JP5430276B2 - 車両用バッテリーの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車や、ハイブリッド自動車などの車両に適用されるバッテリーを冷却する冷却風の取り入れに有効な車両用バッテリーの冷却構造に関する。

例えば、ハイブリッド自動車では、後部座席のシートバック後部、ラゲッジスペース内、或いはその床下に、駆動エネルギー源であるバッテリーが搭載されている。バッテリーは、充放電が行われる際に発熱する発熱部品であるので、バッテリー性能を維持するための冷却が必要である。バッテリーの冷却は、取り込んだ冷却風を小さな通気抵抗で送気して効率的に冷却することが望ましく、従来、後部座席近傍のバッテリーに隣接した位置から車室内の空気を冷却ファンにより取り込んで、その空気を冷却風としてバッテリーに供給することが知られている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。

図９は、特許文献１に記載されたバッテリー冷却システムの吸気口を示す斜視図である。この電気自動車では、後部座席シート１０１の後側のラゲッジスペースに搭載されたバッテリパックに、車室内の空気を冷却風として供給するために、バッテリパックの冷風通路の上流側と下流側に吸気側と排気側のダクトが配設され、吸気側のダクトの途中に冷却ファンが介在されている。この場合、吸気側のダクトの吸気口１０３は、後部座席シート１０１のシートバック１０２の側方に配置されたシートサイドガーニッシュ１０４の上方部分に開口しており、その吸気口１０３から、車室内の空気を取り込めるようになっている。

図１０は特許文献２、３に記載のバッテリー冷却システムの吸気口を示す正面図である。この電気自動車では、後部座席１１０のシートクッション１１１の下に空気供給管１１２が配置され、この空気供給管１１２の吸気口１１３は、シートクッション１１１の前端下部に形成された切欠き部１１４に開口している。

特許第４１１４４７８号公報 特開２００７‐２９４２９０号公報 特開２００８‐２２１９８８号公報

ところで、特許文献１に記載のバッテリーの冷却構造では、吸気口１０３が後部座席シート１０１横に設けられたシートサイドガーニッシュ１０４に配置されている。一方、後部座席シート１０１に乗車する乗員は、吸気口１０３近くに着座せざるを得ず、結果として乗員の耳が吸気口１０３の近く位置することとなり、吸気口１０３からの室内空気の吸気音によって乗員に不快感を与える虞があった。また、特許文献２、３によると、吸気口１１３が、後部座席１１０のシートクッション１１１前端下部に設けられているので、乗員の脚によって吸気口１１３を塞いでしまう場合があり、冷却に必要とする吸気量を確保できなくなる虞があり、改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、室内空気の吸気音による不快感を乗員に与えることのない開口部を、塞がれる虞が少なく、且つ外観上目立たない位置に配置して商品性を向上させることができる車両用バッテリーの冷却構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、車両（例えば、後述の実施形態における車両１）の車体後部に配置された車両用バッテリーの冷却構造であって、
前記バッテリー（例えば、後述の実施形態におけるバッテリーユニット２１）と接続され、車室（例えば、後述の実施形態における車室９）内の空気を冷却風として前記バッテリーに供給する吸気ダクト（例えば、後述の実施形態における吸気ダクト２６）と、
前記吸気ダクトに前記冷却風を流通させる冷却ファン（例えば、後述の実施形態における冷却ファン３０）と、
を備え、
前記吸気ダクトに前記車室内の空気を取り込むための開口部（例えば、後述の実施形態における開口部３５）が、後部座席（例えば、後述の実施形態における後部座席７）のシートクッション（例えば、後述の実施形態におけるシートクッション６）を取り付けるためにフロアパネル（例えば、後述の実施形態におけるフロアパネル１１）上に設けられたシートクッション取付部（例えば、後述の実施形態におけるシートクッション取付部４０）の前面（例えば、後述の実施形態における前面４２）から側面（例えば、後述の実施形態における側面４３）にかけて形成され、
前記開口部は、前記シートクッション取付部の前面から側面にかけて形成された湾曲面（例えば、後述の実施形態における湾曲面４１）に沿って設けられ、
前記フロアパネル、前記シートクッション取付部、及び前記後部座席のシートクッションによって空隙部（例えば、後述の実施形態における空隙部５３）が画成されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記開口部は、前記シートクッション取付部の底部（例えば、後述の実施形態における底部４４）より上方に配置され、且つ、鉛直方向に起立した状態で前記シートクッション取付部の前面から側面にかけて形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２の構成に加えて、
前記開口部は、１０ｍｍ以下の寸法を有する複数の吸気孔（例えば、後述の実施形態における吸気孔４６）が設けられた吸気グリル（例えば、後述の実施形態における吸気グリル３７）で覆われていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかの構成に加えて、
前記開口部は、前記冷却ファンと同じ高さに配置されると共に、前記吸気ダクトは、直線状に形成されて水平方向に延設されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかの構成に加えて、
前記開口部と前記吸気ダクトの吸気口（例えば、後述の実施形態における吸気口３２）との間には前記空隙部が設けられることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５の構成に加えて、
前記後部座席に配設される後席用シートベルト（例えば、後述の実施形態における後席用シートベルト４７）の固定側端部（例えば、後述の実施形態における固定側端部４８）は、前記空隙部内の前記フロアパネルに固定されることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６の構成に加えて、
前記シートクッションには、前記空隙部に面する部位に吸音材（例えば、後述の実施形態における吸音材５２）が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、着座する人の邪魔にならず、且つ開口部が脚などによって塞がれる虞がなく、車室内の空気を確実に取り込んでバッテリーを冷却することができる。また、開口部が、乗員の耳の位置から離れ、且つ目立たない位置に配置されているので、乗員に不快感を与えることがなく商品性が向上する。さらに、デザイン性の優れた開口部を、着座する人の邪魔にならず、且つ脚などによって塞がれることがない位置に配置することができ、商品性が向上する。また、フロアパネル、シートクッション取付部、及び後部座席のシートクッションによって空隙部が画成されるので、空隙部を設けるための特別の部材が不要であり、コスト低減が図られる。

請求項２の発明によれば、開口部からゴミなどの入り込みを防止することができると共に、車室内の下部に滞留する冷たい空気を取り込んでバッテリーを効果的に冷却することができる。

請求項３の発明によれば、開口部からコインなどの異物の入り込みを防止することができる。

請求項４の発明によれば、吸気ダクトの長さを最短にして吸気ダクトによる圧力損失（通気抵抗）を低減させ、効率的にバッテリーを冷却することができる。

請求項５の発明によれば、吸気ダクト内で結露した水分を、空隙部に排水してバッテリーへの付着を防止し、バッテリーへの悪影響を排除することができる。また、十分な吸気量を確保できる大きさの吸気ダクトを設けることが困難な部位に、空隙部を配置することにより、狭い車室内に吸気路を設けることができる。

請求項６の発明によれば、吸気通路の一部である空隙部に、後席用シートベルトの固定側端部を固定することができ、吸気通路を狭めることなくシートベルトを固定して、吸気量を確保すると共に、コンパクトな設計が可能となる。

請求項７の発明によれば、開口部から取り込まれる空気の吸気音を、吸音材で吸音して低減させて車室内を静粛にすることができる。

本発明の第１実施形態が適用されるハイブリッド車両の概略側面図である。 図１に示すハイブリッド車両の後部を示す分解斜視図である。 図２に示す車両用バッテリーの冷却構造の断面図である。 開口部がシートクッション取付部に配置された後部座席の斜視図である。 図４に示す後部座席の縦断面図である。 本発明の第２実施形態が適用される後部座席の斜視図である。 図６に示す後部座席の側面図である。 本発明の第３実施形態が適用される後部座席の側面図である。 従来の自動車のリアシート部を客室側から見た部分斜視模式図である。 他の従来の自動車のリアシート部の正面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
（第１実施形態）

図１に示すように、本実施形態の車両１は、エンジンとモータジェネレータとを直列に設けたパワーユニット２を備え、エンジンをモータジェネレータにより駆動補助すると共に、車両減速時等にモータジェネレータからの電力を回収可能なハイブリッド自動車である。モータジェネレータは例えば三相交流モータであり、エンジン及びモータジェネレータの駆動力が、駆動輪である前輪３に伝達される。

このような車両１において、サイドシートバック４、メインシートバック５、及びシートクッション６から構成される後部座席７のメインシートバック５後部に、電力ケーブル８を介してパワーユニット２と接続される電装部品ボックス２０が配置されている。

図２及び図３に示すように、電装部品ボックス２０は、バッテリーユニット２１と、 インバータユニット２２と、ＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３とを内蔵し、直流電源のバッテリーユニット２１からモータジェネレータに給電するときには、インバータユニット２２によって直流から交流に変換する。

また、車両１の減速時等にエンジンの出力、または車両１の運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリーユニット２１に蓄電するときには、モータジェネレータが発電機として機能して所謂回生制動力を発生し、インバータユニット２２によって交流から直流に変換してバッテリーユニット２１に蓄電する。また、インバータユニット２２によって変換された直流電圧は高圧であるので、その一部がＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３によって降圧される。

このようなバッテリーユニット２１、インバータユニット２２、及びＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３を備えた電装部品ボックス２０内は、車両１の車室９内から取り入れた冷風によって冷却される。

電装部品ボックス２０は、一面に開放面を有する略矩形箱型の収容ケース２４内にバッテリーユニット２１、インバータユニット２２、及びＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３が収容され、この収容ケース２４の開放面が収容ケース２４にねじ止めされたカバー２５によって塞がれて、後部座席７のメインシートバック５後部に配置されている。

カバー２５には、図２における右側下部に吸気ダクト２６が一体に設けられている。また、収容ケース２４の左側壁２８には、収容ケース２４の内部に連通する排気ダクト２７が形成されている。排気ダクト２７の末端部である排気口２９には、空気を送風するための冷却ファン３０が取り付けられている。即ち、吸気ダクト２６が電装部品ボックス２０の冷風通路の上流側に接続され、排気ダクト２７が電装部品ボックス２０の冷風通路の下流側に接続されている。

吸気ダクト２６は、例えば、合成樹脂によって屈曲形成された断面略矩形の中空部材であり、電装部品ボックス２０から車両１の幅方向外方に延びた後、下方に湾曲し、更に車両前方方向に折れ曲がって、メインシートバック５後部からシートクッション取付部４０の前端付近まで、車両１のフロアパネル１１に沿って、主にシートクッション６の下部を通って延設されている。

図４に示すように、吸気ダクト２６の開放端部３１は、シートクッション取付部４０に設けられた開口部３５まで延びており、開放端部３１に開口する吸気口３２は、開口部３５と対向するように配置される。開口部３５は、後部座席７のシートクッション取付部４０の前面４２から側面４３にかけて形成された湾曲面４１に沿って設けられている。

図５に示すように、開口部３５は、鉛直方向に起立した状態で、シートクッション取付部４０の底部４４より上方に形成された垂直壁部４５に、複数の吸気孔４６を備える吸気グリル３７として形成されている。各吸気孔４６の大きさは、１０ｍｍ以下の寸法であり、これによってコインなどの異物の侵入が防止される。

また、シートクッション６内には、クッション機能および吸音機能を有する吸音材５２である、例えば発泡ウレタン樹脂が充填されている。

このように構成された冷却構造において、冷却ファン３０を回転させると、車室９内の冷風、特に、冷気が溜まり易いフロアパネル１１に近い部分の冷たい空気が、シートクッション取付部４０の開口部３５（吸気グリル３７）から吸気ダクト２６を介して電装部品ボックス２０に送風されてバッテリーユニット２１、インバータユニット２２、及びＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３を冷却した後、排気ダクト２７から排出される。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用バッテリーの冷却構造によれば、吸気ダクト２６に車室９内の空気を取り込むための開口部３５が、後部座席７のシートクッション取付部４０の前面から側面にかけて形成されているので、着座する人の邪魔にならず、且つ開口部３５が脚などによって塞がれる虞がなく、車室９内の空気を取り込み、冷却風として電装部品ボックス２０に供給してバッテリーユニット２１、インバータユニット２２、及びＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３を冷却することができる。また、開口部３５が、乗員の耳の位置から離れ、且つ目立たない位置に配置されているので、乗員に不快感を与えることがなく商品性が向上する。

また、開口部３５がシートクッション取付部４０の前面４２から側面４３にかけて形成された湾曲面４１に沿って設けられているので、デザイン性の優れた開口部３５を、着座する人の邪魔にならず、且つ脚などによって塞がれることがない位置に配置することができ、商品性が向上する。また、フロアパネル１１に近い開口部３５近傍には冷気が溜まり易く、更に窓からの日光によって暖められ難いので、吸気ダクト２６を介して冷たい空気を取り入れて電装部品ボックス２０に送風することができる。

さらに、開口部３５がシートクッション取付部４０の底部４４より上方、且つ、鉛直方向に起立したシートクッション取付部４０の前面４２から側面４３にかけて形成されているので、開口部３５からゴミなどの入り込みを防止することができると共に、車室９内の下部に滞留する冷たい空気を取り込んで、冷却風として電装部品ボックス２０に供給してバッテリーユニット２１、インバータユニット２２、及びＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３を冷却することができる。

また、開口部３５は、１０ｍｍ以下の寸法を有する複数の吸気孔４６が設けられた吸気グリル３７で覆われているので、開口部３５からコインなどの異物の入り込みを防止することができる。

（第２実施形態）
図６及び図７は、本発明の第２実施形態に係る車両用バッテリーの冷却構造を示す。本実施形態の吸気ダクト２６は、その吸気口３２が開口部３５から離間して配置されており、吸気口３２と開口部３５との間には空隙部５３が設けられている。即ち、吸気ダクト２６の吸気口３２は、空隙部５３に開口する。空隙部５３は、図５も参照して、フロアパネル１１と、シートクッション取付部４０と、後部座席７のシートクッション６とによって画成される空間である。

後部座席７に配設される後席用シートベルト４７の固定側端部４８は、ボルト５０によって空隙部５３内のフロアパネル１１に固定されたアンカー４９を介して取り付けられている。これにより、図中破線Ａで示すように、吸気ダクト２６を開口部３５まで延設させたとき発生する後席用シートベルト４７と吸気ダクト２６との干渉を回避することができ、狭い空間に後席用シートベルト４７と吸気ダクト２６とを支障なく配設することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用バッテリーの冷却構造によれば、開口部３５と吸気ダクト２６の吸気口３２との間に、空隙部５３が設けられているので、吸気ダクト２６内で結露した水分を空隙部５３に排水して、電装部品ボックス２０に内蔵されるバッテリーユニット２１、インバータユニット２２、及びＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３への付着を防止し、これらユニット２１，２２，２３への悪影響を防止することができる。また、十分な吸気量を確保できる大きさの吸気ダクト２６を設けることが困難な狭い部位に、空隙部５３を配置することにより、狭い車両１内に冷却に必要な吸気量を確保可能な大きな吸気路を容易に設けることができる。

更に、空隙部５３は、フロアパネル１１、シートクッション取付部４０、及び後部座席７のシートクッション６によって画成されるので、空隙部５３を設けるための特別の部材が不要であり、コスト低減が図られる。

また、後部座席７に配設される後席用シートベルト４７の固定側端部４８が、空隙部５３内のフロアパネル１１に固定されているので、吸気通路の一部である空隙部５３に、後席用シートベルト４７の固定側端部４８を固定することができ、吸気通路を狭めることなくシートベルト４７を固定して、吸気量を確保し、且つコンパクトな設計が可能となる。

更に、シートクッション６の空隙部５３に面する部位に吸音材５２が設けられているので、開口部３５から取り込まれる空気の吸気音を、吸音材５２で吸音して低減させて車室９内を静粛にすることができる。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る車両用バッテリーの冷却構造を示す。本実施形態の電装部品ボックス２０は、後部座席７の後方に設けたラゲッジスペース１０の床下に配置されている。この場合、吸気ダクト２６は、ダクトの途中に冷却ファン３０が配設され、直線状に形成されて水平方向に延設されてバッテリーユニット２１に接続される。開口部３５は、冷却ファン３０と同じ高さに配置されると共に、吸気口３２は、シートクッション６下に設けられた空隙部５３に開口する。

尚、本実施形態において、吸気口３２と開口部３５との間に空隙部５３を設けることなく、第１実施形態と同様、吸気口３２を開口部３５に密着配置するようにしてもよく、各部材の配置可能スペースに応じて適宜変更することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用バッテリーの冷却構造によれば、開口部３５が冷却ファン３０と同じ高さに配置されると共に、吸気ダクト２６が直線状に形成されて水平方向に延設されているので、吸気ダクト２６の長さを最短にして吸気ダクト２６による圧力損失（通気抵抗）を低減させ、効率的にバッテリーユニット２１、インバータユニット２２、及びＤＣ−ＤＣコンバータユニット２３を冷却することができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。適用車両としてハイブリッド自動車について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、モータのみを駆動源とする電気自動車であってもよい。

１ 車両
６ シートクッション
７ 後部座席
９ 車室
１１ フロアパネル
２６ 吸気ダクト
３０ 冷却ファン
３２ 吸気口
３５ 開口部
３７ 吸気グリル
４０ シートクッション取付部
４１ 湾曲面
４２ 前面
４３ 側面
４４ 底部
４６ 吸気孔
４７ 後席用シートベルト
４８ 固定側端部
５２ 吸音材
５３ 空隙部

Claims (7)

1. 車両の車体後部に配置された車両用バッテリーの冷却構造であって、
   前記バッテリーと接続され、車室内の空気を冷却風として前記バッテリーに供給する吸気ダクトと、
   前記吸気ダクトに前記冷却風を流通させる冷却ファンと、
   を備え、
   前記吸気ダクトに前記車室内の空気を取り込むための開口部が、後部座席のシートクッションを取り付けるためにフロアパネル上に設けられたシートクッション取付部の前面から側面にかけて形成され、
   前記開口部は、前記シートクッション取付部の前面から側面にかけて形成された湾曲面に沿って設けられ、
   前記フロアパネル、前記シートクッション取付部、及び前記後部座席のシートクッションによって空隙部が画成されることを特徴とする車両用バッテリーの冷却構造。
2. 前記開口部は、前記シートクッション取付部の底部より上方に配置され、且つ、鉛直方向に起立した状態で前記シートクッション取付部の前面から側面にかけて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの冷却構造。
3. 前記開口部は、１０ｍｍ以下の寸法を有する複数の吸気孔が設けられた吸気グリルで覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用バッテリーの冷却構造。
4. 前記開口部は、前記冷却ファンと同じ高さに配置されると共に、
   前記吸気ダクトは、直線状に形成されて水平方向に延設されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用バッテリーの冷却構造。
5. 前記開口部と前記吸気ダクトの吸気口との間には前記空隙部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用バッテリー冷却構造。
6. 前記後部座席に配設される後席用シートベルトの固定側端部は、前記空隙部内の前記フロアパネルに固定されることを特徴とする請求項５に記載の車両用バッテリーの冷却構造。
7. 前記シートクッションには、前記空隙部に面する部位に吸音材が設けられていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用バッテリーの冷却構造。

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