JP2015113013A

JP2015113013A - バッテリ冷却装置

Info

Publication number: JP2015113013A
Application number: JP2013256791A
Authority: JP
Inventors: 優原田; Masaru Harada; 泰明松井; Yasuaki Matsui
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-22
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: JP6225686B2

Abstract

【課題】車室外の空気をバッテリに供給する場合でも、排気口にフィルタを設けずに異物の侵入を防ぐことができるバッテリ冷却装置を提供すること。
【解決手段】バッテリ１０の排気口１７ｂ付近の異物を検知する異物検知センサ１９と、吸気口１０ａからバッテリ１０内部に空気を吸入してそのバッテリ１０内部を循環させて排気口１７ｂから排気させる送風ファン１５と、異物検知センサ１９が異物を検知したとき、送風ファン１５を動作させて、排気口１７ｂから排出される空気で排気口１７ｂ付近の異物を除去するＥＣＵ２１と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、バッテリ冷却装置に関し、特に、車室外の空気を車両駆動用バッテリの冷却に用いるバッテリ冷却装置に関する。

駆動源として電動モータを搭載する電気自動車やハイブリッド自動車は、この電動モータに電力を供給するため、大容量の電力を蓄電可能な車両駆動用バッテリを搭載している。この車両駆動用バッテリは、充放電を繰り返すことなどにより高温になり、高温になると充電効率が下がることが知られている。このため、送風ファンによりバッテリに空気を供給してバッテリを冷却することが行われている。

このような場合、空気を取り入れる吸気口や空気を排出する排気口から埃や水滴などの異物が侵入すると、漏電を誘発する可能性がある。

特許文献１では、車両の車室内の空気を送風ファンによりバッテリに供給するバッテリ冷却装置において、フロントガラスに設けた雨滴感知センサが雨滴を検知したときに、窓やサンルーフが開いている場合は、送風ファンを停止することで雨滴侵入を防止している。また、特許文献２では、吸気口にフィルタを設けて埃や水滴が侵入することを防いでいる。

特開２０１０−１７９８７８号公報特開２０１１−１６２１５２号公報

しかしながら、車室外の空気をバッテリに供給する場合、侵入してくる異物の量が多いため、特許文献１のように送風ファンを停止するだけでは、侵入を防ぐことができないという問題があった。

また、特許文献２のように吸気口にフィルタを設けた場合、吸気口からの侵入は防げるが、排気口からの異物の侵入は防げない。

吸気・排気口の両方にフィルタを設けた場合、バッテリの送風経路における通気抵抗が増加し、送風ファンの送風能力を上げなければならない。送風能力を上げるため送風ファンを大型化すると、占有スペースが大きくなるとともにコストが増大してしまう。また、送風ファンが大型化すると、同じ風量を送風する場合でも騒音が大きくなってしまう。また、フィルタを吸気・排気口に設けなければならないため、コストが増大してしまう。

そこで、本発明は、車室外の空気をバッテリに供給する場合でも、排気口にフィルタを設けずに異物の侵入を防ぐことができるバッテリ冷却装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、車両に搭載される電気機器に電力を供給するバッテリモジュールがケース内に収容されているバッテリに設置されて、このケースに設けられた吸気口から空気を送風ファンによって導入しケースに設けられた排気口から排出するバッテリ冷却装置であって、排気口付近の異物を検知する異物検知センサと、この異物検知センサが異物を検知したとき、送風ファンを動作させる送風制御部と、を備えることを特徴とするものである。

このように、上記の第１の態様によれば、排気口付近に異物を検知すると送風ファンにより排気口から空気を排出しているため、排気口にフィルタを設けなくても排気口から異物が侵入することを防ぐことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置を搭載する車両の透視側面図である。図２は、そのバッテリの拡大透視側面図である。図３は、そのバッテリの背面図である。図４は、そのバッテリ内における冷却風の流れを説明するバッテリの透視側面図である。図５は、本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置を示す概念ブロック図である。図６は、その処理を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図６は本発明の一実施形態に係るバッテリ冷却装置を示す図である。

図１および図２において、車両１００は、フロントシート１０１と、リアシート１０２とを設置するフロアパネル１０５の上方に車室Ｒを形成している。この車室Ｒの後方は、ハッチバックドア１０９の開閉により開放可能な荷室（ラゲッジルーム）Ｌとして利用可能に構築されている。この車両１００は、その荷室Ｌ内に大容量のバッテリ１０を搭載するハイブリッド自動車として構築されている。

ここで、ハイブリッド自動車は、図示することは省略するが、駆動源となる電動モータにバッテリ１０から電力を供給して、内燃機関と共に適宜電動モータを駆動させることによりハイブリッド自動車の所望の速度での走行を実現する。また、バッテリ１０は、車載する空調装置などの電気機器に電力供給して車室Ｒ内の空調処理などを実行する。なお、本実施形態では、ハイブリッド自動車を一例として説明するが、これに限るものではなく、同様な構造を電動モータの駆動力のみで走行する電気自動車にも適用可能であることは言うまでもない。

バッテリ１０は、上部ケース１１と下部ケース１２の上下２分割したバッテリケース内に複数のバッテリモジュールＢＭ列を収容している。この上部ケース１１と下部ケース１２は、フランジ形状の開口縁部１１ａ、１２ａを互いに突き合わせることにより内部にバッテリモジュールＢＭ列の収容空間を形成する。

バッテリモジュールＢＭ列は、複数枚のバッテリモジュールＢＭを水平方向に並列させている。このバッテリモジュールＢＭ列は、バッテリ１０内では２段に積んだ状態にして収納することにより大容量電力を蓄電できるように回路設計されている。

フロアパネル１０５には、バッテリ１０を設置する開口部１０５ａが形成されている。このフロアパネル１０５の開口部１０５ａの下方には、その開口部１０５ａの開口縁に概略一致する相似枠形状のサブフレーム３１が車両１００の骨格部材として機能するサイドメンバ１１５（図３を参照）やこれに連結されている不図示のクロスメンバに取付固定されている。バッテリ１０は、このサブフレーム３１を介してサイドメンバ１１５などに取付固定されて支持されている。

すなわち、図３に示すように、バッテリ１０は、上下ケース１１、１２の開口縁部１１ａ、１２ａをサブフレーム３１に支持固定させることにより、車両１００の荷室Ｌにおけるフロアパネル１０５の設置レベルよりも、上部ケース１１の一部が上側に位置するように取り付けられている。下部ケース１２は、全体がフロアパネル１０５の設置レベルよりも下側に位置するように取り付けられている。

このバッテリ１０の上部は、荷室Ｌのフロアパネル１０５に連続するように上カバーパネル１０６が取り付けられている。上カバーパネル１０６は、上部ケース１１側が荷室Ｌ内に露出しないように覆っている。

同様に、このバッテリ１０の下部は、このバッテリ１０自体を支持させるサブフレーム３１に上下ケース１１、１２の開口縁部１１ａ、１２ａと共に下カバーパネル１０８が取り付けられている。この下カバーパネル１０８は、下部ケース１２側が車両１００の路面に対面する下側で露出しないように覆っている。

また、上カバーパネル１０６は、フランジ形状の開口縁部１０６ａをフロアパネル１０５の開口部１０５ａの周縁部に対面固定させて閉じられている。同様に、下カバーパネル１０８は、フランジ形状の開口縁部１０８ａがサブフレーム３１に対面固定されている。

なお、サブフレーム３１は、サイドメンバ１１５やクロスメンバに、スペーサ的に機能する棒状部材３２を介在させてネジ止め等されることにより締付固定されるようになっている。この棒状部材３２は、上記の上下カバーパネル１０６、１０８の開口縁部１０６ａ、１０８ａ間にフロアパネル１０５とサブフレーム３１の設置高さ分だけの開口空間Ｓｏを確保する。この開口空間Ｓｏは、上下カバーパネル１０６、１０８と上下ケース１１、１２と間の隙間空間Ｓｓを介する外気などの出入りを可能にしている。

さらに、上カバーパネル１０６には、上部のほぼ全面が開口して蓋部材のサービスリッド１０７が着脱可能に取り付けられている。バッテリ１０は、そのサービスリッド１０７を外して開口部の全面を開放することにより各種メンテナンス作業を行えるようになっている。

そして、バッテリ１０は、図４に示すように、吸気口１０ａを上部ケース１１の上面に開口させて、また、背面開口１０ｂを上部ケース１１の背面に開口させている。上部ケース１１の上面の内側には、バッテリケース内部の温度を検出するバッテリ温度センサ１４が設けられている。

吸気口１０ａには、空気中の埃や水滴などの異物の侵入をフィルタ部材１８により防ぐエアクリーナ１６が設けられている。また、背面開口１０ｂには、排出された空気を上下カバーパネル１０６、１０８間の開口空間Ｓｏに導く排気ダクト１７が設けられている。

エアクリーナ１６は、上部ケース１１上面の吸気口１０ａを覆う位置に設置されて、下面側に開口する流出口１６ａを直接その吸気口１０ａに連通させるようになっている。また、このエアクリーナ１６は、流入口（空気流入口）１６ｂから外気を取り込むようになっている。

排気ダクト１７は、上部ケース１１の背面側に開口する背面開口１０ｂに一端側開口１７ａを連結して、下方向に伸びる本体管部１７ｃを介して背面方向に開口する排気口１７ｂが上下カバーパネル１０６、１０８間の開口空間Ｓｏに位置するように設置されている。排気口１７ｂは、上下方向に伸びる本体管部１７ｃの下端を背面方向に曲げて、背面に開口するようになっている。このため、排気口１７ｂから侵入した小石などの空気中に浮遊し難い少し重量のあるものは、本体管部１７ｃを上昇することなく、背面開口１０ｂからバッテリケース内部に侵入することはない。

排気口１７ｂには、侵入してくる埃や水滴などの異物を検知する異物検知センサ１９が設けられている。この異物検知センサ１９は、排気口１７ｂから排出される空気の流れを妨げない形態で排気口１７ｂ内に設けられている。異物検知センサ１９は、異物が接触すると電気信号を送信して異物を検知したことを通知するようになっている。また、異物検知センサ１９は、排気ダクト１７内に侵入してくる異物のみを検知するようになっている。

送風ファン１５は、バッテリ１０における上段のバッテリモジュールＢＭ列の上方に位置するように、上部ケース１１内に配置されて、その上部ケース１１上面の吸気口１０ａから外気を吸気するように設置されている。

このバッテリ１０は、上下のバッテリモジュールＢＭ列間などにも送風ファン１５が引き込んだ外気を少ない通気抵抗で流通させる流体流路Ｆｒが形成されている。この流体流路Ｆｒは、吸気口１０ａから引き込んだ低温の外気を内部空気との温度差を利用しつつバッテリモジュールＢＭ間を降下させた後に上下ケース１１、１２の内面側を沿うように上昇する経路に形成されている。

このバッテリ１０は、バッテリ温度センサ１４が検出した温度に基づいて、送風ファン１５を動作させ、吸気口１０ａから外気を冷却風として内部に導入して排気口１７ｂから排気することにより、電流の出入力時の発熱を冷却するバッテリ冷却装置２０（図５を参照）を備えている。

バッテリ冷却装置２０は、図５に示すように、異物検知センサ１９と、バッテリ温度センサ１４と、送風ファン１５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１と、を備えて構成されている。

ＥＣＵ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを備え、予めメモリ内に格納されている各種制御プログラムに従って送風ファン１５を制御してバッテリケース内の温度を所定値以上にならないようにする温度制御を実行する。

このＥＣＵ２１は、バッテリ温度センサ１４の検出するバッテリケース内の温度を監視している。バッテリ温度センサ１４の検出する温度が予め設定された上限温度以上になった場合、ＥＣＵ２１は、送風ファン１５を動作させて低温の外気をバッテリケース内に導入して、バッテリケース内の温度を低下させる。

ここで、上限温度は、バッテリ１０の充電効果等が低下しない状態の温度の上限値であり、実験等により求められ、ＥＣＵ２１のメモリに記憶されている。

また、ＥＣＵ２１は、排気口１７ｂからバッテリケース内部に侵入してくる異物を異物検知センサ１９が検知すると、送風ファン１５を動作させて排気口１７ｂから空気を排出させ、侵入してくる異物を除去する。すなわち、ＥＣＵ２１は、送風制御部を構成する。

以上のように構成された本発明の実施形態に係るバッテリ冷却装置２０による排気口１７ｂの異物の除去動作について図６を参照して説明する。なお、以下に説明する異物の除去動作は、ＥＣＵ２１の動作開始と同時に開始され、予め設定された時間間隔で繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ２１は、バッテリ温度センサ１４の検出するバッテリ１０の温度が予め設定された上限温度以上か否かを判定する（ステップＳ１１）。

バッテリ温度センサ１４の検出する温度が予め設定された上限温度以上であると判定した場合、ＥＣＵ２１は、送風ファン１５をオンにして、バッテリケース内部に外気の導入を開始して（ステップＳ１２）、処理を終了する。

このように、バッテリ１０の温度が上限温度以上であれば、バッテリ１０を冷却するために送風ファン１５がオンにされ、排気口１７ｂから空気が排出されて排気口１７ｂからの異物の侵入を防ぐことができる。

バッテリ温度センサ１４の検出する温度が予め設定された上限温度より低いと判定した場合、ＥＣＵ２１は、異物検知センサ１９が異物を検知しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

異物検知センサ１９が異物を検知していると判定した場合、ＥＣＵ２１は、ステップＳ１２に進み、送風ファン１５をオンにして、処理を終了する。

異物検知センサ１９が異物を検知していない判定した場合、ＥＣＵ２１は、送風ファン１５をオフにして（ステップＳ１４）処理を終了する。

したがって、異物検知センサ１９が異物を検知しているとき、送風ファン１５を動作させて排気口１７ｂから空気を排出しているため、排気口１７ｂからの異物の侵入を防ぐことができる。

また、排気口１７ｂにフィルタを設ける必要が無いため流体流路Ｆｒにおける通気抵抗を軽減させることができる。

なお、本実施形態においては、排気ダクト１７の排気口１７ｂに異物検知センサ１９を設けたが、背面開口１０ｂに異物検知センサ１９を設けてもよい。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１０バッテリ
１０ａ吸気口
１０ｂ背面開口
１１上部ケース
１２下部ケース
１４バッテリ温度センサ
１５送風ファン
１６エアクリーナ
１７排気ダクト
１７ｂ排気口
１８フィルタ部材
１９異物検知センサ
２０バッテリ冷却装置
１００車両

Claims

車両に搭載される電気機器に電力を供給するバッテリモジュールがケース内に収容されているバッテリに設置されて、前記ケースに設けられた吸気口から空気を送風ファンによって導入し前記ケースに設けられた排気口から排出するバッテリ冷却装置であって、
前記排気口付近の異物を検知する異物検知センサと、
前記異物検知センサが前記異物を検知したとき、前記送風ファンを動作させる送風制御部と、
を備えることを特徴とするバッテリ冷却装置。