JP2014129039A - 電池の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体による冷却ファンの故障を低減することができる電池の冷却装置の提供。
【解決手段】電池の冷却装置は、冷却ブロアと、前記冷却ブロアに接続するダクトと、前記ダクトにおける前記冷却ブロアと接続される側とは逆側に設けられ、冷却風を取り入れる吸気口と、前記ダクトに設けられ、前記吸気口から前記ダクト内に流れ込む液体が溜まる液溜め部と、前記ダクトに設けられ、前記液溜め部に溜まる液体を前記ダクトの外部に排出する排出口と、前記ダクトに設けられ、前記吸気口から前記ダクト内に流れ込む液体が前記ダクト内を前記冷却ブロアに向かって流れるのを抑制する仕切り壁とを含む。
【選択図】図３

Description

本開示は、電池の冷却装置に関する。

従来から、車両のシート下方のフロアパネル上に配設されるバッテリの冷却構造であって、フロアパネルのシート下方の部位に基本面より下方に膨出する凹部を形成し、該凹部にバッテリを配置するとともに、該バッテリの車両前方且つシート下方に電動ファンを配設し、該電動ファンから延びる冷却ダクトをフロアパネルを貫通して該フロアパネルとフロアサイドメンバとで形成される閉断面空間内に通し、その端部をバッテリに接続したことを特徴とする車両のバッテリ冷却構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2011-063042号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の構成のように、シート下方に電動ファンを配設する構成では、シート上で液体を溢すと電動ファンに液体が流れ込んで電動ファンの故障につながる虞がある。

そこで、本開示は、液体による冷却ファンの故障を低減することができる電池の冷却装置の提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、冷却ブロアと、
前記冷却ブロアに接続するダクトと、
前記ダクトにおける前記冷却ブロアと接続される側とは逆側に設けられ、冷却風を取り入れる吸気口と、
前記ダクトに設けられ、前記吸気口から前記ダクト内に流れ込む液体が溜まる液溜め部と、
前記ダクトに設けられ、前記液溜め部に溜まる液体を前記ダクトの外部に排出する排出口と、
前記ダクトに設けられ、前記吸気口から前記ダクト内に流れ込む液体が前記ダクト内を前記冷却ブロアに向かって流れるのを抑制する仕切り壁とを含む、電池の冷却装置が提供される。

本開示によれば、液体による冷却ファンの故障を低減することができる電池の冷却装置が得られる。

冷却装置１０の車両搭載状態の一例を概略的に示す側面透視図である。 冷却装置１０のダクト３０の一例を示す上面図である。 図３（Ａ）は、図２のラインＡ−Ａに沿った断面図であり、図３（Ｂ）は、図２のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。 冷却装置１０の動作時における冷却風の流れの一例を模式的に示す図である。 図５（Ａ）は、冷却装置１０内に液体が侵入した状態の一例を示す断面図であり、図５（Ｂ）は、同状態を示す他の断面図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、冷却装置１０の車両搭載状態の一例を概略的に示す側面透視図である。冷却装置１０は、電池１を冷却するために車両に搭載される。冷却装置１０は、電池１と共に車両のフロアパネル２上に設けられる。図1に示す例では、冷却装置１０は、前席のシート下方に設けられている。尚、図1に示す例では、冷却装置１０は、電池１よりも前方に設けられているが、電池１と横方向に並んで配置されてもよいし、電池１とL字形をなす態様で配置されてもよいし、配置関係は任意である。

電池１は、任意の電池であってよい。電池１は、典型的には、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される種の高圧バッテリである。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、電気モータ及び内燃機関を備える車両である。電気自動車は、車両の動力源として電気モータのみを備える車両である。いずれの場合も、電池１は、電気モータの電力源として使用されてよい。電池１は、複数の単電池をスタックして構成される組電池(電池スタック)であってよい。

冷却装置１０は、以下で詳説するように、冷却ブロア２０と、ダクト３０とを含む（図３参照）。

冷却ブロア２０は、空気の流れを形成する。冷却ブロア２０の構成自体は任意であってよい。冷却ブロア２０は、典型的には、電動式のファンである。

図２は、冷却装置１０のダクト３０の一例を示す上面図である。図３（Ａ）は、図２のラインＡ−Ａに沿った断面図であり、図３（Ｂ）は、図２のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。尚、図３（Ａ）には、参考として、冷却ブロア２０が図示されていると共に、フロアパネル２に敷かれるカーペットの面（カーペット面）４が図示されている。尚、この例では、冷却装置１０は、フロアパネル２とカーペットの間に設けられている。冷却装置１０とカーペットとの間には、剛性のあるボード部材が敷かれてもよい。

ダクト３０は、図２に示すように、吸気口側ダクト部３１０と、ブロア側ダクト部３２０とを含み、閉じた断面の管路を画成する。吸気口側ダクト部３１０及びブロア側ダクト部３２０は、図３（Ａ）に示すように、カーペット面４に沿った上面を備える。ブロア側ダクト部３２０は、一端が吸気口側ダクト部３１０に接続され、他端（冷却ブロア接続部３６０）が冷却ブロア２０に接続される。尚、図３（Ａ）に示す例では、冷却ブロア接続部３６０は、冷却ブロア２０の搭載位置に対応して斜め下方に開口されている。

尚、吸気口側ダクト部３１０とブロア側ダクト部３２０は、別々に形成され、組み付けられて一体化されてよい。また、吸気口側ダクト部３１０は、更に上下で２分割して形成され、一体化されることで構成されてもよい。尚、吸気口側ダクト部３１０とブロア側ダクト部３２０は、樹脂により形成されてよい。

吸気口側ダクト部３１０には、吸気口３４０が設けられる。吸気口３４０は、典型的には、図２に示すように、吸気口側ダクト部３１０と一体的に形成される。吸気口３４０は、ダクト３０内の空間３７０をダクト３０外部に連通させる。吸気口３４０の形状や数、サイズ等は任意であってよい。図２に示す例では、吸気口３４０は、格子状に複数個形成されている。

吸気口３４０は、図２及び図３（Ａ）に示すように、車両のフロアパネルのカーペット面４に開口するように設けられる。即ち、吸気口３４０は、カーペット面４に沿った吸気口側ダクト部３１０の上面に形成される。

吸気口側ダクト部３１０には、液溜め部７０が設けられる。液溜め部７０は、吸気口３４０からダクト３０内に流れ込む液体を溜める機能を備える。液溜め部７０は、吸気口側ダクト部３１０の下面３１２とブロア側ダクト部３２０の下面３２２との段差により画成される。即ち、吸気口側ダクト部３１０の下面３１２は、ブロア側ダクト部３２０の下面３２２よりも低く、吸気口側ダクト部３１０内におけるブロア側ダクト部３２０の下面３２２より低い空間部分が、液溜め部７０を構成する。液溜め部７０は、吸気口側ダクト部３１０の幅方向（Ｙ方向）の全幅に亘って形成されてもよいし、幅方向の一部に形成されてもよい。

液溜め部７０は、吸気口３４０の直下に形成されてもよいし、吸気口３４０よりも冷却ブロア２０側(後流側)に形成されてもよいし、形成場所は任意である。図３（Ａ）に示す例では、液溜め部７０は、吸気口側ダクト部３１０の下部全体により構成される。液溜め部７０は、好ましくは、図３（Ａ）に示すように、冷却ブロア２０側が吸気口３４０側よりも低くなるように傾斜した底面７０ａを備える。尚、図３（Ａ）に示す例では、液溜め部７０の底面７０ａ（＝吸気口側ダクト部３１０の下面３１２）は、直線的に傾斜しているが、底面７０ａは、湾曲部や段差部を含んで傾斜してもよい。

吸気口側ダクト部３１０には、液溜め部７０に溜まる液体をダクト３０の外部に排出する排出口４０が設けられる。排出口４０は、液溜め部７０の任意の位置に設けられてもよく、また、任意の方向に開口してもよい。但し、排出口４０は、好ましくは、液溜め部７０の最下部に設けられる。また、排出口４０は、好ましくは、液体の重力成分で液体の排出が促進される方向(即ち鉛直下向き成分を含む方向)に開口する。図３（Ａ）に示す例では、排出口４０は、液溜め部７０の最下部、即ち液溜め部７０の傾斜している底面７０ａの端部に設けられている。より具体的には、図３（Ａ）に示す例では、排出口４０は、ブロア側ダクト部３２０の下面３２２と吸気口側ダクト部３１０の下面３１２（液溜め部７０の底面７０ａ）との間に画成されている。また、図３（Ａ）に示す例では、排出口４０は、底面７０ａの傾斜に伴って、斜め下方向(鉛直下向き成分を持つ方向)に開口している。

排出口４０は、単なる開口であってもよいが、図３（Ａ）に示すように、開閉可能な弁４２が設けられてもよい。弁４２の構成は任意であるが、簡易な構成であってよい。図３（Ａ）では、閉位置の弁４２が概略的に破線で示され、開位置の弁４２が概略的に実線で示されている。図３（Ａ）に示す例では、弁４２は、常態で、重力の作用により閉位置に位置しており、液溜め部７０内に液体が流入したときに、液溜め部７０に溜まる液体の圧力又は流れの圧力により開位置へと移動される。尚、弁４２は、スプリングなどにより閉位置に付勢されてもよい。

吸気口側ダクト部３１０には、仕切り壁(遮蔽板)５０が設けられる。仕切り壁５０は、吸気口３４０からダクト３０内に流れ込みうる液体がダクト３０内を冷却ブロア２０に向かって流れるのを抑制するように構成・配置される。仕切り壁５０は、吸気口側ダクト部３１０と一体に形成されてもよいし、別に形成されてから一体化されてもよい。

仕切り壁５０は、図３（Ａ）に示すように、ダクト３０内の空間３７０を冷却ブロア側の空間３７０Ａと吸気口側の空間３７０Ｂとに部分的に仕切る態様で上下方向に延在する。尚、ここで、「部分的に仕切る」とは、冷却ブロア側の空間３７０Ａと吸気口側の空間３７０Ｂとを完全に分離する態様の仕切り方でなく、冷却ブロア側の空間３７０Ａと吸気口側の空間３７０Ｂとの間の連通（冷却風等の流通）を可能とする仕切り方であることを意味する。図３（Ａ）に示す例では、仕切り壁５０の下端は、吸気口側ダクト部３１０の下面３１２まで延在せず、また、図３（Ｂ）に示すように、仕切り壁５０のＹ方向両側（図の上下側）端は、吸気口側ダクト部３１０のＹ方向両側の側面から離間している。

尚、図３（Ａ）に示す例では、仕切り壁５０は、鉛直方向に延在しているが、鉛直面に対して僅かに傾斜していてもよい。また、図３（Ａ）に示す例では、仕切り壁５０は、吸気口３４０における冷却ブロア２０側の端部において上下方向に延在しているが、より冷却ブロア２０側に配置されてもよい。例えば、仕切り壁５０は、ブロア側ダクト部３２０の吸気口３４０側の開口からＸ方向で離間する態様で、配置されればよい。

仕切り壁５０は、上述の如く吸気口３４０からダクト３０内に流れ込みうる液体がダクト３０内を冷却ブロア２０に向かって流れるのを抑制する機能(以下、「液体流入抑制機能」ともいう)に加えて、冷却ブロア２０の作動音（気流音）が車室内に伝達するのを抑制する機能(以下、「ノイズ低減機能」ともいう)も備える。図３（Ａ）には、矢印Ｒにて概略的に、冷却ブロア２０の作動音（気流音）がダクト３０内を反射して吸気口３４０側に向かう伝播態様が示されている。図３（Ａ）にて矢印Ｒにて概略的に示すように、仕切り壁５０を設けることにより、吸気口３４０側に向かう冷却ブロア２０の作動音（気流音）が仕切り壁５０に当たるので、冷却ブロア２０の作動音が吸気口３４０側に直接伝達されるのを防止することができる。

仕切り壁５０には、好ましくは、ノイズ低減機能を更に高める観点から、吸音材６０が設けられる。吸音材６０は、吸音性のある任意の材料で形成されてよく、例えばグラスウールやロックウール等の無機質繊維、アルミニウム繊維等の金属繊維材料、ポリスチレン系樹脂やポリエチレン系樹脂等のような合成樹脂発泡体、ウレタンやゴム系の軟質な材料、多孔質材料等から形成されてよく、又は、これら材料を含む適切な種々の材料の複合体若しくは積層体により構成されてもよい。吸音材６０は、仕切り壁５０の両側に設けられてもよいが、好ましくは、図３（Ａ）に示すように、仕切り壁５０における冷却ブロア２０側の表面にのみ設けられる。

仕切り壁５０の外形形状は、冷却空気の流れを顕著に阻害せずに上記の液体流入抑制機能及びノイズ低減機能が実現されるように適切に決定されてよい。図２及び図３（Ｂ）に示す例では、仕切り壁５０は、ブロア側ダクト部３２０の吸気口３４０側の開口形状に対応した形状を備える。尚、図３（Ｂ）には、ブロア側ダクト部３２０の吸気口３４０側の開口形状３２４が二点差線で示されている。これにより、Ｘ方向に視て、ブロア側ダクト部３２０の吸気口３４０側の開口が仕切り壁５０により塞がれるので(但し、Ｘ方向では両者は離間している)、液体流入抑制機能及びノイズ低減機能を効果的に実現することができる。尚、図２及び図３（Ｂ）に示す例では、仕切り壁５０がブロア側ダクト部３２０の吸気口３４０側の開口形状３２４に対応した形状を有することから、仕切り壁５０の下端の高さはブロア側ダクト部３２０の下面３２２の高さと一致することになる。

図４は、冷却装置１０の動作時における冷却風の流れの一例を模式的に示す図である。冷却装置１０の動作時、図４に矢印Ｐにて示すように、冷却ブロア２０の作動により、吸気口３４０から空気(車室内の空気)が取り込まれる。吸気口３４０から冷却ブロア側の空間３７０Ａ内に取り込まれた空気は、仕切り壁５０の下端と吸気口側ダクト部３１０の下面３１２の間の空間を通って、吸気口側の空間３７０Ｂへと入る。次いで、ブロア側ダクト部３２０内を通って冷却ブロア２０より後流側に送られる。尚、冷却ブロア２０より後流側は、別のダクトを介して電池１（例えば、電池１を含む電池パックの冷却路の入口）に接続されてよい。

図５（Ａ）は、冷却装置１０内に液体が侵入した状態の一例を示す断面図(図３（Ａ）の断面に相当)であり、図５（Ｂ）は、同状態を示す他の断面図（図３（Ｂ）の断面に相当)である。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、冷却装置１０内に侵入した液体は、ハッチング部９０に示すように、液溜め部７０に溜まる。尚、冷却装置１０内への液体の侵入は、吸気口３４０から生じうる。例えば、車室内で乗員が液体(例えば飲料水)を溢した場合等に生じうる。吸気口３４０からダクト３０内へ侵入する液体は、先ず、液溜め部７０に溜まる。その際、液体は、液溜め部７０の傾斜した底面７０ａに起因して排出口４０へと流れる。弁４２は、液溜め部７０に溜まる液体の圧力、又は、底面７０ａに沿って流れる液体と当たるときの力により開放される。このようにして液溜め部７０に溜まる液体は、図５（Ａ）にて矢印Ｑで示すように、開いた弁４２により排出口４０を通って外部へと排出される。尚、図５（Ａ）に示す例では、液溜め部７０に液体がフルに溜まっているが(満水状態であるが)、実際には、液溜め部７０に液体がフルに溜まるまでに排出口４０からの排出が開始されるので、過剰な流量で液体が流入しない限り、液溜め部７０が溢れることはない。他言すると、想定される最大流量で液体が流入した場合でも液溜め部７０の溢れが生じないように、液溜め部７０の容量や排出口４０の開口面積等が決定されればよい。このようにして、吸気口３４０からダクト３０内へ液体が侵入した場合でも、液体がブロア側ダクト部３２０及び冷却ブロア２０まで到達するのが抑制され、液体による冷却ブロア２０の故障（例えば基盤被水による故障）を低減することができる。

また、液溜め部７０に液体が溜まった状態(全てを排出し切れていない状態)で車両が急加速等した場合、仕切り壁５０よりも吸気口３４０側の液溜め部７０に溜まった液体は冷却ブロア２０に向かう流れとなりうるが、かかる液体の流れは仕切り壁５０により抑制される。従って、かかる場合も、液体がブロア側ダクト部３２０及び冷却ブロア２０まで到達するのが抑制され、液体による冷却ブロア２０の故障（例えば基盤被水による故障）を低減することができる。

また、仮に車両が傾斜している（例えば上り勾配等）状態で乗員が車室内で液体を溢した場合、液体は、図５（Ａ）の矢印Ｓで示す方向で、吸気口３４０からダクト３０内へと勢い良く侵入しうる。このときは、仕切り壁５０に液体が当たることで液溜め部７０へと流れ落ちるので、かかる悪条件下においても、ブロア側ダクト部３２０及び冷却ブロア２０への液体の侵入が抑制され、液体による冷却ブロア２０の故障（例えば基盤被水による故障）を低減することができる。

以上説明した本実施例の冷却装置１０によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

本実施例の冷却装置１０によれば、上述の如く、吸気口３４０の下方(又は下流側)に液溜め部７０を設けることで容量を稼ぎ、多量の液体を溢してもダクト３０を通じた冷却ブロア２０への液体の流入を低減することができる。また、仕切り壁５０を設けることで、車両が傾斜した状態で液体を溢した場合でもダクト３０を通じた冷却ブロア２０への液体の流入を低減することができる。また、液溜め部７０に排出口４０を設けることで、多量の水を溢した場合でもダクト３０を通じた冷却ブロア２０への液体の流入を低減することができる。

更に、仕切り壁５０を設けることで、冷却ブロア２０の作動音（気流音）が車室内に伝達するのを抑制することができる。特に、仕切り壁５０に吸音材６０を設ける場合には、かかる作動音の伝達を一層低減することができる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例において、吸音材６０は、セル状の格子構造やレゾネータ構造のような、吸音構造により構成されてもよい。このような場合、仕切り壁５０と吸音材は一体であってもよい。即ち、吸音構造が仕切り壁５０としても機能してもよい。

また、上述した実施例では、液溜め部７０は、吸気口側ダクト部３１０の下面３１２とブロア側ダクト部３２０の下面３２２との段差により画成されているが、液溜め部７０は、他の態様で構成されてもよい。例えば、吸気口側ダクト部３１０の下面３１２における凹部により形成されてもよい。この場合、凹部は、ブロア側ダクト部３２０と隣接して形成されてもよいし、ブロア側ダクト部３２０よりも上流側に離間して形成されてもよい。

また、上述した実施例では、液溜め部７０は吸気口３４０の下方(又は下流側)に設けられているが、液溜め部７０は吸気口３４０の下方よりも前方側（図３（Ａ）の左側）に設けられてもよい。

また、上述した実施例では、吸気口側ダクト部３１０とブロア側ダクト部３２０は、別々に形成され、組み付けられて一体化されているが、吸気口側ダクト部３１０とブロア側ダクト部３２０は、一体に形成されてもよい。

１ 電池
２ フロアパネル
４ カーペット面
１０ 冷却装置
２０ 冷却ブロア
３０ ダクト
４０ 排出口
４２ 弁
５０ 仕切り壁
６０ 吸音材
７０ 液溜め部
７０ａ 底面
３１０ 吸気口側ダクト部
３２０ ブロア側ダクト部
３４０ 吸気口
３６０ 冷却ブロア接続部

Claims (9)

1. 冷却ブロアと、
   前記冷却ブロアに接続するダクトと、
   前記ダクトにおける前記冷却ブロアと接続される側とは逆側に設けられ、冷却風を取り入れる吸気口と、
   前記ダクトに設けられ、前記吸気口から前記ダクト内に流れ込む液体が溜まる液溜め部と、
   前記ダクトに設けられ、前記液溜め部に溜まる液体を前記ダクトの外部に排出する排出口と、
   前記ダクトに設けられ、前記吸気口から前記ダクト内に流れ込む液体が前記ダクト内を前記冷却ブロアに向かって流れるのを抑制する仕切り壁とを含む、電池の冷却装置。
2. 前記仕切り壁は、前記ダクト内の空間を前記冷却ブロア側の空間と前記吸気口側の空間とに部分的に仕切る態様で上下方向に延在する、請求項１に記載の電池の冷却装置。
3. 前記液溜め部は、前記冷却ブロア側が前記吸気口側よりも低くなるように傾斜した底面を備える、請求項１又は２に記載の電池の冷却装置。
4. 前記排出口は、前記液溜め部の最下部に設けられる、請求項３に記載の電池の冷却装置。
5. 前記液溜め部は、前記吸気口の下方に設けられる、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の電池の冷却装置。
6. 前記仕切り壁に設けられ、前記冷却ブロアの作動音を吸音する吸音材を含む、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の電池の冷却装置。
7. 前記吸音材は、前記仕切り壁における前記冷却ブロア側の表面にのみ設けられる、請求項６に記載の電池の冷却装置。
8. 前記吸気口は、車両のフロアのカーペット面に開口するように設けられる、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の電池の冷却装置。
9. 前記ダクトは、前記液溜め部を画成する吸気口側ダクト部と、一端が前記吸気口側ダクト部に接続され、他端が冷却ブロアに接続され、閉断面の流路を画成するブロア側ダクト部とを含み、
   前記仕切り壁は、前記ブロア側ダクト部における前記吸気口側の開口形状に対応した形状を備える、請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の電池の冷却装置。

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