JP2005197078A - 蓄電機構の搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電機構で発生した気体が冷却ファンに与える悪影響を抑制する。
【解決手段】 電池パック１００は、筐体１０２と、バッテリ１０４とを含む。筐体１０２はバッテリ１０４を収容している。バッテリ１０４は、ニッケル水素バッテリである。電池パック１００から下方に伸びた送風ダクト３００の下部に冷却ファン２００が連結されている。冷却ファン２００から送風された冷却空気は、送風ダクト３００内を通り、電池パック１００の内部に流入する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、蓄電機構の搭載構造に関し、特に、電力の供給を受けて駆動し、蓄電機構を冷却する冷却ファンを含む蓄電機構の搭載構造に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、モータからの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。このような車両には、モータに供給する電力を蓄えるバッテリやキャパシタなどが搭載されている。バッテリやキャパシタは、電力を充放電する際に発熱する。発熱したバッテリやキャパシタは、冷却ファンにより送風された冷却空気により冷却される。

特開平７−１９７３号公報（特許文献１）は、吸引ファンにより冷却空気を吸引し、バッテリを冷却するバッテリの搭載構造を開示する。特許文献１に記載のバッテリの搭載構造は、フロアパネル下に設けられたバッテリと、フロアパネルの前端に取付けられたダクトと、バッテリの上端部と同じ高さで、フロアパネルの後端に設けられた吸引ファンとを含む。

この公報に記載されたバッテリの搭載構造によると、ダクトを通って外気がバッテリに導入される。バッテリとの間で熱交換された空気は、吸引ファンにより車外に排出される。これにより、バッテリが冷却される。
特開平７−１９７３号公報

一般的に、バッテリ（特にニッケル水素バッテリ）は、化学変化により電力を充放電しているため、気体（たとえば水素ガス）を発生する。仮にバッテリで発生した水素ガスが、ファンを駆動するモータ内に侵入した場合、モータ内を流れる電力により水素ガスが反応し、モータの動作不良などの原因となりうる。上述の公報に記載のバッテリの搭載構造においては、吸引ファンがバッテリの上端と同じ高さに位置しているため、バッテリで発生した水素ガスがファンの近辺に集まりやすい。したがって、水素ガスがモータに侵入しないように、水素ガスの侵入を防ぐ部品（たとえば仕切板）を別途設ける必要があり、それだけコストおよび重量がかさむという問題点があった。

本発明は上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、別途、部材を追加することなく、蓄電機構で発生した気体が冷却ファンに与える悪影響を抑制することができる蓄電機構の搭載構造を提供することである。

第１の発明に係る蓄電機構の搭載構造は、空気より比重の軽い気体を発生する可能性を有する蓄電機構と、蓄電機構から下方に向かって伸びるように、一端が蓄電機構に連結されたダクトと、ダクトの他端に連結され、電力の供給を受けて駆動し、蓄電機構を冷却する冷却ファンとを含む。

第１の発明によると、蓄電機構は、空気よりも比重の軽い気体を発生する可能性がある。蓄電機構で発生した気体は、空気より比重が軽いため、蓄電機構の上方に移動する傾向にある。電力の供給を受けて駆動し、蓄電機構を冷却する冷却ファンは、蓄電機構よりも下方に位置するように、蓄電機構から下方に向かって伸びるように、一端が蓄電機構に連結されたダクトの他端に連結されている。これにより、蓄電機構で発生した気体がその気体自体の性質（空気より比重が軽い）に加えて、たとえば冷却ファンが下方から送風するようにすると、冷却ファン側に移動することを抑制することができる。そのため、蓄電機構で発生した気体が冷却ファン内を流れる電力により反応することを抑制することができる。その結果、別途、部材を追加することなく、蓄電機構で発生した気体が冷却ファンに与える悪影響を抑制することができる蓄電機構の搭載構造を提供することができる。

第２の発明に係る蓄電機構の搭載構造においては、第１の発明の構成に加え、冷却ファンは、冷却ファンから蓄電機構に向かって空気を送風する。

第２の発明によると、冷却ファンから蓄電機構に向かって空気を送風するので、蓄電機構で発生した気体を、冷却ファン側に吸込むことを回避できる。

第３の発明に係る蓄電機構の搭載構造においては、第１または２の発明の構成に加え、蓄電機構の搭載構造は、ダクトの上部が連結され、蓄電機構を収容する筐体と、ダクトよりも上方で、筐体に連結され、筐体内に送風された冷却風を筐体外に排出する排出ダクトとをさらに含む。

第３の発明によると、ダクトの上部は、蓄電機構を収容する筐体に連結されている。この筐体には、ダクトよりも上方で、筐体内に送風された冷却風を筐体外に排出する排出ダクトが連結されている。これにより、蓄電機構を収容する筐体内に送風された冷却風は、筐体内を下方から上方に向かって移動する。そのため、蓄電機構で発生した気体は、筐体の上方、すなわち冷却ファンが配置された方向とは逆の方向に移動させられる。その結果、蓄電機構で発生した気体を、冷却ファン側に吸込むことを回避できる。

第４の発明に係る蓄電機構の搭載構造においては、第１ないし３のいずれかの発明の構成に加え、気体は、水素ガスである。

第４の発明によると、水素ガス用の特別な部材を追加することなく、蓄電機構で発生した水素ガスが冷却ファンに与える悪影響を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る蓄電機構の搭載構造について説明する。蓄電機構の搭載構造は、電池パック１００と、冷却ファン２００と、送風ダクト３００と、排出ダクト４００と、外気導入ダクト５００と、冷却ユニット６００とを含む。この蓄電機構の搭載構造は、バスなどの車両に適用される。なお、蓄電機構の搭載構造が適用される車両はバスに限られない。

電池パック１００は、４つ並べて設けられている。これらの電池パック１００は、後述するように、バッテリとそれを収容する筐体とを一体化したものである。なお、電池パック１００の数は４つに限られない。

冷却ファン２００は、各電池パック１００と対応して４つ設けられている。冷却ファン２００はいわゆるシロッコファンである。冷却ファン２００が設けられている位置は、電池パック１００が設けられている位置よりも低い。なお、冷却ファン２００の数は４つに限られないし、冷却ファン２００もシロッコファンに限られない。

送風ダクト３００は、電池パック１００から下方に伸びて、各電池パック１００と各冷却ファン２００とを個別に連結するように、４つ設けられている。送風ダクト３００の上端が電池パックに連結され、下端が冷却ファン２００に連結されている。なお、送風ダクト３００の数は４つに限られない。また、冷却ファン２００の位置は、電池パック１００から下方に伸びた送風ダクト３００の先であれば、電池パック１００の上方であってもかまわない。

排出ダクト４００は、送風ダクト３００が電池パック１００に連結されている位置よりも上方で、各電池パック１００に連結されている。また、電池パック１００に連結されていない側は、１つに集約されている。

外気導入ダクト５００は、車外に向かって開口した外気導入口５０２を含む。外気導入口５０２の反対側は、各冷却ユニット６００に接続されている。冷却ユニット６００は、２つの電池パック１００に対して１つ（合計２つ）設けられている。なお、冷却ユニット６００の数は２つに限られない。

図２を参照して、本実施の形態に係る蓄電機構の搭載構造についてさらに説明する。電池パック１００は、筐体１０２と、バッテリ１０４とを含む。筐体１０２はバッテリ１０４を収容する。バッテリ１０４は、複数のセルを直列に接続して構成したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成した組電池である。バッテリ１０４は、ニッケル水素バッテリである。バッテリ１０４は、充放電時に化学変化を伴うため、その内部において水素ガスが発生する場合がある。バッテリ１０４の内部で発生した水素ガスは、排出弁（図示せず）より、バッテリ１０４の外部に排出される。水素ガスは、空気よりも比重が軽いため、排出弁から排出された水素ガスは、電池パック１００（筐体１０２）の上部、すなわち冷却ファン２００から離れる方向に移動する。なお、バッテリ１０４はニッケル水素バッテリ以外のバッテリであってもよい。また、バッテリ１０４で発生する気体は、水素ガス以外の気体であって、空気よりも比重の軽い気体であってもよい。

冷却ファン２００は、モータ２０２と、羽根車２０４とを含む。モータ２０２は、たとえば鉛蓄電池などの補機バッテリ（図示せず）から電力の供給を受けて駆動し、羽根車２０４を回転させる。羽根車２０４が回転させられると、冷却ファン２００から電池パック１００に向かって冷却空気が送風される。

送風ダクト３００は、電池パック１００の下部に接続されている。冷却ファン２００から送風された冷却空気は、送風ダクト３００内を通り、電池パック１００（筐体１０２）の内部に流入する。

排出ダクト４００は、電池パック１００の上部に接続されている。このため、送風ダクト３００から流入した冷却空気は、電池パック１００内を下方から上方に向かって流れ、排出ダクト４００に流出する。

排出ダクト４００と外気導入ダクト５００とは、切換ダンパ７００を介して連結されている。切換ダンパ７００が、実線で示す状態である場合、排出ダクト４００を流れてきた冷却空気は、排出口４０２より車外に排出される。この場合、外気導入口５０２から外気（冷却空気）が導入され、冷却ユニット６００内に流入させられる。切換ダンパ７００が、破線で示す状態である場合、排出ダクト４００を流れてきた冷却空気は、車外に排出されず冷却ユニット６００に戻される。この場合、外気導入口５０２から外気（冷却空気）が導入されない。

冷却ユニット６００は、エバポレータ６０２を含む。このエバポレータ６０２は、車両に搭載された空調ユニット（図示せず）に接続されている。エバポレータ６０２は、切換ダンパ７００が破線で示す角度にあり、排出ダクト４００を流れてきた冷却空気が冷却ユニット６００に戻される場合に作動させられる。エバポレータ６０２は、その内部の冷媒と冷却空気との間で熱交換させ、冷媒を蒸発させる。これにより、冷却空気が冷やされる。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る蓄電機構の搭載構造における特徴により発現する作用について、図３を参照して説明する。

切換ダンパ７００が、実線で示す状態である場合、モータ２０２に電力が供給され、羽根車２０４が回転させられると、実線の矢印で示すように、外気導入口５０２から冷却空気が導入される。外気導入口５０２から導入された冷却空気は、外気導入ダクト５００、冷却ユニット６００、冷却ファン２００、送風ダクト３００を通り、電池パック１００内に流入する。冷却ファン２００から電池パック１００に向かって冷却空気が送風されるため、バッテリ１０４で発生した水素ガスは、冷却ファン２００から離れる方向に流される。電池パック１００内に流入した冷却空気は、電池パック１００内を下方から上方に向かって流れ、電池パック１００から排出ダクト４００に流出する。バッテリ１０４から排出された水素ガスは冷却空気とともに、電池パック１００の上方に流され、排出ダクト４００に流出させられる。排出ダクト４００に流出した冷却空気は、排出口４０２から車外に排出される。

切換ダンパ７００が破線で示す状態である場合、車外から外気（冷却空気）は導入されず、破線の矢印で示すように、排出ダクト４００を流れてきた冷却空気は、外気導入ダクト５００を介して冷却ユニット６００に戻される。すなわち、冷却空気は、外気導入ダクト５００、冷却ユニット６００、冷却ファン２００、送風ダクト３００、電池パック１００、排出ダクト４００内を循環させられる。この場合、冷却ユニット６００のエバポレータ６０２が作動させられ、冷却空気が冷やされる。

この場合、バッテリ１０４から排出された水素ガスがモータ２０２の付近に送られる可能性も考えられるが、バッテリ１０４から排出された水素ガスは、循環する冷却空気により十分に希釈されているため、モータ２０２の動作不良を引き起こす要因とはならない。

以上のように、本実施の形態に係る蓄電機構の搭載構造において、冷却ファンは、電池パックから下方に伸びる送風ダクトの下部に連結されている。電池パックは、筐体と、筐体に収容されたバッテリとを含む。バッテリから排出された水素ガスは、空気よりも比重が軽いため、上方、すなわち冷却ファンから離れる方向に移動する。これにより、冷却ファンの付近に水素ガスが滞留することを抑制することができる。その結果、別途、部材を追加することなく、バッテリで発生した水素ガスが、冷却ファンのモータ内に侵入することを抑制することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る蓄電機構の搭載構造の全体を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電機構の搭載構造の全体を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電機構の搭載構造における冷却空気の流れを示す図である。

符号の説明

１００ 電池パック、１０２ 筐体、１０４ バッテリ、２００ 冷却ファン、２０２ モータ、２０４ 羽根車、３００ 送風ダクト、４００ 排出ダクト、４０２ 排出口、５００ 外気導入ダクト、５０２ 外気導入口。

Claims (4)

1. 空気より比重の軽い気体を発生する可能性を有する蓄電機構と、
   前記蓄電機構から下方に向かって伸びるように、一端が前記蓄電機構に連結されたダクトと、
   前記ダクトの他端に連結され、電力の供給を受けて駆動し、前記蓄電機構を冷却する冷却ファンとを含む、蓄電機構の搭載構造。
2. 前記冷却ファンは、前記冷却ファンから前記蓄電機構に向かって空気を送風する、請求項１に記載の蓄電機構の搭載構造。
3. 前記蓄電機構の搭載構造は、
   前記ダクトの上部が連結され、前記蓄電機構を収容する筐体と、
   前記ダクトよりも上方で、前記筐体に連結され、前記筐体内に送風された冷却風を前記筐体外に排出する排出ダクトとをさらに含む、請求項１または２に記載の蓄電機構の搭載構造。
4. 前記気体は、水素ガスである、請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄電機構の搭載構造。

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