JP5185788B2 - 空気導入装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の単電池を備えるバッテリモジュールに空気を導入する空気導入装置に関する。

電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池自動車等の車両には、リチウムイオン型等の単電池を複数備えるバッテリモジュールが搭載される。このようなバッテリモジュール（単電池）が充電又は放電すると、単電池が発熱するので、バッテリモジュール内に空気（冷却風）を通流させ、単電池を冷却する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−１０５８９４号公報

このようなバッテリモジュールを構成する単電池の冷却に関連して、本願発明者らは、外部の空気を１つの吸気口から吸気し、この吸気した空気を二股で分岐した後、この分岐した空気を、平型の直方体を呈するバッテリモジュールの両端面側からそれぞれ導入すると、単電池を効率的に冷却できるという知見を得た。

しかしながら、吸気した空気を二股で分岐させるダクト本体は、例えばバッテリモジュールが車両に搭載される場合、搭載スペースや他の機器との都合上、余分スペースに沿うように形成されることが通常であるため、ダクト本体の分岐点から、二股に分岐した２つの下流端までのダクト長さや、ダクト形状が異なる場合が多い。

そして、このように分岐点から各下流端までのダクト長さ等が異なると、分岐点から各下流端までにおいて、通流する空気が受ける圧力損失が異なることになり、空気が分岐点において均等に分配されず、各分岐路を通流する空気の流量が異なることになる。よってて、バッテリモジュールの両端面側から導入される空気の流量が同一にならず、バッテリモジュール内の温度がばらつく虞がある。

そこで、本発明は、対向する面に空気導入孔をそれぞれ有するバッテリモジュールに、冷却風としての空気を好適に分配しつつ導入する空気導入装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、車両に搭載され、前記車両の駆動用の電源であると共に充放電可能な複数の単電池を備えるバッテリモジュールに、前記バッテリモジュールの対向する面側から前記単電池を冷却するための空気を導入する空気導入装置であって、前記バッテリモジュールの周囲に発熱デバイスが配置されると共に、当該発熱デバイスは、前記バッテリモジュールの前記対向する面の間の仮想的な中心面から、前記対向する面の一方面側にずれており、外部の空気を１つの吸気口から吸気路に吸気し、吸気した空気を２つの分岐路に分岐した後、この分岐した空気を前記バッテリモジュールの前記対向する面側からそれぞれ導入するダクト本体と、前記ダクト本体の分岐部分に設けられ、前記吸気路を通流する空気に向かうように凸すると共に、前記吸気路から前記各分岐路に向かう空気の各流路断面積を設定し、前記吸気路から前記２つの分岐路に空気を分配することで、前記バッテリモジュール内の温度分布を均一にする凸部と、を備え、前記凸部は、その頂点が前記吸気路に向かって突出した三角形状であることを特徴とする空気導入装置である。

このような空気導入装置によれば、ダクト本体の分岐部分に設けられ、吸気路を通流する空気に向かうように凸する凸部によって、吸気路から各分岐路に向かう空気の各流路断面積が設定され、バッテリモジュール内の温度分布を均一にする、つまり、複数の単電池の温度を略等しくできる。
つまり、レイアウト等の都合上、ダクト本体の形状が分岐点の下流側で異なり、つまり、各分岐路の長さや流路形状等が異なり、ダクト本体における分岐点から各分岐路の下流端までの圧力損失が異なったとしても、これを考慮した上で、吸気路から各分岐路に向かう空気の各流路断面積が好適な割合となるように凸部を設けることにより、分岐点から各分岐路の下流端までの圧力損失を略同一にできる。
これにより、各分岐路を通流する空気の流量を略等しく、つまり、空気を吸気路から各分岐路に略均等流量で分配できる。したがって、バッテリモジュールの対向する面側からそれぞれ導入される空気の流量が略等しくなり、バッテリモジュール内の複数の単電池を好適に冷却し、バッテリモジュール内の温度分布を均一にできる。

すなわち、分岐点の下流における圧力損失が異なるダクト本体に対して、このような凸部を設けることにより、ダクト本体の形状は変更せずに、各分岐路を通流する空気の流量が均等になるように分配できる。

また、前記凸部は、前記分岐部分に移動可能に設けられており、当該凸部は移動することで前記吸気路から前記各分岐路に向かう空気の各流路断面積を可変するものであって、前記凸部を移動させる駆動手段と、前記バッテリモジュール内の温度分布が均一となるように、前記駆動手段を制御し前記各流路断面積を可変する制御手段と、を備えることを特徴とする空気導入装置である。

このような空気導入装置によれば、制御手段が、バッテリモジュール内の温度分布が均一となるように、駆動手段を制御して凸部を移動させることにより、各流路断面積を可変できる。

また、前記制御手段は、前記発熱デバイスが高発熱状態である場合、前記一方面側への空気の流量が増加するように、前記駆動手段を制御することを特徴とする空気導入装置である。

このような空気導入装置によれば、制御手段は、発熱デバイスが高発熱状態である場合、一方面側への空気の流量が増加するように、駆動手段を制御する。このように一方面側への空気の流量を増加させると、一方面側からバッテリモジュール内に導入する空気の流量が増加し、高発熱状態である発熱デバイスに暖められた一方面側のバッテリモジュール内の単電池を適切に冷却できる。つまり、バッテリモジュール内の温度分布が不均一になることを防止できる。

また、前記発熱デバイスは、前記一方面側に配置されると共に、前記単電池の発熱状態に基づいて前記バッテリモジュールを通流する空気の流量を制御するファンを含み、前記制御手段は、前記ファンの回転数が増加すると、前記一方面側への空気の流量が増加するように、前記駆動手段を制御することを特徴とする空気導入装置である。

このような空気導入装置によれば、制御手段は、ファンの回転数が増加し、ファンが高発熱状態である場合、一方面側への空気の流量が増加するように、駆動手段を制御する。このように一方面側への空気の流量を増加させると、一方面側からバッテリモジュール内に導入する空気の流量が増加し、高発熱状態であるファン（発熱デバイス）に暖められた一方面側のバッテリモジュール内の単電池を適切に冷却できる。
すなわち、ファンの回転数が増加した場合、これに連動して、一方面側への空気の流量を増加させるので、ファンの熱によって一方面側の単電池が過昇温しにくくなる。

また、前記発熱デバイスは、発電すると発熱する燃料電池を含み、前記制御手段は、前記燃料電池の出力が増加すると、前記一方面側への空気の流量が増加するように、前記駆動手段を制御することを特徴とする空気導入装置である。

このような空気導入装置によれば、制御手段は、燃料電池の出力が増加すると、一方面側への空気の流量が増加するように、駆動手段を制御する。このように一方面側への空気の流量を増加させると、一方面側からバッテリモジュール内に導入する空気の流量が増加し、高発熱状態である燃料電池（発熱デバイス）に暖められた一方面側のバッテリモジュール内の単電池を適切に冷却できる。

本発明によれば、対向する面に空気導入孔をそれぞれ有するバッテリモジュールに、冷却風としての空気を好適に分配しつつ導入する空気導入装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図１から図１０を参照して説明する。

≪二次電池装置の構成≫
本実施形態に係る空気導入装置１が組み込まれた二次電池装置１００について、図１を参照して説明する。二次電池装置１００は、燃料電池スタック（図示しない）を備える燃料電池自動車（移動体）に搭載されており、燃料電池スタックをアシストするため、その充電電力を放電したり、走行モータ等からの回生電力や燃料電池スタックの余剰電力を充電する装置である。このような二次電池装置１００は、バッテリモジュール１１０と、空気導入装置１とを備えている。

＜バッテリモジュール＞
まず、バッテリモジュール１１０について、図１〜図４を参照して説明する。
バッテリモジュール１１０の外形は平形の直方体を呈しており、バッテリモジュール１１０は、リアシートの下方であって、フロアパネル下のセンタートンネル内に配置されている。このようなバッテリモジュール１１０は、後記する仮想的な中心面Ａ１を中心とした略左右対称となっており（図３、図４参照）、複数の単電池１１１と、これを収容する電池ボックス１２０とを備えている。

［単電池］
各単電池１１１は、リチウムイオン型等の充放電可能な二次電池であって、充放電すると発熱する。そして、複数の単電池１１１は、バスバー（図示しない）によって直列で接続されている。

また、各単電池１１１は、略円柱状を呈しており、その軸方向は車両の前後方向に沿っている。そして、複数の単電池１１１は、左右方向（車幅方向）及び上下方向において、所定の隙間を隔てて配置されており（図３参照）、各単電池１１１を冷却する空気（冷却風）が、前記隙間を通流するようになっている。
ただし、単電池１１１の外形は円柱状に限定されず、例えば角柱状（角型）でもよい。また、左右方向及び上下方向における単電池１１１の数は、これに限定されず適宜変更してよい。

［電池ボックス］
電池ボックス１２０は、水や埃等から保護するため、複数の単電池１１１を収容する箱体であり、その外形は平形の直方体を呈している。そして、電池ボックス１２０は、２本の前後フレーム１３１及びこれに接合した３本のクロスメンバ１３２によって井桁状に構成されたサブフレーム１３０（図２参照）上に固定されている。

なお、車幅方向における電池ボックス１２０（バッテリモジュール１１０）の仮想的な中心面Ａ１は、燃料電池自動車の車幅方向における中心面Ａ２から、電池ボックス１２０の左側方に配置されるファンユニット５０の分、右側にずれている（図３、図４参照）。
また、前後フレーム１３１、クロスメンバ１３２の下面には、アンダーカバー１３３が取り付けられている。そして、前後フレーム１３１、クロスメンバ１３２、アンダーカバー１３３、及び、後記する底パネル１２５で囲まれた空間が、電池ボックス１２０から排出された冷却後の空気の排出路１３４、１３４として機能している（図２、図３参照）。

電池ボックス１２０は、上パネル１２１と、２枚の側パネル１２２、１２２と、前パネル１２３と、後パネル１２４と、２枚の底パネル１２５、１２５を備えている。

側パネル１２２、１２２は、電池ボックス１２０の左壁部又は右壁部を構成し、各側パネル１２２には、電池ボックス１２０内に向かう空気が通る４つの空気導入孔１２２ａが形成されている（図２、図４参照）。
すなわち、電池ボックス１２０を構成する側パネル１２２、１２２は、車幅方向において電池ボックス１２０（バッテリモジュール１１０）の両端部にそれぞれ配置されると共に、電池ボックス１２０（バッテリモジュール１１０）の対向する面（左側面、右側面）を構成している。そして、単電池１１１を冷却する空気が、この対向する側パネル１２２の空気導入孔１２２ａから、電池ボックス１２０内に導入するようになっている。

底パネル１２５、１２５は、サブフレーム１３０上に固定され、電池ボックス１２０の底壁部を構成している。底パネル１２５、１２５は、車幅方向において、所定間隔を隔てて配置されており、底パネル１２５、１２５の間は、電池ボックス１２０内の空気（冷却後の空気）を、電池ボックス１２０下に導出する空気導出孔１２５ａ、１２５ａとなっている（図３、図４参照）。
なお、空気導出孔１２５ａ、１２５ａは、前記した電池ボックス１２０の仮想的な中心面Ａ１上に配置されており、燃料電池自動車の中心面Ａ２から、右側にずれている（図３、図４参照）。

＜空気導入装置＞
次に、空気導入装置１について説明する。
空気導入装置１は、図５〜図６に示すように、ダクト本体１０と、ダクト本体１０の分岐部分Ｄにスライド可能（移動可能）に設けられたスライド凸部２１と、スライド凸部２１をスライドさせるモータ４１（駆動手段）と、空気を通流させる動力源であるファンユニット５０と、温度センサ６１（図３参照）と、これらを電子制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、制御手段、図３参照）と、を備えている。

［ダクト本体］
ダクト本体１０は、外部の空気を１つの吸気口１１ｂから吸気し、この吸気した空気を分岐部分Ｄ（分岐点）で分岐し、この分岐した空気を電池ボックス１２０の左右の空気導入孔１２２ａに導く、下流側が二股に分岐した管路であり、後方視において、略逆Ｔ字形を呈している。このようなダクト本体１０は、吸気部１１と、吸気部１１の下流に形成され吸気された空気を分岐する２つの分岐部、詳細には、左分岐部１２及び右分岐部１３と、を備えている。

吸気部１１は、上下方向に延び、その内部に吸気路１１ａを有している。吸気路１１ａの上流端は、後方に開口しており、吸気口１１ｂが形成されている。そして、後記するファン５１が作動すると、外部の空気が、吸気口１１ｂから吸気路１１ａに吸気されるようになっている。
なお、吸気部１１は、レイアウトの都合上、車幅方向におけるバッテリモジュール１１０中心面である前記した仮想的な中心面Ａ１から右方にずれている（図４、図６参照）。

左分岐部１２は、吸気部１１の下流端から、左方に延びた後、前方に延びるように形成されており、その下流端は、左側の側パネル１２２に接続される。そして、左分岐部１２内には左分岐路１２ａが形成されており、左方に分岐した空気は、左分岐路１２ａ、左側の側パネル１２２の４つの空気導入孔１２２ａを順に通って、電池ボックス１２０（バッテリモジュール１１０）の左側内に導入するようになっている（図３、図４参照）。

右分岐部１３は、吸気部１１の下流端から、右方に延びた後、前方に延びるように形成されており、その下流端は、右側の側パネル１２２に接続される。そして、右分岐部１３内には右分岐路１３ａが形成されており、右方に分岐した空気は、右分岐路１３ａ、右側の側パネル１２２の４つの空気導入孔１２２ａを順に通って、電池ボックス１２０（バッテリモジュール１１０）の右側内に導入するようになっている（図３、図４参照）。

ここで、図５に示すように、左分岐路１２ａにおける空気の流路断面積Ｓ１と、右分岐路１３ａにおける空気の流路断面積Ｓ２とは、本実施形態では略同一であるが、前記したように、吸気部１１が仮想的な中心面Ａ１から右方にずれているため、左分岐路１２ａの長さＬ１は、右分岐路１３ａの長さＬ２よりも、長い。
これにより、スライド凸部２１が設けられてないダクト本体１０のみでは、左分岐路１２ａを通流する空気が受ける圧力損失は、右分岐路１３ａを通流する空気が受ける圧力損失よりも、大きくなる。よって、ダクト本体１０のみでは、分岐部分Ｄにおいて、圧力損失の小さい右分岐路１３ａに流入する空気の流量が、圧力損失の大きい左分岐路１２ａに流入する空気の流量よりも、多くなる。

［スライド凸部］
スライド凸部２１は、吸気路１１ａから左分岐路１２ａに向かう空気の流路断面積Ｓ３と、吸気路１１ａから右分岐路１３ａに向かう空気の流路断面積Ｓ４との大きさの割合を設定することにより（図７参照）、左分岐路１２ａを通流する空気の流量と、右分岐路１３ａを通流する空気の流量とを等しくするものである。つまり、スライド凸部２１は、吸気路１１ａを通流する空気を、左分岐路１２ａと右分岐路１３ａとに、均等で分配するものである。

このようなスライド凸部２１は、ダクト本体１０の後方視で略逆Ｔ字形を呈する分岐部分Ｄにおいて、吸気路１１ａを下向きで通流する空気が衝突する内壁面１４にスライド可能に設けられており、前記下向きで通流する空気に向かうように上向きで凸し、後方視で略正三角形（山型）を呈している。すなわち、スライド凸部２１の側面はそれぞれ傾斜面２２、２２であり、これにより、空気の通流向きが左向き又は右向きに良好に変化しつつ、好適に分配されるようになっている。

そして、左分岐路１２ａと右分岐路１３ａとの圧力損失差を考慮した上で、左分岐路１２ａ、右分岐路１３ａを通流する空気の流量が等しくなるように、スライド凸部２１の頂点２３と左角部Ｃ１との間の距離Ｌ３と、頂点２３と右角部Ｃ２との間の距離Ｌ４、つまり、頂点２３と左角部Ｃ１との間における流路断面積Ｓ３と、頂点２３と右角部Ｃ２との間における流路断面積Ｓ４との初期値、及び、スライド凸部２１の初期位置が設定される。
ここで、前記したように、左分岐路１２ａの圧力損失は、右分岐路１３ａの圧力損失よりも大きいので、「流路断面積Ｓ３＞流路断面積Ｓ４（距離Ｌ３＞距離Ｌ４）」に設定、つまり、スライド凸部２１の初期位置は、吸気路１１ａの中心を通る軸線Ａ３よりも、やや右方に設定される（図６、図７参照）。

なお、前記初期値及び初期位置は、例えば、ファン５１等によって、バッテリモジュール１１０内の単電池１１１が暖められないと仮定したうえで設定される。
また、左角部Ｃ１（左角面）は、スライド凸部２１の頂点２３と相対するダクト本体１０の内壁面であって、空気が吸気路１１ａから左分岐路１２ａに向かう際に左に曲がる部分である。右角部Ｃ２（右角面）は、同じく頂点２３と相対する内壁面であって、空気が吸気路１１ａから右分岐路１３ａに向かう際に右に曲がる部分である。
さらに、簡単に説明するため、ここでは、吸気路１１ａ、左分岐路１２ａ、及び、右分岐路１３ａの奥行き（前後方向における幅）が同一である場合を例示し、流路断面積Ｓ３、Ｓ４の比が、距離Ｌ３、Ｌ４の比に依存することとして説明する。

また、スライド凸部２１は、左右方向（車幅方向）においてスライド自在となるように、ダクト本体１０に取り付けられている。すなわち、スライド凸部２１は、左右方向にスライドすることで、流路断面積Ｓ３、Ｓ４及び距離Ｌ３、Ｌ４の比を、可変するようになっている。
なお、スライド自在とするには、例えば、内壁面１４に左右方向にスライド溝を形成し、このスライド溝に係合するスライド爪をスライド凸部２１に設けるとよい。

さらに、スライド凸部２１の下部には連結棒２４が取り付けらており、この連結棒２４は分岐部分Ｄに形成された長孔１５を通ってダクト本体１０外に延出している。そして、連結棒２４の下端には、左右方向に延びるスライドアーム２５の左端部が固定されており、スライドアーム２５の右端部の下面には、ラック２６が形成されている。ラック２６には、後記するピニオン４２が係合している。
なお、長孔１５には、中央に連結棒２４が貫通するスリット（図示しない）が形成されたシール部材（図示しない）が取り付けられており、バッテリモジュール１１０に導入されるべき空気が、長孔１５を通って、外部に漏れないようになっている。

［モータ］
モータ４１は、スライド凸部２１をスライドさせる電動モータ（ＤＣモータ等）であって、ブラケット（図示しない）を介して、ダクト本体１０の下面に取り付けられている。そして、モータ４１の出力軸にはピニオン４２が取り付けられており、ピニオン４２はラック２６に係合している。

そして、モータ４１が、ＥＣＵ７０からの指令に従って、正回転又は逆回転で回転すると、スライドアーム２５及びこれに連結されたスライド凸部２１が、左右方向にスライドし、流路断面積Ｓ３、Ｓ４及び距離Ｌ３、Ｌ４の比が、可変するようになっている。
なお、モータ４１及びスライドアーム２５を下方から覆うように、カバー４３が取り付けられており、このカバー４３によって、モータ４１等は水、埃等から保護されている。

［ファンユニット］
ファンユニット５０は、作動することで冷却風となる空気の流れを生じさせるものであり、ファン５１と、ファンダクト５２とを備えている。ファンダクト５２は、排出路１３４、１３４からの空気を集合するものであり、電池ボックス１２０の左方において、サブフレーム１３０の上に固定されている（図２、図３参照）。ファン５１は、ファンダクト５２の左方であって、ファンダクト５２の下流に配置されている。

そして、ファン５１がＥＣＵ７０の指令に従って作動すると、排出路１３４、１３４の空気が、ファンダクト５２内を介して、ファン５１に吸気されるようになっている。そうすると、電池ボックス１２０内の空気が、空気導出孔１２５ａ、１２５ａを介して、排出路１３４、１３４に導出され、さらに、外部の空気がダクト本体１０内に吸気され、二股に分岐された後、左右の空気導入孔１２２ａ、１２２ａ…を介して、電池ボックス１２０内に導入されるようになっている。

すなわち、ファン５１が作動すると、外部の空気が、吸気口１１ｂから吸気路１１ａに吸気され、分岐部分Ｄで分岐された後、左分岐路１２ａ又は右分岐路１３ａを通り、電池ボックス１２０の左側又は右側からその内部に導入し、電池ボックス１２０内を仮想的な中心面Ａ１に向かって、単電池１１１間の隙間を通流しながら、単電池１１１を冷却し、その後、空気導出孔１２５ａを通って、排出路１３４に導出するようになっている。

また、ファン５１の回転速度は、ＥＣＵ７０によって適宜に制御され、回転速度が高まると、電池ボックス１２０等内と通流する空気の流量が増加するようになっている。つまり、ファン５１は、電池ボックス１２０等内を通流する空気の流量を制御する。

さらに、ファン５１は作動すると発熱し、このファン５１の作動熱や廃熱は、ファンダクト５２等や周囲雰囲気を介して、バッテリモジュール１１０の左側に配置された単電池１１１に伝達し、単電池１１１が暖められるようになっている。

［温度センサ］
温度センサ６１、６１は、左右に振り分けられた単電池１１１の温度（電池ボックス１２０内の温度）を検出する温度センサであり（図３参照）、中心面Ａ１を中心として左右対称に配置されている。そして、温度センサ６１、６１は、検出した単電池１１１の温度をＥＣＵ７０に出力するようになっている。
ただし、温度センサ６１の位置はこれに限定されず、例えば、電池ボックス１２０の外に温度センサ６１を取り付け、検出される温度に基づいて、単電池１１１の温度や、電池ボックス１２０内の温度を推定する構成でもよい。

［ＥＣＵ］
ＥＣＵ７０は、二次電池装置１００を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、モータ４１、ファン５１等の機器を制御し、各種処理を実行するようになっている。
また、ＥＣＵ７０は、アクセル（図示しない）等から入力される発電要求量に従って、燃料電池スタック（図示しない）の出力（発電電力）を、燃料電池スタックの出力端子に接続された電力制御器により、制御する機能を備えている。
さらに、ＥＣＵ７０は、バッテリモジュール１１０の出力端子に接続された昇降圧コンバータ（図示しない）によって、バッテリモジュール１１０を放電したり、回生電力や燃料電池スタックの余剰電力を、バッテリモジュール１１０に充電する機能を備えている。

≪二次電池装置の作用効果≫
次に、このような二次電池装置１００の作用効果を説明する。
左分岐路１２ａ、右分岐路１３ａの圧力損失の差を考慮した上で、流路断面積Ｓ３、Ｓ４（距離Ｌ３、Ｌ４）を設定し、その分岐部分Ｄにスライド凸部２１を設けるのみで、分岐部分Ｄから左分岐路１２ａ又は右分岐路１３ａの下流端までの圧力損失を同一にできる。つまり、ダクト本体１０の形状は変更せずに、圧力損失を同一にできる（図６、図７参照）。

これにより、分岐部分Ｄにおいて、空気を均等に分配（分岐）することができ、左分岐路１２ａ、右分岐路１３ａを通流する空気の流量を等しくできる。したがって、バッテリモジュール１１０の左右からその内部に導入する空気流量を同一にできる。そのため、単電池１１１の温度が左右でばらつきにくくなり、電池ボックス１２０内で温度差が生じにくく、つまり、バッテリモジュール１１０内の温度分布を均一にできる。また、スライド凸部２１を設けることで、下流端までの圧力損失を同一にできるので、ダクト本体１０の形状をレイアウトに応じて変形することも容易となる。

＜単電池の温度に基づく制御＞
次に、例えば、周辺環境の温度差により、左右の単電池１１１の温度がばらついた場合において、スライド凸部２１を制御し、バッテリモジュール１１０内の温度分布を均一にする場合を説明する。
ＥＣＵ７０は、左右の温度センサ６１、６１から入力される左右の単電池１１１、１１３の温度がばらついている場合（例えば所定温度差ΔＴ以上ある場合）、高温の単電池１１１を冷却するために、この高温の単電池１１１が配置されている側（左側又は右側）への空気の流量を増加させるべく、モータ４１を制御し、スライド凸部２１を右側又は左側にスライドさせる。

具体的には、左側の単電池１１１の温度が高い場合、図８に示すように、スライド凸部２１を右方にスライドして、流路断面積Ｓ３を大きくし（距離Ｌ３を長くし、図６参照）、左分岐路１２ａを通流する空気の流量を増加させる。そうすると、左側の側パネル１２２の空気導入孔１２２ａから電池ボックス１２０内に導入する空気の流量が増加し、左側の単電池１１１が速やかに冷却される。

一方、右側の単電池１１１の温度が高い場合、図９に示すように、スライド凸部２１を左方にスライドして、流路断面積Ｓ４を大きくし（距離Ｌ４を長くし、図６参照）、右分岐路１３ａを通流する空気の流量を増加させる。そうすると、右側の側パネル１２２の空気導入孔１２２ａから電池ボックス１２０内に導入する空気の流量が増加し、左側の単電池１１１が速やかに冷却される。

なお、スライド凸部２１のスライド量（モータ４１の回転量）は、例えば、左右の単電池１１１の温度差ΔＴと、この温度差ΔＴを０にするためのスライド凸部２１のスライド量（モータ４１の回転量）との関係を事前試験等により求め、ＥＣＵ７０にマップとして記憶しておき、ＥＣＵ７０が現在の温度差ΔＴと前記マップとを参照することにより、決定される。

＜ファンの回転速度に基づく制御＞
次に、バッテリモジュール１１０への充電量又は放電量が増加し、充放電に伴い昇温する単電池１１１を冷却するべく、ファン５１の回転速度を増加する場合において、スライド凸部２１を制御するときを説明する。

ＥＣＵ７０がファン５１の回転速度を増加させると、ファン５１（発熱デバイス）で生じる発熱量が大きくなり、ファン５１が高発熱状態となる。そうすると、ファン５１の熱によって、バッテリモジュール１１０の左側の単電池１１１が過昇温する虞がある。

そこで、ＥＣＵ７０は、ファン５１の回転速度を増加することに連動して、スライド凸部２１を右方にスライドさせ（図８参照）、流路断面積Ｓ３を大きくする（距離Ｌ３を長くする）。そうすると、左分岐路１２ａを通流する空気の流量が増加し、左側の側パネル１２２の空気導入孔１２２ａから電池ボックス１２０内に導入する空気の流量が増加する。これにより、左側の単電池１１１が速やかに冷却される。このように、ファン５１の回転数の増加に連動させて、予め左側への空気の流量を増加するので、左側の単電池１１１が過昇温することは防止される。

なお、スライド凸部２１のスライド量（モータ４１の回転量）は、例えば、ファン５１の回転速度と、単電池１１１が過昇温しない流路断面積Ｓ３との関係を事前試験等により求め、ＥＣＵ７０にマップとして記憶しておき、ＥＣＵ７０が現在のファン５１の回転速度の指令値と、このマップとを参照することにより、決定される。

＜燃料電池スタックの出力に基づく制御＞
次に、燃料電池スタック２００（発熱デバイス）の出力に基づいて、スライド凸部２１を制御する場合を説明する。
前提として、図１０に示すように、バッテリモジュール１１０は、燃料電池スタック２００の後方に配置されている。燃料電池スタック２００は、フロアパネル下のセンターコンソール内であって、燃料電池自動車３００の車幅方向における中心面Ａ２上に配置されており、バッテリモジュール１１０の中心面Ａ１は、前記中心面Ａ２から左方にずれている。すなわち、バッテリモジュール１１０から見て、発電すると自己発熱する燃料電池スタック２００は、バッテリモジュール１１０の中心面Ａ２から、右方向にオフセットしている。

そして、燃料電池自動車３００が走行することで生じる走行風は、フロントグリルからボンネット下、センタートンネル内に流入し、自己発熱する燃料電池スタック２００で暖められるようになっている。次いで、この暖められた空気は、センタートンネル内を後方に向かって流れ、バッテリモジュール１１０の右側内の単電池１１１を暖める。これにより、バッテリモジュール１１０内の単電池１１１の温度がばらつきやすくなる。

なお、このような単電池１１１の温度のばらつきは、春秋冬等、外気温度が所定温度（例えば３０℃）未満である場合に生じやすい。逆に、夏等、外気温度が所定温度（例えば３０℃）以上である場合、単電池１１１全体が高温であるため、燃料電池スタック２００の廃熱により、単電池１１１の温度はばらつきにくくなる。

そこで、発電要求量（アクセル開度等）に基づいて燃料電池スタック２００の発電を制御するＥＣＵ７０は、燃料電池スタック２００の発電電力を高めることに連動して、図９に示すように、スライド凸部２１を左方にスライドさせる。そうすると、流路断面積Ｓ４が大きくなり、右分岐路１３ａを通流する空気の流量が増加し、電池ボックス１２０の右側からその内部に導入する空気の流量が増加する。

これにより、自己発熱量が高く高発熱状態となった燃料電池スタック２００で暖められた走行風に、バッテリモジュール１１０の右側部が曝されたとしても、前記したように、電池ボックス１２０の右側からその内部に導入する空気の流量が増加しているので、右側の単電池１１１が過昇温することは防止され、単電池１１１の温度はばらつきにくくなる。

なお、前記したように、燃料電池スタック２００の廃熱によって、単電池１１１の温度がばらつきやすくなるのは、外気温度が所定温度以上である場合であるから、外気温度が所定温度以上である場合のみ、燃料電池スタック２００の出力（発電電力）に応じて、スライド凸部２１を制御する構成としてもよい。
また、スライド凸部２１のスライド量（モータ４１の回転量）は、例えば、燃料電池スタック２００の出力（発電電力）と、単電池１１１が過昇温しない流路断面積Ｓ４との関係を事前試験等により求め、ＥＣＵ７０にマップとして記憶しておき、ＥＣＵ７０が現在の燃料電池スタック２００の出力の指令値と、このマップとを参照することにより、決定される。

この他、図１１に示すように、バッテリモジュール１１０が、燃料電池スタック２００の後方において平面視で縦置きされた構成である場合、つまり、単電池１１１の長手方向が車幅方向に沿っており、バッテリモジュール１１０を基準として、燃料電池スタック２００がバッテリモジュール１１０の右方にずれて配置された構成の場合、燃料電池スタック２００で暖められた空気は、バッテリモジュール１１０の右側を暖める。

したがって、図１１のように縦置された構成の場合も、ＥＣＵ７０は、燃料電池スタック２００の出力を高めることに連動して、図９に示すように、スライド凸部２１を左方にスライドさせ、電池ボックス１２０の右側からその内部に導入する空気の流量が増加させる。これにより、右側の単電池１１１が過昇温することは防止され、単電池１１１の温度はばらつきにくくなる。

なお、図１０及び図１１のレイアウトの場合、燃料電池スタック２００で暖められるバッテリモジュール１１０の右側部分と、ファン５１の廃熱等で暖められるバッテリモジュール１１０の左側部分とが、相対することになるが、例えば、燃料電池スタック２００の出力に基づいて決定されるスライド凸部２１のスライド量と、ファン５１の回転速度に基づいて決定されるスライド量とを加算し、加算後のスライド量を指令値として、スライド凸部２１をスライドすればよい。また、左右の温度センサ６１、６１から入力される左右の単電池１１１、１１１の温度に基づいて、スライド量を補正する構成としてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。
前記した本実施形態では、二次電池装置１００（空気導入装置１）が燃料電池自動車に搭載された構成を例示したが、その他に例えば、電気自動車やハイブリッド車、自動二輪車、船舶等の移動体に搭載された構成、据え置き型の燃料電池システムに組み込まれた構成でもよい。

前記した実施形態では、空気の流れを生じさせるファン５１が、電池ボックス１２０の下流に配置された構成を例示したが、ファン５１の位置はこれに限定されず、例えば、電池ボックス１２０の上流でもよい。

前記した実施形態では、スライドアーム２５の右端部にラック２６が設けられた構成としたが（図６参照）、図１２に示すように、連結棒２４の下端にラック２７を取り付け、このラック２７にモータ４１のピニオン４２が係合する構成でもよい。

また、図１３に示すスライド凸部３１でもよい。スライド凸部３１は、可撓性（弾性）を有するゴム製の壁部１６が、スライドアーム２５の左端部上に取り付けられた押圧ローラ３２によって、上方に押圧されることで形成されている。なお、壁部１６は、分岐部分Ｄにおいて、吸気路１１ａを下向きで通流する空気の衝突するダクト本体１０の下壁部である。そして、モータ４１が正回転又は逆回転すると、押圧ローラ３２が壁部１６を押圧しながら、左右にスライドし、その結果、スライド凸部３１が左右にスライドするようになっている。

また、図１４に示すスライド凸部３３でもよい。スライド凸部３３は、連結棒２４の上端面に取り付けられた側面視で矩形状を呈する細長のスライド片によって構成されている。

本実施形態に係る二次電池装置の斜視図である。 本実施形態に係るバッテリモジュールの分解斜視図である。 図１に示すバッテリモジュールのＸ１−Ｘ１線断面図である。 図１に示すバッテリモジュールのＸ２−Ｘ２線断面図である。 本実施形態に係るダクト本体の斜視図である。 図５に示すダクト本体のＸ３−Ｘ３線断面図である。 本実施形態に係るスライド凸部が初期位置にある状況を示す図である。 本実施形態に係るスライド凸部が右方にスライドした状況を示す図である。 本実施形態に係るスライド凸部が左方にスライドした状況を示す図である。 本実施形態に係る燃料電池自動車の平面図である。 変形例に係る燃料電池自動車の平面図である。 変形例に係るスライド凸部の後方視図である。 変形例に係るスライド凸部の後方視図である。 変形例に係るスライド凸部の後方視図である。

符号の説明

１ 空気導入装置
１０ ダクト本体
１１ａ 吸気路
１１ｂ 吸気口
１２ａ 左分岐路
１３ａ 右分岐路
２１ スライド凸部
４１ モータ（駆動手段）
５１ ファン（発熱デバイス）
６１ 温度センサ
７０ ＥＣＵ（制御手段）
１００ 二次電池装置
１１０ バッテリモジュール
１１３ 単電池
１２０ 電池ボックス
２００ 燃料電池スタック（発熱デバイス）
Ａ１ バッテリモジュールの仮想的な中心面
Ａ２ 燃料電池自動車の仮想的な中心面
Ｄ 分岐部分
Ｌ３、Ｌ４ 距離
Ｓ３、Ｓ４ 流路断面積

Claims (5)

1. 車両に搭載され、前記車両の駆動用の電源であると共に充放電可能な複数の単電池を備えるバッテリモジュールに、前記バッテリモジュールの対向する面側から前記単電池を冷却するための空気を導入する空気導入装置であって、
   前記バッテリモジュールの周囲に発熱デバイスが配置されると共に、当該発熱デバイスは、前記バッテリモジュールの前記対向する面の間の仮想的な中心面から、前記対向する面の一方面側にずれており、
   外部の空気を１つの吸気口から吸気路に吸気し、吸気した空気を２つの分岐路に分岐した後、この分岐した空気を前記バッテリモジュールの前記対向する面側からそれぞれ導入するダクト本体と、
   前記ダクト本体の分岐部分に設けられ、前記吸気路を通流する空気に向かうように凸すると共に、前記吸気路から前記各分岐路に向かう空気の各流路断面積を設定し、前記吸気路から前記２つの分岐路に空気を分配することで、前記バッテリモジュール内の温度分布を均一にする凸部と、
   を備え、
   前記凸部は、その頂点が前記吸気路に向かって突出した三角形状である
   ことを特徴とする空気導入装置。
2. 前記凸部は、前記分岐部分に移動可能に設けられており、当該凸部は移動することで前記吸気路から前記各分岐路に向かう空気の各流路断面積を可変するものであって、
   前記凸部を移動させる駆動手段と、
   前記バッテリモジュール内の温度分布が均一となるように、前記駆動手段を制御し前記各流路断面積を可変する制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気導入装置。
3. 前記制御手段は、前記発熱デバイスが高発熱状態である場合、前記一方面側への空気の流量が増加するように、前記駆動手段を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の空気導入装置。
4. 前記発熱デバイスは、前記一方面側に配置されると共に、前記単電池の発熱状態に基づいて前記バッテリモジュールを通流する空気の流量を制御するファンを含み、
   前記制御手段は、前記ファンの回転数が増加すると、前記一方面側への空気の流量が増加するように、前記駆動手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気導入装置。
5. 前記発熱デバイスは、発電すると発熱する燃料電池を含み、
   前記制御手段は、前記燃料電池の出力が増加すると、前記一方面側への空気の流量が増加するように、前記駆動手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の空気導入装置。

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