ハイブリッド車両
【課題】原動機としての電動機のバッテリを有するハイブリッド車両において、バッテリの設置スペースが小さくても、バッテリを効率よく冷却する。
【解決手段】エンジンに供給する液体燃料を貯蔵する燃料タンク１２の内部には、バッテリ１６が液体燃料に浸るように設けられている。この構成により、バッテリ１６を、液体燃料による液冷にて冷却することができる。液体燃料の熱伝達率は、空気のそれより良い。また、液体化石燃料の比熱は、空気のそれより大きい。すなわち、液体燃料は、空気よりバッテリ１６から発生した熱を効率よく除去できる。また、ハイブリッド車両１０の走行時、車速の変化や車両の旋回により、燃料タンク１２内の液体燃料が流動し、バッテリ１６内が冷却される。
【解決手段】エンジンに供給する液体燃料を貯蔵する燃料タンク１２の内部には、バッテリ１６が液体燃料に浸るように設けられている。この構成により、バッテリ１６を、液体燃料による液冷にて冷却することができる。液体燃料の熱伝達率は、空気のそれより良い。また、液体化石燃料の比熱は、空気のそれより大きい。すなわち、液体燃料は、空気よりバッテリ１６から発生した熱を効率よく除去できる。また、ハイブリッド車両１０の走行時、車速の変化や車両の旋回により、燃料タンク１２内の液体燃料が流動し、バッテリ１６内が冷却される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原動機として内燃機関と電動機を搭載するハイブリッド車両、特に電動機に供給される電力を蓄えるバッテリの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、内燃機関と電動機を有し、これらの原動機の出力により走行する車両である。ハイブリッド車両は、電動機に供給される電力を蓄えるバッテリを搭載している。
【０００３】
一般的に、バッテリは高温になると、その寿命が短くなる。よって、バッテリが高温にならないよう、バッテリには、冷却用の空気を供給する冷却ファンが備えられている。
【０００４】
下記特許文献１には、フレーム部材に囲まれた同一空間に燃料タンク及びバッテリを配置したハイブリッド車両が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８６２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バッテリの冷却を空冷にて行なう場合、空気の熱伝達率は悪い。そのため、バッテリ内において空気の流路を十分に確保する必要がある。しかし、車両におけるバッテリの設置スペースは、限定されており、空気の流路を十分に確保できるほどのバッテリの設置スペースに余裕はない。そのため、バッテリが均一に冷却されずに、バッテリ内の一部が高温になり、結果としてバッテリの寿命が短くなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、バッテリの設置スペースが小さくても、バッテリを効率よく冷却することができるハイブリッド車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動機を搭載し、これら原動機の出力により走行するハイブリッド車両において、前記内燃機関に供給される液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記電動機に供給される電力を蓄え、前記燃料タンク内に設けられているバッテリを有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記ハイブリッド車両は、前記燃料タンクが前記内燃機関に前記液体燃料を供給する燃料ポンプを有し、前記燃料ポンプの吸込口がバッテリの側に設けられていることが好適である。
【００１０】
さらに、前記ハイブリッド車両は、前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの上側に設けられていることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のハイブリッド車両によれば、バッテリの設置スペースが小さくても、バッテリを効率よく冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、ハイブリッド車両１０の駆動装置とその動力源の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１０は、当該車両１０を駆動する原動機として、エンジン２０と、発電機能を有する第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記す）２２及び第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧ）２４を有する。これら原動機は、動力分配統合機構２８を構成する遊星歯車機構に接続されている。また、動力分配統合機構２８には、減速機構３０と差動機構３２を介して駆動輪３４が接続されている。これにより、各原動機の動力が動力分配統合機構２８により統合され、駆動輪３４へ伝達される。
【００１３】
ハイブリッド車両１０は、エンジン２０と第１及び第２ＭＧ２２，２４の出力を制御することにより、各種のモードによる走行を行う。例えば、エンジン２０で走行するモード、第２ＭＧ２４で走行するモード、エンジン２０と第２ＭＧ２４を協調して走行するモード、エンジン２０の動力で第１ＭＧ２２による発電を行うモード等、各種のモードによる走行を行う。
【００１４】
内燃機関であるエンジン２０と、電動機である第１及び第２ＭＧ２２，２４では、動力源が異なる。すなわち、エンジン２０の動力源が液体燃料（例えば、ガソリン等）であるのに対し、第１及び第２ＭＧ２２，２４の動力源は電力である。よって、ハイブリッド車両１０は、各原動機に動力源を供給するため、液体燃料を貯蔵する燃料タンク１２と、電力を蓄えるバッテリ１６を有している。
【００１５】
燃料タンク１２には、燃料ポンプ１４が設けられている。この燃料ポンプ１４により、燃料タンク１２に貯蔵された液体燃料が燃料パイプ４２を介してエンジンに供給される。一方、バッテリ１６と第１及び第２ＭＧ２２，２４の間には、電力を変換するインバータ２６が設けられている。バッテリ１６とインバータ２６は、直流用の電力ケーブル４４により接続されている。また、インバータ２６と第１及び第２ＭＧ２２，２４は、交流用の電力ケーブル４４により接続されている。これにより、バッテリ１６に蓄えられた電力がインバータ２６により直流電流から交流電流に変換され、第１及び第２ＭＧ２２，２４に供給される。また、第１及び第２ＭＧ２２，２４により発電された電力は、インバータ２６により交流電流から直流電流に変換され、バッテリ１６に蓄えられる。
【００１６】
燃料タンク１２とバッテリ１６の構成を、図面に従って説明する。図２は、燃料タンク１２の概略構成を示す図である。燃料タンク１２の内部には、燃料ポンプ１４とバッテリ１６が設けられている。
【００１７】
燃料ポンプ１４の吸込み側には、燃料タンク１２内の液体燃料を吸込む吸込口４０が接続され、吐出し側には、燃料タンク１２上面を貫通する燃料パイプ４２が接続されている。一方、バッテリ１６には、燃料タンク１２上面を貫通する電力ケーブル４４が接続されている。
【００１８】
バッテリ１６は、燃料タンク１２内の下方に、常に液体燃料に浸るように設けられている。本実施形態では、吸込口４０をバッテリ１６の上側に配置し、その吸込口４０より下部の液体燃料が残るような構成である。これにより、バッテリ１６は常に液体燃料に浸ることができる。また、前記構成に限らず、液体燃料の液面レベルを検知するセンサ等を使用すれば、吸込口４０がバッテリ１６の上側より低い位置に配置されていてもよい。つまり、液面レベルを検知するセンサに基づいて燃料ポンプ１４を制御することにより、吸込口４０が位置する高さに関係なく、バッテリ１６は常に液体燃料に浸ることができる。
【００１９】
バッテリ１６の構成を、図面に従って説明する。図３は、バッテリ１６の概略構成を示す斜視図である。バッテリ１６は、略直方体であり、対向する側面が互いに開口部であるケース４６と、ケース４６の内部に収納される単電池４８を有している。バッテリ１６は、二次電池、例えばリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は、雰囲気温度が高くても、他の二次電池、例えばニッケル水素二次電池より性能劣化が少ないことを特徴とする。特に夏場の燃料タンク１２内の温度は、例えば液体燃料がガソリンの場合、約６０℃に達する。この温度域での使用を考慮すると、リチウムイオン二次電池が好適である。
【００２０】
ケース４６は、例えば表面を絶縁塗装等の処理を施した金属製であり、耐溶剤性に優れている。また、ケース４６は、樹脂製を使用してもよい。この場合、表面には耐溶剤性に優れている高密度ポリエチレン等の層を設けてもよい。ケース４６の側面の下部には、ボルト等が貫通する孔を有する固定プレート４６ａが設けられている。これにより、バッテリ１６が燃料タンク１２に固定される。
【００２１】
単電池４８の一の側面には、電荷を取り出す正電極取出部５０が設けられ、当該側面に対向する側面には、電荷を取り出す負電極取出部５２が設けられている。ケース４６内における各単電池４８は、正電極取出部５０及び負電極取出部５２が設けられている側面がケース４６の開口部にくるように配置されており、液体燃料の流路を確保するよう間隔をおいて配置される。単電池４８を直列接続することにより、バッテリ１６は、組電池として、第１及び第２ＭＧ２２，２４の駆動に必要な高電圧を得ることができる。このため、単電池４８は、ケース４６の一方の開口部側面において、隣接する単電池４８の電極取出部の正負が逆になるよう配置される。すなわち、ある単電池４８の正電極取出部５０と隣接する単電池４８の負電極取出部５２が隣り合っている。よって、隣接する単電池４８の電極取出部を接続することにより、容易に直列接続することができる。
【００２２】
この構成によって、バッテリ１６を、液体燃料を冷却媒体とする液冷にて冷却することができる。液体燃料の熱伝達率は、空気のそれより良い。すなわち、液体燃料は、バッテリ１６から発生した熱を空気より効率よく除去できる。また、液体燃料の比熱は、空気のそれより大きい。すなわち、液体燃料は、バッテリ１６から発生した熱を空気より多く除去できる。
【００２３】
液体燃料によりバッテリ１６内を冷却するためには、ケース４６内の単電池４８間の流路において、液体燃料を流動させる必要がある。ハイブリッド車両１０の走行時、車速の変化や車両の旋回により、燃料タンク１２内の液体燃料が流動する。このとき、ケース４６内の単電池４８間の液体燃料も流動する。これにより、バッテリ１６内がむら無く冷却され、バッテリ１６内の一部が高温になることは無い。さらに、バッテリ１６から発生した熱を除去した液体燃料は、周囲の液体燃料より高温になるため対流により燃料タンク１２の上方に移動する。このとき、吸込口４０がバッテリ１６の上側にあるため、高温の液体燃料が燃料タンク１２から排出される。代わりに低温の液体燃料がバッテリ１６内に流入してくる。これにより、バッテリ１６の冷媒機能を果す液体燃料を、他の動力を使用して攪拌及び流動させる必要はない。なお、液体燃料のうち、化石燃料であるガソリン及び軽油等は、導電性のない液体である。よって、電位差があるバッテリ１６をその液体に浸しても短絡が発生することはない。一方、液体燃料で導電性のある液体を使用する場合は、当然バッテリ１６を気密構造にする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置をその動力源の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る燃料タンクの概略構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係るバッテリの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０ ハイブリッド車両、１２ 燃料タンク、１４ 燃料ポンプ、１６ バッテリ、２０ エンジン、２２ 第１ＭＧ、２４ 第２ＭＧ、２６ インバータ、２８ 動力分配統合機構、３０ 減速機構、３２ 差動機構、３４ 駆動輪、４０ 吸込口、４２ 燃料パイプ、４４ 電力ケーブル、４６ ケース、４８ 単電池、５０ 正電極取出部、５２ 負電極取出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は原動機として内燃機関と電動機を搭載するハイブリッド車両、特に電動機に供給される電力を蓄えるバッテリの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、内燃機関と電動機を有し、これらの原動機の出力により走行する車両である。ハイブリッド車両は、電動機に供給される電力を蓄えるバッテリを搭載している。
【０００３】
一般的に、バッテリは高温になると、その寿命が短くなる。よって、バッテリが高温にならないよう、バッテリには、冷却用の空気を供給する冷却ファンが備えられている。
【０００４】
下記特許文献１には、フレーム部材に囲まれた同一空間に燃料タンク及びバッテリを配置したハイブリッド車両が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８６２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バッテリの冷却を空冷にて行なう場合、空気の熱伝達率は悪い。そのため、バッテリ内において空気の流路を十分に確保する必要がある。しかし、車両におけるバッテリの設置スペースは、限定されており、空気の流路を十分に確保できるほどのバッテリの設置スペースに余裕はない。そのため、バッテリが均一に冷却されずに、バッテリ内の一部が高温になり、結果としてバッテリの寿命が短くなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、バッテリの設置スペースが小さくても、バッテリを効率よく冷却することができるハイブリッド車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動機を搭載し、これら原動機の出力により走行するハイブリッド車両において、前記内燃機関に供給される液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記電動機に供給される電力を蓄え、前記燃料タンク内に設けられているバッテリを有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記ハイブリッド車両は、前記燃料タンクが前記内燃機関に前記液体燃料を供給する燃料ポンプを有し、前記燃料ポンプの吸込口がバッテリの側に設けられていることが好適である。
【００１０】
さらに、前記ハイブリッド車両は、前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの上側に設けられていることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のハイブリッド車両によれば、バッテリの設置スペースが小さくても、バッテリを効率よく冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、ハイブリッド車両１０の駆動装置とその動力源の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１０は、当該車両１０を駆動する原動機として、エンジン２０と、発電機能を有する第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記す）２２及び第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧ）２４を有する。これら原動機は、動力分配統合機構２８を構成する遊星歯車機構に接続されている。また、動力分配統合機構２８には、減速機構３０と差動機構３２を介して駆動輪３４が接続されている。これにより、各原動機の動力が動力分配統合機構２８により統合され、駆動輪３４へ伝達される。
【００１３】
ハイブリッド車両１０は、エンジン２０と第１及び第２ＭＧ２２，２４の出力を制御することにより、各種のモードによる走行を行う。例えば、エンジン２０で走行するモード、第２ＭＧ２４で走行するモード、エンジン２０と第２ＭＧ２４を協調して走行するモード、エンジン２０の動力で第１ＭＧ２２による発電を行うモード等、各種のモードによる走行を行う。
【００１４】
内燃機関であるエンジン２０と、電動機である第１及び第２ＭＧ２２，２４では、動力源が異なる。すなわち、エンジン２０の動力源が液体燃料（例えば、ガソリン等）であるのに対し、第１及び第２ＭＧ２２，２４の動力源は電力である。よって、ハイブリッド車両１０は、各原動機に動力源を供給するため、液体燃料を貯蔵する燃料タンク１２と、電力を蓄えるバッテリ１６を有している。
【００１５】
燃料タンク１２には、燃料ポンプ１４が設けられている。この燃料ポンプ１４により、燃料タンク１２に貯蔵された液体燃料が燃料パイプ４２を介してエンジンに供給される。一方、バッテリ１６と第１及び第２ＭＧ２２，２４の間には、電力を変換するインバータ２６が設けられている。バッテリ１６とインバータ２６は、直流用の電力ケーブル４４により接続されている。また、インバータ２６と第１及び第２ＭＧ２２，２４は、交流用の電力ケーブル４４により接続されている。これにより、バッテリ１６に蓄えられた電力がインバータ２６により直流電流から交流電流に変換され、第１及び第２ＭＧ２２，２４に供給される。また、第１及び第２ＭＧ２２，２４により発電された電力は、インバータ２６により交流電流から直流電流に変換され、バッテリ１６に蓄えられる。
【００１６】
燃料タンク１２とバッテリ１６の構成を、図面に従って説明する。図２は、燃料タンク１２の概略構成を示す図である。燃料タンク１２の内部には、燃料ポンプ１４とバッテリ１６が設けられている。
【００１７】
燃料ポンプ１４の吸込み側には、燃料タンク１２内の液体燃料を吸込む吸込口４０が接続され、吐出し側には、燃料タンク１２上面を貫通する燃料パイプ４２が接続されている。一方、バッテリ１６には、燃料タンク１２上面を貫通する電力ケーブル４４が接続されている。
【００１８】
バッテリ１６は、燃料タンク１２内の下方に、常に液体燃料に浸るように設けられている。本実施形態では、吸込口４０をバッテリ１６の上側に配置し、その吸込口４０より下部の液体燃料が残るような構成である。これにより、バッテリ１６は常に液体燃料に浸ることができる。また、前記構成に限らず、液体燃料の液面レベルを検知するセンサ等を使用すれば、吸込口４０がバッテリ１６の上側より低い位置に配置されていてもよい。つまり、液面レベルを検知するセンサに基づいて燃料ポンプ１４を制御することにより、吸込口４０が位置する高さに関係なく、バッテリ１６は常に液体燃料に浸ることができる。
【００１９】
バッテリ１６の構成を、図面に従って説明する。図３は、バッテリ１６の概略構成を示す斜視図である。バッテリ１６は、略直方体であり、対向する側面が互いに開口部であるケース４６と、ケース４６の内部に収納される単電池４８を有している。バッテリ１６は、二次電池、例えばリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は、雰囲気温度が高くても、他の二次電池、例えばニッケル水素二次電池より性能劣化が少ないことを特徴とする。特に夏場の燃料タンク１２内の温度は、例えば液体燃料がガソリンの場合、約６０℃に達する。この温度域での使用を考慮すると、リチウムイオン二次電池が好適である。
【００２０】
ケース４６は、例えば表面を絶縁塗装等の処理を施した金属製であり、耐溶剤性に優れている。また、ケース４６は、樹脂製を使用してもよい。この場合、表面には耐溶剤性に優れている高密度ポリエチレン等の層を設けてもよい。ケース４６の側面の下部には、ボルト等が貫通する孔を有する固定プレート４６ａが設けられている。これにより、バッテリ１６が燃料タンク１２に固定される。
【００２１】
単電池４８の一の側面には、電荷を取り出す正電極取出部５０が設けられ、当該側面に対向する側面には、電荷を取り出す負電極取出部５２が設けられている。ケース４６内における各単電池４８は、正電極取出部５０及び負電極取出部５２が設けられている側面がケース４６の開口部にくるように配置されており、液体燃料の流路を確保するよう間隔をおいて配置される。単電池４８を直列接続することにより、バッテリ１６は、組電池として、第１及び第２ＭＧ２２，２４の駆動に必要な高電圧を得ることができる。このため、単電池４８は、ケース４６の一方の開口部側面において、隣接する単電池４８の電極取出部の正負が逆になるよう配置される。すなわち、ある単電池４８の正電極取出部５０と隣接する単電池４８の負電極取出部５２が隣り合っている。よって、隣接する単電池４８の電極取出部を接続することにより、容易に直列接続することができる。
【００２２】
この構成によって、バッテリ１６を、液体燃料を冷却媒体とする液冷にて冷却することができる。液体燃料の熱伝達率は、空気のそれより良い。すなわち、液体燃料は、バッテリ１６から発生した熱を空気より効率よく除去できる。また、液体燃料の比熱は、空気のそれより大きい。すなわち、液体燃料は、バッテリ１６から発生した熱を空気より多く除去できる。
【００２３】
液体燃料によりバッテリ１６内を冷却するためには、ケース４６内の単電池４８間の流路において、液体燃料を流動させる必要がある。ハイブリッド車両１０の走行時、車速の変化や車両の旋回により、燃料タンク１２内の液体燃料が流動する。このとき、ケース４６内の単電池４８間の液体燃料も流動する。これにより、バッテリ１６内がむら無く冷却され、バッテリ１６内の一部が高温になることは無い。さらに、バッテリ１６から発生した熱を除去した液体燃料は、周囲の液体燃料より高温になるため対流により燃料タンク１２の上方に移動する。このとき、吸込口４０がバッテリ１６の上側にあるため、高温の液体燃料が燃料タンク１２から排出される。代わりに低温の液体燃料がバッテリ１６内に流入してくる。これにより、バッテリ１６の冷媒機能を果す液体燃料を、他の動力を使用して攪拌及び流動させる必要はない。なお、液体燃料のうち、化石燃料であるガソリン及び軽油等は、導電性のない液体である。よって、電位差があるバッテリ１６をその液体に浸しても短絡が発生することはない。一方、液体燃料で導電性のある液体を使用する場合は、当然バッテリ１６を気密構造にする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置をその動力源の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る燃料タンクの概略構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係るバッテリの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０ ハイブリッド車両、１２ 燃料タンク、１４ 燃料ポンプ、１６ バッテリ、２０ エンジン、２２ 第１ＭＧ、２４ 第２ＭＧ、２６ インバータ、２８ 動力分配統合機構、３０ 減速機構、３２ 差動機構、３４ 駆動輪、４０ 吸込口、４２ 燃料パイプ、４４ 電力ケーブル、４６ ケース、４８ 単電池、５０ 正電極取出部、５２ 負電極取出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電動機を搭載し、これら原動機の出力により走行するハイブリッド車両において、
前記内燃機関に供給される液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記電動機に供給される電力を蓄え、前記燃料タンク内に設けられているバッテリと、
を有することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記燃料タンクは、前記内燃機関に前記液体燃料を供給する燃料ポンプを有し、
前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの側に設けられている、
ことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド車両において、
前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの上側に設けられている、
ことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項１】
内燃機関と電動機を搭載し、これら原動機の出力により走行するハイブリッド車両において、
前記内燃機関に供給される液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記電動機に供給される電力を蓄え、前記燃料タンク内に設けられているバッテリと、
を有することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記燃料タンクは、前記内燃機関に前記液体燃料を供給する燃料ポンプを有し、
前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの側に設けられている、
ことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド車両において、
前記燃料ポンプの吸込口が、バッテリの上側に設けられている、
ことを特徴とするハイブリッド車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３２０３３１（Ｐ２００７−３２０３３１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４９３３２（Ｐ２００６−１４９３３２）
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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