JP7055642B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、ＨＥＶ等の車両に関する。

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等の車両には、バッテリ（高圧バッテリ）を収容するバッテリケースが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

この種の車両は、異常な温度上昇によるバッテリの性能劣化を防止するために、バッテリの温度を適正範囲に維持する冷却手段を備えている。例えば、特許文献１に記載の車両では、後部座席の後方下部に配置されたバッテリケース内に車室から冷却風を取り込むとともに、バッテリを冷却した冷却風を車室及び荷室に分散排気している。

特開２００８－１４１９４５号公報

しかしながら、エンジン及びバッテリケースを備えるＨＥＶ等の車両では、エンジンから延びる排気管がバッテリケースと隣接して配置された場合、排気管の熱がバッテリケースに収容されたバッテリに影響を及ぼす虞がある。そのため、バッテリケースは、排気管から離間して配置することが望ましいが、このような制約は、車両設計の自由度を低下させる虞があった。

本発明は、バッテリケースと排気管とを隣接して配置しても、排気管の熱がバッテリに影響を及ぼすことを抑制できる車両を提供する。

本発明は、
エンジンと、
バッテリと、
前記バッテリを冷却するファンと、
前記バッテリ及び前記ファンを収容するバッテリケースと、
前記エンジンから延びる排気管と、を備える車両であって、
前記バッテリケース及び前記排気管は、隣接して配置され、
前記ファンの回転軸に沿って前記ファンの吸気口を投影した投影領域内に前記排気管の少なくとも一部が位置し、
前記ファンは、冷媒の流れ方向において前記バッテリの下流側に配置され、
前記ファンは、吸気口が、前記排気管を向き、且つ排気口が斜め上方を向くように傾斜姿勢で配置されており、
前記ファンの吸気口と前記バッテリケースの底面との間には、空気チャンバが形成され、
前記空気チャンバから前記吸気口を介して前記ファンに吸入された空気は、前記排気口を介して車室に排気される。

本発明によれば、ファンの回転軸に沿ってファンの吸気口を投影した投影領域内に排気管の少なくとも一部が位置し、ファンの吸気口が排気管を向いているので、バッテリケースと排気管とが隣接して配置された場合であっても、排気管の熱がバッテリケースに収容されたバッテリに影響を及ぼすことを抑制できる。即ち、排気管の熱によって温められた空気はファンの吸気口から吸い込まれて排出されるため、バッテリへの影響を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る車両を裏側から見た底面図である。 図１の車両の床部及びバッテリケースを前方斜め上方から見た斜視図である。 車両の床部、及び分岐ダクトを取り外し収容凹部から浮かせたバッテリケースを前方斜め上方から見た分解斜視図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１のＢ－Ｂ断面図である。

以下、本発明の一実施形態の車両について、図１～図５を参照して説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、運転者から見た方向に従い、図面に車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左方をＬ、右方をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

［車両］
図１に示すように、本実施形態の車両１は、車両の前部に配置されたエンジンＥ及び電動機Ｍの駆動力で走行するＨＥＶであり、エンジンＥから排気管１７が車両の後端部まで延びている。図２～図４に示すように、電動機Ｍに電力を供給するバッテリ２は、バッテリケース３に収納されている。バッテリケース３は、フロアパネル１１に凹設される収容凹部１２に配置され、フロアパネル１１に締結される。

フロアパネル１１は、車室１３の床部を構成するフロントフロアパネル１５と、荷室１４の床部を構成するリヤフロアパネル１６と、を備えており、収容凹部１２は、リヤフロアパネル１６の前側に形成されている。

フロントフロアパネル１５の車幅方向中央部には、前後方向に沿ってセンタートンネル１５ａが形成されている。センタートンネル１５ａは、フロントフロアパネル１５が上方に凸となるように屈曲形成されており、下方に形成される台形状のトンネル空間Ｓ１には、エンジンから延びる排気管１７が配置される。

フロントフロアパネル１５のトンネル空間Ｓ１に配置された排気管１７は、リヤフロアパネル１６の下方を通って車両１の後端部まで延設される。このとき排気管１７の一部は、バッテリケース３の下側に隣接して配置される。本実施形態の排気管１７は、車幅方向中央部に形成されるトンネル空間Ｓ１の後端から左右いずれか一方（本実施形態では右方）にオフセットしながら後方に延設されており、収容凹部１２の底面オフセット位置（本実施形態では底面右側オフセット位置）には、上方に窪む凹部１２ａが前後方向に沿って形成され、凹部１２ａの下方内部空間Ｓ２（図５参照）に排気管１７の一部が配置される。

［バッテリケース］
図２～図５に示すように、バッテリケース３は、ケース３１と、ケース３１の上部開口を覆う蓋３２と、を備え、その内部空間には、バッテリ２、及びバッテリ２を冷却するための冷却用部品４が収容されている。冷却用部品４には、吸気グリル４１、内部吸気ダクト４２、第１内部排気ダクト４３、冷却ファン４４、第２内部排気ダクト４５等が含まれる。

ケース３１は、車幅方向に長い略直方体形状を有する樹脂製又は金属製の部材であり、上方に開口するケース本体３１ａと、ケース本体３１ａの開口縁部から全周に亘って外側に延びるフランジ部３１ｂと、を一体に有している。

図５に示すように、ケース本体３１ａの底面オフセット位置（本実施形態では底面右側オフセット位置）には、上方に窪む凹部３１ｃが前後方向に沿って形成されている。凹部３１ｃの下方内部空間Ｓ３には、収容凹部１２の底面に形成される凹部１２ａと、該凹部１２ａの下方内部空間Ｓ２に位置する排気管１７の一部が配置されている。言い換えると、排気管１７は、少なくとも一部が上下方向で凹部３１ｃの下方内部空間Ｓ３とオーバーラップするとともに、左右方向で凹部３１ｃの左右幅内に配置される。これにより、バッテリケース３と排気管１７とを隣接配置しても、上下方向の寸法を小さくできるだけでなく、排気管１７の左右方向への張り出しを防止できる。

バッテリケース３において、凹部３１ｃが形成される凹部形成領域は、凹部３１ｃが形成されない非凹部形成領域に比べて内部空間の高さ寸法が小さくなっており、本実施形態では、冷却ファン４４を凹部形成領域に配置し、冷却ファン４４よりも高さ寸法が大きいバッテリ２を非凹部形成領域に配置している。

蓋３２は、ケース本体３１ａの開口を塞ぐ蓋本体３２ａと、蓋本体３２ａの下端縁部から全周に亘って外側に延びるフランジ部３２ｂと、を一体に有している。蓋本体３２ａの前面左側には、車室１３からバッテリケース３の内部に冷却風（冷媒）を吸入するための吸気孔３２ｃが形成され、蓋本体３２ａの上面右側には、バッテリ２を冷却した冷却風をバッテリケース３の外部（本実施形態では車室１３及び荷室１４）に排出するための排気孔３２ｄが形成されている。

図４に示すように、蓋３２のフランジ部３２ｂは、環状のシール部材３３を介してケース３１のフランジ部３１ｂに重ね合わされる。重ね合わされた両フランジ部３１ｂ、３２ｂは、複数のボルトＢを介してフロアパネル１１に締結される。

バッテリ２は、複数のセル２１を積層して構成されるバッテリモジュールであり、本実施形態のバッテリケース３には、上下２段に配置された複数のバッテリ２が収容されている。複数のセル２１は、前後方向に沿う間隙（図示せず）を介して並列に配置されており、これらの隙間を通過する冷却風によって冷却される。

冷却用部品４は、車室１３からバッテリケース３の内部に吸入した冷却風でバッテリ２を冷却し、冷却後の冷却風をバッテリケース３の外部に排気する冷却風流路を構成している。

吸気グリル４１は、蓋３２に形成された吸気孔３２ｃに取付けられ、車室１３からバッテリケース３の内部に冷却風を取り込む。内部吸気ダクト４２は、吸気グリル４１に連通するとともに、バッテリ２の前面を覆っている。また、第１内部排気ダクト４３は、バッテリ２の後面を覆うとともに、バッテリケース３の内部空間を介して冷却ファン４４に連通している。

冷却ファン４４が駆動すると、車室１３から吸気グリル４１を介して内部吸気ダクト４２の内部に冷却風が吸入され、この冷却風がバッテリ２の隙間を通って第１内部排気ダクト４３に流れ込むことにより、バッテリ２の各セル２１が冷却される。そして、バッテリ２を冷却して第１内部排気ダクト４３に流れ込んだ冷却風は、バッテリケース３の内部空間に放出された後、冷却ファン４４に吸い込まれ、第２内部排気ダクト４５を介してバッテリケース３の外部に排気される。

本実施形態の冷却ファン４４は、シロッコファンであり、図５に示すように、ファンケース４４ａと、該ファンケース４４ａに内装され、回転軸４４ｂを中心に回転する回転ファン４４ｃと、該回転ファン４４ｃの中心部に配置され、回転ファン４４ｃを回転駆動させるモータ４４ｄと、を備える。冷却ファン４４の吸気口４４ｅは、回転ファン４４ｃの回転軸方向であるファンケース４４ａの下面部に形成され、冷却ファン４４の排気口４４ｆは、回転ファン４４ｃの接線方向に沿うようにファンケース４４ａに一体形成されている。

冷却ファン４４は、冷却風の流れ方向においてバッテリ２の下流側に配置される。冷却ファン４４の吸気口４４ｅとバッテリケース３の底面との間には、冷却ファン４４が吸入する空気の溜り空間である空気チャンバＳ４が設けられる。本実施形態の冷却ファン４４は、吸入した冷却風を第２内部排気ダクト４５を介して蓋３２の排気孔３２ｄから排気するにあたり、排気口４４ｆが排気孔３２ｄに向かって斜め上方を向くようにバッテリケース３の内部に右上がりの傾斜姿勢で配置されている。そのため、冷却ファン４４の吸気口４４ｅとバッテリケース３の底面との間には、図５の断面視で三角形の空気チャンバＳ４が形成される。したがって、空気チャンバＳ４から吸気口４４ｅを介して冷却ファン４４に吸入された空気は、排気口４４ｆ及び第２内部排気ダクト４５を介して排気孔３２ｄから排気されるとともに、排気孔３２ｄに延設される外部排気ダクト１８を介して車室１３及び荷室１４に分散排気される。

［排気管の熱害対策］
図５に示すように、本実施形態の車両１では、バッテリケース３と排気管１７とを上下方向に隣接して配置しているため、排気管１７の熱がバッテリケース３に収容されたバッテリ２に影響を及ぼすことを防止する必要がある。以下、本実施形態における排気管１７の熱害対策について、図５を参照して説明する。

図５に示すように、本実施形態の車両１では、バッテリケース３の下方に排気管１７の一部を隣接して配置するにあたり、排気管１７が、バッテリケース３に収容される冷却ファン４４（凹部形成領域）の下方位置に配置される。具体的には、冷却ファン４４の回転軸４４ｂに沿って冷却ファン４４の吸気口４４ｅを投影した投影領域ＰＡ内に排気管１７の少なくとも一部が位置し、冷却ファン４４の吸気口４４ｅが排気管１７を向いている。

このような配置構成によれば、バッテリケース３と排気管１７とが隣接して配置されていても、排気管１７の熱がバッテリケース３に収容されたバッテリ２に影響を及ぼすことを抑制できる。即ち、排気管１７の熱によって温められた空気は、吸気口４４ｅから冷却ファン４４に吸い込まれるので、バッテリ２への影響を抑制することが可能になる。

また、冷却ファン４４は、冷却風の流れ方向においてバッテリ２の下流側に配置され、バッテリ２を冷却した後の空気、及び排気管１７の熱で温めされた空気を空気チャンバＳ４を介して吸込み、第２内部排気ダクト４５及び外部排気ダクト１８を介してバッテリケース３の外部に排出するので、排気管１７の熱で温めされた空気がバッテリ２側に流れるのを回避できる。

また、本実施形態の車両１では、バッテリケース３の下方に排気管１７の一部を隣接して配置するにあたり、バッテリケース３がフロアパネル１１の上方に配置され、排気管１７がフロアパネル１１の下方にバッフルプレート１９を介して配置されている。即ち、バッテリケース３と排気管１７とがフロアパネル１１及びバッフルプレート１９を介して隣接配置されるので、排気管１７の熱がバッテリ２に影響を及ぼすことをさらに低減できる。

また、本実施形態の車両１では、排気管１７をバッテリケース３に収容される冷却ファン４４の下方位置に配置するにあたり、前述したように排気管１７が、バッテリケース３の底部に形成される凹部３１ｃの下方内部空間Ｓ３と少なくとも一部が上下方向でオーバーラップするとともに、左右方向で凹部３１ｃの左右幅内に配置されるため、バッテリケース３と排気管１７とを隣接配置しても、上下方向の寸法を小さくできるだけでなく、排気管１７の左右方向への張り出しが防止される。

なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、前述した実施形態のバッテリケース３は、車室１３の床部を形成するフロアパネル１１の上方に配置されるが、フロアパネル１１の下方に排気管１７と一緒に配置されるようにしてもよい。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） エンジンと、
バッテリ（バッテリ２）と、
前記バッテリを冷却するファン（冷却ファン４４）と、
前記バッテリ及び前記ファンを収容するバッテリケース（バッテリケース３）と、
前記エンジンから延びる排気管（排気管１７）と、を備える車両（車両１）であって、
前記バッテリケース及び前記排気管は、隣接して配置され、
前記ファンの回転軸（回転軸４４ｂ）に沿って前記ファンの吸気口（吸気口４４ｅ）を投影した投影領域（ＰＡ）内に前記排気管の少なくとも一部が位置し、
前記ファンの吸気口は、前記排気管を向いている、車両。

（１）によれば、ファンの吸気口を投影した投影領域内に排気管の少なくとも一部が位置し、ファンの吸気口が排気管を向いているので、バッテリケースと排気管とが隣接して配置された場合であっても、排気管の熱がバッテリケースに収容されたバッテリに影響を及ぼすことを抑制できる。即ち、排気管の熱によって温められた空気はファンの吸気口から吸い込まれて排出されるため、バッテリへの影響を抑制できる。逆に言うと、ファンの吸気口を投影した投影領域内に排気管の少なくとも一部を配置するとともに、ファンの吸気口が排気管を向くように配置することで、バッテリケースと排気管とを隣接して配置することが可能となる。

（２） （１）に記載の車両であって、
前記バッテリケースは、車室（車室１３）の床部を形成するフロアパネル（フロアパネル１１）の上方に配置され、
前記排気管は、該フロアパネルの下方に配置される、車両。

（２）によれば、フロアパネルによって排気管の熱がバッテリケースに収容されたバッテリに影響を及ぼすことを抑制できる。また、フロアパネルを挟んで下方に排気管、上方にバッテリケースを配置することで、排気管の熱によって温められた空気をファンの吸気口に自然に導くことができる。

（３） （２）に記載の車両であって、
前記バッテリケースは、底面に上方に窪んだ凹部（凹部３１ｃ）を有し、
前記排気管は、少なくとも一部が上下方向で前記凹部とオーバーラップしている、車両。

（３）によれば、排気管の少なくとも一部が、上下方向でバッテリケースに設けられた凹部にオーバーラップするように配置することで、上下方向の寸法を小さくできる。

（４） （３）に記載の車両であって、
前記排気管は、左右方向で前記凹部内に配置されている、車両。

（４）によれば、排気管を左右方向で凹部内に配置することで、排気管の左右方向への張り出しを防止できる。

（５） （２）～（４）のいずれか１項に記載の車両であって、
前記フロアパネルと前記排気管との間にはバッフルプレート（バッフルプレート１９）が配置されている、車両。

（５）によれば、フロアパネルに加えて、バッフルプレートによって排気管の熱がバッテリケースに収容されたバッテリに影響を及ぼすことを抑制できる。

（６） （１）～（５）のいずれか１項に記載の車両であって、
前記ファンは排気ダクト（外部排気ダクト１８）に接続され、
該排気ダクトは、前記バッテリケースの外側に延設されている、車両。

（６）によれば、ファンはバッテリケースの外側に延設された排気ダクトに接続されるので、ファンからの排気がバッテリケースに戻ることを回避できる。

（７） （１）～（６）のいずれか１項に記載の車両であって、
前記ファンは、冷媒の流れ方向において前記バッテリの下流側に配置されている、車両。

（７）によれば、ファンは、冷媒の流れ方向においてバッテリの下流側に配置されているので、ファンからの排気によりバッテリが加温されることを回避できる。

（８） （７）に記載の車両であって、
前記ファンの吸気口と前記バッテリケースの底面との間には、空気チャンバ（空気チャンバＳ４）が設けられている、車両。

（８）によれば、ファンの吸気口とバッテリケースの底面との間には、空気チャンバが設けられているので、バッテリを冷却した空気と排気管により温められた空気とをファンの吸気口から吸い込むことができる。

１ 車両
１１ フロアパネル
１３ 車室
１７ 排気管
１８ 外部排気ダクト（排気ダクト）
１９ バッフルプレート
２ バッテリ
３ バッテリケース
３１ｃ 凹部
４４ 冷却ファン（ファン）
４４ｂ 回転軸
４４ｅ 吸気口
ＰＡ 投影領域
Ｓ４ 空気チャンバ

Claims (6)

1. エンジンと、
   バッテリと、
   前記バッテリを冷却するファンと、
   前記バッテリ及び前記ファンを収容するバッテリケースと、
   前記エンジンから延びる排気管と、を備える車両であって、
   前記バッテリケース及び前記排気管は、隣接して配置され、
   前記ファンの回転軸に沿って前記ファンの吸気口を投影した投影領域内に前記排気管の少なくとも一部が位置し、
   前記ファンは、冷媒の流れ方向において前記バッテリの下流側に配置され、
   前記ファンは、吸気口が、前記排気管を向き、且つ排気口が斜め上方を向くように傾斜姿勢で配置されており、
   前記ファンの吸気口と前記バッテリケースの底面との間には、空気チャンバが形成され、
   前記空気チャンバから前記吸気口を介して前記ファンに吸入された空気は、前記排気口を介して車室に排気される、車両。
2. 請求項１に記載の車両であって、
   前記バッテリケースは、車室の床部を形成するフロアパネルの上方に配置され、
   前記排気管は、該フロアパネルの下方に配置される、車両。
3. 請求項２に記載の車両であって、
   前記バッテリケースは、底面に上方に窪んだ凹部を有し、
   前記排気管は、少なくとも一部が上下方向で前記凹部とオーバーラップしている、車両。
4. 請求項３に記載の車両であって、
   前記排気管は、左右方向で前記凹部内に配置されている、車両。
5. 請求項２～４のいずれか１項に記載の車両であって、
   前記フロアパネルと前記排気管との間にはバッフルプレートが配置されている、車両。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の車両であって、
   前記ファンは排気ダクトに接続され、
   該排気ダクトは、前記バッテリケースの外側に延設されている、車両。

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