JP2014019426A - バッテリー冷却ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】空気の流れの圧力損失を小さくするとともに、外部からの衝撃によって流路が破損、変形して塞がることを防止し、バッテリーの冷却効率を向上させるバッテリー冷却ダクトを提供する。
【解決手段】車両リアシートとフロアパネルの間に配置され、開口端部が車両室内と連通して室内空気を吸入するように備えられた吸入部と、吸入部の後端部がリアシートとフロアパネルの間から車両後方側に伸びて、室内空気が通過する流路をなす延長部と、延長部の後端部から車両の後方に伸びてなり、延長部を通過した室内空気を開口端部を通して車両のバッテリー側に排出する吐出部、を有して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリー冷却ダクトに関し、より詳細には、車両の室内空気を用いて環境に優しい自動車（ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車）の高電圧部品であるバッテリー、インバーター、低電圧直流変換装置（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ−ｔｏ−ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＬＤＣ）などを冷却させるバッテリー冷却ダクトに関するものである。

環境に優しい自動車は、既存の内燃機関自動車が１００％機械力で駆動されるものとは異なり、高電圧バッテリーによって駆動される（ハイブリッドの場合、内燃機関とバッテリーを併用して駆動）ために多数の高電圧部品で構成されている。バッテリーなどの高電圧部品は、温度によって性能差が生じるので、適正温度を維持することが重要である。車両を駆動するときには、高電圧部品で熱が発生し続けるので、別途の冷却を行わないと、過熱によって部品が損傷したり、誤作動する危険がある。

そこで、高電圧部品が適切な温度を維持して最上の効率を示すことができるように、冷却システムを装着している。特に、バッテリーの冷却が重要である。バッテリーは、通常２０℃〜４０℃の温度で最適の効率で駆動するので、この温度を維持させることが重要である。

バッテリーの冷却は、車内空気に依存することなく車外から直接取り込み熱交換器を通した空気を選択的に用いる提案があるが〔例えば、特許文献１参照〕、これには別途の空調システムを車両に装着することとなり、構造が複雑になり、追加の費用が発生することになる。

通常、車両の室内温度は、人が快適に感じる温度である２０℃〜４０℃を維持するように運転者が調節する。このように、車両の室内空気は、バッテリー冷却に必要な最適温度と同じであるので、別途の空調システムなしに車両の室内空気を用いてバッテリーを冷却させる方法を用いることが多い。例えば、車両のリアシートの側面下側に位置する冷却装置の吸入口から車両室内の空気を吸入し、バッテリー側に延長された流路を通じてバッテリーに送っている〔例えば、特許文献２参照〕。このとき、リアシートの側面から中央部を通ってトランクの下に装着されているバッテリーの下側に流路が構成されるため、流路が長く、屈曲部分が生じて複雑になり、空気の圧力損失が大きくなって効率が低下する原因になっている。

この点を解決するために、ダクトをリアシートとフロアパネルの間に設置し、破損を防止するために、ダクトの上面に保護カバーを装着する方法を使ったりする。しかし、この方法は、流路が簡単になるが、保護カバーを装着するための組立て工程が増え、付加の費用が発生する欠点がある。

上記発明の背景となる技術として説明した事項は、本発明の背景についての理解のためのものであるだけ、この技術分野で通常の知識を持った者にもう知られた従来技術に属することを認めるものとして受け入れられてはいけない。

特開２００５−０９３４３４号公報 特開２０１１−０３１７７８号公報

上記の問題点を解決するためになされた本発明の目的は、直線状の短い流路とし、空気が流れるときの圧力損失が発生しないようにするとともに、外部からの衝撃によって流路が破損、変形して塞がることを防止し、バッテリーの冷却効率を向上させるバッテリー冷却ダクトを提供することにある。

上記の目的を達成するためになされた本発明によるバッテリー冷却ダクトは、車両リアシートとフロアパネルの間に配置され、開口端部が車両室内と連通して室内空気を吸入するように備えられた吸入部と、吸入部の後端部がリアシートとフロアパネルの間から車両後方側に伸びて、室内空気が通過する流路をなす延長部と、延長部の後端部から車両の後方に伸びてなり、延長部を通過した室内空気を開口端部を通して車両のバッテリー側に排出する吐出部、を有して構成される。

以下に、好ましい形態について述べる。
吐出部は、開口端部がバッテリーハウジングと直接結合される。
吸入部から吐出部までは車両リアシートの左側座席と右側座席の間の下側地点に配置される。
吸入部から吐出部までの下端部とフロアパネルの間にはパッドが備えられて、リアシートから伝達される衝撃に対して緩衝作用をする。
吐出部は、延長部の後端で分岐された複数のダクトでなることができる。

延長部の上面には長手方向に沿って内側に湾入した複数の陥入部が、平行に配列されて形成されることができる。
延長部の上面と下面には、対応する形状に陥入部が形成され、陥入部の湾入した部分が互いに接して、リアシートから伝達された荷重を受けて支持することができる。

延長部の上面には長手方向に沿って内側に湾入した複数の圧入部が、平行に離隔して配列されて形成されることができる。
圧入部は、ジグザグ状に配置されることもできる。
延長部の下面には凹部が形成されて圧入部の端部と接して、リアシートから伝達された荷重を受けて支持する。

延長部の上面から下面に向って複数の円筒部材が挿通され、円筒部材が延長部の長手方向に沿って平行に配列されることができる。
円筒部材は、ジグザグ状に配置されることもできる。
延長部の下面には凹部が形成されて円筒部材の端部と接して、リアシートから伝達された荷重を受けて支持する。

延長部には、上面と下面の間に複数のリブが長手方向に平行に設置されることができる。
延長部の下面には凹部が形成されてリブの端部と接して、リアシートから伝達された荷重を受けて支持する。

前述した構造を有する車両のバッテリー冷却ダクトは、従来のバッテリー冷却ダクトが長い曲がった流路に比べて単純で短い流路を形成し、車両室内から吸入された空気の圧力損失を小さくするに効果的である。流路の単純化によって空気の圧力損失が小さくなるので、冷却ファンの容量を小さくすることができ、騷音の低減、さらには原価節減の効果もある。

また、延長部を補強して剛性を確保するので、破損に備えて装備される保護カバーをなくし、材料の節減及び工程の縮小が可能で、原価節減となる。
したがって、本発明のバッテリー冷却ダクトは、これまでのバッテリー冷却ダクトよりバッテリーの冷却効率を増大させることになる。

本発明によるバッテリー冷却ダクトが装着される位置を示す図である。 本発明によるバッテリー冷却ダクトの斜視図であり、陥入部が形成された状態を示す図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。 本発明による圧入部が形成されたバッテリー冷却ダクトを示す図である。 図４のV−V線についての断面図である。 本発明による円筒部材が形成されたバッテリー冷却ダクトを示す図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線についての断面図である。 本発明によるリブが形成されたバッテリー冷却ダクトを示す図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線についての断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態によるバッテリー冷却ダクト装置について詳細に説明する。
図１に示すように、本発明のバッテリー冷却ダクトは、吸入部１００、延長部２００及び吐出部４００を有している。吸入部１００は、車両のリアシート５００とフロアパネル６００の間で、かつリアシート５００の左側座席と右側座席の間の下側地点に配置され、吸入部１００の開口端部が車両室内と連通する。吸入部１００が車両のリアシート５００とフロアパネル６００の間から車両の後方バッテリー側に伸び、延長部２００が形成される。そして、延長部２００の後端部から車両後方のバッテリー側に伸びて吐出部４００が形成され、吐出部４００の開口端部が車両のバッテリーハウジング８００に直接結合されている。

すなわち、図１に示すように、吸入部１００の開口端部が車両室内と連通しているので、吸入部１００に車両の室内空気が吸入され、吸入部１００に吸入された室内空気が延長部２００を通過して吐出部４００の開口端部を通してバッテリー側に排出される、という空気の流路が形成される。車両室内から吸入された空気が、直線に近い流路に沿ってバッテリー側に排出されるので、圧力損失が小さくなる。

吐出部４００は、延長部２００の後端で複数のダクトに分岐された形態とすることができる。このようにすることで、空気が広い面積で排出されてバッテリーの冷却がより円滑になされることができる。

通常、車両のフロアパネル６００とバッテリー冷却ダクトは異なる材質でなっており、車両が駆動すると、フロアパネル６００とバッテリー冷却ダクトの間で摩擦による騷音、衝撃が生ずることがある。また、リアシート５００にバッテリー冷却ダクトを設けたとき、リアシート５００に乗客が着席したときその荷重がバッテリー冷却ダクトにかかり、許容限度以上の圧力によりバッテリー冷却ダクトを破損することもあり得る。

このような問題点を解決するために、本発明では、吸入部１００から吐出部４００までの下端部とフロアパネル６００の間にはパッド７００が備えることができる。パッド７００は、前述したように車両の駆動時に発生する摩擦、騷音及び衝撃を防止すると共に、乗客の荷重によってバッテリー冷却ダクトの破損を保護する役目をする。
また、乗客が着席してリアシート５００から許容限度以上の荷重が延長部２００に伝達されたとき、延長部２００が変形、破損して室内空気の流路が塞がるなどの問題が発生することがあるので、後述するいくつかの方法で延長部２００の荷重支持性能を確保している。

図２は、延長部２００の上面２１０に長手方向に沿って延長部２００の内側に湾入した陥入部２１１が形成された形態を示し、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。図２に示すように、陥入部２１１は長手方向に複数が平行に配列される。また、延長部２００の上面２１０で内側に湾入した陥入部２１１と、延長部２００の下面２３０で内側に湾入した陥入部２１１とが互いに対応するように形成され、湾入した部分が互いに接している。上面２１０の陥入部２１１と下面２３０の陥入部２１１が互いに接して支持部が形成されることで、リアシート５００に伝達された荷重を受けて延長部２００の剛性が確保できる。

図４は、延長部２００の上面２１０に延長部２００の内側に湾入した圧入部２１３が形成された形態を示し、図５は、図４のV−V線での断面図である。図４に示すように、複数の圧入部２１３が互いに離隔して長手方向に平行に配置することができる。あるいは、圧入部２１３はジグザグ状に配置することもできる。圧入部２１３を、このように平行に、あるいはジグザグ状に配置することで、空気の流れが圧入部２１３の側面に衝突して乱流を形成して空気の流れを邪魔するあるいは遮断されることが少なくなり、圧力損失を小さくすることができる。

また、延長部２００の下面２３０には、圧入部２１３の位置に合わせて凹部２３１が形成され、延長部２００の上面２１０で湾入した圧入部２１３の端部と接している。延長部２００の上面２１０の圧入部２１３と、下面２３０の凹部２３１が互いに接して支持部が形成されることで、リアシート５００に伝達された荷重を受けて延長部２００の剛性が確保できる。図５の実施形態では延長部２００の下面に凹部２３１を設けているが、上面２１０と同様な圧入部を下面にも設け、上面の圧入部と下面の圧入部を互いに接するようにしてもよい。

延長部の下面２３０の凹部２３１は、車両のフロアパネル６００に沿って形成することができる。

図６は、延長部２００の上面２１０から延長部２００の下面２３０に円筒部材２１５が挿通された形態を示し、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。図６に示すように、円筒部材２１５は、長手方向に複数が平行に配置することができる。あるいは、円筒部材２１５はジグザグ状に配置することもできる。円筒部材２１５を、このように平行に、あるいはジグザグ状に配置することで、空気の流れが円筒部材２１５の側面に衝突して乱流を形成して空気の流れを邪魔する、あるいは遮断されることが少なくなり、圧力損失を小さくすることができる。

また、延長部２００の下面２３０に凹部２３１を形成して円筒部材２１５の端部と接している。円筒部材２１５と凹部２３１が接触して支持部が形成されることにより、リアシート５００から伝達された荷重を受けて、延長部２００の剛性を確保することができるる。

延長部の下面２３０の凹部２３１は、車両のフロアパネル６００に沿って形成することができる。

図８は、延長部２００の上面２１０と下面２３０の間に複数のリブ２１７が長手方向に平行に設置された形態を示しており、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線での断面図である。図８に示すように、延長部２００の下面２３０には凹部２３１が形成されてリブ２１７の端部と接している。リブ２１７と凹部２３１によって支持部が形成されることで、リアシート５００に伝達された荷重を受けて延長部２００の剛性が確保できる。

延長部の下面２３０の凹部２３１は、車両のフロアパネル６００に沿って形成することができる。

従来のバッテリー冷却ダクトは、車両のリアシート５００の側面下側から車両の後方側のバッテリーに伸びた角形の長い流路を形成して複雑になっていた。したがって、車両の室内から吸入された空気が複雑な流路を通過するにつれて空気の圧力が低下する。本発明は、バッテリー冷却ダクトが車両のリアシート５００の下側から車両の後方側に伸びるので、従来の方式に比べてより簡単な流路を形成し、吸入された空気の流れが滑らかであり、バッテリー冷却ダクトで発生する圧力損失を低減するに有利である。流路の単純化によって空気の圧力損失が減少するので、冷却ファンの容量を縮小することができ、容量縮小による騷音減少及び原価節減の効果もある。

また、リアシート５００から受ける荷重を支持することができるようにした方法で補強するので、適切な性能を安定的に発揮することができるようになる。

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて図示しながら説明したが、添付の特許請求範囲によって決められる技術思想を逸脱しない範疇内で、本発明は、多様に形及び修正可能であるのは当該技術分野の通常の知識を持つ者に明らかである。

本発明は、車両の室内空気を用いて環境に優しい自動車の高電圧部品であるバッテリー、インバーター、低電圧直流変換装置などを冷却させるバッテリー冷却ダクトに適用可能である。

１００；吸入部
２００；延長部
２１０；（延長部の）上面
２１１；陥入部
２１３；圧入部
２１５；円筒部材
２１７；リブ
２３０；（延長部の）下面
２３１；凹部
３００；分岐部
４００；吐出部
５００；リアシート
６００；フロアパネル
７００；パッド
８００；バッテリーハウジング

Claims (15)

1. 車両リアシート（５００）とフロアパネル（６００）の間に配置され、開口端部が車両室内と連通して室内空気を吸入するように備えられた吸入部（１００）と、
   前記吸入部（１００）の後端部がリアシート（５００）とフロアパネル（６００）の間から車両後方側に伸びて、室内空気が通過する流路をなす延長部（２００）と、
   前記延長部（２００）の後端部から車両の後方に伸びてなり、前記延長部（２００）を通過した室内空気を開口端部を通して車両のバッテリー側に排出する吐出部（４００）、
   を有して構成されることを特徴とするバッテリー冷却ダクト。
2. 前記吐出部（４００）は、開口端部がバッテリーハウジング（８００）と直接結合されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷却ダクト。
3. 前記吸入部（１００）から前記吐出部（４００）までは車両リアシート（５００）の左側座席と右側座席の間の下側地点に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷却ダクト。
4. 前記吸入部（１００）から前記吐出部（４００）までの下端部とフロアパネル（６００）の間にはパッド（７００）が備えられて、リアシート（５００）から伝達される衝撃に対して緩衝作用をすることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷却ダクト。
5. 前記吐出部（４００）は、前記延長部（２００）の後端で分岐された複数のダクトでなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷却ダクト。
6. 前記延長部（２００）の上面（２１０）には長手方向に沿って内側に湾入した複数の陥入部（２１１）が、平行に配列されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷却ダクト。
7. 前記延長部（２００）の上面（２１０）と下面（２３０）には、対応する形状に陥入部（２１１）が形成され、前記陥入部（２１１）の湾入した部分が互いに接して、リアシート（５００）から伝達された荷重を受けて支持することを特徴とする請求項６に記載のバッテリー冷却ダクト。
8. 前記延長部（２００）の上面（２１０）には長手方向に沿って内側に湾入した複数の圧入部（２１３）が、平行に離隔して配列されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷却ダクト。
9. 前記圧入部（２１３）は、ジグザグ状に配置されることを特徴とする請求項８に記載のバッテリー冷却ダクト。
10. 前記延長部（２００）の下面（２３０）には凹部（２３１）が形成されて前記圧入部（２１３）の端部と接して、リアシート（５００）から伝達された荷重を受けて支持することを特徴とする請求項８に記載のバッテリー冷却ダクト。
11. 前記延長部（２００）の上面（２１０）から下面（２３０）に向って複数の円筒部材（２１５）が挿通され、前記円筒部材（２１５）が前記延長部（２００）の長手方向に沿って平行に配列されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷却ダクト。
12. 前記円筒部材（２１５）は、ジグザグ状に配置されることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー冷却ダクト。
13. 前記延長部（２００）の下面（２３０）には凹部（２３１）が形成されて前記円筒部材（２１５）の端部と接して、リアシート（５００）から伝達された荷重を受けて支持することを特徴とする請求項１１に記載のバッテリー冷却ダクト。
14. 前記延長部（２００）には、上面（２１０）と下面（２３０）の間に複数のリブ（２１７）が長手方向に平行に設置されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷却ダクト。
15. 前記延長部（２００）の下面（２３０）には凹部（２３１）が形成されて前記リブ（２１７）の端部と接して、リアシート（５００）から伝達された荷重を受けて支持することを特徴とする請求項１４に記載のバッテリー冷却ダクト。

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