JP2016084024A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電気デバイスに対する排気管からの熱の影響を抑制可能な車両を提供する。【解決手段】車両１０は、内燃機関と、高圧バッテリ３２及び高圧系機器３５を有する電気デバイスＤと、フロアパネルに前後方向に延びるように形成されたセンタートンネル１２と、センタートンネル１２上に配置され、電気デバイスＤを内装するセンターコンソール３０と、センタートンネル１２内に配置され、内燃機関からの排気ガスが前方から後方に流れる排気管２０とを備える。センターコンソール３０には、前方から順に高圧系機器３５と高圧バッテリ３２とが配設されている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に関し、特に、フロアパネルに形成されたセンタートンネル上に電気デバイスを配置した車両に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車には、電動機の駆動源として高圧バッテリが搭載される。近年、高圧バッテリを車室内に配置することが検討されており、高圧バッテリを車両の左右方向に並ぶ一対の座席間に配置するようにしたバッテリの搭載機構が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１は、フロアパネルの車幅方向中央に形成され車両前後方向に延在するセンタートンネル上、且つ車幅方向に並置された座席間にバッテリボックスを配置して、フロアパネルの高さを低く抑えると共に、センタートンネルの高い剛性により、フロア変形時の影響をバッテリボックスが受け難くしている。また、特許文献２は、フロアパネル上に配置された電池パックと、エンジンからフロアパネル下を通って排気口まで延びる排気管とを備え、排気管は、電池パックの直下を通り、かつ吸気チャンバの直下からずれた位置を通るように配置されている。

特開２００４−３４５４４７号公報 特開２００７−２２１３９号公報

特許文献１に開示の構造は、フロア高さを低く抑えることで良好な乗降性を確保し、車高を抑えた上で車室内高さを確保することを主目的としており、バッテリボックス内の各高圧電装部品が排気管から受ける熱の影響については考慮されていない。また、特許文献２に開示の構造では、排気管が吸気チャンバの直下からずれた位置を通るように設けられているが、電池パック以外の高圧電装部品の熱対策については考慮されていない。

本発明の目的は、電気デバイスに対する排気管からの熱の影響を抑制可能な車両を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
内燃機関と、
高圧バッテリ（例えば、後述の実施形態での高圧バッテリ３２）及び高圧系機器（例えば、後述の実施形態での高圧系機器３５）を有する電気デバイス（例えば、後述の実施形態での電気デバイスＤ）と、
フロアパネル（例えば、後述の実施形態でのフロアパネル１１）に前後方向に延びるように形成されたセンタートンネル（例えば、後述の実施形態でのセンタートンネル１２）と、
前記センタートンネル上に配置され、前記電気デバイスを内装するセンターコンソール（例えば、後述の実施形態でのセンターコンソール３０）と、
前記センタートンネル内に配置され、前記内燃機関からの排気ガスが前方から後方に流れる排気管（例えば、後述の実施形態での排気管２０）と、を備えた車両（例えば、後述の実施形態での車両１０）であって、
前記センターコンソールには、前方から順に前記高圧系機器と前記高圧バッテリとが配設されている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記高圧系機器は、前記高圧バッテリの電圧を変換する変換器（例えば、後述の実施形態での変換器３４）を少なくとも有する。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記センターコンソールは、車室（例えば、後述の実施形態での車室８７）内の空気によって前記高圧バッテリ及び前記高圧系機器を冷却する冷却機構（例えば、後述の実施形態での冷却ファン３６、吸気ダクト３７、排気ダクト３８）を有し、
前記冷却機構による冷却風は後方から前方に流れる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、
前記排気管には、前記高圧バッテリの下方に消音器（例えば、後述の実施形態での消音器２３）が配設される。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、
前記排気管には、前記高圧系機器の下方又は前記高圧系機器の下方よりも前方に排熱回収器（例えば、後述の実施形態での排熱回収器２４）が配設される。

請求項１に記載の発明によれば、電気デバイスは、管理温度がそれぞれ異なる高圧バッテリ及び高圧系機器を有し、センターコンソールには、前方である排気管の上流側から、管理温度が高く設定された順に高圧系機器及び高圧バッテリを配置している。すなわち、排気管からの熱によって高圧系機器及び高圧バッテリの温度が各管理温度を超えないよう、高圧系機器及び高圧バッテリが配置されている。その結果、電気デバイスの各構成要素がそれぞれ良好に作動可能な状態を維持することができる。また、排気管からの熱による高圧バッテリの効率低下を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、高圧系機器は、高圧バッテリの電圧を変換する変換器を少なくとも有するので、高圧バッテリと比較して管理温度の高い変換器を排気管の上流側に配置している。このため、排気管から受ける熱の高低に基づいて、電気デバイスの配置を最適化できる。

請求項３に記載の発明によれば、センターコンソールは、車室内の空気によって高圧バッテリ及び高圧系機器を冷却する冷却機構を有し、冷却機構による冷却風は後方から前方に流れるので、高圧系機器よりも管理温度が低く設定された高圧バッテリの方が冷却風により効果的に冷却される。このため、高圧バッテリが受ける熱影響を更に抑制することができる。

請求項４に記載の発明によれば、排気管には、高圧バッテリの下方に消音器が配設される。外気との接触面積が大きな消音器では放熱温度が低下するため、高圧バッテリが受ける熱影響を緩和することができる。

請求項５に記載の発明によれば、排気管には、高圧系機器の下方又は高圧系機器の下方よりも前方に排熱回収器が配設されるので、温度が高い排気管の上流側に配置した排熱回収器により効率よく排熱が回収される。また、排熱回収により排気管の放熱温度が低下する。このため、電気デバイスが受ける排気管からの熱影響を緩和することができる。

本発明の一実施形態に係る車両の前部座席と前部座席間に配置されたセンターコンソールを示す斜視図である。 センターコンソールの平面図である。 図２のＡ−Ａ線部分断面図である。 センターコンソール内に収容される電気デバイスの分解斜視図である。

以下、本発明の一実施形態の車両について、図面を参照して説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、運転者から見た方向に従い、図面に車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両の前部座席と前部座席間に配置されたセンターコンソールを示す斜視図であり、図２はセンターコンソールの平面図であり、図３はセンターコンソールの部分断面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態の車両１０では、フロアパネル１１に形成されたセンタートンネル１２上にセンターコンソール３０が配置され、センターコンソール３０に電気デバイスＤが内装されている。センタートンネル１２は、左前部座席１４Ｌ及び右前部座席１４Ｒ間のフロアパネル１１に、断面が略台形の空間が前後方向に延びるように形成されている。また、センタートンネル１２内（センタートンネル１２の下方）には、一端が不図示の内燃機関に接続された排気管２０が前後方向に延設されている（図３参照）。排気管２０は、車両前方に配置された内燃機関からの排気ガスを前方から後方に向けて排気する。

＜センターコンソール＞
センターコンソール３０は、左前部座席１４Ｌ及び右前部座席１４Ｒ間に配置され、前方から順にカップホルダ５２、シフトノブ５１、小物を収容可能なトレー５３、及び乗員の肘掛５４などが上面に設けられた外装カバー５５で内部空間が覆われている。外装カバー５５の後端には、吸気グリル５６が設けられたカバー部材５７が取り付けられている。吸気グリル５６は、後述する冷却ファン３６が作動したとき、車室８７内の空気を電気デバイスＤの冷却風として取り入れる。

＜電気デバイス＞
次に、センターコンソール３０に内装される電気デバイスＤについて図３及び図４を参照しながら詳述する。図４は電気デバイスＤの分解斜視図である。
電気デバイスＤは、高圧バッテリ３２と、ＥＣＵ４１と、高圧系機器３５と、を備え、これら高圧バッテリ３２と、ＥＣＵ４１と、高圧系機器３５とがフレーム部材３１で支持されることでユニット化されている。フレーム部材３１は、上部フレーム部材３１Ｕと、下部フレーム部材３１Ｄと、上部フレーム部材３１Ｕと下部フレーム部材３１Ｄとを繋ぐ中間フレーム部材３１Ｍとが、前部カバー部材３１Ｆ、左カバー部材３１Ｌ、右カバー部材３１Ｒ及び後部カバー部材３１Ｂで囲われることで構成されている。

高圧バッテリ３２と、ＥＣＵ４１と、高圧系機器３５とは、車両後方からこの順に配置されている。高圧系機器３５は、中間フレーム部材３１Ｍの前面に取り付けられたジャンクションボックス３３と、ジャンクションボックス３３の前方に配置され、高圧バッテリ３２の電圧を変換する変換器（ＰＣＵ）３４とを含んで構成される。中間フレーム部材３１Ｍの後面には、上記したＥＣＵ４１が取り付けられている。変換器（ＰＣＵ）３４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２及びインバータ４４を含み、前部カバー部材３１Ｆとジャンクションボックス３３との間に形成された空間に、これらＤＣ−ＤＣコンバータ４２及びインバータ４４が左右に配置されている。

高圧バッテリ３２の左側面には、左カバー部材３１Ｌとの間に吸気ダクト３７が取り付けられ、右側面には、右カバー部材３１Ｒとの間に排気ダクト３８が取り付けられている。また、下部フレーム部材３１Ｄの下面には、セル電圧センサ（ＣＶＳ）４６がＣＶＳカバー４５で覆われて固定されている。電気デバイスＤは、下部フレーム部材３１Ｄがセンタートンネル１２にボルト締結されることで、センタートンネル１２に固定されている。

＜電気デバイスと排気管の位置関係＞
車両前方に配置された内燃機関（不図示）からの排気ガスは、次第に温度を下げながら前方から後方に向かってセンタートンネル１２内の排気管２０を流れ、車両後方の排気口（不図示）から外部に排気される。このため、排気ガスの温度は、前方である排気管２０の上流側ほど高く、排気管２０の放熱温度も上流側ほど高い。この排気管２０の上方に位置する電気デバイスＤでは、高圧バッテリ３２及び高圧系機器３５にそれぞれ異なる管理温度が設定されている。管理温度とは、電気デバイスＤの各構成要素に設定された作動温度範囲の高温側の温度である。

本実施形態では、高圧バッテリ３２の管理温度よりも高圧系機器３５の管理温度の方が高い。すなわち、高圧系機器３５の方が熱に強い一方で、高圧バッテリ３２は、管理温度を超える温度まで上昇すると効率低下等の現象が発生する。このため、相対的に管理温度が高い高圧系機器３５は、排気管２０の放熱温度が相対的に高い前方に配置され、相対的に管理温度が低い高圧バッテリ３２は、排気管２０の放熱温度が相対的に低い後方に配置されている。また、高圧系機器３５では、ジャンクションボックス３３の管理温度よりも変換器３４の管理温度の方が高いため、前方から変換器３４、ジャンクションボックス３３の順に配置されている。

＜冷却機構＞
前部カバー部材３１Ｆにはその前面に冷却ファン３６が取り付けられており、冷却ファン３６によってセンターコンソール３０の吸気グリル５６から取り込まれた車室内の比較的温度の低い空気は、吸気ダクト３７→高圧バッテリ３２→排気ダクト３８を通り、排気ダクト３８からＤＣ−ＤＣコンバータ４２とインバータ４４との間に形成された冷却通路３９を通って冷却ファン３６に吸い込まれ、冷却ファン３６から排気流路８０Ｆに排気される。即ち、吸気ダクト３７、排気ダクト３８、冷却通路３９及び冷却ファン３６によって、高圧バッテリ３２及び高圧系機器３５を冷却する冷却機構が構成される。当該冷却機構では、吸気グリル５６から取り込まれた冷却風が高圧バッテリ３２、高圧系機器３５の順に冷却するため、高圧系機器３５に比べて高圧バッテリ３２の方が効果的に冷却される。なお、排気流路８０Ｆは、冷却ファン３６から吐出される冷却風を、サイドトリムを介して車室８７内に排気する流路であるが、本発明に直接関係するものではないため、詳細な説明を省略する。

このように、本実施形態では、管理温度が低い高圧バッテリ３２は、排気管２０から受ける熱が相対的に低く、且つ、冷却機構によって効果的に冷却される。一方、高圧系機器３５は、排気管２０から受ける熱が相対的に高く、冷却機構による冷却が高圧バッテリ３２に比べて効率的ではないが、高圧系機器３５の管理温度が高いため、熱による影響はない。すなわち、電気デバイスＤの各構成要素が、それぞれの管理温度に合わせて最適位置に配置される。したがって、電気デバイスＤの各構成要素がそれぞれ良好に作動可能な状態が維持される。

なお、図３に示すように、消音器２３を、高圧バッテリ３２の下方の排気管２０の外周に配設しても良い。消音器２３は、外気との接触面積が排気管２０よりも大きいため、排気ガスの温度が低下する。このため、高圧バッテリ３２が受ける熱影響がより緩和される。

また、図３に点線で示すように、高圧系機器３５の下方又は高圧系機器３５の下方よりも前方に、排気ガスの排熱回収器２４を配置しても良い。当該位置に配置された排熱回収器２４は、排気管２０の上流側における温度が高い排気ガスの排熱を効率的に回収することができる。また、排熱回収により排気管２０の放熱温度が低下する。このため、電気デバイスＤが受ける排気管２０からの熱影響が緩和される。

以上説明したように、本実施形態に係る車両１０では、電気デバイスＤは、管理温度がそれぞれ異なる高圧系機器３５と高圧バッテリ３２を有し、センターコンソール３０には、前方である排気管２０の上流側から、管理温度が高い順に高圧系機器３５及び高圧バッテリ３２を配置している。すなわち、排気管２０からの熱によって高圧系機器３５及び高圧バッテリ３２の温度が各管理温度を超えないよう、高圧系機器３５及び高圧バッテリ３２が前方からこの順に配置されている。その結果、電気デバイスＤの各構成要素がそれぞれ良好に作動可能な状態を維持することができる。また、排気管２０からの熱による高圧バッテリ３２の効率低下を防止することができる。

また、高圧系機器３５は、高圧バッテリ３２の電圧を変換する変換器３４を少なくとも有するので、高圧バッテリ３２と比較して管理温度の高い変換器３４を、排気管２０の上流側に配置している。このため、排気管２０から受ける熱の高低に基づいて、電気デバイスＤの配置を最適化できる。

さらに、センターコンソール３０は、車室８７内の空気によって高圧バッテリ３２及び高圧系機器３５を冷却する冷却機構（冷却ファン３６、吸気ダクト３７、排気ダクト３８）を有し、冷却機構による冷却風は後方から前方に流れるので、高圧系機器３５よりも管理温度が低く設定された高圧バッテリ３２の方が冷却風により効果的に冷却される。このため、高圧バッテリ３２が受ける熱影響を更に抑制することができる。

また、排気管２０には、高圧バッテリ３２の下方に消音器２３が配設される。外気との接触面積が大きな消音器２３では放熱温度が低下するため、高圧バッテリ３２が受ける熱影響を緩和することができる。

また、排気管２０には、高圧系機器３５の下方又は高圧系機器３５の下方よりも前方に排熱回収器２４が配設されるので、温度が高い排気管２０の上流側に配置した排熱回収器２４により効率よく排熱が回収される。また、排熱回収により排気管２０の放熱温度が低下する。このため、電気デバイスＤが受ける排気管からの熱影響を緩和することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、センタートンネル１２は、フロアパネル１１のみで形成されていてもよく、フロアパネル１１がセンタートンネルカバーで覆われた一体成形品であってもよい。

１０ 車両
１１ フロアパネル
１２ センタートンネル
２０ 排気管
２３ 消音器
２４ 排熱回収器
３０ センターコンソール
３２ 高圧バッテリ
３３ ジャンクションボックス
３４ 変換器
３５ 高圧系機器
３６ 冷却ファン（冷却機構）
３７ 吸気ダクト（冷却機構）
３８ 排気ダクト（冷却機構）
８７ 車室
Ｄ 電気デバイス

Claims (5)

1. 内燃機関と、
   高圧バッテリ及び高圧系機器を有する電気デバイスと、
   フロアパネルに前後方向に延びるように形成されたセンタートンネルと、
   前記センタートンネル上に配置され、前記電気デバイスを内装するセンターコンソールと、
   前記センタートンネル内に配置され、前記内燃機関からの排気ガスが前方から後方に流れる排気管と、を備えた車両であって、
   前記センターコンソールには、前方から順に前記高圧系機器と前記高圧バッテリとが配設されている、車両。
2. 請求項１に記載の車両であって、
   前記高圧系機器は、前記高圧バッテリの電圧を変換する変換器を少なくとも有する、車両。
3. 請求項１又は２に記載の車両であって、
   前記センターコンソールは、車室内の空気によって前記高圧バッテリ及び前記高圧系機器を冷却する冷却機構を有し、
   前記冷却機構による冷却風は後方から前方に流れる、車両。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の車両であって、
   前記排気管には、前記高圧バッテリの下方に消音器が配設された、車両。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の車両であって、
   前記排気管には、前記高圧系機器の下方又は前記高圧系機器の下方よりも前方に排熱回収器が配設された、車両。

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