JP4602164B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両を走行させるモータに電力を供給するバッテリを収納したバッテリボックスを乗員が着座するシートの後方に配置し、車室内の空気を吸気ダクトを介して前記バッテリボックスの内部に供給して前記バッテリを冷却する車両に関する。

ハイブリッド自動車のモータ・ジェネレータに給電する電源装置をリヤシートのシートクッションを支持するカバーの内部に収納し、電源装置のバッテリを冷却する冷却空気を、前記カバーの上面とシートクッションの下面との間の隙間に形成した空気経路を通して吸入するものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００１−２３３０６４号公報

ところで、ハイブリッド自動車等の電源装置のバッテリを冷却する冷却空気として外気を直接使用すると、外気の温度が高くなる夏期にバッテリの冷却効果が低下する可能性があるため、車室内の適温に空調された空気を冷却空気として使用することが望ましい。

このように、車室内の空気を電源装置のバッテリの冷却空気として使用するという要請があっても、電源装置をシートの後方のトラクルームに配置した場合には、シートの着座性能を低下させずに車室内の空気を電源装置に導くのが難しくなる問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、シートの着座性能を低下させることなく、シートの後方に配置した電源装置のバッテリボックスに車室内の空気を供給することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両を走行させるモータに電力を供給するバッテリを収納したバッテリボックスを、乗員が着座するシートの後方に配置し、車室内の空気を吸気ダクトを介して前記バッテリボックスの内部に供給して前記バッテリを冷却する車両において、前記シートのシートクッションの下方に配置した燃料タンクから車幅方向一方側の車体側部へ延びるフィラーチューブの上端に給油口が設けられ、前記シートの前下方に空調用の吹出口が後方を向いて開口しており、前記吸気ダクトが前記シートと、車幅方向他方側の車体側部のボディとの間の空間に配置され、前記吸気ダクトの吸入口が、前記シートの着座面よりも下方で前記シートクッションの側面とドアの内面とに挟まれた空間に、前記空調用の吹出口に対して上方にオフセットした位置で開口していることを特徴とする車両が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記吸気ダクトの流路断面積を前記吸入口の面積よりも大きく設定したことを特徴とする車両が提案される。

尚、実施例のリヤシート１２は本発明のシートに対応し、実施例のバッテリモジュール２３は本発明のバッテリに対応する。

本発明によれば、乗員が着座するシートの後方に配置したバッテリボックスの内部に車室内の空気を供給してバッテリを冷却する吸気ダクトをシートと車体側部のボディとの間の空間に配置し、吸気ダクトの吸入口をシートの着座面よりも下方に開口させたので、シートの着座性能を損なうことなく車室内の空気をバッテリボックスに供給することができる。また吸気ダクトの吸入口をシートクッションの側面とドアの内面とに挟まれた空間に開口させたので、吸入口を目立ち難くして美観を高めることができる。

その上、シートの前下方に後方を向いて開口する空調用の吹出口に対して吸気ダクトの吸入口を上方にオフセットさせたので、吹出口から吹き出す温風が吸入口から吸気ダクトに吸い込まれないようにして、バッテリの冷却効果を確保することができる。さらに燃料タンクのフィラーチューブが吸気ダクトと反対側に配置されるので、フィラーチューブが吸気ダクトと干渉するのを防止してレイアウトの自由度を高めることができる。

さらに請求項２の発明によれば、吸気ダクトの流路断面積を吸入口の面積よりも大きく設定したので、吸入口から吸気ダクトに吸い込まれた空気の流通抵抗を最小限に押さえてバッテリの冷却効果を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図１１は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車の車体後部の斜視図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４部拡大図、図５は図４の５−５線断面図、図６は電源システムの分解斜視図、図７はバッテリボックスの分解斜視図、図８はバッテリ支持フレームの斜視図、図９は図２の９方向矢視図、図１０はバッテリカバーの分解斜視図、図１１はバッテリボックスの模式図である。

図１〜図４に示すように、走行用の動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド自動車は、車体の左右両側部に車体前後方向に配置された一対のサイドフレーム１１，１１を備えており、リヤシート１２のシートクッション１２ａの前部下面で左右のサイドフレーム１１，１１がクロスメンバ１３により接続される。左右のサイドフレーム１１，１１、クロスメンバ１３およびシートクッション１２ａの下面に囲まれた空間に燃料タンク１４が配置されており、この燃料タンク１４の左端から後上方に延びるフィラーチューブ１５の上端に給油口１６が設けられる。左右のサイドフレーム１１，１１はホイールハウス１７，１７に対応する位置に上方に湾曲する湾曲部１１ａ，１１ａを備えており、その湾曲部１１ａ，１１ａの頂点間に、モータ・ジェネレータの動力源となる電源システムのバッテリボックス１８の左右両端部が接続される。バッテリボックス１８の右側面の前部から車体前方に向けて吸気ダクト１９が接続され、またバッテリボックス１８の右側面の後部から車体後方に向けて排気ダクト２０が接続される。排気ダクト２０の中間部にはファン２１およびサイレンサ２２が設けられる。
接続される。

図５〜図９から明らかなように、複数のバッテリセルを直列に結合した３６本の棒状のバッテリモジュール２３…を複数のモジュールホルダ２４…で一体に束ねたものが、一対の下部バッテリ支持フレーム２５，２５および一対の上部バッテリ支持フレーム２６，２６で上下から挟持される。中間部がバッテリモジュール２３…の下面を支持すべく下向きに湾曲した一対の下部バッテリ支持フレーム２５，２５の両端は、固定ブラケット２７，２７で一体に結合される。バッテリモジュール２３…の上面を支持すべく上向きに湾曲した一対の上部バッテリ支持フレーム２６，２６は、その左右両端部がボルト２８…で下部バッテリ支持フレーム２５，２５の上面に固定される。

サイドフレーム１１，１１の湾曲部１１ａ，１１ａの上面に、下部バッテリ支持フレーム２５，２５の両端の固定ブラケット２７，２７がボルト２９…で結合される。サイドフレーム１１，１１の湾曲部１１ａ，１１ａはホイールハウス１７，１７に対応する位置に設けられているため、図示せぬサスペンション装置のダンパーの上端が接続されて車輪からの大きな荷重が入力されるが、その部分をクロスメンバとして機能する強固な下部バッテリ支持フレーム２５，２５で接続することで、特別の補強部材を必要とせずに補強して車体の剛性を高めることができる。これにより、バッテリボックス１８を搭載したことによる重量増加に対しても、従来の車体構造を大幅に変更することなく対応することが可能となる。

また重量の大きいバッテリボックス１８をサイドフレーム１１，１１に支持することにより、その支持を強固なものとすることができる。しかも棒状のバッテリモジュール２３…は車体前後方向に配置されており、これらのバッテリモジュール２３…を車体左右方向に延びる下部バッテリ支持フレーム２５，２５および上部バッテリ支持フレーム２６，２６で支持することにより、その支持を容易かつ確実に行うことができる。

下部バッテリ支持フレーム２５，２５および上部バッテリ支持フレーム２６，２６で束ねられた複数本のバッテリモジュール２３…は、発泡性の合成樹脂で形成された下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１によって覆われ、更にそれらの上面が下方が開放した金属製のバッテリケース３２で覆われる。下部バッテリ支持フレーム２５，２５の左右両端部は、上部バッテリカバー３１を貫通して外部に延出する。発泡性の合成樹脂よりなる下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１を金属製のバッテリケース３２で覆うことにより、それらの下部バッテリカバー３０、上部バッテリカバー３１と内部のバッテリモジュール２３…とを保護することができる。

次に、図１０および図１１に基づいて、下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１の構造を説明する。尚、図１１は図１０に対応する模式図である。

下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１は、車体左側に位置するバッテリ収納部Ａと、車体右側に位置する冷却空気案内部Ｂとで構成される。バッテリ収納部Ａは矩形状の上壁３３Ｕおよび下壁３３Ｌと、前後方向に延びる一対の第１側壁３４Ｌ，３４Ｒと、左右方向に延びる一対の第２側壁３５ｆ，３５ｒとを備えて上下方向に偏平な直方体状に形成される。

バッテリ収納部Ａにおいて、上壁３３Ｕの下面に左右方向に形成された２本の仕切り壁３３Ｕａ，３３Ｕａと、下壁３３Ｌの上面に左右方向に形成された２本の仕切り壁３３Ｌａ，３３Ｌａとは、下部バッテリ支持フレーム２５，２５および上部バッテリ支持フレーム２６，２６に接しており、これらの仕切り壁３３Ｕａ，３３Ｕａ；３３Ｌａ，３３Ｌａにより後方に位置する２本の第１冷却通路３６，３６と、前方に位置する１本の第２冷却通路３７とが区画される。また左側の第１側壁３４Ｌに沿って前後方向に延びる連結通路３８が形成される。第１冷却通路３６，３６の左端（終端）が連結通路３８の後端（始端）に連通し、連結通路３８の前端（終端）が第２冷却通路３７の左端（始端）に連通することで、第１冷却通路３６，３６、連結通路３８および第２冷却通路３７は全体的にＵ字状に配置される。

上部バッテリカバー３１の冷却空気案内部Ｂには、右側の第１側壁３４Ｒの右側に連なる隔壁３９が水平方向に形成され、その隔壁３９と下部バッテリカバー３０との間に冷却空気導入通路４０が形成される。下部バッテリカバー３０の右端前部には冷却空気導入通路４０に連なる冷却空気導入口４１が形成され、下部バッテリカバー３０の右側の第１側壁３４Ｒの後部に第１冷却通路３６，３６の始端に連なる第１連通口４２が形成される。上部バッテリカバー３１の右側の第１側壁３４Ｒの前部に第２冷却通路３７の終端に連なる第２連通口４３が形成される
上部バッテリカバー３１の隔壁３９とバッテリケース３２との間に冷却空気排出通路４４が形成され、その冷却空気排出通路４４の始端は第２連通口４３に接続され、その終端には上部バッテリカバー３１の隔壁３９とバッテリケース３２とによって冷却空気排出口４５が形成される。上部バッテリカバー３１の隔壁３９の上面に、バッテリモジュール２３…の高電圧を降圧するダウンバータ４６が、冷却空気排出通路４４内に位置するように配置される。

バッテリボックス１８の冷却空気導入口４１に接続された吸気ダクト１９は、リヤシート１２のシートバック１２ｂの右側面からシートクッション１２ａの右側面に沿って配置され、シートクッション１２ａの右側面の前端に右前方を向いて開口する吸入口１９ａは、後部右ドアに隙間を存して対向する。従って、吸気ダクト１９によってリヤシート１２の着座性能が阻害されるのを防止しながら、特に夏期に車室内の適温に空調された空気をバッテリボックス１８に供給することができる。しかも後部右ドアを閉じた状態で、吸気ダクト１９の吸入口１９ａを見えにくくして外観を向上させることができる。また吸気ダクト１９の通路断面積は、その何れの部位でも吸入口１９ａの断面積よりも大きく設定されており、これにより吸気ダクト１９を流れる冷却空気の流通抵抗を最小限に抑えることができる（図６参照）。

リヤシート１２の前方のフロアに、暖房用の空気を吹き出す吹出口４８が設けられる。後方を向いて開口する吹出口４８の延長線上に対して、吸気ダクト１９の吸入口１９ａは上方かつ右方にずれており、これにより吹出口４８から吹出た高温の空気が吸気ダクト１９に直接吸入されないようにし、バッテリモジュール２３…の冷却性能の低下を防止することができる。

バッテリボックス１８の冷却空気排出口４５に連なる排気ダクト２０は、それに設けたファン２１およびサイレンサ２２と共に、トランクルームの内装材４９と車体外板５０との間の空間に配置される（図２参照）。ファン２１を内装材４９で覆ったことで車室内に漏れる騒音を低減することができ、またサイレンサ２２を設けたことで冷却空気の流れに伴う騒音を低減することができる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。

モータ・ジェネレータを駆動することで発熱したバッテリモジュール２３…を冷却すべく排気ダクト２０に設けたファン２１を駆動すると、車室内の空気が吸気ダクト１９の吸入口１９ａからバッテリボックス１８に冷却空気導入口４１に導入される。冷却空気導入口４１に導入された冷却空気は、バッテリボックス１８の冷却空気案内部Ｂの隔壁３９の下方に設けた冷却空気導入通路４０を前から後に流れた後に、バッテリボックス１８のバッテリ収納部Ａの右側の第１側壁３４Ｒに設けた第１連通口４２から２本の第１冷却通路３６，３６に流入する。

後側の第２側壁３５ｒに沿う第１冷却通路３６，３６を右から左に流れた冷却空気は、左側の第１側壁３４Ｌに沿う連結通路３８を後から前に流れ、更に前側の第２側壁３５ｆに沿う第２冷却通路３７を左から右に流れた後に、右側の第１側壁３４Ｒに設けた第２連通口４３から隔壁３９の上方に設けた冷却空気排出通路４４に排出される。

冷却空気が第１冷却通路３６，３６および第２冷却通路３７を流れる間に、そこに配置されたバッテリモジュール２３…を冷却する。このとき、２本設けられた上流側の第１冷却通路３６，３６の冷却空気は比較的に低温であるが、流路断面積が大きいために冷却空気の流速が小さくなり、逆に１本だけ設けられた下流側の第２冷却通路３７の冷却空気は比較的に高温であるが、流路断面積が小さいために冷却空気の流速が大きくなることで、全てのバッテリモジュール２３…を均一に冷却することができる。

またバッテリモジュール２３…を冷却した後の冷却空気が通過する冷却空気排出通路４４にダウンバータ４６を配置したことで、バッテリモジュール２３…を冷却した冷却空気を利用してダウンバータ４６を冷却することができる。そして冷却空気排出口４５から排気ダクト１９に排出された冷却空気は、ファン２１を通過してサイレンサ２２で消音された後に、トランクルームの内装材４９と車体外板５０との間の空間に排出される。

バッテリボックス１８のバッテリ収納部Ａの中心線Ｌ１は車体中心線Ｌ２に対して車体左側にずれており、その結果として車体右側に形成されたスペースに冷却空気案内部Ｂ、吸気ダクト１９および排気ダクト２０を配置したので、リヤシート１２およびトランクルーム間の限られた空間にバッテリボックス１８をコンパクトに配置することができる。しかも燃料タンク１４のフィラーチューブ１５を吸気ダクト１９および排気ダクト２０と反対側である車体左側に配置したので、フィラーチューブ１５が吸気ダクト１９および排気ダクト２０と干渉するのを防止してレイアウトの自由度を高めることができる。

またバッテリボックス１８のバッテリ収納部Ａに隣接して冷却空気案内部Ｂを一体に設け、この冷却空気案内部Ｂの内部で冷却空気導入通路４０および冷却空気排出通路４４を交差させたので、冷却空気案内部Ｂの右側面および後面にそれぞれ冷却空気導入口４１および冷却空気排出口４５を設けることが可能になり、吸気ダクト１９および排気ダクト２０のレイアウトの自由度が向上する。また隔壁３９を挟んで冷却空気導入通路４０および冷却空気排出通路４４を上下に分離したので、冷却空気導入通路４０および冷却空気排出通路４４を無理なく交差させて冷却空気の流通抵抗の増加を最小限に抑えることができる。

尚、実施例では冷却空気案内部Ｂの右側面および後面にそれぞれ冷却空気導入口４１および冷却空気排出口４５を設けているが、吸気ダクト１９および排気ダクト２０のレイアウトの要請に応じて、それらを冷却空気案内部Ｂの任意の位置に設けることができ、これにより吸気ダクト１９および排気ダクト２０の干渉を回避してレイアウトの自由度を高めることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例ではハイブリッド自動車の電源システムについて説明したが、本発明は電気自動車の電源システムに対しても適用することができる。

また実施例では吸気ダクト１９を車体の右側面側に設けているが、それを左側面側に設けても良い。

自動車の車体後部の斜視図 図１の２方向矢視図 図２の３−３線断面図 図２の４部拡大図 図４の５−５線断面図 電源システムの分解斜視図 バッテリボックスの分解斜視図 バッテリ支持フレームの斜視図 図２の９方向矢視図 バッテリカバーの分解斜視図 バッテリボックスの模式図

１２ リヤシート（シート）
１２ａ シートクッション
１５ フィラーチューブ
１６ 給油口
１８ バッテリボックス
１９ 吸気ダクト
１９ａ 吸入口
２３ バッテリモジュール（バッテリ）
４８ 吹出口

Claims (2)

1. 車両を走行させるモータに電力を供給するバッテリ（２３）を収納したバッテリボックス（１８）を、乗員が着座するシート（１２）の後方に配置し、車室内の空気を吸気ダクト（１９）を介して前記バッテリボックス（１８）の内部に供給して前記バッテリ（２３）を冷却する車両において、
   前記シート（１２）のシートクッション（１２ａ）の下方に配置した燃料タンク（１４）から車幅方向一方側の車体側部へ延びるフィラーチューブ（１５）の上端に給油口（１６）が設けられ、
   前記シート（１２）の前下方に空調用の吹出口（４８）が後方を向いて開口しており、 前記吸気ダクト（１９）が前記シート（１２）と、車幅方向他方側の車体側部のボディとの間の空間に配置され、
   前記吸気ダクト（１９）の吸入口（１９ａ）が、前記シート（１２）の着座面よりも下方で前記シートクッション（１２ａ）の側面とドアの内面とに挟まれた空間に、前記空調用の吹出口（４８）に対して上方にオフセットした位置で開口していることを特徴とする車両。
2. 前記吸気ダクト（１９）の流路断面積を前記吸入口（１９ａ）の面積よりも大きく設定したことを特徴とする、請求項１に記載の車両。

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