JP2013071517A - バッテリ冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雨天時等であっても可能な限り低湿度な空気を供給可能であり、かつ雨水等がバッテリが配置された領域等に浸入することを阻止可能であると共に、十分な冷却性能を発揮可能であり、他部材との干渉等が生じることなく設置可能なバッテリ冷却装置の提供を目的とした。
【解決手段】バッテリ冷却装置１は、バッテリ２０により供給された電力により発生する動力を用いて走行可能な車両１０に用いられる。バッテリ冷却装置１は、車両１０に搭載されたシート５０の背もたれ５２ａに空気を取り込む空気導入口５６が設けられており、空気導入口５６において取り込まれた空気をバッテリ配置領域４０に向けて供給し、バッテリ２０を冷却することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるハイブリッド車あるいは電気自動車のように、バッテリにより供給された電力により発生する動力を用いて走行可能な車両に搭載されたバッテリを冷却するために好適なバッテリ冷却装置に関する。

近年、急速に普及しつつあるハイブリッド車あるいは電気自動車においては、例えばリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池のように、高容量であって高出力のバッテリが搭載されており、このバッテリにより供給された電力によって発生する動力を用いて走行することが可能な構成とされている。この種の車両においては、バッテリにおいて発生する熱をいかにして効率よく放出させるかが問題視されている。

そこで、かかる知見に基づき、従来技術においては、下記特許文献１あるいは特許文献２に開示されているような方策が講じられている。具体的には、下記特許文献１に開示されている電気自動車用バッテリの強制冷却装置においては、車両の床下部に設けられたバッテリを冷却すべく、バッテリ設置スペースに対して車両前方側にファンを設けた構成とし、このファンを駆動させることにより発生する気流をバッテリに向けて供給する構成を採用している。

また、下記特許文献２に開示されている電気自動車のバッテリ冷却装置においては、バッテリの設置スペースに対して後方側にファンを設けることにより、バッテリの設置スペース内の空気を強制的に排気させることにより空気流を形成し、バッテリを冷却することとしている。

特開２００１−１３０２６８号公報 特開平９−９９７４５号公報

ここで、上述したように、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるバッテリは高容量かつ高出力のものが用いられるため、電池性能の維持、安全性確保等の観点から可能な限り乾燥した雰囲気下に配置されることが好ましい。

しかしながら、上述した特許文献１あるいは特許文献２に開示されている従来技術においては、バッテリを冷却するための空気流を形成することについて配慮がなされているものの、バッテリを乾燥した雰囲気下に配置するという観点においては十分な配慮がなされていない。すなわち、上述した従来技術のものにおいては、車両の床面近傍に空気の導入口あるいは排出口を設けた構成としている。そのため、従来技術においては、バッテリが配置されている領域、あるいはバッテリ冷却用の空気が流れる空気流通経路内に雨水等の水分が浸入してしまうことや、湿度の高い空気が導入されることがある。そのため、従来技術においては、バッテリが高湿度雰囲気下にさらされてしまう可能性がある。

上述した課題に鑑み、本発明者らは、図２（ａ）に示すように車両のカウル部に吸気口１００を設け、インパネの奥側に設置したブロア１０２によりバッテリ設置領域に冷却用の空気を導入してバッテリ１０４を冷却する構成を検討した。また、図２（ｂ）に示すように、車両に搭載されるシート１０６の下方にバッテリ設置領域１０８を設け、この領域内に配置されたブロア１１０を作動させることにより空気を循環させ、バッテリ１１２を冷却する構成を検討した。

しかしながら、図２（ａ）に示す構成を採用した場合には、インパネ内に空気導入用のブロア１０２やダクト１０３を設けるためのスペースが必要になる。これにより、インパネ内等に設けられた他部材との干渉を回避せざるを得ず、車両内の居室のスペースが小さくなる、あるいは車両の大きさが大きくなるといった問題が生じてしまう。また、図２（ｂ）に示すようにシート１０６の下に設けたバッテリ設置領域１０８内において空気を循環させる構成とした場合、新たな空気が導入されず、十分な冷却性能が得られないという問題が発生することになる。

そこで、本発明は、雨天時等であっても可能な限り低湿度な空気を供給可能であり、かつ雨水等がバッテリが配置された領域等に浸入することを阻止可能であると共に、十分な冷却性能を発揮可能であり、他部材との干渉等が生じることなく設置可能なバッテリ冷却装置の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明のバッテリ冷却装置は、バッテリにより供給された電力により発生する動力を用いて走行可能な車両に用いられるものであり、前記車両に搭載されたシートの一部に、空気を取り込む空気導入口が設けられており、前記空気導入口において取り込まれた空気を前記バッテリが配置されたバッテリ配置領域に向けて供給可能であることを特徴とするものである。

本発明のバッテリ冷却装置においては、シートの一部に設けられた空気導入口から取り込んだ空気をバッテリ配置領域に供給可能とされている。そのため、本発明のバッテリ冷却装置においては、雨天時であってもバッテリ配置領域に雨水等が浸入することを防止し、乾燥した空気を安定して供給することができる。従って、本発明のバッテリ冷却装置によれば、電池性能の維持及び安全性を確保しつつ、十分な冷却性能を発揮させることが可能である。

また、本発明のバッテリ冷却装置は、図２（ａ）に示す構成のようにインパネ内に空気導入用のブロアやダクトを設ける必要がない。そのため、本発明のバッテリ冷却装置は、他部材との干渉について最小限の考慮により設置することができる。また、他部材との干渉についての考慮が最小限で済むため、部品サイズ等の制約も小さく、製造コストを最小限に抑制することができる。さらに、他部材と干渉するような入り組んだ場所に部品を設置する必要がないため、メンテナンス等も容易に実施することができる。

上述した本発明のバッテリ冷却装置は、前記バッテリ配置領域に導入された空気を導出させるための空気排出経路が設けられており、前記空気排出経路における空気流入側の端部が前記バッテリ配置領域に連通し、空気排出側の端部が前記バッテリ配置領域に対して車両上方側に位置していることを特徴とするものであることが好ましい。

本発明のバッテリ冷却装置においては、バッテリ配置領域に連通した空気排出経路が設けられており、この空気排出経路の空気排出側の端部がバッテリ配置領域に対して車両上方側に位置している。そのため、本発明のバッテリ冷却装置においては、空気排出経路内に雨水等が浸入することを確実に防止できる。また、本発明のバッテリ冷却装置によれば、雨水等の浸入に伴う副次的な不具合、すなわち電池性能の低下等の問題が発生することを回避できる。

ここで、一般的に温度上昇した空気は上昇しやすい傾向にある。本発明のバッテリ冷却装置において、バッテリ配置領域に導入された空気は、バッテリの冷却に伴い温度上昇する。また、本発明尾バッテリ冷却装置においては、空気排出経路の末端部分（空気排出側の端部）を車両上方側に設けるべく、空気導入経路が上方に向けて延びるように形成される。そのため、本発明のバッテリ冷却装置においては、バッテリ配置領域内においてバッテリの冷却により温度上昇した空気がスムーズに空気排出経路を介して外部に放出されることになる。またその結果、低温である外気をバッテリ配置領域に対してスムーズに導入することが可能となる。すなわち、バッテリ配置領域における吸排気が効率よく行われる。従って、本発明のバッテリ冷却装置によれば、バッテリの冷却効率を向上させることが可能となる。

本発明によれば、雨天時等であっても可能な限り低湿度な空気を供給可能であり、かつ雨水等がバッテリが配置された領域等に浸入することを阻止可能であると共に、十分な冷却性能を発揮可能であり、他部材との干渉等が生じることなく設置可能なバッテリ冷却装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置を搭載した車両の構成を示す説明図であり、（ａ）は車両を側方から見た状態を示し、（ｂ）は（ａ）の車両を一部の構成を省略しつつ上方から見た状態を示す。 （ａ），（ｂ）は本発明者らが検討したバッテリ冷却装置を搭載した車両の構成を示す説明図である。

続いて、本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置１について、これを搭載した車両１０を例に挙げて説明する。車両１０は、バッテリ２０により供給された電力により発生する動力を用いて走行可能であり、いわゆるハイブリッド車、あるいは電気自動車に分類されるものである。また、車両１０は、左右のドアを備えていない、いわゆるコミュータタイプのものでもある。車両１０は、屋根１２を備えており降雨時にも居室１４には雨水等は浸入しない構成とされているものの、居室１４は完全に閉空間となる訳ではない。そのため、居室１４には、車両１０の走行中においても外気が自由に出入りできる状態にある。

バッテリ２０は、例えばリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池等の高容量かつ高出力の電池によって構成されている。バッテリ２０は、車両１０を構成するフレーム３０のうち、床部１６を構成するフロアフレーム３２によって形成されたバッテリ配置領域４０内に収容されている。具体的には、バッテリ配置領域４０は、床部１６内の空間１８を６つの区画１８ａ〜１８ｆに分割した状態において、車両前方側の中央部分の区画１８ｆを除く残りの５つの区画１８ａ〜１８ｇに相当し、これらの区画１８ａ〜１８ｇ内にバッテリ２０が嵌め込まれている。区画１８ｆには、バッテリ２０に対して電気的に接続された機器類等が収容されている。

バッテリ冷却装置１は、上述したバッテリ２０を冷却するための空冷式の冷却装置である。バッテリ冷却装置１は、車両１０を構成するフレーム３０、シート５０等を構成部材として利用することにより構築された通気経路６０を有する。また、バッテリ冷却装置１は、通気経路６０に空気を流通させるための送風機７０を備えている。

さらに詳細に説明すると、通気経路６０は、バッテリ配置領域４０に対して空気の流れ方向上流側の空気導入経路６２と、下流側の空気排出経路６４とを有する。通気経路６０は、これらの経路６２，６４と、バッテリ配置領域４０との組み合わせによって構成される一連の空気流路である。

空気導入経路６２は、バッテリ配置領域４０に対して空気を導入させるための経路であり、シート５０を利用して構成されている。具体的には、シート５０は、車両１０の居室１４内において床部１６の略中央部に設置されている。シート５０は、運転者が着座するためのシート本体部５２と、シート本体部５２の台座として機能する脚部５４とを有する。シート本体部５２は、クッション材等を内蔵したものであり、内部を空気が通過可能とされている。シート本体部５２には、空気を取り込むための空気導入口５６が設けられている。

空気導入口５６は、シート５０のいかなる場所に設置されていても良いが、本実施形態においては、シート本体部５２を構成する背もたれ５２ａにおいて背面側の位置に開口するように設けられている。また、空気導入口５６は、いかなる形状、あるいは大きさのものであっても良いが、デザイン等を考慮しつつ、十分な吸気性能を発揮可能な形状、位置に設置することが望ましい。具体的には、空気導入口５６は、シート本体部５２の座面部５２ｂ、あるいは脚部５４に設けることが可能である。なお、空気導入口５６を座面部５２ｂに設ける場合には、着座することにより空気導入口５６が閉塞される等して空気の吸入が阻害されることのないよう、位置等に配慮することが望ましい。

脚部５４は、上述したシート本体部５２との間で通気可能なように設けられている。また、脚部５４内は、中空の空間となっている。そのため、シート本体部５２の空気導入口５６から取り込まれた空気を脚部５４内に導入することが可能である。また、車両１０の床部１６において、脚部５４の直下に設けられた床部開口１６ａを介し、脚部５４の内部空間とバッテリ配置領域４０とが連通している。

ここで、床部開口１６ａは、上述したバッテリ配置領域４０の略中央部に位置している。また、脚部５４内において、床部開口１６ａには送風機７０が取り付けられている。そのため、送風機７０を作動させることにより、図１に矢印で示すように、上述した空気導入口５６からシート５０を介して脚部５４内に空気を導入すると共に、脚部５４内に導入された空気をバッテリ配置領域４０内の各区画１８ａ〜１８ｆに向けて略均等に分散させつつ導入させることができる。これにより、各区画１８ａ〜１８ｇに設置されたバッテリ２０を空冷することができる。

また、空気排出経路６４は、バッテリ配置領域４０においてバッテリ２０を冷却することにより温度上昇した空気をバッテリ配置領域４０の外部に排出するための経路である。空気排出経路６４は、車両１０を構成するフレーム３０のうち、バッテリ配置領域４０に対して車両１０の前方側及び後方側に位置するフロント側フレーム３４及びリア側フレーム３６によって構成されている。フロント側フレーム３４は、車両１０のＡピラー（フロントピラー）を構成するものである。また、リア側フレーム３６は、車両１０のＣピラー（リアピラー）を構成するものである。

フロント側フレーム３４及びリア側フレーム３６は、いずれも中空であり、バッテリ配置領域４０よりも上方に立ち上がっている。また、フロント側フレーム３４及びリア側フレーム３６の下端部、すなわち空気流入側となるバッテリ配置領域４０側の端部は、バッテリ配置領域４０に連通している。フロント側フレーム３４及びリア側フレーム３６の上端部、すなわち空気排出側となる部分がバッテリ配置領域４０に対して上方側の位置において開口している。従って、バッテリ配置領域４０内においてバッテリ２０の冷却により温度上昇した空気は、図１において矢印で示すように、フロント側フレーム３４あるいはリア側フレーム３６内を通って、これらのフレーム３４，３６の上端側の開口から排出される。

本実施形態のバッテリ冷却装置１においては、シート５０の一部をなす背もたれ５２ａの背面に設けられた空気導入口５６から取り込んだ空気をバッテリ配置領域４０に供給可能とされている。また、車両１０において、居室１４は密閉空間とはならないものの屋根１２が存在することから降雨時であってもシート５０には雨水が付着しない。そのため、本実施形態のバッテリ冷却装置１においては、バッテリ配置領域４０に雨水等が浸入することがなく、バッテリ２０の冷却用として乾燥した空気を安定して供給することができる。従って、バッテリ冷却装置１によれば、バッテリ２０の性能維持及び安全性を確保しつつ、十分な冷却性能を発揮させることが可能である。

また、バッテリ冷却装置１においては、車両１０の構成部材であるフレーム３０やシート５０を構成部材として活用している。また、送風機７０については、シート５０の脚部５４内の空間を利用して設置している。そのため、バッテリ冷却装置１は、車両１０を構成する他部材との干渉について最小限の考慮により設置することができる。また、車両１０を構成する他部材との干渉についての考慮が最小限で済み、送風機７０等の部品のサイズ等についての制約が少ない。そのため、バッテリ冷却装置１の製造コストを最小限に抑制することができる。また、バッテリ冷却装置１は、メンテナンス等も容易に実施することができる。

本実施形態のバッテリ冷却装置１においては、バッテリ配置領域４０に連通した空気排出経路６４の下流端がバッテリ配置領域４０に対して上方側に位置している。そのため、バッテリ冷却装置１においては、空気排出経路６４内に雨水等が浸入することを確実に防止できる。また、バッテリ冷却装置１によれば、雨水等の浸入に伴う電池性能の低下等の不具合が発生することを防止できる。

本実施形態のバッテリ冷却装置１においては、空気排出経路６４の末端部分（空気排出側の端部）を車両上方側に設けるべく、空気導入経路が上方に向けて延びるように形成される。そのため、バッテリ配置領域４０においてバッテリ２０の冷却に伴って温度上昇した空気をスムーズに空気排出経路６４に流入させ、外部に放出させることができる。また、高温の空気がバッテリ配置領域４０から次々と排出されるため、空気導入経路６２を介して低温である外気がバッテリ配置領域４０に対してスムーズに導入される。従って、バッテリ冷却装置１によれば、バッテリ２０を効率よく冷却することができる。

また、本実施形態においては、床部１６ａの略中央部に床部開口１６ａが形成され、その上にシート５０の脚部５４が配置されていることから、脚部５４内に導入された空気を送風機７０によって各区画１８ａ〜１８ｆに略均等に分散させることができる。そのため、各区画１８ａ〜１８ｇに収容されている各バッテリ２０をムラ無く均等に冷却することができる。

なお、本実施形態においては、床部１６ａの略中央に床部開口１６ａを設け、これに送風機７０を設置した構成を例示したが、シート５０の配置次第によって床部開口１６ａ及び送風機７０の位置を適宜変更することも可能である。このように床部開口１６ａ等を各バッテリ２０の配置に対して偏在させる場合には、冷却用の空気を各バッテリ２０に対してムラ無く供給可能なように、偏向板等を設ける等の方策を講じることが望ましい。

本発明のバッテリ冷却装置は、ハイブリッド車あるいは電気自動車のように、バッテリにより供給された電力により発生する動力を用いて走行可能な車両において利用可能である。また特に、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池のように、高容量であって高出力のバッテリを駆動力の供給源として搭載した車両において好適に利用可能である。

１ バッテリ冷却装置
１０ 車両
２０ バッテリ
３０ フレーム
４０ バッテリ配置領域
５０ シート
５６ 空気導入口
６０ 通気経路
６２ 空気導入経路
６４ 空気排出経路
７０ 送風機

Claims (2)

1. バッテリにより供給された電力により発生する動力を用いて走行可能な車両におけるバッテリ冷却装置であって、
   前記車両に搭載されたシートの一部に、空気を取り込む空気導入口が設けられており、
   前記空気導入口において取り込まれた空気を前記バッテリが配置されたバッテリ配置領域に向けて供給可能であることを特徴とするバッテリ冷却装置。
2. 前記バッテリ配置領域に導入された空気を導出させるための空気排出経路が設けられており、
   前記空気排出経路における空気流入側の端部が前記バッテリ配置領域に連通し、空気排出側の端部が前記バッテリ配置領域に対して車両上方側に位置し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。

Images