JP2014015178A

JP2014015178A - 車両用バッテリパックの冷却装置

Info

Publication number: JP2014015178A
Application number: JP2012155797A
Authority: JP
Inventors: Koji Takizawa; 弘二瀧澤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-30

Abstract

【課題】バッテリパックを搭載した車両の冷却装置において、組付性を良好にし、バッテリの冷却性を向上する。
【解決手段】リヤシートよりも車両１後方側のリヤフロアパネル４に開口部を形成し、リヤフロアパネルに車両上方側に膨出し且つ開口部を覆うカバー部材２３を取り付け、リヤフロアパネルの下方側から開口部へとバッテリパック１６を挿入し、バッテリパックの上部をカバー部材の内側空間内に突出させて配置し、バッテリパックの上部の側壁に形成した排出口４１の上側及び下側にそれぞれ弾性素材あるいは柔軟素材からなる板状の壁部を立設し、上側及び下側の壁部４５、４６をそれぞれカバー部材の側壁内周面に当接して、バッテリパックの側壁と上側及び下側の壁部とカバー部材の側壁とで排出口から吐き出された空気を車両外部へと流通可能とする空気通路４７を画成した。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用バッテリパックの冷却装置に係り、特に、高電圧を発生するバッテリが収容されるバッテリパックから排出された空気を外部へと排出する空気通路を設けた車両用バッテリパックの冷却装置に関する。

電気自動車やハイブリッド車などのモータで車両を走行させる形式の車両においては、車両を走行させるための駆動モータの電源部として、複数のバッテリを集積したバッテリパックを搭載している。バッテリパックに内蔵されたバッテリは、充放電時に発熱して昇温するが、適正温度以上に温度が上昇すると、その性能が低下すると共に、バッテリの劣化が促進するため、適切に冷却する必要がある。
従来の車両用バッテリパックの冷却装置においては、バッテリパックの内部を流れてバッテリを冷却した後の空気を外部へと排出する排出口を設けており、バッテリパックから排出された暖かい空気の車室内への再循環防止、バッテリの被水防止などのために、バッテリパックの内部を流れて排出された空気を車両外部に排出する空気通路を設けている。

例えば、従来の冷却装置には、バッテリを収納するバッテリパックの内部空間にＵ字状に接続された冷却通路を備え、この冷却通路を流れる空気によってバッテリを冷却するものがある。（特許文献１）この特許文献１に記載の冷却装置は、車両のリヤシートよりも車両後方側にバッテリパックを搭載し、バッテリパックの内部を流れた空気を外部へと排出する排出口を後部に設けて排気ダクトを接続し、この排気ダクトにより排出口から排出された空気を車両外部に排出する空気通路を画成している。

特開２００６−３３９０４８号公報

しかし、前記特許文献１に記載の冷却装置の構造では、バッテリパック内を流れた空気を車外に排出するために、バッテリパックの後部に排気ダクトを設けている。排気ダクトは、数回に亘り屈曲させてトランクルームの内装材と車体外板との間の空間に延ばしたのち、下流端部の流出口を開口させている。これより、排気ダクトが車体部品間の限られた狭い隙間に配置していることから、排気ダクトと車体部品とが干渉しないように排気ダクトの空気通路の断面積をさらに小さくする必要があった。
さらに、特許文献１に記載の冷却装置は、排気ダクトを車体部品間の限られた狭い隙間に通しているため、車体部品を避けながら排気ダクトを複数回屈曲させる必要があるとともに空気通路長が長くなっていた。また、排気ダクトを狭い隙間に通して車体部品と干渉しないようにするために、排気ダクトの断面積を途中で縮小する必要があった。
これらによって、特許文献１に記載の冷却装置は、排気ダクト内を通過する空気の通気抵抗（圧力損失）が増加して、冷却性能が低下する問題があった。
また、このような構造では、弾性変形し難い排気ダクトを車室内から狭い隙間に通して、排気ダクトの下流端部を車外に開口させる必要があるため、周辺部品（車体部品）と排気ダクトとが接触し易くなり、組付性が低下していた。さらに、車両にバッテリパックを搭載する際に、バッテリパックと排気ダクトを別々に組み付ける必要があり、組付性の低下に伴い作業者の作業負担が増加していた。

この発明は、バッテリパックを搭載した車両の冷却装置において、組付性を良好にし、バッテリの冷却性を向上することを目的とする。

この発明は、高電圧を発生するバッテリが収容されるバッテリパックを、車両のリヤシートよりも車両後方側に形成される空間内に搭載し、前記バッテリパックには、このバッテリパックの内部を流れた空気を外部へと排出する排出口を設けた車両用バッテリパックの冷却装置において、前記リヤシートよりも車両後方側のリヤフロアパネルに開口部を形成し、前記リヤフロアパネルに車両上方側に膨出し且つ前記開口部を車両上方側から覆うカバー部材を取り付け、前記リヤフロアパネルの下方側から前記開口部へと前記バッテリパックを挿入し、前記バッテリパックの上部を前記カバー部材の内側空間内に突出させて配置し、前記バッテリパックの上部の側壁に前記排出口を形成し、この排出口の上側及び下側にそれぞれ弾性素材あるいは柔軟素材からなる板状の壁部を前記側壁に対して直交する方向に立設し、前記上側及び下側の壁部をそれぞれ前記カバー部材の側壁内周面に当接して、前記バッテリパックの側壁と前記上側及び下側の壁部と前記カバー部材の側壁とで前記排出口から吐き出された空気を車両外部へと流通可能とする空気通路を画成したことを特徴とする。

この発明は、バッテリパックとこのバッテリパックを覆うカバー部材との間の狭い隙間に、バッテリパックから排出された空気を外部へと排出する空気通路を設ける場合、カバー部材の内側空間内に配置したバッテリパックの上部の側壁に排出口を形成し、この排出口の上側及び下側にそれぞれ立設した弾性素材あるいは柔軟素材からなる板状の壁部をカバー部材の側壁内周面に当接して、バッテリパックの側壁と排出口の上側及び下側の壁部とカバー部材の側壁とで排出口から吐き出された空気を車両外部へと流通可能とする空気通路を画成した構造によって、バッテリパックからカバー部材までの距離を最大限に活用して空気通路を形成することができる。
そのため、排出口の直後で空気通路の断面積（奥行き寸法）を広く確保でき、空気通路内を通過する空気の通気抵抗（圧力損失）を低減して、冷却性能を向上させることができる。
さらに、この発明は、リヤフロアパネルにカバー部材を取り付けて、バッテリパックをリヤフロアパネルの下方側から車体に組み付ける際に、上側及び下側の壁部を取り付けた状態でバッテリパックを車両に搭載するだけで、バッテリパックと上側及び下側の壁部とカバー部材とで空気通路を形成できる。
そのため、バッテリパック本体自体と空気通路を形成する壁部とを各々異なる作業工程で車体に組み付ける必要が無くなり、作業者の負担を軽減して、作業性を高めることができる。
また、この発明は、空気通路を構成する上側及び下側の壁部を弾性素材または柔軟素材で形成しているため、バッテリパックをカバー部材内に組み付けた際に、またはリヤフロアパネルにカバー部材を取り付けた際に、上側及び下側の壁部とカバー部材とが接触して上側及び下側の壁部が変形したとしても、容易に形状を復元でき、空気通路を構成することができる。
これによって、組み付けが容易となり、作業者の作業負担をさらに軽減できる。
それに加えて、この発明は、空気通路を弾性素材あるいは柔軟素材の上側及び下側の壁部で構成しているため、空気通路がバッテリパックの後部に形成された場合、車両後部が車両後方から外力を受けた際に、空気通路がクッションの役割を果たして、バッテリパックヘの衝撃を軽減することができる。

図１はバッテリパックを搭載した車両の側面図である。（実施例）図２はカバー部材の蓋体を外した車両後部の平面図である。（実施例）図３はバッテリパックを車両後方から見た車両後部の背面図である。（実施例）図４は図２のＸ−Ｘ線による車両後部の断面図である。（実施例）図５はバッテリパック内の冷却空気の流れを示す車両右後方から見たバッテリパックの斜視図である。（実施例）図６はバッテリパックを車両右後方から見た車両後部の斜視図である。（実施例）図７は図３のＹ−Ｙ線による車両後部の断面図である。（実施例）図８は図７に示す断面を車両右後方から見た車両後部の斜視図である。（実施例）図９はバッテリパックの上部ケースを車両後方から見た背面図である。（実施例）

以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

図１において、１は車両、２は車体、３はフロントフロアパネル、４はリヤフロアパネル、５は車室、６は前輪、７は後輪である。車両１は、車室５のフロントフロアパネル３上にフロントシート８を設置し、車室５のリヤフロアパネル４上にリヤシート９を設置している。リヤシート９の車両後方側の車両後部１０には、図２・図３に示すように、車体２の左右一対の右サイドパネル１１・左サイドパネル１２及びバックパネル１３に囲まれ後部空間１４をリヤフロアパネル４上に形成している。車両１は、後部空間１４内に高電圧を発生するバッテリ１５が収容されるバッテリパック１６を搭載している。
前記バッテリパック１６は、図３〜図５に示すように、バッテリ１５の上部を覆う四角蓋形状の上部ケース１７と、バッテリ１５の下部を覆う四角箱形状の下部ケース１８とからなる。上部ケース１７は、下端開口縁に外方に突出する上部フランジ１９を設けている。下部ケース１８は、上端開口縁に外方に突出する下部フランジ２０を設けている。上部ケース１７と下部ケース１８とは、上部フランジ１９と下部フランジ２０とを結合することで、内部にバッテリ１５の収容空間２１を画成してバッテリパック１６を形成する。
前記リヤシート９よりも車両後方側のリヤフロアパネル４には、図３、図４に示すように、バッテリパック１６の上部ケース１７を挿入する開口部２２を形成している。開口部２２は、車幅方向に長い四角形状に形成され、車両後部１０のリヤフロアパネル４上の後部空間１４を車両１の下方に開放している。開口部２２周囲のリヤフロアパネル４には、車両上方側の後部空間１４に膨出し且つ開口部２２を車両上方の後部空間１４側から覆う略四角台形箱形状のカバー部材２３を取り付けている。カバー部材２３は、下端開口縁に外方に突出する取付フランジ２４を備え、内部にバッテリパック１６を配置する内側空間２５を有し、上部に整備用開口２６を形成している。整備用開口２６には、蓋体２７を着脱可能に取り付けている。
前記バッテリパック１６は、図３、図４、図６に示すように、結合した上部フランジ１９及び下部フランジ２０に略四角枠形状のバッテリパック支持部材２８を取り付け、リヤフロアパネル４の下方側から開口部２１へと挿入し、上部ケース１７をリヤフロアパネル４上の後部空間１４に膨出したカバー部材２３の内側空間２５内に突出させて配置する。カバー部材２３の内側空間２５内に配置したバッテリパック１６は、バッテリパック支持部材２８を車体２のリヤフロアパネル４に取り付けることで、車両後部１０の後部空間１４内に搭載される。
なお、この実施例のバッテリパック１６及びカバー部材２３の組み付け手順では、リヤフロアパネル４に開口部２２を覆うカバー部材２３を取り付け、リヤフロアパネル４の下方から開口部２２に向けてバッテリパック１６の上部ケース１７を挿入し、バッテリパック１６の上部ケース１７をカバー部材２３の内側空間２５内に突出させているが、別の組み付け手順もある。
例えば、別の組み付け手順としては、リヤフロアパネル４の開口部２２にバッテリパック１６の上部ケース１７を挿入し、バッテリパック１６の上部ケース１７をリヤフロアパネル４よりも上方に突出させ、リヤフロアパネル４にバッテリパック１６の上部ケース１７を覆うようにカバー部材２３を取り付けることも可能である。

前記バッテリパック１６には、図４に示すように、収容されたバッテリ１５を冷却する冷却装置２９を設けている。冷却装置２９は、カバー部材２３の車両前側に位置する側壁３０（以下「前側側壁３０」と記す。）とバッテリパック１６の上部ケース１７の車両前側に位置する側壁３１（以下「前側側壁３１」と記す。）との間に吸気通路３２を形成している。吸気通路３２は、上流端側をリヤフロアパネル４に形成した開口部２２の下方の車室５外に向けて開放し、下流端側をカバー部材２３の蓋体２７とバッテリパック１６の上部ケース１７の上壁３３との間の内側空間２５に開放し、外部の空気を内側空間２５に取り入れる。
前記冷却装置２９は、カバー部材２３の内側空間２５内に配置したバッテリパック１６の上部ケース１７の上壁３３上面に、エアクリーナ３４を備えている。エアクリーナ３４は、吸気通路３２の下流端に対向するように車両前側に空気の吸入口３５を備えている。エアクリーナ３４は、図４、図５に示すように、吸入口３５から取り入れた空気をフィルタエレメント３６により浄化し、浄化した空気を上部ケース１７の上壁３３の車両後側に形成した供給口３７からバッテリパック１６の収容空間２１内に供給する。
また、前記冷却装置２９は、バッテリパック１６の上部に、冷却ファン３８を取り付けている。冷却ファン３８には、収容空間２１内の空気を排出する冷却ファン用ダクト３９を備えている。冷却ファン用ダクト３９は、上部ケース１７の車両後側に位置する側壁４０（以下「後側側壁４０」と記す。）に形成した排出口４１に接続されている。排出口４１は、上部ケース１７を覆うカバー部材２３の車両後側に位置する側壁４２（以下「後側側壁４２」と記す。）に向かって開いている。排出口４１には、金属製、あるいは、樹脂製の多数の小孔を有する格子状部材４３を取り付けている。
前記エアクリーナ３４によりバッテリパック１６の供給口３７から収容空間２１内に供給された空気は、図４、図５に示すように、吸気ダクト４４を通って下部ケース１８側に降下したのち、冷却ファン３８の吸引力でバッテリ１５に内蔵されるバッテリモジュールの間を通り上部ケース１７側に上昇する。冷却ファン３８に吸引された空気は、冷却ファン用ダクト３９によって上部ケース１７の排出口４１に導かれ、バッテリパック１６外部の、上部ケース１７の後側側壁４０とカバー部材２３の後側側壁４２とに挟まれるカバー部材２３の内側空間２５に排出される。

前記冷却装置２９は、図６〜図９に示すように、バッテリパック１６の上部ケース１７の後側側壁４０に形成した排出口４１の上側及び下側に、それぞれ弾性素材あるいは復元力を有する柔軟素材からなる板状の壁部４５及び壁部４６を前記後側側壁４０に対して直交する方向に立設している。冷却装置２９は、排出口４１の上側の壁部４５（以下「上側壁部４５」と記す。）及び排出口４１の下側の壁部４６（以下「下側壁部４６」と記す。）をそれぞれカバー部材２３の後側側壁４２の内周面に当接して、バッテリパック１６の後側側壁４０と排出口４１の上側壁部４５及び下側壁部４６とカバー部材２３の後側側壁４２とで、排出口４１から吐き出された空気を車両外部へと流通可能とする空気通路４７を画成する排気ダクト４８を形成している。

このように、バッテリパック１６の冷却装置２９は、バッテリパック１６とこのバッテリパック１６を覆うカバー部材２３との間の内側空間２５の狭い隙間に、バッテリパック１６から排出された空気を外部へと排出する空気通路４７を設ける場合、バッテリパック１６の後側側壁４０とこの後側側壁４０に形成した排出口４１の上側壁部４５及び下側壁部４６とカバー部材２３の後側側壁４２とで、排出口４１から吐き出された空気を車両外部へと流通可能とする空気通路４７を画成した構造によって、バッテリパック１６からカバー部材２３までの距離を最大限に活用して空気通路４７を形成することができる。
そのため、排出口４１の直後で空気通路４７の断面積（奥行き寸法）を広く確保でき、空気通路４７内を通過する空気の通気抵抗（圧力損失）を低減して、バッテリ１５の冷却性能を向上させることができる。
さらに、この冷却装置２９は、リヤフロアパネル４にカバー部材２３を取り付けて、バッテリパック１６をリヤフロアパネル４の下方側から車体２に組み付ける際に、上側壁部４５及び下側壁部４６を取り付けた状態でバッテリパック１６を車両１に搭載するだけで、バッテリパック１６と上側壁部４５及び下側壁部４６とカバー部材２３とで空気通路４７を形成できる。
そのため、バッテリパック１６本体自体と空気通路４７を形成する上側壁部４５及び下側壁部４６とを各々異なる作業工程で車体２に組み付ける必要が無くなり、作業者の負担を軽減して、作業性を高めることができる。
また、この冷却装置２９は、空気通路４７を構成する上側壁部４５及び下側壁部４６を弾性素材または柔軟素材で形成しているため、バッテリパック１６をカバー部材２３内に下方から組み付けた際に、または開口部２２にバッテリパック１６を挿入した状態でリヤフロアパネル４にカバー部材２３を上方から取り付けた際に、上側壁部４５及び下側壁部４６とカバー部材２３とが接触して上側壁部４５及び下側壁部４６が変形したとしても、容易に形状を復元でき、断面積を確保した空気通路４７を構成することができる。
これによって、冷却装置２９は、組み付けが容易となり、作業者の作業負担をさらに軽減できる。
それに加えて、この冷却装置２９は、空気通路４７を弾性素材あるいは柔軟素材の上側壁部４５及び下側壁部４６で構成しているため、空気通路４７がバッテリパック１６の後部に形成された場合、車両後部１０が車両後方から外力を受けた際に、空気通路４７を画成する排気ダクト４８がクッションの役割を果たして、バッテリパック１６ヘの衝撃を軽減することができる。

また、バッテリパック１６の冷却装置２９は、図６〜図９に示すように、排出口４１を、バッテリパック１６を構成する上部ケース１７の後側側壁４０の幅方向一端部側（図９において車幅方向右側）に形成している。
前記上側壁部４５は、排出口４１の上側からバッテリパック１６の後側側壁４０の幅方向他端部側（図９において車幅方向左側）へと水平に延びる水平部４９と、この水平部４９の幅方向他端部側であって中央部寄りの先端からリヤフロアパネル４の下方へと延びる鉛直部５０とで構成される。上側壁部４５は、水平部４９に突設した取付部５１を排出口４１上側のバッテリパック１６の後側側壁４０に取り付けている。
前記下側壁部４６は、排出口４１の下側からバッテリパック１６の幅方向他端部側へと水平に延び、且つ上側壁部４５の水平部４９と平行する水平部５２で構成されている。下側壁部４６は、水平部５２を上側壁部４５の水平部４９に対して排出口４１の高さに相当する間隔を開けて平行に対向させ、且つ水平部５２の幅方向他端部側の先端を上側壁部４５の鉛直部５０に対して間隔を開けて対向させた状態で、水平部５２に突設した取付部５３を排出口４１下側のバッテリパック１６の後側側壁４０に取り付けている。
冷却装置２９は、バッテリパック１６の後側側壁４０と排出口４１の上側壁部４５及び下側壁部４６とカバー部材２３の後側側壁４２とで、排出口４１から吐き出された空気を車両外部へと流通可能とする空気通路４７を画成する排気ダクト４８を形成している。この空気通路４７は、バッテリパック１６の後側側壁４０の幅方向一端部側に排出口４１に連通する流入部５４を備え、バッテリパック１６の後側側壁４０の幅方向他端部側であって中央寄りに車両外部の下方に向けて開放する流出部５５を備えている。

このように、冷却装置２９は、上側壁部４５が幅方向一端部側から他端部側へ延びる水平部４９とこの水平部４９から下方へと延びる鉛直部５０とで構成され、下側壁部４６が上側壁部４５の水平部４９と平行する水平部５２で構成される構造であり、バッテリパック１６とカバー部材２３との隙間を利用するだけで、空気通路４７をリヤフロアパネル４下方側の車両外部へと繋げることができ、排出口４１から排出された空気を外部へと導くことができる。
さらに、この冷却装置２９は、上側壁部４５に水平部４９と鉛直部５０とを形成したため、カバー部材２３の下方からバッテリパック１６を挿入して組み付けた際に、または、バッテリパック１６の上方からカバー部材２３をリヤフロアパネル４に組み付けた際に、カバー部材２３の後側側壁４２の内周面と上側壁部４５とが接触したとしても、カバー部材２３の後側側壁４２の内周面に押されて上側壁部４５の水平部４９が完全に倒れ込もうとするのを上側壁部４５の鉛直部５０で抑えることができる。
これによって、冷却装置２９は、空気通路４７を構成し易くすることができる。
さらに、この冷却装置２９は、上側壁部４５に水平部４９と鉛直部５０とを形成したことで、空気通路４７の外部に連通する下流端部の流出部５５を、排出口４１に連通する上流端部の流入部５４に対して、バッテリパック１６の幅方向で他端部側にオフセットさせることができる。
これによって、冷却装置２９は、空気通路４７の下流端部から上流端部、つまり、外部から排出口４１へと被水が浸入し難くすることができる。
また、排出口４１には、小孔を有する格子状部材４３を取り付けたことで、小昆虫や埃がバッテリパック１６内に入ることを防止できる。

この発明は、バッテリパックを搭載した車両の冷却装置において、組付性を良好にし、バッテリの冷却性を向上することができるものであり、電気自動車やハイブリッド車などのバッテリパックを搭載した車両にかぎらず、同様のレイアウトの車両全般に転用可能である。また、車両後部に搭載されたバッテリパックだけでなく、車両前部への搭載であって、同様の配置構成のレイアウトが成立すれば、同様の効果を得ることができる。

１車両
２車体
４リヤフロアパネル
１０車両後部
１４後部空間
１５バッテリ
１６バッテリパック
１７上部ケース
１８下部ケース
２１収容空間
２２開口部
２３カバー部材
２８バッテリパック支持部材
２９冷却装置
３２吸気通路
３４エアクリーナ
３８冷却ファン
３９冷却ファン用ダクト
４０バッテリパック１６の後側側壁
４１排出口
４２カバー部材２３の後側側壁
４３格子状部材
４５上側壁部
４６下側壁部
４７空気通路
４８排気ダクト
４９水平部
５０鉛直部
５２水平部

Claims

高電圧を発生するバッテリが収容されるバッテリパックを、車両のリヤシートよりも車両後方側に形成される空間内に搭載し、前記バッテリパックには、このバッテリパックの内部を流れた空気を外部へと排出する排出口を設けた車両用バッテリパックの冷却装置において、前記リヤシートよりも車両後方側のリヤフロアパネルに開口部を形成し、前記リヤフロアパネルに車両上方側に膨出し且つ前記開口部を車両上方側から覆うカバー部材を取り付け、前記リヤフロアパネルの下方側から前記開口部へと前記バッテリパックを挿入し、前記バッテリパックの上部を前記カバー部材の内側空間内に突出させて配置し、前記バッテリパックの上部の側壁に前記排出口を形成し、この排出口の上側及び下側にそれぞれ弾性素材あるいは柔軟素材からなる板状の壁部を前記側壁に対して直交する方向に立設し、前記上側及び下側の壁部をそれぞれ前記カバー部材の側壁内周面に当接して、前記バッテリパックの側壁と前記上側及び下側の壁部と前記カバー部材の側壁とで前記排出口から吐き出された空気を車両外部へと流通可能とする空気通路を画成したことを特徴とする車両用バッテリパックの冷却装置。
前記排出口を前記バッテリパックの幅方向一端部側に形成し、前記上側の壁部は、前記排出口から前記バッテリパックの幅方向他端部側へと水平に延びる水平部と、この水平部から前記リヤフロアパネルの下方へと延びる鉛直部とで構成され、前記下側の壁部は、前記排出口から前記バッテリパックの幅方向他端部側へと水平に延び、且つ前記上側の壁部の水平部と平行する水平部で構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリパックの冷却装置。