JP2009012606A - バッテリの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】温度上昇した冷却風の排気に伴う悪影響を抑制するバッテリの冷却構造、を提供する。
【解決手段】バッテリの冷却構造は、車両のラゲージルーム４４に配置されたバッテリ２１と、車両室内４２で開口する吸気口２４を含み、車両室内４２の空気を冷却風としてバッテリ２１に供給する吸気ダクト２３と、リヤシートと隙間を設けて立設され、ラゲージルーム４４と車両室内４２とを区画し、吸気ダクト２３が挿通されるダクト孔３６が形成されるパーティションパネル３１とを備える。パーティションパネル３１には、ラゲージルーム４４内の空気を車両室内４２に排出する排気孔３７が形成される。排気孔３７は、ダクト孔３６から離間した位置に形成される。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般的には、バッテリの冷却構造に関し、より特定的には、車両のラゲージルームに搭載されるバッテリの冷却構造に関する。

従来のバッテリの冷却構造に関して、たとえば、特開２００４−１６８３号公報には、電池の特性の劣化や短寿命化を防止することを目的とした自動車用電池の冷却構造が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示される自動車用電池の冷却構造は、電池パックと接続される吸気ダクトと、電池パックを冷却するための冷却風を吸気ダクトに流通させる送風ファンとを備える。吸気ダクトには、ラゲージルームに搭載される荷物を覆うためのトノカバーよりも上方に位置する吸気口が形成されている。

また、特開平５−１６９９８１号公報には、電気自動車に搭載されるバッテリを、車体前端部から取り入れられる外気によって冷却することを目的とした、電気自動車におけるバッテリ冷却装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２では、電気自動車に、車体前端部から後端部にまで延びる中空のサイドフレームが設けられている。サイドフレームの前端部の開口から外気が吸入され、その外気が、バッテリ収納室を通過した後、サイドフレームの後端部の開口から排出される。

また、特開２００６−１８２０４４号公報には、特に容量の大きい高電圧バッテリであっても車両に搭載することを可能にする高電圧バッテリユニットの車両搭載構造が開示されている（特許文献３）。特許文献３では、燃料電池車両の後部のリヤフロアパネル上に、高電圧バッテリが設置されている。

また、特開２００２−２３１３２１号公報には、排気ダクトの排気口の構造を複雑化することなく、冷却効率の向上を図ることを目的とした車両用電池冷却装置が開示されている（特許文献４）。特許文献４では、バッテリを冷却した後の空気を排気する排気ダクトの排気口が、デッキサイドトリムとボディアウタとの間に設けられている。
特開２００４−１６８３号公報 特開平５−１６９９８１号公報 特開２００６−１８２０４４号公報 特開２００２−２３１３２１号公報

上述の特許文献１では、充放電に伴い発熱する電池パックを冷却するため、車両室内の空気を冷却風としてラゲージルームに導入する。この場合、車両室内からラゲージルームへの空気の流出が続くと車両室内の内圧が低下するため、ラゲージルーム内の空気が車両室内に戻される場合がある。しかしながら、ラゲージルーム内の空気は、発熱する電池パックや電池パックから排出される冷却風の影響によって高温になっている。このような高温の空気が車両室内に戻されると、車両室内の乗員がその気流を不快に感じたり、高温の空気が再びラゲージルームに取り込まれ、電池パックの冷却効率が低下したりするおそれがある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、温度上昇した冷却風の排気に伴う悪影響を抑制するバッテリの冷却構造を提供することである。

この発明に従ったバッテリの冷却構造は、車両のラゲージルームに配置されたバッテリと、車両室内で開口する吸気口を含み、車両室内の空気を冷却風としてバッテリに供給する吸気ダクトと、リヤシートと隙間を設けて立設され、ラゲージルームと車両室内とを区画し、吸気ダクトが挿通されるダクト孔が形成されるパーティションパネルとを備える。パーティションパネルには、ラゲージルーム内の空気を車両室内に排出する排気孔が形成される。排気孔は、ダクト孔から離間した位置に形成される。

このように構成されたバッテリの冷却構造によれば、リヤシートと隙間を設けて立設されたパーティションパネルに排気孔が形成される。このため、排気孔を通じてラゲージルームから排出された空気は、リヤシートとパーティションパネルとの間の隙間を流れた後、車両室内に戻される。これにより、空気は分散して車両室内に戻されるため、高温の空気によって車両室内の乗員が不快感を覚えることを防止できる。また、排気孔は、ダクト孔から離間した位置に形成される。これにより、排気孔から排出された高温の空気が直ちに吸気口から吸引されるということが起こり難くなり、バッテリの冷却効率の低下を抑制できる。したがって、本発明によれば、温度上昇した冷却風の排気に伴う悪影響を抑制することができる。

また好ましくは、排気孔は、吸気口よりも高い位置に形成される。このように構成されたバッテリの冷却構造によれば、排気孔から排出された高温の空気が吸気口に向かい難くなり、バッテリの冷却効率の低下をさらに効果的に抑制できる。

また好ましくは、車両の車両幅方向における中心線に対して、吸気口および排気孔は、互いに反対側に配置される。このように構成されたバッテリの冷却構造によれば、車両幅方向において吸気口および排気孔が離間して配置されるため、排気孔から排出された空気が吸気口から吸引され難くなる。

また好ましくは、吸気ダクトは、ラゲージルームで分割され、互いに接続される第１部分および第２部分を含む。このように構成されたバッテリの冷却構造によれば、第１部分と第２部分とを切り離した状態でバッテリをラゲージルームに設置することにより、バッテリの設置時の作業性を向上させることができる。

また好ましくは、バッテリの冷却構造は、吸気ダクトに冷却風を流通させるファンと、ラゲージルームに配置され、車体を補強するフレーム部材とをさらに備える。ファンは、フレーム部材に固定される。このように構成されたバッテリの冷却構造によれば、ファンを高剛性のフレーム部材に固定することにより、ファンの振動が車両本体に伝わることを抑制できる。

以上説明したように、この発明に従えば、温度上昇した冷却風の排気に伴う悪影響を抑制するバッテリの冷却構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態におけるバッテリの冷却構造が適用されたハイブリッド自動車を示す斜視図である。図中には、ハイブリッド自動車のラゲージルーム周辺が、リヤシートが省略された状態で示されている。図２は、図１中のハイブリッド自動車の断面図である。

図１および図２を参照して、車両としてのハイブリッド自動車は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、車両駆動用のモータとを動力源とする。

ハイブリッド自動車には、車両室内４２およびラゲージルーム４４が形成されている。車両室内４２は、乗員が搭乗する空間である。車両室内４２には、リヤシート５０が設置されている。リヤシート５０は、車両の底部であるフロア４９上に設置されている。リヤシート５０は、乗員が腰を下ろす座部５１と、乗員が背中を持たせ掛ける背もたれ部５２とを含む。ラゲージルーム４４は、主に荷物を積むための空間である。ラゲージルーム４４は、車両後部に形成されている。

車両室内４２とラゲージルーム４４との間は、パーティションパネル３１およびアッパーバックパネル４５により区画されている。パーティションパネル３１は、リヤシート５０と隣接して配置されている。パーティションパネル３１は、フロア４９上に立設されている。パーティションパネル３１とリヤシート５０との間に隙間３２が形成されている。パーティションパネル３１と背もたれ部５２との間に隙間３２が形成されている。隙間３２は、背もたれ部５２の背面で平面的に延在する。パーティションパネル３１は、ラゲージルーム４４の車両前方側に配置されている。パーティションパネル３１は、車両幅方向に板状に延在する。

パーティションパネル３１は、金属板から形成されている。パーティションパネル３１は、車両室内４２とラゲージルーム４４との間で熱や騒音を遮断するとともに、車体の剛性を高め、車両の操縦安定性を向上させる。

アッパーバックパネル４５は、略水平方向に延在する。アッパーバックパネル４５は、ラゲージルーム４４の鉛直上側に配置されている。アッパーバックパネル４５には、通気孔４６が形成されている。通気孔４６は、車両室内４２とラゲージルーム４４との間を連通させる。車両室内４２の空気は、通気孔４６を通じてベントグリル６３から排気される。

ハイブリッド自動車は、バッテリ２１を含む。バッテリ２１は、ラゲージルーム４４に収容されている。バッテリ２１は、ハイブリッド自動車の走行用である。バッテリ２１は、ハイブリッド自動車に搭載された車両駆動用のモータに電力供給する。バッテリ２１は、充放電可能な２次電池であれば特に限定されず、たとえば、ニッケル水素電池であってもよいし、リチウムイオン電池であってもよい。

本実施の形態におけるハイブリッド自動車においては、車両駆動用のモータを駆動する際、バッテリ２１から放電された直流電流がインバータによって交流電流に変換され、モータに供給される。モータをジェネレータとして機能させ、エネルギ回生を行なう際には、モータが発電した交流電流がインバータによって直流電流に変換され、バッテリ２１に充電される。

ハイブリッド自動車は、吸気ダクト２３を含む。吸気ダクト２３は、車両室内４２と、ラゲージルーム４４に配置されたバッテリ２１との間で延びる。吸気ダクト２３は、パーティションパネル３１を貫通する。吸気ダクト２３は、ラゲージルーム４４内に配索されている。吸気ダクト２３は、リヤシート５０の下を配索されている。吸気ダクト２３は、座部５１とフロア４９との隙間を配索されている。吸気ダクト２３は、車両前後方向に延びる。

吸気ダクト２３は、吸気口２４を含む。吸気口２４は、車両室内４２で開口する。吸気口２４は、リヤシート５０の足元の空間で開口する。リヤシート５０の足元の空間は、直射日光の影響を受け難く、一般的に温度が低いため、バッテリ２１に低温の空気を冷却風として導入することができる。

パーティションパネル３１には、ダクト孔３６が形成されている。ダクト孔３６は、車両幅方向におけるパーティションパネル３１の一方端に形成されている。ダクト孔３６は、パーティションパネル３１の下端に形成されている。パーティションパネル３１は、パネル部分３１ｐを含む。パネル部分３１ｐは、パーティションパネル３１から着脱自在である。ダクト孔３６は、パネル部分３１ｐに形成されている。

ハイブリッド自動車は、排気ダクト２５を含む。排気ダクト２５は、バッテリ２１と、ラゲージルーム４４のトリム（内装）およびボディ間の空間との間で延びる。排気ダクト２５は、ラゲージルーム４４内に配索されている。排気ダクト２５は、排気口６１および６２を含む。排気口６１は、ラゲージルーム４４内で開口する。排気口６２は、ラゲージルーム４４のトリムおよびボディ間の空間で開口する。

ハイブリッド自動車は、ファン２６を含む。ファン２６は、吸気ダクト２３および排気ダクト２５にバッテリ２１を冷却するための冷却風を流通させる。ファン２６は、排気ダクト２５の経路上に配置されている。ファン２６は、ラゲージルーム４４に配置されている。ファン２６は、回転ファンの中央部から回転軸方向に吸気して、回転軸の半径方向に冷却風を排出する電動のシロッコファンである。ファン２６は、バッテリ２１から冷却風を吸引する引き込み型のファンである。

なお、ファン２６の種類は、シロッコファンに限られず、たとえば、クロスフロー型のファンやプロペラファンであってもよい。ファン２６は、バッテリ２１に向けて冷却風を供給する押し込み型のファンであってもよい。

ファン２６を駆動させると、車両室内４２の空気が吸気口２４を通じて吸気ダクト２３に取り込まれる。空気は、吸気ダクト２３を通り、冷却風としてバッテリ２１に導入される。バッテリ２１の冷却によって温度上昇した冷却風は、排気ダクト２５を通り、その一部が排気口６１を通じてラゲージルーム４４に排出され、残りが排気口６２およびベントグリル６３を通じて車外に排出される。

パーティションパネル３１には、排気孔３７が形成されている。排気孔３７は、車両室内４２とラゲージルーム４４との間を連通させる。排気孔３７は、車両幅方向におけるパーティションパネル３１の他方端に形成されている。排気孔３７は、パーティションパネル３１の下端に形成されている。排気孔３７は、ダクト孔３６から離間した位置に形成されている。排気孔３７とダクト孔３６とは、車両幅方向に離間して形成されている。排気孔３７は、吸気口２４から離間した位置に形成されている。ハイブリッド自動車の車両幅方向における中心線に対して、吸気口２４は一方の側に配置され、排気孔３７は他方の側に配置されている。排気孔３７は、通気孔４６よりも大きい開口面積を有する。

ラゲージルーム４４内の空気は、排気口６１を通じて排出される高温の冷却風や、バッテリ２１自身の発熱の影響により、温度上昇する。一方、車両室内４２の空気が吸気口２４を通じて吸引され続けると、車両室内４２の内圧が低くなり、空調等に悪影響を及ぼす。このため、本実施の形態では、ラゲージルーム４４内の空気が、排気孔３７を通じて車両室内４２に戻される。

この際、排気孔３７がパーティションパネル３１に形成されているため、排気孔３７から排出された空気は、まずリヤシート５０とパーティションパネル３１との間の隙間３２に流入する。空気は、隙間３２を流れ、リヤシート５０と内装部品（トリム、カーペット等）との間から車両室内４２に放出される。このような工程により、ラゲージルーム４４内の空気は、分散して車両室内４２に戻されるため、高温の気流が車両室内４２の乗員に不快感を与えるということを防止できる。また、ラゲージルーム４４から車両室内４２への排気は、主に排気孔３７を通じて行なわれる。このため、ラゲージルーム４４内の空気が、リヤシート５０に着席する乗員の頭とほぼ同じ高さにある通気孔４６から流入することを抑制できる。

また、排気孔３７は、ダクト孔３６から離間した位置であって、吸気口２４よりも高い位置に形成される。このような構成により、排気孔３７と吸気口２４とを遠ざけて配置する構成を容易に得ることができる。また、排気孔３７から排出された高温の空気は、高い位置から低い位置に向けては進行し難い。これらの理由から、本実施の形態によれば、排気孔３７から排出された空気が、吸気口２４を通じて再びバッテリ２１に導入されることを効果的に抑制できる。

この発明の実施の形態におけるバッテリの冷却構造は、車両としてのハイブリッド自動車のラゲージルーム４４に配置されたバッテリ２１と、車両室内４２で開口する吸気口２４を含み、車両室内４２の空気を冷却風としてバッテリ２１に供給する吸気ダクト２３と、リヤシート５０と隙間３２を設けて立設され、ラゲージルーム４４と車両室内４２とを区画し、吸気ダクト２３が挿通されるダクト孔３６が形成されるパーティションパネル３１とを備える。パーティションパネル３１には、ラゲージルーム４４内の空気を車両室内４２に排出する排気孔３７が形成される。排気孔３７は、ダクト孔３６から離間した位置に形成される。

このように構成された、この発明の実施の形態におけるバッテリの冷却構造によれば、ラゲージルーム４４から車両室内４２に高温の空気が排気されるにも拘らず、車両室内４２の快適性を維持することができる。また、ラゲージルーム４４から排気された空気が直ちに吸気ダクト２３に吸引されることを抑制することで、バッテリ２１の冷却効率を向上させることができる。

続いて、図１および図２中のハイブリッド自動車の冷却構造についてさらに詳細な説明を行なう。図２を参照して、ハイブリッド自動車は、デッキボード４７を含む。デッキボード４７は、ラゲージルーム４４に配置されている。デッキボード４７は、略水平方向に延在する。デッキボード４７の上には荷物が載置され、その下には吸気ダクト２３、排気ダクト２５およびファン２６が配置される。

本実施の形態では、地面の高さを基準にして、吸気ダクト２３、排気ダクト２５およびファン２６の最大高さが、バッテリ２１の最大高さ以下である。このような構成により、バッテリ２１よりも上に突出する部品がなくなるため、ラゲージルーム４４内の容量を大きく確保することができる。

図３は、図１中のファンの取り付け構造を示す平面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったハイブリッド自動車の断面図である。図３および図４を参照して、ハイブリッド自動車は、サイドメンバ５６を含む。サイドメンバ５６は、フロア４９に設けられている。サイドメンバ５６は、車両前後方向に沿って延びる。サイドメンバ５６は、車両幅方向におけるフロア４９の両端にそれぞれ設けられている。サイドメンバ５６は、ハイブリッド自動車の車体を補強するフレーム部材である。サイドメンバ５６は、フロア４９を補強するフレーム部材である。

本実施の形態では、ファン２６がサイドメンバ５６に固定されている。ファン２６は、ボルト５８によりサイドメンバ５６に締結されている。サイドメンバ５６は高剛性であるため、このような構成により、ファン２６から車両本体に振動が伝達することを抑制できる。これにより、ハイブリッド自動車のＮＶ（noise and vibration）性能を向上させることができる。また、ファン２６と車両本体との間に介在させる防振用の弾性体を省略することが可能になるため、コストの削減を図ることができる。

図５は、図１中のパーティションパネルの分解組み立て図である。図２および図５を参照して、本実施の形態では、吸気ダクト２３が、ダクト部分２３ｍとダクト部分２３ｎとを含む。ダクト部分２３ｍとダクト部分２３ｎとは、ラゲージルーム４４で分割され、互いに接合されている。ダクト部分２３ｍは、吸気口２４を含む。ダクト部分２３ｍは、ダクト孔３６に挿入されることにより、パネル部分３１ｐと一体に設けられている。ダクト部分２３ｎは、バッテリ２１に接続されている。

このような構成により、バッテリ２１の組み付け工程時、ダクト部分２３ｎのみが接続されたバッテリ２１をラゲージルーム４４に設置し、その後、ダクト部分２３ｎとダクト部分２３ｍとを接続する。つまり、本実施の形態では、バッテリ２１を設置する工程と、ダクト２３をパーティションパネル３１に挿通する工程とを別々に行なうことができる。その結果、バッテリ２１の組み付け時の作業性を向上させることができる。

図６は、図５中の吸気ダクトの変形例を示す斜視図である。図６を参照して、本変形例では、パネル部分３１ｐとダクト部分２３ｍとが別体に設けられている。ラゲージルーム４４と車両室内４２との間の気密性を確保するため、ダクト孔３６の周縁とダクト部分２３ｍとの隙間にシール部材３９が挿入されている。このように構成においても、上述の効果を同様に得ることができる。

なお、本発明を、燃料電池とバッテリとを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、バッテリの使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態におけるバッテリの冷却構造が適用されたハイブリッド自動車を示す斜視図である。 図１中のハイブリッド自動車の断面図である。 図１中のファンの取り付け構造を示す平面図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったハイブリッド自動車の断面図である。 図１中のパーティションパネルの分解組み立て図である。 図５中の吸気ダクトの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

２１ バッテリ、２３ 吸気ダクト、２３ｍ，２３ｎ ダクト部分、２４ 吸気口、２６ ファン、３１ パーティションパネル、３２ 隙間、３６ ダクト孔、３７ 排気孔、４２ 車両室内、４４ ラゲージルーム、５０ リヤシート、５６ サイドメンバ。

Claims (5)

1. 車両のラゲージルームに配置されたバッテリと、
   車両室内で開口する吸気口を含み、車両室内の空気を冷却風として前記バッテリに供給する吸気ダクトと、
   リヤシートと隙間を設けて立設され、ラゲージルームと車両室内とを区画し、前記吸気ダクトが挿通されるダクト孔が形成されるパーティションパネルとを備え、
   前記パーティションパネルには、ラゲージルーム内の空気を車両室内に排出する排気孔が形成され、
   前記排気孔は、前記ダクト孔から離間した位置に形成される、バッテリの冷却構造。
2. 前記排気孔は、前記吸気口よりも高い位置に形成される、請求項１に記載のバッテリの冷却構造。
3. 車両の車両幅方向における中心線に対して、前記吸気口および前記排気孔は、互いに反対側に配置される、請求項１または２に記載のバッテリの冷却構造。
4. 前記吸気ダクトは、ラゲージルームで分割され、互いに接続される第１部分および第２部分を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリの冷却構造。
5. 前記吸気ダクトに冷却風を流通させるファンと、
   ラゲージルームに配置され、車体を補強するフレーム部材とをさらに備え、
   前記ファンは、前記フレーム部材に固定される、請求項１から４のいずれか１項に記載のバッテリの冷却構造。

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