JP4626476B2 - 蓄電装置の冷却構造 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、蓄電装置の冷却構造に関し、より特定的には、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される蓄電装置の冷却構造に関する。

従来の蓄電装置の冷却構造に関して、たとえば、特開２００４−１６８３号公報には、電池の特性の劣化や短寿命化を防止することを目的とした自動車用電池の冷却構造が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された自動車用電池の冷却構造は、電池パックに接続された吸気ダクトを備える。吸気ダクトには、ラゲージルームに搭載される荷物を覆うためのトノカバーよりも上方に位置して、車両室内の空気を冷却風として取り込むための吸気口が形成されている。

また、特開２００４−４２６９８号公報には、車両室内にファンの作動音を漏らさず、さらにトランクルームへの荷物の搭載を容易にすることを目的とした冷却装置の配置構造が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された冷却装置の配置構造は、車両に搭載された蓄電装置に車室内の空気を冷媒として取り込むための吸入口を備える。
特開２００４−１６８３号公報 特開２００４−４２６９８号公報

上述の特許文献１および２では、車両室内の空気が冷却風として、ダクトの吸気口を介して蓄電装置に送られる。しかしながら、吸気口に形成された孔の形状によっては、吸気口を通過する際の冷却風流れの圧損が大きくなるおそれが生じる。この場合、蓄電装置を効率良く冷却することが難しくなる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、車両室内の空気を効率良く冷却風通路に取り込む蓄電装置の冷却構造を提供することである。

この発明に従った蓄電装置の冷却構造は、車両に搭載される蓄電部と、冷却風通路と、カバー部材とを備える。冷却風通路は、車両室内に開口された吸気口を有し、吸気口と蓄電部との間で延びる。カバー部材は、吸気口を覆うように配置され、車両室内と冷却風通路との間を連通させる複数の孔が形成されている。複数の孔の各々は、略円形状に形成されている。

このように構成された蓄電装置の冷却構造によれば、車両室内の空気が、カバー部材に形成された複数の孔を通って冷却風通路に流入する。この際、孔は略円形状に形成されているため、複数の孔を通過する空気流れの圧損を小さく抑えることができる。これにより、車両室内の空気を効率良く冷却風通路に取り込むことができる。

また好ましくは、複数の孔の各々は、略真円形状に形成されている。
また好ましくは、カバー部材を挟んで車両室内の反対側には、冷却風通路と隣り合ってスピーカが設置されている。複数の孔は、さらに、スピーカに向い合う位置に形成されている。

また好ましくは、冷却風通路は、カバー部材に隣接する位置でカバー部材が延在する平面に平行な冷却風流れが発生するように形成されている。

以上説明したように、この発明に従えば、車両室内の空気を効率良く冷却風通路に取り込む蓄電装置の冷却構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における蓄電装置の冷却構造が適用された車両を示す斜視図である。図中に示す車両は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池とを動力源とするハイブリッド自動車である。図中には、車両室内のリヤシートを、車両前方から見た様子が示されている。

図１を参照して、車両室内に設置されたリヤシート１１と、リヤウインド１３との間には、略水平方向に延在するパッケージトレイ１５が設けられている。パッケージトレイ１５は、車両室内と、車両後方に設けられたラゲージルームとの間を区画している。パッケージトレイ１５上には、エアインテークパネル２１が設置されている。パッケージトレイ１５およびエアインテークパネル２１は、たとえば樹脂材料から形成されている。

図２は、図１中の矢印ＩＩに示す方向から見たエアインテークパネルの上面図である。図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った車両の断面図である。

図２および図３を参照して、パッケージトレイ１５の下方には、２次電池を収容する電池パック３８が配置されている。本実施の形態では、電池パック３８がラゲージルーム内に配置されている。電池パック３８に収容される２次電池は、充放電可能な２次電池であれば特に限定されず、たとえば、ニッケル水素電池であっても良いし、リチウムイオン電池であっても良い。

パッケージトレイ１５には、吸気口３１が形成されている。吸気口３１は、車両室内に向けて矩形形状に開口している。パッケージトレイ１５は、車両室内に面する表面としての頂面１５ａを有する。吸気口３１は、頂面１５ａに開口している。なお、吸気口３１が開口する形状は、矩形形状に限定されず、たとえば、円形や楕円形、矩形形状以外の多角形であっても良い。また、吸気口３１は複数、形成されていても良い。

吸気口３１には、吸気通路３２が接続されている。吸気通路３２は、吸気口３１と電池パック３８との間で延びている。吸気通路３２は、車両室内の空気を冷却風として吸気口３１から取り込み、電池パック３８に送る。吸気通路３２は、吸気ダクト３４および送風ダクト３５から構成されている。吸気ダクト３４および送風ダクト３５は、挙げた順に、吸気口３１に近い側、つまり、吸気通路３２内の冷却風流れの上流側から並んで配置されている。送風ダクト３５内の空気流れの上流側には、電動のファン３６が設置されている。

なお、ファン３６は、吸気通路３２内に限定されず、たとえば、電池パック３８に設けられていても良いし、電池パック３８に供給された冷却風を排気する排気ダクトに設けられていても良い。ファン３６の種類は、シロッコファンであっても良いし、クロスフロー型のファンやプロペラファンであっても良い。

パッケージトレイ１５には、スピーカ１７が取り付けられている。スピーカ１７は、車両に搭載されたオーディオシステムを構成している。スピーカ１７は、パッケージトレイ１５を隔てて車両室内の反対側に配置されている。スピーカ１７は、吸気口３１と車両幅方向に並んでパッケージトレイ１５に取り付けられている。スピーカ１７は、ウーハ（低温拡声器）であっても良い。

エアインテークパネル２１は、吸気口３１およびスピーカ１７を覆うように頂面１５ａ上に設置されている。エアインテークパネル２１は、頂面１５ａ上で広がる板形状を有する。エアインテークパネル２１は、頂面１５ａとの間に隙間を設けるように配置されている。エアインテークパネル２１は、車両室内に面する表面２１ａと、表面２１ａの反対側で頂面１５ａに面する裏面２１ｂとを有する。表面２１ａは、鉛直上方向に面している。

エアインテークパネル２１には、車両室内と吸気通路３２との間を連通させる複数の孔２３が形成されている。孔２３は、表面２１ａから裏面２１ｂまで貫通している。孔２３は、略真円形状を有する。孔２３は、略真円に開口していると視認できる程度の大きさを有する。孔２３は、たとえば、直径２ｍｍの大きさを有する。

複数の孔２３は、格子状に並ぶように形成されている。複数の孔２３は、全て同一の形状を有する。複数の孔２３は、エアインテークパネル２１を正面から見た場合、本実施の形態では車両を平面的に見た場合に、吸気口３１およびスピーカ１７を覆う領域で広がって形成されている。複数の孔２３は、吸気口３１を覆う領域とスピーカ１７を覆う領域との間で連続して形成されている。複数の孔２３は、隣り合う孔間のピッチが全て等しくなるように、単調に並んで形成されている。複数の孔２３は、エアインテークパネル２１のほぼ全面に渡って形成されている。複数の孔２３は、エアインテークパネル２１に直接、形成されている。

図４は、図２中のエアインテークパネルに形成される孔の第１の変形例を示す上面図である。図４および後に説明する図５中には、エアインテークパネル２１のコーナー部分が拡大して示されている。図４を参照して、エアインテークパネル２１に形成される複数の孔２３は、千鳥状に配置されていても良い。図中では、１列に並ぶ複数の孔２３の位置と、その隣の列に並ぶ複数の孔２３の位置とが、孔間のピッチの半分の距離だけ互いにずれている。

図５は、図２中のエアインテークパネルに形成される孔の第２の変形例を示す上面図である。図５を参照して、孔２３の形状は、円形であれば良く、真円以外の楕円や長円であっても良い。好ましくは、エアインテークパネル２１には、円形の孔のみが形成されている。さらに好ましくは、エアインテークパネル２１には、真円の孔のみが形成されている。

さらに別の変形例について説明すると、複数の孔２３は、全て同じ形状を有していなくても良い。たとえば、複数の孔２３は、エアインテークパネル２１を正面から見た場合に、吸気口３１に重なる領域とその領域以外の領域との間で互いに異なる形状を有していても良い。複数の孔２３は、所定の方向に向かって徐々に形状が変化するように形成されていても良い。たとえば、複数の孔２３は、車両前方から後方に向かうに従って楕円から真円に形状が変化するように形成されていても良い。また、その逆であっても良い。

また、複数の孔２３は、形成される領域によって互いに異なる大きさを有していても良い。たとえば、複数の孔２３は、吸気口３１に重なる領域で相対的に小さく形成され、それ以外の領域で相対的に大きく形成されていても良い。また、その逆であっても良い。複数の孔２３は、所定の方向に向かって徐々に大きさが変化するように形成されていても良い。たとえば、複数の孔２３は、車両前方から後方に向かうに従って徐々に大きさが大きくなるように形成されていても良い。また、その逆であっても良い。

複数の孔２３は、エアインテークパネル２１の全面に渡って形成されていなくても良い。たとえば、複数の孔２３は、エアインテークパネル２１を正面から見た場合に、吸気口３１に重なる領域と、スピーカ１７に重なる領域とに分かれて形成されていても良い。これら各領域の面積が互いに異なり、たとえば、吸気口３１に重なる領域がスピーカ１７に重なる領域よりも大きくなるように複数の孔２３が形成されていても良い。また、その逆であっても良い。複数の孔２３が形成される領域は、いずれの形状であっても良く、円形であって良いし、矩形であっても良い。

複数の孔２３が形成されるピッチは、全て等しくなくても良い。たとえば、エアインテークパネル２１を正面から見た場合に、吸気口３１に重なる領域で複数の孔２３のピッチが相対的に大きく、スピーカ１７に重なる領域で孔２３のピッチが相対的に小さくても良い。また、その逆であっても良い。複数の孔２３が形成されるピッチは、所定の方向に向かうに従って徐々に変化しても良い。たとえば、複数の孔２３が形成されるピッチは、車両前方から後方に向かうに従って徐々に小さくなっても良い。また、その逆であっても良い。

以上に説明した変形例が適当に組み合わされて、複数の孔２３が形成されていても良い。

図６は、車両室内の空気が吸気通路に流れ込む様子を模式的に表わした吸気通路の断面図である。図７は、エアインテークパネル上に物が載せられた場合の図６中の吸気通路の断面図である。

図３および図６を参照して、吸気通路３２は、エアインテークパネル２１に隣接する位置でエアインテークパネル２１と平行に広がる部分３２ｍと、部分３２ｍからエアインテークパネル２１より離間する方向に延び、電池パック３８に向かう部分３２ｎとから構成されている。部分３２ｍは、エアインテークパネル２１とパッケージトレイ１５との間の隙間に形成されている。複数の孔２３は、車両室内と部分３２ｍとの間を連通させるように形成されている。

ファン３６を稼動させることにより、車両室内の空気がエアインテークパネル２１に形成された孔２３を通って、吸気口３１から吸気通路３２内に取り込まれる。この際、エアインテークパネル２１に隣接する位置には部分３２ｍが形成されているため、エアインテークパネル２１内には、車両室内から直接、吸気通路３２の部分３２ｎに流れ込む空気流れと、矢印１０１に示すように吸気通路３２の部分３２ｍを水平方向に流れた後、進行方向を変えて吸気通路３２の部分３２ｎに流れ込む空気流れとが発生する。

図７を参照して、図中には、荷物や書籍等の物４１がエアインテークパネル２１上に載せられた場合が想定されている。この場合、吸気口３１の直上に物４１が載せられることがあっても、エアインテークパネル２１内には、吸気通路３２の部分３２ｍを経由して部分３２ｎに流れ込む空気流れが確保される。このため、電池パック３８に向けて、より確実に冷却風を供給することができる。

図８は、図２中のエアインテークパネルの第１の変形例を示す車両の断面図である。図９は、図２中のエアインテークパネルの第２の変形例を示す車両の断面図である。

図８を参照して、本変形例におけるエアインテークパネル２１では、エアインテークパネル２１を正面から見た場合に吸気口３１に重なる領域に、ダミー孔４６が形成されている。ダミー孔４６は、表面２１ａから凹み、裏面２１ｂまで貫通していない。ダミー孔４６は、孔２３と同一の形状を有して表面２１ａに開口している。このような構成により、エアインテークパネル２１の外観を保ったまま、吸気通路３２から車両室内に漏れるファン３６の風きり音やモータ音の音量を小さく抑えることができる。

図９を参照して、本変形例におけるエアインテークパネル２１では、エアインテークパネル２１を正面から見た場合に吸気口３１に重なる領域に、凹部４８が形成されている。凹部４８は、裏面２１ｂから凹み、表面２１ａまで貫通していない。このような構成により、吸気通路３２から車両室内に向かう音は、凹部４８が形成された裏面２１ｂで反射することにより大きく減衰される。これにより、吸気通路３２から車両室内に漏れるファン３６の風きり音やモータ音の音量を、さらに効果的に小さく抑えることができる。

なお、図８中に示す変形例の構成と、図９中に示す変形例の構成とを組み合わせて、エアインテークパネル２１を構成しても良い。

この発明の実施の形態１における蓄電装置の冷却構造は、車両としてのハイブリッド自動車に搭載される蓄電部としての電池パック３８と、車両室内に開口された吸気口３１を有し、吸気口３１と電池パック３８との間で延びる冷却風通路としての吸気通路３２と、吸気口３１を覆うように配置され、車両室内と吸気通路３２との間を連通させる複数の孔２３が形成されたカバー部材としてのエアインテークパネル２１とを備える。複数の孔２３の各々は、略円形状に形成されている。

このように構成された、この発明の実施の形態１における蓄電装置の冷却構造によれば、孔２３が円形状に形成されているため、孔２３を通過する空気流れに乱れが生じることを抑制できる。これにより、車両室内から吸気通路３２に取り込まれる空気流れの圧損を小さく抑え、電池パック３８に効率良く冷却風を供給することができる。また特に、孔２３が真円形状を有する場合、孔２３から吸気通路３２に異物が侵入することを効果的に抑制できる。また、エアインテークパネル２１上に飲み物等の液体がこぼされた場合であっても、孔２３に浸入した液体の表面張力が壊れ難くなる。このため、液体が孔２３を通過して吸気通路３２に浸入することを抑制できる。

なお、本実施の形態では、本発明による蓄電装置の冷却構造を内燃機関と２次電池とを動力源とするハイブリッド自動車に適用したが、本発明を、燃料電池と２次電池とを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド自動車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。

また、蓄電装置は、化学変化等により自ら電気を創り出す２次電池に限定されず、外部からの供給により電気を蓄えるキャパシタ等であっても良い。

キャパシタは、活性炭と電解液との界面に発生する電気２重層を動作原理とした電気２重層キャパシタのことである。固体として活性炭、液体として電解液（奇硫酸水溶液）を用いて、これらを接触させるとその界面にプラス、マイナスの電極が極めて短い距離を隔てて相対的に分布する。イオン性溶液中に一対の電極を浸して電気分解が起こらない程度に電圧を負荷させると、それぞれの電極の表面にイオンが吸着され、プラスとマイナスの電気が蓄えられる（充電）。外部に電気を放出すると、正負のイオンが電極から離れて中和状態に戻る（放電）。

（実施の形態２）
図１０は、この発明の実施の形態２における蓄電装置の冷却構造が適用された車両を示す斜視図である。本実施の形態における蓄電装置の冷却構造は、実施の形態１における蓄電装置の冷却構造と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図１０を参照して、車両室内には、フロントシートを構成する運転席５１と助手席５２とが、車両幅方向に並んで設けられている。運転席５１と助手席５２との間には、車両前後方向に延びる樹脂製のセンターコンソール５３が設けられている。

センターコンソール５３は、略直方体形状を有し、フロントガラスの後方に広がるダッシュボード５４に連なるように形成されている。センターコンソール５３は、たとえば、車両室内のインテリア性を向上させる目的や、飲料容器を載置するためのカップホルダや、小物類を載置するための凹部を設けるために設置されている。センターコンソール５３は、後部座席に向い合って略水平方向に面する背面５３ｃを有する。

本実施の形態では、センターコンソール５３の内部に電池パック３８が配置されている。電池パック３８には、車両前方から後方に順に並んで、高電圧部品であるインバータ６２と、２次電池６１とが収容されている。インバータ６２は、２次電池６１からの直流電流をモータ駆動用の交流電流に変換するとともに、回生ブレーキにより発電された交流電流を、２次電池６１に充電するための直流電流に変換する。図示されていないが、センターコンソール５３の内部にはさらに、インバータ６２と２次電池６１との間を電気的に接続し、高電圧の電流が流れるハーネスが収容されている。

吸気口３１は、センターコンソール５３の背面５３ｃに形成されている。吸気通路３２は、センターコンソール５３の内部で吸気口３１と電池パック３８との間で延びている。背面５３ｃには、複数の孔２３が形成されたエアインテークパネル２１が、吸気口３１を塞ぐように設けられている。

このように構成された、この発明の実施の形態２における蓄電装置の冷却構造によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、孔２３が真円形状を有する場合、ハーネスから発せられる電磁波が孔２３を通じて車両室内に漏れることを効果的に抑制できる。

なお、電池パック３８は、ラゲージルームやセンターコンソールの下のほか、フロントシートやリヤシートの下等に配置されていても良い。また、車両が３列シートの場合には、電池パック３８が、セカンドシートやサードシートの下に配置されていても良い。電池パック３８が配置される位置に合わせて、エアインテークパネル２１が設けられる位置も適宜、変更されても良い。

また、実施の形態１における蓄電装置の冷却構造と、実施の形態２における蓄電装置の冷却構造とを適宜、組み合わせて、新たな蓄電装置の冷却構造を構成しても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１における蓄電装置の冷却構造が適用された車両を示す斜視図である。 図１中の矢印ＩＩに示す方向から見たエアインテークパネルの上面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った車両の断面図である。 図２中のエアインテークパネルに形成される孔の第１の変形例を示す上面図である。 図２中のエアインテークパネルに形成される孔の第２の変形例を示す上面図である。 車両室内の空気が吸気通路に流れ込む様子を模式的に表わした吸気通路の断面図である。 エアインテークパネル上に物が載せられた場合の図６中の吸気通路の断面図である。 図２中のエアインテークパネルの第１の変形例を示す車両の断面図である。 図２中のエアインテークパネルの第２の変形例を示す車両の断面図である。 この発明の実施の形態２における蓄電装置の冷却構造が適用された車両を示す斜視図である。

符号の説明

１７ スピーカ、２１ エアインテークパネル、２３ 孔、３１ 吸気口、３２ 吸気通路、３８ 電池パック。

Claims (4)

1. 車両に搭載される蓄電部と、
   車両室内に開口された吸気口を有し、前記吸気口と前記蓄電部との間で延びる冷却風通路と、
   前記吸気口が開口し、水平方向に延在するパッケージトレイと、
   前記吸気口を覆い、かつ前記パッケージトレイとの間に隙間を設けて配置され、前記車両室内と前記冷却風通路との間を連通させる複数の孔が形成されたカバー部材とを備え、
   前記複数の孔の各々は、略円形状に形成され、
   前記冷却風通路は、前記隙間により形成され、前記カバー部材と平行に広がる第１部分と、前記第１部分から前記カバー部材より離間する方向に延び、前記蓄電部に向かう第２部分とから構成され、
   前記カバー部材を平面視した場合に、前記第１部分と重なる領域に前記複数の孔が形成され、前記第２部分と重なる領域に、前記カバー部材の車両室内側の表面から凹み、前記カバー部材を貫通しないダミー孔、および、前記カバー部材の前記冷却風通路側の裏面から凹み、前記カバー部材を貫通しない凹部の少なくともいずれか一方が形成される、蓄電装置の冷却構造。
2. 前記複数の孔の各々は、略真円形状に形成されている、請求項１に記載の蓄電装置の冷却構造。
3. 前記カバー部材を挟んで車両室内の反対側には、前記冷却風通路と隣り合ってスピーカが設置されており、
   前記複数の孔は、さらに、前記スピーカに向い合う位置に形成されている、請求項１または２に記載の蓄電装置の冷却構造。
4. 前記冷却風通路は、前記カバー部材に隣接する位置で前記カバー部材が延在する平面に平行な冷却風流れが発生するように形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電装置の冷却構造。

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