JP4363447B2 - 電池の冷却装置、冷却装置付属電池及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気または排気を利用して電池を冷却する電池の冷却装置、このような電池の冷却装置を備えた冷却装置付属電池、及び、このような電池の冷却装置と電池とエンジンとを搭載した車両に関する。

近年、ポータブル機器や携帯電話機などの電源として、また、電気自動車やハイブリッドカーなどの電源として、様々な電池が提案されている。このような電池のうち、車両に搭載された電池では、多量の熱を発生するため、冷却装置が必要となる場合が多い。この冷却装置として、エンジンの吸気を利用して電池を冷却しているものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−７６４９６号公報

この特許文献１に開示された車両は、エンジンとモータとの併用で駆動するハイブリッド二輪車とされている。この車両は、エンジンへの吸気として外気を導入するための吸気通路、及び、モータの電源とする二次電池（電池）を備えている。この二次電池は、吸気通路内のうち、外気の吸気導入口とエアクリーナとの間に配置されている。吸気通路内を流通する吸気は、二次電池を通過して空冷し、エアクリーナを通じてエンジン内に供給されるようになっている。これにより、二次電池における温度上昇を抑制して、電池特性が低下することを防止している。
この特許文献１の車両では、二次電池を吸気通路内に配置しているので、構造が簡単になる利点もある。

しかしながら、例えば、何らかの理由で電池内の圧力が上昇して、電池が破裂した場合には、吸気と共に、電池から放出されたガス、電池の構成部品の破片などが、エンジンにまで届き、エンジン等に不具合を生じさせる虞があった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、エンジンの吸気または排気を利用して電池を冷却するが、電池が破裂する等の不具合を生じてもエンジンに不具合を生じさせない電池の冷却装置を提供することを目的とする。また、このような電池の冷却装置を電池に備えた冷却装置付属電池、及び、このような電池の冷却装置と電池とエンジンとを搭載した車両を提供することを目的とする。

その解決手段は、エンジンの吸気及び排気とは異なる流体であって、電池に直接または間接に接してなる流体と、上記エンジンの吸気または排気を動力源として、上記流体を流動させる流体流動手段と、を備える電池の冷却装置である。

本発明の電池の冷却装置では、流体流動手段により、エンジンの吸気及び排気とは異なる流体を流動させ、電池に直接または間接に接するようにしているので、電池に多量の熱が発生しても、この電池を流体で冷却することができる。また、流体流動手段の動力源として、エンジンの吸気または排気を利用しているので、流体を流動させるためのエネルギを別途用意する必要がない。

なお、吸気または排気を動力源とする手法としては、例えば、流体を液体として、エンジンの吸気による負圧を利用して外気をこの液体中に採り入れて、気泡を発生させ、この気泡が上昇するに伴って液体も移動させる手法が挙げられる。あるいは、流体を冷媒として、エンジンの吸気または排気の流れによりタービンを回転させ、このタービンの回転を利用して冷媒をポンプで流動させる手法が挙げられる。さらに、流体を外気として、エンジンの吸気または排気の流れによりタービンを回転させ、このタービンの回転を利用して外気をファンで流動させる手法も挙げられる。
また、流体としては、例えば、絶縁油や純水、不凍液等の液体、アンモニア、イソブタン、ＨＦＣ等の冷媒、空気などの流体が挙げられる。さらに、流体は絶縁性を有していることが好ましい。

さらに、上述の電池の冷却装置であって、前記流体は、液体であり、１または複数の前記電池を収納可能としてなり、上記液体で満たされた電池収容室を備え、前記流体流動手段は、鉛直方向に延び、上記液体を収容してなる気泡上昇管であって、前記エンジンの吸気が流通する吸気管に連通させる上側端、及び、収容した上記液体中に、外気を導入して気泡を生じさせる気泡導入孔を有する気泡上昇管と、上記気泡上昇管に連通する外気導入管であって、上記気泡上昇管を通じた上記吸気管の負圧により、上記気泡導入孔に外気を導く外気導入管と、を含み、上記気泡上昇管は、上記気泡導入孔よりも鉛直方向上方に位置し、少なくとも上記電池収容室から上記気泡上昇管に向かう上記液体の流通を可能とした第１流通孔、及び、上記第１流通孔よりも鉛直方向上方に位置し、少なくとも上記気泡上昇管から上記電池収容室に向かう上記液体の流通を可能とした第２流通孔、によって、上記電池収容室と連通してなり、上記流体流動手段は、上記吸気管の負圧を通じて、上記気泡導入孔から導いた気泡が、上記気泡上昇管を上昇するのに伴って上記液体に生じる液流により、上記第１流通孔を通じて、上記電池収容室から上記気泡上昇管に向けて上記液体を流通させると共に、上記第２流通孔を通じて、上記気泡上昇管から上記電池収容室に向けて上記液体を流通させる電池の冷却装置とすると良い。

本発明の電池の冷却装置では、吸気管の負圧により、気泡導入孔から導いた気泡が、気泡上昇管を上昇し、これに伴って液体に液流が生じる。この液流により、第１流通孔を通じて、電池収容室から気泡上昇管に向けて液体が流通する。これと共に、第２流通孔を通じて、気泡上昇管から電池収容室に向けて液体が流通する。

したがって、電池収容室から見ると、エンジンの吸気によって吸気管が負圧とされると、第１流通孔を通じて液体が流出する一方、それよりも鉛直方向上方の第２流通孔を通じて電池収容室に液体が流入する。これにより、電池収容室内にも液流が生じる。これにより、充放電などにより電池が発熱しても、電池収容室内に配置された電池を冷却することができる。特に、電池収容室内に電池が複数収納される場合には、各電池をそれぞれ同じように冷却することができる。

また、本発明の電池の冷却装置では、電池は、液体で満たされた電池収容室内に収納されるので、例えば、電池内の圧力上昇により電池が電池収容室内で破裂した場合であっても、吸気と共に、電池から放出されたガス、電池の構成部品の破片などが、エンジンにまで届くことはない。したがって、このことに起因した、エンジンに係る故障や損傷等の不具合は確実に回避できる。

また、流体流動手段では、吸気管の負圧を通じて、気泡導入孔から導いた外気を気泡として気泡上昇管内の液体中で上昇させて、この液体に液流を発生させているので、気泡が気泡上昇管内の液体中を上昇している間、気泡と液体との間で熱交換が可能になる。
したがって、液体を外気によって冷却することができる。

また、請求項１に記載の電池の冷却装置であって、前記流体は、冷媒であり、前記流体流動手段は、前記エンジンの吸気または排気の流れにより回転するタービン、及び、上記タービンの回転により上記冷媒を圧送するポンプ、を含み、１または複数の前記電池を収納可能としてなり、上記冷媒で満たされた電池収容室と、上記冷媒を冷却する熱交換器と、上記電池収容室と上記熱交換器との間、上記熱交換器と上記ポンプとの間、及び、上記ポンプと上記電池収容室との間を接続する配管であって、上記電池収容室、上記熱交換器及び上記ポンプを上記冷媒が循環する循環路を構成する配管と、を備える電池の冷却装置とすると良い。

本発明の電池の冷却装置は、流体を冷媒としており、１または複数の電池を収納可能な、冷媒で満たされた電池収容室を備えている。この電池の冷却装置では、流体流動手段は、エンジンの吸気または排気の流れにより回転するタービン、このタービンの回転により冷媒を圧送するポンプ、及び、冷媒を冷却する熱交換器を有している。
本発明の電池の冷却装置では、エンジンが作動している間、冷媒は、タービンの回転によるポンプの圧送により、電池収容室、熱交換器及びポンプを配管で接続した循環路を循環する。このため、電池収容室内に収納された電池が充放電などで発熱しても、この間、電池収容室内を流動する冷媒が、電池に直接に接して電池を冷却することができる。

また、電池は、冷媒で満たされた電池収容室内に収納されるので、例えば、電池内の圧力上昇により電池が電池収容室内で破裂した場合であっても、吸気と共に、電池から放出されたガス、電池の構成部品の破片などが、エンジンにまで届くことはない。したがって、これに起因した、エンジンに係る故障や損傷等の不具合を確実に回避できる。
あるいは、このような電池の破裂が生じた場合でも、排気と共に、電池から放出されたガス、電池の構成部品の破片などが、排気装置等にも届くこともない。したがって、これに起因した、排気装置、排気ガス清浄装置の損傷等の不具合を確実に回避できる。

また、上述の電池の冷却装置であって、前記流体は、液体であり、前記電池収容室は、前記電池から放出されたガスを外部に排出するガス抜き弁を有する電池の冷却装置とすると良い。

本発明の電池の冷却装置では、例えば、電池内の圧力上昇により電池が電池収容室内で破裂した場合であっても、電池から放出されたガスは、電池収容室に満たされた液体を通じて、ガス抜き弁より外部に排出できる。このため、このガス放出による循環路内の圧力上昇に伴うポンプ、熱交換器の不具合や、電池収容室、配管の破損等の発生が防止できる。

また、請求項１に記載の電池の冷却装置であって、前記流体は、外気であり、前記流体流動手段は、前記エンジンの吸気または排気の流れにより回転するタービン、及び、上記タービンの回転により、上記外気を送風して前記電池を冷却するファン、を含む電池の冷却装置とすると良い。

本発明の電池の冷却装置は、流体を外気としており、流体流動手段に、エンジンの吸気または排気の流れにより回転するタービン、及び、このタービンの回転により外気を送風して電池を冷却するファンを有している。
この電池の冷却装置では、電池に多量の熱が発生しても、エンジンが作動している間、タービンの回転によるファンの送風により、外気を電池に直接に接触させてこの電池を冷却することができる。

さらに、１または複数の電池と、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電池の冷却装置と、備える冷却装置付属電池とすると良い。

本発明の冷却装置付き電池は、１または複数の電池のほかに、前述のいずれかの電池の冷却装置を備えているので、充放電等により電池に多量の熱が発生しても、電池の冷却装置で冷却して、温度の上昇を抑制することができる。
しかも、この冷却装置付き電池では、エンジンの吸気及び排気とは異なる流体を、エンジンの吸気または排気を動力源とする流体流動手段により流動させているので、電池の冷却にあたり、流体が流動するためのエネルギを別途必要としない省エネルギタイプの電池とすることができる。

さらに、エンジンと、１または複数の電池と、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電池の冷却装置と、備える車両とすると良い。

本発明の車両では、エンジン及び電池のほか、前述のいずれかの電池の冷却装置を備えているので、エンジンを作動させることで、電池を容易に冷却できる。
したがって、この車両は、エンジンの作動に伴うエネルギを効率良く使いつつ、良好な電池特性を有する電池を搭載した車両とすることができる。

以下、本発明の実施形態１〜３及び変形形態１を、図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
本実施形態１に係る車両１は、図１に示すように、エンジン１０、フロントモータ１７及びリヤモータ１８との併用で駆動するハイブリッドカーである。この車両１は、車体２、エンジン１０、これに取付られたフロントモータ１７、リヤモータ１８、ケーブル１９及び冷却装置付属電池１００を有している。この冷却装置付属電池１００は、車両１の車体２に取り付けられており、ケーブル１９によりフロントモータ１７及びリヤモータ１８と接続されている。この冷却装置付属電池１００は、図３に示すように、後に詳述する電池冷却装置１１０（電池の冷却装置）、及び、このうち、電池収納容器１２１で構成される電池収容室１２０内に収納された複数（図４では、８ヶのみ図示）の電池５０からなる。
この車両１は、冷却装置付属電池１００をフロントモータ１７及びリヤモータ１８の駆動用電源として、公知の手段によりエンジン１０、フロントモータ１７及びリヤモータ１８で走行できるようになっている。この車両１は、外気導入口１２から導入した外気ＡＲｕを、エンジン１０への吸気ＩＧ（図３参照）として、吸気管１１、エアクリーナ１３を通じてエンジン１０内へ供給するようになっている。

冷却装置付属電池１００のうち、電池５０について説明する。
この電池５０は、図２に示す略円柱形状の円筒型単電池であり、公知のリチウムイオン二次電池である。この電池５０は、その軸方向一方側に外部正極端子５１を、他方側に外部負極端子５２を有している。冷却装置付属電池１００は、電池収容室１２０内に、複数（図４、図５では、８ヶのみ図示）の電池５０を含んでいる。これらの電池５０は、電池収容室１２０内に配設された、図３に示す電池保持部材１２５により、一段あたり複数（図４では、４ヶのみ図示）列置され、複数段（図４では、２段のみ図示）並置した配置で保持されている。隣り合う電池５０同士の外部正極端子５１と外部負極端子５２とは、バスバ（図示しない）により、電気的に直列に接続されている（図３〜図５参照）。なお、図４及び図５は、電池保持部材１２５の図示を省略している。

次に、冷却装置付属電池１００のうち、電池冷却装置１１０について説明する。
この電池冷却装置１１０は、絶縁性を有する液体状の冷却油ＯＬと、電池収容室１２０をなす電池収納容器１２１と、気泡上昇管１４０、第１流通管１４１、第２流通管１４２及び外気導入管１５０等から構成される冷却油流動部１３０とを備えている。
電池収納容器１２１は、図３に示すように、外形が略直方体形状とされ、矩形板状の底部１２１ｅと、この四辺から底部１２１ｅに直交する方向に延びる４つの第１，第２，第３，第４側部１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄとを有している。これらのうち、第１，第２側部１２１ａ，１２１ｂは、図３に示すように、最も大きな側部であり、両者とも同形で互いに平行に配置されている。また、第３，第４側部１２１ｃ，１２１ｄは、第１，第２側部１２１ａ，１２１ｂの間に互いに平行に配置されている。この電池収納容器１２１は、挿入側（図３中、上方）が開口し、蓋部１２１ｆでこの開口を液密に閉塞するようになっている。電池収容室１２０は、第１側部〜第４側部１２１ａ〜１２１ｄ、底部１２１ｅ及び蓋部１２１ｆに囲まれた内部空間であり、複数の電池５０を収容可能な大きさとなっている。この電池収容室１２０は、冷却油ＯＬで満たされている。

冷却油流動部１３０のうち、外気導入管１５０は、エンジン１０が作動している状態において、後述する気泡上昇管１４０を通じた吸気管１１の負圧により、車両１の車室内３Ｓの車室内気ＡＲｉを気泡導入孔１４４Ｈに導くための管である。この車室内気ＡＲｉは、外気導入管１５０と連通して、車室内３Ｓに配置された車内空気導入口１４より外気導入管１５０内に導くようになっている。この外気導入管１５０は、図１、図３及び図４に示すように、電池収納容器１２１の第３側部１２１ｃに沿う側に、電池収納容器１２１の底部１２１ｅとほぼ同じ高さの位置（図３中、上下方向の位置）から蓋部１２１ｆを越える位置まで鉛直方向に延びる鉛直部１５０Ａを有している。

冷却油流動部１３０のうち、気泡上昇管１４０は、図４に示すように、電池収納容器１２１の底部１２１ｅとほぼ同じ高さの位置（図４中、上下方向の位置）から蓋部１２１ｆを越える位置まで鉛直方向上方に延びる鉛直部１４０Ａを有している。この鉛直部１４０Ａは、電池収納容器１２１の第３側部１２１ｃに沿う側に、外気導入管１５０の鉛直部１５０Ａと共に、第３側部１２１ｃと平行に配管されている。鉛直部１４０Ａの管内には、冷却油ＯＬが収容された状態となっている。この気泡上昇管１４０は、この鉛直部１４０Ａに続き、自身の鉛直方向上方側に位置する上側端１４３で、エンジン１０の吸気ＩＧが流通する吸気管１１と連通している。

また、この気泡上昇管１４０と外気導入管１５０とは、図４及び図５に示すように、鉛直部１４０Ａのうち、鉛直方向下方に位置する下方部１４５と外気導入管１５０のうち、鉛直方向下方に位置する下方部１５１とが接続して、互いに連通している。この下方部１４５において、外気導入管１５０と連通する孔は、気泡導入孔１４４Ｈとなっている。この気泡導入孔１４４Ｈは、鉛直部１４０Ａに収容された冷却油ＯＬ中に、外気導入管１５０を通じて導いた車室内気ＡＲｉを導入して、気泡ＶＧを生じさせる孔である。

気泡上昇管１４０は、図１、図３及び図４に示すように、鉛直部１４０Ａのうち、気泡導入孔１４４Ｈよりも鉛直方向上方の位置で、電池収納容器１２１の電池収容室１２０との間を繋ぐ第１流通管１４１と接続している。この第１流通管１４１は、気泡ＶＧが電池収容室１２０内に入らないように、電池収容室１２０側の端部１４１Ｅを鉛直方向下方に向けた形態となっている。この第１流通管１４１内の第１流通孔１４１Ｈは、冷却油ＯＬが電池収容室１２０から気泡上昇管１４０に向けて流通可能な形態となっている。
また、この気泡上昇管１４０は、図１、図３及び図４に示すように、鉛直部１４０Ａのうち、第１流通孔１４１Ｈよりも鉛直方向上方の位置で、電池収容室１２０との間を繋ぐ第２流通管１４２と接続している。この第２流通管１４２も、気泡ＶＧが電池収容室１２０内に入らないように、電池収容室１２０側の端部１４２Ｅを鉛直方向下方に向けた形態となっている。この端部１４２Ｅには、気泡上昇管１４０から電池収容室１２０に向かう方向にだけ冷却油ＯＬを流通させる一方向流通弁１６１が設けられている。このため、この第２流通管１４２内の第２流通孔１４２Ｈは、冷却油ＯＬが気泡上昇管１４０から電池収納容器１２１の電池収容室１２０に向けて流通できるようになっている。

本実施形態１では、鉛直部１４０Ａのうち、第１流通管１４１と第２流通管１４２との間に位置する突起配設部１４７の管内には、図３及び図４に示す半円盤状の突起１４９が気泡上昇管１４０の管内に複数設けられている。これらの突起１４９は、気泡上昇管１４０の径方向に突出した形態で、鉛直方向に対し、千鳥状に配置されている。

この電池冷却装置１１０では、冷却油ＯＬは、図４及び図５に示すように、電池収納容器１２１の電池収容室１２０内が常に満たされた状態で、気泡上昇管１４０の鉛直部１４０Ａ及び外気導入管１５０の鉛直部１５０Ａの管内にも所定量収容されている。
具体的には、エンジン１０が作動していない状態では、鉛直部１４０Ａ及び鉛直部１５０Ａの両管内は大気圧下であり、鉛直部１４０Ａ及び鉛直部１５０Ａに収容された冷却油ＯＬの液面位置は、共に同じである。また、鉛直部１４０Ａ及び鉛直部１５０Ａに収容された冷却油ＯＬの静止時油面位置Ｈ１は、冷却油ＯＬが満たされた電池収容室１２０の電池収納容器１２１のうち、蓋部１２１ｆの高さよりもｈ１（ｈ１≧０）だけ高くされている（図４参照）。

ここで、エンジン１０を作動させると、吸気ＩＧが吸気管１１及びエアクリーナ１３を通じてエンジン１０に供給されるので、吸気管１１内は負圧になる（図１参照）。このため、吸気管１１と連通する気泡上昇管１４０内も負圧となる。一方、外気導入管１５０内は、車室内３Ｓと連通しているので、大気圧のままである。
したがって、エンジン１０の作動中、気泡上昇管１４０内と外気導入管１５０内との間で、エンジン１０により吸気ＩＧを吸引するときに生じる圧力（吸引圧）の大きさ分だけ差圧が生じる。これにより、外気導入管１５０内の冷却油ＯＬの液面位置は、静止時油面位置Ｈ１よりも油面高低差ｈ２（ｈ２＞０）だけ下がった作動時油面位置Ｈ２となる（図５参照）。一方、気泡上昇管１４０内の冷却油ＯＬの液面位置は、静止時油面位置Ｈ１から油面高低差ｈ３（ｈ３＞０）だけ上昇した作動時油面位置Ｈ３となる。吸気管１１に生じる負圧が大きく、この作動時油面位置Ｈ２が、気泡上昇管１４０の気泡導入孔１４４Ｈの上縁よりも下方に位置する場合には、外気導入管１５０及び、この気泡導入孔１４４Ｈを通じて、車室内気ＡＲｉが気泡上昇管１４０内に導かれる。すなわち、気泡上昇管１４０内に気泡ＶＧが生じる。

この気泡ＶＧは、気泡上昇管１４０内の冷却油ＯＬ中を上昇する。なお、このうち、突起配設部１４７では、突起１４９を避けながら上昇する。この気泡ＶＧの上昇に伴って、気泡上昇管１４０内に冷却油ＯＬの上昇方向の上昇液流ＵＦが生じる（図５参照）。この上昇液流ＵＦの発生に伴い、冷却油ＯＬが、第１流通孔１４１Ｈを通じて、電池収容室１２０から気泡上昇管１４０に向けて流出する。また、第２流通孔１４２Ｈ及び一方向流通弁１６１を通じて、気泡上昇管１４０から電池収容室１２０に向けて冷却油ＯＬが流入する。
なお、冷却油ＯＬ中から放出された気泡ＶＧ（外気）は、吸気管１１及びエアクリーナ１３を通じてエンジン１０内に流入する。

したがって、電池収容室１２０から見ると、エンジン１０の吸気によって吸気管１１が負圧とされることで、第１流通孔１４１Ｈを通じて、電池収容室１２０内の冷却油ＯＬが流出する一方、第１流通孔１４１Ｈよりも鉛直方向上方の第２流通孔１４２Ｈを通じて、気泡上昇管１４０内の冷却油ＯＬが流入する。これにより、電池収容室１２０内にも液流Ｆが生じる。かくして、冷却油流動部１３０では、電池収容室１２０と気泡上昇管１４０との間で、冷却油ＯＬを循環させることができる。

ところで、気泡ＶＧが気泡上昇管１４０内で冷却油ＯＬ中を上昇している間、気泡ＶＧと冷却油ＯＬとの間で熱交換が可能である。したがって、冷却油ＯＬをより低温の車室内気ＡＲｉを気泡ＶＧとして導入すれば、冷却油ＯＬを冷却することができる。
つまり、この電池冷却装置１１０では、冷却油ＯＬに液流Ｆを発生させる手段として、エンジン１０の吸気による吸気管１１の負圧を利用して、冷却油ＯＬに液流Ｆを発生させる。さらに、導入した車室内気ＡＲｉ（気泡ＶＧ）により、冷却油ＯＬを冷却することができる。かくして、電池収容室１２０内の電池５０を冷却することができる。しかも、冷却油ＯＬを流動させ、また、冷却するにあたり、電源等のエネルギ源を別途容易する必要がない。
特に、本実施形態１では、鉛直部１４０Ａの突起配設部１４７の管内に、千鳥状に配置した突起１４９を設けている。これにより、気泡ＶＧが突起１４９を避けながら、突起配設部１４７内の冷却油ＯＬ中を通過するため、突起配設部１４７内での気泡ＶＧが長時間冷却油ＯＬと接することになる。このため、気泡ＶＧと冷却油ＯＬとの熱交換をより十分に行わせることができる。このため、効率よく電池５０を冷却することができる。

かくして、本実施形態１に係る冷却装置付属電池１００では、電池５０のほかに、電池冷却装置１１０を備えているので、発熱による電池５０の昇温を電池冷却装置１１０による冷却で、抑制することができる。
しかも、この冷却装置付属電池１００では、冷却油ＯＬを、エンジン１０の吸気ＩＧによる吸気管１１の負圧を利用して流動させ、冷却している。このため、冷却油ＯＬを流動させるためのエネルギ源を別途必要としない省エネルギタイプの冷却装置付属電池とすることができる。

しかも、この冷却装置付属電池１００では、電池５０は、冷却油ＯＬで満たされた電池収容室１２０（電池収納容器１２１）内に収納されている。このため、たとえ、電池５０の圧力上昇により電池５０が電池収容室１２０内で破裂した場合であっても、電池５０から放出されたガスや、電池５０の構成部品の破片等は、電池収容室１２０内にとどまり、吸気ＩＧと共に、エンジン１０にまで届くことはない。したがって、電池５０の破裂に起因して、エンジン１０に係る故障や損傷等の不具合が生ずることを、確実に回避できる。

本実施形態１に係る車両１では、エンジン１０のほか電池５０を含む冷却装置付属電池１００を備えているので、エンジン１０を作動させることで、電池冷却装置１１０によって電池５０を容易に冷却できる。
したがって、この車両１は、エンジン１０の作動に伴うエネルギを効率良く使いつつ、良好な電池特性を有する電池５０を搭載した車両とすることができる。

（実施形態２）
実施形態２について、図６及び図７を用いて説明する。
本実施形態２に係る冷却装置付属電池２００は、前述の実施形態１に係る冷却装置付属電池１００とは、電池冷却装置２１０において、冷媒流動部２３０（流体流動手段）の構成、流体の種類、流体を流動させるための駆動手法が異なる。しかしながら、車両２１がエンジン１０及びモータ１７，１８の併用により駆動するハイブリッドカーであるほか、電池５０の部分は同様である。したがって、実施形態１と異なる部分を中心に説明し、同様な部分は省略または簡単に説明する。

本実施形態２に係る車両２１は、図６に示すように、冷却装置付属電池２００を有している。この冷却装置付属電池２００は、車両２１の車体２に取り付けられており、ケーブル１９によりフロントモータ１７及びリヤモータ１８と接続されている。この冷却装置付属電池２００は、図６及び図７に示すように、後に詳述する電池冷却装置２１０（電池の冷却装置）、及び、このうち、電池収納容器２２１で構成される電池収容室２２０内に収納された複数（図７では、１５ヶのみ図示）の電池５０からなる。
この車両２１では、エンジン１０から排出される排気ＥＧ（図６、図７参照）は、後述するように、排気管３１Ａ，電池冷却装置２１０のタービン取付部２４５内の排気流路２４６、排気管３１Ｂ及び排気装置３２を通じて、外部に排出されるようになっている。

この冷却装置付属電池２００では、電池５０は、電池収容室２２０内に配設された電池保持部材２２５により、一段あたり複数（図７では、５ヶのみ図示）列置され、複数段（図７では、３段のみ図示）並置した配置で保持されている。隣り合う電池５０同士の外部正極端子５１と外部負極端子５２とは、バスバ（図示しない）により、電気的に直列に接続されている。

次に、冷却装置付属電池２００のうち、電池冷却装置２１０について説明する。
この電池冷却装置２１０は、タービン取付部２４５内の排気流路２４６を通じて排気管３１Ａと排気管３１Ｂとが連通するように、車両２１の車体２２に配設されている。この電池冷却装置２１０は、流体をアンモニアＮＨ（冷媒）としており、冷媒流動部２３０を備えている。この冷媒流動部２３０は、電池収容室２２０をなす電池収納容器２２１、タービン２４０、コンプレッサ２５０（ポンプ）、熱交換器２６０及び配管２７１，２７２，２７３等を含む。
この冷媒流動部２３０のうち、電池収納容器２２１は、その内部空間が複数の電池５０を収容可能な大きさの電池収容室２２０となっている（図７参照）。この電池収容室２２０内には、液化したアンモニアＮＨを気化させるエバポレータ２８０が設けられている。この電池収容室２２０は、液化あるいは気化したアンモニアＮＨで満たされている。

冷媒流動部２３０のうち、タービン２４０は、図７に示すように、タービン取付部２４５内の排気流路２４６に配設され、エンジン１０から排気装置３２に向けて流通する排気ＥＧの流れにより、回転できるようになっている。
一方、コンプレッサ２５０は、タービン２４０の回転によって駆動され、ガス化したアンモニアＮＨを熱交換気２６０で液化して電池収容室２２０に送る。この熱交換器２６０は、電池収容室２２０内で気化したアンモニアＮＨを冷却する。

冷媒流動部２３０のうち、電池収容室２２０と熱交換器２６０との間は配管２７１で、熱交換器２６０とコンプレッサ２５０との間は配管２７２で、及び、コンプレッサ２５０と電池収容室２２０との間は配管２７３で、それぞれ接続されている。この配管２７１，２７２，２７３は、アンモニアＮＨが電池収容室２２０、コンプレッサ２５０及び熱交換器２６０の間を循環する循環路２７０Ｒをなしている。アンモニアＮＨは、循環路２７０Ｒにおいて、熱交換器２６０を通じた後、エバポレータ２８０により気化して電池収容室２２０内を流通し、コンプレッサ２５０に戻る方向に循環する。

エンジン１０を作動させると、排気ＥＧがエンジン１０から排気管３１Ａ、３１Ｂ内及び排気流路２４６を流通し、この排気ＥＧの流れでタービン２４０が回転する。このタービン２４０の回転に伴って、コンプレッサ２５０が、循環路２７０ＲにおいてアンモニアＮＨを循環させる。

本実施形態２に係る電池冷却装置２１０では、循環路２７０ＲにアンモニアＮＨを循環させ、電池収容室２２０内に収納された電池５０に直接に接するようにしているので、電池５０に発熱が生じても、この電池５０を気化したアンモニアＮＨで冷却することができる。

しかも、この電池冷却装置２１０では、電池５０は、アンモニアＮＨで満たされた電池収容室２２０（電池収納容器２２１）内に収納されている。このため、たとえ、電池５０の圧力上昇により電池５０が電池収容室２２０内で破裂した場合であっても、電池５０から放出されたガスや、電池５０の構成部品の破片等は、電池収容室２２０内にとどまり、排気ＥＧと共に、排気装置３２、排気ガス清浄装置（図示しない）等にまで届くことはない。また、吸気と共に、上述のガスや破片などが、エンジン１０にまで届くこともない。
したがって、電池５０の破裂に起因して、エンジン１０に係る故障や損傷のほか、排気管３１Ａ，３１Ｂ、排気装置３２の損傷等の不具合が生ずることも確実に回避できる。

（変形形態１）
次に、変形形態１について、図６及び図８を用いて説明する。
本変形形態１に係る電池冷却装置３１０は、前述の実施形態２に係る電池冷却装置２１０とは、流体の種類及び、冷媒流動部２３０（流体流動手段）のうち、電池収納容器３２１の形態の一部と、電池収容室３２０にガス抜き弁３２５を有する点で異なる。また、実施形態２では、循環路２７０Ｒにおいて、コンプレッサ２５０によりアンモニアＮＨを圧縮し、熱交換器２６０により冷却、液化し、エバポレータ２８０により気化したアンモニアＮＨを電池収容室２２０内に流通させた。これに対し、本変形形態１では、循環路３７０Ｒにおいて、ポンプ３５０により、熱交換器３６０を通じて冷却した不凍液ＣＬを電池収容室３２０内に流入させる点で異なる。
しかしながら、排気ＥＧによるタービン２４０の回転により流体を流動させるための駆動手法や、車両３１にエンジン１０及び排気管３１Ａ，３１Ｂを有する部分、電池の部分は同様である。したがって、実施形態２と異なる部分を中心に説明する。

本変形形態１に係る冷却装置付属電池３００は、実施形態１，２において前述した複数の電池５０を、電池冷却装置３１０の電池収容室３２０内に備えている。この電池冷却装置３１０は、流体を不凍液ＣＬ（液体）としており、不凍液流動部３３０とを備えている。この不凍液流動部３３０は、電池収容室３２０をなす電池収納容器３２１、タービン２４０、ポンプ３５０、熱交換器３６０及び配管３７１，３７２，３７３を含んでいる。この電池冷却装置３１０は、前述の実施形態２の電池冷却装置２１０と同様、タービン取付部２４５内の排気流路２４６を通じて排気管３１Ａと排気管３１Ｂとが連通するように、車両３１の車体２２に配設されている。

この不凍液流動部３３０のうち、電池収納容器３２１は、鉛直方向上方に、電池収容室３２０の内外を貫通する弁孔３２１Ｈを含む蓋部３２２を有している（図８参照）。この電池収納容器３２１の内部空間は、複数の電池５０が収容可能な電池収容室３２０となっており、不凍液ＣＬで満たされている。

この電池収容室３２０はガス抜き弁３２５を有している。このガス抜き弁３２５は、自身の外周に位置する環状の弁当接部３２６、及び、これよりも径方向内側に位置し、ワンウェイの安全弁機能を有する弁機能部３２７を有する板状の弁である。このガス抜き弁３２５は、弁当接部３２６で、電池収納容器３２１の蓋部３２２のうち、弁孔３２１Ｈの周縁部位に当接し、弁機能部３２７で弁孔３２１Ｈを閉塞している。もし、電池５０が電池収容室３２０内で破裂し、電池５０から放出されたガスが不凍液ＣＬ中に放出され、電池収容室３２０の内圧が所定値を超えたときに、弁機能部３２７は、このガスの圧力で開裂し、電池収容室３２０内のガスを外部に放出させるようになっている。

ポンプ３５０は、タービン２４０の回転によって駆動され、不凍液ＣＬを熱交換器３６０を通じて電池収容室３２０に圧送する。この熱交換器３６０は、不凍液ＣＬを冷却する。

不凍液流動部３３０のうち、電池収容室３２０と熱交換器３６０との間は配管３７１で、熱交換器３６０とポンプ３５０との間は配管３７２で、及び、ポンプ３５０と電池収容室３２０との間は配管３７３で、それぞれ接続されている。この配管３７１，３７２，３７３は、不凍液ＣＬが電池収容室３２０、ポンプ３５０及び熱交換器３６０の間を循環する循環路３７０Ｒをなしている。

本変形形態１に係る電池冷却装置３１０でも、実施形態２に係る電池冷却装置２１０と同様、エンジン１０を作動させると、排気ＥＧが排気管３１Ａ，３１Ｂ内及び排気流路２４６を流通し、この排気ＥＧでタービン２４０が回転する。このタービン２４０の回転に伴って、ポンプ３５０が、循環路３７０Ｒにおいて不凍液ＣＬを循環させる。

本変形形態１に係る電池冷却装置３１０では、不凍液ＣＬを循環路３７０Ｒに循環させて、電池収容室３２０内に収納された電池５０に直接に接するようにしているので、電池５０に発熱が生じても、この電池５０を不凍液ＣＬで冷却することができる。

しかも、この電池冷却装置３１０では、電池５０は、不凍液ＣＬで満たされ、ガス抜き弁３２５を有した電池収容室３２０（電池収納容器３２１）内に収納されている。このため、たとえ、電池５０の圧力上昇により電池５０が電池収容室３２０内で破裂した場合であっても、電池５０から放出されたガスは、電池収容室３２０に満たされた不凍液ＣＬを通じて、ガス抜き弁３２５より電池収容室３２０外に排出できる。このため、破裂により生じる電池５０の構成部品の破片等は、電池収容室３２０内にとどまり、また、上述のガスは、電池収容室３２０外に排出できるので、排気ＥＧと共に、排気装置３２、排気ガス清浄装置（図示しない）等にまで届くことはない。また、吸気と共に、上述のガスや破片などが、エンジン１０にまで届くこともない。
したがって、電池５０の破裂に起因して、エンジン１０に係る故障や損傷のほか、排気管３１Ａ，３１Ｂ、排気装置３２の損傷等の不具合が生ずることも確実に回避できる。
さらに、前述したガスの放出により循環路３７０Ｒの内圧上昇に伴うポンプ３５０、熱交換器３６０の不具合や、電池収容室３２０、配管３７１，３７２，３７３の破損等の発生が防止できる。

（実施形態３）
次に、実施形態３について、図６及び図９を用いて説明する。
本実施形態３に係る冷却装置付属電池３００は、前述の実施形態１に係る複数の電池５０のほか、電池冷却装置４１０を備えている。
本実施形態３に係る電池冷却装置４１０は、前述の実施形態１，２及び変形形態１に係る電池冷却装置１１０，２１０，３１０等とは、流体の種類及び外気流動部４３０（流体流動手段）の構成が異なる。しかしながら、実施形態２及び変形形態１に係る電池冷却装置２１０，３１０において、排気ＥＧによるタービン２４０の回転により流体を流動させる駆動手法や、車両４１の構成、電池５０の部分は同様である。したがって、実施形態１，２及び変形形態１とは異なる部分を中心に説明する。

本実施形態３に係る電池冷却装置４１０は、流体を外気ＡＲとしており、外気流動部３３０（流体流動手段）を備えている。この外気流動部３３０は、タービン２４０及び、外気ＡＲを送風するファン４５０から構成される。この電池冷却装置４１０も、前述の実施形態２及び変形形態１の電池冷却装置２１０，３１０と同様、タービン取付部２４５内の排気流路２４６を通じて排気管３１Ａと排気管３１Ｂとが連通するように、車両４１の車体２２に配設されている。

電池冷却装置４１０では、電池５０は、排気管３１Ａ，３１Ｂ及び排気流路２４６の外部に配設した電池保持部材２２５により、一段あたり複数（図９では、１ヶのみ図示）列置され、複数段（図９では、３段のみ図示）並置した配置で保持されている。

ファン４５０は、タービン２４０の回転により回転駆動される回転軸４５１、及び、この回転軸４５１と共に回転する羽根車４５２を備えている。このファン４５０は、羽根車４５２を回転させることにより、外気ＡＲを送風できる。このファン４５０は、送風した外気ＡＲが電池５０に直接に接触できる位置に配置されている。

本実施形態２に係る電池冷却装置４１０でも、エンジン１０を作動させると、排気ＥＧが排気管３１Ａ，３１Ｂ内及び排気流路２４６を流通し、この排気ＥＧでタービン２４０が回転する。このタービン２４０の回転に伴って、ファン４５０の羽根車４５２が回転し、外気ＡＲが電池５０に向けて送風される。
したがって、電池５０に発熱が生じても、エンジン１０が作動している間、タービン２４０の回転によるファン４５０の送風により、外気ＡＲで電池５０を冷却することができる。

以上において、本発明を実施形態１〜３及び変形形態１に即して説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態１では、電池冷却装置１１０の液体として冷却油ＯＬを用いた。しかしながら、電池の冷却装置に用いる液体の種類としては、このほかに、例えば、純水、不凍液等の液体でも良い。

また、実施形態２では、電池冷却装置２１０の冷媒としてアンモニアＮＨを用いた。しかしながら、電池の冷却装置に用いる冷媒の種類としては、このほかに、例えば、イソブタン、ＨＦＣ等の冷媒でも良い。

また、実施形態２，３及び変形形態１では、排気ＥＧによりタービン２４０を回転させて、流体（アンモニアＮＨ、不凍液ＣＬ、外気ＡＲ）を流動させた。しかしながら、この実施形態２，３及び変形形態１に係るタービン（流体流動手段）を、吸気により回転させて、流体（アンモニアＮＨ、不凍液ＣＬ、外気ＡＲ）を流動させる構成としても良い。

また、実施形態１〜３及び変形形態１では、電池５０として、円筒型のリチウムイオン二次電池を例示した。しかしながら、車両に搭載する電池の種類や、形態、数量は、適宜変更可能である。

また、実施形態１〜３及び変形形態１では、車両１，２１等として四輪のハイブリッドカーを例示した。しかしながら、エンジン及び電池を搭載した、例えば、バイク、フォークリフト、鉄道車両等の車両に適用することもできる。

実施形態１に係る車両の斜視図である。 実施形態１に係る車両に搭載した冷却装置付属電池を構成する電池の斜視図である。 実施形態１に係る冷却装置付属電池の斜視図である。 実施形態１に係る冷却装置付属電池において、エンジンが作動していないときの冷却油の状態を説明するための説明図であり、図３のＡ−Ａ矢視断面図である。 実施形態１に係る冷却装置付属電池において、電池収容室内の冷却油に液流が生じている様子を説明するための説明図であり、図３のＡ−Ａ矢視断面図である。 実施形態２，３及び変形形態１に係る車両の斜視図である。 実施形態２に係る冷却装置付属電池を説明するための説明図である。 変形形態１に係る冷却装置付属電池を説明するための説明図である。 実施形態３に係る冷却装置付属電池を説明するための説明図である。

符号の説明

１，２１，３１，４１ 車両
１０ エンジン
１１ 吸気管
５０ 電池
１００，２００，３００，４００ 冷却装置付属電池
１１０，２１０，３１０，４１０ 電池冷却装置（電池の冷却装置）
１２０，２２０，３２０ 電池収容室
ＯＬ 冷却油（液体）
１３０ 冷却油流動部（流体流動手段）
ＡＲｕ 外気
ＡＲｉ 車室内気
ＩＧ 吸気
ＶＧ 気泡
ＵＦ 上昇液流
１４０ 気泡上昇管
１４１Ｈ 第１流通孔
１４２Ｈ 第２流通孔
１４３ 上側端
１４４Ｈ 気泡導入孔
１５０ 外気導入管
ＮＨ アンモニア（冷媒）
ＥＧ 排気
２３０ 冷媒流動部（流体流動手段）
２４０ タービン
２５０ コンプレッサ（ポンプ）
２６０ 熱交換器
２７０Ｒ，３７０Ｒ 循環路
２７１，２７２，２７３，３７１，３７２，３７３ 配管
ＣＬ 不凍液（液体）
３２５ ガス抜き弁
３３０ 不凍液流動部（流体流動手段）
３５０ ポンプ
３６０ 熱交換器
４３０ 外気流動部（流体流動手段）
ＡＲ 外気
４５０ ファン

Claims (7)

1. エンジンの吸気及び排気とは異なる流体であって、電池に直接または間接に接してなる流体と、
   上記エンジンの吸気または排気を動力源として、上記流体を流動させる流体流動手段と、を備える
   電池の冷却装置。
2. 請求項１に記載の電池の冷却装置であって、
   前記流体は、液体であり、
   １または複数の前記電池を収納可能としてなり、上記液体で満たされた電池収容室を備え、
   前記流体流動手段は、
   鉛直方向に延び、上記液体を収容してなる気泡上昇管であって、
   前記エンジンの吸気が流通する吸気管に連通させる上側端、及び、収容した上記液体中に、外気を導入して気泡を生じさせる気泡導入孔を有する気泡上昇管と、
   上記気泡上昇管に連通する外気導入管であって、
   上記気泡上昇管を通じた上記吸気管の負圧により、上記気泡導入孔に外気を導く外気導入管と、を含み、
   上記気泡上昇管は、
   上記気泡導入孔よりも鉛直方向上方に位置し、少なくとも上記電池収容室から上記気泡上昇管に向かう上記液体の流通を可能とした第１流通孔、及び、
   上記第１流通孔よりも鉛直方向上方に位置し、少なくとも上記気泡上昇管から上記電池収容室に向かう上記液体の流通を可能とした第２流通孔、によって、上記電池収容室と連通してなり、
   上記流体流動手段は、
   上記吸気管の負圧を通じて、上記気泡導入孔から導いた気泡が、上記気泡上昇管を上昇するのに伴って上記液体に生じる液流により、
   上記第１流通孔を通じて、上記電池収容室から上記気泡上昇管に向けて上記液体を流通させると共に、
   上記第２流通孔を通じて、上記気泡上昇管から上記電池収容室に向けて上記液体を流通させる
   電池の冷却装置。
3. 請求項１に記載の電池の冷却装置であって、
   前記流体は、冷媒であり、
   前記流体流動手段は、
   前記エンジンの吸気または排気の流れにより回転するタービン、及び、
   上記タービンの回転により上記冷媒を圧送するポンプ、を含み、
   １または複数の前記電池を収納可能としてなり、上記冷媒で満たされた電池収容室と、
   上記冷媒を冷却する熱交換器と、
   上記電池収容室と上記熱交換器との間、上記熱交換器と上記ポンプとの間、及び、上記ポンプと上記電池収容室との間を接続する配管であって、上記電池収容室、上記熱交換器及び上記ポンプを上記冷媒が循環する循環路を構成する配管と、を備える
   電池の冷却装置。
4. 請求項３に記載の電池の冷却装置であって、
   前記流体は、液体であり、
   前記電池収容室は、
   前記電池から放出されたガスを外部に排出するガス抜き弁を有する
   電池の冷却装置。
5. 請求項１に記載の電池の冷却装置であって、
   前記流体は、外気であり、
   前記流体流動手段は、
   前記エンジンの吸気または排気の流れにより回転するタービン、及び、
   上記タービンの回転により、上記外気を送風して前記電池を冷却するファン、を含む電池の冷却装置。
6. １または複数の電池と、
   請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電池の冷却装置と、備える
   冷却装置付属電池。
7. エンジンと、
   １または複数の電池と、
   請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電池の冷却装置と、備える
   車両。

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