JP6642461B2 - 電池冷却装置 - Google Patents

Description

本開示は、電池冷却装置に関する。

電池モジュールを冷却するための冷却用空気を電池モジュールに導く吸気ダクトと、吸気ダクトの吸気口に設けられたベゼルと、ベゼルの背面に設けられたフィルタとを備える冷却ダクト装置が、たとえば特開２０１６−１６５９４９号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１６−１６５９４９号公報

特開２０１６−１６５９４９号公報（特許文献１）に記載の構成では、フィルタは複数の凹凸部を有しており、ベゼルはフィンを有している。フィルタとフィンとの間で埃が蓄積されると、電池モジュールの冷却効率が低下してしまう。

本開示では、塵埃の溜まりを抑制できるフィルタ装置を備える電池冷却装置が提供される。

本開示に従うと、フィルタ本体と、ベゼルとを備える、フィルタ装置が提供される。フィルタ本体は、プリーツ状に折り曲げられた形状を有している。フィルタ本体は、頂部と、谷底部とを有している。頂部と谷底部とは、交互に並んで配置されている。頂部は、フィルタ本体を通過する気体の流れの上流端に設けられている。ベゼルは、フィルタ本体を支持している。ベゼルは、フィンを有している。フィンは、フィルタ本体に対し、気体の流れの上流側に配置されている。気体の流れる方向において、フィンと頂部とが並んで配置されている。

上記のフィルタ装置において、頂部は、フィンの下流端に固定されている。
本開示に従うと、電池と、電池に冷却用空気を導くダクトと、上記のいずれかのフィルタ装置とを備える、電池冷却装置が提供される。フィルタ装置は、ダクトに取り付けられている。冷却用空気が、フィルタ装置を通過する。

本開示に従えば、フィルタ装置への塵埃の溜まりを抑制することができる。

実施の形態の電池冷却装置の構成を示す概略図である。 実施の形態のフィルタ装置を上流側から見た斜視図である。 実施の形態のフィルタ装置を側方から見た断面図である。

以下、図面に基づいて、実施の形態におけるフィルタ装置および電池冷却装置について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。

図１は、実施の形態の電池冷却装置の構成を示す概略図である。図１に示す電池冷却装置は、車両に搭載されている。一例として、電池冷却装置は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどの内燃機関と、バッテリからの電力供給により駆動するモータと、を動力源とするハイブリッド自動車に搭載されている。別の例として、電池冷却装置は、電気自動車または燃料電池自動車に搭載されている。

図１に示すように、組電池４１を冷却するための電池冷却装置は、吸気ダクト１０と、ファン３０と、電池パック４０と、排気ダクト５０とを主に備えている。

吸気ダクト１０は、電池パックの温度調節に用いられる空気を取り込むための吸気口１１を有している。吸気口１１は、車室内（車内に相当する）に露出しており、車室内に存在する空気が吸気口１１に取り込まれる。車室とは、乗員の乗車するスペースである。車室内の空気は、車両に搭載された空調システムによって、温度を調節されている。

吸気ダクト１０の吸気口１１には、フィルタ装置が取り付けられている。吸気口１１に取り込まれる空気は、フィルタ装置を通過する。フィルタ装置は、吸気口１１から吸気ダクト１０の内部に異物が侵入することを抑制している。

フィルタ装置は、ベゼル１２と、フィルタ本体２２とを有している。ベゼル１２は、吸気ダクト１０に取り付けられている。フィルタ本体２２は、網目構造を有しており、吸気ダクト１０を通過する空気から塵埃（異物に相当する）を取り除くために用いられる。すなわち、吸気口１１から吸気ダクト１０に進入した空気は、フィルタ装置を通過するが、吸気口１１から吸気ダクト１０に進入した塵埃は、フィルタ本体２２に付着する。塵埃としては、たとえば、衣服などから落下する糸くずが含まれる。

フィルタ装置を設ける位置は、図１に示す吸気口１１に限られるものではない。電池パック４０に塵埃が到達することを防止するためには、フィルタ装置が、吸気ダクト１０の内部における任意の位置に設けられていればよい。ファン３０に埃が付着することを防止するためには、ファン３０よりも吸気口１１の側の位置にフィルタ装置を配置することが好ましい。

ファン３０は、吸気ダクト１０の途中に設けられている。ファン３０が回転することにより、車室内に存在する空気が、吸気口１１を介して吸気ダクト１０に取り込まれる。吸気ダクト１０に取り込まれた空気は、ファン３０を通過して、電池パック４０に導かれる。

電池パック４０は、組電池４１と、組電池４１を収容するケース４２とを有している。組電池４１は、複数の単電池を有している。単電池としては、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池などの二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることもできる。組電池４１を構成するすべての単電池が電気的に直列に接続されていてもよく、電気的に並列に接続された複数の単電池が組電池４１に含まれていてもよい。

組電池４１は、車両を走行させるための動力源として用いられる。具体的には、組電池４１から出力された電気エネルギは、モータ・ジェネレータによって、車両を走行させるための運動エネルギに変換される。すなわち、モータ・ジェネレータが生成した運動エネルギを車輪に伝達することにより、車両を走行させることができる。

一方、車両を減速したり、停止したりするとき、モータ・ジェネレータは、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換して、電気エネルギを組電池４１に出力する。これにより、組電池４１は、回生電力を蓄えることができる。

組電池４１の温度は、充放電や、外部環境からの影響を受けて上昇することがある。この場合には、ファン３０を駆動することにより、吸気ダクト１０を介して車室内の空気を組電池４１に供給して、組電池４１の温度上昇を抑制することができる。組電池４１の温度が上昇するとき、車室内における空気の温度は、組電池４１の温度よりも低くなりやすい。このため、車室内の空気を組電池４１に供給し、組電池４１に空気を接触させることにより、組電池４１と空気との間の熱交換によって、組電池４１を冷却することができる。

吸気ダクト１０は、ケース４２と接続されており、吸気ダクト１０を通過した空気は、ケース４２の内部に移動する。ケース４２には、組電池４１が収容されているため、ケース４２の内部に移動した空気は、組電池４１と接触する。ケース４２の内部において、空気を移動させる経路は、適宜設定することができ、組電池４１を構成する各単電池に対して、効率良く空気を導くことができればよい。角型電池または円筒型電池などの、単電池の外形を考慮して、ケース４２の内部における空気の移動経路を設定することができる。

排気ダクト５０は、電池パック４０のケース４２に接続されている。ケース４２の内部で組電池４１との間で熱交換した空気は、排気ダクト５０に移動する。排気ダクト５０には、排気口５１が設けられており、排気ダクト５０を移動した空気は、排気口５１から排出される。排気口５１から排出される空気は、車室内に戻したり、車両のうち、車室とは異なるスペース（たとえば、ラゲッジルーム）に導いたりすることができる。また、排気口５１から排出される空気を、車両の外部に導くこともできる。

図１に示す構成では、吸気ダクト１０にファン３０を配置しているが、これに限るものではない。すなわち、ファン３０の駆動によって、吸気口１１から空気を取り込むことができればよい。たとえば、排気ダクト５０にファン３０を配置した場合であっても、ファン３０を駆動することにより、吸気口１１から空気を取り込むことができる。

図２は、実施の形態のフィルタ装置を上流側から見た斜視図である。図２に示すように、フィルタ装置を上流側から見た場合、ベゼル１２が視認される。フィルタ本体２２は、ベゼル１２に対して空気の流れの下流側に配置されている。図２において、フィルタ本体２２はベゼル１２の背後にあるため、ベゼル１２に遮られてフィルタ本体２２は図２には現れていない。

図２に示すように、ベゼル１２は、上枠部１３と、下枠部１４と、側枠部１５，１６とを有している。上枠部１３と下枠部１４とは、略平行に延びている。側枠部１５，１６は、上枠部１３および下枠部１４に対して傾いた方向に延びている。フィルタ装置を通過して流れる空気の流れの上流側から見て、ベゼル１２は、略平行四辺形状の外形を有している。

一方の側枠部１５には、上下一対のヒンジ部１７，１７が取り付けられている。他方の側枠部１６には、把持部１８が取り付けられている。作業者が把持部１８に手指を掛けて把持部１８を手前に引き寄せることにより、ベゼル１２は、ヒンジ部１７，１７を回転中心として回動可能である。

上枠部１３と下枠部１４とを連結する複数（実施の形態では３つ）の柱部１９が設けられている。複数の柱部１９は、上下方向、すなわち上枠部１３および下枠部１４の延びる方向に直交する方向に、平行に延びている。

隣り合う柱部１９の間に、複数のフィン２０が設けられている。フィン２０は、上枠部１３および下枠部１４と平行に延びている。フィン２０は、左右方向、すなわち上述した上下方向に直交する方向に延びている。

ベゼル１２は、上枠部１３、下枠部１４および側枠部１５，１６により形成された枠体と、その枠体の内部において互いに直交する柱部１９およびフィン２０とを有する、全体として格子状の形状を有している。

図３は、実施の形態のフィルタ装置を側方から見た断面図である。図３に示すフィルタ装置に対し、図３中の左側が吸気ダクト１０の外部であり、図３中の右側が吸気ダクト１０の内部である。図３中の左右方向が、組電池４１を冷却する冷却用空気の流れる方向である。図３中の左側が、空気の流れ方向における上流側である。図３中の右側が、空気の流れ方向における下流側である。

図３に示すように、ベゼル１２は、吸気ダクト１０の内部に収容されており、吸気口１１の近傍に配置されている。作業者は、吸気口１１を介して、フィルタ装置に容易にアクセス可能である。上述した通り、ヒンジ部１７，１７を中心としてベゼル１２を回転させ、ベゼル１２を吸気ダクト１０の外部へ向けて移動させることにより、ベゼル１２の内部に設けられたフィルタ本体２２のメンテナンス作業を、容易に行なうことが可能である。たとえば、フィルタ本体２２に付着した塵埃を取り除く清掃作業や、これまで使用してきたフィルタ本体２２を新品のフィルタ本体２２と交換する作業を、容易に行なうことができる。

フィルタ本体２２は、ベゼル１２に収容されている。上下方向（図３中の上下方向）におけるフィルタ本体２２の一端（上端）は、ベゼル１２の上枠部１３に取り付けられている。上下方向におけるフィルタ本体２２の他端（下端）は、ベゼル１２の下枠部１４に取り付けられている。フィルタ本体２２は、ベゼル１２の上枠部１３、下枠部１４および側枠部１５，１６によって、取り囲まれている。フィルタ本体２２は、ベゼル１２によって支持された状態で、吸気ダクト１０の内部に収容されており、吸気口１１の近傍に配置されている。

フィルタ本体２２は、プリーツ状に折り曲げられた形状を有している。フィルタ本体２２は、シート状のメッシュ素材、不織布または多孔膜などの濾材に、交互に山折りと谷折りとを行なって、ジグザグ状に折り畳んで成形されている。上下方向に、折り畳み形状が並んでいる。個々の折り畳み形状は、山部２５と、谷部２６とを有している。図３に示すフィルタ本体２２において、山部２５は、吸気ダクト１０の入口の吸気口１１、すなわち、空気流れの上流側に向けて突き出る形状を有している。隣り合う２つの山部２５の間に、谷部２６が形成されている。谷部２６は、吸気口１１から離れる方向、すなわち空気流れの下流側に向けて突き出る形状を有している。

山部２５は、頂部２３を有している。谷部２６は、谷底部２４を有している。頂部２３および谷底部２４は、フィルタ本体２２の折り曲げ部分である。頂部２３は、山部２５において空気流れの上流側に最も突き出る部分である。頂部２３は、フィルタ本体２２を通過する空気の流れの上流端を構成している。谷底部２４は、フィルタ本体２２を通過する空気の流れの下流端を構成している。頂部２３と谷底部２４とは、上下方向において交互に並んで配置されている。

フィルタ本体２２は、頂部２３と谷底部２４とをつなぐ複数の傾斜面部２７を有している。隣り合う２つの傾斜面部２７と、これら傾斜面部２７の間の頂部２３とが、山部２５を構成している。隣り合う２つの傾斜面部２７と、これら傾斜面部２７の間の谷底部２４とが、谷部２６を構成している。フィルタ本体２２は、山部２５および谷部２６を交互に形成するように、プリーツ形状に形成されている。

ベゼル１２のフィン２０は、フィルタ装置を通過する空気の流れる方向（図３中の左右方向）において、フィルタ本体２２に対し上流側に配置されている。フィン２０は、空気の流れる方向において、フィルタ本体２２の頂部２３と並んで配置されている。フィルタ本体２２の頂部２３は、空気の流れる方向におけるフィン２０の下流端に取り付けられている。フィルタ本体２２の頂部２３は、フィン２０の下流端に固定されている。フィルタ本体２２は、ベゼル１２と一体の構造物として形成されている。フィルタ本体２２とベゼル１２とは、樹脂材料を用いて一体成形されている。

図２に示す、フィン２０に直交する方向に延びる柱部１９は、フィルタ本体２２の谷部２６の内部にまで亘って設けられている。柱部１９は、隣り合うフィン２０同士を連結し、複数のフィン２０を一体に連結し、ベゼル１２の外枠を構成する上枠部１３および下枠部１４にフィン２０を連結している。これにより柱部１９は、フィン２０およびフィルタ本体２２の強度を向上させている。

以上説明した、実施の形態に係るフィルタ装置は、図３に示すように、フィルタ本体２２と、ベゼル１２とを備えている。フィルタ本体２２は、フィルタ本体２２を通過する空気の流れの上流端に、頂部２３を有している。ベゼル１２は、フィン２０を有している。空気の流れる方向において、フィン２０と頂部２３とが並んで配置されている。隣り合う２つのフィン２０の間を通過して流れる空気は、フィルタ本体２２の谷部２６に流入して、フィルタ本体２２を通過する。

このようにすれば、フィルタ本体２２の山部２５とフィン２０との間、または隣り合う山部２５の間に塵埃が溜まることを抑制できる。塵埃の溜まりが発生すると、本来フィルタ本体２２を通過できる微粒子も溜まった塵埃に付着しやすくなり、フィルタ装置の目詰まりが促進され、その結果冷却用空気の流れが阻害されて、組電池４１の冷却効率が低下する。本実施の形態のフィルタ装置を適用することにより、塵埃の溜まりの発生を抑制できるので、フィルタ装置の目詰まりを抑制でき、組電池４１の冷却効率を向上することができる。フィルタ装置の目詰まりが抑制されていることにより、フィルタ装置のメンテナンスが必要になるまでの期間を長くすることができる。

フィルタ本体２２がベゼル１２により近く配置されるとともに、隣り合うフィン２０の間に空気の通路となる谷部２６が配置されるので、作業者は、フィン２０の間からフィルタ本体２２を容易に目視確認することができる。フィルタ本体２２への塵埃の堆積量を容易に確認することが可能になるので、フィルタ装置の定期的な清掃作業が促進され、目詰まりをより効果的に抑制することができる。

また図３に示すように、フィルタ本体２２の頂部２３は、フィン２０の下流端に固定されている。フィルタ本体２２とフィン２０とを一体成形することにより、公差などを考慮する必要がなく、容易に組み付けを行なうことができる。また、フィン２０とフィルタ本体２２との間の隙間が存在しなくなるので、塵埃の溜まりをより効果的に抑制することができる。さらに、フィルタ本体２２とフィン２０とを一体の構造物として形成することで、フィルタ装置の剛性を向上することができ、フィルタ装置を清掃する際にフィルタ本体２２が変形する事態を回避することができる。

以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本明細書に記載されたフィルタ装置および電池冷却装置は、たとえば、車両および各種機器に適用することができる。

１０ 吸気ダクト、１１ 吸気口、１２ ベゼル、１３ 上枠部、１４ 下枠部、１５，１６ 側枠部、１７ ヒンジ部、１８ 把持部、１９ 柱部、２０ フィン、２２ フィルタ本体、２３ 頂部、２４ 谷底部、２５ 山部、２６ 谷部、２７ 傾斜面部、３０ ファン、４０ 電池パック、４１ 組電池、４２ ケース、５０ 排気ダクト、５１ 排気口。

Claims (2)

1. 電池と、
   前記電池に冷却用空気を導くダクトと、
   前記ダクトに取り付けられ、前記冷却用空気が通過する、フィルタ装置と、を備え、
   前記フィルタ装置は、
   プリーツ状に折り曲げられた形状を有し、交互に並んで配置された頂部および谷底部を有し、通過する気体の流れの上流端に前記頂部を有する、フィルタ本体と、
   前記フィルタ本体を収容するベゼルとを備え、
   前記ベゼルは、枠体と、前記枠体の内部において上下方向に延びる複数の柱部と、前記枠体の内部において隣り合う柱部の間に設けられた平板状の複数のフィンとを有する、格子状の形状を有し、
   前記フィンは、前記フィルタ本体に対し前記気体の流れの上流側に配置され、前記気体の流れる方向において、前記フィンと前記頂部とが並んで配置されており、
   前記フィルタ本体は前記枠体によって取り囲まれており、前記柱部は前記フィルタ本体の谷部の内部にまで亘って設けられている、電池冷却装置。
2. 前記頂部は、前記フィンの下流端に固定されている、請求項１に記載の電池冷却装置。

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