JP6156065B2 - 電池冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された電池を冷却するための電池冷却構造に関する。

ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）などにおいては、電池からの電力によりモータを駆動し車両が走行する。従って、必要な電力を保持する電池が車両に搭載される。そして、この電池の搭載スペースの効率化を図るため、リアシートの下方に電池を収容することが提案されている（特許文献１）。また、電池は、その充放電によって、発熱する。特に、車両の電池の場合大電流を流すことが多く、発熱量が多い。電池は高温になると、劣化するため、電池を冷却する構成を設けることが必要である。特許文献１では、リアシートの下部前方から車室内の空気を吸い込みこれをリアシートの下部後方から車外に排出する構成を有している。

特開２０１０−０３６７２３号公報

ここで、リアシートの下の電池を冷却した排気をそのまま車外に排出すると、排気通路が短くてよく、スペース的なメリットがあるとともに圧損が小さく効率的である。ところが、この構成の場合には、比較的低い位置に排気出口が配置されるため、道路上の異物や水などが電池パック内に侵入しないように十分配慮する必要がある。

本発明の一態様は、車両に搭載された電池を冷却するための電池冷却構造であって、前記電池を内部空間に収容する電池パックと、この電池パックに冷却空気を送り込む給気手段と、電池パックからの排気を排出する排気手段と、を有し、電池パックは、車両のリアシートの下に配置され、前記給気手段は、リアシートの後方に配置され、その吸気口は、リアシートの下部側方に設けられ、吸気口からの冷却空気を後方に伸びる吸気ダクトを介し吸い込み、前方に伸びる給気ダクトを介し電池パックに供給し、前記排気手段は、電池パックから車両内部であってリアシートの後方空間の床面下に設けられる排出用ダクトに至る排気ダクトを有し、前記排気ダクトの排気口は前記排出用ダクト内に開口し、前記排出用ダクトはリアシートの背面に向いた排出口を有し、前記排気ダクトの前記排気口から排出された排気は前記排出用ダクトの前記排出口からリアシートの背面に当たり、その後前記床面におけるリアシート背面側の端部に設けられた排気出口を介し前記後方空間に上方に向けて排出される。

また、一態様では、前記後方空間は、車両のラゲッジスペースであり、その下部にはスペアタイヤの収容空間が設けられており、前記排気出口は、前記スペアタイヤの収容空間より前方に位置する。

本発明によれば、排気出口からの異物などの侵入を効果的に抑制できる。

電池パックへの給気、排気の流れを示す図である。 電池パック、ダクトの外観を示す図である。 リアシートの後方の排気ダクトの構成を示す図である。 排気ダクト、給気ダクト、ブロア、吸気ダクトの外観を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。

＜給気および排気の構成＞
図１（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態における電池パック内への給気および排気の構成を示す図である。

リアシート１０は、シートクッション１０ａと、シートバック１０ｂと、シートクッション１０ａの下方の電池収容スペース１０ｃを有している。電池収容スペース１０ｃの前方および側方は下トリム１２により取り囲まれている。また、電池収容スペースの底面側には、車両ボディー１４が位置している。

電池収容スペース１０ｃ内には、電池パック２０が配置され、この電池パック２０内に電池スタック２２が配置されている。この電池スタック２２は、複数の電池モジュール２４が直列接続して形成されている。

電池パック２０は、下部ケースと上部カバーによって内部が密閉されており、電池スタック２２の上方に給気流路、下方に排気流路が形成されている。

電池パック２０内の電池スタック２２の上方の給気流路の後方側には、図１（Ａ）に示すように給気ダクト２６が接続され、この給気ダクト２６が後方に伸びブロア２８の吹き出し側に接続されている。

電池パック２０の電池スタック２２の下方の排気流路の後方側には、図１（Ｂ）に示すように、排気ダクト３０が接続され、この排気ダクト３０が後方に伸び、排気口３２が上方に向けて開口している。

リアシート１０のシートバック１０ｂの後側（背部）空間は、ラゲッジスペース４０となっている。ラゲッジスペース４０の床面は、デッキボード４２で構成され、このデッキボード４２は載置されているので、これを持ち上げて取り外し可能である。デッキボード４２の下方には、スペアタイヤを収容するスペアタイヤスペース４４が設けられ、ここにスペアタイヤが収容される。また、スペアタイヤスペース４４の前方上部には、デッキボード４２の下側に棚のような小物入れ４６が設けられている。

また、上述したブロア２８は、リアシート１０の後方であって、スペアタイヤスペース４４の前方に配置されている。すなわち、リアシート１０の後方のラゲッジスペース４０の下方であって、スペアタイヤスペース４４の前方に空間があって、ここにブロア２８が設置され、このブロア２８に吸気ダクト６０、給気ダクト２６が接続される。また、排気ダクト３０の後方側部分および排気口３２が配置される。この排気口３２の上部には車幅方向に伸びる排出用ダクト４８が設けられ、この排出用ダクト４８の前面に排出口パネル５０が設けられている。この排出口パネル５０には、閉止された部分と開口された部分があり、開口された部分が排気口になっている。そして、この排気口の上方にデッキボード４２の先端とシートバック１０ｂの背面との間隙で構成される排気出口５４が、ラゲッジスペース４０に開口している。なお、排出用ダクト４８の下部前方端と、シートバック１０ｂの背面の間には、シート材５２が設けられ、物品が、下方に落ちないようにしている。

ここで、図２には、電池パック２０およびダクトを示す斜視図を示す。このように、ブロア２８の吸い込み側には、吸気ダクト６０が接続され、この吸気ダクト６０はリアシート１０の下トリムのドア側の側面の吸気口６２から空気を吸い込むようになっている。図２においては、図１におけるシートクッション１０ａ、下トリム１２等を取り去った状態を示してあるが、吸気口６２は、下トリム１２のドア側側面に開口する。なお、吸気口６２の前面には、クロスや、格子などを配置して、外部からの異物の侵入を防止している。

このように、リアシート１０のシートクッション１０ａの下側空間において、ドア側から内側に向け、吸気ダクト６０、給気ダクト２６、排気ダクト３０の順番で配置されている。

＜後方の構成＞
ここで、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に排気口３２が開口する部分の構成を示す。図３（Ａ）は、紙面上が車両後方、紙面横が車両車幅方向、図３（Ｂ）は、紙面上が車両上方、紙面横が車両車幅方向、図３（Ｃ）は、紙面上が車両上方、紙面左が車両前方、紙面右が車両後方である。

このように、排気口３２は、小物入れ４６の前方に設けられ、車両の幅方向に伸びる排出用ダクト４８の底面に開口している。この排出用ダクト４８は、前方側に排出口パネル５０を有する。この排出口パネル５０は、クロスや格子などで覆われた排出口５０ａと、閉止部５０ｂを有し、この排出口５０ａは、排気口３２の前方側を除いて設けられ、排気口３２の前方が閉止部５０ｂとなっている。なお、排出口パネル５０は、排出口５０ａが開口として形成されたパネルで構成されてもよいし、閉止部５０ｂを適当な間隔で配置し、その間に開口部５０ａを形成してもよい。

そこで、排気口３２から排出される排気は一旦車両の幅方向に曲がった後、リアシート１０のシートバック１０ｂの背面に向けて前方に流れる。そして、デッキボード４２の先端と、シートバック１０ｂの背面の間隙である排気出口５４を通ってラゲッジスペース４０に上方に向けて排出される。

なお、排気口３２の上面にも、物品が落ちないようにクロスや格子を配置してもよい。また、排出口パネル５０は、排出用ダクト４８から取り外し可能とすることが好適である。さらに、排気口３２の上端は、フランジ状で、排出用ダクト４８の底面より上方に位置するが、この部分をパイプ状に上方に延長することで、水などが排出用ダクト４８内に侵入した場合にも、排気口３２に至らないようにすることができる。

＜空気の流れ＞
そして、ブロア２８を駆動することによって、吸気口６２から車室内の空気が吸い込まれ、これが吸気ダクト６０を介しブロア２８に吸い込まれる。ブロア２８からの吐出空気は、給気ダクト２６を介し、電池パック２０内の上方空間（給気流路）に供給される。電池パック内には電池スタック２２が配置されるが、電池スタック２２の各電池モジュール２４間には間隙があるため、この間隙を通って空気が下方に流れ、各電池モジュール２４が効果的に冷却される。ここで、電池スタック２２の周辺と、電池パック２０の周辺内壁との間を閉じておくことで、積層された電池モジュール２４の間隙に冷却空気を通すことができる。

そして、排気は電池パック２０内の下方空間（排気流路）から、排気ダクト３０、排気口３２、排出用ダクト４８、排出口パネル５０、およびデッキボード４２の先端とシートバック１０ｂの背面の間隙である排気出口５４を通ってラゲッジスペース４０に排出される。この例では、排気出口５４は、車両の幅方向にほぼ全幅に亘って位置するが、特定の部分のみに限定してもよい。

＜個別の構成＞
図１においては、リアシート１０の一方のみを示したが、通常はリアシート１０は２つあり、図２に示すように各リアシート１０の下方に同様の構成で電池パック２０およびその空冷のための機構が配置される。

ここで、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）には、排気ダクト３０、給気ダクト２６、吸気ダクト６０の外形を示してある。図４（Ａ）に示すように、排気ダクト３０は、電池パック２０の底面を形成する下部ケースの後方端から後方に伸びる。図に示すように、排気ダクト３０の前側端は、縦（車高方向）が狭く横（車幅方向）が広い扁平な開口になっており、電池スタック２２の下方の排出流路全体からの空気を排出するようになっている。そして、排気口３２に向けて徐々に幅が狭くなり、排気口３２はほぼ正方形の開口になっている。

また、排気ダクト３０の前方端の開口部３０ａは、周辺がフランジ部３０ｂにより補強されている。そして、このフランジ部３０ｂの下側を下部ケースに密着させ、上側を電池スタック２２の後方側端部押さえつけることで、排出流路と気密に接続されている。なお、フランジ部３０ｂの側部は、電池パック２０の側部および上部を覆う上部カバーの内壁とで、気密の接続されている。なお、フランジ部３０ｂの周囲には、シール剤を配置することで、気密なシールが達成される。

なお、フランジ部３０ｂの上縁部には、下側に凹む凹部が２箇所設けられており、電池スタック２２の後方端の下面の形状を合致させることで、より確実なシールを達成している。また、凹部はフランジ部の下縁部に直接接触することで、フランジ部３０ｂに十分強度を持たせている。

図４（Ｂ）に示すように、給気ダクト２６は、前方端が電池パック２０の上部空間（給気流路）の形状に合わせて幅方向に広く縦が狭い扁平な開口部２６ａとなっている。また、開口部２６ａの周囲にはフランジ部２６ｂが形成され、このフランジ部２６ｂの周囲が電池スタック２２の後方上端部、電池パック２０の上部カバーとの間でシール剤を介しシールされる。給気ダクト２６は、幅が徐々に狭くなりながら後方に伸び、ブロア２８の周辺の吹き出し口２８ａに接続されている。ブロア２８は円筒状で、側方の吸い込み口２８ｂからの吸い込んだ空気を放射方向に吹き出し、ドーナツ状の吹き出し室の一部に設けた吹き出し口２８ａから空気を吹き出す。

図４（Ｃ）に示すように、吸気ダクト６０は、前方から後方に伸びるパイプ状であり、後方端がブロア２８の吸い込み口２８ｂに接続される。前方端が四角形状の吸気口６２となっている。

＜実施形態の効果＞
このように、本実施形態では、リアシート１０のシートクッション１０ａの下方の電池収容スペース１０ｃに電池パック２０が収容されるため、電池パック２０が他の設備の邪魔にならず車両スペースの効率的利用が図られる。また、排出用ダクト４８の排出口５０ａは、リアシート１０のシートバック１０ｂの背面下部のすぐ後に設けられるため、排出用ダクト４８が比較的短く、ここでの圧損を小さくすることができる。

さらに、排気口３２は排出用ダクト４８内に開口し、排出用ダクト４８は前面の排出口５０ａから排気を排出し、排出口５０ａはほぼ水平方向の向いているとともにクロスなどにより覆ってあるため、外部からの異物の侵入することを防止することができる。特に、排出口５０ａは幅方向において、排気口３２とはオフセットしており，排気口３２から上方に向けて排出された空気は一旦車両の幅方向に移動し、その後前面の排出口５０ａからシートバック１０ｂの背面に当たって、上方に抜ける。このような空気経路とすることで、異物の侵入などを確実に防止できる。また、排出口５０ａは、車幅方向に比較的に大きな面積で設けられているため、比較的複雑な経路としながら、圧損を小さくすることができる。

排気は、デッキボード４２と、シートバック１０ｂの背面との開口からラゲッジスペース４０内に排出される。従って、この空気の流れが乗員に影響する可能性は低く、排気によって乗員に不快な思いをさせることがない。

また、吸気口６２は、リアシートの側方下部にありここからの吸い込み空気の流れが、乗員の脚などに感じられることを少なくできる。さらに、吸気口６２は斜めを向いているので、吸い込み空気の流れがそれほど速くなく、乗員に感じられにくく、また吸い込み空気により音が発生することも抑制できる。

１０ リアシート、１０ａ シートクッション、１０ｂ シートバック、１０ｃ 電池収容スペース、１２ 下トリム、１４ 車両ボディー、２０ 電池パック、２２ 電池スタック、２４ 電池モジュール、２６ 給気ダクト、２６ａ 開口部、２６ｂ フランジ部、２８ ブロア、２８ａ 吹き出し口、２８ｂ 吸い込み口、３０ 排気ダクト、３０ａ 開口部、３０ｂ フランジ部、３２ 排気口、４０ ラゲッジスペース、４２ デッキボード、４４ スペアタイヤスペース、４８ 排出用ダクト、５０ 排出口パネル、５０ａ 排出口、５０ｂ 閉止部、５２ シート材、５４ 排気出口、６０ 吸気ダクト、６２ 吸気口。

Claims (2)

1. 車両に搭載された電池を冷却するための電池冷却構造であって、
   前記電池を内部空間に収容する電池パックと、
   この電池パックに冷却空気を送り込む給気手段と、
   電池パックからの排気を排出する排気手段と、
   を有し、
   電池パックは、車両のリアシートの下に配置され、
   前記給気手段は、リアシートの後方に配置され、その吸気口は、リアシートの下部側方に設けられ、吸気口からの冷却空気を後方に伸びる吸気ダクトを介し吸い込み、前方に伸びる給気ダクトを介し電池パックに供給し、
   前記排気手段は、電池パックから車両内部であってリアシートの後方空間の床面下に設けられる排出用ダクトに至る排気ダクトを有し、前記排気ダクトの排気口は前記排出用ダクト内に開口し、前記排出用ダクトはリアシートの背面に向いた排出口を有し、前記排気ダクトの前記排気口から排出された排気は前記排出用ダクトの前記排出口からリアシートの背面に当たり、その後前記床面におけるリアシート背面側の端部に設けられた排気出口を介し前記後方空間に上方に向けて排出される、
   電池冷却構造。
2. 請求項１に記載の電池冷却構造であって、
   前記後方空間は、車両のラゲッジスペースであり、その下部にはスペアタイヤの収容空間が設けられており、
   前記排気出口は、前記スペアタイヤの収容空間より前方に位置する、
   電池冷却構造。