JP2004142524A - 電気自動車のバッテリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、冷却装置の吸排気口からの水の浸入を防ぎ、バッテリユニットの冷却性の確保をし、求められる渡渉性が確保できる電気自動車のバッテリ装置を提供することにある。
【解決手段】本発明のバッテリ装置は、バッテリユニット２２を筐体２３で覆い、筐体内のバッテリユニットを冷却装置３０で冷却する構造を前提とし、冷却装置として、筐体に吸込ダクト５６と排気ダクト５７を設け、吸込ダクトの吸込口５６ａから外気を筐体内に取入れてバッテリユニットを冷却し、冷却を終えた空気を排気ダクトの排気口５７ａから外部へ排気させるファン装置３７を設け、吸込ダクトの吸込口と排気ダクトの排気口を、タイヤ中心よりも上側に配置する構成を採用して、吸排気口５６ａ，５７ａから水の浸入を防ぎ、水溜まりの走行に耐える渡渉性を確保するようにした。
【選択図】　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気自動車、特にハイブリッド電気自動車を含むトラック用の電気自動車のバッテリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータを駆動源とした電気自動車や、エンジンとモータを組合わせたハイブリッド電気自動車では、車体にバッテリユニットを搭載して、モータに電力を供給することが行われている。
【０００３】
こうした電気自動車におけるバッテリユニットの車載は、乗用車では、荷室内の一部やサイドシルで囲まれるフロア下面にバッテリユニットを据付けることが行われている（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６７１７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した乗用車に搭載されたバッテリユニットは、車体の構造部分で周囲が覆われるため、水の浸入に対しては考慮されていない。
【０００６】
これに対しトラックの場合、積載能力を確保するために、トラックの車体構造の観点から、バッテリユニットは、荷箱下に配置されているシャシフレーム（車体フレーム）の側部に設置せざるを得ない。
【０００７】
ところが、トラックのシャシフレームは、外部に剥き出しの部品であるために、同シャシフレームに付くバッテリユニットも、外部に剥き出しとなる。このため、トラックでは、バッテリユニットが外気に晒されるために、乗用車とは異なった性能が求められる。
【０００８】
すなわち、トラックは、乗用車と異なり、水溜まりを走行することがあるので、渡渉性を確保することが求められる。
【０００９】
渡渉性のためには、バッテリユニットの周囲を筐体で覆うことが考えられるが、単純に覆ったのでは、バッテリユニットの冷却性が損なわれる。かといって、単純に通風式の冷却装置を採用して、冷却装置の吸排気口を外部に開口させたのでは、同吸排気口から水が浸入するおそれがあり、簡単には渡渉性が確保できない。
【００１０】
そこで、本発明は、冷却装置の吸排気口からの水の浸入を防いで、バッテリユニットの冷却性の確保をしつつ、求められる渡渉性を確保することができる電気自動車のバッテリ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、バッテリユニットを筐体で覆い、筐体内のバッテリユニットを通風式の冷却装置で冷却するバッテリ装置を前提としたうえで、冷却装置には、筐体に吸込ダクトおよび排気ダクトを設け、吸込ダクトの吸込口から外気を筐体内に取入れてバッテリユニットを冷却し、冷却を終えた空気を排気ダクトの排気口から外部へ排気させるファン装置を設け、かつ吸込ダクトの吸込口および排気ダクトの排気口を、電気自動車のタイヤの中心位置よりも上側に配置する構成を採用した。
【００１２】
これにより、冷却用の吸排気口から水の浸入を防ぎ、さらには良好なバッテリユニットの冷却性を得つつ、水溜まりの走行に耐える渡渉性が確保される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、上記目的に加え、洗車など、直接、高圧の水が吸込ダクトや排気ダクトに噴射される場合でも、水の浸入が防止されるよう、吸込ダクトの吸込口および排気ダクトの排気口を、筐体の上面と近接対向させて、筐体の上面で吸込ダクトの吸込口や排気ダクトの排気口を隠し、たとえ水が直接、吸込口や排気口が有る部分へかけられても、水が吸込口や排気口へ浸入しない構成とした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図５に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１５】
図１は電気自動車、例えばトラック用のハイブリッド電気自動車の側面図を示し、図２は同電気自動車の平面図をそれぞれ示していて、同図中１はシャシフレーム（車体フレーム）である。シャシフレーム１は、車両前後方向に延びる一対のサイドフレーム２を有するラダー構造で形成してある。
【００１６】
このシャシフレーム１の前部両側には前輪３（操舵輪）が懸架させてあり、後部両側には後輪４（駆動輪）が懸架させてある。そして、シャシフレーム１の前部にはキャブ５が搭載され、後部には同キャブ５と隣接して、架装物、例えば荷箱６が搭載され、車体を構成している。
【００１７】
シャシフレーム１の前部には、サイドフレーム２間に位置して、例えば走行用（車両駆動用）のエンジン７、クラッチ装置８、モータ装置９、トランスミッション１０を組合わせた動力ユニット１１が据付けてある。そして、トランスミッション１０の出力部が、例えばプロペラシャフト１２、デファレンシャル１３を介して後輪４に接続され、エンジン７あるいはモータ装置９からの動力、又は双方の動力で、後輪４を駆動できるようにしている。
【００１８】
一方、２１はモータ装置９へ電力を供給するバッテリ装置を示す。このバッテリ装置２１は、図１および図２に示されるようにシャシフレーム１、例えば前・後輪３，４間から外部に臨むサイドフレーム２の側部に据付けてある。
【００１９】
バッテリ装置２１には、バッテリユニット２２と、そのバッテリユニット２２の周囲全体を覆う筐体２３と組合わせた構造が用いてある。このバッテリ装置２１の全体の外観が図３に示され、同バッテリ装置２１の分解した構造が図４に示され、同バッテリ装置２１の断面が図５に示してある。
【００２０】
バッテリユニット２２は、バッテリ本体となる例えば図４に示されるような多数のバッテリセル２５を集約して構成されるセルモジュール２６、冷却装置としてのファンＢＯＸ３０、各種の制御装置、例えばキーオフ操作に連動して給電経路をリレー（図示しない）で遮断するジャンクションＢＯＸ３５、安全スイッチＢＯＸ４０、各バッテリセルを平滑化するなどバッテリ管理を行うバッテリ管理装置４５を有して構成してある。
【００２１】
各部を説明すると、セルモジュール２６は、例えば図４および図５に示されるように車両前後方向に沿って延びる略角筒形のケース２７を有している。このケース２７の内部は、例えば仕切部２８によって上下二段に区画してある。この区画した上下の室には、例えば隙間を存して多数のバッテリセル２５が設置され、該バッテリセル２５を集約させてある。つまり、各バッテリセル２５は、出入り口をもつ通風路２９に集中して設置させてある。これにより、通風冷却可能なセルモジュール２６を構成している。
【００２２】
上下のバッテリセルモジュール群は、セルモジュール２６を幅方向から挟んだ片側に組付けた上記安全スイッチＢＯＸ４０を介して直列に接続してある。そして、これらバッテリセルモジュール群はモータ装置９の給電系統などに接続され、バッテリセル２５を直列につないで得られる電力がモータ装置９へ供給されるようにしてある。また安全スイッチＢＯＸ４０は、上下のバッテリセル群が直列につながる経路に介装された遮断スイッチ４１、同遮断スイッチ４１を収めたケース４２、同ケース４２の外部に露出する車幅方向側面に設けたスイッチ操作用のノブ４３を有して構成されている。つまり、ノブ４３を遮断側へ操作すると、遮断スイッチ４１が開放して、バッテリユニット２２の給電経路が遮断されるようにしてある。
【００２３】
ケース２７の車両後方側の端部には、上記ファンＢＯＸ３０が接続してある。ファンＢＯＸ３０は、図４および図５に示されるようにケース２７の後端とつらなる箱形のケース３６と、このケース３６内に収容された複数の冷却ファン、例えば２個づつ上下段に設置されたブロア形の電動式冷却ファン３７（以下、単に冷却ファンという）とを有している。このうち冷却ファン３７の吸込口部３７ａは、各段（上下段）毎にケース２７内に連通させてある。また各吹出し口部３７ｂは、ケース３６内に開口して、ケース３６の上壁部に形成した通孔、例えば幅方向に延びる長方形状の通孔３８と連通させてある。
【００２４】
また連なるケース２７およびケース３６の側部には、安全スイッチＢＯＸ４０と隣接して、上記バッテリ管理装置４５が組付けてある。これと反対側のケース２７およびケース３６の側部には、上記ジャンクションＢＯＸ３５が組付けてあり、バッテリに関する機器を１個所に集約させたバッテリユニット２２を構成している。
【００２５】
またバッテリユニット２２の周りを覆う筐体２３は、複数に分割、例えば上下方向に３分割された構造が用いてある。具体的には、図４および図５に示されるように筐体２３は、上部が開放する略皿状の下部筐体部分２４ａ、上部と下部との双方が開放している略短筒状の中央筐体部分２４ｂ、下部が開放する略蓋状の上部筐体部分２４ｃとに分割してある。このうちベースとなる下部筐体部分２４ａの底面に、バッテリユニット２２が据付けてある。なお、各筐体部分２４ａ〜２４ｃは、防磁性材料、例えば金属プレート（Ｆｅ，Ａｌ等）を加工した金属製の部品を用いて構成してある。また各筐体部分２４ａ〜２４ｃの開口端の外周部には、分割面を囲うようにフランジ、例えばシャシフレーム１の厚みと同等の厚み寸法を有する金属製（Ｆｅ，Ａｌ等）のフランジ５０が溶接などで環状に取着してある。そして、隣接するフランジ５０，５０同士が、それらフランジ５０，５０間に防磁性のシール部材、例えばゴムに金属材料を練り込んで形成される枠状のシール材５１を挟み込んで、締結部材、例えば複数のボルトナット５２（図５にだけ図示）で着脱可能に締結してある。この筐体２３でバッテリユニット２２を収納する構造により、バッテリユニット２２の周囲を防水構造にし、さらに防磁構造、すなわちバッテリユニット２２の周囲をシールドしている。また図４に示されるように上部筐体部分２４ｃの上壁部５３のち、車両前方側の地点と、通孔３８と対応した車両後方側の地点には、通孔、例えば車幅方向に延びる長方形状の通孔５４，５５が形成してある。そして、前側に配置された通孔５４と合致させて、上壁部５３の上面には、ダクト、例えば吸込ダクト５６が立位の姿勢で固定、例えばボルトナット５３ａ（図５しか図示せず）で締結してある。また後側に配置された通孔５５と合致させて、上壁部５３の上面には、ダクト、例えば排気ダクト５７が立位の姿勢（立位）で固定、例えばボルトナット５３ｂ（図５しか図示せず）で同様に締結してある。排気ダクト５７は、通孔５５とその直下の通孔３８との間に介装した中継ダクト５８を経て、冷却ファン３７の吹出し口部３７ｂと連通させてあり、冷却ファン３７が作動すると、吸込ダクト５６の先端に形成された吸込口５６ａから外気を吸込み、同空気がケース２７内の通風路２９、中継ダクト５８および排気ダクト５７を流れて、排気ダクト５７の先端に形成された排気口５７ａから外気へ吹き出される（排気）ようにしている。そして、通風路２９での空気の流通により、ケース２７内に収められた各バッテリセル２５が冷却されるようにしてある。なお、冷却ファン３７は、例えばバッテリ管理装置４５によって、例えばバッテリセル２５が所定温度まで上昇すると、作動する制御が採用してある。また筐体２３の吸・排経路の途中の部位、例えば通孔５４，５５の双方には、その開口を裏側から遮るように防磁フィルタ、例えば防磁性を有するエアフィルタ３１（例えばエアフィルタに防磁性材料を取着した部品）が取付けられていて、吸・排経路からも電磁波が漏れない構造にしている。吸込ダクト５６および排気ダクト５７には、いずれも先端が上部筐体部分２４ｃの上面に向かう形状、例えば上部筐体部分２４ｃの中央側へコ字形に曲げた部品が用いてある。このダクト形状で、吸込ダクト５６の先端の吸込口５６ａ、排気ダクト５７の先端の排気口５７ａを、上部筐体部分２４ｃの上面に対し近接させて向き合わせている（近接対向）。この吸込口５６ａ、排気口５７ａを筐体上面で外部から見えなくする構造、コ字形のダクト形状がもたらす吸・排経路のラビリンス構造により、外部から異物や水などが吸・排気口５６ａ，５７ａへ浸入するのを防ぐ構造としている。またラビリンス化された吸・排経路の途中の部位、例えばダクトの曲り部をなす内周側の内面部分には、一部通路を遮るように邪魔板部３２が取付けられ、異物や水に対する浸入防止構造を強化している。また筐体２３には、安全性のために、筐体２３を分解してバッテリユニット２２をメンテナンスする際、安全スイッチＢＯＸ４０のスイッチ操作をうながす安全構造が設けてある。同構造は、例えば図３および図４に示されるように中央筐体部分２４ｂのうち、安全スイッチＢＯＸ４０と向き合う周壁部分に形成された、同ＢＯＸ４０の側面に有るノブ４３を外部に露出させる開口部４７と、同開口部４７を外方から固定具、例えばボルトナット（図示しない）で着脱可能に塞ぐ例えばプレート状の蓋板４８と、この蓋板４８の一部に形成された邪魔板部４９を有して構成してある。詳しくは、邪魔板部４９は、蓋板４８の下端部から逆Ｌ字状に突出させた帯板部から形成してあり、この帯板部の先端の水平方向に延びる部分で、例えば開口部４７の直下に存するボルトナット５２（下部筐体部分２４ａと中央筐体部分２４ｂとを締結する部品）の頭部の直上を遮る構造にしてある。つまり、邪魔板部４９の先端部で、ボルトナット５２の解除操作を邪魔する構造にしてある。これで、中央筐体部分２４ｂと下部筐体部分２４ａとの締結を解く作業（筐体２３の分解作業）の際、蓋板４８を取り外す作業を強制して、必ず安全スイッチＢＯＸ４０のノブ４３を作業者の目に触れさせ、同ノブ４３の操作をうながすようにしてある。
【００２６】
このように構成されたバッテリ装置２１は、例えば図１〜図３に示されるようにサイドフレーム２の側部に取着してある複数のＬ字形のサポート部材６０に載せ、各サポート部材６０から延びる複数本のバンド６１でサポート部材６０に挟み付けという据付構造で、サイドフレーム２の側部に固定してある。そして、バッテリ装置２１は、フランジ５０が車体前後および車幅方向両側に張り出させた姿勢に固定してある。
【００２７】
またトラックの渡渉性を確保するべく、筐体２３の吸込口５６ａおよび排気口５７ａが共に前輪３や後輪４（いずれもタイヤ）の中心位置Ａよりも上側になる地点に、バッテリ装置２１を据付けている。これにより、たとえ前輪４や後輪４の中心付近の水位を走行するような状況下でも、正常にバッテリ装置２１が機能するようにしてある。
【００２８】
また筐体２３の一部、例えば下部筐体部分２４ａのフランジ５０からは、一端部がフランジ５０に例えば溶接で取着されたアース線６３が延びている。このアース線６３の他端部は、車体、例えば近くのサイドフレーム部分に接続されていて、バッテリユニット２２をシールドしている筐体２３を車体へアースしている。
【００２９】
このように構成されたトラックは、エンジン７からの動力やモータ装置９からの動力やそれら双方の動力を併用した走行が行われる。
【００３０】
このとき、バッテリセル２５が冷却を必要とする温度まで上昇すると、冷却ファン３７が作動して、バッテリセル２５の通風冷却が行われる。すなわち、図５に示されるように冷却ファン３７の作動に伴い、吸込ダクト５６の吸込口５６ａから外気が吸込まれる。同外気が、吸込ダクト５６、エアフィルタ３１を通じて、冷却空気として筐体２３内に取り込まれる。そして、この冷却空気がケース２７の内部を流通して、該ケース２７内に収めてある各バッテリセル２５を冷却する。そして、冷却を終えた空気が、ケース３６内、中継ダクト５８、エアフィルタ３１を経て、排気ダクト５７の先端の排気口５７ａから外部（筐体外）へ排気される。
【００３１】
ここで、トラックが水溜まりを走行するような状況になったとする。
【００３２】
このとき、バッテリユニット２２は、その周囲が筐体２３で覆われるだけでなく、吸込・排気ダクト５６，５７を用いて吸込口５６ａや排気口５７ａをタイヤ中心より上側に配置されるよう車体に組付けてあるから、たとえ剥き出しの筐体２３が水に浸漬しながら水溜まりを走行しても、冷却用の吸込口５６ａや排気口５６ａから水が浸入せずにすむ。
【００３３】
それ故、冷却用の吸込口５６ａ，排気口５７ａから水の浸入が防げるうえ、良好なバッテリユニット２２の冷却性が得られ、水溜まりの走行に耐え得る渡渉性を確保することができる。特に吸込口５６ａ，排気口５７ａがタイヤ中心よりも上側に開口させることにより、トラックは最低限の渡渉性が確保できる。好ましくは、吸込口５６ａ，排気口５７ａがシャシフレーム１（車体フレーム）の下面より上側に配置されるのであれば、求められる通常の渡渉性が確保されるよう、吸込口５６ａ，排気口５７ａからの水の浸入を確実に防ぐことができる。
【００３４】
しかも、吸込口５６ａ，排気口５７ａは、筐体上面で開口を隠すようにしてあるので（カバー）、たとえ洗車など、高圧の水が各ダクト５６，５７に向け噴射されて、直接、水が吸込口５６ａや排気口５７ａが有る部分へかけられることがあっても、吸込口５６ａや排気口５７ａへには水が浸入せずにすむ。そのうえ、吸込ダクト５６、排気ダクト５７には、ラビリンス（迷路）をなす形状を用いているので、万一、吸込口５６ａや排気口５７ａへ水が浸入したとしても、直ぐには筐体内部、すなわちバッテリユニット２２までは水が到達せずにすむ。特に吸込ダクト５６や排気ダクト５７がなす吸排経路の途中には、異物や水に対する浸入を防ぐ邪魔板部３２が設けてあるので、一層、バッテリユニット２２までは水が到達しにくく、高い保全性をもたらす。加えて吸排経路には、防磁性を有するエアフィルタ３１が組込んであるので、筐体２３のシールド性と併せて、高い防磁機能（電磁波の放出を遮断）を確保できる利点がある。
【００３５】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。上述の一実施形態では、吸込口や排気口が筐体の上下方向に向いている吸込ダクト、排気ダクトを用いた例を挙げたが、これに限らず、吸込ダクトや排気ダクトは、筐体の側方に吸込口や排気口が向いているダクトを用いてもよいし、筐体の上面ではなく筐体の側面に吸込ダクトや排気ダクトを取付けた構造でもよく、要は吸込口や排気口がタイヤ中心から上側に配置されるのであればよい。むろん、各ダクトの形状も、コ字形ではなく他の形状でもよい。また一実施形態では、筐体上面に吸込口、排気口を近接対向させて、該吸込口や排気口から異物や水が浸入しないようにしたが、筐体でなく、他の板部材で、タイヤ中心より上側に配置される吸込口や排気口をカバーして、異物や水の浸入を邪魔する構造としてもよい。また一実施形態では、バッテリユニットとして、バッテリ本体となるセルモジュールに、ファンＢＯＸ、ジャンクションＢＯＸ、安全スイッチ、バッテリ管理装置を組合わせた構造を挙げたが、これ以外の構造のバッテリユニットでもよい。さらに一実施形態では、本発明をハイブリッド電気自動車に適用したが、これに限らず、バッテリユニットの電力で作動するモータ装置だけで走行を行う電気自動車に本発明を適用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、バッテリユニット内蔵の筐体を、車体に外部に剥き出しの状態で取付けて、水溜まりを走行しても、吸込口や排気口がタイヤ中心より上側にあるので、吸込口や排気口から水が浸入するのを防ぐことができ、バッテリユニットの良好な冷却性を確保しつつ、水溜まりの走行に耐える渡渉性を確保することができる。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加え、たとえ洗車などで、高圧の水が、直接、吸込口や排気口が有る部分へかけられることがあっても、筐体上面が吸込口や排気口をカバーしているので、水が吸込口や排気口へ浸入するのを防ぐことができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリ装置を、そのバッテリ装置を搭載した電気自動車と共に示す側面図。
【図２】同じくその平面図。
【図３】同バッテリ装置の外観を示す斜視図。
【図４】同バッテリ装置を分解した分解斜視図。
【図５】図３中のＸ−Ｘ線に沿うバッテリ装置の断面図。
【符号の説明】
１…シャシフレーム（車体フレーム）
３，４…前輪，後輪（タイヤ）
２１…バッテリ装置
２２…バッテリユニット
２３…筐体
３０…ファンＢＯＸ（冷却装置）
３７…冷却ファン
５６…吸込ダクト
５６ａ…吸込口
５７…排気ダクト
５７ａ…排気口。

Claims (2)

1. 電気自動車のバッテリユニットの周囲を覆う筐体と、
   前記筐体内のバッテリユニットを冷却する冷却装置とを有し、
   前記冷却装置が、
   前記筐体に設けられ、吸込口を有する吸込ダクトおよび排気口を有する排気ダクトと、
   前記吸込口から外気を前記筐体内に取入れて前記バッテリユニットを冷却し、冷却を終えた空気を前記排気口から外部へ排気させるファン装置とを備え、
   かつ電気自動車に対して前記吸込ダクトの吸込口および前記排気ダクトの排気口が、電気自動車のタイヤの中心位置よりも上側に配置されるように搭載される
   ことを特徴とする電気自動車のバッテリ装置。
2. 前記吸込口および前記排気口は、前記筐体の上面と近接対向させてある
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のバッテリ装置。

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