WO2008018374A1

WO2008018374A1 - Automotive battery cooling system

Info

Publication number: WO2008018374A1
Application number: PCT/JP2007/065235
Authority: WO
Inventors: Toshiharu Watanabe; Kazunori Namai; Toshiyuki Motohashi; Yoshikazu Takamatsu
Original assignee: Calsonic Kansei Corporation
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2008-02-14

Description

明細書

車両用バッテリ冷却システム

技術分野

[0001] 本発明は、ハイブリッド車両や電気自動車などの車両に設置された走行用バッテリを冷却する車両用バッテリ冷却システムの技術分野に属する。

背景技術

[0002] このような従来の車両用バッテリ冷却システムとしては、下記特許文献 1に記載のものが知られている。この従来の車両用バッテリ冷却システムは、バッテリの温度を検出する温度センサと、空調用エバポレータと並列に冷媒経路が接続されたバッテリ冷却器における冷媒の流通とその停止とを切り替える切り替え手段と、検出したバッテリ温度に応じて切り替え手段を制御する制御手段と、を備えている。この制御手段は、ノッテリ温度が予め設定した上限温度を上回るとバッテリ冷却器に低温低圧冷媒を流通せしめ、バッテリ温度が予め設定した下限温度を下回るとバッテリ冷却器の低温低圧冷媒の流通を停止するように制御する。このようにして、バッテリ冷却時にバッテリに下限温度と上限温度との差で規定される蓄冷量を与えておくことで、バッテリ温度が下限温度から上限温度に達するまでの間のバッテリの冷却を不要にし、内燃機関の動力で駆動され、冷凍サイクルを構成するコンプレッサの始動頻度が少なくなるようにしている（例えば、特許文献 1参照。）。

特許文献 1：特開 2001— 105843号公報（第 2— 9頁、全図）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかしながら、従来の車両用バッテリ冷却システムにあっては、バッテリケース内空間に冷媒ラインをバッテリと混在させるものであったため、これら各々の占有空間が必要となる結果バッテリ組立体が大きくなつてしまい、この設計自由度が低下し、車両搭載性に問題があり、車両の燃費も問題となるものであった。

[0004] 本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、バッテリ組立体をよりコンパクトにしてその車両搭載性を向上しつつ、車両の燃費への影響を抑制することができる車両用バッテリ冷却システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005] 上記目的を達成するため、本発明の車両用バッテリ冷却システムは、車両に設置され走行に用いられるバッテリと、前記バッテリの少なくとも底面側を覆うバッテリケースと、前記バッテリの底面側のバッテリケース部分内に一体に設けられて冷媒を流す流路となるバッテリ冷却ラインと、前記冷媒をバッテリ冷却ラインに供給及び回収する冷媒循環手段と、を備える。

発明の効果

[0006] よって、本発明にあっては、バッテリ冷却ラインがバッテリの底面側のバッテリケース部分内に設けられるので、そのバッテリ冷却ラインの高さ分、バッテリケースをコンパタトにでき、この結果車両搭載性を向上しつつ、車両の燃費への影響を抑制することができる。

図面の簡単な説明

[0007] [図 1]本発明の実施例 1の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の一部断面側面図である。

[図 2]実施例 1の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリの車両への設置位置を説明する側面図である。

[図 3]本発明の実施例 2の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の一部断面側面図である。

[図 4]実施例 2の車両用バッテリ冷却システムと協調制御されるエアコンシステムのシステム図である。

[図 5]本発明の実施例 3の車両用バッテリ冷却システムの斜視図である。

[図 6]本発明の実施例 4の車両用バッテリ冷却システムの斜視図である。

[図 7]本発明の実施例 5の車両用バッテリ冷却システムの斜視図である。

[図 8]本発明の実施例 6の車両用バッテリ冷却システムに用いられる冷媒ラインの拡大斜視図である。

[図 9]本発明の実施例 7の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明正面図である。園 10]実施例 7の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明上面図である。

園 11]実施例 7の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明側面図である。

園 12]本発明の実施例 8の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明正面図である。

園 13]実施例 8の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明図である。

園 14]本発明の実施例 9の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明正面図である。

園 15]本発明の実施例 10の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明正面図である。

符号の説明

1 バッテリケース

11 冷却ライン

2 バッテリ

31 冷媒供給ライン (冷媒循環手段）

32 冷媒回収ライン (冷媒循環手段）

33 冷媒中間ライン (冷媒循環手段）

4 車体パネノレ

5 空調用エバポレータ（第 1エバポレータ）

51 エバポレータ用冷媒供給ライン (第 1エバポレータ側冷媒供給ライン） 52 エバポレータ用冷媒回収ライン

6 電磁弁

7 冷却ライン

8 バッテリケース

41 クロスフローファン

81 冷却パイプ 9 二重管 (冷媒循環手段）

101 コンデンサ

102 電動コンプレッサ

103 リキッドタンク

104 ファン

105 コントローラ

106 バッテリ用エバポレータ（第 2エバポレータ）

107 排水ドレン

108 冷却ファン

109 バッテリ用エバポレータ（第 2エバポレータ）

発明を実施するための最良の形態

[0009] 以下、本発明の各実施例につき説明する。

実施例 1

[0010] まず、本発明の実施例 1の車両用バッテリ冷却システムにっき説明する。

図 1は実施例 1の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明図である。図 2は実施例 1の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ設置位置の説明図である。

実施例 1における車両用バッテリ冷却システムは、バッテリケース 1、バッテリ 2、冷媒ライン 31 , 32を主要な構成としている。

バッテリケース 1は、図 2に示すように、車両トランクやフロア下において、車体パネル 4の上方にバッテリ 2を固定するための構造部材であり、且つ周囲に対してバッテリ 2を保護する保護部材である。バッテリケース 1は、ノッテリ 2の全面を覆うものでなくともよいが、少なくとも底面を形成して、直接あるいは間接的にバッテリ 2を支持するものである。

[0011] さらに、バッテリケース 1には、この底面部に冷媒を流す冷却ライン 11を設ける。この冷却ライン 11は、バッテリケース 1内部にこれと一体に設ける。

この冷却ライン 11には、冷却ライン 11へ冷媒を流入させるための冷媒供給ライン 3 1と、冷却ライン 11から冷媒を流出させるための冷媒回収ライン 32と、が接続される。冷却ライン 11の冷媒はエアコンシステムにより供給 ·回収するものとする。なお、冷媒供給ライン 31と冷媒回収ライン 32とは、本発明の冷媒循環手段に相当し、冷却ライン 11は本発明のバッテリ冷却ラインに相当する。

また、冷媒供給'回収ライン 31 , 32は、図 1に示すように車体パネル 4の下部を通るようにする。なお、冷媒供給ライン 31の途中には電磁弁 6を設け、冷却ライン 11へ供給する冷媒量の制御を行う。この流量制御は、エアコンシステムで行うようにしても、図示しないバッテリの充放電を制御するコントローラで制御してもどちらでもよい。

[0012] ノッテリ 2は、リチウムイオンを極間で交換して、充電、放電を行うリチウムイオンバッテリである。リチウムイオンバッテリには、いわゆるメモリー効果が生じないという有利な特徴がある。

車両の走行用に用いるバッテリ 2は、リチウムイオンバッテリの複数を直列接続するよう組合せた組電池にしたものである。

この走行用に組電池にしたものの詳細例として、特開 2005— 116427を挙げておく。組電池の構造は、この詳細例に限らないものとする力板状のリチウムイオンバッテリを組合せた最小単位のものをさらに複数組合せて用いる。その総数は数十個以上に達する。

[0013] なお、実施例 1の車両用バッテリ冷却システムにおいては、図示しないコントローラによって、バッテリの充放電や温度管理などが成されるものとする。

[0014] 実施例 1の作用を説明する。

[走行用バッテリの冷却作用]

実施例 1の車両用バッテリ冷却システムは、ハイブリッド車両や電気自動車に用いるものである。

この走行用に使用されるバッテリ 2は、走行時の充放電によって発熱し、この充放電を繰り返すと、高温に至る。

例えば、リチウムイオンバッテリでは、高温になると、劣化や極間を形成する部材の剥離、不純物の析出などを生じ、結果的にバッテリ容量が減り、その分早く寿命を迎える。また、最悪の場合、破損することになる。

[0015] そのため、リチウムイオンバッテリでは、略 50度以下程度に冷却して保つことが良好なバッテリ性能の発揮のために必要となる。

他のバッテリにおいても、概ね同様の理由により冷却の必要がある。この必要性は、車両への走行性能の要求が高くなるにつれてバッテリの軽量化ゃ大容量化が求められるようになってきてレ、ることから、ますます高くなつてきて!/、る。

[0016] 実施例 1の車両用バッテリ冷却システムは、このような問題を解決して積極的な冷却によりバッテリを良好な性能が発揮できる温度に保ち、その上で、車両搭載性を向上しつつ、室内空調とバッテリ冷却を両立でき、車両の燃費への影響を抑制することができる。

[0017] (a)積極的な冷却作用

走行時の充放電によって発熱したバッテリ 2の熱は、バッテリケース 1に伝熱される。実施例 1の車両用バッテリ冷却システムでは、バッテリ 2の温度が所定温度より上回ると電磁弁 6が開いて、バッテリケース 1の底面部内部に一体的に設置されている冷却ライン 11には冷媒が循環されるため、バッテリ 2の熱は、バッテリケース 1を介して吸熱されることになる。

[0018] 吸熱により温度上昇した冷媒は、エアコンシステムのコンデンサによって効率良く外気あるいは走行風と熱交換することにより、ノッテリ 2の熱は外部に放熱されることになる。

この積極的な冷却によって、バッテリ 2を適度な温度に保つことができ、バッテリ 2の性能を良好に発揮させることができる。

実施例 1のバッテリ 2のように、板状の広い平面を有するリチウムイオンバッテリを用いるような場合、バッテリケース 1の底面部で冷却すると、広い対向面で伝熱が行われるため、効率よく冷却することができる。

[0019] (b)車両搭載性の向上作用

実施例 1の車両用バッテリ冷却システムでは、冷媒ライン 11がバッテリ 2の底面側のノッテリケース 11部分内に一体的に設けられるので、少なくとも冷媒ライン 11の大きさ分だけはバッテリケース 1の外形形状をコンパクトにでき、省スペースなものとなり、車両搭載性や燃費が向上する。

[0020] (c)車両の燃費への影響を抑制する作用実施例 1の車両用バッテリ冷却システムへ冷媒を供給 ·回収するエアコンシステムは、ハイブリッド車両において、電動コンプレッサにより構成されるようにすれば、ェンジンの稼動中いつもエンジンの駆動負荷になる機械式コンプレッサと異なり、必要なとき必要な量を得る分だけ稼動すればよいため、低燃費化の促進を図ることができ、車両の燃費への影響を抑制する。

[0021] 次に、本第 1実施例の効果を説明する。

実施例 1の車両用バッテリ冷却システムにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

[0022] (1)車両に設置され走行に用いられるバッテリ 2と、バッテリ 2の少なくとも底面側を覆ぅバッテリケース 1と、バッテリ 2の底面側のバッテリケース部分の内部にこれと一体に設けられ、冷媒を流す流路となるバッテリ 2の冷却ライン 11と、冷媒をバッテリ 2の冷却ライン 11に供給及び回収するようエアコンシステムとの接続を行う冷媒供給 '回収ライン 31 , 32を備えるため、バッテリケース本体をよりコンパクトにでき、その結果、車両搭載性を向上しつつ車両の燃費への影響を抑制することができる。

実施例 2

[0023] 本発明の実施例 2の車両用バッテリ冷却システムは、冷媒ラインを空調ラインと並列にした例である。

実施例 2の構成を説明する。

図 3は実施例 2の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明図である。図 4は実施例 2の車両用バッテリ冷却システムと協調制御されるエアコンシステムの説明図である。

実施例 2では、車載のエアコンシステムにおいて、冷媒を供給する冷媒供給ラインを二方へ分けて、一方を冷媒ライン 11に向力、う第 1冷媒供給ライン 31とし、もう一方を空調用エバポレータ 5へ向力、うエバポレータ用媒供給ライン 51とする。そして、この冷媒供給ライン 31とエバポレータ用冷媒供給ライン 51との二方分配部に電磁弁 6を設けて、これらへの冷媒の分配量を変更する。この制御は、エアコンシステムのコント口ーラ 105により行う。なお、空調用エバポレータは本発明の第 1エバポレータに相当し、またエバポレータ用媒供給ライン 51は本発明の第 1エバポレータ側冷媒供給ラインに相当する。

[0024] また、バッテリケース 1の底側部分内に設けた冷却ライン 11から冷媒を回収する冷媒回収ライン 32は、空調用エバポレータ 5から冷媒の一部を回収するエバポレータ用冷媒回収ライン 52と合流させ、エアコンシステム、つまりコンデンサ 101や電動コンプレッサ 102へ向力、うようにする。

[0025] ここで、実施例 2と協調して冷媒制御を行うエアコンシステムについて、図 4を参照して説明する。

実施例 2と協調制御を行うエアコンシステムは、電動コンプレッサ 102によって圧縮した高圧冷媒をコンデンサ 101に送って放熱冷却させ冷媒を液化し、その後リキッドタンク 103で水分やゴミを除去して液化した冷媒を電磁弁 6へ送り、バッテリケース 1 の冷却ライン 11へ向力、ぅ冷媒供給ライン 31と空調用エバポレータ 5へ向力、うエバポレータ用冷媒供給ライン 51とへの振り分け、これらへの冷媒の配分流量を制御する。そして、図示しない弁により冷媒を低圧に膨張させ、空調用エバポレータ 5で冷媒を蒸発させてファン 104が車室内に送る空気を冷却し、蒸発した低圧冷媒を冷媒回収ライン 32、エバポレータ用冷媒回収ライン 52により回収して電動コンプレッサ 102に送るようにして循環させるものである。

[0026] 電動コンプレッサ 102や電磁弁 6は、エアコンシステムにおけるコントローラ 105により制御される。センサ類等の説明は省略する。このエアコンシステムのコントローラ 10 5は、車内通信等により、図示しないバッテリ 2のコントローラと通信を行い、必要な情報、指令を通信して、電磁弁 6による冷媒流量の制御等を行うものとする。

なお、冷媒を低圧に膨張させる弁は、冷媒ライン 31にも図示しないが設けられるが、電磁弁 6と一体に設けてもよい。

[0027] 実施例 2の作用を説明する。

[車室内空調とバッテリ冷却の両立作用]

実施例 2の車両用バッテリ冷却システムでは、バッテリ 2を冷却するための冷媒供給 '回収ライン 31 , 32を空調用エバポレータ 5へのエバポレータ用冷媒供給'回収ライン 51 , 52と並列に設けるようにし、電磁弁 6により冷媒流量の分配率を自在に制御することで、室内空調とバッテリ冷却を精度よく両立して行う。 [0028] 次に、実施例 2の効果を説明する。

この実施例 2の車両用バッテリ冷却システムにあっては、実施例 1の (1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

[0029] (2)冷媒循環手段は、車両用空調システムにおける空調用エバポレータ 5へのエバポレータ用冷媒供給'回収ライン 51 , 52と分配させて並列に設けたバッテリ 2の冷却ライン 11への冷媒供給'回収ライン 31 , 32と、空調用エバポレータ 5へのエバポレータ用冷媒供給 ·回収ライン 51 , 52及びバッテリ 2の冷却ライン 11への冷媒供給 ·回収ライン 31 , 32における冷媒流量を制御する電磁弁 6を備えるため、並列接続とすることで空調とバッテリ冷却を各々独立して制御することができ、特に直列接続に比較して制御の複雑化を抑制して、空調システムと両立させることができる。

実施例 3

[0030] 本発明の実施例 3は、バッテリケースと一体に複数並列させて設けた冷却ラインに 1 方向の冷媒流れで冷却を行うようにした例である。

実施例 3の構成を説明する。

図 5は実施例 3の車両用バッテリ冷却システムの説明図である。

実施例 3では、ノッテリケース 1の底面部内に、複数の冷却ライン 11を並列させて、ノッテリケース 1と一体に設ける。

この複数の冷却ライン 11は、バッテリケース 1の底面部を押し出し加工で設けることにより、押し出し材で一体に設けるようにする。

[0031] 実施例 3において、バッテリ 2は、複数単位で構成したものをバッテリケース 1の底面部に、図 5に示すように少なくとも 3箇所に配置し、それぞれのバッテリ 2の下方左右位置に冷却ライン 11がそれぞれ位置するようにする。

言い換えると、複数のバッテリ 2の長手方向に沿って冷却ライン 11が伸長するように 1¾ る。

[0032] 冷媒の供給、回収を行う構成は、実施例 2と同様とし、実施例 3では、この複数並列して設けた冷却ライン 11において、冷媒は同じ流れ方向となるようにする。つまり、実施例 1、 2同様、車両後方から車両前方へ向力、う冷媒の流れで冷却ライン 11内を流れるようにする。その他構成は、実施例 1、 2と同様であるので説明を省略する。

[0033] 実施例 3の作用を説明する。

[効率のよ!/、バッテリ冷却作用]

実施例 3では、複数の並列した冷却ライン 11に、同じ方向へ冷媒を流すようにする。そのため、冷却ライン 11同士が冷却効果を相殺するような発熱、吸熱の関係になることなく、バッテリ 2の冷却を主要な吸熱作用となるようにして、効率的に冷却を行う。また、図 5に示すように、バッテリケース 1の底面部を介して、バッテリ 2の冷却を行うため、伝熱面積を大きくして熱交換することになり、さらに効率的な冷却となる。

[0034] さらに、冷却ライン 11がー体に設けられたバッテリケース 1は、蓄冷材にもなる。つまり、バッテリ 2の発熱量以上に冷却した分や、バッテリ 2の発熱が小さくなるに伴い冷媒量を低く制御した際の冷却性能の応答遅れ分によって、バッテリケース 1が十分に予備冷却されることになる。

このことは、次回のバッテリ 2の発熱時の、冷媒量制御による冷却性能の立ち上がりに寄与することになり、且つ冷媒量制御による冷却性能が十分になるまでの間、バッテリ 2の予備冷却を行うことができるようになる。

[0035] この蓄冷材となる作用については、押し出し材により冷却ライン 11を一体に構成したバッテリケース 1は、熱容量が大きぐ著しい効果が得られる。

また、車室内空調の負荷が小さいか、あるいはない場合に、バッテリケース 1への蓄冷を行うことによって、さらに車室内空調との両立性を良好にすることもできる。

また、車体パネル 4上に取り付けられるバッテリケース 1の底面部に冷却ライン 11を設け、バッテリケース 1が蓄冷材となることにより、路面温度が高い場合に、路面からの放射熱でバッテリ 2が温められるのを抑制することができる。

その他作用は、実施例 1 , 2と同様であるので、説明を省略する。

[0036] 実施例 3の効果を説明する。

実施例 3の車両用バッテリ冷却システムにあっては、実施例 1、 2の (1)，(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

[0037] (3)バッテリ 2の冷却ライン 11は、バッテリ 2の底面側のバッテリケース部分と一体に、複数を並列して設け、複数を並列させたバッテリ 2の冷却ライン 11で、同じ方向に冷媒を流す構成にしたため、さらに、効率よくバッテリの冷却を行うことができ、また、車室内空調との両立性をさらに良好にすることができる。

[0038] (6)バッテリケース 1と、ノッテリ 2の底面側に設けられる冷却ライン 11を、押し出し材で形成したため、伝熱面積を十分に確保することができると共に、生産性を向上させること力 Sでさる。

実施例 4

[0039] 本発明の実施例 4の車両用バッテリ冷却システムは、ノッテリの側部近傍にも冷却ラインを設けた例である。

実施例 4の構成を説明する。

図 6は実施例 4の車両用バッテリ冷却システムの説明図である。

実施例 4では、実施例 3と同様に、バッテリケース 1の底面部に、複数の冷却ライン 1 1を並列させて、バッテリケース 1と一体に押し出し材で設ける。

さらに実施例 4では、バッテリケース 1の底面部上面に、各バッテリ 2の両側の側部近傍に冷却ライン 7を設けている。この冷却ライン 7の伸長方向は、冷却ライン 11と同じ方向にし、冷媒を流す方向も冷却ライン 11と同じにする。

その他構成は、実施例 3と同様であるので説明を省略する。

[0040] 実施例 4の作用を説明する。

[冷却効果を高める作用]

実施例 4では、冷却ライン 11によりバッテリ 2がバッテリケース 1の底面部を介して冷却されるとともに、各バッテリ 2の両側の側部近傍に設けた冷却ライン 7により、側方からも冷却される。

[0041] 各バッテリ 2は、異なる 3方向から冷却されるため、冷却効果が高まる。また、冷却ライン 11と冷却ライン 7は、冷媒の流れ方向を同じにしているので、吸熱した冷媒が、他の冷媒流れを温めてしまうようなことがなぐ良好な冷却性能を得ることができる。また、ノッテリケース 1の蓄冷の観点からは、より蓄熱されやすくなるため、上記説明したような蓄冷の効果がさらに高まることになる。

その他作用は実施例 3と同様であるので説明を省略する。

[0042] 実施例 4の効果を説明する。実施例 4の車両用バッテリ冷却システムにあっては、実施例 1〜3における (1)〜(3)ズ 6)の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

(4)バッテリ 2の側部近傍に、バッテリ 2の冷却ライン 11と同方向に伸長し、バッテリ 2 の冷却ライン 11と同方向に冷媒を流す側方の冷却ライン 7を備えたため、さらにバッテリ冷却効果を高めることができる。

実施例 5

[0043] 本発明の実施例 5は、バッテリケースの底面側部部分内部に空間を有するよう構成した例である。

実施例 5の構成を説明する。

図 7は実施例 5の車両用バッテリ冷却システムの説明図である。

実施例 5では、ノッテリケース 8の底面部を内部に空間を有する箱型形状とし、冷却パイプ 81を内部に複数並列させて設けて冷却ラインとしている。

バッテリケース 8は、このような構成であってもよい。

その他構成、作用効果は、実施例 1、 2と同様であるので説明を省略する。実施例 6

[0044] 本発明の実施例 6は、冷媒ラインを二重管構造にした例である。

構成を説明する。

図 8は実施例 6の車両用バッテリ冷却システムにおける冷媒ラインの説明図である。実施例 6では、エアコンシステムとバッテリケース 1の冷媒の供給、回収を行う冷媒供給'回収ライン 31 , 32を一体化させた二重管 9により構成している。

二重管 9は、図 8に示すように、内管 ISを高圧側となる冷媒供給ラインとして利用し、外管 OS側を低圧側となる冷媒回収ラインとして利用している。なお、内外を低圧側、高圧側として上記とは逆の構成であってもよい。なお、バッテリケース 1の冷却ライン 1 1の近傍で 2つに分岐させて、冷却ライン 11へそれぞれ接続するものとする。

[0045] 実施例 6の作用を説明する。

[構成の簡素化]

実施例 6では、二重管 9により冷媒ライン 31 , 32が構成されるため、車両への搭載性、作業性が向上する。 [0046] 実施例 6の効果を説明する。

実施例 6では、上記 (1)〜(4)，(6)の効果に加えて以下の効果を有する。

(5)バッテリ 2の冷却ライン 11への冷媒ラインは、供給側と回収側からなる二重管構造であるため、取り回しの簡素化、軽量化、省スペース化を図ることができる。

実施例 7

[0047] まず、実施例 7の構成を説明する。

図 9は実施例 7の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明正面図である。図 10は実施例 7の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明上面図である。図 11は実施例 7の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明側面図である。

実施例 7における車両用バッテリ冷却システムは、バッテリケース 1、バッテリ 2、バッテリ用エバポレータ 106、ブロワファン 108、お水ドレン 107、バッテリケース 1の底部分内部に設けられた実施例 1〜実施例 6と同様の冷媒ライン 11を主要な構成としている。なお、図 9〜図 11では、バッテリケース 1は、外形線のみを示すようにして内部を透過して示す。実施例 7のバッテリケースはバッテリ 2との空間を実施例 1〜実施例 6のものより大きくしてこの空間にバッテリ用エバポレータ 106ゃブロワファン 108等が設置可能としてある。また、実施例 7のバッテリケース 1も実施例 1〜実施例 6と同様にその底面部分側に冷媒ライン 11がー体的に設けられて、冷媒供給ライン 31と冷媒回収ライン 32との接続され、冷媒ライン 11に供給される冷媒量が図示しな!/、電磁弁 6 により制御されるものとする力これらは図では省略してある。

[0048] バッテリ用エバポレータ 106は、図 9〜図 11に示すように、バッテリケース 1の内部に設けられ、エアコンシステムで供給 ·回収される冷媒と周囲空気との熱交換を行うものである。なお、バッテリ用エバポレータ 106は、本発明の第 2エバポレータを構成すブロワファン 108は、バッテリ用エバポレータ 106で熱交換した冷却空気をバッテリ 2 へ送るようにするものである。

なお、バッテリ用エバポレータ 106とブロワファン 108の位置関係は、図 9〜図 11に示すようにバッテリ用エバポレータ 106の下方にブロワファン 108が位置するようにし、送風の流れの上流側にバッテリ用エバポレータ 106、その下流側にブロワファン 10 8が位置するようにする。

[0049] 排水ドレン 107は、上方に位置するエバポレータ 106からの凝縮水を受けバッテリケース 1の外部へ排出する。

なお、エバポレータ 106は、バッテリケース 1の外部側へ凝縮水を移動させるように、図 11に示すようにバッテリケース 1内での取り付けを傾斜させる。

また、エバポレータ 106の表面には親水性表面処理を行うようにする。

この親水性表面処理は、エバポレータ 106の表面に凝縮水が発生した場合に、所定の条件において、凝縮水が表面処理に対して親水性を示す。凝縮水と表面処理との角度、つまり接触角は 5° 以下となるようにする。

[0050] なお、実施例 1の車両用バッテリ冷却システムにおいては、図示しないコントローラによって、バッテリの充放電や温度管理などが成されるものとする。

エバポレータ 106の冷媒制御は、エアコンシステムのコントローラで制御することが望ましい。

ブロワファン 108の制御は、バッテリの充放電等を行うコントローラにより制御しても、エアコンシステムのコントローラで制御してもよレ、。

[0051] なお、実施例 7の車両用バッテリ冷却システムと協調するエアコンシステムは、実施例 2で用いた図 4のものと同様のものを用いる。その詳細は、同じなのでここではその説明を省略する。

[0052] 電動コンプレッサ 102や電磁弁 6は、エアコンシステムにおけるコントローラ 105により制御される。センサ類等の説明は省略する。このエアコンシステムのコントローラ 10 5は、車内通信等により、図示しないバッテリ 2のコントローラと通信を行い、必要な情報、指令を通信して、電磁弁 6による冷媒流量の制御等を行うものとする。

なお、冷媒を低圧に膨張させる弁は、冷媒供給ライン 31にも図示しないが設けられる。また電磁弁 6と一体に設けてもよい。

[0053] 実施例 7の作用を説明する。

[走行用バッテリの冷却作用]

実施例 7の車両用バッテリ冷却システムは、ハイブリッド車両や電気自動車に用いるものである。

この走行用に使用されるバッテリ 2は、走行時の充放電によって発熱し、この充放電を繰り返すことにより、高温に至る。

実施例 7の車両用バッテリ冷却システムは、このような問題を解決して積極的な冷却によりバッテリを良好な性能が発揮できる温度に保ち、その上で、騒音を抑制しつつ、冷却効率良好にバッテリを冷却する。

[0054] (a)積極的な冷却作用

実施例 7の車両用バッテリ冷却システムでは、まず、実施例 1〜実施例 6と同様に、ノッテリケース 1のバッテリ 2底面側部分内に設けた冷媒ライン 11によりその上のバッテリ 2を冷却する。

これに加え、実施例 7では、バッテリケース 1内に設けたエバポレータ 106により、送風空気温度を低温化した後、ブロワファン 108によりこの冷却風をバッテリ 2に送って冷却を行う。

この冷却にあたっては、エバポレータ 106は、バッテリケース 1内のバッテリ 2の近傍に配置したため、冷却効率が非常に高くなる。

この冷却効率が高く得られることから、実施例 7では、エバポレータ 106、ブロワファン 108を小型化して、バッテリケース 1全体をコンパクトにまとめている。

[0055] また、バッテリケース 1により、エバポレータ 106からの冷却風は、外部へ流れ出ることが少ないようにして、バッテリ 2を冷却することになるため、さらに高い冷却効率を得ること力 Sでさる。

よって、走行時の充放電によって発熱したバッテリ 2は、冷媒ライン 11を流れる冷媒による冷却と、エアコンシステムからの冷媒によって熱交換するエバポレータ 106とブロワファン 108から送られる冷却風による冷却と、により効率よく冷却される。

この積極的な冷却によって、バッテリ 2を適度な温度に保つことができ、バッテリ 2の性能を良好に発揮させることができる。したがって、より高熱を発するバッテリ 2を用いる場合にあっても十分その冷却性能を発揮できる。

[0056] (b)騒音を抑制する作用

実施例 7の車両用バッテリ冷却システムでは、エバポレータ 106による積極的な冷却を行い、さらに近傍から、バッテリケース 1内での効率的な冷却が行われるため、ブロワファン 108を小型化することができる。それとともに、従来のようなファンのみによる冷却に比較して、ブロワファン 108の回転数の低減、あるいは、ブロワファン 108の最大回転数の低減、または最大回転数による運転時間の低減を図るよう制御し、ブロワファン 108が発する騒音を抑制する。

[0057] (c)凝縮水の飛散を防止する作用

実施例 7の車両用バッテリ冷却システムでは、エバポレータ 106の表面に接触角が 5° 以下となる親水性の表面処理を施し、エバポレータ 106の取り付けを傾斜させ、排水ドレン 107を設けている。そのため、ブロワファン 108による通風に対して、凝縮水が飛散せずエバポレータ 106の表面を伝わって排水ドレン 107から回収される。また、エバポレータ 106とブロワファン 108との位置関係を、エバポレータ 106を上流側とし、ブロワファン 108で発生させる送風がエバポレータ 106の表面に発生した凝縮水を飛散させな!/、ようにする。

よって、凝縮水を飛散させてバッテリ 2へ送ることがなぐバッテリ電極の短絡防止を行う。

[0058] (d)車両搭載性の向上作用

実施例 7の車両用バッテリ冷却システムでは、省スペースとなるよう長!/、箱型に設けられた組電池であるバッテリ 2を収容したバッテリケース 1を大型化しないようにエバポレータ 106とブロワファン 108が内部に設けられる。

そのため、外部形状は、図 9〜図 11に示すように大きく突出するような形状でなく済む。これにより、全体的に省スペースなものとなり、車両搭載性が向上する。

すなわち、従来の冷却ファンをバッテリケースの外部に設けて送風のみでバッテリを冷却するもの（特許 3240973号公報に記載のもの）に比べて、非常に省スペースなものとなる他、冷媒ライン 11による冷却によりさらに強力な冷却が可能となる。

[0059] (e)車両の燃費への影響を抑制する作用

実施例 1の車両用バッテリ冷却システムへ冷媒を供給 ·回収するエアコンシステムは、ハイブリッド車両において、電動コンプレッサ 102により構成されるようにし、ェンジンの駆動負荷にならないため、低燃費化の促進を図ることができ、車両の燃費への影響を抑制する。

[0060] 実施例 7の効果を説明する。

実施例 7の車両用バッテリ冷却システムにあっては、上記効果（1)に加えて下記に列挙する効果を得ることができる。

[0061] (7)車両に設置され走行に用いられるバッテリ 2と、バッテリ 2を収容するバッテリケース 1と、バッテリケース 1の底面側部分内に一体的に設けた冷媒ライン 11と、バッテリケース 1の内部に設けられてバッテリ 2への送風を発生させるブロワファン 108と、バッテリケース 1の内部に設けられて内部を流れる冷媒とバッテリ 2へ送る送風との熱交換により送風を冷却するエバポレータ 106と、を備えるため、冷媒と冷却風とでバッテリ 2をより強力に冷却でき、高熱を発生しやすいバッテリ 2のバッテリケース 1に用いても、十分冷却可能である。この冷却風による冷却にあたっては、エバポレータ 106は、ノッテリケース 1内のバッテリ 2の近傍に配置したため、冷却効率が非常に高くなり、ノッテリケース 1のコンパクトが可能である。また、この冷却風による冷却にあっては、ブロワファン 108の騒音を抑制しつつ、冷却効率を良好に、バッテリを冷却することができる。

さらに、効果的な冷却によりバッテリ温度を精度よく制御できることは、バッテリの寿命、つまり容量が減ることを抑制することができる。

[0062] (8)ブロワファン 108は、送風の流れにおいてエバポレータ 106の下流側に配置したため、ブロワファン 108の発生する送風によりエバポレータ 106の表面に発生した凝縮水を飛散させなレ、ようにして、凝縮水の飛散を防止することができる。

実施例 8

[0063] 実施例 8の車両用バッテリ冷却システムは、バッテリケースの底面側部分内に一体の冷却ラインを設け、冷却風の送風方向と冷却ラインの冷媒の流れ方向を相対する方向にした車両用バッテリ冷却システムの例である。

図 12は実施例 8の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明正面図である。図 13は実施例 8の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明斜視図である。

実施例 8では、バッテリケース 1の底面部分内に冷媒を流す冷却ライン 11を図 13に示すように複数設ける。この冷却ライン 11は、ノッテリケース 1の底面部を押し出し加ェで設けることにより押し出し材で一体に設けるようにする。

また、冷却ライン 11は、それぞれにバッテリ 2の下方左右にそれぞれ位置する配置とし、複数のバッテリ 2の長手方向に冷却ライン 11力 S伸長するようにする。

[0064] さらに、実施例 8では、実施例 2で用いた図 4のエアコンシステムと協調するものとし、エアコンシステムから供給となる冷媒供給ライン 31を冷却ライン 11の端部に接続し、冷却ライン 11の反対側とエバポレータ 106とを冷媒中間ライン 33で接続する。そして、バッテリ用エバポレータ 106は、冷媒を回収するための冷媒ライン 32を介して、図 4に示すエアコンシステムの空調用エバポレータ 5や電動コンプレッサ 102に接続する。

つまり、エアコンシステムからの冷媒を冷却ライン 11とエバポレータ 106に直列的に流してエアコンシステムへ循環させる構成にする。なお、冷媒中間ライン 33、冷媒供給ライン 31、冷媒回収ライン 32は、本発明の冷媒循環手段に相当する。

[0065] そして、図 13に示すように、ブロワファン 108とバッテリ用エバポレータ 106とにより発生させた冷却風は、エバポレータ 106及びブロワファン 108側からバッテリ 2の長手方向に沿って送るようにするのに対し、バッテリケース 1の底面部に複数設けた冷却ライン 11における冷媒を流す方向は、冷却風と逆の方向となるようにする。

[0066] 実施例 8の作用を説明する。

[冷却効率の向上作用]

実施例 2では、走行時の充放電によって発熱したバッテリ 2の熱は、バッテリケース 1 に伝熱し、バッテリケース 1の底面部に一体に設けた冷却ライン 11を冷媒が流れることにより、バッテリ 2の熱が吸熱される。

また、複数の並列した冷却ライン 11に、同じ方向で冷媒が流れるため、冷却ライン 1 1同士の冷却効果相殺は発生せず、効果的に冷却が行われる。

[0067] さらに、この冷却ライン 11における冷媒の流れ方向と逆に、バッテリ用エバポレータ 106により冷却された冷却風がバッテリ 2を冷却する。

そのため、バッテリ 2は、上下から、かつ長手方向の両側から冷却されることになる。そのため、効率よく冷却されるとともに、均一な冷却が行われることになる。つまり、冷却風の温度が上昇してしまう冷却風の流れ方向の下流側で、冷却ライン 11での冷却し始め側、つまり冷媒流れの上流となるため、冷却風の流れ方向の下流側でのバッテリ温度の制御を所定温度以下に容易にできる。

この結果、制御の精度を向上させ、また、バッテリ温度のバラツキを抑制する。

[0068] さらに、バッテリケース 1の底面部を介して冷媒によりバッテリ 2の冷却を行うことは、伝熱面積を大きくして熱交換することになり、さらに効率的な冷却となる。

また、冷却ライン 11がー体に設けられたバッテリケース 1は、蓄冷材にもなる。つまり

、バッテリ 2の発熱量以上に冷却した分や、バッテリ 2の発熱が小さくなるに伴い、冷媒量を低く制御した際の冷却性能の応答遅れ分によって、バッテリケース 1が十分に予備冷却されることになる。

このことは、次回のバッテリ 2の発熱時の、冷媒量制御による冷却性能の立ち上がりに寄与することとなり、且つ冷媒量制御による冷却性能が十分になるまでの間、バッテリ 2の予備冷却を行うことができるようになる。

[0069] この蓄冷材となる作用については、押し出し材により冷却ライン 11を一体に構成したバッテリケース 1は、空気等を介在しないとともに、熱容量が大きぐ著しい効果が高く得られる。

また、車体パネル 6上に取り付けられるバッテリケース 1の底面部に冷却ライン 11を設け、バッテリケース 1が蓄冷材となることにより、路面温度が高い場合に、路面からの放射熱でバッテリ 2が温められるのを抑制することができる。

[0070] 効果を説明する。

実施例 8の車両用バッテリ冷却システムは、上記 (1)，(6)，(7)，(8)の効果に加えて、次の効果を有する。

(9)バッテリ 2の底面側のバッテリケース 1の部分と一体に設けられ、冷媒を流す流路となるバッテリ 2の冷却ライン 11と、冷媒をバッテリ 2の冷却ライン 11に供給及び回収する空調用エバポレータ 5への冷媒供給 '中間'回収ライン 31、 33、 32を備え、バッテリ 2の冷却ライン 11は、バッテリ 2の底面側のバッテリケース 1部分と一体にして複数本並列させて設け、これら並列させたバッテリ 2の冷却ライン 11を同じ方向に冷媒が流れる構成にしたため、効率良くバッテリの冷却を行うことができる。

[0071] (11)ブロワファン 108による冷却風の流れ方向と、バッテリ 2の冷却ライン 11における冷媒の流れ方向を相対する双方向にしたため、冷却温度を均一化すことが可能となり、その結果、冷却風の流れ方向の下流側でのバッテリ温度の制御を所定温度以下に容易にでき、制御の精度を向上させ、また、バッテリ温度のバラツキを抑制すること力 Sできる。

実施例 9

[0072] 実施例 9の車両用バッテリ冷却システムは、バッテリの長手方向の長さより、冷却ラインを短くし、且つ冷却ラインが冷却風の下流側に位置するようにした例である。実施例 9の構成を説明する。

図 14は実施例 9の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の説明正面図である。

実施例 9では、図 14に示すように、バッテリ 2の長手方向の長さを A、バッテリ 2の長手方向、つまり冷却ライン 11の伸長方向の長さを Bとし、 B<A、さらに具体的には、 B<A/2とする。

また、冷却ライン 11は、冷却風の下流側に位置させる。

その他構成は、実施例 8と同様であるので説明を省略する。

[0073] 実施例 9の作用を説明する。

[冷却効率を向上させる作用]

実施例 9では、 B<A/2にすることにより、バッテリ用エバポレータ 106、ブロワファン 108による冷却風流れの下流側における、冷却効果の不足分による温度上昇分を適確に冷却ライン 11で冷却する。

これにより冷却風の流れ方向の温度バラツキを抑制し、バッテリの温度制御（充放電制御）が容易に行え、バッテリの寿命を著しく延ばすことになる。

[0074] 実施例 9の効果を説明する。

実施例 9の車両用バッテリ冷却システムにおいては、上記(1)，(7)〜(9)，(10)，(11)の効果に加えて以下の効果を有する。 (15)ブロワファン 108による冷却風の流れ方向のバッテリ 2の長さより、同方向の冷却ライン 11の長さを短くし、且つ冷却風の下流側となるバッテリ 2の下方に冷却ライン 11を位置させたため、冷却風の流れ方向の下流側でのバッテリ温度の制御を所定温度以下に容易にでき、制御の精度を向上させ、また、バッテリ温度のバラツキを抑制すること力 Sより適確にできる。

[0075] 実施例 9の作用効果につ!/、て言!/、換えて説明する。

実施例 9では、ブロワファン 108、バッテリ用エバポレータ 106の冷却風による冷却と、冷却ライン 11によるバッテリケース 1を介する吸熱による冷却の両方を行うが、ブロワファン 108、エバポレータ 106の冷却風による冷却を主とするものである。そして、冷却ライン 11によるバッテリケース 1を介する吸熱による冷却は、冷却風による冷却性能が低下する冷却風下流側のバッテリ 2の部分のみで行うようにして、均一で良好な冷却性能を得るようにする。これによりエバポレータ 106と冷却ライン 11、ひいてはエアコンシステムを含めて、冷媒による冷却を適切に留めるようにして、省エネルギーにしつつ、バッテリ 2の冷却効果を得るようにできる。

実施例 10

[0076] 実施例 10では、送風機をクロスフローファンにした例である。

図 15は実施例 10の車両用バッテリ冷却システムにおけるバッテリ冷却構造の一部の説明正面図である。

実施例 10では、バッテリ 2の並列方向に長いクロスフローファン 41を設け、その上方に、バッテリ用エバポレータ 109を設けるようにしている。なお、バッテリ用エバポレータは、本発明の第 2エバポレータに相当する。

その他構成は、他の実施例と同様でよいため、説明を省略する。

実施例 10の作用を説明する。

[0077] [冷却バラツキの低減作用]

実施例 4では、バッテリ 2の並列方向のスペースを活用し、バッテリ 2の並列方向に長いクロスフローファン 41を設けるため、省スペースとなる。

さらに、クロスフローファン 41は、長手方向、つまりバッテリ 2の並列方向から、一様に送風を行うことになるため、冷却するバッテリ 2の面方向に均一に冷却風を供給できる。

この場合には、バッテリ用エバポレータ 109のように、クロスフローファン 41の長手方向全体で熱交換を行うものが望まし!/、。

よって、さらに冷却バラツキを抑制することになる。

[0078] 実施例 10効果を説明する。

実施例 10の車両用バッテリ冷却システムにおいては、上記(1)ズ7)〜(11)の効果に加えて以下の効果を有する。

(13)送風機をクロスフローファンにしたため、より冷却バラツキを抑制することができ、良好な冷却性能を得ることができる。

[0079] 以上、本発明の車両用バッテリ冷却システムを実施例 1〜実施例 10に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなぐ特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例の車両用バッテリ冷却システムは、ハイブリッド車両や電気自動車に用いられるものとして説明したが、他にも例えば、燃料電池車などに用いられるものであってあよい。

Claims

請求の範囲

[1] 車両に設置され走行に用いられるバッテリと、

前記バッテリの少なくとも底面側を覆うバッテリケースと、

前記バッテリの底面側のバッテリケース部分と一体に設けられ、冷媒を流す流路となるバッテリ冷却ラインと、

前記冷媒をバッテリ冷却ラインに供給及び回収する冷媒循環手段と、

を備えることを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[2] 請求項 1に記載の車両用バッテリ冷却システムにお!/、て、

前記冷媒循環手段は、前記バッテリ冷却ラインへ冷媒を供給する冷媒供給ラインと

該冷媒供給ライン中の前記バッテリ冷却ラインより手前で分岐して前記冷媒の一部を第 1エバポレータへ供給する第 1エバポレータ側冷媒供給ラインと、

前記冷媒供給ラインの前記分岐した個所に設けられて前記バッテリ冷却ライン及び前記第 1エバポレータ側冷媒供給ラインへ供給する冷媒の流量を制御する冷媒流量制御手段と、

を備えることを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[3] 請求項 2に記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて、

前記第 1エバポレータは、車両用空調システムで用いられているエバポレータである、

ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[4] 請求項 1乃至請求項 3のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて、前記バッテリ冷却ラインは複数を並列させて設け、同じ方向に冷媒を流す構成にした、

ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[5] 請求項 1乃至請求項 4のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて、前記バッテリの側部近傍に、前記バッテリ冷却ラインと同方向に伸長し、前記バッテリ冷却ラインと同方向に冷媒を流す側方冷却ラインを備えた、

ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム

[6] 請求項 1乃至請求項 5のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて、前記バッテリ冷却ラインへの冷媒供給ラインは、前記供給する冷媒と前記回収する冷媒とを、互いに画成した外側通路と内側通路とに分けて通す二重管構造である、ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[7] 請求項 1乃至請求項 6のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて、前記バッテリケース内部に設けられ、前記バッテリへの送風を発生させる送風機と、前記バッテリケース内部に設けられ、内部を流れる冷媒と前記バッテリへ送る送風との熱交換により送風を冷却する第 2エバポレータと、

を備えることを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[8] 請求項 7に記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて、

前記送風機による冷却風の流れ方向と、

前記バッテリ冷却ラインにおける冷媒の流れ方向を相対する双方向にした、ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[9] 請求項 7又は請求項 8に記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて、

前記冷却ラインは、前記送風機による冷却風の流れ方向の長さを、同方向のバッテリ長さより短くし、且つ冷却風の下流側となるバッテリ下方に位置させた、

ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[10] 請求項 7乃至請求項 9のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて、前記送風機は、送風の流れにおいて前記エバポレータの下流側に配置した、ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。

[11] 請求項 1乃至請求項 10のいずれかに記載の車両用バッテリ冷却システムにおいて前記バッテリケースと、前記バッテリの底面側に設けられるバッテリ冷却ラインを、押し出し材で形成した、

ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム