JP6344177B2 - 車両用電池パックの冷却ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車室床下に取り付けられる車両用電池パックの冷却ユニットに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車においては、モータを駆動するためのバッテリから構成される電池パックが搭載されている。この電池パックは、車室の床を構成するフロアパネルの床下空間に配置される場合がある。電池パックは発熱するので、車室内の空気を床下空間に送風する冷却ブロアによって、電池パックを冷却することが行われている。

このような冷却ブロアの取付構造として、吸気ダクトをフロアパネルに取り付けるブラケットを利用して冷却ブロアを取り付ける構造（例えば、特許文献１参照）や、一端のみがアンダーボディのクロスメンバに固定され、他端がアンダーボディに当接して支持されるブラケットを用いて冷却ブロアを取り付ける構造がある。

特開２０１０−２８５０７０号公報

上述した取付構造においては、冷却ブロア駆動時に冷却ブロアの振動がブラケットに伝わり、ブラケットが振動して騒音が発生することがある。

そこで、本発明では、冷却ブロアの振動による騒音を抑制できる冷却ユニットを提供することを目的とする。

本発明の車両用電池パックの冷却ユニットは、車室の床下に搭載された車両駆動用の電池パックを冷却する冷却ユニットであって、この冷却ユニットは、フロアパネルの裏面に吊り下げ固定され、冷却風を吐き出す冷却ブロアと、冷却風を電池パックに導く冷却ダクトとを含み、冷却ブロアはフロアパネルの裏面に固定された骨格部材に固定されており、フロアパネルは、乗員が乗降の際に乗る部分に配置されており、フロアパネルの裏面には複数の骨格部材が固定されており、冷却ブロアが固定された骨格部材は、他の骨格部材に比べて幅広形状を有し、さらに、アンダーボディのクロスメンバに固定されている。

本発明によれば、冷却ブロアの振動による騒音を抑制できる。

本発明の実施形態におけるハイブリッド自動車の概略側面図である。 冷却ユニット及びアンダーボディの斜視図である。 冷却ユニットの分解斜視図である。 冷却ブロア及びフロアパネルの分解斜視図である。 冷却ブロア及び吸気ダクトの分解斜視図である。

最初に、ハイブリッド自動車１の駆動用モータに電力を供給するバッテリである電池パック３０の配置位置について説明する。図１に示すように、ハイブリッド自動車１は、フロントシート２及びリアシート３が設置される車室４の床面を構成する車室床面パネル１０と、車室４の床下空間を構成するアンダーボディ２０とを備えている。

フロントシート２とリアシート３との間の床下空間には、駆動用モータに電力を供給する電池パック３０が配置されている。電池パック３０は、車幅方向の右側に配置されており、車幅方向において電池パック３０に隣接する位置、すなわち、車幅方向の左側には、車室４の空気を電池パック３０に送風する冷却ユニット４０が配置されている。

図２に示すように、アンダーボディ２０は、車幅中央で前後に延びるフロアトンネル２１と、車幅両側で前後に延びるサイドシル２２と、車幅方向に延びるクロスメンバ２３と、フロアトンネル２１、サイドシル２２及びクロスメンバ２３に囲われた部分の底部である底パネル２４とを備えている。なお、図２において矢印ＦＲは車両が進行する方向を示し、矢印ＵＰは車両上方向を示し、矢印ＬＨは車両の前進方向を向いたときの左側を示している。矢印ＦＲ、ＵＰ、ＬＨの関係は他の図面においても同様である。

アンダーボディ２０には、フロアトンネル２１、サイドシル２２、クロスメンバ２３及び底パネル２４によって囲われた２つの凹部２５ａ、２５ｂが形成されている。凹部２５ａ、２５ｂは、フロントシート２とリアシート３との間に位置している。

凹部２５ａには電池パック３０が収容される。また、凹部２５ｂには、送風口が電池パック３０に向くようにして冷却ユニット４０が収容される。収容された冷却ユニット４０は、後述するように、冷却風を吐き出す冷却ブロア５０と、車室内の空気を取り込む吸気ダクト６０と、冷却風を電池パック３０に導く冷却ダクト７０とを含み、冷却ブロア５０、吸気ダクト６０及び冷却ダクト７０は車室床面パネル１０の一部を形成するフロアパネル９０に吊り下げ固定されている。

フロアパネル９０には、このフロアパネル９０をアンダーボディ２０のクロスメンバ２３に取り付けるための４つの取付孔９３Ｄが設けられている。このように冷却ブロア５０、吸気ダクト６０及び冷却ダクト７０を固定したフロアパネル９０は、４つの取付孔９３Ｄを介して４本のボルトＤによりクロスメンバ２３にしっかりと固定される。また、吸気ダクト６０の端部には、この吸気ダクト６０をアンダーボディ２０のクロスメンバ２３に取り付けるための取付孔６４Ｃが設けられている。そして、吸気ダクト６０は、取付孔６４Ｃを介してクリップＣによりクロスメンバ２３に固定される。

クロスメンバ２３には、フロアパネル９０を固定するためのボルトＤに対応するネジ穴２３Ｄ及び吸気ダクト６０を固定するためのクリップＣに対応する固定穴２３Ｃが設けられている。また、フロアトンネル２１には、フロアパネル９０を固定するためのボルトＤに対応するネジ孔２１Ｄを有するブラケット２１ａが設けられる。

電池パック３０の上方は、クロスメンバ２３に取り付けられる図示しない別のフロアパネルによって覆われる。このフロアパネルは冷却ユニット４０の冷却ダクト７０の上方も覆う。冷却ユニット４０のフロアパネル９０及び電池パック３０の上方を覆う別のフロアパネルは車室４の車室床面パネル１０の一部を構成している。

次に、図３〜５を参照して冷却ユニット４０について説明する。図３〜５では、図２に示す冷却ユニット４０を上下逆にして示している。つまり、図３〜５では冷却ユニット４０を下側から見た状態を示している。

図３に示すように、冷却ユニット４０を構成する冷却ブロア５０、吸気ダクト６０及び冷却ダクト７０は、フロアパネル９０の下面に吊り下げられる。フロアパネル９０の下面には、フロアパネル９０を補強する骨格部材１００，１０１が固定されており、このうちの一方の骨格部材１００には、冷却ブロア５０が固定されている。骨格部材１００は、フロアパネル９０の下面に強固に固定され、冷却ブロア５０を振動などに対抗できるようしっかりと固定保持する。また、冷却ブロア５０の吸気口５１には吸気ダクト６０が連接され、この吸気ダクト６０は車室内の空気を冷却ブロア５０に導くことができる（図５参照）。一方、冷却ブロア５０の吐出口５２には冷却ダクト７０の接続口７１が連接され、冷却ブロア５０から吐出した冷却風が冷却ダクト７０により電池パック３０に導かれる。

冷却ダクト７０は、冷却ブロア５０の吐出口５２に連接する接続口７１と、この接続口７１から連続して下流に向かって拡幅形状のダクト７２と、電池パック３０に空気を吐出する排気口７３とを備える。冷却ダクト７０と冷却ブロア５０とは、接続口７１と吐出口５２とを連接した状態で、図示しないクリップによって互いに固定されている。なお、排気口７３は３つに分岐されているが、１つの排気口としてもよい。

冷却ブロア５０は防水トレイ８０によって外部からの水の浸入が防止されており、この防水トレイ８０も骨格部材１００，１０１にしっかりと固定保持されている。防水トレイ８０は樹脂から構成されており、その四隅には、骨格部材１００，１０１に固定するための取付孔８０Ｅが設けられている。また、この取付孔８０Ｅの位置に対応して、骨格部材１００，１０１には取付孔１００Ｅ，１０１Ｅがそれぞれ設けられている。

図４に示すように、骨格部材１００，１０１が固定されたフロアパネル９０の下面には、冷却ブロア５０及び吸気ダクト６０が固定される。骨格部材１００には、冷却ブロア５０を固定するための２つのスタッドボルト１００Ａが設けられ、フロアパネル９０の下面にも、冷却ブロア５０を固定するための１つのスタッドボルト９２Ａが設けられている。これらスタッドボルト９２Ａ、１００Ａに対応して、冷却ブロア５０は、この冷却ブロア５０を固定するための取付孔５０Ａを有しており、ナットＡによってスタッドボルト９２Ａ、１００Ａに固定される。

フロアパネル９０の下面には、吸気ダクト６０を固定するためのクリップ固定孔９４Ｂを有するブラケット９５が設けられている。このクリップ固定孔９４Ｂに対応して、吸気ダクト６０には、この吸気ダクト６０を固定するための取付孔６４Ｂが設けられており、クリップＢによって吸気ダクト６０はフロアパネル９０のブラケット９５に固定される。

フロアパネル９０は、車幅方向に延びる複数のビード９１が形成された薄肉板金から構成されており、凹部２５ｂを覆う形状を有している。フロアパネル９０に固定される骨格部材１００，１０１は、フロアパネル９０の両端であって、ビード９１と直交する方向に配置されている。

骨格部材１００には、骨格部材１００をアンダーボディ２０のクロスメンバ２３に取り付けるための取付孔１００Ｄが設けられている。一方の骨格部材１０１にも、この骨格部材１０１をアンダーボディ２０のクロスメンバ２３に取り付けるための取付孔１０１Ｄが設けられている。取付孔１００Ｄ，１０１Ｄは、フロアパネル９０の取付孔９３Ｄに対応する位置に配置されている。このため、骨格部材１００，１０１は、ボルトＤによってフロアパネル９０とともにクロスメンバ２３に固定される（図２参照）。

骨格部材１００，１０１は所定の厚さを有する金属板材からなる。なお、板金を折り曲げて形成してもよい。骨格部材１００，１０１は、フロアパネル９０を補強することから所望の剛性が要求される。特に、骨格部材１００には冷却ブロア５０が固定されることから、冷却ブロア５０の振動に耐えられる剛性も要求される。そこで、骨格部材１００，１０１は、フロアパネル９０を補強でき、かつ、冷却ブロア５０の振動に耐えられる剛性となるように、その固定位置、形状、材質が設定されている。本実施形態では、冷却ブロア５０が取り付けられる骨格部材１００を幅広形状としている。

図４、５に示すように、冷却ブロア５０は、図示しない回転ファンの中央部から回転軸方向に吸気する吸気口５１と、回転軸の半径方向に空気を吐出する吐出口５２とを有するシロッコファンである。冷却ブロア５０には、この冷却ブロア５０をフロアパネル９０及び骨格部材１００に取り付けるための取付孔５０Ａを有する３つの脚５３が設けられている。また、冷却ブロア５０には、図示しない電源ケーブルが接続されている。

冷却ブロア５０の吸気口５１には、吸気ダクト６０が接続されている。吸気ダクト６０は、車室４に開口する吸気口６１（図１、２参照）と、この吸気口６１から連続する湾曲したダクト６２と、冷却ブロア５０の吸気口５１に接続する接続口６３とを備える。吸気ダクト６０と冷却ブロア５０とは、接続口６３と吸気口５１とを連接した状態で、図示しないクリップによって互いに固定される。

吸気口６１の周囲にはフランジ６４が設けられており、このフランジ６４には、フロアパネル９０に取り付けるための取付孔６４Ｂと、クロスメンバ２３に取り付けるための取付孔６４Ｃとが設けられている。また、図２に示すように、吸気口６１には、異物の浸入を抑制するルーバ６１ａが設けられている。

次に、冷却ユニット４０の組立について説明する。まず、フロアパネル９０の下面に、図示しないボルトによって、骨格部材１００，１０１を取り付けて固定する。一方、図５に示すように、冷却ブロア５０の吸気口５１に吸気ダクト６０の接続口６３を連接して、冷却ブロア５０と吸気ダクト６０とを図示しないクリップによって互いに固定する。

次に、図４に示すように、吸気ダクト６０が固定された冷却ブロア５０の脚５３の取付孔５０Ａに、骨格部材１００のスタッドボルト１００Ａ及びフロアパネル９０のスタッドボルト９２Ａを挿通してナットＡによって締結して、冷却ブロア５０を骨格部材１００及びフロアパネル９０に固定する。また、吸気ダクト６０の取付孔６４ＢにクリップＢを挿通してフロアパネル９０のクリップ固定孔９４Ｂに取り付けることによって、吸気ダクト６０のフランジ６４をフロアパネル９０に固定する。

さらに、図３に示すように、冷却ブロア５０の吐出口５２に、冷却ダクト７０の接続口７１を連接して、冷却ブロア５０と冷却ダクト７０とを図示しないクリップによって互いに固定する。また、防水トレイ８０の取付孔８０Ｅ及び骨格部材１００，１０１の取付孔１００Ｅ，１０１Ｅに図示しないクリップを挿通して、防水トレイ８０を骨格部材１００，１０１に取り付ける。このようにして、冷却ユニット４０が組み立てられる。

この組み立てられた冷却ユニット４０は、図２に示すように、アンダーボディ２０の凹部２５ｂに収容固定される。冷却ブロア５０が駆動されると、車室４の空気を吸気口６１から吸引して排気口７３から吐出する。排気口７３から吐出された空気は、電池パック３０に送風されて電池パック３０を冷却してアンダーボディ２０の外部へ排出される。

上述したように、冷却ブロア５０の振動に耐えられる剛性を有する骨格部材１００に、冷却ブロア５０を直接固定しているので、冷却ブロア作動時に冷却ブロア５０が振動しても、その振動はフロアパネル９０、吸気ダクト６０及び冷却ダクト７０に伝わりにくく、冷却ブロア５０の振動伝搬による騒音を抑制できる。また、骨格部材１００をアンダーボディ２０に固定しているので、骨格部材１００の剛性が高まり、冷却ブロア５０の振動伝搬による騒音をさらに抑制できる。

また、冷却ブロア５０はフロアパネル９０の下面に固定されるので、冷却ブロア５０はフロアパネル９０に吊り下げられる状態、すなわち、凹部２５ｂにおける上方に配置される状態となるので、アンダーボディ２０が浸水した場合でも、冷却ブロア５０への浸水を抑制できる。また、冷却ブロア５０は防水トレイ８０に覆われているので、冷却ブロア５０への浸水をさらに抑制できる。

本実施形態では、フロアパネル９０を骨格部材１００，１０１により補強しているので、フロアパネル９０の上に乗員が乗っても変形しない剛性を備えており、図１に示すように、冷却ユニット４０を乗員が乗降する部分に配置することが可能となる。また、乗降の負荷による冷却ユニット４０への影響も抑制できる。フロアパネル９０にビード９１を設けることによってフロアパネル９０の剛性をさらに向上できる。

さらに、リアシート３への乗降の際に乗員が乗る部分以外にも、フロントシート２への乗降の際に乗員が乗る部分や、フロントシート２及びリアシート３の下方、車室床面パネル１０におけるその他の部分にも配置することが可能であり、冷却ユニット４０の配置位置の自由度を向上できる。

上述の実施形態では、冷却ブロア５０の３つの脚５３のうち１つをフロアパネル９０に取り付けているが、この部分に別の骨格部材を設けてもよいし、骨格部材１００，１０１のいずれかの端部を延長して、冷却ブロア５０の３つの脚５３の全てを骨格部材１００，１０１に取り付けてもよい。

４ 車室、１０ 車室床面パネル、２０ アンダーボディ、２１ フロアトンネル、２２ サイドシル、２３ クロスメンバ、２４ 底パネル、２５ａ，２５ｂ 凹部、３０ 電池パック、４０ 冷却ユニット、５０ 冷却ブロア、６０ 吸気ダクト、７０ 冷却ダクト、８０ 防水トレイ、９０ フロアパネル、９２Ａ，１０１Ａ スタッドボルト、９３Ｄ，１００Ｄ，１０１Ｄ 取付孔、１００，１０１ 骨格部材。

Claims (1)

1. 車室の床下に搭載された車両駆動用の電池パックを冷却する冷却ユニットであって、
   前記冷却ユニットは、フロアパネルの裏面に吊り下げ固定され、冷却風を吐き出す冷却ブロアと、冷却風を電池パックに導く冷却ダクトとを含み、
   前記冷却ブロアは、前記フロアパネルの裏面に固定された骨格部材に固定されており、
   前記フロアパネルは、乗員が乗降の際に乗る部分に配置されており、前記フロアパネルの裏面には複数の骨格部材が固定されており、
   前記冷却ブロアが固定された骨格部材は、他の骨格部材に比べて幅広形状を有し、さらに、アンダーボディのクロスメンバに固定されていることを特徴とする車両用電池パックの冷却ユニット。

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