(57)【要約】【課題】本発明は蓄電器と保護回路の冷却を行う冷却構造であって、従来よりも容積、重量及びコスト性に優れた冷却構造を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、所定個数の単電池２が接続され、蓄電器容器３中に収納された蓄電器１と、この蓄電器容器３の近傍に設けられた保護回路容器１３中に収納され、前記蓄電器１を保護する保護回路８とを冷却するための冷却構造において、前記蓄電器容器３及び前記保護回路容器１３に接して設けられたダクト７に冷媒を流通させる冷媒流通手段１２と、少なくとも一端側が前記ダクト７に開口した連通路１６，１７を、前記蓄電器容器３及び前記保護回路容器１３にそれぞれ独立して設け、前記連通路１６，１７を流通する冷媒によって、前記蓄電器１及び前記保護回路８とを冷却することを特徴とする蓄電器１及び保護回路８の冷却構造。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電器容器中に収納された、所定個数の蓄電セルが接続された蓄電器と、この蓄電器容器の近傍に設けられた保護回路容器中に収納され、前記蓄電器を保護する保護回路とを冷却するための冷却構造において、
前記蓄電器容器及び前記保護回路容器に接して設けられたダクトに冷媒を流通させる冷媒流通手段と、
少なくとも一端側が前記ダクトに開口した連通路を、前記蓄電器容器及び前記保護回路容器にそれぞれ独立して設け、
前記連通路を流通する冷媒によって、前記蓄電器及び前記保護回路とを冷却することを特徴とする蓄電器及び保護回路の冷却構造。
【請求項２】
それぞれの前記連通路に流通する冷媒の流量を調整する調整手段を、前記ダクトに備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電器及び保護回路の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池車両等に搭載される蓄電素子である蓄電器及びその保護回路の冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池車やハイブリッド車には、補助電源として電気２重層コンデンサや、組電池等の蓄電器及びその保護回路が搭載されたものが知られている。
【０００３】
蓄電器及び保護回路には、それぞれ適切な作動温度が存在し、蓄電器が高温となると、劣化が進み充分な起電力が得られなくなってしまう。また、保護回路が高温となると、誤作動等が発生することがある。このため、蓄電器及び保護回路には、冷却のための冷却構造が設けられている。
【０００４】
図３に、従来用いられていた蓄電器及び保護回路の冷却構造の模式図を示した。この例では、蓄電器として、単電池が複数接続された組電池を用いている。
図３は、円筒形の単電池１０１を端面方向から見た図面である。組電池１００は、円筒形の単電池１０１を直列に接続し、蓄電器容器１０３中に納めたものである。組電池１００を保護する保護回路１０４は、蓄電器容器１０３の近傍に設けられた保護回路容器１０５中に収納されている。
【０００５】
組電池１００及び保護回路１０４が発熱するのは、電流の流入及び流出が行われたときである。組電池１００は、燃料電池車両の補助電源として使用されるので、絶えず電流の出入りが行われ、運転中は常に発熱している。
それに対し、保護回路１０４は、組電池１００に対し過剰な電流が供給された場合にのみ、過剰電流を保護回路に逃がすことにより、組電池１００の電圧を所定範囲に保つ働きがある。そのため、保護回路１０４が発熱するのは、組電池１００等の蓄電器に過剰な電流が流れたときのみであり、組電池１００に比較して、発熱する機会が少なく、その発熱量も小さい。
【０００６】
このように、組電池１００と保護回路１０４とは、発熱量、発熱時期及び作動温度が異なっていたために、従来組電池１００と保護回路１０４とで冷却構造が別々に設けられていた。つまり、組電池１００の冷却構造は、蓄電器容器１０３の一端部に、入口用ダクト１０６を介して冷媒（空気等）を取り入れるための入口１０７を設け、蓄電器容器１０３の他端部に出口用ダクト１０８を介して冷媒を放出するための出口１０９を設け、出口用ダクト１０８に設置したファン１１０又はポンプにより入口１０７から冷媒を吸引し、蓄電器容器１０３内部に納められた組電池１００を冷却していた。
【０００７】
また、保護回路１０４の冷却構造は、保護回路容器１０５の一端部に冷媒（空気等）の入口１１１を設け、保護回路容器１０５の他端部に冷媒の出口１１２を設け、出口１１２に設置したファン１１３又はポンプにより冷媒を吸引し、保護回路容器１０５中に納められた保護回路１０４を冷却していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の冷却構造においては、組電池１００と保護回路１０４とが全く独立した冷却構造を有していることから、ファン１１０，１１３又はポンプがそれぞれの冷却構造毎に必要となる等、冷却構造全体としての容積、重量、コストが増加してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、組電池等の蓄電器と保護回路の冷却を行う冷却構造であって、従来よりも容積、重量及びコスト性に優れた冷却構造を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために以下のように構成した。
請求項１に記載の発明は、蓄電器容器中に収納された、所定個数の蓄電セルが接続された蓄電器と、この蓄電器容器の近傍に設けられた保護回路容器中に収納され、前記蓄電器を保護する保護回路とを冷却するための冷却構造において、前記蓄電器容器及び前記保護回路容器に接して設けられたダクトに冷媒を流通させる冷媒流通手段と、少なくとも一端側が前記ダクトに開口した連通路を、前記蓄電器容器及び前記保護回路容器にそれぞれ独立して設け、前記連通路を流通する冷媒によって、前記蓄電器及び前記保護回路とを冷却することを特徴とする蓄電器及び保護回路の冷却構造である。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、蓄電器を収納した蓄電器容器及び保護回路を収納した保護回路容器に接して、冷媒の流路となるダクトが設けられており、このダクトには、冷媒を吸気又は排気するためのファンやポンプ等の冷媒流通手段が設けられている。
ところで、蓄電器容器及び保護回路容器には、一端がダクトに開口し、他端が外界に連通した連通路がそれぞれ設けられているので、ファン等の冷媒流通手段を稼動することにより、冷媒は、ダクト及び連通路を介して蓄電器容器及び保護回路容器中を連通し、蓄電器及び保護回路を冷却することができる。
この構成により、それぞれ、作動温度範囲の異なる組電池と保護回路とに、従来よりも簡単な構成で共通の冷媒を供給し、冷却を行うことが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、それぞれの前記連通路に流通する冷媒の流量を調整する調整手段を、前記ダクトに備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電器及び保護回路の冷却構造である。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、ダクトに設けられた調整手段により、蓄電器を収納した蓄電器容器と保護回路を収納した保護回路容器とに流通する冷媒の流量を調整できる。これにより、蓄電器の発熱量が大きい時には、蓄電器に多量の冷媒を導入でき、保護回路の発熱量が大きいときには、保護回路に多量の冷媒を導入できるので、蓄電器及び保護回路をより効果的に冷却することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の冷却構造を適宜図面を参照して説明する。
図１は、本発明の冷却構造の第１の実施形態を示す模式図である。
本実施の形態においては、蓄電セルとして単電池２を用い、蓄電器として、この単電池２が複数個接続された組電池１を用いた場合を例示する。
組電池１は、燃料電池自動車等に補助電源として搭載され、燃料電池の出力が要求された出力に対して不足している場合に、燃料電池自動車用の駆動モータ等に電流を供給し、燃料電池の出力が要求された出力に対して過剰なときには、その過剰電力を蓄電する働きを有する。
【００１５】
円筒形の単電池２を複数個直列に接続した組電池１は、蓄電器容器３中に収められている。この蓄電器容器３に隣接した保護回路容器１３には、組電池１を保護するための保護回路８が納められている。
【００１６】
蓄電器容器３には、空気等の冷媒を導入するための蓄電器容器側入口４及び冷媒を排出するための蓄電器容器側出口５が設けられている。この蓄電器容器側入口４と蓄電器容器側出口５とは、蓄電器容器側連通路１７により連通しており、導入された冷媒によって組電池１を冷却する。
また同様に、保護回路８を収納する保護回路容器１３にも、冷媒を導入するための保護回路容器側入口９及び冷媒を排出するための保護回路容器側出口１０が設けられている。この保護回路容器側入口９と保護回路容器側出口１０とは、保護回路容器側連通路１６により連通しており、導入された冷媒によって保護回路８を冷却する。
【００１７】
蓄電器容器側連通路１７は蓄電器容器側入口４を介して、又、保護回路容器側連通路１６は保護回路容器側入口９を介して、それぞれ、入口用ダクト６に接続されている。この入口用ダクト６には冷媒を取り入れるための導入口１４が設けられており、冷媒は、この導入口１４から取り入れられ、入口用ダクト６中を流通し、蓄電器容器側入口４と保護回路容器側入口９とで分流し、蓄電器容器側入口４と保護回路容器側入口９の開口面積に応じた流量で蓄電器容器３の蓄電器容器側連通路１７及び保護回路容器１３の保護回路容器側連通路１６に導入される。
【００１８】
同様に、蓄電器容器側出口５と保護回路容器側出口１０とは、出口用ダクト７に接続されている。この出口用ダクト７は、冷媒を排出するための排出口１１を有しており、組電池１及び保護回路８を冷却した冷媒は、蓄電器容器側出口５及び保護回路容器側出口１０より排出され、出口用ダクト７で合流し、排出口１１より排出される。
排出口１１には、冷媒を蓄電器容器３及び保護回路容器１３に流通させるためのファン１２等の冷媒流通手段が設けられている。
蓄電器容器側連通路１７及び保護回路容器側連通路１６は一端側が、出口用ダクト７に、蓄電器容器側出口５と保護回路容器側出口１０とを介して開口し、それぞれ独立している。
【００１９】
本発明の冷却構造の動作について説明する。
冷媒流通手段であるファン１２を稼動させることにより、導入口１４から空気等の冷媒が吸引され、入口用ダクト６中に導入される。冷媒は、蓄電器容器側入口４と保護回路容器側入口９とで、各入口４，９の開口面積に応じた流量で、蓄電器容器側連通路１７と保護回路容器側連通路１６とに分流され、内部に収納されている組電池１及び保護回路８を冷却する。そして、冷媒は蓄電器容器側出口５及び保護回路容器側出口１０より排出され出口用ダクト７において合流し、排出口１１に設けられたファン１２により外部に放出される。
【００２０】
組電池１と保護回路８とでは、稼動時に発生する熱量が異なっているとともに、冷却目標温度も異なっている。そのため、組電池１と保護回路８を適切に冷却するために要求される冷媒の流量はそれぞれ異なる。
組電池１と保護回路８とにそれぞれ適切な流量の冷媒を流通するために、本発明では、蓄電器容器側入口４及び保護回路容器側入口９と、蓄電器容器側出口５及び保護回路容器側出口１０の開口面積の比率を適当な値に設定している。
【００２１】
一般的に、保護回路８よりも組電池１の発熱量が大きく、冷却目標温度も保護回路８よりも低温であるために、図１に示すように、蓄電器容器側入口４及び蓄電器容器側出口５の開口面積の方が保護回路容器側入口９及び保護回路容器側出口１０よりも大きくなっており、より多量の冷媒を取り込むことが可能となっている。
【００２２】
本実施の形態においては、蓄電器容器側入口４及び保護回路容器側入口９が入口用ダクト６に接続され、入口用ダクト６を介して蓄電器容器３及び保護回路容器１３に冷媒を導入しているが、入口用ダクト６は必須の構成要件ではなく、蓄電器容器側入口４及び保護回路容器側入口９が直接外界に開口していてもよい。
【００２３】
又、本実施の形態においては、出口用ダクト７の排出口１１にファン１２が設けられているが、入口用ダクト６の導入口１４にファン１２を設け、ファン１２により空気等の冷媒を入口用ダクト６に導入しても構わない。
【００２４】
このように本発明においては、従来よりも単純化された構成でそれぞれ作動温度範囲の異なる組電池１と保護回路８とに、共通の冷媒を供給することが可能となり、組電池１と保護回路８とをそれぞれ独立して冷却することができる。
【００２５】
尚、本実施の形態としては、蓄電器として組電池１を採用した場合について例示したが、蓄電器として電気２重層コンデンサ等の他の蓄電器を用いても構わない。
【００２６】
続いて、図２を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。尚、図２において、図１と同様の構造には同符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施形態は、出口用ダクト７の内部に、冷媒の流量を組電池１と保護回路８とで変更するための可動弁１５が設けられている以外は第１の実施形態と同様である。
【００２７】
この可動弁１５は、外部から開度を制御可能であり、組電池１と保護回路８との発熱量（温度）に応じて、可動弁１５の開度を調整することにより、組電池１と保護回路８とに流通する冷媒の流量を変更することが可能である。
【００２８】
つまり、組電池１の発熱量（温度）が大きい場合には、可動弁１５の開度を小さくして、保護回路８への冷媒の流量を抑えることで、組電池１への冷媒の流量を大きくする。逆に、保護回路８の発熱量（温度）が大きい場合には、可動弁１５の開度を大きくして、保護回路８への冷媒の流量を大きくする。
【００２９】
このようにすることにより、それぞれの発熱量に応じて組電池１と保護回路８への冷媒の流量を変更することが可能となるので、ファン１２の回転数を抑え、消費電力や騒音を低下させることが可能となる。
【００３０】
尚、本実施の形態においては、可動弁１５は出口用ダクト７中に設置されているが、可動弁１５を入口用ダクト６中に設置することも可能である。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の技術的思想を具現化する種々の変更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以下のような顕著な効果を奏する。
本発明の冷却構造においては、従来よりも単純化された構成で、作動温度範囲の異なる蓄電器と保護回路とを共通の冷媒で冷却することが可能となった。これにより、蓄電器と保護回路の冷却を行う冷却構造の容積、重量及びコストを従来に比べて低減することが可能となる（請求項１）。
【００３３】
本発明の冷却構造においては、冷媒の入口及び／又は出口に蓄電器と保護回路とで冷媒の流量比を調整する調整手段を設けたので、蓄電器及び保護回路の発熱量に応じて冷媒の流量を変更することが可能となる。これにより、蓄電器と保護回路の発熱量に応じて蓄電器と保護回路への冷媒の流量を変更することが可能となるので、ファンの回転数を抑え、消費電力や騒音を低下させることが可能となる（請求項２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却構造の第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の冷却構造の第２の実施形態を示す模式図である。
【図３】従来の冷却構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１　組電池
２　単電池
３　蓄電器容器
４　蓄電器容器側入口
５　蓄電器容器側出口
６　入口用ダクト
７　出口用ダクト
８　保護回路
９　保護回路容器側入口
１０　保護回路容器側出口
１１　排出口
１２　ファン
１３　保護回路容器
１４　導入口
１５　可動弁
１６　保護回路容器側連通路
１７　蓄電器容器側連通路
【図１】
2004022252.tif 000003
【図２】
2004022252.tif 000004
【図３】
2004022252.tif 000005