JP2008054379A - 車両用バッテリ冷却システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 騒音を抑制しつつ、冷却効率を良好に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。
【解決手段】 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の内部に設けられ、バッテリ2への送風を発生させるブロワファン4と、バッテリケース1の内部に設けられ、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3とを備えた。
【選択図】 図1
【解決手段】 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の内部に設けられ、バッテリ2への送風を発生させるブロワファン4と、バッテリケース1の内部に設けられ、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3とを備えた。
【選択図】 図1
Description
本発明は、車両に設置される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。
従来では、冷却装置は、エアコンによって空調されている車室内の空気を冷却ファンによって吸引してバッテリを冷却する。この冷却装置では、切換えダンパによって冷却風を車室内へ戻す循環モードと、冷却風を車外へ排出する排気モード及び冷却風の一部を車室内へ戻すと共に残りを車外へ排出する循環/排気モードが選択可能となっており、エアコンの運転状態、車室内の空調状態及び電池温度等に基づいて冷却ファンの風量と切換えダンパを制御し、車室内の圧力低下や空調負荷の増加を抑えながらバッテリを冷却している(例えば、特許文献1参照。)。
特許3240973号公報(第1−13頁、全図)
しかしながら、従来にあっては、最大性能時は、風量を最大にする制御であったため、風量の増加に伴い、冷却ファンの騒音が増加し問題となるものであった。
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、騒音を抑制しつつ、冷却効率を良好に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。
上記目的を達成するため、本発明では、車両に設置され走行に用いられるバッテリと、前記バッテリを収容するバッテリケースと、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エバポレータと、を備えることを特徴とする。
よって、本発明にあっては、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。
以下、本発明の車両用バッテリ冷却システムを実現する実施の形態を、請求項1,5に係る発明に対応する実施例1と、請求項1〜3,5,6に係る発明に対応する実施例2と、請求項1〜6に係る発明に対応する実施例3及び実施例4に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
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正面図である。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冷却構造の説明上面図である。図3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側面図である。図4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、エバポレータ3、ブロワファン4、排水ドレン5を主要な構成としている。なお、図1〜図3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。
バッテリケース1は、図4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6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、バッテリ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。
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正面図である。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冷却構造の説明上面図である。図3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側面図である。図4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、エバポレータ3、ブロワファン4、排水ドレン5を主要な構成としている。なお、図1〜図3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。
バッテリケース1は、図4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6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、バッテリ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。
バッテリ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が、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。
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が、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。
エバポレータ3は、図1〜図3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。
ブロワファン4は、エバポレータ3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、エバポレータ3とブロワファン4の位置関係は、図1〜図3に示すようにエバポレータ3の下方にブロワファン4が位置するようにし、送風の流れの上流側にエバポレータ3、その下流側にブロワファン4が位置するようにする。
排水ドレン5は、上方に位置するエバポレータ3からの凝縮水をバッテリケース1の外部へ排出する。
なお、エバポレータ3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3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3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3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。
ブロワファン4は、エバポレータ3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、エバポレータ3とブロワファン4の位置関係は、図1〜図3に示すようにエバポレータ3の下方にブロワファン4が位置するようにし、送風の流れの上流側にエバポレータ3、その下流側にブロワファン4が位置するようにする。
排水ドレン5は、上方に位置するエバポレータ3からの凝縮水をバッテリケース1の外部へ排出する。
なお、エバポレータ3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3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3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3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。
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3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4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い。
エバポレータ3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4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い。
図5は実施例1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の説明図である。
ここで、実施例1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5を参照して説明する。
実施例1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7へ送り、空調用エバポレータ106へ向かう冷媒ライン201とバッテリケース1のエバポレータ3へ向かう冷媒ライン203への振り分け冷媒流量を制御する。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106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ライン202、204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。
ここで、実施例1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5を参照して説明する。
実施例1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7へ送り、空調用エバポレータ106へ向かう冷媒ライン201とバッテリケース1のエバポレータ3へ向かう冷媒ライン203への振り分け冷媒流量を制御する。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106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ライン202、204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。
電動コンプレッサ102や電磁弁7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105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7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203にも図示しないが設けられる。また電磁弁7と一体に設けてもよい。
なお、冷媒を低圧に膨張させる弁は、冷媒ライン203にも図示しないが設けられる。また電磁弁7と一体に設けてもよい。
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ことにより、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、寿命を迎える。また、最悪の場合、破損することになる。
[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ことにより、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、寿命を迎える。また、最悪の場合、破損することになる。
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。
車両が走行することにより生じる走行風や送風装置による空冷装置を考えることができるが、車両への走行性能の要求が高くなるにつれ、バッテリの軽量化や大容量化が求められるようになり、より積極的な冷却手段が必要になっている。
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。
車両が走行することにより生じる走行風や送風装置による空冷装置を考えることができるが、車両への走行性能の要求が高くなるにつれ、バッテリの軽量化や大容量化が求められるようになり、より積極的な冷却手段が必要になっている。
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、騒音を抑制しつつ、冷却効率良好にバッテリを冷却する。
(a)積極的な冷却作用
実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、バッテリケース1内に設けたエバポレータ3により、送風空気温度を低温化し、ブロワファン4により冷却風をバッテリ2に送って冷却を行う。
エバポレータ3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1では、エバポレータ3、ブロワファン4を小型化している。
実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、バッテリケース1内に設けたエバポレータ3により、送風空気温度を低温化し、ブロワファン4により冷却風をバッテリ2に送って冷却を行う。
エバポレータ3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1では、エバポレータ3、ブロワファン4を小型化している。
また、バッテリケース1により、エバポレータ3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ができる。
よって、走行時の充放電によって発熱したバッテリ2は、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3とブロワファン4から送られる冷却風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。
よって、走行時の充放電によって発熱したバッテリ2は、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3とブロワファン4から送られる冷却風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。
(b)騒音を抑制する作用
実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、エバポレータ3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4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4の回転数の低減、あるいは、ブロワファン4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、騒音を抑制する。
実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、エバポレータ3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4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4の回転数の低減、あるいは、ブロワファン4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、騒音を抑制する。
(c)凝縮水の飛散を防止する作用
実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、エバポレータ3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3の取り付けを傾斜させ、排水ドレン5を設けている。そのため、ブロワファン4による通風に対して、凝縮水が飛散せずエバポレータ3の表面を伝わって排水ドレン5から回収される。
また、エバポレータ3とブロワファン4の位置関係を、エバポレータ3を上流側とし、ブロワファン4で発生させる送風がエバポレータ3の表面に発生した凝縮水を飛散させないようにする。
よって、凝縮水を飛散させてバッテリ2へ送ることがなく、バッテリ電極の短絡防止を行う。
実施例1の車両用バッテリ冷却システムでは、エバポレータ3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3の取り付けを傾斜させ、排水ドレン5を設けている。そのため、ブロワファン4による通風に対して、凝縮水が飛散せずエバポレータ3の表面を伝わって排水ドレン5から回収される。
また、エバポレータ3とブロワファン4の位置関係を、エバポレータ3を上流側とし、ブロワファン4で発生させる送風がエバポレータ3の表面に発生した凝縮水を飛散させないようにする。
よって、凝縮水を飛散させてバッテリ2へ送ることがなく、バッテリ電極の短絡防止を行う。
(d)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、省スペースとなるよう長い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3とブロワファン4が内部に設けられる。
そのため、外部形状は、図1〜図3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。
これは、従来の送風のみで冷却するものに比べて、非常に省スペースなものとなる。
実施例1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い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3とブロワファン4が内部に設けられる。
そのため、外部形状は、図1〜図3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。
これは、従来の送風のみで冷却するものに比べて、非常に省スペースなものとなる。
(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、エ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。
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、エ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。
次に、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。
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。
(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を収容するバッテリケース1と、バッテリケース1の内部に設けられ、バッテリ2への送風を発生させるブロワファン4と、バッテリケース1の内部に設けられ、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3とを備えるため、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。
また、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。
また、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。
(5)ブロワファン4は、送風の流れにおいてエバポレータ3の下流側に配置したため、ブロワファン4の発生する送風によりエバポレータ3の表面に発生した凝縮水を飛散させないようにして、凝縮水の飛散を防止することができる。
実施例2の車両用バッテリ冷却システムは、バッテリケースにケース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6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正面図である。図7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。
実施例2では、バッテリケース1の底面部に冷媒を流す冷却ライン11を図7に示すように複数設ける。この冷却ライン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。
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が伸長するようにする。
図6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正面図である。図7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。
実施例2では、バッテリケース1の底面部に冷媒を流す冷却ライン11を図7に示すように複数設ける。この冷却ライン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。
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が伸長するようにする。
さらに、実施例2では、図5で示した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ライン203を冷却ライン11の端部にそれぞれ接続し、冷却ライン11の反対側とエバポレータ3とを冷媒ライン205で接続する。そして、エバポレータ3から、冷媒をエアコンシステムへ回収する冷媒ライン204をエバポレータ3へ接続する。
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3に直列的に流す構成にする。
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3に直列的に流す構成にする。
そして、図7に示すように、ブロワファン4とエバポレータ3により発生させる冷却風は、エバポレータ3及びブロワファン4側からバッテリ2の長手方向に沿って送るようにし、一方バッテリケース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。
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に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11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。
[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に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11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。
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、エバポレータ3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。
言い換えると、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。
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。
言い換えると、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。
さらに、バッテリケースの底面部を介してバッテリ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が一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。
また、冷却ライン11が一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。
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、熱容量が大きく、著しい効果が高く得られる。
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。
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。
効果を説明する。
実施例2の車両用バッテリ冷却システムは、上記(1),(5)の効果に加えて、次の効果を有する。
(2)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106への冷媒ライン203,204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、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、効率良くバッテリの冷却を行うことができる。
実施例2の車両用バッテリ冷却システムは、上記(1),(5)の効果に加えて、次の効果を有する。
(2)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106への冷媒ライン203,204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、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、効率良くバッテリの冷却を行うことができる。
(3)ブロワファン4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ができる。
(6)バッテリケース1と、バッテリ2の底面側に設けられるバッテリ2の冷却ライン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ができる。
実施例3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。
構成を説明する。
図8は実施例3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3では、図8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2と同様であるので説明を省略する。
構成を説明する。
図8は実施例3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3では、図8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2と同様であるので説明を省略する。
作用を説明する。
[冷却効率を向上させる作用]
実施例3では、B<A/2にすることにより、エバポレータ3、ブロワファン4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。
[冷却効率を向上させる作用]
実施例3では、B<A/2にすることにより、エバポレータ3、ブロワファン4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。
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おいては、上記(1)〜(3),(5),(6)の効果に加えて以下の効果を有する。
(4)ブロワファン4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がより適確にできる。
実施例3の車両用バッテリ冷却システムにおいては、上記(1)〜(3),(5),(6)の効果に加えて以下の効果を有する。
(4)ブロワファン4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がより適確にできる。
実施例3の作用効果について言い換えて説明する。
実施例3では、ブロワファン4、エバポレータ3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4、エバポレータ3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3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3では、ブロワファン4、エバポレータ3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4、エバポレータ3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3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4では、送風機をクロスフローファンにした例である。
図9は実施例4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4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、エバポレータ31を設けるようにしている。
その他構成は、他の実施例と同様でかまわないため、説明を省略する。
作用を説明する。
図9は実施例4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4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、エバポレータ31を設けるようにしている。
その他構成は、他の実施例と同様でかまわないため、説明を省略する。
作用を説明する。
[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、エバポレータ31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い。
よって、さらに冷却バラツキを抑制することになる。
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、エバポレータ31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い。
よって、さらに冷却バラツキを抑制することになる。
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おいては、上記(1)〜(6)の効果に加えて以下の効果を有する。
(7)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。
実施例4の車両用バッテリ冷却システムにおいては、上記(1)〜(6)の効果に加えて以下の効果を有する。
(7)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。
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4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く、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もよい。
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もよい。
1 バッテリケース
11 冷却ライン
2 バッテリ
3 エバポレータ
4 ブロワファン
5 排水ドレン
6 車体パネル
7 電磁弁
31 エバポレータ
41 クロスフローファン
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 空調用エバポレータ
201 冷媒ライン
202 冷媒ライン
203 冷媒ライン
204 冷媒ライン
205 冷媒ライン
11 冷却ライン
2 バッテリ
3 エバポレータ
4 ブロワファン
5 排水ドレン
6 車体パネル
7 電磁弁
31 エバポレータ
41 クロスフローファン
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 空調用エバポレータ
201 冷媒ライン
202 冷媒ライン
203 冷媒ライン
204 冷媒ライン
205 冷媒ライン
Claims (6)
- 車両に設置され走行に用いられるバッテリと、
前記バッテリを収容するバッテリケースと、
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。 - 請求項1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、
前記バッテリ冷却ラインは、前記バッテリの底面側のバッテリケース部分と一体に、複数を並列させて設け、
複数を並列させた前記バッテリ冷却ラインで、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。 - 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。 - 請求項3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のバッテリ長さより、同方向の前記冷却ライン長さを短くし、且つ冷却風の下流側となるバッテリ下方に前記冷却ラインを位置させた、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。 - 請求項1〜4に記載のいずれか1項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。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項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。
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JP2006225685A JP2008054379A (ja) | 2006-08-22 | 2006-08-22 | 車両用バッテリ冷却システム |
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JP2006225685A JP2008054379A (ja) | 2006-08-22 | 2006-08-22 | 車両用バッテリ冷却システム |
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