JP2021115901A - 車両 - Google Patents

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Toshio Watanabe
敏雄 渡邉
啓如 柴田
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啓如 柴田
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Gao Watabe
雅王 渡部
謙太 宮原
Kenta Miyahara
謙太 宮原
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Abstract

【課題】車両前後方向の両方向に走行可能な構造において、走行する方向にかかわらず冷却対象物を効果的に冷却することができる車両を得る。【解決手段】車両10は、車両前後方向の両方向に走行可能な車両本体12と、車両本体12の車両前後方向の一方側端部に設けられ、車両本体12に設けられた冷却対象物16との間で冷媒を介して熱交換を行う第1ラジエータ18と、車両本体12の車両前後方向の他方側端部に設けられ、冷却対象物16との間で冷媒を介して熱交換を行う第2ラジエータ20と、を有する。【選択図】図2

Description

本発明は、車両に関する。
特許文献1には、車両の前端部にラジエータが設けられた構造が開示されている。
特開2019−189010号公報
ところで、車両前後方向の両方向に走行可能にすることでUターンを不要とする車両が検討されている。しかしながら、上記特許文献1に開示された車両を車両前後方向の両方向に走行させる場合、一方向に走行している場合のみラジエータで熱交換が行われることとなり、冷却対象物を効果的に冷却する観点で改善の余地がある。
本発明は上記事実を考慮し、車両前後方向の両方向に走行可能な構造において、走行する方向にかかわらず冷却対象物を効果的に冷却することができる車両を得ることを目的とする。
請求項1に係る車両は、車両前後方向の両方向に走行可能な車両本体と、前記車両本体の車両前後方向の一方側端部に設けられ、前記車両本体に設けられた冷却対象物との間で冷媒を介して熱交換を行う第1ラジエータと、前記車両本体の車両前後方向の他方側端部に設けられ、前記冷却対象物との間で冷媒を介して熱交換を行う第2ラジエータと、を有する。
請求項1に係る車両では、車両本体は、車両前後方向の両方向に走行可能に構成されている。また、車両本体の車両前後方向の一方側端部には第1ラジエータが設けられており、この第1ラジエータは、車両本体に設けられた冷却対象物との間で冷媒を介して熱交換を行う。すなわち、車両本体が一方向に走行している場合では、第1ラジエータへ導入された走行風と冷媒との間で熱交換が行われ、冷却された冷媒によって冷却対象物を冷却することができる。
また、車両側他方向に走行している場合では、第2ラジエータへ導入された走行風と冷媒との間で熱交換が行われ、冷却された冷媒によって冷却対象物を冷却することができる。このようにして、車両が何れの方向に走行している場合であっても、冷却対象物を効果的に冷却することができる。
請求項2に係る車両は、請求項1において、前記第1ラジエータへ走行風を導入する開口を開閉可能な第1シャッタと、前記第2ラジエータへ走行風を導入する開口を開閉可能な第2シャッタと、前記車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には前記第1シャッタを開状態とすると共に前記第2シャッタを閉状態とし、前記車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には前記第1シャッタを閉状態とすると共に前記第2シャッタを開状態とするように前記第1シャッタ及び前記第2シャッタを開閉させる制御部と、をさらに備えている。
請求項2に係る車両では、車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には、制御部が第1シャッタを開状態とすることで、第1ラジエータへ走行風が導入される。また、制御部が第2シャッタを閉状態とすることで、車両の走行時に車両本体の外面に沿って車両前後方向の他方側へ流れた気流が第2ラジエータへ入り込むのを抑制することができる。
一方、車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には、制御部が第2シャッタを開状態とすることで、第2ラジエータへ走行風が導入される。また、制御部が第1シャッタを閉状態とすることで、車両の走行時に車両本体の外面に沿って車両前後方向の一方側へ流れた気流が第1ラジエータへ入り込むのを抑制することができる。
請求項3に係る車両は、請求項1において、作動することで前記第1ラジエータへ外気を導入する第1ファンと、作動することで前記第2ラジエータへ外気を導入する第2ファンと、前記車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には前記第2ファンを作動させ、前記車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には前記第1ファンを作動させる制御部と、をさらに備えている。
請求項3に係る車両では、車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には、制御部が第2ファンを作動させる。これにより、第2ラジエータへ外気が導入され、第2ラジエータで熱交換が行われる。また、車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には、制御部が第1ファンを作動させる。これにより、第1ラジエータへ外気が導入され、第1ラジエータで熱交換が行われる。これにより、車両本体が何れの方向に走行する場合であっても、第1ラジエータ及び第2ラジエータの両方で熱交換を行うことができる。
請求項4に係る車両は、請求項1において、作動することで前記第1ラジエータから車両前後方向の一方側へ空気を排出する第1ファンと、作動することで前記第2ラジエータから車両前後方向の他方側へ空気を排出する第2ファンと、前記車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には前記第2ファンを作動させ、前記車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には前記第1ファンを作動させる制御部と、をさらに備えている。
請求項4に係る車両では、車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には、制御部が第2ファンを作動させることで、第2ラジエータから車両前後方向の他方側へ空気が排出される。これにより、車両本体の外面に沿って車両前後方向の他方側へ流れた気流が整流され、第2ラジエータへ外気が入り込むのを抑制することができる。
一方、車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には、制御部が第1ファンを作動させることで、第1ラジエータから車両前後方向の一方側へ空気が排出される。これにより、車両本体の外面に沿って車両前後方向の一方側へ流れた気流が整流され、第1ラジエータへ外気が入り込むのを抑制することができる。
請求項5に係る車両は、請求項1〜4の何れか1項において、前記冷却対象物は、前記車両本体における車両前後方向の中央部分に設けられた駆動用バッテリを含んでいる。
請求項5に係る車両では、駆動用バッテリを冷却することで、駆動用バッテリの温度が高くなるのを抑制することができる。また、駆動用バッテリが車両本体における車両前後方向の中央部分に設けられているため、第1ラジエータから駆動用バッテリまでの距離と第2ラジエータから駆動用バッテリまでの距離とが同程度となる。これにより、第1ラジエータ側の冷媒の流路の長さと、第2ラジエータ側の冷媒の流路の長さが同程度となり、車両本体の走行する方向に応じて冷却能力が変わるのを抑制することができる。
以上説明したように、請求項1に係る車両によれば、車両前後方向の両方向に走行可能な構造において、走行する方向にかかわらず冷却対象物を効果的に冷却することができる。
請求項2に係る車両によれば、車両の走行時における空力性能を向上させることができる。
請求項3に係る車両によれば、冷却性能を向上させることができる。
請求項4に係る車両によれば、シャッタが設けられていない構成であっても空力性能を向上させることができる。
請求項5に係る車両によれば、冷却能力のバラツキを抑制することができる。
第1実施形態に係る車両の要部を示す概略側面図である。 第1実施形態に係る車両の要部を示す概略側面図であり、第1シャッタが開いており、第2シャッタが閉じている状態を示す図である。 第1実施形態に係る車両の要部を示す概略側面図であり、第1シャッタが閉じており、第2シャッタが開いている状態を示す図である。 第2実施形態に係る車両の要部を示す概略側面図である。 第3実施形態に係る車両の要部を示す概略側面図である。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る車両10について、図面を参照して説明する。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、車両前方向を向いた場合の左右を示すものとする。
本実施形態の車両10は、車両前後方向の両方向に走行可能な電気自動車である。このため、前方向と後方向とを区別しないが、説明の便宜上、車両前後方向の一方側を前方側と称し、車両前後方向の一方側を後方側と称する。また、各図に適宜記す矢印FR及び矢印UPは、車両10の前方側及び上方側をそれぞれ示している。
図1に示されるように、本実施形態の車両10は、車両本体12を備えている。本実施形態の車両本体12は、一例として、外形が車両前後方向に対称となっており、車両前後方向の両方向に走行可能に構成されている。
車両本体12は、複数の車輪14を備えている。本実施形態では、車両本体12の一方側の側部に4つの車輪14が設けられており、車両本体12の他方の側面に4つの車輪14が設けられている。また、一方側の側部に設けられた4つの車輪14のうち、2つの車輪14が車両前方側に設けられており、残りの2つの車輪14が車両後方側に設けられている。なお、図1では、車両本体12の一方の側部に設けられた4つの車輪14のみが図示されている。
車両本体12の一方側の側部には、図示しないスライドドアが設けられており、このスライドドアを開くことで、車両本体12の側方から乗員が乗降できるように構成されている。また、車両本体12の内部には、図示しない複数の座席が設けられている。
車両本体12を構成するフロアパネル15の下方には、冷却対象物としての駆動用バッテリ16が設けられている。駆動用バッテリ16は、車両本体12における車両前後方向の中央部分に設けられており、車両10を駆動させるための図示しないモータと電気的に接続されている。そして、この駆動用バッテリ16からモータへ電力が供給されることで、モータが駆動して車両10を走行させる。なお、車両前後方向の一方側に1つのモータが設けられた構成としてもよい。また、各車輪14にインホイールモータを備えた構成としてもよい。
ここで、車両本体12の車両前方側の端部、すなわち車両本体12の車両前後方向の一方側端部には、第1ラジエータ18が設けられており、この第1ラジエータ18の後方側には第1ファン22が設けられている。また、車両本体12の車両後方側の端部、すなわち車両前後方向の他方側端部には、第2ラジエータ20が設けられており、この第2ラジエータ20の前方側には第2ファン24が設けられている。さらに、車両本体12には、第1ファン22及び第2ファン24をそれぞれ制御する制御部としてのECU(Electronic Control Unit)26が設けられている。
図2に示されるように、第1ラジエータ18は、車両本体12の前端部に形成された前側開口32の後方に設けられており、車両本体12が前方側へ走行する際に、この前側開口32を通じて第1ラジエータ18へ走行風が導入されるように構成されている。また、第1ファン22を作動させた場合も同様に、車両本体12の外部から前側開口32を通じて第1ラジエータ18へ外気が導入される。
第1ラジエータ18と駆動用バッテリ16とは、冷媒が流れる第1循環流路40によって繋がっている。第1循環流路40は、駆動用バッテリ16の内部を通過した冷媒が第1ラジエータ18へ流入する第1流入路40Aと、第1ラジエータ18から冷媒が流出する第1流出路40Bとを含んで構成されている。
また、第1循環流路40には、図示しないポンプ及びバルブが設けられており、駆動用バッテリ16の冷却が必要な場合に第1循環流路40に冷媒を循環させるようにECU26が制御する。そして、駆動用バッテリ16と第1ラジエータ18との間で冷媒を循環させることで、第1ラジエータ18で熱交換されて低温になった冷媒が駆動用バッテリ16に沿って流れる。このようにして、駆動用バッテリ16を冷却することができるように構成されている。
一方、第2ラジエータ20は、車両本体12の後端部に形成された後側開口34の前方に設けられており、車両本体12が後方側へ走行する際に、この後側開口34から第2ラジエータ20へ走行風が導入されるように構成されている。また、第2ファン24を作動させた場合も同様に、車両本体12の外部から後側開口34を通じて第2ラジエータ20へ外気が導入される。
第2ラジエータ20と駆動用バッテリ16とは、冷媒が流れる第2循環流路42によって繋がっている。第2循環流路42は、駆動用バッテリ16の内部を通過した冷媒が第2ラジエータ20へ流入する第2流入路42Aと、第2ラジエータ20から冷媒が流出する第2流出路42Bとを含んで構成されている。なお、本実施形態では一例として、第1循環流路40と第2循環流路42の長さが略同じ長さとなるように設計されている。
第2循環流路42には、図示しないポンプ及びバルブが設けられており、駆動用バッテリ16の冷却が必要な場合に第2循環流路42に冷媒を循環させるようにECU26が制御する。そして、駆動用バッテリ16と第2ラジエータ20との間で冷媒を循環させることで、第2ラジエータ20で熱交換されて低温になった冷媒が駆動用バッテリ16に沿って流れる。このようにして、駆動用バッテリ16を冷却することができるように構成されている。
第1ラジエータ18の前方に形成された前側開口32には第1シャッタ28が設けられている。第1シャッタ28は、上下に配列された複数の回転羽28Aを含んで構成されており、これらの回転羽28Aが回転することで、前側開口32を開閉できるように構成されている。
また、第2ラジエータ20の後方に形成された後側開口34には第2シャッタ30が設けられている。第2シャッタ30は、上下に配列された複数の回転羽30Aを含んで構成されており、これらの回転羽30Aが回転することで、後側開口34を開閉できるように構成されている。第1シャッタ28及び第2シャッタ30は、ECU26と電気的に接続されており、ECU26からの信号によって開閉が制御される。
ここで、ECU26は、車両本体12が前方側、すなわち車両前後方向の一方側に走行する際には、第1シャッタ28を開状態とすると共に第2シャッタ30を閉状態とする。また、ECU26は、車両本体12が後方側、すなわち、車両前後方向の他方側に走行する際には、第1シャッタ28を閉状態とすると共に第2シャッタ30を開状態とする。
図2、3において、矢印Vは、車両本体12の進行方向を示している。このため、図2には、車両本体12が前方側へ進行している状態が示されている。そして、この場合には、ECU26は、第1シャッタ28を開状態とすると共に第2シャッタ30を閉状態とすることで、前側開口32を通じて第1ラジエータ18へ走行風が導入される。また、第2ラジエータ20には外気が導入されない。
一方、図3には、車両本体12が後方側へ進行している状態が示されている。そして、この場合には、ECU26は、第1シャッタ28を閉状態とすると共に第2シャッタ30を開状態とすることで、後側開口34を通じて第2ラジエータ20へ走行風が導入される。また、第1ラジエータ18には外気が導入されない。
(作用)
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の車両10では、図2に示されるように、車両本体12が前方向に走行している場合では、第1ラジエータ18へ導入された走行風と冷媒との間で熱交換が行われ、冷却された冷媒によって駆動用バッテリ16を冷却することができる。また、車両本体12が車両側他方向に走行している場合では、第2ラジエータ20へ導入された走行風と冷媒との間で熱交換が行われ、冷却された冷媒によって駆動用バッテリ16を冷却することができる。このようにして、車両前後方向の何れに方向に走行している場合であっても、冷却対象物である駆動用バッテリ16を効果的に冷却することができる。すなわち、車両前後方向の両方向に走行可能な構造において、走行する方向にかかわらず冷却対象物を効果的に冷却することができる。
また、本実施形態の車両10では、車両本体12が前方側に走行する際には、ECU26が第2シャッタ30を閉状態とすることで、車両本体12の外面に沿って後方側へ流れた気流が後側開口34から第2ラジエータ20へ入り込むのを抑制することができる。同様に、車両本体12が後方側に走行する際には、ECU26が第1シャッタ28を閉状態とすることで、車両本体12の外面に沿って前方側へ流れた気流が第1ラジエータ18へ入り込むのを抑制することができる。この結果、車両10の走行時における空力性能を向上させることができる。
さらに、本実施形態の車両10では、駆動用バッテリ16が車両本体12における車両前後方向の中央部分に設けられている。これにより、第1ラジエータ18から駆動用バッテリ16までの距離と第2ラジエータ20から駆動用バッテリ16までの距離とが同程度となる。これにより、第1ラジエータ18側の第1循環流路40の長さと、第2ラジエータ20側の第2循環流路42の長さが同程度となり、車両本体12の走行する方向に応じて冷却能力が変わるのを抑制することができる。すなわち、冷却能力のバラツキを抑制することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る車両50について図4を参照して説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し適宜説明を省略する。
図4に示されるように、本実施形態の車両50は、ECU26による制御方法を除いて第1実施形態と同様の構成とされている。本実施形態の車両50を構成するECU26は、第1シャッタ28及び第2シャッタ30に対して、開閉の制御を行わず、開状態を維持している。このため、第1シャッタ28及び第2シャッタ30が設けられていない車両に適用してもよい。
また、本実施形態のECU26は、車両本体12が前方側、すなわち車両前後方向の一方側に走行する際には、第2ファン24を作動させる。また、図示はしないが、車両本体12が後方側、すなわち車両前後方向の他方側に走行する際には、第1ファン22を作動させるように構成されている。
(作用)
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る車両50では、車両本体12が前方側に走行する際には、前側開口32を通じて第1ラジエータ18に走行風が導入され、第1ラジエータ18で熱交換が行われる。このとき、ECU26が第2ファン24を作動させることで、後側開口34を通じて第2ラジエータ20へ外気が導入され、第2ラジエータ20でも熱交換が行われる。これにより、第1ラジエータ18で熱交換された冷媒のみで駆動用バッテリ16を冷却する場合と比較して、より効率よく駆動用バッテリ16を冷却することができる。
また、車両本体12が後方側に走行する際には、図4とは逆方向に車両本体12が走行するため、後側開口34を通じて第2ラジエータ20に走行風が導入され、第2ラジエータ20で熱交換が行われる。このとき、ECU26が第1ファン22を作動させる。これにより、前側開口32を通じて第1ラジエータ18へ外気が導入され、第1ラジエータ18でも熱交換が行われる。これにより、第2ラジエータ20で熱交換された冷媒のみで駆動用バッテリ16を冷却する場合と比較して、より効率よく駆動用バッテリ16を冷却することができる。このように、車両本体12が何れの方向に走行する場合であっても、第1ラジエータ18及び第2ラジエータ20の両方で熱交換を行うことができ、駆動用バッテリ16の冷却性能を向上させることができる。その他の作用については第1実施形態と同様である。
<第3実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る車両60について図5を参照して説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し適宜説明を省略する。
図5に示されるように、本実施形態の車両60の車両本体12に設けられた第1ファン22は、正転及び逆転の両方向に回動可能であり、ECU26によって回転方向を変更できるように構成されている。例えば、第1ファン22が正転している場合には、前側開口32を通じて第1ラジエータ18へ外気が導入される。一方、第1ファン22を逆転させた場合には、第1ラジエータ18から前側開口32を通じて前方側、すなわち車両外側へ空気が排出されることとなる。
また、第2ファン24は、第1ファン22と同様に正転及び逆転の両方向に回動可能であり、ECU26によって回転方向を変更できるように構成されている。すなわち、第2ファン24が正転している場合には、後側開口34を通じて第2ラジエータ20へ外気が導入される。一方、第2ファン24を逆転させた場合には、第2ラジエータ20から後側開口34を通じて後方側、すなわち車両外側へ空気が排出されることとなる。
ここで、本実施形態のECU26は、車両本体12が前方側に走行する際には、第2ファン24を作動させて逆転方向に回動させる。また、ECU26は、車両本体12が後方側に走行する際には、第1ファン22を作動させて逆転方向に回動させる。
(作用)
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る車両60では、車両本体12が前方側に走行する際には、ECU26が第2ファン24を作動させて第2ラジエータ20から後側開口34を通じて車両外側へ空気が排出される。これにより、車両60の走行時に車両本体12の外面に沿って後方側へ流れた気流が整流され、第2ラジエータ20へ外気入り込むのを抑制することができる。
一方、車両本体12が後方側に走行する際には、ECU26が第1ファン22を作動させて第1ラジエータ18から前側開口32を通じて車両外側へ空気が排出される。これにより、車両60の走行時に車両本体12の外面に沿って前方側へ流れた気流が整流され、第1ラジエータ18へ外気が入り込むのを抑制することができる。このように、本実施形態の車両60では、シャッタが設けられていない構成であっても空力性能を向上させることができる。
以上、第1実施形態及び第2実施形態に係る車両10、50、60について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。上記実施形態では、冷却対象物の一例として駆動用バッテリ16を図示して説明したが、これに限定されず、他の冷却対象物を冷却する構成としてもよい。例えば、駆動用のモータ及び自動運転ECUなどの高温になる部品を冷却対象物としてもよい。
駆動用バッテリ16に加えて、駆動用のモータを冷却対象物とした場合の構成の一例について説明する。車両本体12の前部に駆動用のモータを設けられた構成では、駆動用バッテリ16及びモータを通過するように第1循環流路40を構成する。そして、車両本体12が前方向に走行している場合では、第1ラジエータ18へ導入された走行風と冷媒との間で熱交換が行われ、冷却された冷媒によって駆動用バッテリ16及びモータを冷却することができる。また、上記第2実施形態では、車両本体12が後方側に走行する際に、ECU26が第1ファン22を作動させることで、前側開口32を通じて第1ラジエータ18へ外気を導入してモータのみを冷却させる構成としてもよい。すなわち、後側開口34を通じて第2ラジエータ20に走行風が導入されるため、第2ラジエータ20で熱交換が行われた冷媒によって駆動用バッテリ16を冷却しつつ、第1ラジエータ18で熱交換が行われた冷媒によってモータを冷却することができる。この場合には、第1循環流路40にバルブを設け、所定のバルブを開閉させることでモータのみに冷媒が流れる構成を採用してもよい。
また、上記第1実施形態では、第1シャッタ28及び第2シャッタ30を回転式のシャッタとしたが、これに限定されず、他の方法で開口を開閉させるシャッタを用いてもよい。例えば、スライド式のシャッタを用いてもよい。
さらに、上記実施形態における冷媒として、冷却水などの液体の他に、ガスなどの気体を用いてもよい。
さらにまた、上記実施形態の車両10、50、60は、モータを駆動源とする電気自動車としたが、これに限定されない。例えば、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。この場合、エンジンを停止させてモータからの駆動力のみで走行する場合に、車両前後方向の両方向に走行させるようにしてもよい。
10 車両
12 車両本体
16 駆動用バッテリ(冷却対象物)
18 第1ラジエータ
20 第2ラジエータ
22 第1ファン
24 第2ファン
26 ECU(制御部)
28 第1シャッタ
30 第2シャッタ
50 車両
60 車両

Claims (5)

  1. 車両前後方向の両方向に走行可能な車両本体と、
    前記車両本体の車両前後方向の一方側端部に設けられ、前記車両本体に設けられた冷却対象物との間で冷媒を介して熱交換を行う第1ラジエータと、
    前記車両本体の車両前後方向の他方側端部に設けられ、前記冷却対象物との間で冷媒を介して熱交換を行う第2ラジエータと、
    を有する車両。
  2. 前記第1ラジエータへ走行風を導入する開口を開閉可能な第1シャッタと、
    前記第2ラジエータへ走行風を導入する開口を開閉可能な第2シャッタと、
    前記車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には前記第1シャッタを開状態とすると共に前記第2シャッタを閉状態とし、前記車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には前記第1シャッタを閉状態とすると共に前記第2シャッタを開状態とするように前記第1シャッタ及び前記第2シャッタを開閉させる制御部と、
    をさらに備えた請求項1に記載の車両。
  3. 作動することで前記第1ラジエータへ外気を導入する第1ファンと、
    作動することで前記第2ラジエータへ外気を導入する第2ファンと、
    前記車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には前記第2ファンを作動させ、前記車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には前記第1ファンを作動させる制御部と、
    をさらに備えた請求項1に記載の車両。
  4. 作動することで前記第1ラジエータから車両前後方向の一方側へ空気を排出する第1ファンと、
    作動することで前記第2ラジエータから車両前後方向の他方側へ空気を排出する第2ファンと、
    前記車両本体が車両前後方向の一方側に走行する際には前記第2ファンを作動させ、前記車両本体が車両前後方向の他方側に走行する際には前記第1ファンを作動させる制御部と、
    をさらに備えた請求項1に記載の車両。
  5. 前記冷却対象物は、前記車両本体における車両前後方向の中央部分に設けられた駆動用バッテリを含んでいる請求項1〜4の何れか1項に記載の車両。
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