JP2016052836A - バッテリ冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を複雑化することなく、バッテリの冷却を可能にする。【解決手段】エンジンに接続される吸気管の途中に配置されると共にバッテリを収容する冷却室を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ冷却装置に関する。

下記特許文献１には、バッテリ延命に対し、低コストにして効果的に役立つバッテリ冷却ダクトが開示されている。該バッテリ冷却ダクトは、外気がフレッシュエアダクトからエアクリーナを経由してエアホースを通りエンジン室へと導かれる車両用吸気系統の脇に、バッテリ周りに空間を設けて該バッテリを収める収納箱と、該収納箱から前記エアクリーナよりも上流側のフレッシュエアダクトの箇所へとつなぐ連通管と、該収納箱の壁に形成される開口部と、を具備し、外気が前記フレッシュエアダクトを通じてエアクリーナに導かれる他に、外気が開口部から収納箱内の空間に入り、さらに連通管を通ってエアクリーナに導かれるようにしてバッテリの発生熱を除去する。

特開２００３−１７８８１４号公報

ところで、上記従来技術では、バッテリを収容する収容箱が連通管を介してフレッシュエアダクトに接続され、収容箱に設けられた開口部から外部の空気を吸入してバッテリを冷却しているが、収容箱とフレッシュエアダクトとを接続するための連通管を特別に設ける必要があり、構造が複雑化してしまうという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、構造を複雑化することなく、バッテリの冷却を可能にする、ことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、エンジンに接続される吸気管の途中に配置されると共にバッテリを収容する冷却室を具備する、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記冷却室に設けられる外気の吸入口と排出口とは、前記バッテリを挟むように配置される、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記冷却室は、前記吸気管の構成材料よりも放射率の低い材料によって構成される、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記エンジンの停止時に、前記冷却室に外気を送風するファンを備える、という手段を採用する。

本発明では、第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれか１つの解決手段において、前記冷却室は、前記吸気管の途中に配置されるエアクリーナの下流側に設けられる、という手段を採用する。

本発明では、第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれか１つの解決手段において、前記冷却室は、前記吸気管の途中に配置されると共に外気を圧縮して前記エンジンに供給する圧縮機の上流側に設けられる、という手段を採用する。

本発明によれば、エンジンに接続される吸気管の途中に配置されると共にバッテリを収容する冷却室を具備することによって、冷却室と吸気管とを接続するために連通管を必要としないので、構造を複雑化することなく、バッテリの冷却を可能にすることができる。

本発明の第１実施形態に係るバッテリ冷却装置の構成図である。 本発明の第１実施形態に係るバッテリ冷却装置の冷却室の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るバッテリ冷却装置の構成図である。 本発明の第３実施形態に係るバッテリ冷却装置の構成図である。

〔第１実施形態〕
初めに第１実施形態について説明する。本第１実施形態に係るバッテリ冷却装置は、移動車両Ｍに搭載され、該移動車両ＭのバッテリＢｔを冷却するものである。

上記移動車両Ｍは、運転者によって運転されて道路上を走行する自動車であり、例えば、後述するエンジンＥｇを動力源として走行するハイブリッド自動車やエンジン自動車である。なお、図１では省略しているが、移動車両Ｍは、図１に示す構成要素以外にも、操作ハンドル及びブレーキ等の走行に必要な構成要素を当然に具備する。

また、上記バッテリＢｔは、鉛蓄電池、リチウムイオン電池及びニッケル水素二次電池等の二次電池であり、移動車両Ｍ内の図示しない発電機により発電される電力を充電して蓄える。このバッテリＢｔは、移動車両Ｍの走行用モータを駆動するインバータ（走行用インバータ）あるいは／及び移動車両Ｍの走行を制御する制御機器等に接続され、これら走行用インバータや制御機器等に駆動電力を供給する。

本バッテリ冷却装置は、図１に示すように、冷却室Ｃｒを有する。
冷却室Ｃｒは、後述する吸気管Ｋｐの第２吸気管ｋ２と第３吸気管ｋ３との間に配置、つまり後述するエアクリーナＡｃの下流側に配置され、内部にバッテリＢｔを収容し、発熱したバッテリＢｔを冷却するためのものである。

冷却室Ｃｒには、図２に示すように、第２吸気管ｋ２に接続される吸入口ｒ１と、第３吸気管ｋ３に接続される排出口ｒ２とが設けられている。吸入口ｒ１は、第２吸気管ｋ２から供給される空気を冷却室Ｃｒ内に取り込むための開口である。また、排出口ｒ２は、冷却室Ｃｒ内の空気を第３吸気管ｋ３を介して排出するための開口である。

この吸入口ｒ１と排出口ｒ２とは、バッテリＢｔを挟むように配置される。例えば、吸入口ｒ１と、排出口ｒ２とは、図２（ａ）に示すように、方形状の冷却室Ｃｒの対向する前面ｗ１及び背面ｗ２にそれぞれ設けられる。つまり、四角形状である前面ｗ１の一角に吸入口ｒ１が設けられると共に、前面ｗ１の吸入口ｒ１が設けられた一角から最も離れた背面ｗ２の一角に排出口ｒ２が設けられる。

また、吸入口ｒ１と排出口ｒ２とは、図２（ｂ）に示すように、方形状の冷却室Ｃｒの底面ｗ３及び上面ｗ４それぞれに設けられるようにしてもよい。つまり、四角形状である底面ｗ３の一辺に沿って吸入口ｒ１が設けられると共に、底面ｗ３の吸入口ｒ１が設けられた一辺から最も離れた上面ｗ４の一辺に排出口ｒ２が設けられるようにしてもよい。なお、図２（ａ）及び（ｂ）は一例であり、吸入口ｒ１と排出口ｒ２とは、バッテリＢｔを挟むように配置されていればよい。

また、冷却室Ｃｒの上述した前面ｗ１、背面ｗ２、底面ｗ３及び上面ｗ４を含む壁が吸気管Ｋｐの構成材料よりも放射率の低い材料、例えば低放射率材によって構成される。低放射率材とは、放射熱の吸収が低く、反射性が高い、つまり遮熱性能に優れた素材である。冷却室Ｃｒは、上記低放射率材によって、エンジンＥｇからの放射熱の吸収を抑制することができる。

また、バッテリ冷却装置の周囲には、上述した吸気管Ｋｐ、エアクリーナＡｃ及びエンジンＥｇに加え、クランクシャフトＣｓ、クラッチＣｈ、スロットルバルブＳｂ、排気管Ｈｐ及び三元触媒コンバータＳｃが設置されている（図１参照）。
吸気管Ｋｐは、エンジンＥｇに空気を供給するための配管であり、第１吸気管ｋ１、第２吸気管ｋ２及び第３吸気管ｋ３から構成されている。

第１吸気管ｋ１は、外気である空気を取り込むための吸気口ｋ１１を有し、一端が吸気口ｋ１１であり、他端がエアクリーナＡｃに接続され、エアクリーナＡｃに空気を供給する配管である。

第２吸気管ｋ２は、一端がエアクリーナＡｃに接続され、他端が冷却室Ｃｒの吸入口ｒ１に接続され、エアクリーナＡｃによって清浄された空気を冷却室Ｃｒに供給する配管である。

第３吸気管ｋ３は、一端が冷却室Ｃｒの排出口ｒ２に接続され、他端がスロットルバルブＳｂを介してエンジンＥｇに接続され、冷却室Ｃｒを通過した空気をエンジンＥｇに供給する配管である。

エアクリーナＡｃは、第１吸気管ｋ１と第２吸気管ｋ２との間に設置、つまり冷却室Ｃｒの上流側に設置され、第１吸気管ｋ１を介して送り込まれた空気を清浄化して第２吸気管ｋ２に送り出すものである。

エンジンＥｇは、移動車両Ｍの車輪を回転駆動する内燃機関であり、例えば、４サイクルで動作するガソリンエンジンである。エンジンＥｇは、例えば、燃料の爆発燃焼をエネルギーとして上下往復運動を行うピストンや、該ピストンを収容するシリンダや、ピストンの上下往復運動を伝達するコネクティングロッドや、シリンダの燃焼室内への空気の供給を制御する吸気バルブや、シリンダの燃焼室内の排気ガスの排気管への排出を制御する排気バルブや、シリンダの燃焼室内に火花を発生する点火プラグや、シリンダ内の燃焼室に液体燃料を噴射するインジェクタ等から構成されている。

クランクシャフトＣｓは、エンジンＥｇのピストンの上下往復運動を回転運動に変換するものであり、例えば、エンジンＥｇのピストンと直交する方向に延在する軸である。また、クランクシャフトＣｓは、一端がクラッチに接続され、該クラッチＣｈに回転力を伝達する。

クラッチＣｈは、クランクシャフトＣｓと図示しないトランスミッションとの接続と切断とを切り換えるものであり、接続時にはクランクシャフトＣｓの回転力をトランスミッションに伝達し、切断時にはクランクシャフトＣｓの回転力をトランスミッションに伝達しない。

スロットルバルブＳｂは、第３吸気管ｋ３の内部に配置され、不図示のスロットル（もしくはアクセル）によって回動する。この結果、第３吸気管ｋ３の断面積が変化し、吸気量が変化する。

排気管Ｈｐは、一端がエンジンＥｇに接続され、エンジンＥｇの燃焼によって発生する排気ガスを外部に排出する配管である。
三元触媒コンバータＳｃは、例えば触媒としてプラチナ、パラジウム及びロジウムを用いた浄化装置であり、排気ガスが内部を流通するように排気管Ｈｐ中に設置されており、排気ガス中の有害成分を触媒反応によって除去する。

次に、このように構成された本バッテリ冷却装置の作用について説明する。
本バッテリ冷却装置は、吸気管Ｋｐの途中に配置されると共にバッテリＢｔを収容する冷却室Ｃｒによって、バッテリＢｔを冷却する。つまり、バッテリＢｔは、吸気管Ｋｐ介して供給されて冷却室Ｃｒ内を通過する空気によって効率良く冷却される。

また、冷却室Ｃｒには、図２に示すように、第２吸気管ｋ２に接続される吸入口ｒ１と、第３吸気管ｋ３に接続される排出口ｒ２とが設けられている。この吸入口ｒ１と排出口ｒ２とは、バッテリＢｔを挟むように配置される。例えば、図２（ａ）に示すように、四角形状である前面ｗ１の一角に吸入口ｒ１が設けられると共に、前面ｗ１の吸入口ｒ１が設けられた一角から最も離れた背面ｗ２の一角に排出口ｒ２が設けられる。

また、吸入口ｒ１と排出口ｒ２とは、図２（ｂ）に示すように、四角形状である底面ｗ３の一辺に沿って吸入口ｒ１が設けられると共に、底面ｗ３の吸入口ｒ１が設けられた一辺から最も離れた上面ｗ４の一辺に排出口ｒ２が設けられるようにしてもよい。なお、図２（ａ）及び（ｂ）は一例であり、吸入口ｒ１と排出口ｒ２とは、バッテリＢｔを挟むように配置されていればよい。上述したように吸入口ｒ１及び排出口ｒ２が冷却室Ｃｒに配置された結果、冷却室Ｃｒ内全体を空気が流通するので、バッテリＢｔの冷却効果を向上することができる。

また、冷却室Ｃｒの上述した前面ｗ１、背面ｗ２、底面ｗ３及び上面ｗ４を含む壁は、吸気管Ｋｐの構成材料よりも放射率の低い材料、例えば低放射率材によって構成される。これにより、冷却室Ｃｒは、エンジンＥｇからの放射熱の吸収を抑制することができるので、バッテリＢｔを効率良く冷却することができる。

また、冷却室Ｃｒは、エアクリーナＡｃの下流側に設けられる。これにより、冷却室Ｃｒ内は、エアクリーナＡｃによって清浄された空気が通過する。したがって、バッテリＢｔが外気ではなく、エアクリーナＡｃによって清浄された空気に接するので、バッテリＢｔの汚染を防止することができる。

このような本実施形態によれば、エンジンＥｇに接続される吸気管Ｋｐの途中に配置されると共にバッテリＢｔを収容する冷却室Ｃｒを具備することによって、冷却室Ｃｒと吸気管Ｋｐとを接続するために連通管を必要としないので、構造を複雑化することなく、バッテリＢｔの冷却を可能にすることができる。

また、本実施形態によれば、冷却室Ｃｒの吸入口ｒ１と排出口ｒ２とがバッテリＢｔを挟むように配置されていることによって、冷却室Ｃｒ内全体を空気が流通するので、バッテリＢｔの冷却効果を向上することができる。

また、本実施形態によれば、冷却室Ｃｒの前面ｗ１、背面ｗ２、底面ｗ３及び上面ｗ４を含む壁が吸気管Ｋｐの構成材料よりも放射率の低い材料、例えば低放射率材によって構成されることによって、冷却室ＣｒにおいてエンジンＥｇからの放射熱の吸収を抑制できるので、バッテリＢｔを効率良く冷却することができる。

また、本実施形態によれば、冷却室ＣｒがエアクリーナＡｃの下流側に設けられることによって、冷却室Ｃｒ内をエアクリーナＡｃによって清浄された空気が通過して、バッテリＢｔが外気ではなく、エアクリーナＡｃによって清浄された空気に接するので、バッテリＢｔの汚染を防止することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係るバッテリ冷却装置について説明する。
本第２実施形態に係るバッテリ冷却装置は、以下の点において、上記第１実施形態と相違する。つまり、本実施形態に係るバッテリ冷却装置において、冷却室Ｃｒは、図３に示すように、吸気管Ｋｐの途中に設置されるターボチャージャＴｃのコンプレッサ翼ｃ２の上流側に設けられる点において、上記第１実施形態と相違する。また、本バッテリ冷却装置の周囲には、ターボチャージャＴｃが設けられることに伴って、インタークーラＴｒが設けられる。これ以外の構成要素については第１実施形態の周囲の構成要素と同様である。よって、同様の構成要素については説明を省略する。

ターボチャージャＴｃは、タービン翼ｃ１、コンプレッサ翼ｃ２及び回転軸ｃ３を備える。
タービン翼ｃ１は、排気管Ｈｐの途中に配置され、排気管Ｈｐ内を流れる排気ガスによって回転するものである。

コンプレッサ翼ｃ２は、第３吸気管ｋ３の途中、つまり、冷却室Ｃｒの下流側に配置され、第３吸気管ｋ３内を流れる空気を圧縮してエンジンＥｇに供給する圧縮機である。

回転軸ｃ３は、タービン翼ｃ１とコンプレッサ翼ｃ２とを同軸上に連結し、タービン翼ｃ１の回転力をコンプレッサ翼ｃ２に伝達するものである。
インタークーラＴｒは、コンプレッサ翼ｃ２によって圧縮されて温度が上昇した空気を冷却するものである。

次に、このように構成された本バッテリ冷却装置の作用について説明する。
本バッテリ冷却装置は、第１実施形態における作用に加えて、以下の作用を有する。つまり、本バッテリ冷却装置において、冷却室Ｃｒは、吸気管Ｋｐの途中に設置されると共に外気を圧縮してエンジンＥｇに供給するコンプレッサ翼ｃ２の上流側に設けられることによって、内部を通過する空気の速度が上昇するので、バッテリＢｔを効率良く冷却することができる。

このような本実施形態によれば、エンジンＥｇに接続される吸気管Ｋｐの途中に配置されると共にバッテリＢｔを収容する冷却室Ｃｒを具備することによって、冷却室Ｃｒと吸気管Ｋｐとを接続するために連通管を必要としないので、構造を複雑化することなく、バッテリＢｔの冷却を可能にすることができる。

また、本実施形態によれば、冷却室Ｃｒの吸入口ｒ１と排出口ｒ２とがバッテリＢｔを挟むように配置されていることによって、冷却室Ｃｒ内全体を空気が流通するので、バッテリＢｔの冷却効果を向上することができる。

また、本実施形態によれば、冷却室Ｃｒの前面ｗ１、背面ｗ２、底面ｗ３及び上面ｗ４を含む壁が吸気管Ｋｐの構成材料よりも放射率の低い材料、例えば低放射率材によって構成されることによって、冷却室ＣｒにおいてエンジンＥｇからの放射熱の吸収を抑制できるので、バッテリＢｔを効率良く冷却することができる。

また、本実施形態によれば、冷却室ＣｒがエアクリーナＡｃの下流側に設けられることによって、冷却室Ｃｒ内をエアクリーナＡｃによって清浄された空気が通過して、バッテリＢｔが外気ではなく、エアクリーナＡｃによって清浄された空気に接するので、バッテリＢｔの汚染を防止することができる。

また、本実施形態によれば、冷却室Ｃｒは、吸気管Ｋｐの途中に設置されると共に外気を圧縮してエンジンＥｇに供給するコンプレッサ翼ｃ２の上流側に設けられることによって、内部を通過する空気の速度が上昇するので、バッテリＢｔを効率良く冷却することができる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係るバッテリ冷却装置について説明する。
本第３実施形態に係るバッテリ冷却装置は、以下の点において、上記第１実施形態と相違する。つまり、本実施形態に係るバッテリ冷却装置において、冷却室Ｃｒは、図４に示すように、吸気管Ｋｐの途中に設置されるスーパーチャージャＳｇの上流側に設けられる点において、上記第１実施形態と相違する。また、本バッテリ冷却装置の周囲には、スーパーチャージャＳｇが設けられることに伴って、駆動力伝達装置Ｄｂ及びインタークーラＴｒが設けられる。これ以外の構成要素については第１実施形態の周囲の構成要素と同様である。よって、同様の構成要素については説明を省略する。

スーパーチャージャＳｇは、第３吸気管ｋ３の途中、つまり、冷却室Ｃｒの下流側に設置され、第３吸気管ｋ３内を流れる空気を圧縮してエンジンＥｇに供給する圧縮機である。

駆動力伝達装置Ｄｂは、クラッチＣｈを介してクランクシャフトＣｓから与えられる回転力をスーパーチャージャＳｇに伝達するものであり、クランクシャフトＣｓに連結される駆動ローラや、スーパーチャージャＳｇに連結される従動ローラや、駆動ローラ及び従動ローラに架け渡された伝達ベルトから構成されている。

なお、クラッチＣｈは、クランクシャフトＣｓと図示しないトランスミッションとの接続と切断とを切り換えると共に、クランクシャフトＣｓと駆動力伝達装置Ｄｂの駆動ローラとの接続と切断とを切り換える。
インタークーラＴｒは、スーパーチャージャＳｇによって圧縮されて温度が上昇した空気を冷却するものである。

次に、このように構成された本バッテリ冷却装置の作用について説明する。
本バッテリ冷却装置は、第１実施形態における作用に加えて、以下の作用を有する。つまり、本バッテリ冷却装置において、冷却室Ｃｒは、吸気管Ｋｐの途中に設置されると共に外気を圧縮してエンジンＥｇに供給するスーパーチャージャＳｇの上流側に設けられることによって、内部を通過する空気の速度が上昇するので、バッテリＢｔを効率良く冷却することができる。

このような本実施形態によれば、エンジンＥｇに接続される吸気管Ｋｐの途中に配置されると共にバッテリＢｔを収容する冷却室Ｃｒを具備することによって、冷却室Ｃｒと吸気管Ｋｐとを接続するために連通管を必要としないので、構造を複雑化することなく、バッテリＢｔの冷却を可能にすることができる。

また、本実施形態によれば、冷却室Ｃｒの吸入口ｒ１と排出口ｒ２とがバッテリＢｔを挟むように配置されていることによって、冷却室Ｃｒ内全体を空気が流通するので、バッテリＢｔの冷却効果を向上することができる。

また、本実施形態によれば、冷却室Ｃｒの前面ｗ１、背面ｗ２、底面ｗ３及び上面ｗ４を含む壁が吸気管Ｋｐの構成材料よりも放射率の低い材料、例えば低放射率材によって構成されることによって、冷却室ＣｒにおいてエンジンＥｇからの放射熱の吸収を抑制できるので、バッテリＢｔを効率良く冷却することができる。

また、本実施形態によれば、冷却室ＣｒがエアクリーナＡｃの下流側に設けられることによって、冷却室Ｃｒ内をエアクリーナＡｃによって清浄された空気が通過して、バッテリＢｔが外気ではなく、エアクリーナＡｃによって清浄された空気に接するので、バッテリＢｔの汚染を防止することができる。

また、本実施形態によれば、冷却室Ｃｒは、吸気管Ｋｐの途中に設置されると共に外気を圧縮してエンジンＥｇに供給するスーパーチャージャＳｇの上流側に設けられることによって、内部を通過する空気の速度が上昇するので、バッテリＢｔを効率良く冷却することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、エンジンＥｇ停止時、冷却室Ｃｒに空気が送り込まれないが、エンジンＥｇの停止時に冷却室Ｃｒに外気を送風するファンをさらに備えるようにしてもよい。

（２）上記第１〜３実施形態は、移動車両Ｍに搭載されているが、エンジンＥｇを備えるものであれば、移動車両Ｍ以外の装置に搭載されていてもよい。

Ｍ…移動車両、Ｂｔ…バッテリ、Ｅｇ…エンジン、Ｃｒ…冷却室、ｒ１…吸入口、ｒ２…排出口、ｗ１…前面、ｗ２…背面、ｗ３…底面、ｗ４…上面、Ｋｐ…吸気管、Ａｃ…エアクリーナ、Ｓｂ…スロットルバルブ、Ｈｐ…排気管、Ｓｃ…三元触媒コンバータ、ｋ１…第１吸気管、ｋ２…第２吸気管、ｋ３…第３吸気管、Ｔｃ…ターボチャージャ、ｃ１…タービン翼、ｃ２…コンプレッサ翼、ｃ３…回転軸、Ｔｒ…インタークーラ、Ｓｇ…スーパーチャージャ、Ｄｂ…駆動力伝達装置

Claims (6)

1. エンジンに接続される吸気管の途中に配置されると共にバッテリを収容する冷却室を具備することを特徴とするバッテリ冷却装置。
2. 前記冷却室に設けられる外気の吸入口と排出口とは、前記バッテリを挟むように配置され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。
3. 前記冷却室は、前記吸気管の構成材料よりも放射率の低い材料によって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ冷却装置。
4. 前記エンジンの停止時に、前記冷却室に外気を送風するファンを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。
5. 前記冷却室は、前記吸気管の途中に配置されるエアクリーナの下流側に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。
6. 前記冷却室は、前記吸気管の途中に配置されると共に外気を圧縮して前記エンジンに供給する圧縮機の上流側に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバッテリ冷却装置。

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