JP2009056853A - 車両用暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】電池の熱を車室の暖房に利用することができると共に、電池の熱を車室内や車外へ送るための構成要素によって車両のスペースが狭められることを防止又は抑制することができる。
【解決手段】本車両用暖房システムでは、車体のサイドメンバ１２によって電池ケース１６とブロアファン３２とが連通されている。このため、電池ケース１６とブロアファン３２とを連通させるダクトが不要である。しかも、空調装置２２に設けられたブロアファン３２が、電池ケース１６からの空気（温風）を車室内又は車外に送風するための送風機として兼用されるので、電池専用の送風機が不要である。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用暖房システムに関する。

従来、電気自動車の暖房装置において、電気自動車を駆動させるための二次電池の発熱を、車室の暖房のために補助的に利用する構成のものが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２３８４０１号公報

しかしながら、上述の暖房装置では、送風ファンなどを備えたメインの暖房装置の他に、電池室と車室内及び外気とを連通させる補助暖房専用の流通路（ダクト）や、電池室から車室内又は車外へ向かう空気流を生じさせる補助暖房専用の送風手段（電動ファン）などが必要である。このため、上述のダクトや電動ファンなどの設置スペースを確保する必要があり、車両のスペースが狭くなってしまう。

本発明は上記事実を考慮し、電池の熱を車室の暖房に利用することができると共に、電池の熱を車室内へ送るための構成要素によって車両のスペースが狭められることを防止又は抑制することができる車両用暖房システムを得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る車両用暖房システムは、中空状に形成され、車体を構成するフレームと、前記フレーム内に連通し且つ外気取入口が設けられた電池収容室内に収容され、所定時に発熱する電池と、前記フレーム内から吸引した空気を車室内へ送風可能な送風機と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の車両用暖房システムでは、送風機が、車体のフレーム内から吸引した空気を車室内へ送風すると、フレーム内に連通する電池収容室内の空気がフレーム内に流入すると共に、外気取入口を介して電池収容室内に空気（外気）が流入する。このため、送風機が作動することで、電池収容室内及びフレーム内を通って送風機から車室内へ送風される空気流が発生する。したがって、電池収容室内の電池が発熱しているときに、送風機が車室内へ送風すれば、電池収容室内を流れることで暖められた（電池との間で熱交換された）空気が車室内に送風される。これにより、電池の熱を車室の暖房に利用することができる。しかも、車体のフレームによって電池収容室と送風機とが連通されているため、電池収容室と送風機とを連通させるダクトを削除（省略）することができる。したがって、ダクトなど（電池の熱を車室内へ送るための構成要素）によって車両のスペースが狭められることを抑制することができる。

請求項２に記載の発明に係る車両用暖房システムは、車両に設けられると共に外気取入口及び排気口が設けられた電池収容室内に収容され、所定時に発熱する電池と、車室内の空気を調節するための空調装置に設けられ、前記空調装置によって調節された空気を車室内へ送風すると共に、吸気口を介して吸引した空気を車室内へ送風可能な送風機と、前記電池収容室の前記排気口と前記送風機の前記吸気口とを連通させた通風路と、を有することを特徴としている。

請求項２に記載の車両用暖房システムでは、空調装置に設けられた送風機が、通風路内から吸引した空気を車室内へ送風すると、通風路内に連通する電池収容室内の空気が通風路内に流入すると共に、外気取入口を介して電池収容室内に空気（外気）が流入する。このため、送風機が作動することで、電池収容室内及び通風路内を通って送風機から車室内へ送風される空気流が発生する。したがって、電池収容室内の電池が発熱しているときに、送風機が車室内へ送風すれば、電池収容室内を流れることで暖められた（電池との間で熱交換された）空気が車室内に送風される。これにより、電池の熱を車室の暖房に利用することができる。しかも、空調装置に設けられた送風機が、電池収容室からの空気を車室内へ送風するための送風機として兼用されるので、電池専用の送風機を削除（省略）することができる。したがって、電池専用の送風機など（電池の熱を車室内へ送るための構成要素）によって車両のスペースが狭められることを抑制することができる。

請求項３に記載の発明に係る車両用暖房システムは、中空状に形成され、車体を構成するフレームと、前記フレーム内に連通し且つ外気取入口が設けられた電池収容室内に収容され、所定時に発熱する電池と、車室内の空気を調節するための空調装置に設けられ、前記空調装置によって調節された空気を車室内へ送風すると共に、前記フレーム内から吸引した空気を車室内へ送風可能な送風機と、を有することを特徴としている。

請求項３に記載の車両用暖房システムでは、空調装置に設けられた送風機が、車体のフレーム内から吸引した空気を車室内へ送風すると、フレーム内に連通する電池収容室内の空気がフレーム内に流入すると共に、外気取入口を介して電池収容室内に空気（外気）が流入する。このため、送風機が作動することで、電池収容室内及びフレーム内を通って送風機から車室内へ送風される空気流が発生する。したがって、電池収容室内の電池が発熱しているときに、送風機が車室内へ送風すれば、電池収容室内を流れることで暖められた（電池との間で熱交換された）空気が車室内に送風される。これにより、電池の熱を車室の暖房に利用することができる。しかも、車体のフレームによって電池収容室と送風機とが連通されているため、電池収容室と送風機とを連通させるダクトを削除（省略）することができる。またしかも、空調装置に設けられた送風機が、電池収容室からの空気を車室内へ送風するための送風機として兼用されるので、電池専用の送風機を削除（省略）することができる。したがって、ダクトや電池専用の送風機など（電池の熱を車室内へ送るための構成要素）によって車両のスペースが狭められることを防止又は抑制することができる。

請求項４に記載の発明に係る車両用暖房システムは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用暖房システムにおいて、前記送風機は、前記吸引した空気を車室内及び車外の何れか一方へ選択的に送風可能とされていることを特徴としている。

請求項４に記載の車両用暖房システムでは、送風機によって吸引された電池収容室からの空気を、車室内及び車外の何れか一方へ選択的に送風することができる。したがって、車室内の暖房が不要なときには、電池収容室内を通って送風機から車外へ送風される空気流を発生させることで、電池収容室内の電池を冷却することができる。

請求項５に記載の発明に係る車両用暖房システムは、請求項４に記載の車両用暖房システムにおいて、前記送風機は、前記吸引した空気を車室内に送風するための車室側送風口と、前記吸引した空気を車外へ送風するための車外側送風口と、前記車室側送風口を開閉可能とされた第１弁と、前記車体側送風口を開閉可能とされた第２弁とを有することを特徴としている。

請求項５に記載の車両用暖房システムでは、第１弁によって車室側送風口が開放されると共に第２弁によって車外側送風口が閉塞された状態で送風機が作動すると、送風機に吸引された空気が車室内へ送風される。また、第１弁によって車室側送風口が閉塞されると共に第２弁によって車外側送風口が開放された状態で送風機が作動すると、送風機に吸引された空気が車外へ送風される。したがって、第１弁及び第２弁の切換えによって、送風機の送風方向を切換えることができるので、送風機を簡単な構成にすることができる。

以上説明したように、請求項１に記載の発明に係る車両用暖房システムでは、電池の熱を車室の暖房に利用することができると共に、電池の熱を車室内へ送るための構成要素によって車両のスペースが狭められることを防止又は抑制することができる。

図１には、本発明の実施形態に係る車両用暖房システムが適用されて構成された車両１０が概略的な平面図にて示されている。また、図２は、この車両１０の部分的な構成が概略的な斜視図にて示されている。なお、図中矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＵＰは車両上方向を示し、矢印ＬＨは車両左方向を示している。

本実施形態に係る車両１０は、後述する電池１８（電気）を動力源とし、図示しないモータの駆動力で走行する電気自動車（「Ｐｕｒｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ」、「Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ」など）であり、車両前後方向に沿って延在する左右一対のサイドメンバ１２、１４（ボデーフレーム）を備えている。これらのサイドメンバ１２、１４は、中空の角筒状に形成されており、車両１０の車体の一部を構成している。なお、サイドメンバ１２、１４の前端部及び後端部には、それぞれ図示しないバンパリインフォースメントが結合されており、これらのバンパリインフォースメントによって、サイドメンバ１２、１４の前端側開口部及び後端側開口部が塞がれている。

左右一対のサイドメンバ１２、１４の間には、車両１０の前後方向中央部において、高さ寸法が小さい中空の直方体状に形成された電池ケース１６が配置されている。この電池ケース１６は、図示しない車室の下側（外側）で、図示しない締結具によってサイドメンバ１２、１４に固定されており、車体左側の側壁がサイドメンバ１２に接すると共に、車体右側の側壁がサイドメンバ１４に接している。この電池ケース１６の内部は、電池収容室とされており、この電池収容室内には、電池１８が収容されている。

電池ケース１６の左側の側壁、及びこれに接するサイドメンバ１２の側壁には、複数の排気口２０が形成されており、これらの排気口２０を介して電池ケース１６内（電池収容室内）とサイドメンバ１２内とが連通している。また、電池ケース１６の右側には、複数の外気取入口２１が形成されており、これらの外気取入口２１を介して電池ケース１６内が外気に連通している。

また、電池１８（電池ケース１６）の車体前方側において、左右一対のサイドメンバ１２、１４の間には、図示しない車室内の空気を調節するための空調装置２２（所謂ＨＶＡＣ）が設けられている。この空調装置２２は、本実施形態では、図示しない車室の外側（車体前方側）に配置されており、装置本体としてのエアコンユニット２４と、送風機としてのブロアユニット２６とを備えている。

エアコンユニット２４は、ハウジング２８内に導入された空気をヒートポンプサイクルによって暖めたり、冷凍サイクルによって冷却したりするものである。一方、ブロアユニット２６は、エアコンユニット２４のハウジング２８内で暖められた（又は冷却された）空気を車室内ヘ送風するためのものであり、ハウジング２８に連通するハウジング３０を備えている。このハウジング３０内には、モータの駆動力で回転されるブロアファン３２が設けられており、このブロアファン３２が回転されると、ハウジング２８内で暖められた（又は冷却された）空気がハウジング３０内に吸引され、ハウジング３０に形成された車室側送風口３４を介して車室内へ送風されるようになっている。

なお、図３に示されるように、ハウジング３０には、車室側送風口３４に対向する位置に、第１弁としてのバタフライ弁３６が取り付けられている。このバタフライ弁３６は、車室側送風口３４を開放する開放位置（図３の実線参照）と、車室側送風口３４を閉塞する閉塞位置（図３の二点鎖線参照）との間で回動可能とされており、図示しない駆動源によって開放位置と閉塞位置との間で回動される。そして、この駆動源は、空調装置２２の作動を制御する図示しない制御装置に電気的に接続されており、この制御装置によって駆動を制御されるようになっている。

また、ブロアユニット２６のハウジング３０は、車体左側の側壁がサイドメンバ１２に接する状態で車体に取り付けられており、この接触部分に設けられた吸気口３８を介してハウジング３０の内部とサイドメンバ１２の内部とが連通している。このため、ブロアファン３２が回転されると、サイドメンバ１２内の空気が吸気口３８を介してハウジング３０内に吸引される。そして、吸気口３８を介してハウジング３０内に吸引された空気は、エアコンユニット２４のハウジング２８内からハウジング３０内に吸引された空気（エアコンユニット２４によって調節された空気）と混合されて車室内へと送風される。

また、上述のようにサイドメンバ１２内の空気が吸引されると、電池ケース１６内の空気が排気口２０を介してサイドメンバ１２内に流入すると共に、外気取入口２１を介して電池ケース１６内に空気（外気）が流入する。このため、ブロアファン３２が回転されることで、電池ケース１６内及びサイドメンバ１２内を通ってブロアファン３２に向かう空気流が発生するようになっている。すなわち、本実施形態では、サイドメンバ１２の内側が、電池ケース１６とブロアファン３２とを連通させる通風路とされている。

また、ブロアユニット２６のハウジング３０には、ハウジング３０内に吸引された空気を車外へ送風（排出）するための車外側送風口４０が設けられており、この車外側送風口４０を介してハウジング３０の内部が車外に連通している。また、図３に示されるように、ハウジング３０には、車外側送風口４０に対向する位置に、第２弁としてのバタフライ弁４２が取り付けられている。このバタフライ弁４２は、車外側送風口４０を開放する開放位置（図３の二点鎖線参照）と、車外側送風口４０を閉塞する閉塞位置（図３の実線参照）との間で回動可能とされており、図示しない駆動源によって開放位置と閉塞位置との間で回動される。そして、この駆動源は、前述した制御装置に電気的に接続されており、この制御装置によって駆動を制御されるようになっている。

ここで、本実施形態では、上述の制御装置は、電池１８の充電時（回生時も含む。以下同じ）又は放電時において、車室内に設けられた図示しないエアコン用操作スイッチが「暖房」の状態にされると、図示しない駆動源によってバタフライ弁３６を開放位置に配置させると共にバタフライ弁４２を閉塞位置に配置させて、ブロアファン３２を作動させるようになっている。

また、制御装置は、電池１８の充電時又は放電時において、エアコン用操作スイッチが「ＯＦＦ」にされている場合には、図示しない駆動源によりバタフライ弁３６を閉塞位置に配置させると共にバタフライ弁４２を開放位置に配置させて、ブロアファン３２を作動させるようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態では、電池１８の充電時又は放電時において、車室内に設けられたエアコン用操作スイッチが「ＯＦＦ」にされているときには、バタフライ弁３６が閉塞位置に配置され、バタフライ弁４２が開放位置に配置されると共に、ブロアファン３２が作動される。これにより、サイドメンバ１２内の空気が吸気口３８を介してブロアファン３２のハウジング３０内に吸引され、ブロアファン３２の車外側送風口４０から車外に送風（排出）される。

また、サイドメンバ１２内の空気がブロアファン３２に吸引されることで、サイドメンバ１２内に連通する電池ケース１６内の空気がサイドメンバ１２内に流入すると共に、外気取入口２１を介して電池ケース１６内に空気（外気）が流入する。このため、ブロアファン３２が作動することで、電池ケース１６内及びサイドメンバ１２内を通ってブロアファン３２の車外側送風口４０から車外へ排出される空気流が発生する。したがって、電池ケース１６内において充電又は放電により発熱する電池１８が、上記空気流によって冷却される。

一方、電池１８の充電時又は放電時において、エアコン用操作スイッチが「暖房」の状態にされると、バタフライ弁３６が閉塞位置に配置され、バタフライ弁４２が開放位置に配置されると共に、ブロアファン３２が作動される。これにより、電池ケース１６内及びサイドメンバ１２内を通ってブロアファン３２の車室側送風口３４から車室内へ送風される空気流が発生する。したがって、上述した場合と同様に電池１８が冷却されると共に、電池１８の熱で暖められた空気が車室内に送風される。これにより、電池の熱（廃熱）を車室の暖房に利用することができる。

しかも、本実施形態では、車体のサイドメンバ１２によって電池ケース１６とブロアファン３２とが連通されているため、電池ケース１６とブロアファン３２とを連通させるダクトが不要である。またしかも、空調装置２２に設けられたブロアファン３２が、電池ケース１６からの空気（温風）を車室内又は車外に送風するための送風機として兼用されるので、電池専用の送風機が不要である。したがって、本実施形態では、上述のダクトや電池専用の送風機など（電池１８の熱を車室内や車外へ送るための構成要素）によって、車両のスペースが狭められたり、車両１０の製造コストが増加したりすることを防止することができる。

さらに、本実施形態では、電池１８の廃熱を車室の暖房に利用することができるので、エアコンユニット２４（メインの暖房装置）の出力を低下させることができる。このため、電池１８の消費電力を少なくすることができ、これにより、車両１０の航続距離を長くすることができる。しかも、上述のように電池専用の送風機が不要であるため、当該送風機が消費する分の電力も節約することができる。したがって、これによっても車両１０の航続距離を伸ばすことができる。

なお、上記実施形態において、図４に示されるように、電池１８を空調装置２２に接近させて配置する構成にすれば、サイドメンバ１２内を流れる空気（温風）の温度低下を少なくすることができるので、熱効率を向上させることができる。

また、上記実施形態では、空調装置２２が車室外に配置された場合について説明したが、本発明はこれに限らず、空調装置２２は、車室内に配置された通常タイプのものであってもよい。但しこの場合、図５に示されるように、ブロアユニット２６のハウジング３０内とサイドメンバ１２内とを連通させる短い吸入ダクト４６と、ハウジング３０内と車外とを連通させる短い排出ダクト４８とが必要になる。

また、上記実施形態では、車体のボデーフレームを構成するサイドメンバ１２によって、電池ケース１６とブロアファン３２とが連通された構成にしたが、本発明はこれに限らず、電池ケース１６とブロアファン３２とが他のボデーフレーム（例えば、クロスメンバなど）によって連通された構成にしてもよい。

さらに、上記実施形態では、モータの駆動力で走行する電気自動車の暖房システムとして本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は、エンジンとモータの駆動力を適宜利用して走行する車両（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の暖房システムとしても適用することができる。

本発明の実施形態に係る車両用暖房システムが適用されて構成された車両の概略的な平面図である。 図１に示された車両の部分的な構成を示す概略的な斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両用暖房システムを構成するブロアファンの概略的な側面図である。 図１に示される車両において電池を空調装置に接近させて配置した場合の平面図である。 図１に示される車両において空調装置を車室内に設置した場合の側面図である。

符号の説明

１０ 車両
１２、１４ サイドメンバ（フレーム）
１６ 電池ケース（電池収容室）
１８ 電池
２０ 排気口
２１ 外気取入口
２２ 空調装置
２６ ブロアユニット（送風機）
３４ 車室側送風口
３６ バタフライ弁（第１弁）
３８ 吸気口
４０ 車外側送風口
４２ バタフライ弁（第２弁）

Claims (5)

1. 中空状に形成され、車体を構成するフレームと、
   前記フレーム内に連通し且つ外気取入口が設けられた電池収容室内に収容され、所定時に発熱する電池と、
   前記フレーム内から吸引した空気を車室内へ送風可能な送風機と、
   を有する車両用暖房システム。
2. 車両に設けられると共に外気取入口及び排気口が設けられた電池収容室内に収容され、所定時に発熱する電池と、
   車室内の空気を調節するための空調装置に設けられ、前記空調装置によって調節された空気を車室内へ送風すると共に、吸気口を介して吸引した空気を車室内へ送風可能な送風機と、
   前記電池収容室の前記排気口と前記送風機の前記吸気口とを連通させた通風路と、
   を有する車両用暖房システム。
3. 中空状に形成され、車体を構成するフレームと、
   前記フレーム内に連通し且つ外気取入口が設けられた電池収容室内に収容され、所定時に発熱する電池と、
   車室内の空気を調節するための空調装置に設けられ、前記空調装置によって調節された空気を車室内へ送風すると共に、前記フレーム内から吸引した空気を車室内へ送風可能な送風機と、
   を有する車両用暖房システム。
4. 前記送風機は、前記吸引した空気を車室内及び車外の何れか一方へ選択的に送風可能とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用暖房システム。
5. 前記送風機は、前記吸引した空気を車室内に送風するための車室側送風口と、前記吸引した空気を車外へ送風するための車外側送風口と、前記車室側送風口を開閉可能とされた第１弁と、前記車体側送風口を開閉可能とされた第２弁とを有することを特徴とする請求項４に記載の車両用暖房システム。

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