JP3675139B2 - バッテリ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池と、この二次電池に送風する送風機とがケーシング内に収納されたバッテリ装置に関するものであり、車両走行用電動モータを有する電気自動車（電動モータとエンジンとの両者を有する、いわゆるハイブリット車両も含む。）に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車用の二次電池は容量が大きいため、充電時の発熱量が大きい。そのため、二次電池に冷却用の空気を送風する送風機を必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、送風機の電動モータは、自身の発熱に加えて、二次電池からの熱を受けるので、電動モータの巻線の温度が上昇してして、巻線に被覆された絶縁体がその許容温度を越えてしまい、絶縁破壊してしまうという問題が発生する可能性がある。なお、この問題に対しては、許容温度の高い絶縁体を使用するといった手段が考えられるが、この手段では、電動モータの製造原価上昇を招いてしまうという新たな問題が発生する。
【０００４】
また、送風機は、二次電池を冷却すべく、比較的大きな送風量を必要とするため、送風空気と共に多量の塵埃がケーシング内に吸入される。このため、吸引された塵埃が、電動モータに付着してしまい、電動モータの回転部分などの耐久性が低下してしまうという問題が発生する可能性がある。なお、この問題に対しては、吸入口にエアフィルタを設けるといった手段が考えられるが、この手段では、吸入抵抗が大きくなり、送風量が小さくなるので、二次電池を十分に冷却することができないという新たな問題が発生する。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、バッテリ装置において、電動モータを保護することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１〜８に記載の発明では、二次電池（２）、ファン（３）および電動モータ（５）を収納するケーシング（６）内には、二次電池（２）およびファン（３）と電動モータ（５）とを離隔する隔壁部材（９）が配設されていることを特徴とする。
【０００７】
これにより、隔壁部材（９）が二次電池（２）から電動モータ（５）へと伝導される熱を遮断する遮断壁として機能するので、電動モータ（５）の温度が過度に上昇することを防止できる。したがって、電動モータ（５）の巻線に被覆された絶縁体が許容温度を越えてしまい、絶縁破壊を誘発してしまうことを防止できる。したがって、許容温度の高い絶縁体を使用することなく、絶縁破壊を防止できるので、電動モータ（５）の製造原価上昇を防止できる。
【０００８】
また、電動モータ（５）が配設されている空間と、二次電池（２）が配設されている空間とが隔壁部材（９）により離隔しているので、吸入口（７）から空気とともに吸入された塵埃が、電動モータ（５）に付着してしまうことを防止できる。
したがって、吸入口（７）にエアフィルタを設ける必要がないので、二次電池（２）への送風量が低下することを防止できることと相まって、電動モータ（５）の回転部分などの耐久性が低下してしまうことを防止できる。
【０００９】
以上に述べたように、本発明に係るバッテリ装置によれば、電動モータ（５）を保護しつつ、二次電池（２）に十分に送風することができるので、バッテリ装置の耐久性を向上させることができる。
請求項３に記載の発明では、モータシャフト（５ａ）には、電動モータ（５）を冷却する冷却ファン（５ｂ）が装着されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、電動モータ（５）を冷却することができるので、電動モータ（５）を保護することができる。
請求項４に記載の発明では、ヨーク（５１）に第１、２貫通穴（５２、５３）を形成し、かつ、第１貫通穴（５２）を冷却ファン（５ｂ）に向けて開口させたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、ヨーク（５１）内に冷却風を通風させることができるので、冷却効果を向上させることができ、電動モータ（５）の保護をさらに図ることができる。
請求項５に記載の発明では、複数個の開口部（１１）のうち一の開口部（１１Ａ）から流入した空気が他の開口部（１１Ｂ）に直接流通することを阻止する冷却風阻止部材（６ｆ）を空間（６ｄ）内に有していることを特徴とする。
【００１２】
これにより、確実に冷却風をヨーク（５１）内に流通させることができるので、冷却効果を向上させることができ、電動モータ（５）の保護をさらに図ることができる。
請求項６に記載の発明では、電動モータ（５）は、ケーシング（６ｃ）に一体成形されたリブ（６ｅ）により支持されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、第１に、電動モータ（５）はリブ（６ｅ）によりケーシング（６ｃ）内に支持されているので、電動モータ（５）の振動を抑制することができる。したがって、電動モータ（５）の振動に伴う摩擦熱の発生を抑制することができるので、摩擦熱から電動モータ（５）を保護することができる。
第２に、リブ（６ｅ）がケーシング（６ｃ）に一体成形されているので、部品点数を増加させることなく、ケーシング（６ｃ）内に電動モータ（５）を支持することができる。したがって、バッテリ装置の製造原価上昇を抑制することができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係るバッテリ装置１の模式図であり、このバッテリ装置１は、車両後方側のトランクルーム内に配設される（図２参照）。
図１中、２は充放電可能な二次電池（本実施形態では、ニッケル水素電池）であり、３は１本のシャフト４により回転駆動される遠心多翼ファン（以下、ファンと略す。）である。５はファン３を回転駆動するとともに絶縁体により被覆された巻線（図示せず）、およびロータ（アーマチャ）に摺動可能に接触するブラシ（図示せず）を有する電動モータ（以下、モータと略す。）であり、このモータ５、ファン４および二次電池２は、ケーシング６内に収納されている。
【００１６】
そして、ケーシング６には、ダクト（図示せず）を介して車室内に連通するとともに二次電池２に送風する空気が吸入される吸入口７、およびケーシング６外に空気を排出する排出口８が形成されている。さらに、ケーシング６内の空間を、二次電池２およびファン３が配設された空間と、モータ５が配設された空間とに離隔する、非磁性体からなる金属（本実施形態ではステンレス）製の隔壁部材９がケーシング６に配設されている。
【００１７】
なお、ケーシング６は、図２、３に示すように、二次電池２を収納するとともに排出口８が形成された第１ケーシング６ａと、ファン３のスクロール形ケーシングを構成するとともに吸入口７が形成された第２ケーシング６ｂと、モータ５を収納して隔壁部材９と共に空間６ｄを構成する第３ケーシング６ｃとから構成されおり、これらケーシング６ａ〜６ｃはボルトにて締結されている。
【００１８】
また、モータ５は、第３ケーシング６ｃの内壁から空間６ｄ内方に向けて突出する複数個のリブ（突起部）６ｅにより押圧されて支持されており、これらリブ６ｅは樹脂製の第３ケーシング６ｃに一体形成されている。
ところで、モータ５とファン３とは、隔壁部材９にて離隔されているため、モータ５からファン３（シャフト４）への駆動力の伝達は、本実施形態では、図４の（ａ）に示すように、電磁継手１０にて行われる。
【００１９】
なお、電磁継手とは、モータ５のモータシャフト５ａに一体的に回転する永久磁石（マグネット）１０ａと、撓み軸継手（ゴム軸継手、ユニバーサル継手）等の偏心を吸収する継手を介してシャフト４と一体的に回転する永久磁石（マグネット）１０ｂとから構成され、両永久磁石１０ａ、１０ｂ間の磁力により駆動力を伝達するものである。
【００２０】
因みに、両永久磁石１０ａ、１０ｂは、図４の（ｂ）に示すように、Ｎ極とＳ極とが交互に現れるように扇形の磁石を円周状に配設したものであり、図４の（ａ）中、５ｂはモータシャフト５ａと一体的に回転し、モータ５を冷却するファンである。
また、第３ケーシング６ｃ（空間６ｄ）には、図１に示すように、吸入口７に比べてその開口面積が十分に小さく設定された２つの呼吸穴（開口部）１１Ａ、１１Ｂが形成されており、これら呼吸穴１１Ａ、１１Ｂは、ダクト（ホース）１１ａを介して車室内と連通している。
【００２１】
さらに、排出口８の空気流れ下流側には、排出口８を車外に連通させる場合と、トランク内に連通させる場合とを選択的に切り換える切換ドア（切換手段）１２が配設されており、この切換ドア１２を駆動するサーボモータ（駆動手段）１２ａおよびモータ５の作動は、図５に示すように、電子制御装置（ＥＣＵ）１３により制御されている。
【００２２】
なお、ＥＣＵ１３には、二次電池２の温度（以下、この温度を電池温度という。）を検出する温度センサ（温度検出手段）１４からの信号が入力されており、ＥＣＵ１３は、電池温度が上昇するほどモータ５に印加する電圧を上昇させてファン３による送風量を増加させる。また、電池温度が所定温度以下では、排出口８とトランク内を連通させるように切換ドア１２（サーボモータ１２ａ）を作動させ、一方、電池温度が所定温度を越えたときには、排出口８と車外とを連通させる。
【００２３】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
隔壁部材９により、モータ５が配設されている空間と、二次電池２が配設されている空間とが離隔しているので、隔壁部材９が二次電池２からモータ５へと伝導される熱を遮断する遮断壁として機能する。
したがって、モータ５の（モータ５の巻線の）温度が過度に上昇することを防止できるので、巻線に被覆された絶縁体が許容温度を越えてしまい、絶縁破壊してしまうことを防止できる。延いては、許容温度の高い絶縁体を使用することなく、絶縁破壊を防止できるので、モータ５の製造原価上昇を防止できる。
【００２４】
また、モータ５が配設されている空間と、二次電池２が配設されている空間とが離隔しているので、吸入口７から空気とともに吸入された塵埃が、モータ５に付着してしまうことを防止できる。
したがって、吸入口７にエアフィルタを設ける必要がないので、二次電池２への送風量が低下することを防止できることと相まって、モータ５の回転部分などの耐久性が低下してしまうことを防止できるとともに、モータ５の製造原価上昇を防止できる。
【００２５】
以上に述べたように、本実施形態に係るバッテリ装置１によれば、モータ５を保護しつつ、二次電池２に十分に送風することができるので、バッテリ装置１の耐久性を向上させることができる。
ところで、ブラシを有するモータ５の場合には、巻線に加えてブラシの温度も上昇するため、ブラシ（モータ５）の寿命低下をも招いてしまう。この問題に対して、ファン５ｂを拡大してモータ５の冷却能力を増大させるといった手段が考えられるが、この手段では、第３ケーシング６ｃ（ケーシング６）の大型化を招いてしまう。
【００２６】
これに対して、本実施形態では、前述のごとく、隔壁部材９が遮断壁として機能するので、ファン５ｂおよび第３ケーシング６ｃ（ケーシング６）が大型化することを防止できる。延いては、バッテリ装置１が大型化することを防止できる。
また、本実施形態によれば、モータシャフト５ａ、シャフト４および二次電池２は車両左右方向に延びるように配設されているので（図１、３参照）、バッテリ装置１の寸法のうち車両前後方向に相当する部位の寸法Ｄを小さくすることができる。したがって、バッテリ装置１の車両への搭載性を向上させることできる。
【００２７】
また、電池温度が所定温度以下では、排出口８とトランク内を連通させるように切換ドア１２を作動させるので、電池温度が所定温度以下のときには、排出口８から排出した空気は、トランクと乗員シートとの隙間等を通過して車室内に還流する。したがって、空気が、車内を循環することとなるので、空調負荷（冷房負荷や暖房負荷）が過度に大きくなることを防止できる。
【００２８】
一方、電池温度が所定温度を越えたときには、排出口８と車外とを連通させるので、速やかに電池温度を低下させることができる。
また、本実施形態では、図２に示すように、二次電池２の下方側に空気を送風し、二次電池２の上方側に排出口８を形成しているので、吸入口７から排出口８に至る空気通路において、空気が滞留することなくスムーズに流通させることができる。したがって、効率良く二次電池２の冷却を行うことができる。
【００２９】
また、吸入口７は車室内に連通しているので、特に夏場等は、空調された冷風により二次電池２の冷却を行うことができるので、より効率良く二次電池２の冷却を行うことができる。一方、冬場においては、車室内の空調風を二次電池２に向けて送風するので、電池温度が大きく上下することを防止できる。したがって、二次電池２の寿命が低下することを防止できる。
【００３０】
また、ファン３とモータ５とが隔壁部材９により別空間に離隔されているので、仮に、乗員が誤って吸入口７より飲料水等の液体をバッテリ装置１内に溢した場合であっても、その溢れた液体がモータ５に進入してしまうことを防止することができる。延いては、モータ５、ずなわちバテッリ装置１の信頼性を向上させることができる。
【００３１】
また、モータ５はリブ６ｅにより第３ケーシング６ｃ内に支持されているので、モータ５の振動を抑制することができる。したがって、モータ５の振動に伴う摩擦熱の発生を抑制することができるので、摩擦熱からモータ５を保護することができる。
また、リブ６ｅが第３ケーシング６ｃに一体成形されているので、部品点数を増加させることなく、第３ケーシング６ｃ内にモータ５を支持することができる。したがって、バッテリ装置の製造原価上昇を抑制することができる。
【００３２】
（第２実施形態）
本実施形態は、図６に示すように、モータ５のヨークハウジング（以下、ヨークと略す。）５１に、ヨーク５１内外を貫通する第１、２貫通穴５２、５３を形成するとともに、第１貫通穴５２をファン５ｂに向けて開口させたものである。これにより、冷却風がモータ５内を流通し、冷却効果が高くなるので、モータ５の保護を図ることができる。
【００３３】
なお、ヨーク５１は、ロータ５４を収納するとともに、磁路を形成する継鉄を兼ねるものであり、５５はロータ５４に電流を供給するブラシである。
（第３実施形態）
本実施形態は、図７に示すように、第１呼吸穴１１Ａから空間６ｄに流入した空気がモータ５（ヨーク５１）内を迂回して、直接第２呼吸穴１１Ｂに流通することを阻止するゴム製のパッキン（冷却風阻止部材）６ｆを配設したものである。
【００３４】
これにより、確実に冷却風をモータ５内を流通させることができるので、モータ５のより保護を図ることができる。
ところで、上述の実施形態では、モータ５からファン３（シャフト４）に駆動力を伝達する駆動力伝達手段として磁気継手を用いたが、駆動力伝達手段はこれに限定されるものではなく、例えば、シャフト４とモータシャフト５ａとを直結し、Ｖパッキン等のシャフトシールまたはメカニカルシール等の軸封手段により、モータ５が配設されている空間と、二次電池２が配設されている空間とを離隔させてもよい。また、スピードメータケーブルのごとく、ケーブルにて駆動力伝達手段を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るバッテリ装置の模式図である。
【図２】バッテリ装置を車両に搭載した状態を示す模式図である。
【図３】第１実施形態にバッテリ装置の模式図である。
【図４】（ａ）はモータおよび磁気継手の拡大図であり、（ｂ）は永久磁石を正面図である。
【図５】モータおよび切換ドアの制御系の模式図である。
【図６】第２実施形態に係るバッテリ装置のモータの断面図である。
【図７】第３実施形態に係るバッテリ装置の模式図である。
【符号の説明】
１…バッテリ装置、２…二次電池、３…遠心多翼ファン、４…シャフト、
５…電動モータ、６…ケーシング、７…吸入口、８…排出口、９…隔壁部材。

Claims (8)

1. 二次電池（２）と、
   前記二次電池（２）に空気を送風するファン（３）と、
   前記ファン（３）を駆動するとともに、絶縁体により被覆された巻線を有する電動モータ（５）と、
   前記二次電池（２）、前記ファン（３）および前記電動モータ（５）を収納するとともに、前記二次電池（２）に送風する空気が吸入される吸入口（７）および空気の排出口（８）が形成されたケーシング（６）とを有し、
   前記ケーシング（６）内には、前記二次電池（２）および前記ファン（３）と前記電動モータ（５）とを離隔する隔壁部材（９）が配設されていることを特徴とするバッテリ装置。
2. 前記電動モータ（５）の駆動力は、磁力により駆動力を伝達する磁気継手（１０）により、前記ファン（３）に伝達されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ装置。
3. 前記電動モータ（５）のモータシャフト（５ａ）には、前記電動モータ（５）を冷却する冷却ファン（５ｂ）が装着されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ装置。
4. 前記電動モータ（５）のヨーク（５１）には、前記ヨーク（５１）を貫通する第１、２貫通穴（５２、５３）が形成され、
   前記第１貫通穴（５２）は、前記冷却ファン（５ｂ）に向けて開口していることを特徴とする請求項３に記載のバッテリ装置。
5. 前記電動モータ（５）を収納するケーシング（６ｂ）および前記隔壁部材（９）からなる空間（６ｄ）には、前記空間（６ｄ）内外を連通させる複数個の開口部（１１Ａ、１１Ｂ）が形成され、
   さらに、前記複数個の開口部（１１）のうち一の開口部（１１Ａ）から流入した空気が、他の開口部（１１Ｂ）に直接流通することを阻止する冷却風阻止部材（６ｆ）を、前記空間（６ｄ）内に有していることを特徴とする請求項３または４に記載のバッテリ装置。
6. 前記電動モータ（５）は、前記ケーシング（６ｃ）の内壁から前記空間（６ｄ）内方に向けて突出するリブ（６ｅ）により支持されており、さらに、前記リブ（６ｅ）は、前記ケーシング（６ｃ）に一体成形されていることを特徴とする請求項５に記載のバッテリ装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載のバッテリ装置を、車両走行用電動モータを有する電気自動車に適用したことを特徴とする車両用バッテリ装置。
8. 前記吸入口（７）は、車室内に連通するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の車両用バッテリ装置。

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