JP2013086605A

JP2013086605A - 車両用の電池パックユニット

Info

Publication number: JP2013086605A
Application number: JP2011227596A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ito; 慎司伊藤
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: JP5737128B2

Abstract

【課題】本発明は、電池パックユニットの冷却ファンが車両衝突時の衝撃荷重を受けた場合でもその衝突荷重がケース内の電池に加わり難い構造にして、漏電防止、及び電池の破損防止を図ることを目的とする。
【解決手段】本発明は、車両用電源である電池と、空間を介した状態で電池を収納するケース１３と、そのケース１３内の空間にダクト１４を介して空気を供給し、電池を冷却する冷却ファン１５とを備える車両用の電池パックユニットであって、ケース１３と冷却ファン１５との間には、冷却ファン１５をケース１３の方向に押圧するような衝突荷重Ｆがその冷却ファン１５に加わったときに、冷却ファン１５をケース１３から逸れる方向にガイドするガイド部材２７が設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両用電源である電池と、空間を介した状態で電池を収納するケースと、そのケース内の空間にダクトを介して空気を供給し、前記電池を冷却する冷却ファンとを備える車両用の電池パックユニットに関する。

車両用の電池パックユニットに関する技術が特許文献１に記載されている。
特許文献１に係る車両用の電池パックユニット１００は、ハイブリッド車等に使用される電池パックユニットであり、平面長方形の細長い箱状に形成されて、車幅方向に延びるように車両フロア上に設置されている。
電池パックユニット１００は、図９の縦断面図に示すように、電池１０１と、その電池１０１を収納するケース１０３と、ケース１０３内の空間にダクト１０５を介して空気を供給し、電池１０１を冷却する冷却ファン１０７とから構成されている。
冷却ファン１０７は、車幅方向に延びるように配置された電池１０１の延長線上の位置で、その電池１０１とほぼ等しい高さ位置に設置されている。

特開２００２−２３１３２１号公報

上記構成により、車両が側面衝突されて、図９に示すように、冷却ファン１０７に対して衝突荷重Ｆが加わると、冷却ファン１０７が前記衝突荷重Ｆによって押し込まれる。前述のように、冷却ファン１０７は電池１０１の延長線上の位置で、その電池１０１とほぼ等しい高さ位置に設置されている。このため、衝突荷重Ｆによって押し込まれた冷却ファン１０７は、ダクト１０５を破壊してケース１０３にまともに衝突する。この結果、衝突荷重がケース１０３を介して電池１０１に加わり、電池１０１と導体との接続が外れて漏電が発生したり、電池１０１の液漏れ等が発生するおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、電池パックユニットの冷却ファンが車両衝突時の衝撃荷重を受けた場合でもその衝突荷重がケース内の電池に加わり難いようにして、漏電防止、及び電池の破損防止を図ることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、車両用電源である電池と、空間を介した状態で前記電池を収納するケースと、そのケース内の空間にダクトを介して空気を供給し、前記電池を冷却する冷却ファンとを備える車両用の電池パックユニットであって、前記ケースと前記冷却ファンとの間には、前記冷却ファンを前記ケースの方向に押圧するような衝突荷重がその冷却ファンに加わったときに、前記冷却ファンを前記ケースから逸れる方向にガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする。

本発明によると、ケースと冷却ファンとの間にはガイド部材が設けられている。このため、冷却ファンに対して、その冷却ファンをケースの方向に押圧するような衝突荷重が加わっても、冷却ファンがガイド部材によってケースから逸れる方向にガイドされる。これにより、冷却ファンがまともにケースに衝突することがなくなり、そのケースに収納されている電池に対して衝突荷重が加わり難くなる。この結果、電池と導体との外れによる漏電、及び電池の破損を防止できるようになる。

請求項２の発明によると、ガイド部材は、ケースと冷却ファンとを載せて固定できるように構成されたトレイであり、前記トレイは、前記ケースと前記冷却ファンとの間に開口が形成されて、前記ケースの位置から前記冷却ファンの方向に向かって徐々に高くなるように傾斜しており、前記トレイは、前記冷却ファンに対して、その冷却ファンを前記ケースの方向に押圧するような衝突荷重が加わったときに、前記ケースの近傍で上方に折れ曲がり、前記冷却ファンを前記ケースの上方に導けるように構成されている。
このように、トレイは、ケースと冷却ファンとの間に開口が形成されているため、前記ケースと冷却ファンとの間の部分の強度が低くなる。さらに、トレイは、ケースの位置から冷却ファンの方向に向かって徐々に高くなるように傾斜している。このため、冷却ファンに対して、その冷却ファンをケースの方向に押圧するような衝突荷重が加わった場合に、トレイはケースの近傍で上方に折れ曲がり易くなる。

請求項３の発明によると、ケースは車両フロア面上に設置されており、トレイにおいて冷却ファンを載せる部位が車両フロア面に対して上方に浮いた状態で配置されていることを特徴とする車両用の電池パックユニット。
このため、トレイがさらに上方に折れ曲がり易くなる。

請求項４の発明によると、ガイド部材は、ケースと冷却ファンとの間に配置され、前記冷却ファンに対して、その冷却ファンを前記ケースの方向に押圧するような衝突荷重が加わったときに、前記冷却ファンを前記ケースの上方にガイドできるように構成された傾斜面を備える架台であることを特徴とする。
このため、トレイを有しない電池パックユニットにおいても、前記架台により、冷却ファンをケースの上方にガイドできるようになる。

本発明によると、電池パックユニットの冷却ファンが車両衝突時の衝撃荷重を受けた場合でも、その電池パックユニットのケース内の電池に衝突荷重が加わり難くなるため、漏電、及び電池の破損を防止できるようになる。

本発明の実施形態１に係る電池パックユニットを備える車両の模式平面図である。本発明の実施形態１に係る電池パックユニットの全体斜視図である。前記電池パックユニットの側面図（図２のIII-III矢視図）である。前記電池パックユニットの模式縦断面図である。電池パックユニットのケースと冷却ファン間のトレイを表す斜視図である。図２のVI部拡大側面図である。側面衝突時におけるトレイの動作を表す側面図である。変更例に係る電池パックユニットの側面図である。従来の電池パックユニットの縦断面図である。

［実施形態１］
以下、図１から図８に基づいて本発明の実施形態１に係る車両用の電池パックユニットについて説明する。本実施形態に係る電池パックユニットは、ワンボックスタイプのハイブリッド車（乗用車）において使用される電池パックユニットである。
ここで、図中の前後左右、及び上下は乗用車の前後左右、及び上下に対応している。

＜電池パックユニット１０の概要について＞
電池パックユニット１０は、乗用車Ｃの電源であり、平面長方形の細長い箱状に形成されて、図１に示すように、左右の前列シート３の下側に設置されている。
電池パックユニット１０は、図２〜図４の斜視図、側面図、及び縦断面図に示すように、電池１２（図４参照）と、空間を介した状態で前記電池１２を収納する箱型のケース１３と、そのケース１３内に空気を供給して電池１２を冷却する冷却ファン１５とを備えている。冷却ファン１５の上部の空気放出口１５ｎとケース１３の上部とは樹脂製の吸気ダクト１４によって連結されており、その冷却ファン１５から放出された空気が前記吸気ダクト１４によって前記ケース１３内に供給される。前記ケース１３内に供給された空気は、図４の白矢印に示すように、電池１２の周囲を流れて、その電池１２を冷却した後、前記ケース１３の下部から樹脂製の排気ダクト１６によって外部に排出される。
電池１２を収納する箱型のケース１３と冷却ファン１５とは、図２等に示すように、略長方形をしたトレイ２０の上面所定位置に取付けられた状態で、そのトレイ２０を介して車室のフロア面ＦＬに固定される。

＜トレイ２０について＞
トレイ２０は、前述のように、電池パックユニット１０の箱型のケース１３と冷却ファン１５とを車室のフロア面ＦＬに固定するとともに、車両側面衝突時の衝突荷重Ｆが冷却ファン１５に対してケース１３（電池１２）の方向に押圧するように加わった場合に、冷却ファン１５をケース１３から逸れる方向にガイドする部材である。
トレイ２０は、鋼板をプレス成形したものであり、図２、図３に示すように、電池１２を収納したケース１３を載せるケース載置部２３と、冷却ファン１５を載せるファン載置部２５と、ケース載置部２３とファン載置部２５間に位置するガイド部２７とから構成されている。
トレイ２０のケース載置部２３は、そのトレイ２０の左端部を除く平板部分であり、トレイ２０の主要部である。ケース載置部２３の前後左右の四隅には、トレイ２０を車室のフロア面ＦＬにボルト止めするためフランジ部２３ｆが前後方向に水平に突出するように形成されている。

トレイ２０のケース載置部２３の左側（図２、図３等では右側に記載）には、図３に示すように、車室のフロア面ＦＬから浮いた状態でガイド部２７が設けられており、そのガイド部２７の左側に同じく車室のフロア面ＦＬから浮いた状態でファン載置部２５が設けられている。
トレイ２０のファン載置部２５は、前述のように、冷却ファン１５を支持する部分であり、図２等に示すように、略中央位置に冷却ファン１５が取付けられるベース部２５ｂが一段高い状態で形成されている。冷却ファン１５は、空気放出口１５ｎが右向きとなるように位置決めされた状態で、前記ベース部２５ｂにボルト止めされる。

トレイ２０のガイド部２７は、冷却ファン１５に対して、図６に示すように、左方向から衝突荷重Ｆが加わった場合に、上方に折れ曲がるように構成された部分である。ガイド部２７は、図５に示すように、中央に形成された開口２７ｈと、その開口２７ｈの前後でケース載置部２３とファン載置部２５とをつなぐ前辺部２７ｆと後辺部２７ｂとから構成されている。このように、ガイド部２７は中央に開口２７ｈが形成されているため、ケース載置部２３、ファン載置部２５と比較して強度が低下している。なお、ガイド部２７の強度は、冷却ファン１５とケース１３とをつなぐ吸気ダクト１４、及び排気ダクト１６の強度よりは十分大きな値に設定されている。
ここで、図５では、ガイド部２７を見易くするため、吸気ダクト１４と排気ダクト１６等は省略されている。
ガイド部２７の前辺部２７ｆと後辺部２７ｂとは、断面Ｌ字形に折り曲げ成形された梁状に形成されており、側面形状が、図６等に示すように、上方に凸となるように湾曲している。即ち、前辺部２７ｆと後辺部２７ｂとは、ケース載置部２３の左端位置からファン載置部２５に向かって徐々に高くなるように傾斜しており、ケース載置部２３とファン載置部２５との中間位置（左右方向中央位置）で最も高くなる。そして、前記中間位置（最高位置）からファン載置部２５に向かって徐々に低くなるように傾斜している。

＜車両側面衝突時のトレイ２０の動作について＞
次に、車両側面衝突時におけるトレイ２０の動作について説明する。
例えば、乗用車Ｃの左方向から車両が衝突した場合、図６の白矢印に示すように、電池パックユニット１０の冷却ファン１５に対して左側からほぼ水平に衝突荷重Ｆが加わるようになる。これにより、冷却ファン１５が取付けられたトレイ２０のファン載置部２５に対しても、冷却ファン１５を介して水平方向に衝突荷重Ｆが加わるようになる。即ち、トレイ２０のファン載置部２５には、そのファン載置部２５をケース載置部２３の方に押圧するように衝突荷重Ｆが加わるようになる。
前述のように、トレイ２０のガイド部２７とファン載置部２５とは、車室のフロア面ＦＬから浮いた状態であり、前記ガイド部２７はファン載置部２５、及びケース載置部２３よりも強度が低い状態で形成されている。さらに、ガイド部２７の前辺部２７ｆ、後辺部２７ｂはケース載置部２３の左端位置からファン載置部２５に向かって徐々に高くなるように傾斜している。
このため、ファン載置部２５に対し、そのファン載置部２５をケース載置部２３の方に押圧するように衝突荷重Ｆが加わると、図６に示すように、ガイド部２７がケース１３の近傍位置２７ｗで上方に折れ曲がるようになる。

即ち、トレイ２０のガイド部２７とケース載置部２３とは、そのガイド部２７におけるケース１３の近傍位置２７ｗを中心にして上方に回動するようになる。これにより、ケース載置部２３に取付けられている冷却ファン１５が、図６の黒矢印に示すように、上方に移動する。このとき、冷却ファン１５に接続されている吸気ダクト１４、及び冷却ファン１５の近傍に位置する排気ダクト１６は破壊される。さらに、冷却ファン１５が上方に移動する過程で、ガイド部２７の前辺部２７ｆ、後辺部２７ｂの上方湾曲部分がさらに折れ曲がるようになる。そして、冷却ファン１５が電池パックユニット１０のケース１３の上方まで移動する（図６の点線、図７参照）。このように、冷却ファン１５がトレイ２０のガイド部２７によってケース１３から逸れる方向にガイドされることで、冷却ファン１５がケース１３にまともに衝突しなくなる。
即ち、前記トレイ２０のガイド部２７が本発明のガイド部材に相当する。

＜本実施形態に係る電池パックユニット１０の長所について＞
本実施形態に係る電池パックユニット１０によると、電池１２を収納するケース１３と冷却ファン１５との間にはトレイ２０のガイド部２７が設けられている。このため、冷却ファン１５に対して、その冷却ファン１５をケース１３の方向に押圧するような衝突荷重Ｆが加わっても、冷却ファン１５がトレイ２０のガイド部２７の働きでケース１３から逸れる方向にガイドされる。これにより、冷却ファン１５がまともにケース１３に衝突することがなくなり、そのケース１３に収納されている電池１２に対して衝突荷重Ｆが加わり難くなる。この結果、電池１２と導体との外れによる漏電、及び電池１２の破損を防止できるようになる。
また、ケース１３は車両フロア面ＦＬ上に設置されており、トレイ２０において冷却ファンを載せるファン載置部２５が車両フロア面ＦＬに対して上方に浮いた状態で配置されている。このため、トレイ２０がケース１３の近傍位置２７ｗでさらに上方に折れ曲がり易くなる。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態に係る電池パックユニット１０では、冷却ファン１５に対して左方向から衝突荷重Ｆが加わった場合にトレイ２０のガイド部２７を上方に変形させて、前記冷却ファン１５を電池１２のケース１３に対して上方に逸らす例を示した。しかし、トレイ２０を使用する代わりに、図８に示すように、電池１２を収納するケース１３と冷却ファン１５との間に傾斜面３２を備える架台３０を設置し、冷却ファン１５に対して左方向から衝突荷重Ｆが加わった場合に架台３０の傾斜面３２で冷却ファン１５をケース１３に対して上方に逸らすようにすることも可能である。この場合、前記架台３０が本発明のガイド部材に相当する。
また、本実施形態では、冷却ファンをケース１３に対して上方に逸らす例を示したが、前記ガイド部材により水平方向に逸らすようにしても良い。

１２・・・・電池
１３・・・・ケース
１４・・・・吸気ダクト
１５・・・・冷却ファン
２０・・・・トレイ
２３・・・・ケース載置部
２５・・・・ファン載置部
２７・・・・ガイド部（ガイド部材）
２７ｈ・・・開口
３０・・・・架台
３２・・・・傾斜面
Ｆ・・・・・衝突荷重
ＦＬ・・・・フロア面

Claims

車両用電源である電池と、空間を介した状態で前記電池を収納するケースと、そのケース内の空間にダクトを介して空気を供給し、前記電池を冷却する冷却ファンとを備える車両用の電池パックユニットであって、
前記ケースと前記冷却ファンとの間には、前記冷却ファンを前記ケースの方向に押圧するような衝突荷重がその冷却ファンに加わったときに、前記冷却ファンを前記ケースから逸れる方向にガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする車両用の電池パックユニット。
請求項１に記載された車両用の電池パックユニットであって、
前記ガイド部材は、前記ケースと前記冷却ファンとを載せて固定できるように構成されたトレイであり、
前記トレイは、前記ケースと前記冷却ファンとの間に開口が形成されて、前記ケースの位置から前記冷却ファンの方向に向かって徐々に高くなるように傾斜しており、
前記トレイは、前記冷却ファンに対して、その冷却ファンを前記ケースの方向に押圧するような衝突荷重が加わったときに、前記ケースの近傍で上方に折れ曲がり、前記冷却ファンを前記ケースの上方に導けるように構成されていることを特徴とする車両用の電池パックユニット。
請求項２に記載された車両用の電池パックユニットであって、
前記ケースは車両フロア面上に設置されており、前記トレイにおいて前記冷却ファンを載せる部位が前記車両フロア面に対して上方に浮いた状態で配置されていることを特徴とする車両用の電池パックユニット。
請求項１に記載された車両用の電池パックユニットであって、
前記ガイド部材は、前記ケースと前記冷却ファンとの間に配置され、前記冷却ファンに対して、その冷却ファンを前記ケースの方向に押圧するような衝突荷重が加わったときに、前記冷却ファンを前記ケースの上方にガイドできるように構成された傾斜面を備える架台であることを特徴とする車両用の電池パックユニット。