JP2004142524A - 電気自動車のバッテリ装置 - Google Patents
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Abstract
【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
【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)
- 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。 - 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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