JP6780343B2

JP6780343B2 - バッテリ冷却装置

Info

Publication number: JP6780343B2
Application number: JP2016146493A
Authority: JP
Inventors: 沙織長谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: JP2018016143A

Description

本発明は、車載バッテリを冷却するために用いられる冷却装置に関する。

近年、モータを駆動源とする電気自動車、モータとエンジンとを駆動源とするハイブリッド車両などの電動車両が多く用いられている。これらの電動車両では、モータに電力を供給すると共に、モータを発電機として動作させた際の発電電力を充電する充放電可能なバッテリと、バッテリを冷却する冷却装置とが搭載されている。冷却装置は、ブロワの吸引作用により冷却空気を吸い込み、吸い込んだ冷却空気をバッテリの周囲の冷却流路に流してバッテリを冷却するものである。

特許文献１には、ブロワ（ファン）を用いて車室内の冷却空気を取り入れ、その冷却空気をバッテリに導くことで、バッテリを冷却する冷却装置が開示されている。

特開２０１０−１１１１７７号公報

ところで、例えば、車室内の床を形成するカーペットの下の空間にバッテリを配置した場合、その空間内の温度はバッテリの発熱により高温になる。その空間に、冷却装置を配置した場合には、冷却装置を構成するダクトとブロワとの嵌合部の隙間や、ブロワのケース（ブロワボックス）のアセンブリの際の隙間から、高温の空気を吸い込んでしまう。よって、冷却空気の温度が上がり、バッテリの冷却効率が低下してしまう。

また、例えば、車両の窓やドアが開けられることで雨水が車室内に侵入した場合や、車室内で飲料水等がこぼれた場合には、車室内に開口して設けられた冷却空気を取り入れる吸入口から、それらの液体が冷却装置に浸入する可能性がある。その際には、液体がブロワに達し、ブロワのモータが故障する恐れがある。

そこで、本発明は、冷却効率の低下を抑制することができ、ブロワの故障を抑制することができるバッテリ冷却装置を提供することを目的とする。

本発明のバッテリ冷却装置は、車室内の床を形成するカーペットの下に備えられたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置であって、前記カーペットに覆われており、ブロワを内部に有するケースであり、前記ブロワの吸引作用により前記車室から冷却空気を吸入する吸入口と、前記バッテリに向けて前記冷却空気を排出する排出口とを備えたケース、を含み、前記ブロワは、前記ケースの床から隔てられ、天井に配置されており、前記ブロワは、回転翼が内部に設けられたブロワボックスを含み、前記ブロワボックスは、前記ケースの角部分に配置され、前記ケースの前記吸入口は、前記車室に開口している、ことを特徴とする。

本発明は、ブロワがケースに収められることにより、カーペットの下の密封空間を、バッテリ側と冷却装置側とに分け、冷却装置側はケースによって密封されている。これにより、バッテリ側からの高温の空気を吸い込むことが防がれ、冷却空気の温度上昇を抑制することができる。よって、冷却効率を向上することができる。また、ブロワが、ケースの床から隔てられ、天井に配置されているため、冷却装置に液体が浸入した場合であっても、ブロワが故障することを抑制することができる。

本発明の実施形態におけるバッテリ冷却装置の車両内配置と、バッテリ冷却装置の構成の一例とを示す図である。本発明の実施形態におけるバッテリ冷却装置の斜視図である。本発明の他の実施形態におけるバッテリ冷却装置の車両内配置と、バッテリ冷却装置の構成例とを示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

図１は、助手席１０の一部と、助手席１０の下に配置されたバッテリ冷却装置１２とを、車両後方から見た図である。バッテリ冷却装置１２はその構成が分かるように断面図で描かれている。なお、以下説明する図１〜図３の上下、左右、前後の表示は、車両の上下、左右、前後の各方向を示している。

本実施形態の車両は、ハイブリッド車両である。図１に示すように、ハイブリッド車両には、バッテリ１４と、そのバッテリ１４を冷却するためのバッテリ冷却装置１２が配置されている。

バッテリ１４は、充放電可能なリチウムイオン電池等の二次電池である。バッテリ１４は、インバータ（不図示）を介して、車輪駆動用の電力をモータジェネレータ（不図示）に供給すると共に、モータジェネレータが発電機として機能した際に発電した電力で充電される。

本実施形態のバッテリ冷却装置１２は、複数の開口が設けられたベゼル１６と、ブロワ１８を内部に有する樹脂製のケース２０と、下流ダクト２２とを備えている。

図１に示すように、バッテリ１４と、バッテリ冷却装置１２とは、車室内の床を形成するカーペット２４の下に備えられている。

バッテリ１４はバッテリ収容ボックス２６の中に収められており、そのバッテリ収容ボックス２６は、助手席１０の車両右側に配置された小物等を入れるコンソールボックス２８の下に配置されている。バッテリ収容ボックス２６には、バッテリ１４に冷却空気を送り込む下流ダクト２２の一端が接続されており、下流ダクト２２の車両左側の他端は、ケース２０に設けられた排出口３０に接続されている。

ケース２０内には、ブロワ１８が、ケース２０の床から隔てられ、天井に配置されている。ブロワ１８は、ブロワボックス３２と、ブロワボックス３２内に設けられた回転翼３４とを備えており、回転翼３４が不図示のモータによって駆動されることによって、車室の冷却空気をバッテリ冷却装置１２内に吸引する。ブロワボックス３２には、冷却空気を排出するブロワ排出口３６と、冷却空気を吸入するブロワ吸入口３８とが設けられており、ブロワ排出口３６はケース２０の排出口３０と接続されており、ブロワ吸入口３８はケース２０の床に向けて開口している。

ケース２０の車両左側には、ケース２０内に冷却空気を吸入する吸入口４０が設けられており、吸入口４０の位置と大きさとに合わせてカーペット２４に吸入孔４２が開けられている。吸入孔４２には、車室側からベゼル１６が取り付けられている。

図１の太線の黒矢印は、バッテリ１４を冷却するための冷却空気の流れを示している。バッテリ冷却装置１２は、ブロワ１８の回転翼３４の駆動で発生する吸引作用により、車室内の冷却空気をベゼル１６を介してケース２０内に取り入れる。ケース２０内に取り入れられた冷却空気は、ブロワボックス３２のブロワ吸入口３８を通って回転翼３４に達し、回転翼３４からブロワボックス３２のブロワ排出口３６とケース２０の排出口３０とを通って下流ダクト２２に送り込まれる。そして、冷却空気は下流ダクト２２からバッテリ収容ボックス２６内のバッテリ１４に導かれ、冷却空気がバッテリ１４の周囲の冷却流路（不図示）を通ることでバッテリ１４を冷却する。バッテリ１４冷却後の冷却空気は、バッテリ収容ボックス２６に設けられた不図示の排気口から排出される。

図２は、本実施形態におけるバッテリ冷却装置１２の斜視図であり、カーペット２４とベゼル１６とが外され、ケース２０内が透過して描かれている。図２の白抜きの矢印は、本実施形態のバッテリ冷却装置１２の組み付け方法を表している。本実施形態のバッテリ冷却装置１２は、まず、バッテリ収容ボックス２６と、下流ダクト２２と、ケース２０とが接続され、その後、それらの上からカーペット２４が被せられる。そして、カーペット２４の吸入孔４２に、格子状のベゼル１６が取り付けられる。

図２に示すように、カーペット２４が被せられることによって、ケース２０はカーペット２４に覆われた状態となる。

次に、本実施形態のバッテリ冷却装置１２の作用、効果について、説明する。

バッテリ冷却装置１２は、バッテリ１４と同じカーペット２４の下の空間に配置されており、その空間はバッテリ１４の発熱によって高温となる。従来、ブロワ１８と、ベゼル１６からブロワ１８に冷却空気を導く上流ダクトと、ブロワ１８からバッテリ１４に冷却空気を導く下流ダクト２２（ブロワ１８と接続された下流ダクト２２）とは、その高温雰囲気に置かれていた。よって、上流ダクトとブロワ１８との嵌合部の隙間や、ブロワ１８と下流ダクトとの嵌合部の隙間や、ブロワ１８のブロワボックス３２のアセンブリの際の隙間などから、高温の空気を吸い込み、冷却空気の温度が上昇し、冷却効率の低下を招いていた。

しかし、本実施形態のバッテリ冷却装置１２は、ブロワ１８がケース２０に収められることにより、カーペット２４の下の密封空間を、バッテリ１４側とバッテリ冷却装置１２側とに分け、バッテリ冷却装置１２側はケース２０によって密封されているため、高温の空気を吸い込む（高温の空気が浸入する）ことを防ぐことができる。よって、冷却空気の温度上昇を抑制することができ、冷却効率を向上することができる。

また、本実施形態のバッテリ冷却装置１２のケース２０は樹脂製であるため、金属製等である場合に比べて、ケース２０外側が高温になったとしても、ケース２０内側に熱が伝わりにくく、ケース２０内の冷却空気の温度上昇を効果的に防ぐことができる。

上記のように、冷却空気の温度上昇が抑制されることにより、低温の冷却空気がバッテリ１４に供給され、バッテリ１４の早期劣化も抑制される。

また、従来、上流ダクトにより冷却空気がベゼル１６からブロワ１８に導かれ、上流ダクトが湾曲したり、複雑な形状していた為、冷却風（冷却空気の流れ）の圧力損失が大きかった。

しかし、本実施形態のバッテリ冷却装置１２は、上流ダクトを有してない為、ベゼル１６とブロワ１８（ブロワ吸入口３８）との間の形状変化が少なく、圧力損失を低減することができる。

また、本実施形態のバッテリ冷却装置１２は、カーペット２４がケース２０に被さることで、カーペット２４が凹むことが無く、カーペット２４の形状を保持することができる。従来、カーペット２４が足で踏まれたり、蹴られたりした際に凹むことを防止する為に、カーペット２４の裏に台座を設けたり、カーペット２４の外側にトリムカバーを設けたりしていた。しかし、本実施形態のバッテリ冷却装置１２を用いることで、これらの台座やトリムカバーが不要となる。

また、本実施形態のバッテリ冷却装置１２は、ブロワ１８が、ケース２０の床から隔てられ、天井に配置されている。よって、例えば、車両の窓やドアが開けられることで雨水が車室内に侵入した場合や、車室内で飲料水等がこぼれた場合に、ケース２０の吸入口４０からそれらの液体がバッテリ冷却装置１２に浸入したとしても、それらの液体がブロワ１８に達することを抑制することができる。よって、それらの液体によりブロワ１８のモータが故障することを抑制することができる。

また、本実施形態のバッテリ冷却装置１２は、ブロワボックス３２のブロワ吸入口３８が、ケース２０の床に向けて開口している。これにより、例えば、車室側から、ベゼル１６の開口を介して棒状異物が浸入した場合であっても、その棒状異物がブロワ１８の回転翼３４に達することを防ぐことができる。

また、本実施形態のバッテリ冷却装置１２は、ブロワ１８がケース２０の天井に配置され、ブロワボックス３２のブロワ排出口３６がケース２０の排出口３０と接続された構成になっている、すなわち、ブロワ１８がケース２０の中の角部分に配置されている。これにより、部材を追加することなく、ケース２０の剛性を強化することができている。

図３は、他の実施形態におけるバッテリ冷却装置１２の構成例を示している。図３では、図１で示した部材と同じ部材には、同じ符号を付している。

図３に示すバッテリ冷却装置１２は、ケース２０の床と天井とに吸音壁４６ａ，４６ｂが配置されており、それぞれの吸音壁４６ａ，４６ｂのブロワ１８側には吸音材４８ａ，４８ｂが取り付けられている。このように、吸音壁４６ａ，４６ｂと吸音材４８ａ，４８ｂとを設けることにより、これらがブロワ１８からの騒音を受け止め、車室へ漏れるブロワ１８の騒音を低減することができる。なお、吸音壁４６と吸音材４８とを、さらにケース２０内の側面にも設ける構成であっても良い。

以上説明した実施形態のバッテリ冷却装置１２は、ケース２０と下流ダクト２２とが別々の部材であったが、下流ダクト２２を含んでケース２０が形成されていても良い。この場合には、ケース２０と下流ダクト２２との嵌合部が無くなるため、その嵌合部の隙間からバッテリ１４側からの高温の空気を吸い込むことが無く、冷却空気の温度上昇を効果的に抑制することができる。

１０助手席、１２バッテリ冷却装置、１４バッテリ、１６ベゼル、１８ブロワ、２０ケース、２２下流ダクト、２４カーペット、２６バッテリ収容ボックス、２８コンソールボックス、３０排出口、３２ブロワボックス、３４回転翼、３６ブロワ排出口、３８ブロワ吸入口、４０吸入口、４２吸入孔、４４ボディー、４６，４６ａ，４６ｂ吸音壁、４８，４８ａ，４８ｂ吸音材。

Claims

車室内の床を形成するカーペットの下に備えられたバッテリを冷却するバッテリ冷却装置であって、
前記カーペットに覆われており、ブロワを内部に有するケースであり、前記ブロワの吸引作用により前記車室から冷却空気を吸入する吸入口と、前記バッテリに向けて前記冷却空気を排出する排出口とを備えたケース、を含み、
前記ブロワは、前記ケースの床から隔てられ、天井に配置されており、
前記ブロワは、回転翼が内部に設けられたブロワボックスを含み、前記ブロワボックスは、前記ケースの角部分に配置され、
前記ケースの前記吸入口は、前記車室に開口している、
ことを特徴とするバッテリ冷却装置。