JP5040905B2 - 蓄電装置の温度調節構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された蓄電装置（蓄電モジュール）の温度を調節するための温度調節構造に関するものである。

従来、車室内の空気を電池パックに導くことにより、電池パックの温度上昇を抑制するようにしているものがある。この構造では、空気を取り込むための吸気口が車室内に設けられており、吸気口から取り込んだ空気を、吸気ダクトを介して電池パックに導いている。また、電池パックに到達した空気を、排気ダクトを介して車両の外部に排出させている。

一方、電池パックの制御等に用いられる機器（例えば、コントローラやリレー）を、電池パックと隣り合う領域に配置して、ケースで覆うようにしているものがある。ここで、ケースの上面および排気ダクトを一体的に形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２１９９４９号公報（図２） 特開２００５−２０５９５３号公報

機器をケースで覆う構造では、ケースによって機器に液体がかかってしまうのを防止することができる。ここで、ケース内の機器を外部の機器と電気的に接続するためには、ケースの外部に配線を延ばす必要がある。また、電池パックの組み付けを容易に行うといった理由等のために、配線を分割しておき、これらの配線をコネクタによって接続するようにした構成がある。

コネクタを用いた構成では、ケースの外部にコネクタが位置することになるため、コネクタの接続部に液体が到達してしまうのを阻止する必要がある。

そこで、本発明の目的は、蓄電モジュールの温度を調節するための温度調節構造を用いて、コネクタに向かって液体が落下してしまうのを阻止することができる構造を提供することにある。

本発明は、車両に搭載される蓄電装置に含まれる蓄電モジュールの温度を調節するための温度調節構造であって、蓄電モジュールの温度を調節する際の空気の移動経路を形成するダクトを有する。ダクトは、ダクトの内壁面に対して、ダクトの外側に向かって突出する突起部を有している。そして、突起部は、蓄電装置内で蓄電モジュールと並んで配置される機器（周辺機器）への電気的な接続のために蓄電装置に併設されるコネクタよりも上方に位置している。しかも、鉛直方向から見たときに、突起部の領域内に少なくともコネクタの接続部が位置している。

ここで、突起部は、ダクトにおける移動経路を形成する部分とは別に形成されている。また、空気の移動経路を形成するダクトとしては、温度調節に用いられる空気を蓄電モジュールに供給するための吸気ダクトや、温度調節に用いられた空気を蓄電モジュールの外部に排出させるための排気ダクトがある。そして、吸気ダクトおよび排気ダクトのうち、一方のダクトを周辺機器の上部に配置し、他方のダクトを周辺機器の下部に配置することができる。この構成では、一方のダクトに対して上述した突起部を設けることができる。また、温度調節に用いられる空気としては、車室内の空気を用いることができる。ここで、車室とは乗員が乗車するスペースをいう。

周辺機器とは、蓄電モジュールに付随して用いられる機器であり、例えば、蓄電装置（蓄電モジュール）の出力電圧よりも低い低電圧系（例えば、１２［Ｖ］）で動作する機器がある。より具体的には、蓄電モジュールの充放電を制御するために用いられる機器や、ダクト内に空気を取り込ませるためのファンがある。周辺機器は、蓄電モジュールと隣接して配置されていてもよいし、蓄電モジュールに対して間隔を空けて配置されていてもよい。

一方、蓄電装置の上方には、車両の荷室としての空間を画定するためのパネルを配置することができる。ここで、パネルの外縁部において、パネルを固定するための凹部が設けられていると、例えば、パネル上で液体をこぼしてしまったときに、液体が凹部に溜まりやすくなってしまう。そこで、凹部およびコネクタの間に、上述した突起部を位置させれば、凹部から漏れた液体がコネクタに直接到達してしまうのを防止することができる。

本発明によれば、温度調節構造のダクトに突起部を設けることにより、液体がコネクタの接続部に向かって落下してしまうのを阻止することができ、コネクタの電気的な接続を維持することができる。しかも、ダクトの外面に突起部を設けるだけであるため、簡素な構成とすることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である温度調節構造について、図１および図２を用いて説明する。ここで、図１は、電池パックの温度を調節するための構造を示す概略図であり、図２は、温度調節構造を車両に搭載したときの概略図である。本実施例の電池パック（蓄電装置）１０は、車両に搭載されており、車両の動力源として用いられている。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。

ハイブリッド自動車は、電池パック１０の他に、車両の走行に用いられるエネルギを出力する、内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車である。また、電気自動車は、電池パック１０の出力だけを用いて走行する車である。電池パック１０は、放電によって車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として充電したりする。なお、車両の外部から電力を供給することにより、電池パック１０を充電することもできる。

電池パック１０は、図２に示すように、車室内に配置された後部座席１００の後方に配置されている。ここで、電池パック１０の上方に形成されるスペースは、ラゲージルームとして用いられる。なお、電池パック１０を配置する位置は、図２に示す位置に限るものではなく、車室内のレイアウトに応じて適宜設定することができる。

電池パック１０は、複数の電池モジュール（蓄電モジュール）２０を収容するためのスペースを形成するアッパーケース１１およびロアーケース１２を有している。アッパーケース１１は、電池モジュール２０の上面および側面と対向する面を有している。そして、電池モジュール２０の上面とアッパーケース１１の上面との間にはスペースが形成されており、このスペースは、後述するように空気を電池モジュール２０から排出させるための通路（排気通路）として用いられる。

ロアーケース１２には、アッパーケース１１が固定されているとともに、複数の電池モジュール２０が固定されている。また、ロアーケース１２における一部の領域は、電池モジュール２０の底面から離れており、このスペースは、後述するように空気を電池モジュール２０に供給するための通路（吸気通路）として用いられる。

複数の電池モジュール２０は、一方向（図１の左右方向）に並んで配置されており、バスバー（不図示）を介して電気的に直列に接続されている。複数の電池モジュール２０のうち、特定の電池モジュール２０には、電池モジュール２０の充放電に用いられる総マイナスケーブルおよび総プラスケーブルが接続されている。これらのケーブルは、ＤＣ／ＤＣコンバータやインバータといった機器に接続されている。

また、複数の電池モジュール２０は、配列方向における両端から一対のエンドプレート１３によって挟まれている。ここで、隣り合って配置された２つの電池モジュール２０の間には、後述するように空気を通過させるためのスペースが形成されている。また、一対のエンドプレート１３には、電池モジュール２０の配列方向に延びる拘束ロッド（不図示）が接続されており、エンドプレート１３を介して複数の電池モジュール２０に拘束力が与えられている。なお、拘束ロッドやエンドプレート１３を省略して、複数の電池モジュール２０に拘束力を与えない構造とすることもできる。

電池モジュール２０は、電気的に直列に接続された複数の単電池（不図示）を有している。ここで、複数の単電池は、電池モジュール２０の配列方向と直交する方向、言い換えれば、図１の紙面と直交する方向において、並んで配置されている。単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることもできる。なお、電池モジュール２０を構成する単電池の数や、電池モジュール２０の数は、適宜設定することができる。また、本実施例では、複数の単電池で構成された電池モジュール２０を一方向に並べているが、これに限るものではなく、単電池を一方向に並べた構造とすることもできる。

電池パック１０の下部に設けられた開口部１４には、吸気通路の一部を構成する第１の吸気ダクト３１の一端が接続されており、第１の吸気ダクト３１の他端には、ファン４０のダクト部４１が接続されている。

また、第１の吸気ダクト３１の下方には、電池パック１０のロアーケース１２が位置している。すなわち、本実施例では、ロアーケース１２が第１の吸気ダクト３１の下方に位置するスペースまで延びており、第１の吸気ダクト３１やファン４０は、ロアーケース１２に固定されるようになっている。このように構成することにより、電池モジュール２０や第１の吸気ダクト３１等を１つのユニットとして取り扱うことができ、車両に容易に搭載することができる。

ファン４０には、吸気通路の一部を構成する第２の吸気ダクト３２の一端が接続されており、第２の吸気ダクト３２の他端には、車室内の空気を取り込むための吸気口３２ａが設けられている。吸気口３２ａは、車室内に面しており、後部座席１００のシートバックと隣り合う位置であって、シートクッションの近傍に配置されている（図２参照）。ここで、車室とは、乗員が乗車するスペースをいう。なお、本実施例では、吸気口３２ａを上述した位置に設けているが、これに限るものではなく、適宜設定することができる。

電池パック１０の上部に設けられた開口部１５には、排気ダクト３３の一端が接続されている。排気ダクト３３は、電池モジュール２０からの空気を車両の外部に排出させるために設けられている。本実施例では、図２に示すように、排気ダクト３３の他端が車室内に位置しており、排気ダクト３３内に導かれた空気が車室内に排出されるようになっている。

図２に示すように、排気ダクト３３から排出された空気は、車室内を移動してベントダクト１０１に到達するようになっている。そして、ベントダクト１０１を介して車両の外部に空気が排出される。ここで、排気ダクト３３からベントダクト１０１までの空気の排気通路は、ホイルハウス１０２、ラゲージボックス１０３およびリアフロア１０４によって構成されている。ラゲージボックス１０３は、電池パック１０と略同一の水平面内に位置しており、電池パック１０に対して車両の後方側に隣接して形成されている。

このように排気通路を構成することにより、排気ダクト３３をベントダクト１０１まで延ばす必要がなくなり、排気ダクト３３を短くすることができる。これに伴い、温度調節構造のコストを低減することができる。なお、本実施例では、ホイルハウス１０２、ラゲージボックス１０３およびリアフロア１０４を用いて排気通路を構成しているが、これに限るものではない。すなわち、車両ボディや内装部品を用いて排気通路を構成すればよい。

電池パック１０は、第１の吸気ダクト３１と排気ダクト３３との間に形成されたスペースにおいて、ケース５０を有している。ケース５０は、電池モジュール２０の配列方向において、電池モジュール２０と隣り合う位置に配置されており、ケース５０内には、電池モジュール２０の充放電を制御するための機器が配置されている。この機器としては、例えば、電池モジュール２０の状態を判別するためのコントローラ５１、電池モジュール２０の入出力を許容したり禁止したりするためのリレー５２、電池モジュール２０の電流を検出するための電流センサ５３がある。

次に、上述した温度調節構造において、電池モジュール２０の温度調節について説明する。ここで、図１および図２に示す矢印は、電池モジュール２０の温度を調節するときの空気の移動方向を示している。また、図１に示す白色の矢印は、電池モジュール２０と接触する前の空気の移動方向を示しており、図１に示す黒色の矢印は、電池モジュール２０と接触した後の空気の移動方向を示している。

ファン４０を駆動すると、車室内の空気は、吸気口３２ａを介して第２の吸気ダクト３２に取り込まれ、ファン４０および第１の吸気ダクト３１を通過して電池パック１０内に移動する。上述したように、ロアーケース１２の一部は、電池モジュール２０の底面から離れているため、第１の吸気ダクト３１から導かれた空気は、ロアーケース１２に沿って移動して、すべての電池モジュール２０に到達するようになっている。そして、ロアーケース１２に沿って移動した空気は、隣り合って配置された電池モジュール２０の間に形成されたスペースに入り込む。

ここで、空気が各電池モジュール２０と接触することにより、空気および電池モジュール２０の間で熱交換が行われる。具体的には、電池モジュール２０が充放電等によって発熱している場合には、空気が電池モジュール２０の熱を奪うことにより、電池モジュール２０の温度上昇を抑制することができる。また、環境温度によって電池モジュール２０が過度に冷やされている場合には、空気が電池モジュール２０に熱を与えることにより、電池モジュール２０の温度低下を抑制することができる。このように、空気および電池モジュール２０の間で熱交換を行わせることにより、電池モジュール２０の温度を調節することができる。

電池モジュール２０との間で熱交換が行われた空気は、電池モジュール２０の上部に形成されたスペースに移動した後、アッパーケース１１に沿って移動しながら開口部１５に向かう。そして、熱交換後の空気は、排気ダクト３３や、ホイルハウス１０２等によって形成された排気通路を移動した後、ベントダクト１０１を介して車両の外部に排出される。

なお、本実施例では、吸気通路上にファン４０を配置しているが、これに限るものではない。すなわち、吸気口３２ａから車室内の空気を取り込ませることができればよく、具体的には、排気通路上にファン４０を配置することができる。

次に、排気ダクト３３の周辺構造について、図３および図４を用いて説明する。ここで、図３は、排気ダクト３３の周辺構造を示す外観斜視図であり、図４は、図３に示す構造において排気ダクト３３を省略した図である。

排気ダクト３３の一端に位置する接続口３３ａは、電池パック１０の開口部１５と接続される。また、排気ダクト３３の他端には、電池モジュール２０からの空気を車室内に排出させるための排出口３３ｂが設けられている。排出口３３ｂは、上述したように、ホイルハウス１０２等によって形成された排気通路（図２参照）に向けて空気を排出させる位置に配置されている。

排気ダクト３３には脚部３３ｃが設けられており、脚部３３ｃは締結部材（不図示）によってケース５０の上面に固定される。また、図４に示すように、ケース５０の上面には締結部材５４が配置されており、本実施例では、締結部材５４を用いて排気ダクト３３の位置決めを行っている。

具体的には、排気ダクト３３のうち、締結部材５４と対向する領域には、締結部材５４の外形に沿った凹部（不図示）が形成されている。この凹部を締結部材５４に係合させるとともに、排気ダクト３３の接続口３３ａを開口部１５に接続させれば、排気ダクト３３の位置決めを行うことができる。すなわち、排気ダクト３３がケース５０の上面においてずれてしまうのを抑制できる。そして、排気ダクト３３の位置決めを行った状態において、締結部材を用いて脚部３３ｃをケース５０の上面に締結すれば、排気ダクト３３をケース５０に固定することができる。

上述した構造では、排気ダクト３３の位置決めを容易に行うことができ、温度調節構造の組立効率を向上させることができる。しかも、締結部材を用いて脚部３３ｃをケース５０の上面に締結するだけで、言い換えれば、排気ダクト３３の一箇所をケース５０に固定するだけで、排気ダクト３３を容易に固定することができる。なお、本実施例では、ケース５０の上面に排気ダクト３３を固定しているが、排気ダクト３３およびケース５０の上面を一体的に構成することもできる。この場合には、排気ダクトに一体的に形成されたケースの上面を、ケースの側面に固定することになる。

一方、排気ダクト３３には、空気の移動経路を形成する面よりも外側に突出した突起部３３ｄが設けられている。突起部３３ｄの下方には、図５に示すように、第１コネクタ５５と、第１コネクタ５５と接続される第２コネクタ６１とが位置している。ここで、図５は、排気ダクト３３の一部を上方から見たときの概略図である。

第１コネクタ５５は、配線５６の一端に設けられており、配線５６の他端は、ケース５０内に配置された機器（例えば、コントローラ５１）に接続されている。すなわち、第１コネクタ５５は、電池パック１０に併設されている。また、第２コネクタ６１は、配線６２の一端に設けられており、配線６２の他端は外部に配置された補機バッテリ（不図示）に接続されている。これにより、補機バッテリの電力（例えば、１２［Ｖ］）が配線６２，５６を介してケース５０内の機器に供給される。

また、突起部３３ｄの下方には、図５に示すように、第３コネクタ４２と、第３コネクタ４２と接続される第４コネクタ６３とが位置している。第３コネクタ４２は、配線４３の一端に設けられており、配線４３の他端は、ファン４０内に設けられたモータ（不図示）に接続されている。また、第４コネクタ６３は、配線６４の一端に設けられており、配線６４の他端は外部に配置された補機バッテリ（不図示）に接続されている。これにより、補機バッテリの電力（例えば、１２［Ｖ］）が配線６４，４３を介してファン４０のモータに供給される。

本実施例によれば、図５に示すように、排気ダクト３３を鉛直方向から見たときに、突起部３３ｄの領域内に４つのコネクタ５５，４２，６１，６３が位置するようになっている。これにより、コネクタ５５，４２，６１，６３の上方から液体が落下することがあっても、この液体がコネクタ５５，４２，６１，６３に直接到達してしまうのを阻止することができる。すなわち、本実施例では、排気ダクト３３に対して、空気の移動経路を形成する機能を持たせるだけでなく、突起部３３ｄを設けることにより、コネクタ５５，４２，６１，６３に液体が接触してしまうのを防止する機能を持たせている。

ここで、本実施例では、図６に示すように、電池パック１０および排気ダクト３３の上方に、デッキボード（パネル）７０が配置されるようになっている。デッキボード７０は、電池パック１０の上面を覆っており、電池パック１０の上方に位置するラゲージルーム（荷室）としての空間を画定するために用いられている。デッキボード７０の外縁部には、デッキボード７０を固定するための凹状の取り付け部７１が設けられている。そして、取り付け部７１の下方には、コネクタ５５，４２，６１，６３が位置するようになっている。

このような構成では、デッキボード７０に飲み物等の液体をこぼしてしまうと、デッキボード７０の外縁部に液体が移動して、外縁部から液体が落下してしまうおそれがある。また、本実施例のように、デッキボード７０の外縁部に凹状の取り付け部７１を設けると、取り付け部７１に液体が溜まりやすくなってしまうことがあり、取り付け部７１から液体が落下してしまうことがある。

このため、本実施例のように、デッキボード７０の外縁部とコネクタ５５，４２，６１，６３との間に、排気ダクト３３の突起部３３ｄを位置させることにより、コネクタ５５，４２，６１，６３に液体が到達してしまうのを防止することができる。特に、取り付け部７１とコネクタ５５，４２，６１，６３との間に突起部３３ｄを位置させることにより、コネクタ５５，４２，６１，６３に液体が到達してしまうのを効果的に阻止することができる。

また、本実施例では、突起部３３ｄを水平面に対して傾斜させている。これにより、突起部３３ｄの上面に付着した液体は、自重によって突起部３３ｄの上面に沿って移動した後、突起部３３ｄの外縁から落下することになる。このように突起部３３ｄを傾斜させることにより、突起部３３ｄに付着した液体をコネクタ５５，４２，６１，６３から外れた位置に向けて落下させることができる。

なお、本実施例では、図５に示すように、突起部３３ｄの領域内にすべてのコネクタ５５，４２，６１，６３を位置させているが、これに限るものではない。例えば、コネクタ５５，６１（又はコネクタ４２，６３）だけが突起部３３ｄの領域内に位置するように構成することもできるし、コネクタ５５，６１（又はコネクタ４２，６３）の接続部だけが突起部３３ｄの領域内に位置するように構成することもできる。すなわち、突起部３３ｄを用いて、２つのコネクタの接続部に液体が到達してしまうのを阻止するようにすればよい。これにより、コネクタにおける電気的な接続を維持することができる。

また、本実施例では、ケース５０の上方に配置された排気ダクト３３に突起部３３ｄを設けているが、これに限るものではない。すなわち、ケース５０の上方に吸気ダクトが配置される場合には、突起部３３ｄに相当する部位を吸気ダクトに設ければよい。

さらに、本実施例では、電池パック１０のうち、ケース５０と隣り合う一側面に対して、第１の吸気ダクト３１および排気ダクト３３を接続しているが、これに限るものではない。例えば、電池パック１０のうち、各エンドプレート１３と向かい合う２つの側面に吸気ダクトおよび排気ダクトをそれぞれ接続することができる。そして、吸気ダクトおよび排気ダクトのうち一方のダクトをケース５０の上方に位置させて、このダクトに突起部（突起部３３ｄに相当する）を設けることができる。

また、本実施例では、ケース５０の下部および上部に吸気ダクト３１および排気ダクト３３をそれぞれ配置した構成であるが、これに限るものではない。例えば、図７に示す構成とすることもできる。図７は、本実施例の変形例である温度調節構造の概略を示す斜視図である。ここで、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。

本実施例では、図１に示すように、電池モジュール２０の底面から上面に向かって空気を移動させているが、本変形例では、電池モジュール２０における一方の側面から他方の側面に向かって空気を移動させるようにしている。言い換えれば、本実施例では、鉛直方向において吸気ダクトおよび排気ダクトを並べて配置しているが、本変形例では、水平方向において吸気ダクト３１および排気ダクト３３を並べて配置している。そして、本変形例でも、吸気ダクト３１および排気ダクト３３の間に、ケース５０が配置されている。

配線５６は、ケース５０の外部に延びており、配線５６の先端にはコネクタ５５が設けられている。排気ダクト３３には、突起部３３ｄが設けられており、突起部３３ｄは、コネクタ５５よりも上方に位置している。そして、鉛直方向から見たときに、突起部３３ｄの領域内にコネクタ５５が位置するようになっている。

図７に示す構造であっても、コネクタ５５に向かって落下する液体を突起部３３ｄによって阻止することができる。ここで、本変形例でも、突起部３３ｄを水平面に対して傾斜させることにより、突起部３３ｄに付着した液体をコネクタ５５とは異なる位置に向かって落下させることができる。また、図７に示す構造では、排気ダクト３３に突起部３３ｄを設けているが、吸気ダクト３１に突起部を設けることもできるし、排気ダクト３３および吸気ダクト３１に突起部を設けることもできる。

本発明の実施例１である温度調節構造を示す概略図である。 実施例１の温度調節構造を車両に搭載したときの概略図である。 実施例１において、排気ダクトの周辺構造を示す外観斜視図である。 図３に示す構造において、排気ダクトを省略した図である。 実施例１において、排気ダクトの突起部とコネクタとの位置関係を示す概略図である。 実施例１において、電池パックおよび排気ダクトの上方にデッキボードが配置された構成を示す外観斜視図である。 実施例１の変形例である温度調節構造を示す概略図である。

符号の説明

１０：電池パック（蓄電装置） １１：アッパーケース
１２：ロアーケース １３：エンドプレート
１４，１５：開口部 ２０：電池モジュール（蓄電モジュール）
３１：第１の吸気ダクト ３２：第２の吸気ダクト
３２ａ：吸気口 ３３：排気ダクト
３３ａ：接続口 ３３ｂ：排出口
３３ｃ：脚部 ３３ｄ：突起部
４０：ファン ４１：ダクト部
５０：ケース ５１：コントローラ
５２：リレー ５３：電流センサ
４２，５５，６１，６３：コネクタ ４３，５６，６２，６４：配線
７０：デッキボード（パネル） １００：後部座席
１０１：ベントダクト １０２：ホイルハウス
１０３：ラゲージボックス １０４：リアフロア

Claims (3)

1. 車両に搭載される蓄電装置に含まれる蓄電モジュールの温度を調節するための温度調節構造であって、
   前記蓄電モジュールの温度を調節する際の空気の移動経路を形成するダクトを有し、
   前記ダクトは、前記ダクトの内壁面に対して、前記ダクトの外側に向かって突出する突起部を有しており、
   前記突起部は、前記蓄電装置内で前記蓄電モジュールと並んで配置される機器への電気的な接続のために前記蓄電装置に併設されるコネクタよりも上方に位置しているとともに、鉛直方向から見たときに、前記突起部の領域内に少なくとも前記コネクタの接続部が位置していることを特徴とする温度調節構造。
2. 前記蓄電装置の上方には、前記車両の荷室としての空間を画定するためのパネルが配置されており、
   前記パネルの外縁部には、前記突起部の上方に位置し、前記パネルを固定するための凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の温度調節構造。
3. 前記突起部は、前記ダクトにおける前記移動経路を形成する部分とは別に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度調節構造。

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