JP2015182469A - ルーフ搭載バッテリの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】風向きや走行速度に係わらずバッテリを均一に冷却する。
【解決手段】ルーフ搭載バッテリの冷却構造は、バッテリが車両１０のルーフパネル１０ａに搭載され、バッテリを覆うバッテリカバー１３がルーフパネル１０ａに設けられ、バッテリカバー１３にバッテリを冷却する冷却風を導入するための開口１３ｈが形成される。バッテリカバー１３がバッテリの上方に位置する天板と天板の側縁に上縁が連続して下方に延びてルールパネル１０ａに達する左右の側壁１３ｄ，１３ｅを有し、開口１３ｈが左右の側壁１３ｄ，１３ｅのいずれか一方又は双方に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のルーフパネル上に搭載されるバッテリを冷却するルーフ搭載バッテリの冷却構造に関するものである。

従来、車両であるバスには、高齢化社会に向けたバリアフリー対策として前扉部から後扉部まで段差を無くしたノンステップ化や車内移動性の向上が求められている。このような要求に伴い、バスでは客室内の空間を確保するため、バッテリをルーフパネル上に搭載し、そのバッテリを雨水から保護するためにバッテリカバーで覆うようにしている。

一方、車両に搭載されるバッテリの性能や寿命は温度環境に大きく依存している。特に、高温時に充放電を行うと、バッテリの劣化が著しくなる。そのため、バッテリを強制的に冷却する必要がある。

このため、車両のルーフパネル上に設けられたバッテリを冷却する構造として、複数のバッテリを吸気ダクトを有するバッテリボックスに収容し、そのバッテリボックスをバスのルーフパネルに取付け、そのバッテリボックスを覆うバッテリカバーをルーフパネルとの間に外気を導入できる間隙をあけてルーフパネルに取付け、そのバッテリボックスに設けた冷却風のボックス用排気口の近傍のバッテリカバーにカバー用排気口を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記構成を有するルーフ搭載バッテリの冷却構造では、バッテリカバーとルーフパネルとの間の間隙を通った冷却風が、バッテリボックス内に設けられる冷却ファンにより吸気ダクトを通ってバッテリボックス内に吸気される。バッテリボックス内に吸気された冷却風は、バッテリの各セル間を通り、その冷却風に曝されることで、バッテリは冷却される。バッテリの冷却に寄与し、温度が上昇した冷却風（熱風）は、バッテリボックスのボックス用排気口からバッテリボックスの外部に排気され、さらにカバー用排気口を通ってバッテリカバーの外部に排気されるとしている。

特開２００５−２４７１６８号公報

しかし、バッテリカバーをルーフパネルとの間に外気を導入できる間隙をあけてルーフパネルに取付け、その間の間隙を通った冷却風によりバッテリを冷却させる従来の冷却構造では、そのバッテリボックス内に設けられた複数のバッテリを均一に冷却できない不具合があった。

即ち、バッテリカバーとルーフパネルとの間の隙間を自然に通過する冷却風は、一般的にバッテリカバーの前方における空気が車両の走行に伴ってそのバッテリカバーに近づき、バッテリカバーの前部とルーフパネルとの間の隙間から進入することになる。このため、そのバッテリカバーの前部とルーフパネルとの間の隙間を通過してバッテリカバーの内部に進入する冷却風の量は、車両の走行速度や、そのときの気象条件に伴う風向きにより大きく変化することになる。

一方、バスのように前面が大きな垂直面を持った車両の場合、車両が走行することにより生じる走行風はルーフパネルの前部において上方に大きく剥離することも知られており、そのバッテリカバーをバスのルーフパネルの前部に搭載したとすると、バッテリカバーの前方から給気し難い場合もある。

このように、バッテリカバーとルーフパネルとの間の隙間から冷却風を取り入れる従来の冷却構造では、バッテリカバー内部に取り入れられる冷却風の量がその時の風向き及び走行速度により変化することになり、バッテリカバー内部の冷却風の流れが変化することから、冷却ファンにより吸気ダクトを通ってバッテリボックス内に吸気される冷却風の量も変化することになる。すると、風向きや走行速度によって変化する冷却風の量により、それの冷却風により冷却されるバッテリの冷却性能にばらつきが生じる不具合があった。

本発明の目的は、風向きや走行速度に係わらずバッテリを均一に冷却し得るルーフ搭載バッテリの冷却構造を提供することにある。

本発明者は、風向きや車両の走行速度によるバッテリカバー近傍の風の流れの解析を行った結果、風向きや車両の走行速度が変化しても、バッテリカバーの側壁の前後方向中央近傍における圧力変化は少ないことを知見し、本発明をするに至った。

即ち、本発明は、バッテリが車両のルーフパネルに搭載され、そのバッテリを覆うバッテリカバーがルーフパネルに設けられ、そのバッテリカバーにバッテリを冷却する冷却風を導入するための開口が形成されたルーフ搭載バッテリの冷却構造の改良である。

その特徴ある構成は、バッテリカバーがバッテリの上方に位置する天板と、その天板の側縁に上縁が連続して下方に延びてルールパネルに達する左右の側壁を有し、開口が左右の側壁のいずれか一方又は双方に形成されたところにある。

本発明のルーフ搭載バッテリの冷却構造では、バッテリカバーをルーフパネルにバッテリを覆うように設けるので、バッテリカバーとルーフパネルとの間の隙間から冷却風をバッテリカバーの内部に進入させることを必要としない。その隙間に代えて、バッテリを冷却する冷却風を導入するための開口をバッテリカバーに形成する。

そして、本発明のルーフ搭載バッテリの冷却構造では、冷却風を導入するための開口を、バッテリカバーの左右の側壁に形成した。このバッテリカバーの側壁の前後方向中央近傍における圧力は、風向きや車両の走行速度が変化しても、変化は少ない箇所である。このため、その開口を介して外部と連結されるバッテリカバーの内部における圧力変化も少なくなり、バッテリカバー内部に導入される冷却風の量がその時の風向き及び走行速度により変化することは少なくなる。すると、その冷却風により冷却されるバッテリの冷却性能は、風向きや走行速度によって変化することは無くなり、本発明では、風向きや走行速度に係わらずバッテリを均一に冷却し得るものとなる。

本発明実施形態のルーフ搭載バッテリの冷却構造を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。 そのルーフ搭載バッテリの冷却構造を示す分解斜視図である。 その冷却構造を備えるバスの側面図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、この実施の形態におけるルーフ搭載バッテリの冷却構造は、バス１０のルーフパネル１０ａ上に設けられた複数のバッテリに関するものを示す。ここで、バッテリは、図示しないが、並んで配置される複数のセルを有するものであり、複数のバッテリは別々のバッテリボックス１１に収容された状態で、ルーフパネル１０ａ上に設けられる。

図１に示すように、複数のバッテリを別々に収容する各バッテリボックス１１は同一構造であり、各バッテリボックス１１はバッテリを別々に収容するとともに、それらのバッテリボックス１１には、単一のバッテリを冷却する冷却風を吸引する吸気口１１ａと、そのバッテリを冷却した後の冷却風を排出する排気口１１ｂとがそれぞれ形成され、吸気口１１ａ近傍のバッテリボックス１１内には、図示しない電動ファンがそれぞれ設けられる。

それら複数のバッテリボックス１１は、バス１０のルーフパネル１０ａ上に搭載される。この実施の形態では、バス１０の前方におけるルーフパネル１０ａ上に複数のバッテリボックス１１が搭載される場合を示し（図３）、図２に示すように、ルーフパネル１０ａ上には、バッテリボックス１１を搭載するためのバッテリ取付部材１２が取付けられる。複数のバッテリボックス１１は、そのバッテリ取付部材１２に取付けられることによりルーフパネル１０ａ上に搭載される。

また、バス１０の前方におけるルーフパネル１０ａ上に搭載された複数のバッテリボックス１１は、その状態で単一のバッテリカバー１３により覆われる。この実施の形態におけるバッテリカバー１３は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic：繊維強化プラスチック）製であって、このバッテリカバー１３は、ルーフパネル１０ａ上に搭載された複数のバッテリボックス１１を包囲可能な大きさを有する方形状の天板１３ａと、その天板１３ａの前縁に上縁が連続して下方に延びる前壁１３ｂと、その天板１３ａの後縁に上縁が連続して下方に延びる後壁１３ｃと、その天板１３ａの側縁に上縁が連続して下方に延びて前後が前後壁１３ｂ，１３ｃの側縁に連続する左右の側壁１３ｄ，１３ｅとを有する。

図２に示すように、この実施の形態では、バス１０の前方におけるルーフパネル１０ａ上には、そのルーフパネル１０ａ上に搭載された複数のバッテリボックス１１を包囲する位置にカバー取付部材１４が取付けられ、このカバー取付部材１４にバッテリカバー１３の前後壁１３ｂ，１３ｃ及び左右の側壁１３ｄ，１３ｅの下部がそれぞれ取付けられる。そのようにカバー取付部材１４に周囲が取付けられたバッテリカバー１３は、複数のバッテリボックス１１を覆って、バッテリカバー１３とルーフパネル１０ａとの間の隙間から空気がバッテリカバーの内部に進入しないように構成される。

図１及び図２に示す様に、ルーフパネル１０ａとバッテリカバー１３とにより囲まれる空間は、バス１０の幅方向に所定の間隔を開けて、バス１０の前後方向に延びる互いに平行な一対の仕切り板１６により仕切られる。その一対の仕切り板１６により、ルーフパネル１０ａとバッテリカバー１３とにより囲まれる空間は、図１に示すように、バス１０の幅方向の両側における吸気室１７と、その吸気室１７に挟まれてその中央においてバス１０の前後に延びる排気室１８とに仕切られる。

複数のバッテリボックス１１はバス１０の幅方向に分けて２列に配列され、それらの吸気口１１ａは吸気室１７に開口し、それらの排気口１１ｂは中央の排気室１８にそれぞれ開口するように配列される。この実施の形態では、４つのバッテリボックス１１がルーフパネル１０ａ上に設けられる場合を示し、吸気室１７と排気室１８を分ける仕切り板１６は、ルーフパネル１０ａ上に前後に配設されたバッテリボックス１１を連結してその上縁が天板１３ａに接触し下縁がルールパネルに接触する中間仕切り板１６ａと、前側のバッテリボックス１１とバッテリカバー１３の前壁１３ｂを連結してその上縁が天板１３ａに接触し下縁がルールパネルに接触する前仕切り板１６ｂと、後側のバッテリボックス１１とバッテリカバー１３の後壁１３ｃを連結してその上縁が天板１３ａに接触し下縁がルールパネルに接触する後仕切り板１６ｃとを、それぞれ備えるものを例示する。

バッテリカバー１３には、バッテリを冷却する冷却風を導入するための開口１３ｈが形成される。本発明の特徴ある構成は、このバッテリカバー１３の左右の側壁１３ｄ，１３ｅのバス１０の前後方向における略中央に、吸気室１７に連通する開口１３ｈが形成されたところにある。即ち、風向きや車両の走行速度によるバッテリカバー近傍の風の流れの解析を行ったところ、バッテリカバー１３の側壁１３ｄ，１３ｅの前後方向中央近傍にあっては、風向きや車両の走行速度が変化しても、その外部周囲の圧力の変化は少ないことが判明した。従って、その圧力変動の少ない左右の側壁１３ｄ，１３ｅの略中央に、バッテリを冷却する冷却風を導入するための開口１３ｈを形成するものである。

一方、バッテリカバー１３の前壁１３ｂ及び後壁１３ｃの双方には、排気室１８に連通する吸排気口１３ｇが形成され、バッテリボックス１１の排気口１１ｂから排気室１８に排出された冷却風を、バッテリカバー１３の外部に排出させるように構成される。

なお、これら吸排気口１３ｇ及び開口１３ｈには、それぞれグリル１９（図２）が設けられる。図１はグリル１９を省略してあり、図２に示すグリル１９は、複数のグリルパネルを有する。各グリルパネルは、バッテリカバー１３内方に向かうに従いバッテリカバー１３の天板１３ａ側に傾斜するように組み付けられる。そして、グリルパネルは、バッテリカバー１３の内部と外部を連通させて、これらの吸排気口１３ｇ及び開口１３ｈを介して吸気又は排気が可能な間隔で配置される。このグリル１９は、複数のグリルパネルにより、吸排気口１３ｇ及び開口１３ｈを介してバッテリカバー１３の中へ雨水が浸入することを防止するものである。

次に、このように構成されたルーフ搭載バッテリの冷却構造において、バッテリを冷却する冷却風の流れを説明する。

バッテリの冷却は、バッテリボックス１１に設けられた図示しない冷却ファンを駆動することにより行われ、冷却ファンを駆動すると、吸気室１７の空気を吸気口１１ａからバッテリボックス１１の内部に吸引する。そして、この実施の形態では、バッテリボックス１１を収容する空間を仕切り板１６により吸気室１７と排気室１８とに仕切り、バッテリボックス１１の吸気口１１ａを吸気室１７に開口したので、バッテリボックス１１には常に吸気室１７における空気が冷却風として導入されることになる。

バッテリボックス１１内部に吸引された空気は、バッテリの図示しないセルの側部及び各セルの間を通る。このように、図示しないバッテリは、バッテリボックス１１の内部を通過する冷却風１８に曝されることによって冷却されることになる。そして、バッテリの冷却に寄与し、温度が上昇した冷却風（熱風）１９は、排気口１１ｂをからバッテリボックス１１の外部である排気室１８に排気される。

ここで、本発明のルーフ搭載バッテリの冷却構造では、カバー取付部材１４を介してバッテリカバー１３をルーフパネル１０ａに各バッテリを覆うように設けるので、バッテリカバー１３とルーフパネル１０ａとの間に隙間を生じさせない。このため、本発明の冷却構造では、バッテリカバー１３とルーフパネル１０ａの間の隙間から冷却風がバッテリカバー１３の内部に進入することは少ない。この点、バッテリカバーとルーフパネルの間の隙間から冷却風をバッテリカバーの内部に積極的に進入させる従来品と異なる。そして、本発明では、従来のバッテリカバー１３とルーフパネル１０ａの間の隙間に代えて、バッテリを冷却する冷却風を導入するための開口１３ｈをバッテリカバー１３に形成した。

図３に示すように、車両がバス１０である場合には、その前面は、一般的に鉛直面を成しているので、バス１０の走行に伴うルーフパネル１０ａ上の空気の流れは、バス１０の前部においてルーフパネル１０ａ上から剥離し、バス１０の中央部分で再びルーフパネル１０ａに沿うような流れに成る。このため、そのルーフパネル１０ａの前部における空気の流れは、ルーフパネル１０ａに沿ってそのバス１０の中央部分から前方に向かう流れが生じ、バス１０の前端部からルーフパネル１０ａから剥離して後方に向かう渦流が生じることになる。このような渦流により、バス１０の前部に搭載されたバッテリカバー１３の周囲には、バス１０の走行に伴って圧力変動が生じることが考えられる。

そこで、本発明者らは、風向きや車両１０の走行速度によるバッテリカバー１３近傍の風の流れの解析を行った。その結果、このバッテリカバー１３の側壁１３ｄ，１３ｅの前後方向中央近傍における圧力は、その風向きや車両１０の走行速度が変化しても、変化は少ない箇所であることを知見した。この知見から、本発明のルーフ搭載バッテリの冷却構造では、冷却風を導入するための開口１３ｈを、バッテリカバー１３の左右の側壁１３ｄ，１３ｅの進行方向の略中央に形成した。

このように、バッテリを冷却する冷却風を導入するための開口１３ｈをバッテリカバー１３に形成した本発明では、その開口１３ｈを介してバッテリカバー１３の外部の空気が吸気室１７に流入することになるので、バッテリカバー１３の外部を流れる空気と異なり、その吸気室１７に導入された空気に流れが生じることはない。この開口１３ｈを介して吸気室１７に流入した空気は、その後バッテリボックス１１に冷却風として導入され、そのバッテリボックス１１に収容されたバッテリを冷却することになる。

そして、その圧力変動が少ないバッテリカバー１３の左右の側壁１３ｄ，１３ｅの進行方向の略中央に開口１３ｈを形成したので、その開口１３ｈを介して外部と連結されるバッテリカバー１３の内部における吸気室１７の圧力変化も少なくなる。すると、その吸気室１７に安定して冷却風を取り入れることができ、その取り入れられる冷却風の量が、その時の風向き及び走行速度により変化することはなくなる。そして、その吸気室１７に溜まった空気をバッテリボックス１１における吸気口１１ａから別々に吸引してバッテリを冷却することから、その冷却風により冷却されるバッテリの冷却性能は、風向きや走行速度によって変化することは無くなる。よって、本発明では、風向きや走行速度に係わらず、複数のバッテリボックス１１に分けて別々に設けられた複数のバッテリを均一に冷却し得るものとなるのである。

また、本発明のルーフ搭載バッテリの冷却構造では、バッテリボックス１１の排気口１１ｂを排気室１８に開口させたので、バッテリボックス１１内に設けられたバッテリを冷却した冷却風は常に排気室１８に排出されることになる。このため、あるバッテリを冷却した冷却風が吸気室１７に戻り、他のバッテリを冷却するために用いられるようなことは無い。

そして、バッテリカバー１３の前後に排気室１８に連通する吸排気口１３ｇを形成したので、バス１０の走行に伴って吸排気口１３ｇを介して排気室１８に空気流が生じ、バッテリボックス１１の排気口１１ｂから排気室１８に排出された冷却風を速やかにバッテリカバー１３の外部に排出することができる。

なお、上述した実施の形態では、中間仕切り板１６ａと前仕切り板１６ｂと後仕切り板１６ｃとを備える仕切り板１６を用いて説明した。けれども、バッテリを冷却しうる限りこの仕切り板１６は必ずしも必要でなく、他の形式であっても良く、設けなくても良い。

また、上述した実施の形態では、バッテリを別々に収容した４つのバッテリボックス１１がルーフパネル１０ａに搭載される場合を説明したけれども、バッテリを冷却しうる限り、バッテリを必ずしもボックス１１に収容する必要はなく、ボックス１１に収容したとしても、バッテリボックス１１の数はこれに限られない。例えば、バッテリボックス１１の数は６箇でも、８箇でも良い。

更に、上述した実施の形態では、ＦＲＰ製のバッテリカバー１３を用いて説明したけれども、このバッテリカバー１３はＦＲＰ製のものに限らず、例えば金属製のものであっても良い。また、樹脂製のバッテリカバー１３にあっては、天板１３ａと左右の側壁１３ｄ，１３ｅを一体成型により形成したものでも良く、別に形成された天板１３ａと左右の側壁１３ｄ，１３ｅをその後に接合成形したようなものであっても良い。

１０ バス
１０ａ ルーフパネル
１３ バッテリカバー
１３ａ 天板
１３ｄ，１３ｅ 側壁
１３ｈ 開口

Claims (1)

1. バッテリが車両(10)のルーフパネル(10a)に搭載され、前記バッテリを覆うバッテリカバー(13)が前記ルーフパネル(10a)に設けられ、前記バッテリカバー(13)に前記バッテリを冷却する冷却風を導入するための開口(13h)が形成されたルーフ搭載バッテリの冷却構造において、
   前記バッテリカバー(13)が前記バッテリの上方に位置する天板(13a)と前記天板(13a)の側縁に上縁が連続して下方に延びて前記ルールパネル(10a)に達する左右の側壁(13d,13e)を有し、
   前記開口(13h)が前記左右の側壁(13d,13e)のいずれか一方又は双方に形成された
   ことを特徴とするルーフ搭載バッテリの冷却構造。

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