JP3788507B2 - 自動車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に対する省エネルギー化の要求は大きく、エンジンと蓄電池とを組み合わせた、いわゆるハイブリッドカーが出現している。ハイブリッドカーには蓄電池が搭載されており、発進時のエンジンパワーアシスト、アイドリング停止、減速時のエネルギー回収等を行っている。
自動車に求められる機能は、安全性、快適性である。このため、自動車内の居住空間を最大となすような設計がなされているが、デッドスペースも多く、例えば座席の下部などは単なる空き空間である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッドカーには、従来のエンジンに加え、蓄電池、電気モーター、制御回路等が搭載されるため、自動車内の居住空間が狭くなってしまうという問題がある。また、ハイブリッドカーの蓄電池は大電流での充放電が繰り返されるため、発熱量が大きく高温になり易いので、ファンなどの冷却装置を取り付けることを余儀なくされる。その結果、冷却装置の搭載空間確保による居住空間の減少、重量増加、コストアップ等の問題も生じている。
【０００４】
一方、エンジンのみの従来型自動車では、蓄電池はエンジンルーム内に搭載されている。エンジンルーム内は、外気温度に加え、エンジンからの発熱もあるために高温環境に置かれる。高温環境下では蓄電池は短寿命になってしまうが、蓄電池用の冷却装置を設けるとコストアップにつながるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになしたものであり、その目的は、居住空間の低減による快適性を損なうことのないハイブリッドカーや従来型自動車を提供するとともに、蓄電池が高温になることを防止し得る自動車を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、蓄電池を座席に一体に保持させることで居住空間内のデッドスペースを少なくし、持って容積効率を最適化するとともに、蓄電池の効率的な冷却機構を採用することにより、蓄電池寿命の改善を図るものである。
【０００７】
すなわち、本願第一の発明は、蓄電池が座席に一体に保持され、座席を前後にスライドさせると、蓄電池もそれに伴ってスライドするよう構成されたことを特徴とする自動車である。「蓄電池が座席に一体に保持」する態様としては、座席に露出状態で固定する方法や、座席の下に箱型の蓄電池収納部を固定し、そこに蓄電池を収納したりする方法があるが、いずれにしろ、座席を前後にスライドさせると、蓄電池もそれに伴ってスライドするよう構成されていることを特徴とする。特開平１１−９９８３２や特開２００１−１３８７５３には、座席の下に蓄電池が配された自動車が開示されているが、これらにおいては、蓄電池は自動車の座席取付け面上に搭載され、その上部に座席が配されているのみで、座席が前後にスライドしても蓄電池はスライドしない構成であることに留意されるべきである。第一の発明によれば、蓄電池が座席に一体に保持され、座席を前後にスライドさせると、蓄電池もそれに伴ってスライドするよう構成されているので、居住室内が有効に利用されるので、居住性が快適に保たれる。
【０００９】
また、第一の発明において、蓄電池底面と自動車の座席取付け面との間に空隙部を形成すれば、蓄電池下面を空気が流通可能になることから、冷却効率は飛躍的に向上する。なお、蓄電池底面とは、露出状態で座席に一体に保持された蓄電池の底面のみならず、座席に固定された蓄電池収納部に蓄電池が収納されている場合は蓄電池収納部の底面をも意味している。
【００１０】
本願第二の発明は、第一の発明において、蓄電池が座席に固定された蓄電池収納部に収納され、蓄電池収納部に自動車室内の空気もしくは室外の空気を吸入し、室外に排気する機構が設けられていることを特徴とする。この第二の発明によれば、蓄電池が座席に固定された蓄電池収納部に収納されるので蓄電池が露出している場合に比べて室内の美観が向上する。また安全性が確保されるとともに蓄電池性能低下が防止される。すなわち、蓄電池の使用状態によっては、蓄電池から水素、酸素、硫化水素等のガスが発生する場合があるが、これらを車外に放出することができるので安全である。さらに、蓄電池は極端な低温環境や高温環境では性能が十分に発揮できないが、室内空気は冷暖房により常に適度な温度に保たれていることから、蓄電池を常に最適温度に保つことができるので、蓄電池の短寿命化を防止できる。室内の空気を吸入し室外に排気する場合にはファン等の吸引手段ないし排出手段が必要であるが、室外の空気を吸入し室外に排気する場合には、走行による自然換気を利用することも出来る。
【００１１】
本願発明の蓄電池が弁制御形鉛蓄電池であれば、弁制御形鉛蓄電池は電解液が非流動化されているために、どのような姿勢に置かれても電解液が漏れることはない。また、蓄電池からのガス発生量も少ないことを特徴としている。従来から使用されている流動電解液を有する鉛蓄電池は、液漏れの危険性があり、自動車室内で使用するには適さない。
【００１２】
また、ハイブリッドカーのように大電流での充放電が繰り返される用途においては、蓄電池自身が発熱してしまう。このため、第一、又は二の発明において、弁制御形鉛蓄電池に温度センサが取り付け、センサ検出温度に基づいて充放電制御が行えば、温度センサにより蓄電池温度を検出し、温度が高い場合には電流を絞る等の措置を行うことで発熱量を操作することで、常に適正な状態で蓄電池を使用することができる。
【００１３】
本願第三の発明は、第一、又は二の発明において、弁制御形鉛蓄電池に排気チューブが取り付けられており、排気チューブの先端は室外におかれることを特徴としている。この発明によれば、蓄電池から排出されたガスが直接室外に排気されるので、より安全性が確保される。蓄電池の使用形態が大きな充放電をされるものではなく、自動車用電気部品の補機駆動のような緩やかなものであれば、発熱やガス発生の問題はほとんどおこらない。そのような場合は、蓄電池収納部を用いずに、蓄電池を露出状態で座席に固定してもかまわない。その場合、蓄電池収納部が不要でコスト上昇を抑えられる。
【００１４】
このように本願発明により、自動車の容積効率の最適化に加え、蓄電池の性能を向上させることが可能になった。
【００１５】
【発明の実施の形態】
通常の自動車の座席は、座席構造部材の上に座席クッション部材を装着して作られる。座席は前後移動用レールの上に置かれ、座席取付け面である自動車のシャーシに固定される。座席に取り付けられたレバーを操作することで、座席を前後に移動させることができるようになっている。
【００１６】
本発明にかかる自動車の座席部の外観の一例を図１に、その断面図を図２に示す。蓄電池または蓄電池が収納された蓄電池収納容器は座面の下部に敷設される。このとき蓄電池底面又は蓄電池収納容器底面と座席取付け面との間には空隙が存在している。蓄電池または蓄電池収納容器には、図示しない電気ケーブルや排気チューブが取り付けられている。
【００１７】
図３は、室内空気取り入れ型の蓄電池収納容器の構造を示した図である。容器内には蓄電池が置かれている。容器前面には室内空気を容器内に吸入するためのファンが、容器下面には排気チューブが取り付けられている。ファンから取り入れられた室内空気は、容器内を循環し、排気チューブから室外に排気される。ファンの位置は容器前面でなくともよく、例えば排気チューブ側から吸気しても同様の効果が得られる。蓄電池には正負極電気ケーブルが取り付けられ、このケーブルは別の個所にある機器に接続されている。また、蓄電池には温度センサが取り付けられており、この検出結果に基づいて蓄電池の制御が行われる。
【００１８】
図４は、室外空気取り入れ型の蓄電池収納容器の構造を示した図である。容器前下部には吸気チューブが取り付けられている。吸気チューブは室外へとつながっており、ここから取り入れられた空気は、容器内を循環して排気チューブから室外へと排気される。空気を循環させるために、吸気チューブ入り口端部に送風装置をおいたり、排気チューブ出口端部に吸気装置をおいたり、またはこれらを組み合わせたりといった方法を用いることができる。例えば、電池温度が最適作動温度よりも低い場合には、エンジンルーム内の温風を送り込むことで電池を昇温することが可能である。一方、電池温度が最適作動温度よりも高い場合には、エアコンの冷風を送り込むことで、急速冷却が可能になる。この収納容器は、自動車室内に対して密閉構造であるので、万一、蓄電池からガスが発生した場合であっても安全に室外に排出させることができる。
【００１９】
図５は、本発明で使用する弁制御形鉛蓄電池の一例を示したものである。蓄電池には、温度センサおよび排気チューブが取り付けられている。蓄電池単独で座席に取り付けられる際には、排気チューブが必要となるが、収納容器内に入れられる場合には容器が排気機能を有しているため特に必要ではない。蓄電池は電槽部分にふたを取り付けて作られるが、ふた部分を密封し排気チューブ部分のみを開口させておくことで、電池から排出されるガスをこの部分に集中させることができる。排気チューブの端部を車外に出しておくことで、蓄電池から発生したガスを安全に車外に排出できる。
【００２０】
【実施例】
本発明の自動車を評価を行った。自動車は3000CCセダンで、停車中にアイドリングストップを行うハイブリッド式である。蓄電池は、３６Ｖ、２０Ａｈの弁制御形鉛蓄電池を用いた。図６は本発明自動車の模式図である。座席には蓄電池収納容器が固定されており、室外空気吸入機構が取付けてある。外気は、外気流入チューブに強制的に送り込まれ、収納容器内を循環した後、排気チューブから車外へと排出される。蓄電池は電気ケーブルにより蓄電池制御機器と接続されている。
【００２１】
この自動車を実際に走行させたときに、蓄電池に流れる電流を図７に示した。通常走行中に蓄電池に充電される電流は小さい。車両が停止するとエンジンのアイドリングが停止し、その時にエアコン等の電気機器の駆動電気エネルギーは蓄電池から供給され、放電電流が流れる。再度走行を始める際に、エンジンの再始動が行われ、大きな始動電流が流れる。走行を始めると、アイドリング停止中に放電した電気エネルギーを回復するために、蓄電池には充電電流が流れ始める。蓄電池が満充電状態に近づくと電流は次第に減少する。渋滞道路などを走行すると、これらの繰り返しが頻繁に行われるため、蓄電池には充放電が繰り返されることになる。このため、蓄電池自身が発熱し、蓄電池温度が次第に上昇していく。蓄電池は高温にさらされるとその寿命特性が低下してしまうため、できるだけ高温にならないようにするのが好ましい。
【００２２】
外気温２０℃の時に渋滞道路走行を８時間行い、本発明品の効果を調査した。蓄電池搭載位置を変えて、ほぼ同一条件で走行し、蓄電池温度を調査した。
試験内容を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
試験Ｎｏ．１は、試験の比較用としてエンジンルーム内に蓄電池を置いたものである。
【００２５】
試験Ｎｏ．２は、本発明の実施例であり、蓄電池は収納容器内に入れられている。収納容器の構造は、図３に示したもので、容器前面に室内空気流入用のファンが取り付けられている。試験の間は、ファンを常時作動させており、室内から容器内に取り入れた空気は、容器内を循環した後排気チューブから車外へと排出されている。
【００２６】
試験Ｎｏ．３は、本発明の他の実施例であり、外気が強制的に外気流入チューブに送り込まれ、収納容器内を循環した後排気チューブから車外へと排出されている。試験の間はファンを常時作動させた。
【００２７】
試験Ｎｏ．４は、本発明さらに他の実施例である。蓄電池は収納容器に入れずに、露出状態で座席に固定している。蓄電池からの排気チューブは車外へとつながっている。
【００２８】
試験結果を表２に示す。試験中の電池温度をモニターし、走行中の蓄電池の最高温度と最高温度に到達するまでの時間を示した。最高温度が低いほど、また到達時間が長いほど蓄電池が効率的に冷却されていることを示しており、蓄電池にとっては好ましい。
【００２９】
【表２】

【００３０】
蓄電池をエンジンルーム内に搭載した試験Ｎｏ．１は、走行開始後から急激に温度上昇し、１時間程度で７９℃になった。これ以上の温度になると危険なため、この時点で試験を打ち切った。このように温度上昇が大きな理由は、電池自身の発熱に加え、エンジンからの熱を受けているためである。
【００３１】
本発明品である試験Ｎｏ．２，３，４は、いずれも温度上昇は緩やかで、８時間の走行が可能であった。最高温度は、蓄電池収納容器内に室内空気を流入している試験Ｎｏ．２で４４℃、蓄電池収納容器内に室外空気を流入している試験Ｎｏ．３で３９℃、蓄電池を直接座席に固定した試験Ｎｏ．４で５５℃であった。いずれの試験においても、室内の空気がエアコンにより常に適温に制御されているため、温度が上昇しにくいものと思われる。それに加え、強制的に空気を循環させたＮｏ．３，４では、さらに冷却効果が向上している。
【００３２】
以上、詳述したように本発明によれば、自動車の容積効率を向上させつつ、蓄電池の性能を向上させることが可能となった。
【００３３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、居住空間の低減による快適性を損なうことのないハイブリッドカーや従来型自動車を提供するとともに、蓄電池が高温になることを防止し得る自動車を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明品の一例の外観図
【図２】 本発明品の一例の断面図
【図３】 蓄電池収納容器の構造（室内空気吸入型）を示した図
【図４】 蓄電池収納容器の構造（室外空気吸入型）を示した図
【図５】 本発明品の弁制御形鉛蓄電池の一例
【図６】 本発明品を自動車に搭載した場合の一例の説明図
【図７】 アイドリング停止中に蓄電池に流れる電流を示した図

Claims (3)

1. 蓄電池が座席に一体に保持され、座席を前後にスライドさせると、蓄電池もそれに伴ってスライドするよう構成されたことを特徴とする自動車。
2. 前記蓄電池が座席に固定された蓄電池収納部に収納され、前記蓄電池収納部に自動車室内の空気もしくは室外の空気を吸入し、室外に排出する機構が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の自動車。
3. 前記蓄電池が弁制御形鉛蓄電池であり、前記蓄電池には排気チューブが取り付けられており、排気チューブの先端は室外におかれることを特徴とする、請求項１、又は２記載の自動車。

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