレータ１８空調ダクト１９アキュムレータ２０第１の開閉弁２１第２の開閉弁２２開口部２２Ａ入口側開口部２２Ｂ出口側開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今井秀信埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセルヴァレオクライメートコントロール内 (72)発明者浜田勝雄埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセルヴァレオクライメートコントロール内 (72)発明者鈴木幸央埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセルヴァレオクライメートコントロール内 (72)発明者荒木大助埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセルヴァレオクライメートコントロール内 (72)発明者長野秀樹埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセルヴァレオクライメートコントロール内Ｆターム(参考） 5H031 AA09 CC00 KK03 KK08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】循環可能な冷却通路を画成するケース
と、前記冷却通路内に、その一部又は全部が露出するバッテ
リーと、前記冷却通路内に配されるエバポレータと、空調装置の冷凍サイクルのコンプレッサ及びコンデンサ
と連結され、膨張手段及び前記エバポレータから少なく
とも構成される冷媒バイパス通路と、前記冷却通路内に配される送風機とを具備することを特
徴とするバッテリー冷却装置。
【請求項２】前記ケースには、該冷却通路の通風方向
に垂直に延出する出入口部が設けられ、該出入口部に
は、該出入口部を閉鎖するときには前記冷却通路を連通
させ、前記冷却通路を遮断するときには、前記出入口部
を入口部と出口部に分割すると共に前記入口部及び前記
出口部を前記冷却通路のそれぞれの端部とするフラップ
ドアが設けられることを特徴とする請求項１記載のバッ
テリー冷却装置。
【請求項３】前記冷却通路には、入口部から出口部ま
で、送風機、バッテリー及びエバポレータの順に配され
ることを特徴とする請求項２記載のバッテリー冷却装
置。
【請求項４】前記冷却通路には、入口部から出口部ま
で、エバポレータ、バッテリー及び送風機の順に配され
ることを特徴とする請求項２記載のバッテリー冷却装
置。
【請求項５】前記冷却通路には、入口部から出口部ま
で、送風機、エバポレータ及びバッテリーの順に配され
ることを特徴とする請求項３記載のバッテリー冷却装
置。
【請求項６】前記入口部の下流側には、フィルターが
配されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つ
に記載のバッテリー冷却装置。
【請求項７】前記冷却通路には、動作時に発熱する他
の電装部品が配されることを特徴とする請求項１〜６の
いずれか一つに記載のバッテリー冷却装置。
【請求項８】前記送風機は、シロッコファンであり、
ファンの回転方向は前記冷却通路の通風方向に対して略
平行であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一
つに記載のバッテリー冷却装置。
【請求項９】前記送風機は、シロッコファンであり、
ファンの回転方向は前記冷却通路の通風方向に対して略
垂直であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一
つに記載のバッテリー冷却装置。
【請求項１０】前記冷媒バイパス通路は、該冷凍バイ
パス通路を開閉する第１の開閉手段を具備することを特
徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のバッテリ
ー冷却装置。
【請求項１１】前記冷凍サイクルには、該冷凍サイク
ルの膨張手段及びエバポレータへの冷媒の流れをオンオ
フする第２の開閉手段が設けられることを特徴とする請
求項１０記載のバッテリー冷却装置。