(57)【要約】【課題】電動車のバッテリの冷却効率を高めつつ、電動車の安全性を向上させること。【解決手段】バッテリ冷却装置１０は、電力を用いて走行する電動車２０のバッテリ３０を冷却する。バッテリ冷却部１０２は、バッテリ３０周辺に設けられたバッテリ循環路１０４に冷却溶媒を循環させてバッテリを冷却する。冷却溶媒収容部１０８は、バッテリ冷却部１０２の下方の床下下部空間Ｌ’に、冷却溶媒の収容を可能とし冷却溶媒の非収容時に容積が小さく冷却溶媒の収容時に容積が広げられる蛇腹状のタンクである。バッテリ循環路１０４に漏れが生じた際には、冷却溶媒収容部１０８が冷却溶媒の自重により広げられ冷却溶媒を収容する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を用いて走行する電動車のバッテリを冷却するバッテリ冷却装置であって、
前記バッテリ周辺に設けられたバッテリ循環路に冷却溶媒を循環させて前記バッテリを冷却するバッテリ冷却部と、
前記バッテリ冷却部の下方に、前記冷却溶媒の収容を可能とし前記冷却溶媒の非収容時に容積が小さく前記冷却溶媒の収容時に容積が広げられる冷却溶媒収容部と、を備え、
前記冷却溶媒収容部は、前記バッテリ循環路に漏れが生じた際に、前記冷却溶媒の自重により広げられ前記冷却溶媒を収容する、
ことを特徴とするバッテリ冷却装置。
【請求項２】
前記バッテリ循環路に漏れが生じたことを検知する検知手段と、
前記冷却溶媒収容部内に配置された電熱線と、
前記漏れが発生したと検知された際に前記電熱線に前記バッテリの電力を供給する制御手段と、を備え、
前記漏れが発生した際には、前記電熱線に前記バッテリの電力を供給することにより前記バッテリを放電させるとともに、前記電熱線により発生する熱を前記冷却溶媒収容部内に収容された前記冷却溶媒により冷却させる、
ことを特徴とする請求項１記載のバッテリ冷却装置。
【請求項３】
前記冷却溶媒収容部は、蛇腹状のタンクであり、前記冷却溶媒の非収容時には蛇腹部が収縮され、前記冷却溶媒の収容時には前記蛇腹部が拡張される、
ことを特徴とする請求項１または２記載のバッテリ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を用いて走行する電動車のバッテリを冷却するバッテリ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリット自動車などの電動車では、走行に用いる電力を蓄電する高電圧バッテリ（以下、単に「バッテリ」という）が搭載されている。一般に、バッテリなどの二次電池は、高温環境下で特性が低下し、使用寿命が短くなる。このため、バッテリを冷却する冷却装置を用いて、バッテリが高温状態とならないようにしている。バッテリの冷却装置としては、空気を用いて冷却を行う空冷式と、水等の液体の冷却溶媒を用いて冷却を行う水冷式が知られている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、冷却ファンからの冷却風により電動車両のバッテリを冷却する空冷式のバッテリ冷却構造が開示されている。また、下記特許文献２では、水などの冷却媒体を循環させることにより電動車両のバッテリを冷却する水冷式のバッテリ冷却構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４７０４３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９２７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空冷式の冷却装置は、空気の熱伝導率が低いことから冷却効率が低く、また、冷却箇所にムラができやすいという課題がある。また、水冷式の冷却装置は、空冷式と比べて冷却効率は向上するが、冷却配管が破損すると、冷却溶媒がバッテリの電池パック内に進入してショートする可能性があるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、電動車のバッテリの冷却効率を高めつつ、電動車の安全性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかるバッテリ冷却装置は、電力を用いて走行する電動車のバッテリを冷却するバッテリ冷却装置であって、前記バッテリ周辺に設けられたバッテリ循環路に冷却溶媒を循環させて前記バッテリを冷却するバッテリ冷却部と、前記バッテリ冷却部の下方に、前記冷却溶媒の収容を可能とし前記冷却溶媒の非収容時に容積が小さく前記冷却溶媒の収容時に容積が広げられる冷却溶媒収容部と、を備え、前記冷却溶媒収容部は、前記バッテリ循環路に漏れが生じた際に、前記冷却溶媒の自重により広げられ前記冷却溶媒を収容する、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかるバッテリ冷却装置は、前記バッテリ循環路に漏れが生じたことを検知する検知手段と、前記冷却溶媒収容部内に配置された電熱線と、前記漏れが発生したと検知された際に前記電熱線に前記バッテリの電力を供給する制御手段と、を備え、前記漏れが発生した際には、前記電熱線に前記バッテリの電力を供給することにより前記バッテリを放電させるとともに、前記電熱線により発生する熱を前記冷却溶媒収容部内に収容された前記冷却溶媒により冷却させる、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかるバッテリ冷却装置は、前記冷却溶媒収容部は、蛇腹状のタンクであり、前記冷却溶媒の非収容時には蛇腹部が収縮され、前記冷却溶媒の収容時には前記蛇腹部が拡張される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、バッテリ冷却部の下方に冷却溶媒収容部を設けたので、バッテリ循環路に漏れが生じた際に冷却溶媒収容部内に冷却溶媒を収容することができる。これにより、漏洩した冷却溶媒がバッテリ内に侵入しバッテリがショートする可能性を低減することができる。また、冷却溶媒収容部は、冷却溶媒の非収容時に容積が小さく冷却溶媒の収容時に容積が広げられる。これにより、冷却溶媒の非収容時に冷却溶媒収容部内が空気で満たされている場合と比較して、冷却溶媒が流入しやすくなり、漏洩した冷却溶媒を迅速に収容することができる。
請求項２の発明によれば、冷却溶媒の漏れが発生した際には、電熱線にバッテリの電力を供給することによりバッテリを放電させるとともに、電熱線により発生する熱を冷却溶媒収容部内に収容された冷却溶媒により冷却させる。これにより、冷却溶媒の漏洩時にバッテリの電圧を低下させるとともに、バッテリの放電に伴って発生した熱を冷却することができ、電動車の安全性を向上させることができる。
請求項３の発明によれば、冷却溶媒収容部として蛇腹状のタンクを用いることにより、冷却溶媒の非収容時および収容時において容積が変化する冷却溶媒収容部を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかるバッテリ冷却装置１０の構成を示す説明図である。
【図２】バッテリ３０内部のバッテリ循環路１０４の配置の例を示す説明図である。
【図３】冷却溶媒収容部１０８の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるバッテリ冷却装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかるバッテリ冷却装置１０の構成を示す説明図である。
実施の形態にかかるバッテリ冷却装置１０は、電力を用いて走行する電動車２０のバッテリ３０を冷却するために電動車２０に搭載されている。電動車２０は、バッテリ３０に蓄電された電力を用いてモータ２０２を駆動することにより走行する。バッテリ３０の充電は、電動車２０の車体外部に設けられた充電口（図示なし）を介して外部電源を供給することによって行う。
【００１２】
バッテリ３０は、直列接続された複数の電池セルがユニット単位でバッテリケース内に収納されている。
本実施の形態では、前部座席ＦＳと後部座席ＲＳが配置された車内空間Ｓの下方に床下空間Ｌが仕切られており、バッテリ３０は、この床下空間Ｌに配置されている。床下空間Ｌと地面との間には泥や石などからバッテリ３０等を保護するバッテリトレイ２０４が設けられている。
【００１３】
バッテリ冷却装置１０は、電動車２０の走行中や充電中などバッテリ３０が発熱する際に稼働し、バッテリ３０を冷却する。バッテリ冷却装置１０は、液体の冷却溶媒を用いて冷却を行う水冷式の冷却装置である。
バッテリ冷却装置１０は、バッテリ冷却部１０２と冷却溶媒収容部１０８とを備える。
バッテリ冷却部１０２は、バッテリ３０周辺に設けられたバッテリ循環路１０４に冷却溶媒を循環させてバッテリ３０を冷却する。より詳細には、バッテリ冷却部１０２は、バッテリ循環路１０４とラジエータ１０６とを備える。
バッテリ循環路１０４は、バッテリ３０とラジエータ１０６との間を結ぶとともに、バッテリ３０内部にも冷却溶媒の循環路を形成している。なお、以下において、バッテリ循環路１０４にはラジエータ１０６内の冷却溶媒用配管も含むものとする。
【００１４】
図２は、バッテリ３０内部のバッテリ循環路１０４の配置の例を示す説明図である。
図２Ａ〜図２Ｃに示すように、バッテリ３０内には複数の電池セル３０２が配置されている。符号３０４は電池セル３０２の端子である。電池セル３０２は、一般に長方形をしており、長方形の一方の短辺に端子３０４が設けられる。
バッテリ３０内では、例えば図２Ａ〜図２Ｃに示すような配置でバッテリ循環路１０４が配置されており、各電池セル３０２を冷却できるようになっている。
図２Ａの例では、電池セル３０２の長辺側にバッテリ循環路１０４を配置している。このような配置では、バッテリ循環路１０４の長さは長くなるが、電池セル３０２の広い面に冷却溶媒が流れるため冷却効率が高い。
図２Ｂの例では、端子３０４と反対側の短辺にバッテリ循環路１０４を配置している。このような配置では、冷却効率は低いが、バッテリ循環路１０４の長さは短くできる。
図２Ｃの例では、電池セル３０２を端子３０４が横向きになるように倒して配置し、２個の電池セル３０２でバッテリ循環路１０４を共有するようにしている。このような配置では、冷却効率は低く、また冷却溶媒の漏れが生じた際に外部短絡を起こしやすいが、バッテリ循環路１０４の長さは最も短くできる。
【００１５】
図１の説明に戻り、ラジエータ１０６は、冷却溶媒が電池セル３０２から奪った熱を放熱させ、冷却溶媒の温度を低下させる。ラジエータ１０６は、例えば電動車２０の最前部付近に設けられ、電動車２０が走行する際に発生する空気の流れによって冷却溶媒の冷却を行う。
なお、冷却溶媒としては、水とエチレングリコール（不凍液）との混合液やフロン系溶媒など従来公知の様々な冷却溶媒を用いることができる。
【００１６】
冷却溶媒収容部１０８は、バッテリ循環路１０４またはラジエータ１０６に破損が生じた場合に冷却溶媒を収容する。冷却溶媒収容部１０８は、バッテリ冷却部１０２の下方に設けられている。本実施の形態では、床下空間Ｌのうちバッテリ３０が設置される空間の下部に床下下部空間Ｌ’を設け、この床下下部空間Ｌ’に冷却溶媒収容部１０８を収容している。
図３は、冷却溶媒収容部１０８の構成を示す説明図である。
図３Ａは冷却溶媒の非収容時を、図３Ｂは冷却溶媒の収容時を、それぞれ示す。
冷却溶媒収容部１０８は、冷却溶媒の収容を可能とし冷却溶媒の非収容時に容積が小さく冷却溶媒の収容時に容積が広げられる。より詳細には、冷却溶媒収容部１０８は、蛇腹状のタンクであり、冷却溶媒の非収容時には図３Ａに示すように蛇腹部が収縮された状態で床下下部空間Ｌ’の前端に格納されており、冷却溶媒の収容時には図３Ｂに示すように蛇腹部が拡張されて床下下部空間Ｌ’に広がる。
冷却溶媒収容部１０８は、バッテリ循環路１０４から分岐するドレイン配管１１０が接続されている。バッテリ循環路１０４内は真空に保たれているため、通常は冷却溶媒収容部１０８内に冷却溶媒は流入しない。
一方、バッテリ循環路１０４に漏れが生じた際には、冷却溶媒収容部１０８は冷却溶媒の自重により広げられ冷却溶媒を収容する。より詳細には、バッテリ循環路１０４に漏れ、すなわち破損が生じると破損個所からバッテリ循環路１０４内に空気が進入する。冷却溶媒収容部１０８が設けられていない場合は、破損個所より上方に位置するバッテリ循環路１０４内の冷却溶媒と同量の冷却溶媒が破損個所からバッテリ循環路１０４の外部に漏れだす。一方、冷却溶媒収容部１０８が設けられている場合、冷却溶媒収容部１０８はバッテリ冷却部１０２（バッテリ循環路１０４およびラジエータ１０６）の下方に設けられているため、図３Ｂに示すように冷却溶媒は自重により冷却溶媒収容部１０８に流れ込む。
特に、冷却溶媒の非収容時に冷却溶媒収容部１０８の蛇腹部を収縮させておくことにより、タンク内の空気量を少なくして負圧に近い状態にすることができ、蛇腹部の拡張時に冷却溶媒が流れ込みやすくすることができる。
なお、冷却溶媒収容部１０８の容量を、バッテリ循環路１０４内（ラジエータ１０６内の冷却溶媒用配管も含む）に充填されている冷却溶媒の全容量を収容可能な容量としておくと、冷却溶媒の外部への漏れを抑制する上でより有利となる。
また、冷却溶媒収容部１０８とドレイン配管１１０との間に手動あるいは電動で開閉可能なバルブを設けてもよい。この場合、冷却溶媒の補充などバッテリ循環路１０４に空気が流入する可能性がある作業を行う際にバルブを閉めて冷却溶媒収容部１０８に冷却溶媒が流入しないようにすることができる。
【００１７】
また、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、バッテリ冷却装置１０は、検知手段１１２、電熱線１１４、制御手段１１６を備えている。
検知手段１１２は、バッテリ循環路１０４に漏れが生じたことを検知する。検知手段１１２は、例えば冷却溶媒収容部１０８内に設置された水検知センサであり、冷却溶媒収容部１０８内に冷却溶媒が流入したことを検知することにより、バッテリ循環路１０４に漏れが生じたことを検知する。
検知手段１１２は、配線１１８によって制御手段１１６と接続されている。検知手段１１２は、バッテリ循環路１０４に漏れが生じた場合、配線１１８を介して制御手段１１６に漏れが生じたことを示す信号（スイッチオン信号）を出力する。
【００１８】
電熱線１１４は、冷却溶媒収容部１０８内に配置されており、バッテリ３０から電力の供給を受けることによって発熱する。電熱線１１４の両端はバッテリ３０へと接続されている。電熱線１１４への電力供給は制御手段１１６によって制御されている。
電熱線１１４は、冷却溶媒収容部１０８が収縮されている時には、図３Ａに示すように例えば螺旋状に巻かれて冷却溶媒収容部１０８に収容されている。バッテリ循環路１０４に漏れが生じて冷却溶媒収容部１０８が拡張した場合には、図３Ｂに示すように冷却溶媒収容部１０８が拡張に合わせて線状に伸びることにより、冷却溶媒収容部１０８の形状の変化に追従する。
なお、電熱線１１４のうち冷却溶媒収容部１０８に格納されていない部分には、周囲に熱が伝わらないようにコーティング等を施してもよい。
【００１９】
制御手段１１６は、冷却溶媒の漏れが発生したと検知された際に電熱線１１４にバッテリ３０の電力を供給する。制御手段１１６は、たとえば検知手段１１２からの信号に基づいて動作するスイッチである。上述したように、検知手段１１２は、バッテリ循環路１０４に漏れが生じた場合、配線１１８を介して制御手段１１６に漏れが生じたことを示す信号を出力する。この信号をスイッチオン信号として、制御手段１１６は、電熱線１１４にバッテリ３０の電力を供給する。
【００２０】
これらの構成により、バッテリ冷却装置１０は、冷却溶媒の漏れが発生した際には、電熱線１１４にバッテリ３０の電力を供給することによりバッテリ３０を放電させるとともに、電熱線１１４により発生する熱を冷却溶媒収容部１０８内に収容された冷却溶媒により冷却させることが可能となる。冷却溶媒の漏れが発生した場合、冷却溶媒がバッテリ３０の電池パック内に進入してショートする可能性があるとともに、バッテリ冷却装置１０によるバッテリ３０の冷却機能も失われる。このため、バッテリ３０の稼働を停止し、さらにバッテリ３０内の電力を放電して高電圧状態を回避することが望ましい。バッテリ冷却装置１０は、電熱線１１４を用いてバッテリ３０を放電させるとともに、冷却溶媒を用いて電熱線１１４を冷却する。これにより、冷却溶媒の漏洩時における電動車２０の安全性を向上させることができる。
【００２１】
なお、本実施の形態では、冷却溶媒収容部１０８を蛇腹状のタンクとしたが、これに限らず、可撓性を有する合成樹脂製の膜体から形成され、冷却溶媒の非収容時には折りたたまれて平坦な状態であり、冷却溶媒の収容時には袋状となるタンクなど、従来公知の様々な構造を適用することができる。
【００２２】
以上説明したように、実施の形態にかかるバッテリ冷却装置１０は、バッテリ冷却部１０２の下方に冷却溶媒収容部１０８を設けたので、バッテリ循環路１０４に漏れが生じた際に冷却溶媒収容部１０８に冷却溶媒を収容することができる。これにより、漏洩した冷却溶媒がバッテリ３０内に侵入しバッテリ３０がショートする可能性を低減することができる。
また、冷却溶媒収容部１０８は、冷却溶媒の非収容時に容積が小さく冷却溶媒の収容時に容積が広げられる。これにより、冷却溶媒の非収容時に冷却溶媒収容部１０８内が空気で満たされている場合と比較して、冷却溶媒が流入しやすくなり、漏洩した冷却溶媒を迅速に収容することができる。
また、バッテリ冷却装置１０は、冷却溶媒の漏れが発生した際には、電熱線１１４にバッテリ３０の電力を供給することによりバッテリ３０を放電させるとともに、電熱線１１４により発生する熱を冷却溶媒収容部１０８内に収容された冷却溶媒により冷却させる。これにより、冷却溶媒の漏洩時にはバッテリ３０の電圧を低下させるとともに、バッテリ３０の放電に伴って発生した熱を冷却することができ、電動車２０の安全性を向上させることができる。
また、冷却溶媒収容部１０８として蛇腹状のタンクを用いることにより、冷却溶媒の非収容時および収容時において容積が変化する冷却溶媒収容部１０８を容易に実現することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０……バッテリ冷却装置、２０……電動車、３０……バッテリ、１０２……バッテリ冷却部、１０４……バッテリ循環路、１０６……ラジエータ、１０８……冷却溶媒収容部、１１０……ドレイン配管、１１２……検知手段、１１４……電熱線、１１６……制御手段、１１８……配線、２０２……モータ、２０４……バッテリトレイ、３０２……電池セル、３０４……端子、Ｌ……床下空間、Ｌ’……床下下部空間、Ｓ……車内空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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