JP2017030655A - 車載用バッテリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両が浸水路で横転した場合でもバッテリへの水の侵入を抑制できるバッテリ装置を提供する。【解決手段】バッテリ２５とブロワ２１とを収納する防水ケーシング１１と、防水ケーシング１１に設けられ、ブロワ２１の空気吸込口に連通する第１開口１２と、防水ケーシング１１に設けられ、バッテリ２５の空気排出口に連通する第２開口１３と、第１開口１２に接続される吸気ダクト１４と、第２開口に接続される排気ダクト１５と、を備える車載用バッテリ装置１０であって、第１開口１２と第２開口１３とを、それぞれ車室３５の内壁面の近傍に配置し、吸気口１６を車室上方で第１開口１２と左右方向反対側の内壁面の近傍に配置し、排気口１７を車室上方で第２開口１３と左右方向反対側の内壁面の近傍に配置する。【選択図】図１

Description

本発明は、車載用バッテリ装置の構造に関する。

近年、モータを駆動源とする電気自動車やエンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両のような電動車両が多く用いられるようになってきている。これらの電動車両に搭載されるモータ駆動用のバッテリは、空気冷却式であるため、渡河走行等の際にバッテリ内部に水が浸入する可能性のあるオフロード車やクロスカントリー車には従来のエンジンを駆動源とするものが多く用いられていた。

一方、水溜り等の走行を行うトラックでは、シャシーの床下に筺体で覆われたバッテリを搭載し、筺体に吸気ダクトと排気ダクトとを接続し、吸気ダクトの吸気口と排気ダクトの排気口をタイヤの中心よりも上側に配置してバッテリの内部への水の浸入を防ぐ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、バッテリに車室外の空気を導入してバッテリの冷却を行う電動車両において、バッテリへの水分の侵入を防止するために、フロントグリルからモータを格納しているフードの下面に沿って斜め上方向に空気流路を形成して、吸込んだ空気を一端上方向に流して水分を取り除いた後、車両下部に搭載したバッテリに導入する構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、バッテリに冷却空気を導入する吸気ダクトの下面に吸気ダクト内に侵入した水分を溜める窪み状の水溜め部を設け、水溜め部に水が溜まると浮力によって排水流路を解放して水を排出するストッパを設けることが提案されている（例えば、特許文献３参照）

特開２００４−１４２５２４号公報 特開平１０−９４５号公報 特開２０１０−１３２２３２号公報

ところで、近年、渡河走行を行うオフロード車やクロスカントリー車にも電動駆動方式が取り入れらてきている。これらの車両は、例えば、シートの座面まで水に浸かるような浸水路を渡河走行する場合がある。渡河走行の際には河底の石等の状況が確認できないことが多いので、時によっては、渡河走行中に車両が横転することがある。車両が横転した場合には、特許文献１に記載されたように、単に、吸排気ダクトの吸気口、排気口をタイヤの中心より上方に配置したのみでは、バッテリへの水の侵入を防止することはできない。

そこで、本発明は、電動車両が浸水路で横転した場合でもバッテリへの水の侵入を抑制できるバッテリ装置を提供することを目的とする。

本発明のバッテリ装置は、バッテリと前記バッテリに冷却空気を送るブロワとを収納する防水ケーシングと、前記防水ケーシングに設けられ、前記ブロワの空気吸込口に連通する第１開口と、前記防水ケーシングに設けられ、前記バッテリの空気排出口に連通する第２開口と、前記第１開口に接続されて前記第１開口と反対側の吸気口から空気を吸入する吸気ダクトと、前記第２開口に接続されて前記第２開口と反対側の排気口から空気を排気する排気ダクトと、を備える車載用バッテリ装置であって、前記第１開口と前記第２開口とは、それぞれ車室の内壁面の近傍に配置され、前記吸気口は、車室上方で前記第１開口と左右方向反対側の内壁面の近傍に配置され、前記排気口は、車室上方で前記第２開口と左右方向反対側の内壁面の近傍に配置されていること、を特徴とする。

本発明は、電動車両が浸水路で横転した場合でもバッテリへの水の侵入を抑制することができるバッテリ装置を提供することができる。

本発明の実施形態のバッテリ装置を搭載した電動車両を示す斜視図である。 本発明の実施形態のバッテリ装置に用いられる電池パックの斜視図である。 本発明の実施形態のバッテリ装置を搭載した電動車両の側面図である。 本発明の実施形態のバッテリ装置を搭載した電動車両を車両正面側から見た断面図である。 本発明の実施形態のバッテリ装置の斜視図である。 本発明の実施形態のバッテリ装置を搭載した電動車両が渡河走行中に左に横転した状況を示す斜視図である。 図６に示す状態において、電動車両に搭載したバッテリ装置の一部が水没した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態のバッテリ装置を搭載した電動車両が渡河走行中に右に横転した状況を示す斜視図である。 図８に示す状態において、電動車両に搭載したバッテリ装置の一部が水没した状態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態のバッテリ装置の斜視図である。 図１０に示すバッテリ装置の側面図である。 図１０、１１に示すバッテリ装置に用いられる逆止弁付水抜きグロメットの断面図である。 本発明の他の実施形態のバッテリ装置を搭載した電動車両を車両正面側から見た断面図である。 本発明の他の実施形態のバッテリ装置を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１，２，５に示すように、本実施形態の車載用のバッテリ装置１０は、電動車両３０の車室３５に搭載され、内部にバッテリ２５とブロワ２１とを収納する防水ケーシング１１と、防水ケーシング１１の第１開口１２に接続される吸気ダクト１４と、防水ケーシング１１の第２開口１３に接続される排気ダクト１５とを備えている。なお、各図において、上下、前後左右の表示は、電動車両３０、或いは車室３５の上下、前後左右方向を示す。

図２に示すように、防水ケーシング１１の第１開口１２とブロワ２１の空気吸込口２２との間は第１接続ダクト２４によって接続されている。また、ブロワ２１の空気吐出口２３とバッテリ２５の冷却空気入口との間は第２接続ダクト２７で接続され、バッテリ２５の空気排出口２６と防水ケーシング１１の第２開口１３との間は第３接続ダクト２８で接続されている。防水ケーシング１１と内部に収容されたバッテリ２５、ブロワ２１、第１〜第３接続ダクト２４，２７，２８とは電池パック２０を構成する。

図１に示す吸気ダクト１４の吸気口１６から吸い込まれた車室３５内の空気は、防水ケーシング１１の第１開口１２から第１接続ダクト２４を通ってブロワ２１に吸い込まれ、ブロワ２１で加圧された空気は冷却空気として第２接続ダクト２７からバッテリ２５に流入し、バッテリ２５を冷却して温度が上昇した空気は、バッテリ２５の空気排出口２６から第３接続ダクト２８を通って防水ケーシング１１の第２開口１３に流れ、第２開口１３から排気ダクト１５に流出し、図１に示す排気ダクト１５の排気口１７から車室３５の中に排気される。

図３，４に示すように、電池パック２０は、電動車両３０の車室３５の後席シート３２の下に、防水ケーシング１１の第１開口１２、第２開口１３が車室３５の左側の内壁近傍となるように搭載されている。図１、図３〜５に示すように、吸気ダクト１４は、第１開口１２から車室３５の天井３８の近くまで上方向に延びた後、車室３５の天井３８に沿って電動車両３０の右方向に向かって略水平に車室３５の右側の内壁近傍まで延び、その後、車室３５の天井３８に沿って電動車両３０の前方向に向かって延びて、吸気口１６が電動車両３０の前方向に向かって開口するよう配索されている。なお、吸気ダクト１４は、は、車室３５の右側の内壁近傍まで延びた後、天井３８に対して下向きに延びて吸気口１６が電動車両３０の上方以外に開口するよう配索されるようにしてもよい。また、排気ダクト１５は、第２開口１３から車室３５の天井３８の近くまで上方向に延びた後、車室３５の天井３８に沿って電動車両３０の右方向に向かって略水平に車室３５の右側の内壁近傍まで延び、その後、車室３５の天井３８に沿って電動車両３０の後ろ方向に向かって延びて、排気口１７が電動車両３０の後ろ方向に向かって開口するよう配索されている。なお、排気ダクト１５は、車室３５の右側の内壁近傍まで延びた後、天井３８に対して下向きに延びて排気口１７が電動車両３０の上方以外に開口するよう配索されるようにしてもよい。

図１〜５を参照して説明したように、本実施形態のバッテリ装置１０は、防水ケーシング１１の第１開口１２と第２開口１３とが車室３５の下部の左側の内壁近傍に配置され、吸気口１６と排気口１７とが車室３５の天井３８に近い高さで車室３５の右側の内壁近傍に配置されている。つまり、吸気口１６は、車室３５の上方で第１開口１２と左右方向反対側の車室３５の内壁面の近傍に配置され、排気口１７は、車室３５の上方で第２開口１３と左右方向反対側の車室３５の内壁面の近傍に配置されている。

このように構成されたバッテリ装置１０を搭載した電動車両３０は、バッテリ装置１０の吸気口１６、排気口１７が電動車両３０の天井３８近傍に配置されているので、図３，４に二点鎖線で示すように、水面５１が電動車両３０の前席シート３１に座っている乗員６０の腰あたりまで、或いは、後席シート３２の座面を超える程度まで、水没した状態で河川５５を渡る渡河走行を行う場合でも、渡河走行中に水が電池パック２０の中に流入することはない。

次に、図６〜９を参照しながら、図１〜５を参照して説明したバッテリ装置１０を搭載した電動車両３０が渡河走行時に横転した場合でも電池パック２０の内部に水が浸入してこないことを説明する。図６に示すように、渡河走行中に電動車両３０が左側に横転した場合、電動車両３０の左半分が河川５５の中に水没する。つまり、電動車両３０の左半分が水面５１の下になってしまう。この場合、乗員６０は、車両の右側外壁面上に立っている。

このように、電動車両３０の左半分が水没すると、搭載されているバッテリ装置１０の左半分も河川５５の中に水没し、図７に示すような状態となる。図７に示すように、水面５１は、電動車両３０の防水ケーシング１１の配置されている前後方向位置における車両外壁から深さＨ１の位置５２まで達し、防水ケーシング１１は位置５２まで水没する。また、吸気ダクト１４、排気ダクト１５も同様に車両外壁から深さＨ１の位置５３まで水没する。しかし、吸気口１６と排気口１７とは電動車両３０の車室３５の右側の内壁近傍に配置されて、水面５１より上に出ているため、吸気口１６、排気口１７から河川５５の水が電池パック２０の内部に侵入することはない。

一方、図８に示すように、渡河走行中に電動車両３０が右側に横転した場合、電動車両３０の右半分が河川５５の中に水没する。この場合、乗員６０は、車両の左側外壁面上に立っている。

このように、電動車両３０の右半分が水没すると、搭載されているバッテリ装置１０の右半分も河川５５の中に水没し、図９に示すような状態となる。図９に示すように、水面５１は、電動車両３０の防水ケーシング１１の配置されている前後方向位置における車両外壁から深さＨ２の位置５６まで達し、防水ケーシング１１は位置５６まで水没する。また、吸気ダクト１４、排気ダクト１５も同様に車両外壁から深さＨ２の位置５７まで水没する。この場合、吸気口１６と排気口１７も水没するので、吸気ダクト１４、排気ダクト１５の内部に河川５５の水が浸入してくる。しかし、防水ケーシング１１の第１開口１２と第２開口１３とは電動車両３０の車室３５の左側の内壁近傍に配置されて、水面５１より上に出ているため、吸気口１６、排気口１７から吸気ダクト１４、排気ダクト１５の中に侵入した水は、第１開口１２、第２開口１３を通って電池パック２０の内部に侵入することはない。

以上説明したように、本実施形態のバッテリ装置１０は、防水ケーシング１１の第１開口１２と第２開口１３とが車室３５の左側の内壁近傍に配置され、吸気口１６と排気口１７とが車室３５の天井３８に近い高さで車室３５の右側の内壁近傍に配置されているので、電動車両３０が渡河走行中に左に横転した場合には、河川５５の水面５１は車室３５の右側の内壁近傍の吸気口１６、排気口１７まで達せず、電動車両３０が右に横転した場合には、河川５５の水面５１は車室３５の左側の内壁近傍に配置されている第１開口１２、第２開口１３まで達しない。このため、渡河走行中に左右どちらに横転した場合でも河川５５の水が電池パック２０の中に侵入することを防止することができる。

次に、図１０〜１２を参照して本発明の他の実施形態について説明する。先に図１〜１９を参照して説明したのと同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。先に、図９を参照して説明したように、電動車両３０が右に横転した場合、河川５５の水は電池パック２０には侵入しないものの、吸気ダクト１４、排気ダクト１５の中に侵入してくる。このため、横転した電動車両３０を図１、３，４に示す様な通常の状態に復帰させた場合、吸気ダクト１４、排気ダクト１５の内部に滞留した水が第１開口１２、第２開口１３から電池パック２０の中に侵入する可能性がある。そこで、本実施形態のバッテリ装置７０では、図１０、１１に示すように、吸気ダクト１４と第１開口１２との接続部分に第１開口１２から下向きに凸に湾曲した水溜め部７１を設け、排気ダクト１５と第２開口１３との接続部分に第２開口１３から下向きに凸に湾曲した水溜め部７２を設け、車室３５の床板３３に取り付けられた逆止弁付水抜きグロメット８０、８０と水溜め部７１，７２との間をそれぞれドレン配管７３，７４で接続している。図１１に示すように、吸気ダクト１４の水溜め部７１の上部内壁面は、第１開口１２の上端よりも上下方向距離Ｄ１だけ低く、吸気ダクト１４の水溜め部７１の下部内壁面は、第１開口１２の下端よりも上下方向距離Ｄ２だけ低くなっている。また、排気ダクト１５の水溜め部７２の上部内壁面は、第２開口１３の上端よりも上下方向距離Ｄ３だけ低く、排気ダクト１５の水溜め部７２の下部内壁面は、第２開口１３の下端よりも上下方向距離Ｄ４だけ低くなっている。

これにより、図１１中に示す破線のように、吸気ダクト１４、排気ダクト１５の中に滞留した水が電池パック２０に向かって流れてきても、その水を各水溜め部７１，７２から各ドレン配管７３，７４を通って各逆止弁付水抜きグロメット８０に落下させ、各逆止弁付水抜きグロメット８０から床板３３の下に設けられた排水溝３９を通して車室３５の外に排出することができる。

図１２に示すように、逆止弁付水抜きグロメット８０は、入口開口８２と出口開口８３とを有する円形でパンケーキ状のケーシング８１と、ケーシング８１の内部に構成された弁座８４と、回転軸８６を中心に回転自在に取り付けられた弁体８５とを備えている。ケーシング８１は車室３５の床板３３に取り付けられると、床板３３の上面に入口開口８２が位置し、床板３３の下面に出口開口８３が位置するように構成されている。弁体８５は図示しないコイルスプリングで弁座８４に押し付けられており、ドレン配管７３，７４を通って水が落下してくると水の重みによって弁体８５が開いて水を入口開口８２から出口開口８３に向かって流出させる。逆止弁付水抜きグロメット８０は、出口開口８３から入口開口８２に向かっては流体を流さないので、外部の水或いは空気が逆止弁付水抜きグロメット８０を通って電池パック２０の内部に侵入することはない。なお、吸気ダクト１４、排気ダクト１５に滞留した水を排出した後、ブロワ２１を回転させた場合、排気ダクト１５の水溜め部７２の圧力は略大気圧で逆止弁付水抜きグロメット８０を開とするほど高くならないので、バッテリ２５を冷却した空気が逆止弁付水抜きグロメット８０を通って外部に流出することはない。

本実施形態のバッテリ装置７０は、先に図１〜９を参照して説明した実施形態のバッテリ装置１０と同様の効果に加え、渡河走行中の横転により吸気ダクト１４、排気ダクト１５の中に水が滞留した場合であっても、その水が電池パック２０の中に流入することを防止することができる。

次に、図１３を参照して他の実施形態のバッテリ装置９０について説明する。先に図１〜１２を参照して説明したのと同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

図１３に示すバッテリ装置９０は、吸気ダクト１４、排気ダクト１５の左右方向に延びる部分に吸気口１６、排気口１７が下方となるような傾斜をつけたものである。このようにすることで、渡河走行中の横転により吸気ダクト１４、排気ダクト１５の中に水が滞留した場合であっても、電動車両３０の復帰の際に吸気口１６、排気口１７に滞留していた水を車室３５の内部に排出させることができるので、吸気ダクト１４、排気ダクト１５の内部に滞留した水が電池パック２０の中に侵入することを防止することができる。

次に、図１４を参照して他の実施形態のバッテリ装置９５について説明する。先に図１〜１２を参照して説明したのと同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

図１４に示すバッテリ装置９５は、防水ケーシング１１の第１開口１２が車室３５の右側の内壁近傍に配置され、吸気口１６が車室３５の天井３８に近い高さで車室３５の左側の内壁近傍に配置され、防水ケーシング１１の第２開口１３が車室３５の左側の内壁近傍に配置され、排気口１７が車室３５の天井３８に近い高さで車室３５の右側の内壁近傍に配置されている。このため、電動車両３０が渡河走行中に左に横転した場合には、河川５５の水面は第１開口１２、排気口１７のいずれにも達せず、電動車両３０が右に横転した場合には、河川５５の水面５１は吸気口１６、第２開口１３のいずれにも達しない。このため、渡河走行中に左右どちらに横転した場合でも河川５５の水が電池パック２０の中に侵入することを防止することができる。上記の効果は、吸気口１６が車室３５の上方で第１開口１２と左右方向反対側の車室３５の内壁面の近傍に配置され、排気口１７が車室３５の上方で第２開口１３と左右方向反対側の車室３５の内壁面の近傍に配置されていることによるものであるから、図１４とは逆に、防水ケーシング１１の第２開口１３を室３５の右側の内壁近傍に配置し、排気口１７を車室３５の天井３８に近い高さで車室３５の左側の内壁近傍に配置し、防水ケーシング１１の第１開口１２を車室３５の左側の内壁近傍に配置し、吸気口１６を車室３５の天井３８に近い高さで車室３５の右側の内壁近傍に配置するようにしてもよい。

１０，７０，９０，９５ バッテリ装置、１１ 防水ケーシング、１２ 第１開口、１３ 第２開口、１４ 吸気ダクト、１５ 排気ダクト、１６ 吸気口、１７ 排気口、２０ 電池パック、２１ ブロワ、２２ 空気吸込口、２３ 空気吐出口、２４，２７，２８ 接続ダクト、２５ バッテリ、２６ 空気排出口、３０ 電動車両、３１ 前席シート、３２ 後席シート、３３ 床板、３５ 車室、３８ 天井、３９ 排水溝、５１ 水面、５２，５３，５６，５７ 位置、５５ 河川、６０ 乗員、７１，７２水溜め部、７３，７４ ドレン配管、８０ グロメット、８１ ケーシング、８２ 入口開口、８３ 出口開口、８４ 弁座、８５ 弁体、８６ 回転軸。

Claims (1)

1. バッテリと前記バッテリに冷却空気を送るブロワとを収納する防水ケーシングと、
   前記防水ケーシングに設けられ、前記ブロワの空気吸込口に連通する第１開口と、
   前記防水ケーシングに設けられ、前記バッテリの空気排出口に連通する第２開口と、
   前記第１開口に接続されて前記第１開口と反対側の吸気口から空気を吸入する吸気ダクトと、
   前記第２開口に接続されて前記第２開口と反対側の排気口から空気を排気する排気ダクトと、を備える車載用バッテリ装置であって、
   前記第１開口と前記第２開口とは、それぞれ車室の内壁面の近傍に配置され、
   前記吸気口は、車室上方で前記第１開口と左右方向反対側の内壁面の近傍に配置され、
   前記排気口は、車室上方で前記第２開口と左右方向反対側の内壁面の近傍に配置されていること、
   を特徴とする車載用バッテリ装置。

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