JP2013244860A - 車両用バッテリユニットの空調構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車室フロアの下側でバッテリユニットが車体部材に結合された車両において、バッテリユニットの後部に吸気用ファンを設けることを不要にしつつ、バッテリユニット内に収容した複数のバッテリモジュールの温度調整を均一化する。
【解決手段】バッテリモジュール２２１、２２２は、フロントフロア部の下側とリヤフロア部の下側とに配設されると共に、空気導入口３７は、フロントフロア部の下側のバッテリモジュール２２１とリヤフロア部の下側のバッテリモジュール２２２との間に配設され、前後に導入する空調空気の流量を制御する流量制御構造８４が配設された。
【選択図】図７

Description

この発明は、車室フロアの下側にバッテリユニットが搭載された車両用バッテリユニットの空調構造に関する。

一般に、電気自動車等の電動車両では、複数のバッテリモジュールが車室フロアの下側にユニット化された状態で搭載される。例えば特許文献１、２には、車室フロアの下側に取り付けたバッテリユニット内に、複数のバッテリモジュールを収容した構成が記載されている。

特開２０１０−７００１１号公報 特開２００９−８７７７３号公報

ところで、バッテリモジュールは、温度が過度に上昇したり、過度に低下したりすると、バッテリ性能が低下してしまうことから、バッテリユニット内に収容している各バッテリモジュールに対しては、その冷却や暖機といった温度調整が必要になる。特許文献１、２に記載されている電気自動車では、バッテリユニット内に車室用空調装置からの空調空気を導入し、それによって、各バッテリモジュールの温度調整を行うようにしている。より具体的には、バッテリユニットの前部に空調空気の導入口を形成する一方、バッテリユニットの後部に空気の排気口を形成しており、これによって、導入口からバッテリユニット内に導入した空調空気を、バッテリユニットの後部に配設した吸気用ファンにより、複数のバッテリモジュールとの間で熱交換を行わせながら車体前後方向の後方へと流して、排気口から排出するようにしている。

ところが、バッテリユニット内に収容された複数のバッテリモジュールは、その温度状態が均一であることが望ましいが、前記の各特許文献に記載された構成では、バッテリユニットの前部から導入した空調空気を吸気用ファンにより車体前後方向の一方向に流して、後部から排気するようにしているため、バッテリユニット内を通過している間に、空調空気の温度は次第に上昇又は低下してしまうことになる。その結果、バッテリユニット内において車体前後方向の前側に配置しているバッテリモジュールは空調空気によって温度調整が十分に行われる一方で、バッテリユニット内において車体前後方向の後側に配置しているバッテリモジュールは、空調空気の温度が既に上昇又は低下してしまっていることから、温度調整が十分に行われない。このことによって、複数のバッテリモジュール間に温度差が生じ、バッテリ性能が低下する虞がある。

特に、内燃機関を搭載した既存の車両を電気自動車に改造したコンバージョンＥＶ等では、車体構造を大幅に変更することができないため、バッテリモジュールの配置が大きく制約される場合がある。例えばバッテリユニット内で前側位置と後側位置とに、バッテリモジュールを分散して配置しなければならない場合もある。その場合に、前述したように、バッテリモジュールの温度調整に関し、バッテリユニットの前部から導入した空調空気を車体前後方向の一方向に流して、後部から排気する構成を採用したのでは、後側に配置したバッテリモジュールの温度調整が益々行われ難くなり、複数のバッテリモジュール間の温度差がさらに拡大してしまうことが予想される。

また、前記の各特許文献に記載された構成では、バッテリユニットの後部に吸気用ファンを配設する必要があるが、例えば、前述したように、バッテリユニット内で前側位置と後側位置とにバッテリモジュールを分散して配置する場合には、バッテリユニットの後部に吸気用ファンを設けることが困難であった。

この発明は、車室フロアの下側でバッテリユニットが車体部材に結合された車両において、バッテリユニットの後部に吸気用ファンを設けることを不要にしつつ、バッテリユニット内に収容した複数のバッテリモジュールの温度調整を均一化することができる車両用バッテリユニットの空調構造を提供することを目的とする。

この発明の車両用バッテリユニットの空調構造は、車室フロアの下側に搭載された複数のバッテリモジュール及び電気部品を収容するバッテリユニットと、車室用空調装置からの空調空気を上記バッテリユニット内部に導入する導入口とを備えた車両用バッテリユニットの空調構造であって、上記バッテリモジュールは、フロントフロア下側とリヤフロア下側とに配設されると共に、上記導入口は、上記フロントフロア下側のバッテリモジュールと上記リヤフロア下側のバッテリモジュールとの間に配設され、前後に導入する空調空気の流量を制御する流量制御構造が配設されたものである。

この構成によれば、導入口から前後のバッテリモジュールに導入される空調空気の流量を流量制御構造によって適切にすることができる。このため、バッテリユニットの後部に吸気用ファンを設けることを不要にしつつ、バッテリユニット内に収容した複数のバッテリモジュールの温度調整を均一化することができる。

この発明の一実施態様においては、上記流量制御構造が、上記導入口の近傍に配設されたものである。

この構成によれば、導入口から導入された直後の空調空気を前後に供給することができる。このため、空調空気の温度が上昇又は低下しないうちにこれを確実に前後に供給することができる。

この発明の一実施態様においては、上記導入口と上記リヤフロア下側のバッテリモジュールとの間にファンが配設され、該ファンにより、上記フロントフロア下側のバッテリモジュールを冷却した後の空調空気と、上記導入口から直接上記リヤフロア下側のバッテリモジュールへ導入される空調空気とを混合して後方へ供給するものである。

この構成によれば、フロントフロア下側のバッテリモジュールを冷却した後の空調空気と導入口から直接リヤフロア下側のバッテリモジュールへ導入される空調空気とを混合、加速してリヤフロア下側のバッテリモジュールに送風することができる。この場合、リヤフロア下側のバッテリモジュールの温度上昇によって発生した熱気を、前記加速された空調空気によって早期に排出することができるため、リヤフロア下側のバッテリモジュールの周辺で熱気が滞留することを防止でき、その結果、リヤフロア下側のバッテリモジュールの冷却を行うことができる。

この発明の一実施態様においては、上記導入口が、車両の左右の前席シートの下方において、上記流量制御構造に対向して対称に設けられるものである。

この構成によれば、車室用空調装置における空気吹出口用の既存のダクトを利用してバッテリユニットに空調空気を導入（供給）するため、新たなダクトが不要であるという利点がある。

そして、導入口を流量制御構造に対向して対称に設けることで、流量制御構造内では、導入口から導入される空調空気が互いに衝突することになる。この時、空調空気の流速が低下し、気圧が上昇することによって空調空気の動圧が静圧に変換されるため、流量制御構造による流量の制御をより容易に行うことができる。

この発明の一実施態様においては、上記流量制御構造が、上記導入口よりも後方かつ上記ファンよりも前方に、車体後方に導入する空調空気の流量を制御するためのフィンを有するものである。

この構成によれば、簡素な構成でありながら、リヤフロア下側のバッテリモジュールに導入される空調空気の流量制御をより確実に行うことができる。

この発明によれば、導入口から前後のバッテリモジュールに導入される空調空気の流量を流量制御構造によって適切にすることができる。このため、バッテリユニットの後部に吸気用ファンを設けることを不要にしつつ、バッテリユニット内に収容した複数のバッテリモジュールの温度調整を均一化することができる。

本発明の実施形態に係る車両用バッテリユニットの空調構造を示す底面図。 バッテリユニットを示す斜視図。 バッテリユニットの上側カバー部材を外した状態を示す斜視図。 バッテリユニットの分解斜視図。 車室用空調装置とバッテリユニットとの接続構造を説明する斜視図。 流量制御構造を示す斜視図。 バッテリユニット内の空調空気の流れを説明する平面説明図。 図７のＡ−Ａ線矢視断面図。 図７のＢ−Ｂ線矢視断面図。 図７のＣ−Ｃ線矢視断面図。 本発明の他の実施形態に係る車両用バッテリユニットの空調構造を示す断面図。

以下、車両用バッテリユニットの空調構造の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示である。図１は、電動車両（本実施形態では、電気自動車であり、以下、単に車両という）の車室フロアパネル１（車室フロアを構成する）の下側の構造を示し、図２は、前記車室フロアパネル１の下側に搭載されたバッテリユニット２１を示す。この車両は特に、内燃機関を搭載した既存の車両を電気自動車に改造したコンバージョンＥＶ（Electric Vehicle）である。この車両についての前、後、左、右、上及び下を、それぞれ単に前、後、左、右、上及び下という。また、図中、矢印Ｆは車両の前方、矢印Ｒは車両の後方を示す。

前記車室フロアパネル１は、図１、図２に示すように、フロントフロア部１ａと、該フロントフロア部１ａよりも上側の高さ位置に位置するリヤフロア部１ｂとから構成されている。フロントフロア部１ａとリヤフロア部１ｂとの間には、図２に二点鎖線で示すように、段差状のキックアップ部１ｃが設けられ、このキックアップ部１ｃにより、リヤフロア部１ｂの高さ位置がフロントフロア部１ａよりも高くなっている。

リヤフロア部１ｂの上面には、図２に示すような後席シート２Ｒが配置されており、フロントフロア部１ａの後部の上面が、該後席シート２Ｒに着座した乗員の足置き場Ｓ（図２参照）である。フロントフロア部１ａの前部の上面には、前席シートとしての運転席シート２ＦＤ及び助手席シート２ＦＰが車幅方向（左右）に並んで配置される。

フロントフロア部１ａの前端部は、ダッシュパネル１１（図５参照）の下端部に結合されている。フロントフロア部１ａの車幅方向両端部は、前後方向に延びる左右一対のサイドシル１２に結合されている。

フロントフロア部１ａの下面における車幅方向両端部よりも車幅方向内側の部分（図示省略のフロアトンネル部の車幅方向両外側）には、前後方向に延びる左右一対のフロントフロアフレーム７が車室フロアパネル１と一体に設けられている。各フロントフロアフレーム７は、後方に向かって車幅方向内側に僅かに傾斜している。すなわち、左右のフロントフロアフレーム７の間隔が後方に向かって小さくなっている。左右のフロントフロアフレーム７の前端部は、左右のフロントサイドフレーム８の後端部に、該後端部における中空断面内に挿入された状態でそれぞれ連結されている。

左側のフロントサイドフレーム８の後端部と左側のサイドシル１２の前端部との間、及び、右側のフロントサイドフレーム８の後端部と右側のサイドシル１２の前端部との間には、フロントサイドフレーム８とサイドシル１２とを結合するトルクボックス１５がそれぞれ配設されている。前述の通り、フロントサイドフレーム８の後端部にフロントフロアフレーム７の前端部が挿入されていることから、トルクボックス１５は、フロントフロアフレーム７とサイドシル１２とを結合すると言い換えてもよい。これらトルクボックス１５は、フロントサイドフレーム８の高さ位置が変化する（後側に向かって徐々に低くなる）キック部の曲げ剛性を高めて、車両の前面衝突時に該部分で折れ曲がらないようにするものである。

リヤフロア部１ｂの後端部は、荷室フロアパネル３の前端部に繋がる。この荷室フロアパネル３には、図には明示しないスペアタイヤパンが、下側に膨出するように形成されている。リヤフロア部１ｂ及び荷室フロアパネル３の下面における車幅方向両端部には、前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレーム９がそれぞれ設けられている。左右のリヤサイドフレーム９の前端部は、前記左右のサイドシル１２の後端部にそれぞれ連結されている。リヤフロア部１ｂの下面の後端部には、車幅方向に延びかつ前記左右のリヤサイドフレーム９同士を連結するリヤクロスメンバ１０が設けられている。左右のリヤサイドフレーム９の間隔は、左右のフロントフロアフレーム７の間隔よりも大きい。

フロントサイドフレーム８のキック部に対応する前後位置（後述のバッテリユニット２１の前側）には、車幅方向に延びかつ左右の前輪サスペンションアーム１７を支持するサスペンションクロスメンバ１６が配設されている。図示は省略するが、サスペンションクロスメンバ１６の前部は、その左右両側が左右のフロントサイドフレーム８におけるキック部よりも前側の部分にそれぞれ結合されている。また、サスペンションクロスメンバ１６の後端縁は、図１に端的に示されるように、車幅方向の中央部がその両端部よりも前方に位置するように湾曲して形成されており、その車幅方向の両端部に、左右のトルクボックス１５の下面にそれぞれ結合される後側結合部１６ｂ（トルクボックス１５の下面から下方に延びるボルト軸が挿通される貫通孔が形成されている部分）が設けられている。

前記サスペンションクロスメンバ１６の直ぐ前側には、前記車両を駆動するパワーユニット７１が設けられている。このパワーユニット７１は、その詳細な構成は省略するが、モータを含むモータユニット７２と、該モータユニットのモータの駆動力を前輪へ伝達するための動力伝達機構（減速機構及び差動機構）を含むトランスアクスル７３とが車幅方向に並ぶように一体に結合されてなるものである。モータユニットのモータ軸（つまり駆動軸）の軸心、トランスアクスル（減速機構）におけるモータ軸と連結される入力軸の軸心、及び、パワーユニット７１の出力軸（つまりトランスアクスル（差動機構）の出力軸）であるジョイントシャフト（等速ジョイントを介して前輪駆動軸に連結される）の軸心は、車幅方向に延びている。また、パワーユニット７１全体としての軸心も車幅方向に延びている。

前記パワーユニット７１の車幅方向両端部は、不図示のブラケットと、ゴムブッシュを含むマウント本体とを介して、左右のフロントサイドフレーム８にそれぞれ弾性支持されている。また、図１に示すように、パワーユニット７１の車幅方向の中央部の下部は、トルクロッド１０１を介して前記サスペンションクロスメンバ１６に連結されている。パワーユニット７１の車幅方向両端部における前記弾性支持により、パワーユニット７１全体が車幅方向に延びる軸回りに回動（揺動）することになるが、前記トルクロッド１０１は、パワーユニット７１全体が前記軸回りに回動し過ぎるのを規制する。トルクロッド１０１の前端部は、ゴムブッシュ１０２を介して、車幅方向に延びる軸回りに回動可能にパワーユニット７１の車幅方向中央部に連結され、トルクロッド１０１の後端部は、ゴムブッシュ１０３を介して、車幅方向に延びる軸回りに回動可能にサスペンションクロスメンバ１６の車幅方向中央部に連結されている。

前記パワーユニット７１、前記サスペンションクロスメンバ１６及び後述のバッテリユニット２１は、前側から後側に向かってこの順に並びかつ、詳細な図示は省略するが上下方向において互いに重なりを持って配置されている。すなわち、サスペンションクロスメンバ１６とバッテリユニット２１とが同じ高さ位置にあるとともに、これらがパワーユニット７１の下部と同じ高さ位置（トルクロッド１０１と同じ高さ位置）にある。

次に、図１〜図１０を参照して、バッテリユニット２１の構造を詳細に説明する。尚、以下に説明するバッテリユニット２１についての前、後、左、右、上及び下は、それぞれ、バッテリユニット２１が前記車両に搭載された状態での前、後、左、右、上及び下のことであり、前記車両についての前、後、左、右、上及び下と同じである。

前記バッテリユニット２１は、図１〜４に示すように、複数のバッテリモジュール２２１、２２２と、該複数のバッテリモジュール２２１、２２２を支持する支持部材としてのフレーム部材４０、６０と、上側カバー部材２３及び下側カバー部材２４とを有している。すなわち、車室フロアパネル１の下側に、複数のバッテリモジュール２２１、２２２がユニット化された状態で搭載されている。バッテリユニット２１は、フロントフロア部１ａの下側に搭載された第１収容部２１ａと、該第１収容部２１ａの後側に連通して設けられかつ前記リヤフロア部１ｂの下側に搭載された第２収容部２１ｂとを有している。そうして詳しくは後述するが、このバッテリユニット２１では、複数のバッテリモジュール２２１、２２２を、第１収容部２１ａと第２収容部２１ｂとのそれぞれに収容することによって、前側のフロントフロア部１ａと後側のリヤフロア部１ｂとに分散して配置している。

第１収容部２１ａは、該第１収容部２１ａにおける複数のバッテリモジュール２２１を支持するフレーム部材４０を有し、第２収容部２１ｂは、該第２収容部２１ｂにおける複数のバッテリモジュール２２２を支持するフレーム部材６０を有している。

第１収容部２１ａのフレーム部材４０は、前部４１ａ、後部４１ｂ及び左右一対の側部４１ｃを含む枠状に形成されている。フレーム部材４０の前部４１ａは車幅方向に延びて、その両端部が前後方向に延びる左右の側部４１ｃの前端部とそれぞれ連結されている。フレーム部材４０の後部４１ｂは、左右の側部４１ｃよりも車幅方向外側まで延びており、両側部４１ｃは、後部４１ｂの車幅方向中間部に連結されている。すなわち、両側部４１ｃは、第１収容部２１ａの車幅方向両側の端部にそれぞれ設けられていて、第２収容部２１ｂの前端部から前側に向かって、フロントフロアフレーム７、７に沿うように傾斜しながら延びている。フレーム部材４０の前部４１ａには、後述するインバータ接続用端子３１を支持するインバータ接続用端子支持部４４が設けられている。フレーム部材４０の後部４１ｂ及び両側部４１ｃは、断面矩形で内部が中空とされている。

前記フレーム部材４０の各側部４１ｃの車幅方向外側の面には、側方結合部４８が、所定の間隔を開けて４つずつ設けられている。各側方結合部４８は、左右のフロントフロアフレーム７に、ボルトによって締結固定される。この内、最も前側の左右２つの側方結合部４８は、図１に示すように、フロントフロアフレーム７とフロントサイドフレーム８との連結部（フロントフロアフレーム７とフロントサイドフレーム８とが重なり合った部分であって、トルクボックス１５の近傍に位置する）に固定される。すなわち、最も前側の側方結合部４８は、フロントフロアフレーム７におけるトルクボックス１５の近傍に結合されている。このように、バッテリユニット２１をボルト結合によって車体に取り付けることにより、バッテリユニット２１の脱着が容易になり、バッテリユニット２１の組み付け性やメンテナンス性を高めることができる。

前記フレーム部材４０の後部４１ｂの左右両端部４９は、左側のリヤサイドフレーム９と左側のサイドシル１２との連結部、及び、右側のリヤサイドフレーム９と右側のサイドシル１２との連結部にそれぞれ締結固定される。

前記第２収容部２１ｂのフレーム部材６０は、車幅方向に延びる前部及び後部、並びに、前記前部及び後部の車幅方向両端部同士をそれぞれ連結する左右一対の側部を含む枠状に形成されている。このフレーム部材６０の前部は、前記第１収容部２１ａのフレーム部材４０の後部４１ｂと連結されて一体化されている。フレーム部材６０の両側部の間隔は、フレーム部材４０の両側部４１ｃの間隔よりも大きい。すなわち、第２収容部２１ｂの車幅方向の長さが、第１収容部２１ａの車幅方向の長さよりも大きくされている。

前記上側カバー部材２３及び下側カバー部材２４は、前記複数のバッテリモジュール２２１、２２２の周囲を覆っている。すなわち、上側及び下側カバー部材２３，２４間に、バッテリモジュール２２１、２２２が収容される空間が形成されている。また、フレーム部材４０，６０の一部は、上側カバー部材２３の周縁部と下側カバー部材２４の周縁部との間から外側にはみ出しており、これにより、フレーム部材４０，６０の外側面の一部が外気に面している。

上側カバー部材２３は、第１部２３ａ及び第２部２３ｂに分割されており、第１部２３ａは第１収容部２１ａに位置し、第２部２３ｂは第２収容部２１ｂに位置する。第２部２３ｂの上面は、フロントフロア部１ａ及びリヤフロア部１ｂの高さ位置に対応して、第１部２３ａの上面よりも上側の高さ位置に位置する。

第１部２３ａの前側部分には、インバータ接続用端子支持部４４を覆うように膨出する膨出部２３１が、車幅方向の中央部であって、第１部２３ａの前端から後方に所定距離だけ延びて形成されている。

また、下側カバー部材２４は、図１に示すように、第１部２４ａ及び第２部２４ｂに分割されており、第１部２４ａは第１収容部２１ａに位置し、第２部２４ｂは第２収容部２１ｂに位置する。下側カバー部材２４の第１部２４ａ及び第２部２４ｂの下面は略同じ高さ位置にある。従って、第１収容部２１ａは、前後方向の長さが比較的長いと共に、上下方向の高さが相対的に低いため、扁平な形状であるのに対し、第２収容部２１ｂは、第１収容部２１ａよりも上下方向の高さが高くかつ、車幅方向の幅が長い一方で、前後方向の長さが短い概略直方体の箱状である。

上側カバー部材２３には、バッテリユニット２１内（バッテリモジュール２２１、２２２が収容される空間）に空気を導入するための空気導入口３７が形成されると共に、該空気導入口３７と逆側には、バッテリユニット２１内の空気を排出するための空気排出口３８が形成されている。空気導入口３７は、フロントフロア部１ａの下側（第１収容部２１ａ）のバッテリモジュール２２１と、リヤフロア部の下側（第２収容部２１ｂ）のバッテリモジュール２２２との間に設けられ、第１部２３ａにおける上面の前後方向の中央部に、上向きに開口するように２つ形成されている。２つの空気導入口３７、３７は、図５に示すように、ダッシュパネル１１の近傍に配設された車室用の空調装置１８における空気吹出口用のダクト、正確には、運転席シート２ＦＤ及び助手席シート２ＦＰの下側に配置されて、後席シート２Ｒに着座した乗員の足下に空調空気を吹き出す吹出口まで空調空気を導くために、車室フロアパネル１上に配設された既存のダクト１８１、１８１から分岐する接続部材１８２、１８２に接続されている。尚、ダクト１８１、１８１は、センターコンソールの下方に配置してもよい。

空気排出口３８は、第２部２３ｂにおける上面の前後方向の後端部であって、車幅方向の中央部に上向きに開口するように形成されている。そして、この空気排出口３８は、図４に示すように、第２収容部２１ｂに搭載されたバッテリモジュール２２２の後部上側に配設されている。これにより、図５に一点鎖線で示すように、この空気排出口３８は、車室フロアパネル１の下側であって、後席シート２Ｒのシートバック２Ｒａに相当する車体前後位置付近（リヤクロスメンバ１０付近）に位置する。

バッテリユニット２１内には、空気導入口３７に接続されると共に、空調装置１８から送られかつ、空気導入口３７からバッテリユニット２１内に導入された空調空気を、各バッテリモジュール２２１、２２２に供給するためのダクト８００が配設されている。ダクト８００は、図３、４に示すように、上側カバー部材２３の裏面に取り付けられる。ダクト８００は、分配部８０と、分配部８０から前方に向かって延びる供給ダクト８１と、を備えて構成されている。

分配部８０は、上端が開放した上下方向に厚みの薄い矩形箱状で、車幅方向に対して、前述した２つの空気導入口３７、３７の間隔に相当する幅を有している。分配部８０は、その上端が上側カバー部材２３の第１部２３ａの裏面に当接することによって、この第１部２３ａと共に閉空間を形成する。

また、分配部８０の底面には、図２、図４、図６、図７に示すように、複数のフィン８２、８２、８３、８３が立設されており、これら分配部８０及びフィン８２、８２、８３、８３により、前後への空調空気の流量を制御する流量制御構造８４が構成されている。この流量制御構造８４は、空気導入口３７、３７の近傍に配設され、２つの空気導入口３７、３７は、流量制御構造８４に対向して左右対称に配設されている。

流量制御構造８４において、フィン８２、８２、８３、８３は、前述した空気導入口３７、３７よりも後方に位置している。そして、フィン８２、８２は、車幅方向中央部にて、後方かつ車幅方向内方に傾斜するように左右一対配設される一方、フィン８３、８３は、フィン８２、８２の車幅方向外方にて車幅方向に延びるように左右一対配設されている。

また、分配部８０の後部では、その車幅方向両側部に縦壁８０ａ、８０ａが配設される一方、車幅方向中央部には、分配部８０に導入された空調空気の一部を後方に吹き出すための後方吹出部８０ｂが形成されている。そして、この後方吹出部８０ｂと対応する位置には、前述のフィン８２、８２が配設されている。

供給ダクト８１は、分配部の前面における車幅方向内方側で、所定の間隔を空けて平行に配設された左側ダクト８１１と、右側ダクト８１２とを含んで構成されている。左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２はそれぞれ、その基端側の部分（分配部８０側の部分）が、上下方向の高さが前後方向の長さに比べて大幅に低いような扁平形状を有している。それに連続する先端側の部分は、膨出部２３１の高さに対応する断面三角形状になっており、左側及び右側ダクト８１１、８１２はそれぞれ、その断面形状が、途中で扁平形状から縦長形状へと切り替わっている。

供給ダクト８１の左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２はそれぞれ、第１部２３ａの前端付近にまで延びており、この位置は、後述するバッテリモジュール２２１の前端に相当する。また、詳細な図示は省略するが、左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２には、その車幅方向の外側方を向いた面に、空調空気を車幅方向の外方に向かって吹き出す吹出口が、前後方向に並んで複数個形成されている。これによって、第１収容部２１ａ内においては、図７、８に矢印で示すように、相対的に上側に配置された供給ダクト８１から、前後方向の所定の範囲に亘って、車幅方向の両側外方に空調空気が吹き出される。

バッテリユニット２１の前端部には、パワーユニット７１の上側に配設された不図示のインバータとバッテリユニット２１とを電気的に接続するためのインバータ接続用端子３１が配設されている。インバータを介してバッテリユニット２１からパワーユニット７１におけるモータユニット７２のモータへ電力が供給される。インバータ接続用端子３１は、前述の如くフレーム部材４０の前部４１ａに設けたインバータ接続用端子支持部４４（図３参照）に支持されている。

図３に示すように、バッテリユニット２１における複数のバッテリモジュール２２１、２２２の内、第１収容部２１ａに搭載されるバッテリモジュール２２１と、第２収容部２１ｂに搭載されるバッテリモジュール２２２と、は、その形状が互いに異なる。第１収容部２１ａに搭載されるバッテリモジュール２２１は、前後方向の長さが、車幅方向の幅や上下方向の高さと比較して大幅に長く、前後方向に細長い形状を有している。この長いバッテリモジュール２２１は、第１収容部２１ａにおいて、車幅方向に間隔を空けて２つ配置されている。従って、図６、７に端的に示すように、各バッテリモジュール２２１は、前述した供給ダクト８１の左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２に対し車幅方向の両側外方位置であって、左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２よりも下側に、それらのダクト８１１、８１２に沿うように配置されている。

これに対し、第２収容部２１ｂに搭載されるバッテリモジュール２２２は、第１収容部２１ａに搭載される長いバッテリモジュール２２１に対して、その前後方向の長さが半分程度にされている。この短いバッテリモジュール２２２は、第１収容部２１ａよりも相対的に、車幅方向の長さが長くかつ、上下方向の高さが高く構成された第２収容部２１ｂにおいて、図７、９に端的に示すように、車幅方向に４つ並んで配置されると共に、その各々について上下方向に３つ積層されており、第２収容部２１ｂ、すなわち後席シート２Ｒの下方には、図１０に示すように、短いバッテリモジュール２２２が合計で１２個配置されている。

また、第２収容部２１ｂには、図３、図４、図７、図１０に示すように、車幅方向に並んで配置されたバッテリモジュール２２２、２２２間の隙間を上方から覆う金属製のカバー板９０と、前後から覆う柱状のスポンジ等からなる断熱材９１とが配設されている。そして、第２部２４ｂ上には、図７、９、１０に示すように、スポンジ等からなる断熱材９２が敷設され、この断熱材９２上にバッテリモジュール２２２が載置されている。車幅方向中央部では、車幅方向に隣接するバッテリモジュール２２２、２２２と、カバー板９０と、断熱材９１、９２とによって区画された空間により、静圧生成部９３が構成されている。

ここで、カバー板９０と断熱材９１とは、図４に示すように予め一体化されており、具体的には、カバー板９０の底面の前後端部に断熱材９１の上面が予め接着されている。このため、カバー板９０、断熱材９１の組み付けの際には、先ず、バッテリモジュール２２２、２２２間の隙間に合わせてその前後に断熱材９１、９１が嵌め込まれ、その後、カバー板９０をバッテリモジュール２２２、２２２の上面にネジ留め等することで、カバー板９０及び断熱材９１が所定位置に固定される。そして、車幅方向に並んで配置された最上位のバッテリモジュール２２２、２２２、…同士がカバー板９０、９０、…により連結される。

また、断熱材９２には、図７、９、１０に示すように、車幅方向に延びる凹溝９２ａが複数形成されると共に、上下方向に積層されたバッテリモジュール２２２、２２２間には、図９に示すように、車幅方向に延びるスペーサ９４が配設され、このスペーサ９４により、上下のバッテリモジュール２２２、２２２間には隙間が形成されている。

また、本実施形態では、図９に示すように、第２部２４ｂが車体後方かつ上方に傾斜するように形成されている。これにより、例えば、縁石等に乗り上げる等して車両が後方かつ下方に傾斜したとしても、第２部２４ｂの後部が路面に接触しないような構成になっている。一方、断熱材９２の後部は、この第２部２４ｂの形状に対応して、前部よりも相対的に肉薄に形成されており、これにより、バッテリモジュール２２２が略水平に載置されるような構成になっている。

バッテリユニット２１内にはまた、バッテリモジュール２２１、２２２に対する充放電制御等に関連するＥＣＵや、コンタクタ等の電気部品２５が複数個、配置されており、これらの電気部品２５は、第１収容部２１ａにおける２つのバッテリモジュール２２１の間の位置、第１収容部２１ａにおけるバッテリモジュール２２１よりも後方の位置、及び、第２収容部２１ｂにおけるバッテリモジュール２２２の上方位置にそれぞれ配置されている。なお、図示の便宜上、図７では、電気部品２５の図示を省略している。

バッテリユニット２１内にはさらに、図３に示すように、空気導入口３７から導入される空調空気、及び第１収容部２１ａ内の空気を吸気、混合して車体後方の第２収容部２１ｂに送風するためのファン３９が配設されている。ファン３９は、第２収容部２１ｂにおけるバッテリモジュール２２２よりも上流に配設され、具体的には、空気導入口３７とバッテリモジュール２２２との間の位置において、車幅方向の中央部に配置されている。これにより、ファン３９の前側には、流量制御構造８４のフィン８２、８３が配設されている。そして、このファン３９は、第１収容部２１ａに搭載されたバッテリモジュール２２１と、第２収容部２１ｂに搭載されたバッテリモジュール２２２との間の位置であって、フロントフロア部１ａ及び供給ダクト８１よりも下側の位置に配置されている。これにより、ファン３９の上側には、後席シート２Ｒに着座した乗員の足置き場Ｓが設定されている。

また、このファン３９から、第２収容部２１ｂに向かって後方に延びる送風ダクト３１０がバッテリユニット２１内に配設されている。本実施形態では、送風ダクト３１０が、車幅方向の中央部に配置され、ファン３９から第２収容部２１ｂの前部（バッテリモジュール２２２の前部）の静圧生成部９３まで延びている。

以上の構成により、バッテリユニット２１内の空調は次のようにして行われる、すなわち、先ず空調装置１８からダクト１８１を通じて送られた空調空気は、空気導入口３７を通じてバッテリユニット２１内の分配部８０に導入される。

空調空気は、図７に矢印で示すように、分配部８０において、前後に導入される流量が制御される。具体的には、空調空気の一部が、フィン８２、８３により後方吹出部８０ｂを介して後方の第２収容部２１ｂ（バッテリモジュール２２２）へ直接導入される一方、一部は、フィン８３により車幅方向両側から車幅方向中央部前側に導入される。

この時、分配部８０の前部では、フィン８３により車幅方向中央部に前側に導入された空調空気が互いに衝突することにより、その流速が低下し、気圧が上昇する。そして、空調空気の動圧が静圧に変換される。これにより、空調空気は、前後方向の前方、前後方向と直交する車幅方向の両側外方、及び、上下方向のそれぞれに略均等に拡がり、分配部８０に接続された左側ダクト８１１と右側ダクト８１２とを通じて第１収容部２１ａの方に流れる。

第１収容部２１ａにおいては、前述したように、左側ダクト８１１と右側ダクト８１２とには、その車幅方向の外側面に複数の吹出口が形成されているため、空調空気は、各吹出口を通じて車幅方向の外方へと吹き出される。吹き出された空調空気は、図７、８に矢印で示すように、左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２に対し車幅方向の両側外方の下側に配置されたバッテリモジュール２２１に供給される。そうして、第１収容部２１ａに収容されている２つのバッテリモジュール２２１のそれぞれについて、冷却が行われる。

その後、空調空気は、バッテリユニット２１内の底面に沿って、車幅方向の外方から内方へと流れるようになり、２つのバッテリモジュール２２１の間に配設されている電気部品２５に対する冷却が行われる。

そうして、空調空気は、バッテリモジュール２２１及び電気部品２５の冷却を行った後に、車幅方向の中央部を車体後方側へと流れるようになり、バッテリモジュール２２１の後方に配置されたファン３９に吸い込まれる。そして、ファン３９により、バッテリモジュール２２１及び電気部品２５の冷却を行った後の空調空気と、空気導入口３７から後方吹出部８０ｂを介して直接導入された空調空気とが混合され、車体後方の第２収容部２１ｂ（バッテリモジュール２２２）に供給される。

第２収容部２１ｂ内では、ファン３９により吸い込まれた空調空気が、ファン３９の作動によって加速され、送風ダクト３１０後端部の吹出口３１１から、後方に向かって吹き出される。これによって、第２収容部２１ｂを通過する空調空気は、ファン３９の作動により、第１収容部２１ａを通過する空調空気よりも速い流速で第２収容部２１ｂ内に導入されるようになっている。そして、空調空気は、前後方向についての長さが比較的短い矩形箱状の第２収容部２１ｂ内で、前後方向の後方、前後方向と直交する車幅方向の両側外方、及び、上下方向のそれぞれに略均等に拡がるように流れて、そこに収容されている各バッテリモジュール２２２の冷却を行う。

具体的には、送風ダクト３１０の吹出口３１１が、図１０に一点鎖線で示すように、第２収容部２１ｂの車幅方向の中央部に配設された静圧生成部９３の下部に配置されている。

また、図１０に示すように、空調空気をバッテリモジュール２２２の上下の少なくとも一方に流す流路９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃが形成されている。具体的には、第２部２３ｂとバッテリモジュール２２２との間に隙間が形成され、この隙間によってバッテリモジュール２２２の後方、両側外方、及び上方には、空調空気の流路９５Ａが形成されている。

そして、車幅方向に延びるスペーサ９４により、上下方向に積層されたバッテリモジュール２２２、２２２間には、図１０に示すように、上下にバッテリモジュール２２２、２２２が配置された流路９５Ｂが形成されている。

さらに、バッテリモジュール２２２の下方には図７、９、１０に示すように、車幅方向に延びる、断熱材９２の凹溝９２ａにより、空調空気の流路９５Ｃが形成されている。

ここで、凹溝９２ａの断面積は、その合計が、上下のバッテリモジュール２２２、２２２間に形成された隙間の断面積よりも小さくなるように設定されており、これによって、上下にバッテリモジュール２２２、２２２が配置された流路９５Ｂのほうが、上方のみにバッテリモジュール２２２が配置された流路９５Ｃよりも空調空気の流量が多くなるように構成されている。

送風ダクト３１０後端部の吹出口３１１から吹き出された空調空気は、先ず、図７、１０に矢印で示すように、静圧生成部９３に導入される。この時、ファン３９の作動によって加速された空調空気が、バッテリモジュール２２２と、カバー板９０と、断熱材９１、９２とによって区画された狭い空間内に導入されることで、その流速が低下し、静圧生成部９３内の気圧が上昇する。そして、空調空気の動圧が静圧に変換される。

空調空気は、静圧生成部９３で静圧に変換されることにより、車幅方向に延びる流路９５Ｂ、９５Ｃに沿って、吹出口３１１からの吹き出し方向（導入方向）と直交する車幅方向に略均等に拡がる。この時、バッテリモジュール２２２、２２２間の隙間がカバー板９０及び断熱材９１によって密閉されていることにより、空調空気は、図７、１０に矢印で示すように、前後及び上方に漏れることなく、車幅方向の両側外方に流れる。

そして、流路９５Ｂ、９５Ｃを流れる空調空気は、急速充電等で温度が上昇しているバッテリモジュール２２２との間で熱交換を行うことによって自身の温度が上昇するため、自然と上方に流れることになる。このため、本実施形態では、空調空気が、第２収容部２１ｂ内において、バッテリモジュール２２２の外側方、上方の順に流路９５Ａを流れる。

このように、空調空気が、第２収容部２１ｂ内で、車幅方向の両側外方に略均等に拡がるように流れる過程において、これがバッテリモジュール２２２の上下の流路９５Ａ〜９５Ｃを流れることにより、熱気の滞留が防止され、その結果、バッテリモジュール２２２の冷却が行われる。

その後、空調空気は、バッテリモジュール２２２の上方の流路９５Ａに沿って空気排出口３８に至り、最終的には、空気排出口３８からバッテリユニット２１の外へと排出される。

このように、本実施形態では、フロントフロア部１ａの下側（第１収容部２１ａ）のバッテリモジュール２２１と、リヤフロア部１ｂの下側（第２収容部２１ｂ）のバッテリモジュール２２２との間に空気導入口３７を配設すると共に、前後への空調空気の流量を制御する流量制御構造８４を設けたことにより、空気導入口３７から前後のバッテリモジュール２２１、２２２に導入される空調空気の流量を流量制御構造８４によって適切にすることができる。このため、バッテリユニット２１の後部に吸気用ファンを設けることを不要にしつつ、バッテリユニット２１内に収容した複数のバッテリモジュール２２１、２２２の温度調整を均一化することができる。

また、流量制御構造８４を空気導入口３７の近傍に設けることで、空気導入口３７から導入された直後の空調空気を前後に供給することができる。このため、空調空気の温度が上昇又は低下しないうちにこれを確実に前後に供給することができる。

また、空気導入口３７とバッテリモジュール２２２との間にファン３９を設け、該ファン３９により、バッテリモジュール２２１を冷却した後の空調空気と、空気導入口３７から直接バッテリモジュール２２２へ導入される空調空気とを混合して後方へ供給することにより、バッテリモジュール２２１を冷却した後の空調空気と空気導入口３７から直接バッテリモジュール２２２へ導入される空調空気とを混合、加速してバッテリモジュール２２２に送風することができる。この場合、バッテリモジュール２２２の温度上昇によって発生した熱気を、前記加速された空調空気によって早期に排出することができるため、バッテリモジュール２２２の周辺（ここでは、第２収容部２１ｂ内）で熱気が滞留することを防止でき、その結果、バッテリモジュール２２２の冷却を行うことができる。

また、バッテリユニット２１に導入する空気は、車室用空調装置１８の空調空気であるため、バッテリモジュール２２１、２２２の冷却を効率的に行うことが可能である。この構成において、このバッテリユニット２１の空気導入口３７は、前後方向の中間部に形成していて、ダッシュパネル１１近傍の空調装置１８から離れているため、ダクトが必要になるものの、空気導入口３７を、運転席シート２ＦＤ及び助手席シート２ＦＰの下方に配設することで、車室用空調装置１８における空気吹出口用の既存のダクト１８１、１８１を利用してバッテリユニット２１に空調空気を導入（供給）するため、新たなダクトが不要であるという利点がある。

そして、空気導入口３７を流量制御構造８４に対向して対称に設けることで、流量制御構造８４内では、前述したように、空気導入口３７から導入される空調空気が互いに衝突することになる。この時、空調空気の流速が低下し、気圧が上昇することによって空調空気の動圧が静圧に変換されるため、流量制御構造８４による流量の制御をより容易に行うことができる。

また、流量制御構造８４が、空気導入口３７よりも後方かつファン３９よりも前方にフィン８２、８３を有することで、簡素な構成でありながら、バッテリモジュール２２２に導入される空調空気の流量制御をより確実に行うことができる。

また、フロントフロア部１ａの下側であって、バッテリユニット２１の第２収容部２１ｂよりも上流にファン３９を配設することで、ファン３９により加速された空調空気を前後方向の後側に配置しているバッテリモジュール２２２に送風することができる。この場合、バッテリモジュール２２２の温度上昇によって発生した熱気を、前記加速された空調空気によって早期に排出することができるため、バッテリモジュール２２２の周辺（ここでは、第２収容部２１ｂ内）で熱気が滞留することを防止でき、その結果、バッテリモジュール２２２の冷却を行うことができる。

さらに、吹出口３１１からバッテリユニット２１の第２収容部２１ｂ内に導入された空調空気の動圧を静圧生成部９３にて静圧に変換することで、空調空気を略均等に拡がるように流すことができる。このため、第２収容部２１ｂ内に複数並設されたバッテリモジュール２２２、２２２、…を偏り無く略均等に冷却することができる。

要するに、本実施形態では、ファン３９と静圧生成部９３との協働により、バッテリユニット２１の後部に吸気用ファンを設けることを不要にしつつ、バッテリモジュール２２２の冷却性能を向上させることができる。

また、静圧生成部９３にて動圧が静圧に変換された後、空調空気が、吹出口３１１からの吹き出し方向（導入方向）に対して直交する方向に供給されることで、第２収容部２１ｂ内に複数並設されたバッテリモジュール２２２、２２２、…の冷却をより確実に行うことができる。

また、バッテリモジュール２２２を後席シート２Ｒの下方に設けることで、後席シート２Ｒの下方の空間を利用してバッテリモジュール２２２を複数搭載することができ、これによって、バッテリモジュール２２２の搭載性を確保することができる。さらに、吹出口３１１からの吹き出し方向（導入方向）を前後方向とし、上記直交する方向を車幅方向とすることで、バッテリモジュール２２２の冷却性能を向上させることができる。

また、バッテリモジュール２２２を上下方向に複数積層し、車幅方向に流れる空調空気を、バッテリモジュール２２２の上下の少なくとも一方に流す流路９５Ａ〜９５Ｃを設けることで、バッテリモジュール２２２の冷却性能を確保しつつ、バッテリモジュール２２２の搭載性及びバッテリユニット２１（第２収容部２１ｂ）の設計自由度を向上させることができる。

また、上下にバッテリモジュール２２２が配置された流路９５Ｂのほうが、上方のみにバッテリモジュール２２２が配置された流路９５Ｃよりも空調空気の流量が多くなるように構成されていることで、上下にバッテリモジュール２２２が配置されているためにより多くの熱交換が必要となる流路９５Ｂにより多くの空調空気を供給することができる。これにより、バッテリモジュール２２２の冷却効率を高めることができ、その結果、冷却性能をより向上させることができる。

また、そのように車幅方向中央部において、第１収容部２１ａ内を前後方向に延びるように配設された供給ダクト８１（左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２）に対して、バッテリモジュール２２１は、左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２の下方位置であって、車幅方向の両側外方において、その左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２に沿うように配設されている一方で、それらの左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２からは車幅方向の両側外方に向かって空調空気が吹き出される。このため、バッテリモジュール２２１に対して、効率的に空調空気を供給することが可能である。

また、左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２から吹き出された空調空気は、第１収容部２１ａ内を循環するように流れるから、空調空気とバッテリモジュール２２１との熱交換を効率的に行って、バッテリモジュール２２１の冷却を効率的に行うことを可能になると共に、その後に、電気部品２５の冷却をも効率的に行うことが可能になる。特に、バッテリモジュール２２１と電気部品２５とを比較したときには、バッテリモジュール２２１の方が冷却に対する要求が高いため、左側ダクト８１１及び右側ダクト８１２からの空調空気を、先にバッテリモジュール２２１に供給し、その後に電気部品２５に供給することは、バッテリモジュール２２１及び電気部品２５のそれぞれを、適切に冷却することを可能にする。

尚、分配部８０及び前方の第１収容部２１ａに向かって延びる供給ダクトとを備えるダクトの構成は前記の構成には限定されず、第１収容部２１ａ内のバッテリモジュールの配置構成（例えばバッテリモジュールの形状、数等）と、第２収容部２１ｂ内のバッテリモジュールの配置構成とに応じて、適宜設定すればよい。

また、図３、図４、図７、図１０に示すように、最上位に配置されたバッテリモジュール２２２、２２２間のみをカバー板９０で覆うことにも限定されない。例えば、図１１に示すように、下位に配置されたバッテリモジュール２２２、２２２間をカバー板９０で覆うようにしてもよい。この場合、流路９５Ｂ、９５Ｃを流れる空調空気が途中で上位の流路９５Ｂに流れ込むことを確実に防止できるため、各バッテリモジュール２２２をより確実に冷却することができる。

また、流量制御構造８４において、フィン８２、８３を分配部８０の底面に固定することにも限定されず、例えば、前後のバッテリモジュールの配置構成や温度等に応じてフィン８２、８３の方向を変化させるように構成してもよい。また、フィン８２、８３の代わりに、前後のバッテリモジュールの配置構成や温度等に応じて前後に導入する空調空気の流量を変化させることが可能なシャッタ部材を設けてもよい。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の、導入口は、空気導入口３７に対応し、
以下同様に、
前席シートは、運転席シート２ＦＤ、助手席シート２ＦＰに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

１ａ…フロントフロア部
１ｂ…リヤフロア部
２ＦＤ…運転席シート
２ＦＰ…助手席シート
１８…車室用空調装置
２１…バッテリユニット
２５…電気部品
３７…空気導入口
３８…空気排出口
３９…ファン
８２、８３…フィン
８４…流量制御構造
２２１、２２２…バッテリモジュール

Claims (5)

1. 車室フロアの下側に搭載された複数のバッテリモジュール及び電気部品を収容するバッテリユニットと、
   車室用空調装置からの空調空気を上記バッテリユニット内部に導入する導入口とを備えた車両用バッテリユニットの空調構造であって、
   上記バッテリモジュールは、フロントフロア下側とリヤフロア下側とに配設されると共に、
   上記導入口は、上記フロントフロア下側のバッテリモジュールと上記リヤフロア下側のバッテリモジュールとの間に配設され、
   前後に導入する空調空気の流量を制御する流量制御構造が配設された
   車両用バッテリユニットの空調構造。
2. 上記流量制御構造は、上記導入口の近傍に配設された
   請求項１記載の車両用バッテリユニットの空調構造。
3. 上記導入口と上記リヤフロア下側のバッテリモジュールとの間にファンが配設され、
   該ファンにより、上記フロントフロア下側のバッテリモジュールを冷却した後の空調空気と、上記導入口から直接上記リヤフロア下側のバッテリモジュールへ導入される空調空気とを混合して後方へ供給する
   請求項１または２記載の車両用バッテリユニットの空調構造。
4. 上記導入口は、車両の左右の前席シートの下方において、上記流量制御構造に対向して対称に設けられる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用バッテリユニットの空調構造。
5. 上記流量制御構造は、上記導入口よりも後方かつ上記ファンよりも前方に、車体後方に導入する空調空気の流量を制御するためのフィンを有する
   請求項３記載の車両用バッテリユニットの空調構造。

Images