JP2019046607A - バッテリの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー効率を向上させることができるバッテリの冷却装置を提供すること。【解決手段】第１および第２バッテリを内部に収容するハウジングであって、外気を内部に導入する導入口、導入された前記外気を外部に排出する排出口、並びに前記導入口と前記排出口とを連通し、前記外気と前記第１および第２バッテリとを熱交換させる内部通風路、を備えるバッテリハウジングと、前記第１および第２バッテリの前記内部通風路側の側面にそれぞれ設けられるペルチェ素子と、を含み、前記排出口は、車高方向において、前記導入口よりも高い位置に設けられ、前記ペルチェ素子が設けられる前記側面は、車高方向に沿った側面であること。【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ための冷却装置に関する。

電気自動車に搭載されるバッテリを冷却するための冷却装置として、ペルチェ素子を用いることが従来から知られている。例えば、特許文献１には、バッテリの温度を計測するとともに、当該計測結果に応じてペルチェ素子を制御し、バッテリを冷却又は加熱することが開示されている。

特開平８−１４８１８９号公報

しかしながら、電気自動車においては、冷却系に要するエネルギー効率が航続距離に影響することから、バッテリ冷却のエネルギー効率をより効率化する要求が高い。また、バッテリを走行風で冷却する空冷式を採用する場合、走行風が生じない停車中では、バッテリ冷却のためにファンを稼動する必要があり、エネルギー効率が悪化する虞もある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エネルギー効率を向上させることができるバッテリの冷却装置を提供することにある。

本適用例に係るバッテリの冷却装置は、車両を駆動するモータに電力を供給する第１および第２バッテリを冷却するためのバッテリの冷却装置であって、前記第１および第２バッテリを内部に収容するハウジングであって、外気を内部に導入する導入口、導入された前記外気を外部に排出する排出口、並びに前記導入口と前記排出口とを連通し、前記外気と前記第１および第２バッテリとを熱交換させる内部通風路、を備えるバッテリハウジングと、前記第１および第２バッテリの前記内部通風路側の側面にそれぞれ設けられるペルチェ素子と、を含み、前記排出口は、車高方向において、前記導入口よりも高い位置に設けられ、前記ペルチェ素子が設けられる前記側面は、車高方向に沿った側面であるバッテリの冷却装置。

本適用例に係るバッテリの冷却装置においては、ペルチェ素子に電流を流すことにより、当該ペルチェ素子によって直接的に第１バッテリ及び第２バッテリを冷却するとともに、ペルチェ効果に伴ってバッテリハウジング内の内部通風路に沿って熱対流が発生することになる。当該熱対流が発生すると、導入された外気と第１バッテリ及び第２バッテリとが熱交換し、第１バッテリ及び第２バッテリが付加的に冷却されることになる。

従って、本適用例に係るバッテリの冷却装置においては、ペルチェ素子による冷却を開始すれば、ペルチェ効果に伴った熱対流による付加的な冷却もなされ、車両又は冷却装置におけるエネルギー効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリの冷却装置を示す概略構成断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係るバッテリの冷却装置を示す概略構成断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係るバッテリの冷却装置を示す概略構成断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図１に基づき説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリの冷却装置を示す概略構成断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るバッテリの冷却装置１０（以下、単に冷却装置１０と称する）は、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を収納するバッテリハウジング２１と、各バッテリの表面に設けられた第１ペルチェ素子３１及び第２ペルチェ素子３２と、を有している。より具体的には、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２は、バッテリハウジング２１内の中央領域において、所定の間隔で、車両の前後方向又は車幅方向において並設されている。

なお、各バッテリは、一般的な保持器具（図示せず）によって固定保持され、バッテリハウジング２１内でのその姿勢が保たれている。また、各バッテリに接続されている配線（図示せず）は、バッテリハウジング２１に形成された配線用の開口（図示せず）からバッテリハウジング２１の外部に引き出されている。このため、各バッテリから当該配線を介して車両を駆動するためのモータに電力が供給可能となっている。

バッテリハウジング２１は、収納される各バッテリを外部から加わるおそれのある力から保護する機能を備えている。このため、バッテリハウジング２１は、例えば金属又はプラスチック等の比較的に強固な材料から構成されている。

図１に示すように、バッテリハウジング２１には、外気を内部に導入する導入口２２、及び導入された外気を外部に排出する排出口２３が設けられている。具体的には、バッテリハウジング２１の側面下方に導入口２２となる開口が形成され、バッテリハウジング２１の上面中央に排出口２３となる開口が形成されている。すなわち、排出口２３が、車高方向において、導入口２２よりも高い位置に配設されている。また、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２は、バッテリハウジング２１の内壁から離間し、且つ互いに離間して配設されているため、バッテリハウジング２１の内部には、導入した外気が流れるための流路が形成されている。

第１ペルチェ素子３１は第１バッテリ１１の側面に設置され、第２ペルチェ素子３２は第２バッテリ１２の側面に配置されている。特に、第１ペルチェ素子３１及び第２ペルチェ素子３２は、各バッテリの車高方向に沿った側面に設けられている。また、第１ペルチェ素子３１及び第２ペルチェ素子３２は、互いに対応するように配置され、第１ペルチェ素子３１及び第２ペルチェ素子３２の間には、外気が通過するための隙間が存在している。

なお、各ペルチェ素子は、一般的な保持器具（図示せず）によってバッテリの側面に固定保持され、バッテリハウジング２１内でのその姿勢が保たれている。また、各ペルチェ素子に接続されている配線（図示せず）は、バッテリハウジング２１に形成された配線用の開口（図示せず）からバッテリハウジング２１の外部に引き出されている。

本実施形態に係る冷却装置１０においては、各ペルチェ素子に対して所定の方向に電流を流すと、各バッテリに対する各ペルチェ素子の接触面が吸熱し、各バッテリの冷却が行われる。一方、各ペルチェ素子の当該接触面とは反対側の面は発熱し、当該反対側の面の周辺の空気が温められることになる。

このようにバッテリハウジング２１内の空気が温められると、高温の空気がバッテリハウジング２１内において車高方向の高い方へ流れ、排出口２３からバッテリハウジング２１の外部へ排出される。また、バッテリハウジング２１内の空気が排出されると、バッテリハウジング２１内の気圧が低下するため、導入口２２から外気がバッテリハウジング２１内に導入される。そして、当該導入された外気は第１ペルチェ素子３１及び第２ペルチェ素子３２によって温められ、車高方向の高い方へ流れて排出口２３から排出されることになる。

すなわち、図１に示すように、バッテリハウジング２１の側面下方に位置する導入口２２から、互いに対向している第１ペルチェ素子３１及び第２ペルチェ素子３２の隙間を経由し、バッテリハウジング２１の上方中央に位置する排出口２３に向けた熱対流が発生することになる。ここで、このような外気がバッテリハウジング２１において通る経路を、内部通風路２４とする。

このような内部通風路２４に沿って外気が流れることにより、当該外気と第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２とが熱交換を行うことになる。すなわち、バッテリハウジング２１内で温められた空気よりも低い温度の外気が、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２と熱交換を行い、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２が冷却されることになる。これらのことから、バッテリハウジング２１は、外気と第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２と熱交換させる内部通風路２４を備えていることになる。

以上のように、本実施形態に係る冷却装置１０においては、第１ペルチェ素子３１及び第２ペルチェ素子３２によって直接的に第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を冷却するだけでなく、ペルチェ効果にともなって発生する熱対流を利用して、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を効率的に冷却することができる。また、走行風を利用することができない車両の停車時においても、当該熱対流が生じるため、車両の状態に関わらず冷却エネルギーの低減を図ることができる。すなわち、実施形態に係る冷却装置１０においては、第１ペルチェ素子３１及び第２ペルチェ素子３２による冷却を開始すれば、ペルチェ効果に伴った熱対流による付加的な冷却もなされ、車両又は冷却装置１０におけるエネルギー効率を向上させることができる。

なお、上述実施形態においては、２つのバッテリが車両の前後方向又は車幅方向において並設されている場合が想定されていたが、バッテリの数量及び配置構成は、図１のようなパターンに限定されない。例えば、図２に示すように、車高方向において、複数のバッテリが間隔を置いて積層されるように配置してもよい。ここで、図２は、本発明の一実施形態の変形例に係るバッテリの冷却装置を示す概略構成断面図である。

具体的に、図２の変形例においては、第３バッテリ１３上に第１バッテリ１１が離間して積層されるように配置され、第４バッテリ１４上に第２バッテリ１２が離間して積層されるように配置されている。そして、各バッテリの側面にはペルチェ素子（第１ペルチェ素子３１〜第４ペルチェ素子３４）が配設されている。

また、図２の変形例においては、バッテリハウジング２１の側面中央及び下面中央に外気の導入口２２が設けられている。このため、バッテリハウジング２１の側面中央に位置する導入口２２から導入された外気は、第１バッテリ１１と第３バッテリ１３との隙間又は第２バッテリ１２と第４バッテリ１４との隙間から第１バッテリ１１と第２バッテリと隙間を経由して排出口２３から排出されることになる。一方、バッテリハウジング２１の下面中央に位置する導入口２２から導入された外気は、第３バッテリ１３と第４バッテリ１４との隙間から第１バッテリ１１と第２バッテリと隙間を経由して排出口２３から排出されることになる。

従って、図２の変形例に係るバッテリハウジング２１は、３方向から導入された外気が合流して排出口２３に向う内部通風路２４を有している。このような内部通風路２４によって、各バッテリと外気が熱交換を行い、各バッテリが付加的に冷却されることになる。

なお、図２においても、各ペルチェ素子が設けられる各バッテリの側面は、車高方向に沿った側面となり、第１ペルチェ素子３１と第２ペルチェ素子３２とが対向し、第３ペルチェ素子３３と第４ペルチェ素子３４とが対向することになる。

図２における変形例においては、車高方向にバッテリを積層（並置）していたが、図３に示すように、車両の前後方向及び車幅方向にバッテリを並設してもよい。ここで、図２は、本発明の一実施形態の変形例に係るバッテリの冷却装置を示す概略構成断面図である。

図３に示すように、４つのバッテリが車高方向に直交する面内にマトリックス状に並設されている。ここで、各バッテリには、２つのペルチェ素子が配設されている。具体的には、第１バッテリ１１においては、第２バッテリ１２と対向する側面に第１ペルチェ素子３１が設けられ、第３バッテリ１３と対向する側面に第５ペルチェ素子３５が設けられている。また、第２バッテリ１２においては、第１バッテリ１１と対向する側面に第２ペルチェ素子３２が設けられ、第４バッテリ１４と対向する側面に第６ペルチェ素子３６が設けられている。更に、第３バッテリ１３においては、第１バッテリ１１と対向する側面に第７ペルチェ素子３７が設けられ、第４バッテリ１４と対向する側面に第３ペルチェ素子３３が設けられている。そして、第４バッテリ１４においては、第２バッテリ１２と対向する側面に第８ペルチェ素子３８が設けられ、第３バッテリ１３と対向する側面に第４ペルチェ素子３４が設けられている。

なお、図３においては、導入口及び排出口が図示されていないが、導入口がバッテリハウジング２１の側面又は底面に設けられ、排出口がバッテリハウジング２１の上面に設けられている。これにより、車高方向の低い位置から高い位置に向う熱対流が生じることになり、各バッテリを付加的に冷却することができる。

１０ バッテリの冷却装置
１１ 第１バッテリ
１２ 第２バッテリ
１３ 第３バッテリ
１４ 第４バッテリ
２１ バッテリハウジング
２２ 導入口
２３ 排出口
２４ 内部通風路
３１ 第１ペルチェ素子
３２ 第２ペルチェ素子
３３ 第３ペルチェ素子
３４ 第４ペルチェ素子
３５ 第５ペルチェ素子
３６ 第６ペルチェ素子
３７ 第７ペルチェ素子
３８ 第８ペルチェ素子

Claims (1)

1. 車両を駆動するモータに電力を供給する第１および第２バッテリを冷却するためのバッテリの冷却装置であって、
   前記第１および第２バッテリを内部に収容するハウジングであって、外気を内部に導入する導入口、導入された前記外気を外部に排出する排出口、並びに前記導入口と前記排出口とを連通し、前記外気と前記第１および第２バッテリとを熱交換させる内部通風路、を備えるバッテリハウジングと、
   前記第１および第２バッテリの前記内部通風路側の側面にそれぞれ設けられるペルチェ素子と、を含み、
   前記排出口は、車高方向において、前記導入口よりも高い位置に設けられ、
   前記ペルチェ素子が設けられる前記側面は、車高方向に沿った側面であるバッテリの冷却装置。
   
   
   

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