JP2014201301A

JP2014201301A - 車両用バッテリ冷却装置

Info

Publication number: JP2014201301A
Application number: JP2013082122A
Authority: JP
Inventors: 則行大川; Noriyuki Okawa; 大塚　隆; Takashi Otsuka; 隆大塚; 季之本橋; Toshiyuki Motohashi; 哲佐久間; Satoru Sakuma
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-27

Abstract

【課題】車両用バッテリ冷却装置において、冷却時に生成する凝縮水による絶縁性の低下、短絡、電子部品の故障といった問題を回避する。
【解決手段】車両用バッテリ冷却装置１００は、バッテリ１を収容し、底面２ｂが外気に接触するケース２と、ケース２内に配置されてケース２内の空気又はバッテリ１を冷却する冷却器７と、底面２ｂに形成され、冷却器７で発生した凝縮水を貯留する貯留部２ｔと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリを冷却する技術に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車に搭載されるバッテリは、充放電時に発熱し温度が上昇するので、バッテリを冷却する装置が必要である。

特許文献１が開示するバッテリ冷却装置では、ケース内に、バッテリと冷却器（熱交換器）とを配置し、冷却器によって冷却されたケース内雰囲気をバッテリに送ることでバッテリを冷却している。

さらに、熱交換器でケース内雰囲気を冷却した時に凝縮水が発生すると、絶縁性の低下、短絡、電子部品の故障の原因となるので、ケースを密閉し、内部に不活性ガス又は乾燥空気を封入することで、凝縮水の発生を抑えている。

特開２００９−２５９７８５号公報

しかしながら、ケースの内外温度差に起因する内外圧力差、ケースを密閉するシールの経時劣化により、ケースの気密性を長期にわたって保持することは難しい。ケースの気密性が低下し、ケース内に水分を含んだ空気が入り込むと、冷却器において凝縮水が発生し、上記種々の問題が発生する。

この問題は冷却器によってケース内雰囲気を冷却する構成に限定されず、冷却器によってバッテリを直接冷却する構成でも同様に発生する。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、車両用バッテリ冷却装置において冷却時に生成する凝縮水による絶縁性の低下、短絡、電子部品の故障といった問題を回避することを目的とする。

本発明のある態様によれば、車両用バッテリ冷却装置であって、バッテリを収容し、底面が外気に接触するケースと、前記ケース内に配置されて前記ケース内の空気又は前記バッテリを冷却する冷却器と、前記底面に形成され、前記冷却器で発生した凝縮水を貯留する貯留部と、を備えたことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置が提供される。

上記態様によれば、冷却器で発生した凝縮水を貯留部に貯留し、外気との温度差を利用して凝縮水を気化させ、気化した凝縮水をケース外に排出させることができる。ケースが気密である必要がないので、凝縮水による絶縁性の低下、短絡、電子部品の故障といった不具合を長期に渡って防止することができる。

本発明の実施形態に係るバッテリ冷却装置の全体構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用バッテリ冷却装置（以下、「冷却装置」という。）１００の概略構成を示している。

バッテリ１は、電気的に相互接続された複数のセル１ｃで構成される。冷却装置１００は、バッテリ１の冷却に用いられ、ケース２と、隔壁３と、ブロアファンユニット４と、上流側ダクト５と、下流側ダクト６と、冷却器７と、ベント管８とを備える。

冷却装置１００の各構成について説明すると、ケース２は、バッテリ１と冷却装置１００の上記各構成要素３〜８とを収容するケースである。ケース２の底面２ｂは外気（車外の空気、この例では走行風）と接触している。底面２ｂの途中には、底面２ｂの一部を内側から外側に凹ませることで、冷却器７で発生する凝縮水を貯留する貯留部２ｔが形成されている。貯留部２ｔの内面には、親水性を高めるべく、親水性樹脂、界面活性剤等がコーティングされている。

また、ケース２の上面には、ケース２の内外を連通するベント孔２ｖが形成されている。ベント孔２ｖは、液相の水は通さないが水蒸気は通す透湿防水膜９によって封止されている。

隔壁３は、底面２ｂに対して平行に設けられ、縁部はケース２の側面に固定される。隔壁３は、ケース２の内部をバッテリ１が配置される上部空間２ｕと貯留部２ｔが配置される下部空間２ｄとに区画し、貯留部２ｔに貯留されている凝縮水がバッテリ１に向けて移動するのを阻止する。

ブロアファンユニット４は、ブロアファン及びブロアファンを回転させるモータとで構成される。

上流側ダクト５は、バッテリ１の冷却に供された空気をブロアファンユニット４に導くダクトである。

下流側ダクト６は、ブロアファンユニット４から送出される空気をバッテリ１に導くダクトである。下流側ダクト６の途中には、冷却器７が配置されるとともに、冷却器７で発生する凝縮水を下流側ダクト６外に排出するドレーン通路６ｄが、下流側ダクト６の冷却器が配置される位置、より具体的には冷却器７において凝縮水が発生する部位の下側位置に接続している。ドレーン通路６ｄは、隔壁３を貫通し、下端が貯留部２ｔの上方に開口している。

冷却器７は、冷凍サイクル（エアコンサイクル）のエバポレータである。冷却器７は、ブロアファンユニット４から送出された空気とエバポレータ内部を流通する冷媒（例えば、Ｒ−１３４ａ）との間で熱交換を行わせることで、ブロアファンユニット４から送出された空気を冷却する。

ベント管８は、下部空間２ｄに下端が開口し、隔壁３を貫通し、上端がベント孔２ｖの近傍に開口している。図１では、ベント管８の上端とベント孔２ｖとの間には隙間があるが、ベント管８の上端をベント孔２ｖに接続するようにしてもよい。

続いて、冷却装置１００の動作について説明する。

夏場等、外気温が３０℃を超え、バッテリ１の温度が高くなる状況では、ブロアファンユニット４及び冷却器７が作動する。

ブロアファンユニット４から送出された空気は、冷却器７によって１０℃以下まで冷却され、下流側ダクト６を通ってバッテリ１へと送られ、これによってバッテリ１が冷却される。

バッテリ１の冷却に供されて温度が上昇した空気は、上流側ダクト５を通ってブロアファンユニット４に戻され、ブロアファンユニット４によって再び送出される。

空気中には水分が含まれているので、冷却器７では凝縮水が発生する。凝縮水は、冷却器７から落下するとドレーン通路６ｄによって貯留部２ｔへと導かれ、貯留部２ｔに貯留される。凝縮水が下流側ダクト７の内面を伝ってバッテリ１に流れることはない。

また、上記の通り、貯留部２ｔとバッテリ１との間には隔壁３が設けられているので、車両の加減速時、コーナリング時等に貯留部２ｔに貯留された凝縮水が動いたとしても、貯留部２ｔからバッテリ１への凝縮水の移動が妨げられ、凝縮水がバッテリ１に付着することはない。

貯留部２ｔに貯留された凝縮水は３℃位と低く、貯留部２ｔの外側の外気と十分な温度差があるので、貯留部２ｔに貯留された凝縮水は、外気の熱によって温度が上昇し、気化が促進される。また、貯留部２ｔの内面に親水処理が施されているので、貯留部２ｔに貯留される凝縮水は、貯留部２ｔの全体に広がり、空気との接触面積が増えるので、これによっても気化が促進される。

なお、外気温が低くなると貯留部２ｔに貯留された凝縮水と外気との温度差が小さくなり、貯留部２ｔに貯留された凝縮水が気化しにくくなるが、外気温が低い状況ではバッテリ１の温度が低く冷却装置１００が運転されず、新たな凝縮水が発生しないので、これが問題になることはない。

気化した凝縮水は、ベント管８を通って下部空間２ｄからケース上部へと送られ、ベント孔２ｖからケース２の外（車外）へと放出される。ベント孔２ｖが透湿防水膜９によって封止されているので、外部からの水（雨水、湿気）の進入を防止ししつつ、気化した凝縮水をこのようにケース２の外に放出させることができる。

このように、本実施形態に係る冷却装置によれば、冷却器７で発生した凝縮水を貯留部２ｔに貯留し、外気との温度差を利用して凝縮水を気化させ、気化した凝縮水をケース２の外に排出させることができる。ケース２は気密である必要はなく、凝縮水による絶縁性の低下、短絡、電子部品の故障といった不具合を長期に渡って防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、冷却器７を冷凍サイクルのエバポレータとしているが、ブロアファンユニット４から送られる空気を冷却できる装置であれば他の装置、例えば、水冷プレート、ペルチェ素子であってもよい。

また、バッテリ１を冷却する構成は、ブロワファンユニット４からバッテリ１に送られる空気を冷却器７によって冷却する構成に限定されず、冷却器７をバッテリ１に接触させ、冷却器７によってバッテリ１を直接冷却する構成であってもよい。

また、貯留部２ｔは、底面２ｂをケース２の内側から外側に凹ませて形成される補強用ビード部がある場合は、補強用ビード部を貯留部２ｔとして用いてもよい。

また、貯留部２ｔの内面に施される親水処理は、親水性樹脂、界面活性剤等を塗布する処理に限定されず、スポンジ、フェルト等の多孔質材を貯留部２ｔの内面に貼り付ける処理であってもよい。貯留部２ｔの内面にスポンジ等の多孔質材を貼り付ける処理であっても、同様に貯留部２ｔに貯留された凝縮水を拡散させて空気との接触面積を増大させ、凝縮水の気化を促進させることができる。

１バッテリ
２ケース
２ｂ底面
２ｔ貯留部
２ｖベント孔
３隔壁
７冷却器
６ｄドレーン通路
９透湿防水膜
１００バッテリ冷却装置

Claims

車両用バッテリ冷却装置であって、
バッテリを収容し、底面が外気に接触するケースと、
前記ケース内に配置されて前記ケース内の空気又は前記バッテリを冷却する冷却器と、
前記底面に形成され、前記冷却器で発生した凝縮水を貯留する貯留部と、
を備えたことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。
請求項１に記載の車両用バッテリ冷却装置であって、
前記冷却器で発生した凝縮水を前記貯留部に導くドレーン通路を備えたことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。
請求項１又は２に記載の車両用バッテリ冷却装置であって、
前記貯留部は、前記底面の一部をケースの内側から外側に凹ませて形成される凹部である、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。
請求項３に記載の車両用バッテリ冷却装置であって、
前記凹部は、前記底面に形成される補強用ビード部である、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。
請求項１から４のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却装置であって、
前記貯留部と前記バッテリとの間に前記貯留部から前記バッテリへの凝縮水の移動を妨げる隔壁をさらに備えたことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。
請求項１から５のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却装置であって、
前記ケースには、ケース内外を連通するベント孔が形成されており、
前記ベント孔を封止する透湿防水膜をさらに備えた、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。
請求項１から４のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却装置であって、
前記ケースには、ケース内外を連通するベント孔が形成されており、
前記ベント孔に設けられる透湿防水膜と、
前記貯留部と前記バッテリとの間に前記貯留部から前記バッテリへの凝縮水の移動を妨げる隔壁と、
前記隔壁を貫通し、前記貯留部で蒸発した凝縮水を前記ベント孔に導くベント管と、
をさらに備えたことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。
請求項１から７のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却装置であって、
前記貯留部の内面に親水処理が施されている、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却装置。