JPH11178115A - 電気自動車のバッテリ冷却構造および冷却方法 - Google Patents

電気自動車のバッテリ冷却構造および冷却方法

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JPH11178115A
JPH11178115A JP34037197A JP34037197A JPH11178115A JP H11178115 A JPH11178115 A JP H11178115A JP 34037197 A JP34037197 A JP 34037197A JP 34037197 A JP34037197 A JP 34037197A JP H11178115 A JPH11178115 A JP H11178115A
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JP
Japan
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outside air
battery
case
vehicle body
electric vehicle
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English (en)
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Masahiko Yasugadaira
雅彦 安ヶ平
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外気吸入口から外気排出口に沿ってケース内
に配列される複数のバッテリ相互の温度差を抑制する。 【解決手段】 車体25のフロア下面25aに装着され
たケース23内には、車体前後方向に向けて複数のバッ
テリセルが配列して収容される。バッテリセルは、ケー
ス23の車体前方側の端部の外気吸入口31a,33a
から外気が導入されて冷却され、同後方側の端部の外気
排出口33b,33bから外気が排出される。ケース2
3の車体前後方向ほぼ中央部の上下両面には、バッテリ
セルを冷却するための外気を導入する外気導入ダクト4
1が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、バッテリを駆動
源とする電気自動車のバッテリ冷却構造およびバッテリ
冷却方法に関する。
【0002】
【従来の技術】バッテリを走行駆動源とする電気自動車
は、例えば特開平7−81432号公報に記載されてい
るように、複数のバッテリを搭載したバッテリフレーム
を車体のフロア下面に取り付けることで、バッテリの搭
載を行っている。このような複数のバッテリは、電力消
費によって発熱し、高温化することで、性能低下や寿命
低下を引き起こすので、バッテリの冷却が必要となる。
【0003】電気自動車におけるバッテリの冷却構造と
して、例えば図11に示すようなものがある。車体1の
フロア下面には、6個のバッテリモジュール3を車体前
後方向に配列して収容したバッテリフレーム5が装着さ
れている。バッテリフレーム5の車体前方側におけるバ
ッテリモジュール3の下部側空間には吸気ダクト7が接
続されている。吸気ダクト7の外気吸入口7aは、バッ
テリによって駆動する車両走行用モータ9が収容される
モータルーム11内に開口している。一方、車両後方側
におけるバッテリモジュール3の上部側空間には、冷却
ファン13を備えた排気ダクト15が接続されている。
【0004】バッテリモジュール3は、8本の円筒形の
バッテリセル17が一定の間隔をおいてセルケース19
内に収容されており、セルケース19の上下両面には、
多数の通気孔19aが設けられている。
【0005】上記したバッテリの冷却構造では、吸気ダ
クト7から吸入された外気は、バッテリフレーム5内に
導入され、セルケース19の通気孔19aを通過するこ
とでバッテリセル17が冷却される。冷却後の空気は、
冷却ファン13により排気ダクト15を経て強制的に外
部に排出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のバッテリ冷却構造では、吸気ダクト7から吸
入される外気は、車両後方側程バッテリセル17の熱を
受けて高温化し、このため、バッテリフレーム5内に配
置されたバッテリセル17の温度は、車両後方側が前方
側に比べて高く、この後方側のバッテリセル17の寿命
が前方側のものに比べて短くなる傾向にある。
【0007】そこで、この発明は、外気吸入口から外気
排出口に沿って配列される複数のバッテリの温度差を抑
制することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、バッテリが車体前後方向に沿っ
て複数配列して収容されるケースの車体前方側の端部
に、前記バッテリを冷却するための外気を吸入する外気
吸入口を、同後方側の端部に前記吸入した外気を排出す
る外気排出口をそれぞれ設け、前記外気吸入口と外気排
出口とを連通する前記ケース内の外気通路の途中に、外
気導入口を設けた構成としてある。
【0009】このような構成の電気自動車のバッテリ冷
却構造によれば、外気吸入口からケース内に吸入された
外気は、外気通路を通過する際に、ケース内に収容され
ているバッテリを冷却し、外気排出口から外部へ排出さ
れる。この冷却過程で、外気通路の途中に設けた外気導
入口から外気が新たにケース内に導入されることで、こ
の導入部より後方側の外気通路内の温度が低下し、これ
により高温化しがちな車体後方側のバッテリは、温度上
昇が抑えられて車体前方側のバッテリとの温度差が抑制
される。
【0010】請求項2の発明は、請求項1の発明の構成
において、外気導入口は、車体前方側端部での外気通路
内温度と外気導入口の上流側に近接した位置での外気通
路内温度との差と、外気導入口の下流側に近接した位置
での外気通路内温度と車体後方側端部での外気通路内温
度との差とが、ほぼ等しくなるような位置に設けられて
いる。
【0011】上記構成によれば、外気導入口から外気が
ケース内の外気通路に導入されることで、外気通路内の
温度は、車体前方側端部から同後方側端部にかけてより
均一化され、これに伴ってケース内に複数設けたバッテ
リの温度がより均一化される。
【0012】請求項3の発明は、請求項1の発明の構成
において、バッテリは、ケース内に形成されたバッテリ
収容空間の内面に密着した状態で収容され、外気通路
は、前記バッテリ収容空間の外面側に、バッテリ収容空
間とは隔離された状態で形成されている。
【0013】上記構成によれば、バッテリ収容空間とは
隔離された外気通路の途中に外気が新たに導入されるこ
とで、外気導入口より下流側の外気通路内の外気温度が
低下し、これに伴い、バッテリ収容空間に収容されてい
るバッテリも、外気導入口より車体後方側ものが温度低
下する。
【0014】請求項4の発明は、請求項1の発明の構成
において、外気通路内の外気を強制的に外部に排出する
排気用ファンをケースの車体後方側端部付近に設けると
ともに、前記排気用ファンの作動停止時に、車両走行時
に外気通路内に流入した外気によって開放するワンウェ
イバルブをケースの車体後方側端部付近に設けた。
【0015】上記構成によれば、例えば車両の停止時に
排気用ファンが作動することで、外気は外気吸入口から
吸入されて外気通路を通過し、外気排出口から排出され
る。排気用ファンが停止する、例えば車両走行時には、
走行風による外気が、外気吸入口から吸入されて外気通
路を通過した後外気排出口に至り、ワンウェイバルブを
開放させて外部に排出される。
【0016】請求項5の発明は、請求項4の発明の構成
において、排気用ファンは、外気通路の延長上から外れ
た位置に配置されている。
【0017】上記構成によれば、排気用ファンの停止時
に、外気吸入口から吸入された外気が、外気通路を経て
外気排出口に達すると、この外気は、停止中の排気用フ
ァンによって通気抵抗が増大することなくワンウェイバ
ルブを開放して外部に排出される。
【0018】請求項6の発明は、請求項1の発明の構成
において、外気導入口は、車体前方側に向けて開口する
外気取入口を有する外気導入ダクトを備えている。
【0019】上記構成によれば、外気は、車体前方側に
向けて開口している外気取入口から外気導入ダクトに取
り入れられた後、外気導入口からケース内に導入され
る。
【0020】請求項7の発明は、バッテリを収容するケ
ースの車体前方側の端部の外気吸入口から吸入した外気
を、車体後方側の端部の外気排出口から排出させて、前
記バッテリを冷却する電気自動車のバッテリ冷却方法に
おいて、前記外気吸入口と外気排出口とを連通する前記
ケース内の外気通路の途中から外気を導入する冷却方法
としてある。
【0021】上記冷却方法によれば、外気通路の途中に
設けた外気導入口から外気が新たにケース内に導入され
るので、この導入部より後方側の外気通路内の温度が低
下し、これにより高温化しがちな車体後方側のバッテリ
は、温度上昇が抑えられて車体前方側のバッテリとの温
度差が抑制される。
【0022】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、外気が、外気
吸入口からケース内の外気通路を通過することでバッテ
リを冷却しつつ外気排出口から外部へ排出され、この冷
却過程で、外気通路の途中に設けた外気導入口から外気
が新たにケース内に導入されるので、この導入部より後
方側の外気通路内の温度が低下し、これにより高温化し
がちな車体後方側のバッテリは、温度上昇が抑えられて
車体前方側のバッテリとの温度差が抑制され、全体とし
てケース内の複数のバッテリの温度を均一化させること
ができる。
【0023】請求項2の発明によれば、外気導入口から
外気がケース内の外気通路に導入されることで、外気通
路内の温度は、車体前方側端部から同後方側端部にかけ
てより均一化され、これに伴ってケース内に複数設けた
バッテリの温度をより均一化させることができる。
【0024】請求項3の発明によれば、バッテリ収容空
間とは隔離された外気通路の途中に外気が新たに導入さ
れることで、外気通路内の外気温度が低下し、これに伴
い、バッテリ収容空間に収容されているバッテリも、外
気導入口より車体後方側のものが温度低下するので、全
体としてケース内の複数のバッテリの温度を均一化させ
ることができる。
【0025】請求項4の発明によれば、排気用ファンが
停止した状態で、外気吸入口から吸入された外気によっ
て開放するワンウェイバルブを設けたため、停止状態の
排気用ファンを外気が通過することによる通気抵抗の増
大を防止でき、冷却性能を向上させることができる。
【0026】請求項5の発明によれば、排気用ファンの
停止時に、外気吸入口から吸入されて外気通路を経て外
気排出口に達する外気が、排気用ファンを通過せずにワ
ンウェイバルブを開放して外部に排出されるので、通気
抵抗を低減できて、冷却性能の向上を図ることができ
る。
【0027】請求項6の発明によれば、外気導入口は、
車体前方側に向けて開口する外気取入口を有する外気導
入ダクトを備えているので、外気の導入を効率よく行う
ことができる。
【0028】請求項7の発明によれば、外気通路の途中
に設けた外気導入口から外気が新たにケース内に導入さ
れるので、この導入部より車体後方側の外気通路内の温
度が低下し、これにより高温化しがちな車体後方側のバ
ッテリは、温度上昇が抑えられて車体前方側のバッテリ
との温度差が抑制され、全体としてケース内の複数のバ
ッテリの温度を均一化させることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
【0030】図1は、この発明の実施の一形態を示す電
気自動車のバッテリ冷却構造を備えた車両の側面図であ
り、図2は、上記バッテリ冷却構造の分解斜視図であ
る。バッテリを構成する円筒状のバッテリセル21を収
容するケース23は、車体前後方向に延長されたものが
車幅方向に2個並列に配置された状態で、車体25のフ
ロア下面25aに、ブラケット27を介して装着されて
いる。
【0031】上記ケース23は、アルミニウム製の押し
出し材で構成され、図2において車体前方側から見た正
面図である図3に示すように、バッテリセル21が収容
されるバッテリ収容空間29が上下2段に4個ずつ全部
で8個形成されている。これら各バッテリ収容空間29
は、車両前後方向に貫通している。
【0032】これらの各バッテリ収容空間29には、バ
ッテリセル21が3個直列に接続された状態で収容され
る。このため、8個のバッテリ収容空間29を備えた1
個のケース23には、24個のバッテリセル21が収容
されることになり、ここではケース23を2個を使用し
ているので、車両全体では48個のバッテリセル21を
使用することになる。バッテリセル21は、バッテリ収
容空間29の内面にほぼ密着した状態で収容される。
【0033】ケース23におけるバッテリ収容空間29
の上部側および同下部側には、車体前後方向に貫通する
外気通路としての上部側冷却風導入空間31および下部
側冷却風導入空間33がそれぞれ形成されている。この
各冷却風導入空間31,33の、車体前方側端部の開口
部が外気吸入口31a,33aであり、同車体後方側端
部の開口部が外気排出口31b,33bである。さら
に、互いに隣接する4個のバッテリ収容空間29相互間
にも、車体前後方向に貫通する冷却風導入空間35が形
成されている。
【0034】ケース23の車体前後方向両端には、バッ
テリ収容空間29の開口部を密閉状に閉塞する端子カバ
ー37が、ボルトなどによって固定装着されている。端
子カバー37には、装着状態でケース23の冷却風導入
空間35に整合する冷却風導入孔37aが形成され、こ
のとき、端子カバー37はケース23の上部側および下
部側の各冷却風導入空間31,33を閉塞せず、開放状
態としている。
【0035】上記端子カバー37の内面には、バッテリ
セル21の端子に押し付けられた状態で接触する図示し
ない端子板が設けられている。この端子板は、1個のケ
ース23内に設けられた24個のバッテリセル21相互
を電気的に直列に接続するような形状に形成され、直列
接続された両最端部のものからは、図示していないが、
リード線などによって外部に引き出される。
【0036】ケース23の車体前後方向ほぼ中央の上面
および下面には、上部側冷却風導入空間31および下部
側冷却風導入空間33にそれぞれ連通する外気導入口と
しての連通孔39が形成されている。この連通孔39を
覆うように、ケース23の上下両面には、外気導入ダク
ト41が装着される。外気導入ダクト41は、ケース2
3に装着された状態で車体前方側に向けて開口する外気
取入口43を有するとともに、車体後方側には外気取入
口43から取り入れられた外気が連通孔39にスムーズ
に入り込むように傾斜面41aが形成されている。外気
導入ダクト41の周囲には取付用フランジ部42が形成
され、この取付用フランジ部42を利用してボルトによ
りケース23に固定される。
【0037】上記連通孔39が形成される車体前後方向
位置は、車体前方側端部での上部側,下部側の各冷却風
導入空間31,33内温度と連通孔39の上流側に近接
した位置での上部側,下部側の各冷却風導入空間31,
33内温度との差と、連通孔39の下流側に近接した位
置での上部側,下部側の各冷却風導入空間31,33内
温度と車体後方側端部での上部側,下部側の各冷却風導
入空間31,33内温度との差とが、ほぼ等しくなるよ
うな位置としてある。
【0038】並列配置された2個のケース23の車体前
後方向後端部側には、排気ダクト45が装着される。排
気ダクト45は、車体前方側の開口部にケース23の端
部が挿入された状態で、上下両面から図示しないボルト
によりケース23に固定される。図4はケース23に排
気ダクト45が装着された状態の平面図、図5は同側面
図、図6は同背面図である。
【0039】排気ダクト45の上面の車幅方向中央部に
は、上方に突出する膨出部47が形成され、この膨出部
47の内面の凹部には排気用ファン49が取り付けられ
ている。排気用ファン49が設けられた位置の排気ダク
ト45の後面にはファン用開口部51が形成され、この
ファン用開口部51から外気が排出される。排気用ファ
ン49は、凹部に入り込んだ状態で設けられているの
で、特に下部側冷却風導入空間33および冷却風導入空
間35の延長上から外れた位置に配置されることにな
る。
【0040】また、排気ダクト45の後面の、2個のケ
ース23の後方側に対向する位置には、図6に示すよう
に、二つの矩形状のフラップ用開口部53が相互に隣接
して形成され、このフラップ用開口部53に、ワンウェ
イバルブとしてのフラップ55が上下方向に沿って複数
設けられている。このフラップ55は、排気用ファン4
9の停止時に、車両走行時に外気通路内に流入する外気
となる走行風により開放状態となる。
【0041】フラップ55は、図7にフラップ用開口部
53から取り外した状態の斜視図として示すように、全
体として左右に長い板状を呈し、その左右両端の上部に
支持突起57が形成されている。この支持突起57は、
フラップ用開口部53の左右両側面に形成された支持穴
59に回動可能に挿入され、これによりフラップ55は
前後両面が自重によって鉛直状態となるよう吊り下げ支
持されて、フラップ用開口部53に取り付けられること
になる。
【0042】フラップ55の上面および下面は、図6の
A−A断面図である図8(a)に示すように、右下がり
の傾斜面61および63に形成されるとともに、フラッ
プ用開口部53の上下両面も、同様に右下がりの傾斜面
65,67となっており、各フラップ55相互は上下に
近接した状態で配置されている。また、フラップ用開口
部53の左右両側部には、フラップ55の左右両端の内
面部分を支持する支持板69が形成されている。
【0043】このような構成の電気自動車のバッテリ冷
却構造によれば、車両停止時には、排気用ファン49が
作動することで、ケース23の車体前方側端部の冷却風
導入空間31,33,35から外気がケース23内に導
入されるとともに、外気導入ダクト41からも外気がケ
ース23内に導入され、この導入された外気により、バ
ッテリ収容空間29の内面に密着している発熱したバッ
テリセル21は直接外気に触れることなく、冷却され
る。バッテリセル21を冷却した後の外気は、排気用フ
ァン49を介してファン用開口部51から外部に排出さ
れる。
【0044】ケース23の車体前後方向の途中に設けた
外気導入ダクト41により、新たに外気をケース23内
に導入しているので、高温化しがちな車体後方側のバッ
テリセル21の温度上昇が抑制され、車体前後方向に配
列して設けた複数のバッテリセル21の温度差が小さく
なり、バッテリ全体として均一な温度が得られるものと
なる。
【0045】図9は、図中で左側を外気吸入側、同右側
を外気排出側としてバッテリセル21の車体前後方向位
置に対するバッテリセル21の温度および外気通路内の
外気温度を示したものであり、位置Sが外気導入ダクト
41による外気導入位置(連通孔39を設けた位置)を
示す。なお、ここではバッテリセル21に対して冷却し
ない場合でのバッテリセルの温度を、一点鎖線pで示す
ように、70℃とした場合を想定している。
【0046】また、二点鎖線qは、外気導入用の連通孔
39が設けられていない場合の外気通路内温度で、外気
導入ダクト41から外気を導入することによって、外気
導入位置Sより後方側の外気温度が破線rで示すように
低下するものとなる。
【0047】このように、外気通路内温度が外気導入ダ
クト41から外気を導入することによって、途中で低下
するので、バッテリセル21は、実線tで示すように、
外気導入位置S付近にあるものがその直前のものに対し
て温度低下し、さらにその下流側に位置するバッテリセ
ル21の温度上昇も抑制されたものとなり、複数あるバ
ッテリセル21全体として温度が均一化されることにな
る。
【0048】外気導入用の連通孔39が設けられていな
い場合には、外気吸入側から位置Sを結ぶ直線tの延長
線上の破線uのように、外気吸入側端部のバッテリセル
温度が50℃であったものが、外気排出側端部の同温度
が60℃と、10℃もの温度差が発生しているが、外気
導入ダクト41から外気を導入することで、排出側端部
のバッテリセル21の温度は53℃程度と低く抑えられ
ている。
【0049】外気導入ダクト41による外気導入位置
S、すなわち連通孔39が形成される車体前後方向位置
は、車体前方側端部での上部側,下部側の各冷却風導入
空間31,33内温度と連通孔39の上流側に近接した
位置での上部側,下部側の各冷却風導入空間31,33
内温度との差と、連通孔39の下流側に近接した位置で
の上部側,下部側の各冷却風導入空間31,33内温度
と車体後方側端部での上部側,下部側の各冷却風導入空
間31,33内温度との差とが、ほぼ等しくなるような
位置としてあるので、複数あるバッテリセル21の温度
のより均一化が可能となる。
【0050】一方、車両走行時には、排気用ファン49
は停止し、外気となる走行風が、ケース23の車体前方
側端部の冷却風導入空間31,33,35からケース2
3内に導入されるとともに、外気導入ダクト41からも
ケース23内に導入され、この導入された外気により、
排気用ファン49の作動時と同様に、バッテリセル21
が冷却される。
【0051】そして、この場合の冷却後の外気は、図8
(b)に示すように、排気ダクト45の後端に位置する
フラップ55を開放させてフラップ用開口部53から外
部に排出される。このため外気は、排気用ファン49が
ケース23の上部に配置されることもあって、排気用フ
ァン49を通過することはなく、通気抵抗が低減されて
冷却効果が向上する。
【0052】図10は、前記図2の構成に加え、ケース
23の車体後方側の外側面に、側部外気導入ダクト71
を設けた例である。側部外気導入ダクト71は車体前方
側の端部に外気取入口73が設けられ、外気取入口73
から取り入れた外気は、ケース23の側面に冷却風導入
空間31,33に連通するよう形成された図示しない外
気導入口となる連通孔を通して冷却風導入空間31,3
3に導入される。この例では、車体後方側のバッテリセ
ル21の温度低下が充分でない場合に、特に有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバ
ッテリ冷却構造を備えた車両の側面図である。
【図2】図1のバッテリ冷却構造の分解斜視図である。
【図3】図2におけるケースの車体前方側からの正面図
である。
【図4】図2におけるケースに排気ダクトが装着された
状態の平面図である。
【図5】図2におけるケースに排気ダクトが装着された
状態の側面図である。
【図6】図2におけるケースに排気ダクトが装着された
状態の背面図である。
【図7】図1におけるケースのフラップ用開口部からフ
ラップを取り外した状態の斜視図である。
【図8】(a)は図6のA−A断面図、(b)はフラッ
プが開放した状態を示す同断面図である。
【図9】バッテリセルの車体前後方向位置に対するバッ
テリセルの温度および外気通路内温度を示した説明図で
ある。
【図10】他の例を示す電気自動車のバッテリ冷却構造
の分解斜視図である。
【図11】従来例を示す電気自動車のバッテリ冷却構造
を備えた車両の側面図である。
【符号の説明】
21 バッテリセル(バッテリ) 23 ケース 31 上部側冷却風導入空間(外気通路) 31a,33a 外気吸入口 31b,33b 外気排出口 33 下部側冷却風導入空間(外気通路) 39 連通孔(外気導入口) 41 外気導入ダクト 43 外気取入口 49 排気用ファン 55 フラップ(ワンウェイバルブ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B60K 13/04 B60K 13/04 Z H01M 10/50 H01M 10/50

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリが車体前後方向に沿って複数配
    列して収容されるケースの車体前方側の端部に、前記バ
    ッテリを冷却するための外気を吸入する外気吸入口を、
    同後方側の端部に前記吸入した外気を排出する外気排出
    口をそれぞれ設け、前記外気吸入口と外気排出口とを連
    通する前記ケース内の外気通路の途中に、外気導入口を
    設けたことを特徴とする電気自動車のバッテリ冷却構
    造。
  2. 【請求項2】 外気導入口は、車体前方側端部での外気
    通路内温度と外気導入口の上流側に近接した位置での外
    気通路内温度との差と、外気導入口の下流側に近接した
    位置での外気通路内温度と車体後方側端部での外気通路
    内温度との差とが、ほぼ等しくなるような位置に設けら
    れていることを特徴とする請求項1記載の電気自動車の
    バッテリ冷却構造。
  3. 【請求項3】 バッテリは、ケース内に形成されたバッ
    テリ収容空間の内面に密着した状態で収容され、外気通
    路は、前記バッテリ収容空間の外面側に、バッテリ収容
    空間とは隔離された状態で形成されていることを特徴と
    する請求項1記載の電気自動車のバッテリ冷却構造。
  4. 【請求項4】 外気通路内の外気を強制的に外部に排出
    する排気用ファンをケースの車体後方側端部付近に設け
    るとともに、前記排気用ファンの作動停止時に、車両走
    行時に外気通路内に流入した外気によって開放するワン
    ウェイバルブをケースの車体後方側端部付近に設けたこ
    とを特徴とする請求項1記載の電気自動車のバッテリ冷
    却構造。
  5. 【請求項5】 排気用ファンは、外気通路の延長上から
    外れた位置に配置されていることを特徴とする請求項4
    記載の電気自動車のバッテリ冷却構造。
  6. 【請求項6】 外気導入口は、車体前方側に向けて開口
    する外気取入口を有する外気導入ダクトを備えているこ
    とを特徴とする請求項1記載の電気自動車のバッテリ冷
    却構造。
  7. 【請求項7】 バッテリを収容するケースの車体前方側
    の端部の外気吸入口から吸入した外気を、車体後方側の
    端部の外気排出口から排出させて、前記バッテリを冷却
    する電気自動車のバッテリ冷却方法において、前記外気
    吸入口と外気排出口とを連通する前記ケース内の外気通
    路の途中から外気を導入することを特徴とする電気自動
    車のバッテリ冷却方法。
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