JP2024055106A - 車両における電池の冷却構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】安全性を確保した上で電池モジュールに対する防水性能及び冷却性能の向上を図る。【解決手段】上端部に開口が形成された収納部と吸気孔が形成され前記開口を覆うカバー部とを有し内部空間が少なくとも電池モジュールが配置される配置空間として形成された収納ケースと、前記収納ケースの外部に位置され一端部が前記吸気孔に連通される第１の連通部として設けられた第１のダクトと、前記収納ケースの内部に位置され一端部が前記吸気孔に連通される第２の連通部として設けられた第２のダクトとを備え、前記電池モジュールには複数の電池セルと前記複数の電池セルを接続する高電圧部品とが設けられ、冷却風が前記第１のダクトから前記吸気孔と前記第２のダクトを介して前記電池モジュールに向けて流動され、車両の衝突により前記第１のダクトに衝撃が付与されたときに前記第１のダクトが前記第２のダクトに対して変位可能にされた。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両における電池の冷却構造についての技術分野に関する。
自動車等の各種の車両にはモーターや各種の電装部品に電力を供給するための車載用バッテリーが荷室に搭載されたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の車載用バッテリーは電池モジュールが収納された収納ケースがフロアパンの上側に配置されている。こうした車載用バッテリーには、収納ケースに吸気孔が形成され吸気孔にダクトを挿通させて収納ケースの外部の空気を冷却風として電池モジュールへ向けて流動させることにより電池モジュールを冷却する電池の冷却構造を備えたものがある。
特開２００７－８４４３号公報
ところで、特許文献１のような荷室に搭載された車載用バッテリーにおいて、吸気孔が収納ケースの側面部や底面部に形成されていると、例えば、フロアパンに水等の液体が浸水したときに、吸気孔から収納ケースの内部に液体が浸入してしまうおそれがある。また、ダクトが側面部や底面部において収納ケースを回り込むようにして配置されると、ダクト（冷却経路）の長さが長くなり易い上に、ダクトが、例えば、マフラー等に近づいて配置されるためマフラー等からダクトが熱を受け易くなり、冷却効率が低下するおそれがある。したがって、電池モジュールに対する防水性能及び冷却性能の向上を図るために、吸気孔は収納ケースの上端部（上面部）に形成されることが望ましい。
ところが、吸気孔が収納ケースの上端部に形成されると、一般に電池モジュールの上面部に設けられることが多い、例えば、バスバーのような高電圧部品と吸気孔とが接近して位置されることになる。このため、例えば、車両の後方から衝突が生じたときに、衝撃によってダクトが変形や破損して吸気孔から高電圧部品への接触が可能になってしまうと、安全性を確保することが困難になるおそれがある。
そこで、本発明は、安全性を確保した上で電池モジュールに対する防水性能及び冷却性能の向上を図ることを目的とする。
本発明に係る車両における電池の冷却構造は、上端部に開口が形成された収納部と吸気孔が形成され前記開口を覆うカバー部とを有し内部空間が少なくとも電池モジュールが配置される配置空間として形成された収納ケースと、前記収納ケースの外部に位置され一端部が前記吸気孔に連通される第１の連通部として設けられた第１のダクトと、前記収納ケースの内部に位置され一端部が前記吸気孔に連通される第２の連通部として設けられた第２のダクトとを備え、前記電池モジュールには複数の電池セルと前記複数の電池セルを接続する高電圧部品とが設けられ、冷却風が前記第１のダクトから前記吸気孔と前記第２のダクトを介して前記電池モジュールに向けて流動され、車両の衝突により前記第１のダクトに衝撃が付与されたときに前記第１のダクトが前記第２のダクトに対して変位可能にされたものである。
本発明によれば、衝突の衝撃が第２のダクトに伝達され難く第２のダクトの変形や破損が生じ難くされることにより、衝撃により第１のダクトと吸気孔との連通が解除された状態においても吸気孔と第２のダクトとの連通が解除され難く、吸気孔と配置空間とが連通されず吸気孔から高電圧部品に対して指等が接触不能な状態が維持されるため、安全性を確保した上で電池モジュールに対する防水性能及び冷却性能の向上を図ることができる。
図２及び図３と共に本発明車両における電池の冷却構造の実施の形態を示すものであり、本図は、電池の冷却構造が設けられた車載用バッテリーの断面図である。 衝突の衝撃により第１のダクトが第２のダクトに対して変位された状態を示す断面図である。 衝突の衝撃により吸気孔の位置が変位された状態を示す断面図である。
以下に、本発明の車両における電池の冷却構造を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する（図１乃至図３参照）。
＜車載用バッテリーの構成等＞
まず、電池の冷却構造を有する車載用バッテリーの構成等について説明する。
車載用バッテリー１は収納ケース２と電池モジュール３と第１のダクト４と第２のダクト５を有している（図１参照）。車載用バッテリー１において、収納ケース２と第１のダクト４と第２のダクト５と後述する冷却ファンが電池モジュール３を冷却する電池の冷却構造としての機能を有している。
車両１００には上方に開口されたフロアパン２００が設けられ、フロアパン２００の内側の空間が配置凹部２０１として形成されている。車載用バッテリー１は、例えば、配置凹部２０１に配置されている。
収納ケース２は、例えば、金属材料によって形成され、収納部６とカバー部７を有している。収納部６は上方に開口された箱状に形成され、上下方向を向く底面部８と下縁が底面部８の外周縁に連続された周面部９とを有している。カバー部７は平板状に形成され、収納部６の開口を上方から覆った状態で図示しない取付部材によって収納部６に取り付けられている。カバー部７における後端寄りの部分には上下に貫通された吸気孔１０が形成されている。吸気孔１０の周囲には上下に貫通された図示しない複数の取付用孔が周方向に離隔して形成されている。収納ケース２の内部空間は配置空間１１として形成されている。
収納ケース２は収納部６が図示しない保持フレームを介してフロアパン２００に固定されている。
電池モジュール３は収納ケース２の配置空間１１に配置されている。電池モジュール３は収納ケース２の内部において、例えば、吸気孔１０より前側に位置されている。なお、収納ケース２に収納される電池モジュール３の数は一つに限られることはなく、収納ケース２に複数の電池モジュール３が収納されていてもよい。
電池モジュール３はセルカバー１２とセルカバー１２の内部において並んで配置された複数の電池セル１３とを有している。電池セル１３にはそれぞれ上方に突出された二つの端子部１４が離隔して設けられている。電池セル１３は端子部１４が隣り合う電池セル１３の端子部１４とバスバー１５によって接続され、複数の電池セル１３が直列に接続されている。バスバー１５は高い電圧が印加される高電圧部品として設けられている。
第１のダクト４は、例えば、樹脂材料によって形成され、収納ケース２の外部に配置されている。第１のダクト４は一端部が第１の連通部１６として設けられ、第１の連通部１６と図示しない他端部との間の部分が第１の中間部１７として設けられている。第１の連通部１６は軸方向が上下方向にされ、下端部に外方に張り出されたフランジ状の被取付部１８が設けられている。被取付部１８には上下に貫通された図示しない複数の挿通孔が周方向に離隔した状態でカバー部７の取付用孔と対応した位置に形成されている。第１の中間部１７は軸方向が水平方向にされている。第１のダクト４の他端部には図示しない冷却ファンが取り付けられている。
第１のダクト４は第１の連通部１６が吸気孔１０に上方から連通されている。第１のダクト４は被取付部１８の挿通孔に挿通されたクリップ１９が取付用孔に挿入されてカバー部７に取り付けられている。
被取付部１８とカバー部７の間には第１の封止部材２０が配置されている。したがって、第１のダクト４とカバー部７は第１の封止部材２０を上下から挟んだ状態でクリップ１９によって結合されている。被取付部１８はクリップ１９によって第１の封止部材２０を介してカバー部７に押し付けられ、第１の封止部材２０が被取付部１８とカバー部７の双方に密着される。クリップ１９は第１のダクト４に大きな衝撃が付与されたときに破損可能なように、例えば、樹脂材料によって形成されている。
第２のダクト５は、例えば、樹脂材料によって形成され、収納ケース２の配置空間１１に配置されている。第２のダクト５は一端部が第２の連通部２１として設けられ、第２の連通部２１と他端部２２との間の部分が第２の中間部２３として設けられている。第２の連通部２１は軸方向が上下方向にされ、上端部に外方に張り出されたフランジ状の受け部２４が設けられている。受け部２４における前側の部分は遮蔽部２５として設けられている。第２のダクト５の他端部２２は電池モジュール３のセルカバー１２の内部に下側から連通されている。
第２の連通部２１は電池モジュール３の後方に位置された状態で吸気孔１０に下方から連通されている。したがって、遮蔽部２５が吸気孔１０と電池モジュール３におけるバスバー１５との間に位置されるため、遮蔽部２５によってバスバー１５が遮蔽可能な状態にされている。
第２のダクト５は図示しない取付部材によって収納ケース２の収納部６に取り付けられている。
受け部２４とカバー部７の間には第２の封止部材２６が配置されている。したがって、第２のダクト５とカバー部７は第２の封止部材２６を上下から挟んだ状態にされている。カバー部７は第２の封止部材２６を介して受け部２４に押し付けられた状態で収納部６に取り付けられ、第２の封止部材２６がカバー部７と受け部２４の双方に密着される。
このように、第２のダクト５は受け部２４に対してカバー部７が第２の封止部材２６を介して押し付けられた状態にされているが、カバー部７と結合されていない。したがって、収納ケース２に大きな衝撃が付与されたときにカバー部７が第２のダクト５に対して変位可能にされている。また、第２のダクト５は第１のダクト４とも結合されていないため、第１のダクト４に大きな衝撃が付与されたときに第１のダクト４が第２のダクト５に対して変位可能にされている。
上記のように構成された車載用バッテリー１においては、冷却ファンによって第１のダクト４に取り込まれた冷却風５０が吸気孔１０と第２のダクト５を介して電池モジュール３へ向けて流動されることにより、電池モジュール３の冷却が行われる。
上記のように、車載用バッテリー１においては、吸気孔１０が収納ケース２のカバー部７に形成されている。これにより、万が一、フロアパン２００に水等の液体が浸入したとしても吸気孔１０から収納ケース２の内部に液体が浸入し難く、電池モジュール３に対する防水性能の向上を図ることができる。また、第２のダクト５が収納ケース２における配置空間１１に位置され、収納部６の底面部８や周面部９よって第２のダクト５がマフラー等から受ける熱の影響が低減されるため、電池モジュール３に対する冷却性能の向上を図ることができる。
また、第１のダクト４と第２のダクト５が上下から吸気孔１０に連通され、第１のダクト４と第２のダクト５によって吸気孔１０が露出されていない状態にされている。したがって、吸気孔１０からバスバー１５に対して指等が接触不能にされ、吸気孔１０がカバー部７に形成された状態においても車載用バッテリー１における安全性の確保が図られている。
なお、車載用バッテリー１において、高電圧部品であるバスバー１５は電池モジュール３を構成する各部の中でも高温になり易い部分であるため、電池モジュール３の冷却効率の向上を図ることを目的としてバスバー１５に向けて冷却風５０を送る冷却経路を設けてもよい。このとき、上記のように、車載用バッテリー１においては吸気孔１０がカバー部７に形成されているため、吸気孔１０が電池モジュール３の上端部に位置されたバスバー１５と接近して位置されている。したがって、吸気孔１０からバスバー１５に向けて冷却風５０を送る冷却経路を設ける場合に、冷却経路のレイアウト設計を容易に行うことが可能にされている。
さらに、第１のダクト４における被取付部１８とカバー部７の間に第１の封止部材２０が配置されている。したがって、被取付部１８とカバー部７の間が密閉され、第１のダクト４とカバー部７の間から外部への冷却風５０の流出が防止され、冷却風５０の電池モジュール３への送風効率の向上を図ることができる。
さらにまた、第２のダクト５における受け部２４とカバー部７の間に第２の封止部材２６が配置されている。したがって、受け部２４とカバー部７の間が密閉され、第２のダクト５とカバー部７の間から外部への冷却風５０の流出が防止され、第１のダクト４から吸気孔１０に流動された冷却風５０の電池モジュール３への送風効率の向上を図ることができる。
また、第１の連通部１６に被取付部１８が設けられ、被取付部１８がカバー部７に取り付けられている。これにより、例えば、車両１００の走行に伴う振動等による第１のダクト４のカバー部７に対する変位が防止されるため、第１のダクト４と吸気孔１０の安定した連通状態を確保することができる。
＜衝突時の作用＞
次に、車載用バッテリー１における衝突時の作用について説明する（図２及び図３参照）。
以下の説明においては、車両１００に、例えば、トラックのような車高の高い車両が後方から衝突した場合を例として説明する。
上記のように構成された車載用バッテリー１において、万が一、車両１００が後方から衝突されたときには、第１のダクト４に後方から衝撃Ｆが付与される（図２参照）。第１のダクト４に衝撃Ｆが付与されると、衝撃Ｆがクリップ１９に伝達されクリップ１９が破損され、第１のダクト４のカバー部７に対する結合が解除される。カバー部７に対する結合が解除された第１のダクト４は、衝撃Ｆによって作用する力により収納ケース２に対して前方へ変位される。このとき、カバー部７にもクリップ１９を介して衝撃Ｆが付与される可能性があるが、クリップ１９が破損されることに加えてカバー部７は収納部６に取り付けられているため、カバー部７が変位され難くされている。
したがって、第１のダクト４に付与された衝撃Ｆが収納ケース２にも伝達され難く、収納ケース２の変形や破損が抑制される。また、収納ケース２に衝撃Ｆが伝達され難いため、収納ケース２を介して第２のダクト５に伝達される衝撃Ｆが小さい。このため、衝突時に第１のダクト４が前方へ変位された状態において収納ケース２と第２のダクト５が非衝突時の位置から変位され難く、吸気孔１０と第２のダクト５の連通状態が維持され易い。
上記のように、車載用バッテリー１においては、車両１００の衝突により第１のダクト４に衝撃Ｆが付与されたときに第１のダクト４が第２のダクト５に対して変位可能にされている。これにより、衝突の衝撃Ｆが第１のダクト４から第２のダクト５に伝達され難く、第２のダクト５の変形や破損が生じ難くされている。
したがって、衝突の衝撃Ｆにより第１のダクト４と吸気孔１０の連通が解除された状態においても吸気孔１０と第２のダクト５の連通が解除され難く、吸気孔１０と配置空間１１が連通され難く吸気孔１０からバスバー１５（高電圧部品）に対して指等が接触不能な状態が維持されるため、安全性を確保した上で電池モジュール３に対する防水性能及び冷却性能の向上を図ることができる。
また、上記したように、被取付部１８とカバー部７がクリップ１９により結合されている。これにより、衝突により第１のダクト４に衝撃Ｆが付与されたときに衝撃Ｆがクリップ１９に伝達されてクリップ１９が破損され、カバー部７に対する第１のダクト４の結合が解除され、カバー部７の第２のダクト５に対する位置ズレが抑制される。
したがって、簡素な構成で非衝突時における第１のダクト４と吸気孔１０の安定した連通状態を確保した上で、吸気孔１０からバスバー１５に対して指等が接触不能な状態を維持することができる。また、クリップ１９の破損によりカバー部７に対する第１のダクト４の結合が解除されることにより、衝突時におけるカバー部７と第２のダクト５に伝達される衝撃Ｆを低減することができる。さらに、クリップ１９によって第１の封止部材２０が被取付部１８とカバー部７に押し潰された状態で双方に密着され、第２の封止部材２６が受け部２４とカバー部７に押し潰された状態で双方に密着さるため、第１のダクト４とカバー部７の間及び第２のダクト５とカバー部７の間の高い密閉性を確保することができる。加えて、クリップ１９によって第１のダクト４のカバー部７に対する取り付けを容易に行うことができるため、車載用バッテリー１の組付作業における作業効率の向上を図ることができる。
さらに、第２の連通部２１にはバスバー１５側に張り出された遮蔽部２５が設けられている。これにより、衝突により第１のダクト４に衝撃Ｆが付与されたときに、万が一、収納ケース２が変形し吸気孔１０の位置が前方へ変位した場合にも、遮蔽部２５によってバスバー１５が遮蔽された状態が維持される（図３参照）。
したがって、遮蔽部２５によって吸気孔１０からバスバー１５に対して指等が接触不能な状態が維持されるため、車載用バッテリー１における高い安全性を確保することができる。
なお、衝撃Ｆの大きさや付与される方向によっては、衝突時にクリップ１９が破損せずカバー部７が第１のダクト４に伴って前方へ変位する可能性があるが、吸気孔１０の変位量が第２の連通部２１における遮蔽部２５の張り出し量より小さい場合には遮蔽部２５によってバスバー１５が遮蔽された状態が維持される。特に、衝突時にクリップ１９が破損しない場合には衝撃Ｆが小さいことが想定され、第１のダクト４とカバー部７の変位量が大きくならない可能性が高く、遮蔽部２５によってバスバー１５が遮蔽された状態が維持され易い。
一方、吸気孔１０の位置が大きく変位するような大きな衝撃Ｆが第１のダクト４に付与された場合には、クリップ１９が破損されてカバー部７に対する第１のダクト４の結合が解除されるため、吸気孔１０の変位が抑えられ、遮蔽部２５によってバスバー１５が遮蔽された状態が維持される。また、第２の封止部材２６の幅を吸気孔１０の変位を考慮した大きさに設定することにより、吸気孔１０が変位されたときに第２の封止部材２６によってバスバー１５が遮蔽され、吸気孔１０からバスバー１５に対して指等が接触不能な状態を維持することも可能である。
なお、車載用バッテリー１は第１のダクト４とカバー部７がクリップ１９によって結合されていない構成にすることも可能である。この場合には、例えば、第１のダクト４とカバー部７が係合される係合部が設けられる等の構成にされていてもよい。
１００ 車両
１ 車載用バッテリー
２ 収納ケース
３ 電池モジュール
４ 第１のダクト
５ 第２のダクト
６ 収納部
７ カバー部
１０ 吸気孔
１１ 配置空間
１３ 電池セル
１５ バスバー
１６ 第１の連通部
１８ 被取付部
１９ クリップ
２０ 第１の封止部材
２１ 第２の連通部
２４ 受け部
２５ 遮蔽部
２６ 第２の封止部材
５０ 冷却風

Claims (5)

  1. 上端部に開口が形成された収納部と吸気孔が形成され前記開口を覆うカバー部とを有し内部空間が少なくとも電池モジュールが配置される配置空間として形成された収納ケースと、
    前記収納ケースの外部に位置され一端部が前記吸気孔に連通される第１の連通部として設けられた第１のダクトと、
    前記収納ケースの内部に位置され一端部が前記吸気孔に連通される第２の連通部として設けられた第２のダクトとを備え、
    前記電池モジュールには複数の電池セルと前記複数の電池セルを接続する高電圧部品とが設けられ、
    冷却風が前記第１のダクトから前記吸気孔と前記第２のダクトを介して前記電池モジュールに向けて流動され、
    車両の衝突により前記第１のダクトに衝撃が付与されたときに前記第１のダクトが前記第２のダクトに対して変位可能にされた
    車両における電池の冷却構造。
  2. 前記第２の連通部に少なくとも前記高電圧部品側に張り出された遮蔽部が設けられた
    請求項１に記載の車両における電池の冷却構造。
  3. 前記遮蔽部と前記カバー部の間に封止部材が配置された
    請求項２に記載の車両における電池の冷却構造。
  4. 前記第１の連通部に被取付部が設けられ、
    前記被取付部が前記カバー部に取り付けられた
    請求項１、請求項２又は請求項３に記載の車両における電池の冷却構造。
  5. 前記被取付部と前記カバー部とがクリップにより結合された
    請求項４に記載の車両における電池の冷却構造。
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