(57)【要約】【課題】コストを低減しつつ、構成の簡素化及び小型化が可能なバッテリ温度調整装置を提供すること。【解決手段】排熱を要する発熱源１と、発熱源から所定の間隔をおいて配されたバッテリ４と、発熱源１のバッテリ４側の面に接続固定されるとともに、発熱源で発生した熱を外部に放熱するための第１放熱部材２と、バッテリ４の発熱源１側の面に接続固定されるとともに、バッテリ４で発生した熱を外部に放熱するための第２放熱部材５と、第１放熱部材２と接触可能な接触板７と、一端が第２放熱部材５の発熱源１側の面に接続固定されるとともに、他端が接触板７のバッテリ４側の面に接続固定され、温度が低くなると接触板７を第１放熱部材２に接触させるように作用し、かつ、温度が高くなると接触板７を第１放熱部材２から離れるように作用するバイメタル６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱を要する発熱源と、
前記発熱源から所定の間隔をおいて配されたバッテリと、
前記発熱源の前記バッテリ側の面に接続固定されるとともに、前記発熱源で発生した熱を外部に放熱するための第１放熱部材と、
前記バッテリの前記発熱源側の面に接続固定されるとともに、前記バッテリで発生した熱を外部に放熱するための第２放熱部材と、
前記第１放熱部材と接触可能な接触板と、
一端が前記第２放熱部材の前記発熱源側の面に接続固定されるとともに、他端が前記接触板の前記バッテリ側の面に接続固定され、温度が低くなると前記接触板を前記第１放熱部材に接触させるように作用し、かつ、温度が高くなると前記接触板を前記第１放熱部材から離れるように作用するバイメタルと、
を備えることを特徴とするバッテリ温度調整装置。
【請求項２】
前記バイメタルは、バネ構造となっていることを特徴とする請求項１記載のバッテリ温度調整装置。
【請求項３】
前記第１放熱部材は、前記接触板の接触面に対して平行な方向への前記接触板の移動を規制するガイド部を有することを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリ温度調整装置。
【請求項４】
前記接触板と前記第２放熱部材との間に配されるとともに、前記接触板と前記バッテリ放熱部材との間の伝熱が可能であり、かつ、前記接触板をスライド可能に前記第２放熱部材に支持させるスライド機構を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のバッテリ温度調整装置。
【請求項５】
前記接触板と前記第２放熱部材との間に配されるとともに、一端が前記第２放熱部材に接続固定され、他端が前記接触板に接続固定され、可撓性を有し、かつ、前記接触板と前記バッテリ放熱部材との間の伝熱が可能な可撓性伝熱部材を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のバッテリ温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置に関し、特に、発熱源の排熱を利用してバッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力源としてモータを搭載した車両（電気自動車、ハイブリッド車両等）では、リチウムイオン型等の二次電池からなる高圧のバッテリを搭載し、加速時にバッテリを放電させたり、減速時に回生動力によってバッテリを充電したりしている。このようなバッテリの充放電性能は、温度に大きく依存し、バッテリの温度が高い場合、発熱してさらに高温になりやすいので、バッテリを冷却する必要があり、逆に、バッテリの温度が低い場合、出力電圧が低下するので、バッテリを暖機する必要がある。そのため、バッテリの温度を調整する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ペルチェ素子の切替制御によって少ない電流で効果的にバッテリの冷却・加熱を行える電気自動車用バッテリの温度調節装置が開示されている。また、特許文献２では、エアポンプによる空気圧縮により暖機風を伝熱パイプ通じてバッテリに送って、バッテリを加熱することが可能なバッテリ温調システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４８１８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２５４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は、本願発明者により与えられる。
【０００６】
特許文献１のようにペルチェ素子を用いたものでは、加熱、冷却が低効率であるだけでなく、希少金属（Ｃｏ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｃｅ等）を使用しているため素子自体が高価である。また、特許文献１に記載の技術では、温度センシングとペルチェ素子の電流方向の制御が必要となり、装置の構成が複雑になる。また、特許文献２のようにエアポンプを用いたものでは、複数の配管、複数の開閉弁、及び、複数の遮断弁が必要となり、構成が複雑になる。また、特許文献２に記載の技術では、配管を通じて加熱する構造であり、構成が大型となる。
【０００７】
本発明の主な課題は、コストを低減しつつ、構成の簡素化及び小型化が可能なバッテリ温度調整装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一視点においては、バッテリ温度調整装置において、排熱を要する発熱源と、前記発熱源から所定の間隔をおいて配されたバッテリと、前記発熱源の前記バッテリ側の面に接続固定されるとともに、前記発熱源で発生した熱を外部に放熱するための第１放熱部材と、前記バッテリの前記発熱源側の面に接続固定されるとともに、前記バッテリで発生した熱を外部に放熱するための第２放熱部材と、前記第１放熱部材と接触可能な接触板と、一端が前記第２放熱部材の前記発熱源側の面に接続固定されるとともに、他端が前記接触板の前記バッテリ側の面に接続固定され、温度が低くなると前記接触板を前記第１放熱部材に接触させるように作用し、かつ、温度が高くなると前記接触板を前記第１放熱部材から離れるように作用するバイメタルと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の前記バッテリ温度調整装置において、前記バイメタルは、バネ構造となっていることが好ましい。
【００１０】
本発明の前記バッテリ温度調整装置において、前記第１放熱部材は、前記接触板の接触面に対して平行な方向への前記接触板の移動を規制するガイド部を有することが好ましい。
【００１１】
本発明の前記バッテリ温度調整装置において、前記接触板と前記第２放熱部材との間に配されるとともに、前記接触板と前記バッテリ放熱部材との間の伝熱が可能であり、かつ、前記接触板をスライド可能に前記第２放熱部材に支持させるスライド機構を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の前記バッテリ温度調整装置において、前記接触板と前記第２放熱部材との間に配されるとともに、一端が前記第２放熱部材に接続固定され、他端が前記接触板に接続固定され、可撓性を有し、かつ、前記接触板と前記バッテリ放熱部材との間の伝熱が可能な可撓性伝熱部材を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バッテリの温度が低いときに発熱源の排熱を利用してバッテリを暖機することができるので、バッテリ暖機のための熱源構成が不要となり、車両としてのシステム効率を向上させることができる。また、バイメタルを使用して伝熱を自動的にオンオフすることにより、高価なペルチェ素子や、複雑な電気制御が不要となり、装置のコストを低減させることができる。また、バイメタルを使用して伝熱を自動的にオンオフすることにより、スペースを要する配管構成が不要となるので、装置の小容量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係るバッテリ温度調整装置の構成及び動作を模式的に示した図であり、（Ａ）バッテリ温度適温時の図、（Ｂ）バッテリ温度低下時の図である。
【図２】本発明の実施例２に係るバッテリ温度調整装置の構成を模式的に示した図である。
【図３】本発明の実施例３に係るバッテリ温度調整装置の構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係るバッテリ温度調整装置では、排熱を要する発熱源（図１の１）と、前記発熱源から所定の間隔をおいて配されたバッテリ（図１の４）と、前記発熱源の前記バッテリ側の面に接続固定されるとともに、前記発熱源で発生した熱を外部に放熱するための第１放熱部材（図１の２）と、前記バッテリの前記発熱源側の面に接続固定されるとともに、前記バッテリで発生した熱を外部に放熱するための第２放熱部材（図１の５）と、前記第１放熱部材と接触可能な接触板（図１の７）と、一端が前記第２放熱部材の前記発熱源側の面に接続固定されるとともに、他端が前記接触板の前記バッテリ側の面に接続固定され、温度が低くなると前記接触板を前記第１放熱部材に接触させるように作用し、かつ、温度が高くなると前記接触板を前記第１放熱部材から離れるように作用するバイメタル（図１の６）と、を備える。
【００１６】
なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１に係るバッテリ温度調整装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係るバッテリ温度調整装置の構成及び動作を模式的に示した図であり、（Ａ）バッテリ温度適温時の図、（Ｂ）バッテリ温度低下時の図である。
【００１８】
バッテリ温度調整装置１０は、バッテリ４の温度を調整する装置である。バッテリ温度調整装置１０は、発熱源（ここでは、エンジン１）の排熱を利用してバッテリ４の温度を調整する。バッテリ温度調整装置１０は、主な構成要素として、エンジン１と、エンジン放熱部材２と、ガイド部３と、バッテリ４と、バッテリ放熱部材５と、バイメタル６と、接触板７と、を有する。
【００１９】
エンジン１は、例えば、燃料（例えば、ガソリン、軽油などの炭化水素系）の燃焼により回転動力を出力する内燃機関である。なお、エンジン１に関しては、発熱源となるものであればエンジン１以外のものでもよく、排熱を要する器具、機関、装置等を用いることができる。エンジン１は、バッテリ４側の面にてエンジン放熱部材２が接続固定されている。エンジン１で発生した熱は、主にエンジン放熱部材２を介して外部に放熱されることになる。
【００２０】
エンジン放熱部材２は、発熱源となるエンジン１で発生した熱を外部に放熱するための部材である。エンジン放熱部材２は、金属よりなる。エンジン放熱部材２は、エンジン１と一体のものでもよい。エンジン放熱部材２は、エンジン１のバッテリ４側の面に接続固定されている。エンジン放熱部材２は、バッテリ４側の面において接触板７と接離する接触面を有する。エンジン放熱部材２と接触板７とが接触したときに、エンジン１からの熱がエンジン放熱部材２、接触板７、バイメタル６、及びバッテリ放熱部材５を通じてバッテリ４に伝熱可能である。エンジン放熱部材２は、接触板７が接触面に対して平行な方向への移動を規制するガイド部３を有する。ガイド部３は、エンジン放熱部材２のバッテリ４側の面に配された突起部である。ガイド部３は、接触板７と常時接触しているわけではなく、通常時は接触板７と離れており、振動等により接触板７が接触面に対して平行な方向への移動したときに一時的に接触するように設定されている。
【００２１】
バッテリ４は、充放電可能な二次電池である。バッテリ４には、リチウムイオン型等の高圧の二次電池を用いることができる。バッテリ４は、エンジン１から離れた位置に複数（１つでも可）配されている。バッテリ４は、エンジン１側の面にてバッテリ放熱部材５が接続固定されている。バッテリ４で発生した熱は、主にバッテリ放熱部材５を介して外部に放熱されることになる。バッテリ４は、冷えているときにエンジン放熱部材２と接触板７とが接触することによって、エンジン１からの熱がエンジン放熱部材２、接触板７、バイメタル６、及びバッテリ放熱部材５を通じてバッテリ４に伝熱可能である。バッテリ４は、熱くなっているときにエンジン放熱部材２と接触板７とが離れることによって、エンジン１からの熱が伝熱されず、バッテリ放熱部材５を介して外部に放熱される。
【００２２】
バッテリ放熱部材５は、バッテリ４で発生した熱を外部に放熱するための部材である。バッテリ放熱部材５は、金属よりなる。バッテリ放熱部材５は、バッテリ４のエンジン１側の面に接続固定されている。バッテリ放熱部材５は、エンジン１側の面におけるエンジン放熱部材２と対向する領域に複数（１個でも可）のバイメタル６の一端が伝熱可能に接続固定されている。バッテリ放熱部材５は、バイメタル６を介して接触板７を、バッテリ４からエンジン１に向かう方向に移動可能に支持する。
【００２３】
バイメタル６は、熱膨張率が異なる２つの金属板を貼り合わせた部材である。バイメタル６は、一端がバッテリ放熱部材５に接続固定され、他端が接触板７に接続固定されている。バイメタル６は、バネ構造（コイルバネ構造、板バネ構造）となっている。これにより、エンジン１の振動をバッテリ４に伝達しにくい構造とすることができる。バイメタル６は、自身の温度が高くなるとバッテリ放熱部材５に接触板７が近づけるように作用することで接触板７がエンジン放熱部材２から離れさせ、自身の温度が低くなるとバッテリ放熱部材５から接触板７が離れるように作用することで接触板７がエンジン放熱部材２と接触するように設定されている。バイメタル６は、バッテリ放熱部材５と接触板７との間の伝熱経路となる。
【００２４】
接触板７は、エンジン放熱部材２に対して接離可能な板状部材である。接触板７は、金属よりなる。接触板７は、バイメタル６の他端に伝熱可能に接続固定されている。接触板７は、バイメタル６を介してバッテリ放熱部材５に、バッテリ４からエンジン１に向かう方向に移動可能に支持されている。
【００２５】
次に、本発明の実施例１に係るバッテリ温度調節装置の動作について説明する。
【００２６】
（Ａ）バッテリ温度適温時
バッテリ４の温度が適温時のとき、バッテリ４を加熱する必要がないので、図１（Ａ）のように、接触板７がエンジン放熱部材２から乖離し、エンジン１の熱がバッテリ４に伝熱されない。このとき、エンジン１の熱はエンジン放熱部材２から外部に放熱される。また、バッテリ４の熱はバッテリ放熱部材５、バイメタル６、及び接触板７から外部に放熱される。これにより、エンジン１及びバッテリ４が冷却される。
【００２７】
（Ｂ）バッテリ温度低下時
バッテリ４の温度が低下すると、バッテリ４を加熱する必要があるので、図１（Ｂ）のように、接触板７がエンジン放熱部材２と接触し、エンジン１の熱がエンジン放熱部材２、接触板７、バイメタル６、及びバッテリ放熱部材５を介してバッテリ４に伝熱される。これにより、エンジン１の排熱を利用してバッテリ４を暖機することができる。
【００２８】
実施例１によれば、バッテリ４の温度が低いときにエンジン１の排熱を利用してバッテリ４を暖機することができるので、バッテリ暖機のための熱源構成が不要となり、車両としてのシステム効率を向上させることができる。また、バイメタルを使用して伝熱を自動的にオンオフすることにより、高価なペルチェ素子や、複雑な電気制御が不要となり、装置のコストを低減させることができる。また、バイメタルを使用して伝熱を自動的にオンオフすることにより、スペースを要する配管構成が不要となるので、装置の小容量化が可能である。
【実施例２】
【００２９】
本発明の実施例２に係るバッテリ温度調整装置について図面を用いて説明する。図２は、本発明の実施例２に係るバッテリ温度調整装置の構成を模式的に示した図である。
【００３０】
実施例２は、実施例１の変形例であり、バッテリ放熱部材５と接触板７との間の伝熱経路として、バイメタル６だけでなく、接触板７をバッテリ放熱部材５にスライド可能に支持させる伝熱可能なスライド機構を用いたものである。スライド機構は、突起部７ａをスライド可能にガイド部５ａに支持したものである。突起部７ａは、接触板７のバッテリ４側の面に固定されている。ガイド部５ａは、バッテリ放熱部材５のエンジン１側の面に固定されている。ガイド部５ａは、突起部７ａの周囲を囲むように形成されており、突起部７ａとスライド可能に接し、接触板７がエンジン放熱部材２に接しても突起部７ａが抜け落ちないように設定されている。突起部７ａ及びガイド部５ａは、金属よりなる。なお、スライド機構における突起部７ａとガイド部５ａとの関係は逆でもよい。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００３１】
実施例２によれば、実施例１と同様な効果を奏するとともに、伝熱経路としてスライド機構（突起部７ａ、ガイド部５ａ）を追加することで、バッテリ温度低下時のバッテリ４の暖機を速く行えるようになる。
【実施例３】
【００３２】
本発明の実施例３に係るバッテリ温度調整装置について図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施例３に係るバッテリ温度調整装置の構成を模式的に示した図である。
【００３３】
実施例３は、実施例１の変形例であり、バッテリ放熱部材５と接触板７との間の伝熱経路として、バイメタル６だけでなく、可撓性伝熱部材８を設けたものである。可撓性伝熱部材８は、可撓性を有する伝熱部材であり、例えば、金属繊維メッシュクロス、金属薄版金属コイル線、等を用いることができる。可撓性伝熱部材８は、一端がバッテリ放熱部材５に接続固定され、他端が接触板７に接続固定されている。可撓性伝熱部材８は、接触板７がエンジン放熱部材２に接しても、突っ張らないように設定されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００３４】
実施例３によれば、実施例１と同様な効果を奏するとともに、伝熱経路として可撓性伝熱部材８を追加することで、バッテリ温度低下時のバッテリ４の暖機を速く行えるようになる。
【００３５】
なお、本発明の全開示（請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１  エンジン（発熱源）
２  エンジン放熱部材（第１放熱部材）
３  ガイド部
４  バッテリ
５  バッテリ放熱部材（第２放熱部材）
５ａ  ガイド部
６  バイメタル
７  接触板
７ａ  突起部
８  可撓性伝熱部材
１０、２０、３０  バッテリ温度調整装置
【図１】
2013037919.tif 000003
【図２】
2013037919.tif 000004
【図３】
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