JP2013249039A

JP2013249039A - ハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造

Info

Publication number: JP2013249039A
Application number: JP2012127245A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Nitawaki; 邦浩仁田脇; Koji Takizawa; 弘二瀧澤; Atsushi Horiuchi; 敦司堀内
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: DE102013209380A1; JP5983054B2; US8820455B2; US20130319779A1; DE102013209380B4; CN103448533A; CN103448533B

Abstract

【課題】ハイブリッド自動車のリヤシート後方の車室外に配置されるバッテリパックを外気によって冷却する際に、バッテリパック内への雨水や異物の侵入を防止する。
【解決手段】リヤシート２後方のフロアパネル７に開口部９を形成し、開口部９を貫通するバッテリパック５の上部をカバーパネル１２で覆う。バッテリパック５が排気管２８と車両幅方向に並ぶように、開口部９は排気管２８の上方から車両幅方向にずらして形成する。バッテリパック５の頂面に吸気装置１０を設け、吸気装置１０の吸気口１４はバッテリパック５の頂面の前縁部で車両前方に開口し、排気ダクト１１の排気口１６はバッテリパック５より後方で車両後方に開口する。吸気装置１０を構成する本体部１７とカバー部１８の間に異物を除去するフィルタエレメント１９を配置する。フィルタエレメント１９のメンテナンス作業のためのサービスリッド２０をカバーパネル１２の天井面に形成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に搭載されるバッテリパックの冷却構造に関するものであり、特に外気を導入してバッテリパック内部の電池類を冷却する空冷式のバッテリパック冷却構造に好適なものである。

ハイブリッド自動車では、駆動源であるモータを効率よく駆動させるために電圧を高く設定し、且つモータの駆動時には大きな電流が流れる。そのため、電池類（バッテリモジュールともいう）を収納したバッテリパックの内部温度が上昇する。このようなハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造としては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。このハイブリッド自動車では、乗員が着座するシート下のフロアパネルを立ち上げて段部を設け、このフロアパネルの段部下方にバッテリパックと燃料タンクとを車両幅方向に並べて配置している。また、冷却ファンによりバッテリパック内部を外気で強制冷却するため、吸気口をバッテリパックの車両後方頂面に、排気口をバッテリパックの車両前方頂面に夫々開口している。

特開２００１−１３８７５３号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されるバッテリパック冷却構造では、バッテリパックの頂面に外気導入用の吸気口や内部冷却済の排気用の排気口を設けているが、バッテリパック頂面の高さそのものが低く、跳ね上げられた雨水や異物がバッテリパック内に侵入しやすい。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、車室外に配置されるバッテリパックを外気によって冷却する際に、バッテリパック内への雨水や排気ガス等の異物の侵入を防止することが可能なハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、発明の一態様は、車両後部のフロアパネルの下方に配置され車両前後方向に長手な左右一対のリヤサイドメンバと、前記リヤサイドメンバの一方に沿って車両前後方向に長手に配置され車両後方端部が開口する排気管と、前記排気管と車両幅方向に並ぶように配置され電池類を収納するバッテリパックと、前記バッテリパック内に外気を導入して内部に収容された前記電池類を冷却する冷却ファンとを備えたハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造において、前記排気管と車両上下方向に重ならない位置で前記フロアパネルに開口され内側に前記バッテリパックの上部が挿入される開口部と、前記バッテリパックの上部を覆うように前記フロアパネルに取付けられるカバーパネルと、前記カバーパネルの天井面と前記バッテリパックの頂面との間の空間に開口し前記バッテリパック内に冷却用の外気を吸入する吸気口と、前記バッテリパック内の空気を排気する排気口とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造である。

また、前記バッテリパックが搭載され且つ車両幅方向両側部が夫々前記リヤサイドメンバに連結される枠状のサブフレームを備え、前記サブフレームは、前記排気管よりも車両上方側で且つ前記開口部の側縁部と前記排気管との間に配置される車両前後方向に長手な連結フレーム部を備えたことを特徴とするハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造である。

また、前記バッテリパックの頂面に配置され前記バッテリパック内に外気を取り入れる空気取り入れ口と前記吸気口との間を連絡する吸気装置を備え、前記吸気口を前記バッテリパックの頂面の前縁部と隣接する位置で車両前方に向けて開口することを特徴とするハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造である。

また、前記吸気装置は、上下方向に分割可能な本体部とカバー部とで構成され、空気中に含まれる異物を除去するフィルタエレメントを前記本体部とカバー部との間に配置したことを特徴とするハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造である。

また、前記フィルタエレメントのメンテナンス作業を行うためのサービスリッドを前記カバーパネルの天井面に形成したことを特徴とするハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造である。

また、前記排気口は、前記バッテリパックの車両後方側の壁面よりも車両後方で車両後方向きに開口し、前記バッテリパック内の空気を排出する空気排出口と前記排気口との間を連絡する排気ダクトを前記バッテリパックの車両後方側の壁面に配置したことを特徴とするハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造である。

而して、発明の一態様によれば、車両前後方向に長手な左右一対のリヤサイドメンバが車両後部のフロアパネルの下方に配置され、車両後方端部が開口する排気管がリヤサイドメンバの一方に沿って車両前後方向に長手に配置される。また、電池類を収納するバッテリパックが排気管と車両幅方向に並ぶように配置され、冷却ファンでバッテリパック内に外気を導入して内部に収容された電池類を冷却する。その場合、車両後部のフロアパネルにバッテリパックの上部が挿入される開口部を形成し、バッテリパックの上部を覆うようにカバーパネルをフロアパネルに取付ける。そして、バッテリパック内に冷却用の外気を吸入する吸気口をカバーパネルの天井面とバッテリパックの頂面との間の空間に開口すると共に、バッテリパック内の空気を排気する排気口を設けた。そのため、外気吸入用の吸気口の高さを高くすることができると共に、下方から跳ね上げられる雨水をバッテリパック自体、フロアパネル、カバーパネルで遮断して吸気口からのバッテリパック内への雨水や異物の侵入を防止することができる。また、バッテリパックの上部が挿入される開口部は排気管の上方から車両幅方向にオフセットした（ずれた）位置となる。そのため、カバーパネルの天井面とバッテリパックの頂面との間の空間には排気管からの排気ガスや排気管で加熱された空気が入りにくい。その結果、吸気口から導入される外気は暖められにくく、バッテリパックの冷却性を向上することができる。また、排気管からの排気ガス成分による腐食などを防止して耐久性を向上することができる。

また、車両幅方向両側部が夫々リヤサイドメンバに連結される枠状のサブフレームにバッテリパックを搭載し、サブフレームの車両前後方向に長手な連結フレーム部を、排気管よりも車両上方側で且つ開口部の側縁部と排気管との間に配置した。そのため、カバーパネルの天井面とバッテリパックの頂面との間の空間には排気管からの排気ガスや排気管で加熱された空気がより一層入りにくい。その結果、吸気口から導入される外気は暖められにくく、バッテリパックの冷却性をより一層向上することができる。また、排気管からの排気ガス成分による腐食などを防止して耐久性をより一層向上することができる。

また、バッテリパック内に外気を取り入れる空気取り入れ口と吸気口との間を連絡する吸気装置をバッテリパックの頂面に配置し、バッテリパックの頂面の前縁部と隣接する位置で車両前方に向けて吸気口を開口する。そのため、吸気口の車両前方でバッテリパックの上方まで跳ね上げられた雨水はバッテリパックの車両前方を落下し、雨水が吸気口内に侵入することを防止することができる。また、吸気口は排気管の車両後端部開口方向と反対方向に開口しており、排気管からの排気ガスが吸気口から導入されるのをより一層防止することができる。

また、上下方向に分割可能な本体部とカバー部とで吸気装置を構成し、空気中に含まれる異物を除去するフィルタエレメントを本体部とカバー部との間に配置する。そのため、異物がバッテリパック内に侵入するのを防止することができる。

また、フィルタエレメントのメンテナンス作業を行うためのサービスリッドをカバーパネルの天井面に形成する。そのため、フィルタエレメントのメンテナンス作業性が向上する。

また、バッテリパックの車両後方側の壁面よりも車両後方で車両後方向きに排気口を開口し、バッテリパック内の空気を排出する空気排出口と排気口とを連絡する排気ダクトをバッテリパックの車両後方側の壁面に配置した。そのため、排気口からの暖かい空気がカバーパネルの天井面とバッテリパックの頂面との間の空間に入りにくい。その結果、吸気口から導入される外気は暖められにくく、バッテリパックの冷却性をより一層向上することができる。

本発明のハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造の一実施形態を示すハイブリッド自動車の概略構造の左側縦断面図である。図１のバッテリパック搭載部の詳細図である。バッテリパックを搭載するサブフレームの斜視図である。サブフレームをリヤサイドメンバに取付けた状態の右側面図である。サブフレームをリヤサイドメンバに取付けた状態の底面図である。サブフレームをリヤサイドメンバに取付けた状態の正面図である。図１の吸気装置及びカバーパネルの斜視図である。図１のバッテリパック冷却構造の説明図である。

次に、本発明のハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のバッテリパック冷却構造が適用されたハイブリッド自動車の左側縦断面図であり、図２は、図１のバッテリパック搭載部の詳細図である。本実施形態のハイブリッド自動車はフロントシート１、リヤシート２の２列座席の小型車両である。リヤシート２の後方には、一般にラゲッジルームと呼ばれる荷室３が車室４に連続して設けられている。本実施形態では、この荷室３の下方の車室外にバッテリパック５を搭載する。図２に示すように、バッテリパック５の筐体はアッパケース５ａとロアケース５ｂの組合せでなる。バッテリパック５の内部には電池類（電池と電池以外の電気部品、バッテリモジュール）６が収納されており、それら電池類６の電力で図示しないモータを駆動し、車両の駆動力とする。なお、バッテリパック５内には、外気を導入して電池類６を冷却するための冷却ファン８が設けられている。また、車両には図示しないエンジンも搭載されている。

車室４及び荷室３の下方にはフロアパネル７が設けられている。フロアパネル７は、文字通り、車室４及び荷室３の床面を構成するものであり、車室４の前面の所謂ダッシュパネルから荷室３の後端まで一連に設けられている。本実施形態では、リヤシート２の後方、荷室３のフロアパネル７に開口部９を形成し、その開口部９内にバッテリパック５の上部を挿入する。バッテリパック５は、図３に示すサブフレーム２１に搭載した状態で車体に取付けられ、結果的にフロアパネル７の開口部９を上下方向に貫通した状態となる。また、フロアパネル７の開口部９より上方へ突出するバッテリパック５の上部はカバーパネル１２で覆われ、カバーパネル１２の下部はフロアパネル７に取付けられる。

バッテリパック５は、図３に示すように、枠状のサブフレーム２１に搭載される。このサブフレーム２１は、車両の前後方向に並べた車両幅方向に長手な２本のクロスフレーム部２４と、車両の幅方向に並べた車両前後方向に長手な２本のサイドフレーム部２２を備えて構成される。そして、左右のサイドフレーム部２２を後述する左右のリヤサイドメンバに取付けることにより、バッテリパック５が荷室３の下方の車室外に搭載される。なお、車両右方側のサイドフレーム部２２の内側には、当該サイドフレーム部２２の一部を構成する車両前後方向に長手な連結フレーム部２３が設けられている。

図４は、サブフレーム２１をリヤサイドメンバ２５に取付けた状態の右側面図、図５は、サブフレーム２１をリヤサイドメンバ２５に取付けた状態の底面図、図６は、サブフレーム２１をリヤサイドメンバ２５に取付けた状態の正面図である。リヤサイドメンバ２５は、車両後部のフロアパネル７の下方に左右一対に設けられている。本実施形態では、サブフレーム２１の左右のサイドフレーム部２２が夫々２箇所ずつ、連結部材２６によって左右のリヤサイドメンバ２５に連結されている。また、サブフレーム２１の車両前方のクロスフレーム部２４はフロアパネル７のメンバに連結部材２７で連結されている。

例えば図６から明らかなように、フロアパネル７に形成された開口部９は排気管２８の上方から車両幅方向にずれている（オフセットしている）。排気管２８は車両後方端部が開口しており、その開口部から排気する。また、排気管２８は車両右方側のリヤサイドメンバ２５に沿って配管されている。その結果、バッテリパック５は排気管２８と車両幅方向に並ぶように配置される。後述するように、本実施形態のバッテリパック冷却構造では、カバーパネル１２の天井面とバッテリパック５の頂面との間の空間からバッテリパック５の内部冷却のための外気を導入する。フロアパネル７の開口部９が排気管２８の上方からずれていると、排気管２８からの排気や排気管２８で加熱された空気がカバーパネル１２の天井面とバッテリパック５の頂面との間の空間に入りにくい。そのため、バッテリパック５内に導入される外気が暖まりにくく、バッテリパック５内の冷却性が向上する。また、排気管２８からの排気ガス成分による腐食などを防止して耐久性を向上することができる。

また、本実施形態では、図６に示すように、サブフレーム２１の連結フレーム部２３が、排気管２８よりも車両上方側で且つ車両幅方向で排気管２８側に位置する開口部９の側縁部９ａと排気管２８との間に配置されている。この連結フレーム部２３により、排気管からの排気や排気管で加熱された空気の上昇が阻害され、それらがカバーパネルの天井面とバッテリパックの頂面との間の空間に入りにくくなっている。これによっても、バッテリパック５内に導入される外気は暖められにくく、バッテリパック５内の冷却性をより一層向上することができる。また、排気管２８からの排気成分による腐食などを防止して耐久性をより一層向上することができる。

また、本実施形態では、図７、図８に示すように、バッテリパック５内に外気を導入するための吸気装置１０がバッテリパック５の頂面に設けられている。また、バッテリパック５内部の空気を排気するための排気ダクト１１はバッテリパック５の車両後方側の壁面に設けられている。図８に示すように、吸気装置１０は、バッテリパック５内に外気を取り入れる空気取り入れ口１３と吸気装置１０の吸気口１４との間を連絡するものである。また、排気ダクト１１は、バッテリパック５内の空気を排出する空気排出口１５と排気ダクト１１の排気口１６との間を連絡するものである。なお、前述した冷却ファン８は空気排出口１５の近くのバッテリパック５内部側に取付けられている。また、バッテリパック５の空気取り入れ口１３と電池類６は内部ダクト２９によって連結されている。

本実施形態では、吸気装置１０の吸気口１４はバッテリパック５の頂面の前縁部と隣接する位置で車両前方に向けて開口している。また、排気ダクト１１の排気口１６はバッテリパック５の車両後方側の壁面よりも車両後方で車両後方向きに開口している。つまり、排気口１６は吸気口１４の開口方向と反対方向に開口しているため、排気口１６から排気された暖かい空気が吸気口１４から導入されるのを防止することができる。

吸気装置１０は、上下方向に分割可能なバッテリパック５の頂面側の本体部１７とこの上に被せるカバー部１８とで構成される。また、本体部１７とカバー部１８との間には、空気中に含まれる異物を除去するフィルタエレメント１９が配置されている。図８に矢印で示すように、吸気口１４から吸い込まれた外気は吸気装置１０内のフィルタエレメント１９を通過して空気取り入れ口１３からバッテリパック５の内部に取り入れられる。その際、外気（空気）中に含まれる異物がフィルタエレメント１９に捕集される。バッテリパック５の内部に取り入れられた外気は内部ダクト２９を通って電池類６に供給され、電池類６を冷却する。電池類６を冷却した空気は、冷却ファン８を経て空気排出口１５から排気ダクト１１を通り、排気口１６に排気される。

また、本実施形態では、カバーパネル１２の天井板（天井面）は脱着可能となっており、その天井板がサービスリッド２０となっている。前述のフィルタエレメント１９をメンテナンスする場合には、カバーパネル１２のサービスリッド２０を開き、吸気装置１０のカバー部１８を開いて行う。フィルタエレメント１９のメンテナンス後は吸気装置１０のカバー部１８を閉じ、次いでカバーパネル１２のサービスリッド２０を閉じる。このサービスリッド２０によりフィルタエレメント１９のメンテナンスが容易になる。

このように前記実施形態のハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造では、車両前後方向に長手な左右一対のリヤサイドメンバ２５が車両後部のフロアパネル７の下方に配置され、車両後方端部が開口する排気管２８がリヤサイドメンバ２５の一方に沿って車両前後方向に長手に配置される。また、電池類６を収納するバッテリパック５が排気管２８と車両幅方向に並ぶように配置され、冷却ファン８でバッテリパック５内に外気を導入して内部に収容された電池類６を冷却する。その場合、車両後部のフロアパネル７にバッテリパック５の上部が挿入される開口部９を形成し、開口部９より上方に突出するバッテリパック５の上部を覆うようにカバーパネル１２をフロアパネル７に取付ける。そして、バッテリパック５内に冷却用の外気を吸入する吸気口１４をカバーパネル１２の天井面とバッテリパック５の頂面との間の空間に開口すると共に、バッテリパック５内の空気を排気する排気口１６を設ける。そのため、外気吸入用の吸気口１４の高さを高くすることができると共に、下方から跳ね上げられる雨水をバッテリパック５自体、フロアパネル７、カバーパネル１２で遮断して吸気口１４からバッテリパック５内への雨水や異物の侵入を防止することができる。

また、バッテリパック５の上部が挿入される開口部９は排気管２８の上方から車両幅方向にオフセットした（ずれた）位置となる。そのため、カバーパネル１２の天井面とバッテリパック５の頂面との間の空間には排気管２８からの排気ガスや排気管２８で加熱された空気が入りにくい。その結果、吸気口１４から導入される外気は暖められにくく、バッテリパック５の冷却性を向上することができる。また、排気管２８からの排気ガス成分による腐食などを防止して耐久性を向上することができる。

また、車両幅方向両側部のサイドフレーム部２２が夫々リヤサイドメンバ２５に連結される枠状のサブフレーム２１にバッテリパック５を搭載し、サブフレーム２１の車両前後方向に長手な連結フレーム部２３を、排気管２８よりも車両上方側で且つ排気管２８側に位置する開口部９の側縁部と排気管２８との間に配置した。そのため、カバーパネル１２の天井面とバッテリパック５の頂面との間の空間には排気管２８からの排気ガスや排気管２８で加熱された空気がより一層入りにくい。その結果、吸気口１４から導入される外気は暖められにくく、バッテリパック５の冷却性をより一層向上することができる。また、排気管２８からの排気ガス成分による腐食などを防止して耐久性をより一層向上することができる。

また、バッテリパック５内に外気を取り入れる空気取り入れ口１３と吸気口１４とを連絡する吸気装置１０をバッテリパック５の頂面に配置し、バッテリパック５の頂面の前縁部と隣接する位置で車両前方に向けて吸気口１４を開口する。そのため、吸気口１４の車両前方でバッテリパック５の上方まで跳ね上げられた雨水はバッテリパック５の車両前方で落下し、雨水が吸気口１４内に侵入することを防止することができる。また、吸気口１４は排気管２８の車両後端部開口方向と反対方向に開口しており、排気管２８からの排気ガスが吸気口１４から導入されるのをより一層防止することができる。

また、上下方向に分割可能な本体部１７とカバー部１８とで吸気装置１０を構成し、空気中に含まれる異物を除去するフィルタエレメント１９を本体部１７とカバー部１８との間に配置する。そのため、異物がバッテリパック５内に侵入するのを防止することができる。

また、フィルタエレメント１９のメンテナンス作業を行うためのサービスリッド２０をカバーパネル１２の天井面に形成する。そのため、フィルタエレメント１９のメンテナンス作業性が向上する。

また、バッテリパック５の車両後方側の壁面よりも車両後方で車両後方向きに排気口１６を開口し、バッテリパック５内の空気を排出する空気排出口１５と排気口１６とを連絡する排気ダクト１１をバッテリパック５の車両後方側の壁面に配置した。そのため、排気口１６からの暖かい空気がカバーパネル１２の天井面とバッテリパック５の頂面との間の空間に入りにくい。その結果、吸気口１４から導入される外気は暖められにくく、バッテリパック５の冷却性をより一層向上することができる。

１はフロントシート
２はリヤシート
３は荷室
４は車室
５はバッテリパック
６は電池類
７はフロアパネル
８は冷却ファン
９は開口部
１０は吸気装置
１１は排気ダクト
１２はカバーパネル
１３は空気取り入れ口
１４は吸気口
１５は空気排出口
１６は排気口
１７は本体部
１８はカバー部
１９はフィルタエレメント
２０はサービスリッド
２１はサブフレーム
２２はサイドフレーム部
２３は連結フレーム部
２４はクロスフレーム部
２５はリヤサイドメンバ
２６は連結部材
２７は連結部材
２８は排気管
２９は内部ダクト

Claims

車両後部のフロアパネルの下方に配置され車両前後方向に長手な左右一対のリヤサイドメンバと、
前記リヤサイドメンバの一方に沿って車両前後方向に長手に配置され車両後方端部が開口する排気管と、
前記排気管と車両幅方向に並ぶように配置され電池類を収納するバッテリパックと、
前記バッテリパック内に外気を導入して内部に収容された前記電池類を冷却する冷却ファンとを備えたハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造において、
前記排気管と車両上下方向に重ならない位置で前記フロアパネルに開口され内部に前記バッテリパックの上部が挿入される開口部と、
前記バッテリパックの上部を覆うように前記フロアパネルに取付けられるカバーパネルと、
前記カバーパネルの天井面と前記バッテリパックの頂面との間の空間に開口し前記バッテリパック内に冷却用の外気を吸入する吸気口と、
前記バッテリパック内の空気を排気する排気口とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造。
前記バッテリパックが搭載され且つ車両幅方向両側部が夫々前記リヤサイドメンバに連結される枠状のサブフレームを備え、
前記サブフレームは、
前記排気管よりも車両上方側で且つ前記開口部の側縁部と前記排気管との間に配置される車両前後方向に長手な連結フレーム部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造。
前記バッテリパックの頂面に配置され前記バッテリパック内に外気を取り入れる空気取り入れ口と前記吸気口との間を連絡する吸気装置を備え、
前記吸気口を前記バッテリパックの頂面の前縁部と隣接する位置で車両前方に向けて開口することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造。
前記吸気装置は、上下方向に分割可能な本体部とカバー部とで構成され、
空気中に含まれる異物を除去するフィルタエレメントを前記本体部とカバー部との間に配置したことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造。
前記フィルタエレメントのメンテナンス作業を行うためのサービスリッドを前記カバーパネルの天井面に形成したことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造。
前記排気口は、前記バッテリパックの車両後方側の壁面よりも車両後方で車両後方向きに開口し、
前記バッテリパック内の空気を排出する空気排出口と前記排気口との間を連絡する排気ダクトを前記バッテリパックの車両後方側の壁面に配置したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のハイブリッド自動車のバッテリパック冷却構造。