JP2012111280A - 空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、空冷構造を有するバッテリユニットの内部への水の侵入を防止すること、簡素な構造を用いてコンパクトに収めることを目的としている。
【解決手段】このため、車両のフロアパネルの下に車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレームとそれらの間を連結するクロスメンバを設け、左右一対のサイドフレームと複数のクロスメンバとによって囲まれた上下に偏平な直方体状の空間を利用して搭載する空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造であって、外部の空気を取り込んで内部のバッテリを冷却するための吸気ダクトと冷却用ファンと排気ダクトとを備えた空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造において、冷却用ファンのケースをバッテリユニットの上面から上方に突出させて設け、冷却用ファンのケースから延出するように冷却ダクトを設け、冷却ダクトの開口端を、車幅方向中央付近で車幅方向に指向させて設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は車両に登載されるバッテリユニットの冷却構造に関する。
特に、フロア下等の車室外に搭載するバッテリユニットの内部を外気を用いて冷却する技術に関する。

近年、環境問題や化石燃料の枯渇問題など地球規模での資源、環境問題が発生していることを受け、自動車技術会（２００４年 Ｖｏｌ．５８ ９月号）等で発表されているハイブリッド車（「ＨＥＶ」ともいう。）のトヨタ自動車「プリウス（登録商標）」や２００９年に発売された本田技研工業の「インサイト（登録商標）」などにより低価格での商品化が進んでいる。

特開１９９７−１０９６９２号公報

ところで、上述した車両においては、バッテリを車室内に載置しており、荷室、車室共にバッテリの分だけ狭くなってしまう。
特に、電気自動車においては、ガソリンエンジンと併用ではなく、バッテリのみでの走行となるため、走行距離を確保するために車両に搭載するバッテリ数はハイブリッド車よりも遙かに多く、車室内に搭載することができないという不都合がある。

また、バッテリ冷却用の送風機（「冷却用ファン」ともいう。）による駆動音や通風孔などが車室内にある場合、風音が車室内に響くことがある。
このとき、車室外、特に車体下にバッテリを載置することて車室スペースを確保することができ、冷却用ファンやダクトなども車室外に設けることで風音の問題も克服することができる。
しかし、前記バッテリを車室外に載置し、ダクトを車室外に載置した場合、冷却用ファンなどがフロア下に載置されることとなり、降雨時や冠水状態の路面などを走行した場合に、ダクトや冷却用ファンに水が侵入し、バッテリに触れることで漏電や感電などの問題が考えられる。

また、上述の特許文献１に開示されるように、バッテリ上にファンを設け、ダクト口を前向きに載置した場合、フロア面で囲まれた空間に設けたとしても、後進の場合や前進時などでの巻き上げ水がフロア面に当たり、ダクト口に侵入する可能性があるという不都合がある。

この発明は、空冷構造を有するバッテリユニットの内部への水の侵入を防止すること、簡素な構造を用いてコンパクトに収めることを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、車両のフロアパネルの下に車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレームとそれらの間を連結するクロスメンバを設け、左右一対のサイドフレームと複数のクロスメンバとによって囲まれた上下に偏平な直方体状の空間を利用して搭載する空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造であって、外部の空気を取り込んで内部のバッテリを冷却するための吸気ダクトと冷却用ファンと排気ダクトとを備えた空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造において、前記冷却用ファンのケースを前記バッテリユニットの上面から上方に突出させて設け、この冷却用ファンのケースから延出するように前記冷却ダクトを設け、この冷却ダクトの開口端を、車幅方向中央付近で車幅方向に指向させて設けることを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの発明によれば、車両のフロアパネルの下に車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレームとそれらの間を連結するクロスメンバを設け、左右一対のサイドフレームと複数のクロスメンバとによって囲まれた上下に偏平な直方体状の空間を利用して搭載する空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造であって、外部の空気を取り込んで内部のバッテリを冷却するための吸気ダクトと冷却用ファンと排気ダクトとを備えた空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造において、冷却用ファンのケースをバッテリユニットの上面から上方に突出させて設け、冷却用ファンのケースから延出するように冷却ダクトを設け、冷却ダクトの開口端を、車幅方向中央付近で車幅方向に指向させて設ける。
従って、前記冷却ダクトの開口端をより水液の侵入をし難い位置かつ向きとすることで、水侵入を防止する効果を向上することができる。

図１は冷却ダクトの取付状態を示す概略斜視図である。（実施例） 図２は車両のサイドフレーム及びクロスメンバを示す概略平面図である。（実施例） 図３は車両のサイドフレーム及びクロスメンバを示す概略斜視図である。（実施例） 図４は車両にバッテリユニットを載置する概略組付斜視図である。（実施例） 図５は車両の冷却用ファン部分の概略拡大左側面図である。（実施例） 図６は車両のサイドフレーム及びクロスメンバにおける水の進路と空気の進路とを示す概略拡大平面図である。（実施例） 図７は冷却ダクトの断面図である。（実施例） 図８は冷却ダクトを車両前方から視た状態の概略図である。 図９はこの発明の他の改良案１を開示し、車両のサイドフレーム及びクロスメンバにおける水の進路と空気の進路とを示す概略拡大平面図である。 図１０はこの発明の他の改良案２を示すバッテリユニットの上面を覆うバッテリケースカバーの概略斜視図である。 図１１はこの発明の他の改良案３を開示し、冷却ダクトの開口端を示す概略平面図である。 図１２はこの発明の他の改良案４を開示し、バッテリユニットの左右、または、バッテリユニット全体を覆うカバーの概略斜視図である。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図８はこの発明の実施例を示すものである。
図２〜図４において、１は車両、２Ｌ、２Ｒは左右一対のサイドフレーム、３はクロスメンバである。
前記車両１は、図２〜図４に示す如く、図示しないフロアパネルの下に車両前後方向に延びる左右一対の左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒを設け、これらの左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒの間を複数の前記クロスメンバ３、例えば３個の第１〜第３クロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃによって連結している。
そして、左右一対の左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒと複数のクロスメンバ３である第１〜第３クロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃとによって囲まれた上下に偏平なほぼ直方体状の空間４を利用して空冷式バッテリユニット５を搭載する。
また、この空冷式バッテリユニット５の冷却ダクト構造においては、外部の空気を取り込んで内部のバッテリ（図示せず）を冷却するための吸気ダクト６と冷却用ファン７と排気ダクト８とを備えている。
このとき、吸気ダクト６と排気ダクト８とによって冷却ダクト９を構成している。

つまり、図２〜図５に示す如く、前記車両１のフロアパネル４の下に、車両前後方向に延びる左右一対の左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒと、これらの左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒの間を連結する複数の前記クロスメンバ３である第１〜第３クロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃとによって囲まれた前後に長く上下に扁平なほぼ直方体状の空間４を形成し、この空間４を利用して、これの中心に一致するように配置しつつ、その下方空間に位置させて前記バッテリユニット５を搭載している。
これにより、このバッテリユニット５を前記車両１の中心側に搭載することで、低重心化と前後重量バラスの均等化を図っている。
そして、この位置にバッテリユニット５を搭載可能とすることで、セダン、ワゴン両タイプの車両構造においても、搭載できるバッテリを増加可能としている。

このバッテリユニット５は、図４に示す如く、左右両側それぞれには、前後方向に離間し幅方向に突出させて設けた複数のマウント部１０を有し、左右一対の左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒの前後方向中間部の下面にそれぞれ取り付け、前記バッテリユニット５を車体側へ強固に固定する。
また、前後方向に離間して設けた複数のマウント部１０の間には、前記バッテリユニット５の中間部一側の側面に、高電圧ケーブル（図示せず）類を接続する接続部１１を、奥に引き込むように凹ませて設けている。

そして、前記バッテリユニット５の上面は、下面同様に、全体的にほぼ水平な平面状に設けてあるが、この上面には、幾つかの機能部が上方に突出するように設けてあり、図４に示す如く、前端付近一側には、バッテリ冷却用の空気を取り入れる前記吸気ダクト６を設け、図２〜図６に示す如く、後端付近他側には、バッテリ冷却用の空気を排出する前記排気ダクト８及び前記冷却用ファン７を設けている。
また、中間部他側には、高電圧バッテリの導通を遮断するサービスプラグ部（図示せず）を設けている。

前記吸気ダクト６は、図４に一部拡大したように、図示しないフロアパネルを貫通するように上方へ延出し、比較的清浄な空気を取り込むことができる。
そして、前記バッテリユニット５の内部は、その下流側に設けられる前記冷却用ファン７の吸い出し動作によって冷却風のながれを生じさせ、概ね一方通行であり、配列された個々のバッテリを均一的に冷却する。

前記吸気ダクト６と前記排気ダクト８とによって構成される冷却ダクト９、及び前記冷却用ファン７、前記サービスプラグ部は、いずれも、前述した前後に長く上下に扁平なほぼ直方体状の前記空間４を利用して、配設している。
また、この空間４には、図４に示す如く、中間に位置する前記第２クロスメンバ３ｂを左右一対の前記左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒの間を連結するように設けてあるとともに、電気装置等搭載用サブフレーム１２を左右一対の前記左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒの間を連結するように設けてある。
更に、前記バッテリユニット５の後方には、図４に示す如く、パワーユニット搭載用サブフレーム１３を配設し、左右一対の前記左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒや前記クロスメンバ３である第１〜第３クロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃに固定している。

そして、前記冷却用ファン７のケース１４を前記バッテリユニット５の上面から上方に突出させて設け、この冷却用ファン７のケース１４から延出するように前記冷却ダクト９を設け、この冷却ダクト９の開口端９ａを、車幅方向中央付近で車幅方向に指向させて設ける構成とする。
詳述すれば、前記バッテリユニット５は、図４に示す如く、左右一対の左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒと複数のクロスメンバ３である第１〜第３クロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃとによって囲まれた空間４を利用して車両下方から前記車両１に搭載される。
このとき、図１及び図５、図８に示す如く、前記冷却用ファン７のケース１４を前記バッテリユニット５の上面から上方に突出させて設け、この冷却用ファン７のケース１４から延出するように前記冷却ダクト９を設ける。
そして、この冷却ダクト９の開口端９ａを、図１に示す如く、車幅方向中央付近で車幅方向に指向させて設けるものである。
従って、図６に開示した空気の流れや水の流れから明らかなように、前記冷却ダクト９の開口端９ａをより水液の侵入をし難い位置かつ向きとすることで、水侵入を防止する効果を向上することができる。

また、前記冷却ダクト９の開口端９ａを、図２〜図６に示す如く、第１〜第３クロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃからなる前記クロスメンバ３において、前記空間４の中間に位置する前記第２クロスメンバ３ｂ背後となる車幅方向中央付近で車幅方向に指向させて設ける。
従って、もとよりフレーム等で囲まれた前記空間４の中で水の侵入を防いだ上で、さらに前記冷却ダクト９の開口端９ａ近傍に遮蔽する構造を設けることで、前記バッテリユニット５の上面付近における直接的な水の侵入をより防止できる。

更に、前記冷却ダクト９の開口端９ａに着脱可能にフィルタ１５を設ける。
従って、水に対する通過抵抗を増して、冷却ダクト９内部への直接的な水の侵入を防止できる。
また、交換や清掃などのメンテナンスが可能なので、前記冷却用ファン７による空冷機能を高く保つことが可能である。

追記すれば、、前記冷却ダクト９は、排気を、前記冷却用ファン７のケース１４の車両前方に面する壁面から導出し、そのままの高さで曲げて流れ方向を変更し、車両中央よりとなる幅方向内方側で車幅方向に向けた前記開口端９ａから排出する。
このとき、排出された空気の流れ方向（「延長先」とも換言できる。）に比較的大きなオープンスペースを確保でき、排風を妨げることがなく、スムーズな流れを維持できる。

前記冷却ダクト９の開口端９ａは、前記左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒと前記クロスメンバ３である第１〜第３クロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃとによって囲まれた前後に長く上下に扁平なほぼ直方体状の前記空間４を利用して設けてあり、中間の第２クロスメンバ３ｂの後方近傍（「背面」ともいう。）に位置している。
また、下端縁は、前記バッテリユニット５の上面に対し、所定の隙間を確保している。
更に、前記冷却ダクト９の開口端９ａには着脱可能な前記フィルタ１５を設けており、塵や埃、砂の侵入防止と、水液の直接的な侵入を防止している。
つまり、前記フィルタ１５前記冷却ダクト９の開口端９ａの外部からこの開口端９ａに水がかかった場合に、水勢を弱くし、水液の直接的な侵入防止に寄与している。
そして、前記フィルタ１５を取り付ける際に、フィルタカバー１６を用いる構成とし、フィルタ交換時に前記冷却ダクト９全体を交換する必要がなく、作業性の向上に寄与する。
また、前記冷却ダクト９の開口端９ａ付近は、上下方向長さおよび前後方向長さを確保し、前記フィルタ１５に対し冷却ダクト９の内部背面に、図７に示す如く、所定高さの縦壁によるトラップ１７を設け、ウォータ・ストップ機能ないし気液分離を行っている。
このとき、前記フィルタ１５とトラップ１７との間に溜まった水は自然に排出する。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、前記冷却ダクト９の開口端９ａの近傍に導水板２１を設ける特別構成とすることも可能である。
すなわち、前記バッテリユニット５の上面において、図９に示す如く、前記冷却ダクト９の開口端９ａの近傍、つまり、この開口端９ａの車幅方向前方に、前後左右方向から来る水流を一方向に流れるように整える前記導水板２１を設けるものである。
さすれば、導水板２１によって、前後左右方向から来る水流を一方向に流れるように整えることができ、前記冷却ダクト９内部への直接的な水の侵入を防止できる。

また、前記バッテリユニット５の上面を覆うバッテリユニットカバー３１を設け、このバッテリユニットカバー３１の断面形状を、車幅方向において波形とする特別構成とすることも可能である。
すなわち、前記バッテリユニットカバー３１の断面形状を、図１０に示す如く、車幅方向において波形とし、車両前後方向に複数本の案内溝部３２を現出させるものである。
さすれば、前記バッテリユニットカバー３１に形成した複数本の案内溝部３２によって、このバッテリユニットカバー３１上の水流を車両前方から車両後方に案内することができ、前記冷却ダクト９の開口端９ａから内部への水の侵入を阻止することが可能である。

更に、前記冷却ダクト４１の開口端４１ａを、図１１に示す如く、車幅方向かつやや車両斜め後方に指向させて設ける特別構成とすることも可能である。
さすれば、車幅方向かつやや車両斜め後方に指向させた前記冷却ダクト４１の開口端４１ａによって、車両前方からの前記冷却ダクト４１内部への水の侵入を阻止することが可能である。

更にまた、前記左側及び右側サイドフレーム２Ｌ、２Ｒと前記クロスメンバ３である第１〜第３クロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃとによって囲まれた前後に長く上下に扁平なほぼ直方体状の前記空間４を利用して、前記車両１に前記バッテリユニット５を搭載する際に、前記バッテリユニット５の左右の側面またはバッテリユニット５全体を覆うカバー５１を設ける特別構成とすることも可能である。
さすれば、このカバー５１によって、前記バッテリユニット５の左右の側面またはバッテリユニット５全体を覆うができ、車幅方向からの水の侵入を確実に防止し、水流を一定方向に流れるようにすることが可能である。

１ 車両
２Ｌ、２Ｒ 左右一対の左側及び右側サイドフレーム
３ クロスメンバ
３ａ、３ｂ、３ｃ 第１〜第３クロスメンバ
４ 空間
５ 空冷式バッテリユニット
６ 吸気ダクト
７ 冷却用ファン
８ 排気ダクト
９ 冷却ダクト
９ａ 冷却ダクトの開口端
１０ マウント部
１１ 接続部
１２ 電気装置等搭載用サブフレーム
１３ パワーユニット搭載用サブフレーム
１４ 冷却用ファンのケース
１５ フィルタ
１６ フィルタカバー
１７ トラップ

Claims (3)

1. 車両のフロアパネルの下に車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレームとそれらの間を連結するクロスメンバを設け、左右一対のサイドフレームと複数のクロスメンバとによって囲まれた上下に偏平な直方体状の空間を利用して搭載する空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造であって、外部の空気を取り込んで内部のバッテリを冷却するための吸気ダクトと冷却用ファンと排気ダクトとを備えた空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造において、前記冷却用ファンのケースを前記バッテリユニットの上面から上方に突出させて設け、この冷却用ファンのケースから延出するように前記冷却ダクトを設け、この冷却ダクトの開口端を、車幅方向中央付近で車幅方向に指向させて設けることを特徴とする空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造。
2. 前記冷却ダクトの開口端を、クロスメンバ背後となる車幅方向中央付近で車幅方向に指向させて設けることを特徴とする請求項１に記載の空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造。
3. 前記冷却ダクトの開口端に着脱可能にフィルタを設けることを特徴とする請求項１または２に記載の空冷式バッテリユニットの冷却ダクト構造。

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