JP2007320331A - Hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively cool a battery even if an installation space of the battery is small in a hybrid vehicle having the battery for a motor as a power engine. <P>SOLUTION: The battery 16 is provided so as to be immersed in a liquid fuel in the interior of a fuel tank 12 storing the liquid fuel supplied to an engine. The battery 16 can be cooled by a liquid cold of the liquid fuel. The heat transfer coefficient of the liquid fuel is better than that of air. The specific heat of liquid fossil fuel is larger than that of air. Namely, the liquid fuel can effectively remove the heat generated from the battery 16 compared to air. When the vehicle 10 travels, the liquid fuel in the fuel tank 12 flows and moves due to the change of the vehicle speed or turning of the vehicle and the interior of the battery 16 is cooled. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は原動機として内燃機関と電動機を搭載するハイブリッド車両、特に電動機に供給される電力を蓄えるバッテリの配置に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine and an electric motor as a prime mover, and more particularly to an arrangement of a battery for storing electric power supplied to the electric motor.

ハイブリッド車両は、内燃機関と電動機を有し、これらの原動機の出力により走行する車両である。ハイブリッド車両は、電動機に供給される電力を蓄えるバッテリを搭載している。   A hybrid vehicle is a vehicle that has an internal combustion engine and an electric motor and travels by the output of these prime movers. The hybrid vehicle is equipped with a battery that stores electric power supplied to the electric motor.

一般的に、バッテリは高温になると、その寿命が短くなる。よって、バッテリが高温にならないよう、バッテリには、冷却用の空気を供給する冷却ファンが備えられている。   In general, when a battery becomes hot, its life is shortened. Therefore, the battery is provided with a cooling fan that supplies cooling air so that the battery does not reach a high temperature.

下記特許文献１には、フレーム部材に囲まれた同一空間に燃料タンク及びバッテリを配置したハイブリッド車両が記載されている。   Patent Document 1 below describes a hybrid vehicle in which a fuel tank and a battery are arranged in the same space surrounded by a frame member.

特開平９−２８６２４６号公報JP-A-9-286246

バッテリの冷却を空冷にて行なう場合、空気の熱伝達率は悪い。そのため、バッテリ内において空気の流路を十分に確保する必要がある。しかし、車両におけるバッテリの設置スペースは、限定されており、空気の流路を十分に確保できるほどのバッテリの設置スペースに余裕はない。そのため、バッテリが均一に冷却されずに、バッテリ内の一部が高温になり、結果としてバッテリの寿命が短くなってしまう。   When the battery is cooled by air, the heat transfer rate of air is poor. Therefore, it is necessary to secure a sufficient air flow path in the battery. However, the installation space of the battery in the vehicle is limited, and there is no room for the installation space of the battery to ensure a sufficient air flow path. Therefore, the battery is not cooled uniformly, and a part of the battery becomes high temperature, and as a result, the life of the battery is shortened.

本発明の目的は、バッテリの設置スペースが小さくても、バッテリを効率よく冷却することができるハイブリッド車両を提供することにある。   The objective of this invention is providing the hybrid vehicle which can cool a battery efficiently, even if the installation space of a battery is small.

上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動機を搭載し、これら原動機の出力により走行するハイブリッド車両において、前記内燃機関に供給される液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記電動機に供給される電力を蓄え、前記燃料タンク内に設けられているバッテリを有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a hybrid vehicle according to the present invention is equipped with an internal combustion engine and an electric motor, and in a hybrid vehicle that travels by the output of the prime mover, a fuel tank that stores liquid fuel supplied to the internal combustion engine; It has a battery that stores electric power supplied to the electric motor and is provided in the fuel tank.

また、前記ハイブリッド車両は、前記燃料タンクが前記内燃機関に前記液体燃料を供給する燃料ポンプを有し、前記燃料ポンプの吸込口がバッテリの側に設けられていることが好適である。   In the hybrid vehicle, it is preferable that the fuel tank includes a fuel pump that supplies the liquid fuel to the internal combustion engine, and a suction port of the fuel pump is provided on a battery side.

さらに、前記ハイブリッド車両は、前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの上側に設けられていることが好適である。   Furthermore, in the hybrid vehicle, it is preferable that a suction port of the fuel pump is provided on an upper side of the battery.

本発明のハイブリッド車両によれば、バッテリの設置スペースが小さくても、バッテリを効率よく冷却することができる。   According to the hybrid vehicle of the present invention, the battery can be efficiently cooled even if the installation space for the battery is small.

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、ハイブリッド車両１０の駆動装置とその動力源の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１０は、当該車両１０を駆動する原動機として、エンジン２０と、発電機能を有する第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記す）２２及び第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧ）２４を有する。これら原動機は、動力分配統合機構２８を構成する遊星歯車機構に接続されている。また、動力分配統合機構２８には、減速機構３０と差動機構３２を介して駆動輪３４が接続されている。これにより、各原動機の動力が動力分配統合機構２８により統合され、駆動輪３４へ伝達される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a drive device of a hybrid vehicle 10 and its power source. The hybrid vehicle 10 includes an engine 20, a first motor generator (hereinafter referred to as a first MG) 22 having a power generation function, and a second motor generator (hereinafter referred to as a second MG) 24 as a prime mover for driving the vehicle 10. These prime movers are connected to a planetary gear mechanism that constitutes the power distribution and integration mechanism 28. In addition, drive wheels 34 are connected to the power distribution and integration mechanism 28 via a speed reduction mechanism 30 and a differential mechanism 32. As a result, the power of each prime mover is integrated by the power distribution and integration mechanism 28 and transmitted to the drive wheels 34.

ハイブリッド車両１０は、エンジン２０と第１及び第２ＭＧ２２，２４の出力を制御することにより、各種のモードによる走行を行う。例えば、エンジン２０で走行するモード、第２ＭＧ２４で走行するモード、エンジン２０と第２ＭＧ２４を協調して走行するモード、エンジン２０の動力で第１ＭＧ２２による発電を行うモード等、各種のモードによる走行を行う。   The hybrid vehicle 10 travels in various modes by controlling the output of the engine 20 and the first and second MGs 22 and 24. For example, the vehicle travels in various modes, such as a mode in which the engine 20 travels, a mode in which the second MG 24 travels, a mode in which the engine 20 and the second MG 24 travel in cooperation, and a mode in which power is generated by the first MG 22 using the power of the engine 20. .

内燃機関であるエンジン２０と、電動機である第１及び第２ＭＧ２２，２４では、動力源が異なる。すなわち、エンジン２０の動力源が液体燃料（例えば、ガソリン等）であるのに対し、第１及び第２ＭＧ２２，２４の動力源は電力である。よって、ハイブリッド車両１０は、各原動機に動力源を供給するため、液体燃料を貯蔵する燃料タンク１２と、電力を蓄えるバッテリ１６を有している。   The engine 20 that is an internal combustion engine and the first and second MGs 22 and 24 that are electric motors have different power sources. That is, the power source of the engine 20 is liquid fuel (for example, gasoline), while the power source of the first and second MGs 22 and 24 is electric power. Therefore, the hybrid vehicle 10 includes a fuel tank 12 that stores liquid fuel and a battery 16 that stores electric power in order to supply a power source to each prime mover.

燃料タンク１２には、燃料ポンプ１４が設けられている。この燃料ポンプ１４により、燃料タンク１２に貯蔵された液体燃料が燃料パイプ４２を介してエンジンに供給される。一方、バッテリ１６と第１及び第２ＭＧ２２，２４の間には、電力を変換するインバータ２６が設けられている。バッテリ１６とインバータ２６は、直流用の電力ケーブル４４により接続されている。また、インバータ２６と第１及び第２ＭＧ２２，２４は、交流用の電力ケーブル４４により接続されている。これにより、バッテリ１６に蓄えられた電力がインバータ２６により直流電流から交流電流に変換され、第１及び第２ＭＧ２２，２４に供給される。また、第１及び第２ＭＧ２２，２４により発電された電力は、インバータ２６により交流電流から直流電流に変換され、バッテリ１６に蓄えられる。   The fuel tank 12 is provided with a fuel pump 14. The fuel pump 14 supplies the liquid fuel stored in the fuel tank 12 to the engine via the fuel pipe 42. On the other hand, an inverter 26 that converts electric power is provided between the battery 16 and the first and second MGs 22 and 24. The battery 16 and the inverter 26 are connected by a DC power cable 44. Further, the inverter 26 and the first and second MGs 22 and 24 are connected by an AC power cable 44. As a result, the electric power stored in the battery 16 is converted from a direct current to an alternating current by the inverter 26 and supplied to the first and second MGs 22 and 24. Further, the electric power generated by the first and second MGs 22 and 24 is converted from alternating current to direct current by the inverter 26 and stored in the battery 16.

燃料タンク１２とバッテリ１６の構成を、図面に従って説明する。図２は、燃料タンク１２の概略構成を示す図である。燃料タンク１２の内部には、燃料ポンプ１４とバッテリ１６が設けられている。   The configuration of the fuel tank 12 and the battery 16 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the fuel tank 12. A fuel pump 14 and a battery 16 are provided inside the fuel tank 12.

燃料ポンプ１４の吸込み側には、燃料タンク１２内の液体燃料を吸込む吸込口４０が接続され、吐出し側には、燃料タンク１２上面を貫通する燃料パイプ４２が接続されている。一方、バッテリ１６には、燃料タンク１２上面を貫通する電力ケーブル４４が接続されている。   A suction port 40 for sucking liquid fuel in the fuel tank 12 is connected to the suction side of the fuel pump 14, and a fuel pipe 42 penetrating the upper surface of the fuel tank 12 is connected to the discharge side. On the other hand, a power cable 44 penetrating the upper surface of the fuel tank 12 is connected to the battery 16.

バッテリ１６は、燃料タンク１２内の下方に、常に液体燃料に浸るように設けられている。本実施形態では、吸込口４０をバッテリ１６の上側に配置し、その吸込口４０より下部の液体燃料が残るような構成である。これにより、バッテリ１６は常に液体燃料に浸ることができる。また、前記構成に限らず、液体燃料の液面レベルを検知するセンサ等を使用すれば、吸込口４０がバッテリ１６の上側より低い位置に配置されていてもよい。つまり、液面レベルを検知するセンサに基づいて燃料ポンプ１４を制御することにより、吸込口４０が位置する高さに関係なく、バッテリ１６は常に液体燃料に浸ることができる。   The battery 16 is provided below the fuel tank 12 so as to be always immersed in the liquid fuel. In the present embodiment, the suction port 40 is arranged on the upper side of the battery 16, and the liquid fuel below the suction port 40 remains. Thereby, the battery 16 can always be immersed in liquid fuel. In addition, the suction port 40 may be disposed at a position lower than the upper side of the battery 16 if a sensor or the like that detects the liquid fuel level is used. That is, by controlling the fuel pump 14 based on a sensor that detects the liquid level, the battery 16 can always be immersed in the liquid fuel regardless of the height at which the suction port 40 is located.

バッテリ１６の構成を、図面に従って説明する。図３は、バッテリ１６の概略構成を示す斜視図である。バッテリ１６は、略直方体であり、対向する側面が互いに開口部であるケース４６と、ケース４６の内部に収納される単電池４８を有している。バッテリ１６は、二次電池、例えばリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は、雰囲気温度が高くても、他の二次電池、例えばニッケル水素二次電池より性能劣化が少ないことを特徴とする。特に夏場の燃料タンク１２内の温度は、例えば液体燃料がガソリンの場合、約６０℃に達する。この温度域での使用を考慮すると、リチウムイオン二次電池が好適である。   The configuration of the battery 16 will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the battery 16. The battery 16 is a substantially rectangular parallelepiped, and includes a case 46 whose opposing side surfaces are openings, and a unit cell 48 accommodated in the case 46. The battery 16 is a secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery. Lithium ion secondary batteries are characterized by less performance deterioration than other secondary batteries, for example, nickel hydride secondary batteries, even when the ambient temperature is high. In particular, the temperature in the fuel tank 12 in summer reaches about 60 ° C. when the liquid fuel is gasoline, for example. Considering use in this temperature range, a lithium ion secondary battery is suitable.

ケース４６は、例えば表面を絶縁塗装等の処理を施した金属製であり、耐溶剤性に優れている。また、ケース４６は、樹脂製を使用してもよい。この場合、表面には耐溶剤性に優れている高密度ポリエチレン等の層を設けてもよい。ケース４６の側面の下部には、ボルト等が貫通する孔を有する固定プレート４６ａが設けられている。これにより、バッテリ１６が燃料タンク１２に固定される。   The case 46 is made of, for example, a metal whose surface has been subjected to a treatment such as insulation coating, and has excellent solvent resistance. The case 46 may be made of resin. In this case, the surface may be provided with a layer of high-density polyethylene or the like having excellent solvent resistance. A fixing plate 46 a having a hole through which a bolt or the like passes is provided at the lower part of the side surface of the case 46. Thereby, the battery 16 is fixed to the fuel tank 12.

単電池４８の一の側面には、電荷を取り出す正電極取出部５０が設けられ、当該側面に対向する側面には、電荷を取り出す負電極取出部５２が設けられている。ケース４６内における各単電池４８は、正電極取出部５０及び負電極取出部５２が設けられている側面がケース４６の開口部にくるように配置されており、液体燃料の流路を確保するよう間隔をおいて配置される。単電池４８を直列接続することにより、バッテリ１６は、組電池として、第１及び第２ＭＧ２２，２４の駆動に必要な高電圧を得ることができる。このため、単電池４８は、ケース４６の一方の開口部側面において、隣接する単電池４８の電極取出部の正負が逆になるよう配置される。すなわち、ある単電池４８の正電極取出部５０と隣接する単電池４８の負電極取出部５２が隣り合っている。よって、隣接する単電池４８の電極取出部を接続することにより、容易に直列接続することができる。   One side surface of the unit cell 48 is provided with a positive electrode extraction portion 50 for extracting charges, and a side surface opposite to the side surface is provided with a negative electrode extraction portion 52 for extracting charges. Each unit cell 48 in the case 46 is arranged so that the side surface on which the positive electrode extraction part 50 and the negative electrode extraction part 52 are provided is located at the opening of the case 46, and ensures a flow path for liquid fuel. So as to be spaced apart. By connecting the unit cells 48 in series, the battery 16 can obtain a high voltage necessary for driving the first and second MGs 22 and 24 as an assembled battery. For this reason, the unit cell 48 is arranged on one side surface of the opening of the case 46 so that the polarity of the electrode extraction part of the adjacent unit cell 48 is reversed. That is, the positive electrode extraction part 50 of a certain cell 48 and the negative electrode extraction part 52 of the adjacent cell 48 are adjacent to each other. Therefore, it is possible to easily connect in series by connecting the electrode extraction portions of the adjacent unit cells 48.

この構成によって、バッテリ１６を、液体燃料を冷却媒体とする液冷にて冷却することができる。液体燃料の熱伝達率は、空気のそれより良い。すなわち、液体燃料は、バッテリ１６から発生した熱を空気より効率よく除去できる。また、液体燃料の比熱は、空気のそれより大きい。すなわち、液体燃料は、バッテリ１６から発生した熱を空気より多く除去できる。   With this configuration, the battery 16 can be cooled by liquid cooling using liquid fuel as a cooling medium. The heat transfer rate of liquid fuel is better than that of air. That is, the liquid fuel can remove heat generated from the battery 16 more efficiently than air. Moreover, the specific heat of liquid fuel is larger than that of air. That is, the liquid fuel can remove more heat generated from the battery 16 than air.

液体燃料によりバッテリ１６内を冷却するためには、ケース４６内の単電池４８間の流路において、液体燃料を流動させる必要がある。ハイブリッド車両１０の走行時、車速の変化や車両の旋回により、燃料タンク１２内の液体燃料が流動する。このとき、ケース４６内の単電池４８間の液体燃料も流動する。これにより、バッテリ１６内がむら無く冷却され、バッテリ１６内の一部が高温になることは無い。さらに、バッテリ１６から発生した熱を除去した液体燃料は、周囲の液体燃料より高温になるため対流により燃料タンク１２の上方に移動する。このとき、吸込口４０がバッテリ１６の上側にあるため、高温の液体燃料が燃料タンク１２から排出される。代わりに低温の液体燃料がバッテリ１６内に流入してくる。これにより、バッテリ１６の冷媒機能を果す液体燃料を、他の動力を使用して攪拌及び流動させる必要はない。なお、液体燃料のうち、化石燃料であるガソリン及び軽油等は、導電性のない液体である。よって、電位差があるバッテリ１６をその液体に浸しても短絡が発生することはない。一方、液体燃料で導電性のある液体を使用する場合は、当然バッテリ１６を気密構造にする必要がある。   In order to cool the inside of the battery 16 with the liquid fuel, it is necessary to cause the liquid fuel to flow in the flow path between the single cells 48 in the case 46. When the hybrid vehicle 10 travels, the liquid fuel in the fuel tank 12 flows due to changes in vehicle speed or turning of the vehicle. At this time, the liquid fuel between the single cells 48 in the case 46 also flows. Thereby, the inside of the battery 16 is uniformly cooled, and a part of the battery 16 does not become high temperature. Furthermore, since the liquid fuel from which the heat generated from the battery 16 has been removed becomes higher than the surrounding liquid fuel, it moves above the fuel tank 12 by convection. At this time, since the suction port 40 is above the battery 16, the high-temperature liquid fuel is discharged from the fuel tank 12. Instead, low-temperature liquid fuel flows into the battery 16. Thereby, it is not necessary to stir and flow the liquid fuel that performs the refrigerant function of the battery 16 using other power. Among liquid fuels, fossil fuels such as gasoline and light oil are non-conductive liquids. Therefore, even if the battery 16 having a potential difference is immersed in the liquid, a short circuit does not occur. On the other hand, in the case of using an electrically conductive liquid as the liquid fuel, the battery 16 must naturally have an airtight structure.

本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置をその動力源の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a power source of a drive device for a hybrid vehicle according to an embodiment. 本実施形態に係る燃料タンクの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the fuel tank which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るバッテリの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the battery which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ハイブリッド車両、１２ 燃料タンク、１４ 燃料ポンプ、１６ バッテリ、２０ エンジン、２２ 第１ＭＧ、２４ 第２ＭＧ、２６ インバータ、２８ 動力分配統合機構、３０ 減速機構、３２ 差動機構、３４ 駆動輪、４０ 吸込口、４２ 燃料パイプ、４４ 電力ケーブル、４６ ケース、４８ 単電池、５０ 正電極取出部、５２ 負電極取出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hybrid vehicle, 12 Fuel tank, 14 Fuel pump, 16 Battery, 20 Engine, 22 1st MG, 24 2nd MG, 26 Inverter, 28 Power distribution integrated mechanism, 30 Deceleration mechanism, 32 Differential mechanism, 34 Drive wheel, 40 Suction Port, 42 Fuel pipe, 44 Power cable, 46 Case, 48 Single cell, 50 Positive electrode extraction part, 52 Negative electrode extraction part.

Claims (3)

内燃機関と電動機を搭載し、これら原動機の出力により走行するハイブリッド車両において、
前記内燃機関に供給される液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記電動機に供給される電力を蓄え、前記燃料タンク内に設けられているバッテリと、
を有することを特徴とするハイブリッド車両。 In a hybrid vehicle that is equipped with an internal combustion engine and an electric motor and travels by the output of these prime movers,
A fuel tank for storing liquid fuel supplied to the internal combustion engine;
Storing electric power supplied to the electric motor, and a battery provided in the fuel tank;
A hybrid vehicle characterized by comprising: 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記燃料タンクは、前記内燃機関に前記液体燃料を供給する燃料ポンプを有し、
前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの側に設けられている、
ことを特徴とするハイブリッド車両。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The fuel tank has a fuel pump that supplies the liquid fuel to the internal combustion engine,
The fuel pump suction port is provided on the battery side,
A hybrid vehicle characterized by that. 請求項２に記載のハイブリッド車両において、
前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの上側に設けられている、
ことを特徴とするハイブリッド車両。 The hybrid vehicle according to claim 2,
The fuel pump suction port is provided on the upper side of the battery,
A hybrid vehicle characterized by that.
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