JP2014043225A - 車両用バッテリパックの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの出力性能を安定化でき、騒音の発生を抑制して乗員に与える不快感を低減でき、バッテリを被水の悪影響から保護できる車両用バッテリパックの冷却構造を提供する。
【解決手段】冷却風を内部に導入する導入口１６および冷却風を外部へ排出する排出口１７を備えるケース１１内に、バッテリ１２と、冷却風を送る冷却ファン１３と、が配置されたバッテリパック１の冷却構造において、導入口１６をバッテリパックの車両上下方向で排出口１７よりも下側に配置し、ケース１１の外側に、排出口１７と導入口１６との間を冷却風環流管１４で連通するように接続し、冷却風環流管１４の途中に放熱器１５を介在させ、この放熱器１５をリヤフロアパネル１０４の下方を流れる走行風が当たる位置に配置した。
【選択図】図４

Description

本発明は車両用バッテリパックの冷却構造に関し、さらに詳しくは、電気自動車などの電動車両に搭載される車両用バッテリパックの冷却構造に関する。

一般に、バッテリの出力性能を高めるために、バッテリの温度を適温に保つことが望ましい。従来のバッテリパックでは、車両走行中や一時停止（例えば、渋滞、信号待ちなど）中に拘わらずに、バッテリの温度が閾値以上となった場合、バッテリパック用の冷却ファンを回転させるようになっている。この冷却ファンの回転により、外部（大気）の冷却風をバッテリパック内に取り込んで、バッテリパック内で加熱された冷却風（空気）を冷却ファンで吐き出してバッテリを冷却するようになっている。一方、車両走行中や一時停止中であっても、バッテリの温度が閾値以下になった場合には、バッテリの温度を適温に戻すために、冷却ファンの回転を停止するようになっている。このような構造のバッテリボックスとして、車両の床下に車両前後方向に延びるシャーシフレームを配置し、このシャーシフレームの下側からバッテリボックスを取り付け、バッテリボックスに形成した通気孔を外部（大気）に開放した構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、この他の構造としては、リヤシートの後部フロア下にバッテリモジュールを有する電源ユニットを搭載し、電源ユニットの冷却空気導入口をリヤシートの後方に開口した構造が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１００４８１号公報 特開２０１０−２８５１５１号公報

上記特許文献１に開示された構造では、通気孔が外部（大気）に開放されているため、雨水や雪や水分などを多く含んだ走行風（空気）が通気孔からバッテリボックス内に侵入し易い。したがって、このような従来構造では、バッテリボックス内で使用される結線部（例えば、金属素材からなるバスバーなど）が腐食したり、錆びたりして、バッテリに悪影響を与える虞がある。したがって、このような従来構造では、バッテリの出力性能が低下する虞がある。また、このような従来構造では、シートの下方側にバッテリを搭載しているため、バッテリボックスに搭載される冷却ファンが回転する騒音がバッテリ収容ケース内部から通気孔を介して外部（大気）に漏れ出るとう問題がある。このため、このような従来構造では、冷却ファンの回転に伴う騒音が、車室内へと侵入して乗員に不快感を与える虞がある。また、特許文献２に開示された構造では、雨水や雪などが直接冷却空気導入口から電源ユニットに侵入することを防止できる。しかし、特許文献２に開示された構造では、電源ユニットの内部に配置されるファンの騒音が冷却空気導入口から車室内あるいはリヤシート側に向けて漏れることにより乗員に不快感を与える虞がある。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、バッテリの出力性能を安定化でき、騒音の発生を抑制して乗員に与える不快感を低減でき、バッテリを被水の悪影響から保護できる車両用バッテリパックの冷却構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、冷却風を内部に導入する導入口および冷却風を外部へ排出する排出口を備えるケース内に、バッテリと、このバッテリに冷却風を送る冷却ファンと、が配置された車両用バッテリパックの冷却構造において、導入口をバッテリパックの車両上下方向で排出口よりも下側に配置し、ケースの外側に、排出口と導入口との間を冷却風環流管で連通するように接続し、冷却風環流管の途中に放熱器を介在させ、放熱器を車両のフロアパネルの下方を流れる走行風が当たる位置に配置したことを特徴としている。

上記態様としては、リヤシートよりも車両前後方向の後方に位置するフロアパネルに開口部を形成し、開口部に前記バッテリパックの上部を外側から覆うカバー部材が設けられ、開口部内にバッテリパックの上部を配置し、バッテリパックのケースに、フロアパネルよりも下側に位置する棚部を形成し、棚部に放熱器を搭載し、放熱器を棚部とカバー部材とで囲まれた空間に配置することが好ましい。

上記態様としては、ケースは、フロアパネルの下方側に配置される下側ケース部と、下側ケース部の上部を塞ぐ上側ケース部と、を備え、上側ケース部に、排出口と導入口を形成し、かつ棚部を形成することが好ましい。

上記態様としては、バッテリパックの車両幅方向の端部に、棚部を形成し、棚部に搭載された放熱器に、棚部より車両幅方向外側に延び、かつ車両前後方向前側に向かって延びる導風板を取り付けることが好ましい。

本発明によれば、バッテリの出力性能を安定化でき、騒音の発生を抑制して乗員に与える不快感を低減でき、バッテリを被水の悪影響から保護できる車両用バッテリパックの冷却構造を実現できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの冷却構造を適用した車両の側面説明図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの冷却構造を適用した車両後部の平面説明図である。 図３は、図２III−III線で切断した状態を示す断面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの冷却構造を適用した車両を後方から見た状態を示す背面説明図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの冷却構造の要部を示す側面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの冷却構造の要部を示す平面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの冷却構造の変形例の要部を示す平面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの冷却構造の変形例の要部を示す正面図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパック（以下、バッテリパックと云う。）の冷却構造の詳細を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、説明の便宜を図るために、図中において車両の前後方向、左右方向、ならびに上下方向を矢印で示す。

［車両の概略構成］
本実施の形態に係る冷却構造が適用されるバッテリパックは、例えば、電気自動車などの電動車両に搭載される。図１に示すように、バッテリパック１は、車両１００の車両後部１０１におけるリヤシート１０２よりも車両前後方向後方側に配置されている。なお、リヤシート１０２は、シートクッション１０２Ａと、シートバック１０２Ｂと、を備えている。したがって、より具体的には、バッテリパック１は、シートクッション１０２Ａの車両前後方向後方に配置されている。

図２に示すように、車両後部１０１の車両幅（左右）方向の両側には、それぞれ車両前後方向に延びる一対のリヤサイドメンバ１０３が設けられている。これらリヤサイドメンバ１０３の上には、リヤフロアパネル１０４が設けられている。車両後部１０１には、リヤフロアパネル１０４を挟むように車両幅方向の両側に後輪１０５が配置されている。このリヤフロアパネル１０４には、バッテリパック１の上部を挿入する略矩形状の開口部１０６が形成されている。図３に示すように、リヤフロアパネル１０４には、開口部１０６の上部を覆うように形成された筒状のカバー部材を構成するカバーパネル１０７が設けられている。このカバーパネル１０７の上部開口には、リッド１０８が装着されている。なお、カバー部材は、リッド１０８も含んで構成されている。

図３に示すように、リヤフロアパネル１０４の車両前後方向後方には、車両幅方向に沿ってリヤバンパ１０９が設けられている。一対のサイドメンバ１０３の車両前後方向の後端部１０３Ａ（図２参照）には、バックパネル１１０が車両幅方向に沿うように設けられている。図１および図３に示すように、バックパネル１１０は、リヤフロアパネル１０４よりも下方に延びるように配置されている。

図１に示すように、車両１００には、エンジン１１１からリヤフロアパネル１０４よりも下方を通って車両前後方向後方へ向けて延びるように排気管１１２が配置されている。図４に示すように、排気管１１２の下流側端部の排気ガス排出口１１２Ａは、車両後部１０１の後端部の下方に配置されている。さらに、排気ガス排出口１１２Ａは、車両後部１０１の下方の空間における、車両幅方向一方側としての車両右側に偏在して配置されている。

［バッテリパックの冷却構造］
次に、本実施の形態に係るバッテリパックの冷却構造について説明する。図３に示すように、バッテリパック１は、ケース１１と、このケース１１内に収納された複数のバッテリ１２と、ケース１１内に設けられた冷却ファン１３と、ケース１１の外側に設けられた冷却風環流管１４と、冷却風環流管１４の途中に介在された放熱器１５と、を備える。

図２〜図５に示すように、バッテリパック１は、リヤフロアパネル１０４に形成した開口部１０６に上部が挿入された状態で保持されている。上述のように、バッテリパック１の上部は、リヤフロアパネル１０４の開口部１０６の周縁から立ち上がるように形成された筒状のカバーパネル１０７と、このカバーパネル１０７の上部開口部に装着されたリッド１０８で覆われている。このため、カバーパネル１０７およびリッド１０８は、荷室側の空間とバッテリパック１を配置する空間とを区画している。なお、バッテリパック１を配置する空間は、車外からの走行風（空気）が導入できるようになっている。

図３に示すように、ケース１１は、略直方体形状の筐体である。このケース１１は、上側ケース部１１Ａと、下側ケース部１１Ｂと、を備える。図２に示すように、ケース１１の上部分である上側ケース部１１Ａの平面輪郭は、開口部１０６内に収まるような大きさに形成されている。なお、下側ケース部１１Ｂは、上側ケース部１１Ａの筐体状部分に比べて平面輪郭が大きく設定されている。この上側ケース部１１Ａには、筐体状部分が存在しない板状の棚部１１Ａ１が形成されている。図２に示すように、棚部１１Ａ１は、バッテリパック１の車両幅方向の端部に設けられている。この棚部１１Ａ１は、上面が平面であり、導入口１６が形成されている。そして、導入口１６には、冷却風環流管１４の下流端がケース１１内と連通するように接続されている。また、図３および図４に示すように、下側ケース部１１Ｂの周縁には、バッテリパック１を車体側へ取り付けるためのフランジ部１１Ｂ１が周回するように形成されている。なお、上側ケース部１１Ａの周縁には、下側ケース部１１Ｂのフランジ部１１Ｂ１に接合するフランジ部（図示省略する）が形成されている。

ケース１１内には、複数のバッテリ１２を組み合わせたモジュールが複数段をなすように収納されている。一般に、リヤフロアパネル１０４は、フロント側の車室のフロアに比べて高い位置に設けられている。したがって、本実施の形態では、バッテリパック１における下側ケース部１１Ｂを、リヤフロアパネル１０４の下方の大きな空間を利用して配置している。このため、本実施の形態では、全体として容量およびサイズが大きなバッテリパック１を、リヤフロアパネル１０４の上下の空間に効率的に搭載できる。

図３に示すように、本実施の形態において、冷却ファン１３は、バッテリパック１のケース１１内の上部に配置され、ケース１１内を通過してバッテリ１２を冷却する冷却風を発生させる。図４に示すように、冷却ファン１３は、導入口１６からケース１１内に導入された冷却風を、上側ケース部１１Ａの後面部１１Ｒ側に形成した排出口１７に向けて排気するように駆動される。すなわち、排出口１７は、バッテリパック１内の冷却風（空気）を外部へ排出するようになっている。冷却風環流管１４は、排出口１７に連通するように接続されている。上記導入口１６は、車両上下方向で排出口１７よりも下側に配置されている。

本実施の形態では、放熱器１５としてインタークーラを用いている。なお、図５に示すように、放熱器１５は、リヤフロアパネル１０４の下方を流れる走行風Ｆｗが当たる位置に配置されている。具体的には、放熱器１５は、棚部１１Ａ１とカバーパネル１０７とで囲まれた空間に配置されている。

［作用および効果］
以上、本実施の形態に係るバッテリパックの冷却構造について説明したが、以下に作用および効果について説明する。
本実施の形態に係るバッテリパック１の冷却構造では、バッテリ１２で加熱された冷却風がバッテリパック１の排出口１７から排出されて冷却風環流管１４を通って、バッテリパック１の導入口１６へ流れ込む。その際、図４〜図６に示すように、この冷却構造では、冷却風環流管１４の途中で、かつ走行風Ｆｗが当たる位置に放熱器１５を配置されている。このため、この冷却構造では、排出口１７から導入口１６へと向かう冷却風Ｆ１を導入口１６の手前で放熱器１５により冷却して、適度に冷却された冷却風Ｆ２を、導入口１６を介してバッテリパック１内へ流し込むことができる。これによって、バッテリ１２の温度を適温に保つことができ、バッテリ１２の出力性能を安定させることができる。

また、本実施の形態では、バッテリパック１の排出口１７と導入口１６とを冷却風環流管１４で接続しているため、冷却風環流管１４によって排出口１７と導入口１６とが外部（大気）に向けて開口または露出することを防止できる。そのため、バッテリパック１の内部を密閉状態にすることができ、冷却ファン１３の回転によって生じる騒音がバッテリパック１の排出口１７や導入口１６などから漏れ出ることを防止できる。これによって、本実施の形態では、バッテリパック１からの騒音が車室内へ伝達されることを抑制でき、乗員に与える不快感を低減できる。

さらに、本実施の形態では、上記構造のように、冷却風環流管１４によってバッテリパック１の内部を密封状態にできるため、雨水や雪や水分や小昆虫などを含んだ走行風（空気）Ｆｗが導入口１６や排出口１７に侵入することを防止できる。これによって、バッテリパック１内で使用される結線部（例えば、金属素材を使用したバスバーなど）の腐食や錆が生じるのを抑制して、バッテリ１２を被水などの悪影響から保護でき、バッテリの出力性能を高めることができる。

また、本実施の形態に係るバッテリパック１の冷却構造では、バッテリパック１をリヤフロアパネル（フロアパネル）１０４の下側から車体の下部に搭載したとしても、リヤシート１０２より後方の荷室空間を利用してバッテリパック１の上部をリヤフロアパネル１０４よりも上方に突出できる。そのため、本実施の形態では、バッテリパック１の車両上下方向の高さ寸法を高く設定できる。これによって、バッテリパック１内の容積を拡大できるため、バッテリ１２の必要容量を増加でき、バッテリ１２の出力性能を安定させることができる。

さらに、本実施の形態では、上記構造としたことにより、リヤフロアパネル１０４の開口部１０６にバッテリパック１の上部が覆われるカバー部材としてのカバーパネル１０７やリッド１０８を取り付けているため、カバーパネル１０７およびリッド１０８によって囲まれた内側空間がリヤフロアパネル１０４の下方の空間に加わるため、大きなバッテリパックを配置するための空間を設けることができる。車両１００を走行させる際には、走行風Ｆｗは、リヤフロアパネル１０４の下面に沿って流れて、カバーパネル１０７の内側空間に流れ込みやすくなる。そして、本実施の形態では、棚部１１Ａ１を設けこの棚部１１Ａ１の上に放熱器１５を配置することで、リヤフロアパネル１０４の下面に沿って流れる走行風Ｆｗが直接当たり易い位置に放熱器１５を配置でき、放熱器１５の冷却性を高めることができる。

また、本実施の形態では、走行風Ｆｗが流れ込み易いカバーパネル１０７の内側空間内に向けて放熱器１５を車両上下方向上方側に拡大できるため、放熱器１５の容量を拡大できるとともに、放熱器１５を通過する走行風量を増加させることができる。これによって、放熱器１５の冷却性能を高めて、導入口１６の手前で冷却風環流管内１４を通過する冷却風Ｆ１を確実に冷却できる。さらに、本実施の形態では、棚部１１Ａ１の上に放熱器１５を配置したことで、バッテリパック１のケース１１と放熱器１５とを一体にでき、バッテリパック１の省スペース化を図ることがでる。したがって、本実施の形態では、バッテリパック１の車体への搭載性を高めることができ、作業者の作業負担を軽減できる。

さらに、本実施の形態では、上記構造によって、上側ケース部１１Ａに排出口１７と導入口１６と棚部１１Ａ１とを形成しているため、排出口１７と導入口１６とを連絡する冷却風環流管１４と放熱器１５とを上側ケース部１１Ａと一体化できる。これによって、冷却風環流管１４と放熱器１５とを上側ケース部１１Ａに締結した状態でバッテリパック１を車両に組み付けることができ、バッテリパック１の組み付け性を高めることができ、作業者の作業負担を軽減できる。

また、本実施の形態では、上記構造により、上側ケース部１１Ａにリヤフロアパネル１０４の下面に沿って流れる走行風Ｆｗを確実に当てることでき、上側ケース部１１Ａに設けられる放熱器１５に直接接触する走行風量を増加させることができ、放熱器１５の冷却性能を高めることができる。

さらに、本実施の形態に係る冷却構造では、冷却風環流管１４および放熱器１５が配置される棚部１１Ａ１が車両幅方向において、排気管１１２と反対側に配置されている。このため、本実施の形態では、放熱器１５が排気管１１２の熱気の影響を受けにくいという効果を奏する。

［変形例］
図７および図８は、本実施の形態に係るバッテリパックの冷却構造の変形例である。なお、この変形例の構成は、上記実施の形態に係る冷却構造と略同様の構成であるが、導風板１８を備える点で異なる。この導風板１８は、棚部１１Ａ１より車両幅方向外側に延び、かつ車両前後方向前側に向かって延びるように配置されている。この導風板１８は、棚部１１Ａ１の上方に配置された放熱器１５に向けて走行風Ｆｗを導くように配置されている。

この変形例では、放熱器１５の車両幅方向外側を流れる走行風Ｆｗを導風板１８によって放熱器１５のコア部へと案内でき、少しでも多くの走行風Ｆｗを放熱器１５のコア部へ流すことができる。これによって、放熱器１５の冷却性能を高めることができ、排出口１７から冷却風環流管１４を介して導入口１６へ環流する冷却風Ｆ１の温度を確実に低減できる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施の形態では、バッテリパック１をリヤフロアパネル１０４の近傍に配置したが、これに限定されるものではなく、例えばエンジンルームにバッテリパック１を配置する場合にも本発明は適用可能である。

１ バッテリパック
１１ ケース
１１Ａ 上側ケース部
１１Ｂ 下側ケース部
１１Ａ１ 棚部
１２ バッテリ
１３ 冷却ファン
１４ 冷却風環流管
１５ 放熱器
１６ 導入口
１７ 排出口
１８ 導風板
１００ 車両
１０１ 車両後部
１０２ リヤシート
１０４ リヤフロアパネル
１０６ 開口部
１０７ カバーパネル
１０８ リッド

Claims (4)

1. 冷却風を内部に導入する導入口および冷却風を外部へ排出する排出口を備えるケース内に、バッテリと、当該バッテリに冷却風を送る冷却ファンと、が配置された車両用バッテリパックの冷却構造において、
   前記導入口を前記バッテリパックの車両上下方向で前記排出口よりも下側に配置し、
   前記ケースの外側に、前記排出口と前記導入口との間を冷却風環流管で連通するように接続し、
   前記冷却風環流管の途中に放熱器を介在させ、
   該放熱器を車両のフロアパネルの下方を流れる走行風が当たる位置に配置した
   ことを特徴とする車両用バッテリパックの冷却構造。
2. リヤシートよりも車両前後方向の後方に位置する前記フロアパネルに開口部を形成し、該開口部に前記バッテリパックの上部を外側から覆うカバー部材が設けられ、前記開口部内に前記バッテリパックの上部を配置し、
   前記バッテリパックの前記ケースに、前記フロアパネルよりも下側に位置する棚部を形成し、該棚部に前記放熱器を搭載し、
   前記放熱器を前記棚部と前記カバー部材とで囲まれた空間に配置した
   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構造。
3. 前記ケースは、前記フロアパネルの下方側に配置される下側ケース部と、該下側ケース部の上部を塞ぐ上側ケース部と、を備え、
   前記上側ケース部に、前記排出口と前記導入口を形成し、かつ前記棚部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の車両用バッテリパックの冷却構造。
4. 前記バッテリパックの車両幅方向の端部に、前記棚部を形成し、前記棚部に搭載された前記放熱器に、前記棚部より車両幅方向外側に延び、かつ車両前後方向前側に向かって延びる導風板を取り付けたことを特徴とする請求項２に記載の車両用バッテリパックの冷却構造。

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