JP6269513B2 - 電池冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された電池セルを冷却する電池冷却装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車等には、車両走行用モータに供給される電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。この種の蓄電装置として、複数の電池セルが積層された電池モジュールと、電池モジュールを収容する収容ケースと、を備えた電池パックが知られている。電池セルは温度が高くなると劣化するため、一般的に、収容ケースの内部に空気を送って電池セルを冷却している。収容ケースから排出された空気は、例えばＢピラーガーニッシュやサイドトリム等の内装部品の内部に排出される。

例えば特許文献１に記載の車両においては、サイドトリム内に侵入した排気風がシートベルトの取り出し口から乗客に向けて排出されるのを防止するために、サイドトリムには、シートベルトの取り出し口よりも後方に開口部が形成されている。

特開２０１３−１１９３５４号公報

ところで、排気風をＢピラーガーニッシュの内部に排出する場合、排気風の風量によっては、Ｂピラーガーニッシュに形成されたシートベルト取り出し口から車内に空気が漏れてしまう問題が生じ得る。この場合、車内に噴出した空気が乗員に当たり、乗員に不快感を与えるおそれがある。

本発明の目的は、電池セルを冷却用空気によって冷却する場合において、Ｂピラーに関連する内装部品内への排気風の侵入を抑制することである。

本発明は、電池モジュールと前記電池モジュールを収容する収容ケースとを備えた電池パックであて、車両のフロアパネルとフロアカーペットとの間に配置された電池パックと、前記収容ケースに設けられた排気ダクトであって、前記収容ケースの内部に送られて前記電池モジュールを冷却した冷却用空気を前記収容ケースの外部に排出するための排気ダクトと、を備えた電池冷却装置において、前記排気ダクトは、排気口が前記車両のＢピラー及びスカッフプレートに対向するように、前記車幅方向の外側に向けて配置されており、前記車幅方向において前記Ｂピラーに対向する位置には、前記フロアパネルと前記フロアカーペットとの間に隙間のないエア侵入防止部が形成されており、前記車幅方向において前記スカッフプレートに対向する位置には、前記フロアパネルと前記フロアカーペットとの間に、前記排気ダクトから排出された冷却用空気が通る排気通路が形成されている、ことを特徴とする電池冷却装置である。

本発明によると、Ｂピラーに関連する内装部品内への排気風の侵入を抑制することが可能となる。

車両の車室内の概略を示す上面図である。 電池パックの一部破断上面図である。 電池パック内における冷却用空気の流れを示す断面図である。 電池パック内における冷却用空気の流れを示す斜視図である。 電池パック及びフロアカーペットを模式的に示す斜視図である。 電池パック及びフロアカーペットを模式的に示す斜視図である。 電池パック及びフロアカーペットを模式的に示す斜視図である。 Ｂピラー及びスカッフプレートの一部を示す斜視図である。 Ｂピラー及びスカッフプレートの一部を示す上面図である。 図８及び図９のＡ−Ａ断面図である。 図８及び図９のＢ−Ｂ断面図である。 コンソールボックスの周辺を示す図である。 図１２のＣ−Ｃ断面図である。

図１には、車両の概略が示されている。矢印Ｆｒは車両１００の前方側を示し、矢印ＲＨは車両１００の進行方向Ｆｒに向かって右側を示し、矢印ＬＨは進行方向Ｆｒに向かって左側を示し、矢印ＵＰＲは車両１００の上方側を示す。

車両１００の室内には、複数のシートが配置されている。シート１０２Ｒ，１０２Ｌは前部座席である。一例として、シート１０２Ｒは運転席であり、シート１０２Ｌは助手席である。電池パック１０は、例えば、シート１０２Ｒ，１０２Ｌの下方に形成されたスペースに配置され、フロアパネルに固定される。なお、後部座席の下方に形成されたスペース等の他のスペースに電池パック１０が配置されてもよい。電池パック１０は、例えば、車両走行用モータに供給される電力を蓄電する蓄電装置として用いられる。

図２には電池パック１０が示されている。電池パック１０は、電池モジュール２０と、電池モジュール２０を収容する収容ケース３０と、電池モジュール２０に冷却用空気を送って電池モジュール２０を冷却する冷却ブロア４０Ｒ，４０Ｌとを備えている。

電池モジュール２０は、積層方向（ＲＨ方向、ＬＨ方向）に積層された複数の電池セル２２を含む。複数の電池セル２２は、図示しないバスバーによって、互いに電気的に接続されている。電池セル２２は、例えば充放電可能な２次電池であり、一例としてリチウムイオン電池である。積層方向に隣り合う２つの電池セル２２の間には、図示しないスペーサが配置されている。スペーサは例えば樹脂材料によって構成されている。スペーサには、冷却用空気が通るエア流路が形成されている。これにより、互いに隣り合う２つの電池セル２２の間に、冷却用空気が入り込む。なお、互いに隣り合う２つの電池セル２２の間には、スペーサではなく隙間が形成されていてもよい。この場合、その隙間に冷却用空気が入り込む。積層された複数の電池セル２２の組の両端には、エンドプレート２４Ｒ，２４Ｌが配置されている。エンドプレート２４Ｒ，２４Ｌは、複数の電池セル２２を挟み込んだ状態で拘束バンド２６によって互いに結合されている。これにより、複数の電池セル２２が一体的に保持される。

収容ケース３０の右端部には、吸気ダクト４２Ｒ及び排気ダクト４４Ｒが接続されている。吸気ダクト４２Ｒには冷却ブロア４０Ｒが接続されている。同様に、収容ケース３０の左端部には、吸気ダクト４２Ｌ及び排気ダクト４４Ｌが接続されている。吸気ダクト４２Ｌには冷却ブロア４０Ｌが接続されている。

図３には、電池パック１０の内部空間が、車両１００の前方（Ｆｒ方向）から見た図として示されている。電池パック１０は、シート１０２Ｒ，１０２Ｌのシートクッションと車両のフロアパネル１０４との間に配置されている。収容ケース３０は、ロアケース３２及びアッパケース３４によって構成されている。収容ケース３０の中央位置には、収容ケース３０内の空間を左右に仕切るセパレータ２８が設けられている。

ロアケース３２には、電池セル２２の積層方向に延在する下部エア流路用のチャンネルが形成されている。電池モジュール２０は、そのチャンネルを跨いでロアケース３２上に配置され、図示しないボルトによって固定される。これにより、電池モジュール２０の下面とロアケース３２との間において、収容ケース３０内の右側に、冷却用空気が通る下部エア流路３６Ｒが形成され、収容ケース３０内の左側に、冷却用空気が通る下部エア流路３６Ｌが形成される。アッパケース３４には、電池セル２２の積層方向に延在する上部エア流路用のチャンネルが形成されている。アッパケース３４はボルト等によってロアケース３２に固定される。これにより、電池モジュール２０の上面とアッパケース３４との間において、収容ケース３０内の右側に、冷却用空気が通る上部エア流路３８Ｒが形成され、収容ケース３０内の左側に、冷却用空気が通る上部エア流路３８Ｌが形成される。

収容ケース３０の右端部には、上部位置に冷風入口が形成されており、下部位置に冷風排出口が形成されている。右端部の冷風入口には吸気ダクト４２Ｒを介して冷却ブロア４０Ｒが接続されており、右端部の冷風排出口には排気ダクト４４Ｒが接続されている。同様に、収容ケース３０の左端部には、上部位置に冷風入口が形成されており、下部位置に冷風排出口が形成されている。左端部の冷風入口には吸気ダクト４２Ｌを介して冷却ブロア４０Ｌが接続されており、左端部の冷風排出口には排気ダクト４４Ｌが接続されている。

上記の構成により、収容ケース３０の右側では、冷却ブロア４０Ｒから送出された冷却用空気が吸気ダクト４２Ｒを介して上部エア流路３８Ｒに流入し、左方向に流れていく。冷却用空気は、隣接する２つの電池セル２２の間に形成されたエア流路を介して下部エア流路３６Ｒに流入し、右方向に流れていく。そして、冷却用空気は、下部の排気ダクト４４Ｒから収容ケース３０の外部に排出される。こうして、電池モジュール２０の右半分が冷却される。同様に、収容ケース３０の左側では、冷却ブロア４０Ｌから送出された冷却用空気が吸気ダクト４２Ｌを介して上部エア流路３８Ｌに流入し、右方向に流れていく。冷却用空気は、隣接する２つの電池セル２２の間に形成されたエア流路を介して下部エア流路３６Ｌに流入し、左方向に流れていく。そして、冷却用空気は、下部の排気ダクト４４Ｌから収容ケース３０の外部に排出される。こうして、電池モジュール２０の左半分が冷却される。

本実施形態では、排気ダクト４４Ｒ，４４Ｌの排気口が車幅方向の外側を向くように、排気ダクト４４Ｒ，４４Ｌが配置されている。具体的には、排気ダクト４４Ｒは、車両１００の右側に配置されたスカッフプレート１０８Ｒ及びＢピラー（センターピラー）に向けて配置されており、排気ダクト４４Ｌは、車両１００の左側に配置されたスカッフプレート１０８Ｌ及びＢピラーに向けて配置されている。スカッフプレート１０８Ｒは、車両右側部の乗降口のステップ部分に設けられた装飾部材であり、スカッフプレート１０８Ｌは、車両左側部の乗降口のステップ部分に設けられた装飾部材である。Ｂピラー（センターピラー）は、車両の右側部及び左側部のそれぞれにおいてフロアパネル１０４から天井（ルーフ部）に向かって略鉛直に設けられている。

図４には、車両の室内に設置された電池パック１０が示されている。シート１０２Ｒ，１０２Ｌの下方にはシートレッグカバー１０６が設けられている。シートレッグカバー１０６の前方側面及び両側面に吸気口が形成されており、各吸気口から電池パック１０の収容ケース３０内に空気が取り込まれる。符号５０Ｒは車両右側（ＲＨ方向側）の吸気口から取り込まれる空気の流れを示しており、符号５０Ｌは車両左側（ＬＨ方向側）の吸気口から取り込まれる空気の流れを示している。冷却ブロア４０Ｒには吸気ベゼル４６Ｒが設置されており、吸気ベゼル４６Ｒを介して空気が冷却ブロア４０Ｒに取り込まれる。同様に、冷却ブロア４０Ｌには吸気ベゼル４６Ｌが設置されており、吸気ベゼル４６Ｌを介して空気が冷却ブロア４０Ｌに取り込まれる。

なお、冷却ブロア４０Ｒ，４０Ｌから発生する風切り音の遮断や、吸気ベゼル４６Ｒ，４６Ｌ内への水分の侵入防止のために、シートレッグカバー１０６の吸気口は、吸気ベゼル４６Ｒ，４６Ｌから離れた位置に形成されている。また、吸気ベゼル４６Ｒ，４６Ｌの開口部を小さくすることにより、静粛性が得られる。吸気ベゼル４６Ｒ，４６Ｌに庇を設けることにより、吸気ベゼル４６Ｒ，４６Ｌ内への水分の侵入を防止してもよい。また、吸気ベゼル４６Ｒ，４６Ｌに埃防止用のメッシュ部材を設けてもよい。

本実施形態では、排気ダクト４４Ｒ，４４Ｌから排出された冷却用空気は、車両のフロアパネル１０４とフロアカーペットとの間を経由して、左右のスカッフプレート１０８Ｒ，１０８Ｌに向けて排出される。符号５２Ｒは車両右側（ＲＨ方向側）の排気ダクト４４Ｒから排出された冷却用空気の流れを示しており、符号５２Ｌは車両左側（ＬＨ方向側）の排気ダクト４４Ｌから排出された冷却用空気の流れを示している。

次に、図５から図７を参照して、冷却用空気をスカッフプレート１０８Ｒ，１０８Ｌに向けて排気するための概略構成について説明する。図５から図７には、電池パック１０、フロアカーペット６０、スカッフプレート１０８Ｒ及びＢピラー１１０Ｒが模式的に示されている。説明の便宜上、電池パック１０及びフロアカーペット６０の車両右側（ＲＨ方向側）の部分のみが図示されているが、車両左側（ＬＨ方向側）の部分も車両右側の部分と同じ構成を有する。

Ｂピラー１１０Ｒは、車両の右側部においてフロアパネル１０４から天井に向かって略鉛直に設けられた柱部材１１２Ｒと、柱部材を装飾するためのピラーガーニッシュ１１４Ｒとを備える。Ｂピラー１１０Ｒの内部には、柱部材１１２Ｒの表面とピラーガーニッシュ１１４Ｒとの間に空間が形成されている。ピラーガーニッシュ１１４Ｒの上部には、シートベルトの取り出し口１１６Ｒが形成されている。

図５に示すように、電池パック１０はフロアパネル１０４上に固定され、フロアカーペット６０が電池パック１０に被せられる。これにより、図６に示すように、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に電池パック１０が設置される。排気ダクト４４Ｒは、排気口がＢピラー１１０Ｒ及びスカッフプレート１０８Ｒに対向するように、車両右側（ＲＨ方向側）に向けて配置されている。排気ダクト４４Ｒから排出された冷却用空気は、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との空間を介して、車両右側に向けて流れる。

本実施形態では、車幅方向において、Ｂピラー１１０Ｒに対向する位置には、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に隙間のないエア侵入防止部が形成されており、スカッフプレート１０８Ｒに対向する位置には、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に、排気ダクト４４Ｒから排出された冷却用空気が通る排気通路が形成されている。

図７には、排気ダクト４４Ｒから排出された空気の流れが模式的に示されている。符号１２０は、排気ダクト４４ＲからＢピラー１１０Ｒに向かう空気の流れを示しており、符号１２２は、排気ダクト４４Ｒからスカッフプレート１０８Ｒに向かう空気の流れを示している。Ｂピラー１１０Ｒに対向する位置には、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に隙間のないエア侵入防止部が形成されている。それ故、符号１２０で示す冷却用空気の流れは、そのエア侵入防止部によって遮断され、Ｂピラー１１０Ｒ内への冷却用空気の侵入が防止される。一方、スカッフプレート１０８Ｒに対向する位置には、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に冷却用空気が通る排気通路が形成されている。それ故、符号１２２で示す冷却用空気は、その排気通路を介してスカッフプレート１０８Ｒ側に排出される。

次に、図８から図１１を参照して、冷却用空気をスカッフプレート１０８Ｒ，１０８Ｌに向けて排気するための詳細な構成について説明する。図８及び図９には、スカッフプレート１０８Ｒ、ピラーガーニッシュ１１４Ｒ、吸気ダクト４２Ｒ及びシートレッグカバー１０６が示されている。Ｂピラー１１０Ｒとスカッフプレート１０８Ｒとは隣接して設けられており、スカッフプレート１０８ＲはＢピラー１１０Ｒよりも車両前方側（Ｆｒ方向側）に配置されている。図８及び図９に排気ダクト４４Ｒが図示されていないが、排気ダクト４４Ｒは、吸気ダクト４２Ｒの下に設置されており、ピラーガーニッシュ１１４Ｒ及びスカッフプレート１０８Ｒに対向するように、車両右側（ＲＨ方向側）に向けて配置されている。

図１０には、ピラーガーニッシュ１１４Ｒの周辺における空気の流れが示されている。排気ダクト４４Ｒとピラーガーニッシュ１１４Ｒとの間の位置には、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に隙間のないエア侵入防止部６２Ｒが形成されている。つまり、その位置がフロアカーペット６０によって塞がれることにより、エア侵入防止部６２Ｒが形成される。符号１２０は冷却用空気の流れを示している。冷却用空気は、排気ダクト４４Ｒから、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に形成された空間内に排出され、ピラーガーニッシュ１１４Ｒの方向に向かって流れる。ピラーガーニッシュ１１４Ｒに対向する位置にはエア侵入防止部６２Ｒが形成されているため、そのエア侵入防止部６２Ｒによって、ピラーガーニッシュ１１４Ｒに向かう冷却用空気の流れが遮断される。これにより、Ｂピラー１１０Ｒ内への冷却用空気の侵入を防止することが可能となり、Ｂピラー１１０Ｒに形成された取り出し口１１６Ｒからの空気漏れを防止することが可能となる。

図１１には、スカッフプレート１０８Ｒの周辺における空気の流れが示されている。排気ダクト４４Ｒとスカッフプレート１０８Ｒとの間の位置には、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に、排気ダクト４４Ｒから排出された冷却用空気が通る排気通路６４Ｒが形成されている。つまり、その位置において、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に隙間が形成され、その隙間が排気通路６４Ｒとして機能する。符号１２２は冷却用空気の流れを示している。冷却用空気は、排気ダクト４４Ｒから、フロアパネル１０４とフロアカーペット６０との間に形成された空間内に排出され、スカッフプレート１０８Ｒの方向に向かって流れる。スカッフプレート１０８Ｒに対向する位置には排気通路６４Ｒが形成されているため、その排気通路６４Ｒから、スカッフプレート１０８Ｒによって覆われている空間内に冷却用空気が流れ込む。

上記の構成によると、Ｂピラー１１０Ｒ及びスカッフプレート１０８Ｒに向けて排出された冷却用空気は、エア侵入防止部６２ＲによってＢピラー１１０Ｒ内に流れ込まず、排気通路６４Ｒを介してスカッフプレート１０８Ｒ内に流れ込む。これにより、Ｂピラー１１０Ｒに形成された取り出し口１１６Ｒからの空気漏れを防止することが可能となる。その結果、シートベルトの取り出し口１１６Ｒから乗員に向けて空気が噴出されることを防止することが可能となる。車両１００の左側においても同様に、排気ダクト４４Ｌから排出された冷却用空気は左側のＢピラー内に流れ込まず、スカッフプレート１０８Ｌ内に流れ込む。これにより、左側Ｂピラーに形成されたシートベルト取り出し口から乗員に向けて空気が噴出されることを防止することが可能となる。

スカッフプレート１０８Ｒ，１０８Ｌ内に流れ込んだ冷却用空気は、例えば、スカッフプレート１０８Ｒ，１０８Ｌにおいて乗員から離れている位置からインストルパネル下部周辺にかけて徐々に車内に排出される。車両の下方に冷却用空気が排出されるので、乗員に向けて空気が噴出されずに済む。

なお、図１２に示すように、シート１０２Ｒとシート１０２Ｌとの間であってコンソールボックス１３０の下方のスペース１４０に、機器ボックスが設置されてもよい。図１３に示すように、機器ボックス１３２は、電池パック１０よりも車両前方側（Ｆｒ方向側）に配置されている。機器ボックス１３２内には、例えば、システムメインリレー、電池セル２２の電圧や温度等を監視するための電池監視ユニット、電流センサ、リレー等が収容されている。機器ボックス１３２及び電池パック１０はほぼ同じ高さの位置に配置されており、それらの上方には、コンソールボックス１３０及びドリンクフォルダ１３４が配置されている。機器ボックス１３２を小型にすることにより、電池パック１０の上方のスペースを確保することができ、コンソールボックス１３０の容量を増大させることが可能となる。なお、図１３に示す例では、機器ボックス１３２の上方にインバータ１３６が配置されている。

１０ 電池パック、２０ 電池モジュール、３０ 収容ケース、３２ ロアケース、３４ アッパケース、３６Ｒ，３６Ｌ 下部エア流路、３８Ｒ，３８Ｌ 上部エア流路、４０Ｒ，４０Ｌ 冷却ブロア、４２Ｒ，４２Ｌ 吸気ダクト、４４Ｒ，４４Ｌ 排気ダクト、６０ フロアカーペット、６２Ｒ エア侵入防止部、６４Ｒ 排気通路、１００ 車両、１０４ フロアパネル、１０８Ｒ，１０８Ｌ スカッフプレート、１１０Ｒ Ｂピラー、１１２Ｒ 柱部材、１１４Ｒ ピラーガーニッシュ。

Claims (1)

1. 電池モジュールと前記電池モジュールを収容する収容ケースとを備えた電池パックであって、車両のフロアパネルとフロアカーペットとの間に配置された電池パックと、
   前記収容ケースに設けられた排気ダクトであって、前記収容ケースの内部に送られて前記電池モジュールを冷却した冷却用空気を前記収容ケースの外部に排出するための排気ダクトと、
   を備えた電池冷却装置において、
   前記排気ダクトは、排気口が前記車両のＢピラー及びスカッフプレートに対向するように、車幅方向の外側に向けて配置されており、
   前記車幅方向において前記Ｂピラーに対向する位置には、前記排気口と前記Ｂピラーとの間の空間を前記フロアカーペットによって塞ぐことで、前記排気口から排出された冷却用空気が前記Ｂピラーへ排出されることを防ぐエア侵入防止部が形成されており、
   前記車幅方向において前記スカッフプレートに対向する位置には、前記排気口と前記スカッフプレートとの間に、前記フロアカーペットによって、前記排気口から排出された冷却用空気を前記スカッフプレートへ排出するための排気通路が形成されている、
   ことを特徴とする電池冷却装置。