JP2020126737A - 車両の電池冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】異物の電池ケースへの侵入を防止しつつバッテリーの冷却を行なう。【解決手段】バッテリーパック２０は、電池ケース２４と、バッテリー２６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８とを含んで構成されている。電池ケース２４は荷室１８の底面を構成するリアフロアパネル１４の凹部１６上に配置されている。吸気ダクト２２は、車室内の空気を電池ケース２４内に導くものである。吸気ダクト２２は、吸気口３４と、第１流路３６と、第２流路３８と、吸気吹き出し用開口４０とを備えている。吸気口３４はグリル４８を通して車室内に開口している。第１流路３６は、吸気口３４から上方に延在している。第２流路３８は、第１流路３６の上端から下方に延在し電池ケース２４内に連通している。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の電池冷却構造に関する。

車体の下部、例えば、荷室の床にバッテリーを収容した電池ケースを配置し、バッテリーから車両の被電力供給部に電力を供給する車両が提供されている（特許文献１参照）。
ところで、バッテリーは、動作に伴い発熱し高温になると、性能を発揮する上で不利となることから、バッテリーを適切に冷却する必要がある。
そこで、車室内の空気を冷却風として電池ケース内に導く吸気ダクトを設けることが考えられる。これは、車室内の空気は、外気を取り入れたり、あるいは、空調装置を用いることで、乗員の快適性を確保するに足る温度となっているからである。

特開２０１６−１７７９４３号公報

しかしながら、車室内の空気をダクトを介して電池ケースに導くと、コイン、樹木の葉、お菓子などの食物、小さな玩具などの異物が車室内の空気と共にダクトに吸い込まれ、電池ケースに侵入することが懸念される。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、異物の電池ケースへの侵入を防止しつつバッテリーの冷却を行なう上で有利な車両の電池冷却構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、車両の荷室の底面を構成するリアフロアパネル上に配置される電池ケースと、車室内の空気を前記電池ケース内に導く吸気ダクトとを備える車両の電池冷却構造であって、前記吸気ダクトは、車室内に開口された吸気口と、前記吸気口から上方に延在する第１流路と、前記第１流路の上端から下方に延在し前記電池ケース内に連通する第２流路とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、吸気口から吸い込まれた車室内の空気が吸気口から上方に延在する第１流路を通ったのち、下方に延在する第２流路を通るため、異物が吸気口に入ったとしても、それら異物は第１の流路を上昇しにくく、第１流路の上端を超えて第２流路まで侵入することが抑制される。
したがって、異物が吸気ダクトを介して電池ケースの内部に侵入することを抑制しつつバッテリーの冷却を行なう上で有利となる。

実施の形態の車両の電池冷却構造を示す斜視図である。 （Ａ）は吸気ダクトを車両前方から見た正面図、（Ｂ）は吸気ダクトを車幅方向内側から見た側面図である。 車室内の後部座席周辺を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
以下の図面において符号ＵＰは車両上方を示し、符号ＦＲは車両前方を示し、符号ＩＮは車幅方向内側を示し、符号ＯＵＴは車幅方向外側を示す。
なお、本実施の形態では、本発明がベルト式のスタータージェネレータを備えた車両に適用された場合について説明する。
ベルト式のスタータージェネレータは、バッテリーの電力が供給されることにより、エンジンの始動を行なうと共に、走行時にエンジンの出力を補助（アシスト）する補助動力源として機能する。

図１に示すように、車体１０の後部には、車幅方向に間隔をおいて車両前後方向に延在する一対のサイドメンバー１２と、一対のサイドメンバー１２の間に架け渡されたリアフロアパネル１４とが設けられている。
リアフロアパネル１４の車幅方向の中央には上方が開放され平面視矩形状の凹部１６が設けられている。
この凹部１６は、通常、スペアタイヤや工具などを収容する収容部として利用されるものであるが、本実施の形態では、バッテリーパック２０を収容する収容部として使用され、凹部１６は車幅方向両側のリアホイールハウス５０の間に配置されている。
リアフロアパネル１４の上方には、凹部１６を含むリアフロアパネル１４を覆う平板状の荷室ボード（不図示）が配置され、荷室ボードの上方空間が、荷物が積載される荷室１８になっており、荷室１８の底面はリアフロアパネル１４で構成されている。

実施の形態に係る車両の電池冷却構造は、バッテリーパック２０と、吸気ダクト２２とを含んで構成されている。
バッテリーパック２０は、電池ケース２４と、バッテリー２６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８とを含んで構成されている。
電池ケース２４は車体１０の下部に配置され、本実施の形態では、リアフロアパネル１４の凹部１６上に配置され、したがって、荷室ボードの下方に配置されている。
電池ケース２４は、トレー３０と、カバー３２とを含んで構成されている。
トレー３０は、細長形状の矩形を呈するトレー底壁３００２と、トレー底壁３００２の周囲から起立するトレー側壁３００４と、トレー側壁３００４の上端外周に設けられたトレーフランジ３００６とを備えている。
トレー３０は、長手方向を車幅方向に合致させて、トレー３０の外周が複数の取り付け片３４を介してリアフロアパネル１４あるいは凹部１６に取り付けられている。
カバー３２は、トレー底壁３００２に対応する形状のカバー上壁３２０２と、カバー上壁３２０２の周囲から垂設されたカバー側壁３２０４と、カバー側壁３２０４の下端外周に設けられトレーフランジ３００６に合わされるカバーフランジ３２０６とを備えている。
カバーフランジ３２０６がトレーフランジ３００６に上方から重ね合わされ、それらフランジ３２０６、３００６の周方向に間隔をおいた複数箇所がボルト締結され、これにより電池ケース２４の内部が密閉される。
また、カバー側壁３２０４の車幅方向の一方には、吸気側切り欠き３２１０が形成され、カバー側壁３２０４の車両前後方向の後方で車幅方向の他方寄りの箇所には、不図示の排気側切り欠きが形成されている。
排気側切り欠きには、不図示の排気ダクトの開口が配置され、排気ダクトには排気用ファンが介設され、電池ケース２４の内部の空気が排気ダクトから荷室ボードの下方に排出される。

バッテリー２６は、その電力（例えば出力電圧４８Ｖ）を被電力供給部であるベルト式のスタータージェネレータに供給するものである。
バッテリー２６として、リチウムイオン二次電池など従来公知の様々な二次電池が使用可能である。
バッテリー２６は、電力の供給、充電に伴い高温となるため、冷却風による冷却が必要となる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、バッテリー２６から出力される電圧を４８Ｖから１２Ｖに変換して種々の電装品に供給するものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８も被電力供給部を構成している。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、電力の供給に伴い高温となるため、冷却風による冷却が必要となる。
バッテリー２６とＤＣ／ＤＣコンバータ２８はトレー３０のトレー底壁３００２上に設けられている。

吸気ダクト２２は、車室内の空気を電池ケース２４内に導くものであり、例えば、合成樹脂製である。
車室内の空気の温度は、外気を取り入れたり、あるいは、空調装置を用いることで、乗員の快適性を確保するに足る値となっている。
吸気ダクト２２は、吸気口３４と、第１流路３６と、第２流路３８と、吸気吹き出し用開口４０とを備え、サイドトリム４４の内側に配置されている。
本実施の形態では、図３に示すように、後部座席４２の背もたれ部４２０２の車幅方向の外側の箇所で車両前方に向いたサイドトリム４４の壁部にトリム側開口部４６が形成されている。
トリム側開口部４６には、車室内の空気が流通可能なグリル４８が着脱可能に取着されており、このグリル４８の車両後方の箇所に吸気口３４が配置され、吸気口３４はグリル４８を通して車室内の前方に開口している。
吸気口３４は、上方に向かうにつれて車両前後方向後側へ変位するよう斜め上方を向いており、吸気口３４は指先を挿入できる大きさで形成されている。

図１、図２に示すように、第１流路３６は、吸気口３４から上方に延在している。
詳細に説明すると、図２に示すように、第１流路３６は、吸気口３４から車両前後方向後側へ向けて延在する第１部分３６Ａと、第１部分３６Ａの端部から上方で車両後方に延在する第２部分３６Ｂとを含んで構成されている。
第１部分３６Ａは、吸気口３４から車両前後方向後側へ向けて離れるにつれて下方に変位する傾斜をもって延在している。
第２部分３６Ｂは、上方に向かうにつれて電池ケース２４側である車両前後方向後側へ変位する傾斜をもって延在している。本実施の形態では、第２部分３６Ｂはリアホイールハウス５０の前部に沿って延在している。すなわち、本実施の形態では、平面視した場合、第１流路３６は車両の前後方向に延在している。

第２流路３８は、第１流路３６の上端から下方に延在し電池ケース２４内に連通している。
第２流路３８は、第１流路３６に接続された箇所からリアホイールハウス５０の側部に沿って下方に変位しつつ車両の幅方向において電池ケース２４側である車幅方向内側に延在する第３部分３８Ａと、第３部分３８Ａの端部からほぼ下方に延在する第４部分３８Ｂと、第４部分３８Ｂの端部から電池ケース２４側である車幅方向内側にほぼ水平に延在する第５部分３８Ｃとを含んで構成されている。すなわち、本実施の形態では、平面視した場合、第２流路３８は車幅方向に延在している。
吸気吹き出し用開口４０は、第５部分３８Ｃの端部に形成されている。
第５部分３８Ｃは、吸気側切り欠き３２１０から電池ケース２４の内部に挿入され、吸気吹き出し用開口４０は、電池ケース２４の内部に位置している。
なお、第１流路３６の第１部分３６Ａ、第２部分３６Ｂおよび第２流路３８の第３部分３８Ａの流路の断面積を大きく確保すると共に、第２流路３８の第４部分３８Ｂと第５部分３８Ｃの流路の断面積を小さくし、車室内の空気を十分に吸い込みやすくすると共に、電池ケース２４内での冷却風の速度が高められるように図られている。

次に作用効果について説明する。
バッテリー２６およびＤＣ／ＤＣコンバータ２８が動作した状態で排気用ファンが動作すると、吸気ダクト２２の吸気口３４から導入された車室内の空気は第１流路３６から第２流路３８を経て吸気吹き出し用開口４０から電池ケース２４内部に導かれる。
吸気吹き出し用開口４０から吹き出された車室内の空気は、バッテリー２６およびＤＣ／ＤＣコンバータ２８を冷却し、排気ダクトから荷室ボードの下方に排出される。

本実施の形態では、吸気口３４から吸い込まれた車室内の空気が吸気口３４から上方に延在する第１流路３６を通ったのち、下方に延在する第２流路３８を通るため、コイン、クリップ、樹木の葉、お菓子などの食べかす、小さな玩具などの異物がグリル４８を通して吸気口３４に入ったとしても、それら異物は第１流路３６を上昇しにくく、第１流路３６の上端を超えて第２流路３８に侵入し、電池ケース２４に侵入することが抑制される。
したがって、異物が吸気ダクト２２を通って電池ケース２４の内部に侵入することを抑制しつつバッテリー２６およびＤＣ／ＤＣコンバータ２８の冷却を行なう上で有利となる。

また、本実施の形態では、第１流路３６が吸気口３４から車両前後方向後側へ向けて延在する第１部分３６Ａと、第１部分３６Ａの端部から上方に延在する第２部分３６Ｂとを含んで構成されているので、吸気口３４に入った異物は、例えば、その質量により第２部分３６Ｂを上昇しにくく第１部分３６Ａに溜まる。
そのため、吸気口３４に入った異物は、グリル４８を取り外し、吸気口３４から指先やピンセットを用いて簡単に除去することができる。
したがって、吸気ダクト２２に入った異物を吸気口３４から取り出しやすく、吸気ダクト２２についてのメンテナンスを簡単に行なう上で有利となる。

また、本実施の形態では、第１部分３６Ａは、吸気口３４から車両前後方向後側へ向けて離れるにつれて下方に変位する傾斜をもって延在しているので、第１部分３６Ａと第２部分３６Ｂとの間の境の箇所が吸気口３４よりも低い箇所に位置することになる。
そのため、吸気口３４に入った異物は、吸気口３４から車両後方に離れた第１部分３６Ａと第２部分３６Ｂとの間の境の箇所に集まって滞留しやすくなる。
そのため、吸気口３４に入った異物は、車体１０の振動などにより吸気口３４から吸気ダクト２２の外部に落下しにくく、異物を吸気口３４の内側に留めることができ、また、吸気口３４に入った異物を吸気口３４からより取り出しやすく、吸気ダクト２２についてのメンテナンスを簡単に行なう上でより有利となる。

また、本実施の形態では、吸気口３４が上方に向かうにつれて車両前後方向後側へ変位するよう斜め上方を向いているので、例えば、吸気口３４から指先やピンセットを第１部分３６Ａと第２部分３６Ｂとの間の箇所に挿入しやすく、第１部分３６Ａと第２部分３６Ｂとの間の境の箇所に滞留した異物をより簡単に除去することができ、吸気ダクト２２についてのメンテナンスを簡単に行なう上でより一層有利となる。

また、本実施の形態では、第２部分３６Ｂは鉛直方向上方に延在せず、第２部分３６Ｂは上方に向かうにつれて電池ケース２４側である車両前後方向後側へ変位する傾斜をもって延在しているので、第１流路３６と第２流路３８との境の箇所をより大きな曲率半径の流路で接続でき、第１流路３６と第２流路３８との境の箇所を流れる空気の圧力損失を抑制し、車室内の空気を吸気口３４から電池ケース２４に効率よく導く上で有利となり、バッテリー２６およびＤＣ／ＤＣコンバータ２８の冷却効率を高める上で有利となる。

また、本実施の形態では、第２流路３８は、第１流路３６に接続された箇所から下方に変位しつつ車両の幅方向において電池ケース２４側である車幅方向内側に延在する第３部分３８Ａを含んで構成されているので、第２流路３８が第１流路３６に接続された箇所から鉛直方向下方に延在する場合に比べ、より大きな曲率半径で第２流路３８を電池ケース２４側に向かわせることができ、第２流路３８を流れる空気の圧力損失を抑制し、車室内の空気を吸気口３４から電池ケース２４に効率よく導く上で有利となり、バッテリー２６およびＤＣ／ＤＣコンバータ２８の冷却効率を高める上で有利となる。

なお、本実施の形態では、バッテリー２６の電力がベルト式のスタータージェネレータおよびＤＣ／ＤＣコンバータ２８に供給される場合について説明した。
しかしながら、本発明は、バッテリー２６が車両駆動用のモータに電力を供給するものであってもよく、バッテリー２６の電力が供給される被電力供給部の種類に拘わらず本発明は適用可能である。
また、本実施の形態では、電池ケース２４にバッテリー２６とＤＣ／ＤＣコンバータ２８が収容されている場合について説明したが、電池ケース２４にバッテリー２６のみが収容されＤＣ／ＤＣコンバータ２８が収容されない場合であっても本発明は無論適用可能である。

また、本実施の形態では、吸気口３４が車両の前方を向き、第１流路３６が車両前後方向に延在し、第２流路３８が車幅方向に延在している場合について説明したが、吸気口３４が配置される箇所に応じて吸気口３４の向きは変わり、また、第１流路３６と第２流路３８の延在方向も変わる。
また、本実施の形態では、電池ケース２４がリアフロアパネル１４の凹部１６上に配置されている場合について説明したが、電池ケース２４はフロアパネルの下方に配置するなど電池ケース２４の配置場所は限定されない。

１０ 車体
１８ 荷室
２２ 吸気ダクト
２４ 電池ケース
２６ バッテリー
３４ 吸気口
３６ 第１流路
３６Ａ 第１部分
３６Ｂ 第２部分
３８ 第２流路
３８Ａ 第３部分

Claims (6)

1. 車両の荷室の底面を構成するリアフロアパネル上に配置される電池ケースと、車室内の空気を前記電池ケース内に導く吸気ダクトとを備える車両の電池冷却構造であって、
   前記吸気ダクトは、
   車室内に開口された吸気口と、
   前記吸気口から上方に延在する第１流路と、
   前記第１流路の上端から下方に延在し前記電池ケース内に連通する第２流路と、
   を備えることを特徴とする車両の電池冷却構造。
2. 前記第１流路は、前記吸気口から車両前後方向後側へ向けて延在する第１部分と、前記第１部分の端部から上方に延在する第２部分とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の電池冷却構造。
3. 前記第１部分は、前記吸気口から車両前後方向後側へ向けて離れるにつれて下方に変位する傾斜をもって延在している、
   ことを特徴とする請求項２記載の車両の電池冷却構造。
4. 前記吸気口は、上方に向かうにつれて車両前後方向後側へ変位するよう斜め上方を向いている、
   ことを特徴とする請求項３記載の車両の電池冷却構造。
5. 前記第２部分は、上方に向かうにつれて車両前後方向後側へ変位する傾斜をもって延在している、
   ことを特徴とする請求項２から４の何れか１項記載の車両の電池冷却構造。
6. 前記第２流路は、前記第１流路に接続された箇所から前記車両の幅方向において前記電池ケース側に延在する第３部分を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の車両の電池冷却構造。

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