JP6187163B2 - 電池冷却構造 - Google Patents

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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。
この電池は、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、発熱量が大きい。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、リアシートの下方から車室内の空気を吸い込み、吸い込んだ空気を電池の冷却に利用することが提案されている。
なお、特許文献１には、リアシートの下方に電池を配置することが示されている。
特開２０１１−０３１７７８号公報 特開２０１０−０３６７２３号公報
ここで、特許文献１では、電池などは、リアシートのシートバックの背面側に配置される。そして、冷却空気の吸い込み口は、リアシートの下部の前面および側面に設けられている。リアシートの下部の前面は、リアシートに座る乗員によりアクセスしやすく、また物品を床に載置した場合に塞がれやすい。
本発明の一態様では、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ブロアと、このブロアの吸気側に接続される吸気ダクトと、前記ブロアの吹き出し口に接続される給気ダクトと、を有し、前記吸気ダクトの吸気口は、リアシートクッション下方空間の外縁に位置する下トリムのドア側の側面のみに設けられ、前記給気ダクトは、前方端が前記電池パックの上部空間の形状に合わせて車幅方向が広く車高方向が狭い扁平な開口となっており、前記車幅方向が徐々に狭くなりながら後方に延びており、前記電池パック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排気ダクトを備え、前記排気ダクトの前側端は、前記車高方向が狭く前記車幅方向が広い扁平な開口になっている。
本発明の一態様では、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ブロアと、このブロアの吸気側に接続される吸気ダクトと、前記ブロアの吹き出し口に接続される給気ダクトと、を有し、前記電池パックおよび前記吸気ダクトの吸気側は、車両のリアシートクッションの下方空間に配置され、前記吸気ダクトの吸気口は、リアシートクッション下方空間の外縁に位置する下トリムのドア側の側面に設けられ、前記給気ダクトは、前記電池パックの上部空間の形状に合わせて車幅方向が広く車高方向が狭い扁平な開口となっており、前記車幅方向が徐々に狭くなりながら後方に延びており、前記電池パック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排気ダクトを備え、前記排気ダクトの前側端は、前記車高方向が狭く前記車幅方向が広い扁平な開口になっている。
また、一態様では、前記吸気ダクトの吸気口は、車両の後方に向かうにつれてドア側に位置するように車両の前後方向に対し斜めになっている。
また、他の態様では、前記吸気ダクトの吸気口は、前記シートクッションのドア側外縁に比べ、ドアから離れ、前記下トリムの表面から凹んで位置している。
本発明によれば、吸気口への乗員のアクセスがしにくく、かつ吸気口からの異物の混入などを防止できる。
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。 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。 吸気ダクトの平面断面図である。 リアシート側方の吸気ダクトの縦断面図である。 リアシート後方の吸気ダクトの縦断面図である。
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、下部パネル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。
なお、ブロア２８の吸い込み側には、吸気ダクトが接続され、この吸気ダクトはリアシート１０の下トリム１２のドア側の側面の吸気口から空気を吸い込むようになっている。
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、給気ダクト２６、排気ダクト３０の順番で配置されている。
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、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は配置される。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の前面に排出パネル５０が設けられている。この排出パネル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。
＜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３（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３（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の後方側端部を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３（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３（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。
＜吸気の構成＞
ここで、吸気ダクト６０および吸気口６２の構成について、図４〜図６に基づいて説明する。
図２に示すとおり、吸気ダクト６０は、リアシート１０の側面に開口した吸気口６２から伸びる吸気ダクト６０によって、ブロア２８の吸い込み側に接続される。
図４には、図１（Ａ）に示したＡ−Ａ断面図が示してある。このように、リアシート１０内のシートクッション１０ａの下方空間であって、電池パック２０のドア７０側に吸気ダクト６０が配置され、これがリアシート１０の側部から後方に伸びている。吸気口６２は、リアシート１０のドア７０側の側面の下トリム１２に設けられる。従って、ドア７０を閉めている場合には、吸気口６２は、ドア７０の内面に対向しており、乗員からアクセスしにくくなっている。また、この空間に物品が置かれる可能性は低く、吸気口６２が塞がれる可能性は低い。
また、図示されるように、吸気口６２は、車両の後方に向かってドア側に近くなるようになっており、前方から見渡せるようになっている。これによって、ドア７０に対向して吸気口６２が設けられるにもかかわらず、空気が取り入れやすくなっている。
また、吸気口６２の前面には、格子や、クロスなどの保護面６０ａが配置され、空気抵抗をあまり増加することなく、異物などの侵入を防止している。
図５には、図１（Ａ）に示すＢ−Ｂ断面が示してある。このように、吸気ダクト６０は、リアシート１０のシートクッション１０ａの下方空間のドア側に位置し、吸気口６２が、リアシート１０の下トリム１２のドア側側方に設けられている。
ここで、吸気口６２の上方の下トリム１２は、吸気口６２の鉛直方向の面に比べ、ドア７０の方向に突出しており、吸気口６２は下トリムの表面から凹んで位置している。これによって、上方から落下する物品により、吸気口６２が塞がれる可能性が低くなっている。
図６には、図１（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面が示してある。このように吸気ダクト６０の後方端がブロア２８の吸い込み口に接続される。ブロア２８は羽根車（図示せず）を図における水平方向軸周りに回転させて、側方からの吸い込まれる空気を外側空間に押し出す。そこで、このブロア２８の外側空間に接続される給気ダクト２６に空気が圧送され、これが給気ダクト２６を介し、電池パック２０の上方空間に供給される。
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、電気冷却用のブロアの吸気口６２が、リアシート１０の側部、すなわちシートクッション１０ａの下に位置する下トリム１２のドア７０に対向する部分に設けられている。従って、乗員がアクセスしにくく、異物が混入したり、吸気口６２が物品などによって塞がれる可能性が低くなる。
また、電池パック２０、吸気ダクト６０がリアシート１０内に配置されるので、スペースの有効利用が図られる。また、ブロア２８は、リアシート１０の後方に位置しており、乗員への影響が少ない。
さらに、電池パック２０の排気がラゲッジスペースに排出されるので、排気の乗員への影響が少ない。
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、１２ リアシート、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、５２ シート材、５４ 排気出口、６０ 吸気ダクト、６０ａ 保護面、６２ 吸気口、７０ ドア。

Claims (4)

  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ブロアと、
    このブロアの吸気側に接続される吸気ダクトと、
    前記ブロアの吹き出し口に接続される給気ダクトと、
    を有し、
    前記吸気ダクトの吸気口は、リアシートクッション下方空間の外縁に位置する下トリムのドア側の側面のみに設けられ、
    前記給気ダクトは、前方端が前記電池パックの上部空間の形状に合わせて車幅方向が広く車高方向が狭い扁平な開口となっており、前記車幅方向が徐々に狭くなりながら後方に延びており、
    前記電池パック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排気ダクトを備え、前記排気ダクトの前側端は、前記車高方向が狭く前記車幅方向が広い扁平な開口になっている、
    電池冷却構造。
  2. 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ブロアと、
    このブロアの吸気側に接続される吸気ダクトと、
    前記ブロアの吹き出し口に接続される給気ダクトと、
    を有し、
    前記電池パックおよび前記吸気ダクトの吸気側は、車両のリアシートクッションの下方空間に配置され、前記吸気ダクトの吸気口は、リアシートクッション下方空間の外縁に位置する下トリムのドア側の側面に設けられ、
    前記給気ダクトは、前記電池パックの上部空間の形状に合わせて車幅方向が広く車高方向が狭い扁平な開口となっており、前記車幅方向が徐々に狭くなりながら後方に延びており、
    前記電池パック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排気ダクトを備え、前記排気ダクトの前側端は、前記車高方向が狭く前記車幅方向が広い扁平な開口になっている、
    電池冷却構造。
  3. 請求項１または２に記載の電池冷却構造であって、
    前記吸気ダクトの吸気口は、車両の後方に向かうにつれてドア側に位置するように車両の前後方向に対し斜めになっている、
    電池冷却構造。
  4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の電池冷却構造であって、
    前記吸気ダクトの吸気口は、前記シートクッションのドア側外縁に比べ、ドアから離れ、前記下トリムの表面から凹んで位置している、
    電池冷却構造。
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