JP2020155341A - バッテリパック冷却構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、バッテリパックの簡素化やコンパクト化を図るべく、バッテリパックを車体に据え付ける据付部材を活用して、冷却流体がケーシング内の各部へ導けるバッテリパックの冷却構造を提供する。【解決手段】本発明は、ケーシング13と、ケーシングの一方から他方まで延在する据付部材17を有するバッテリパック11と、冷却流体をケーシング内の各部へ導入する流体導入系25を備えたバッテリパック冷却構造21で、据付部材は、一端側が開口側、他端側が底側の筒形部材で構成され、中間の筒形部分17cがケーシング内に収まり、両端部がケーシングの一方の端側と他方の端側とにおいて車体に据え付け可能とされ、据付部材の開口側の端部に、導入部27を有し、中間の筒形部分に冷却流体をケーシング内へ導出させる導出部29を有し、据付部材をケーシング内へ冷却流体を導く流路31とした。【選択図】図2
Description
本発明は、バッテリパック冷却構造に関する。
ハイブリッド車や電動自動車(いずれも車両)などでは、車体にバッテリパックが据え付けられる。多くのバッテリパックは、バッテリ機器を収めるケーシングを跨いで一方の端側から他方の端側までへ渡る据付部材を用いて、車体、例えば車体の下部に据え付けられる。
そして、ケーシング内に収めたバッテリ機器にて、電力を蓄えたり、蓄えた電力で駆動モータなどの外部機器を作動させたりする。
そして、ケーシング内に収めたバッテリ機器にて、電力を蓄えたり、蓄えた電力で駆動モータなどの外部機器を作動させたりする。
ところで、ケーシング内のバッテリ機器は、充放電作用や作動に伴う発熱量が多く、ケーシング内が高温になり、バッテリ機器が高温環境に晒されやすい。
このためバッテリパックでは、熱によるバッテリ機器の性能低下を抑えるため、特許文献1に開示されているように冷却流体、例えば車室内空気をケーシング内の各部へ供給して、ケーシング内のバッテリ機器を冷却することが行われている。
このためバッテリパックでは、熱によるバッテリ機器の性能低下を抑えるため、特許文献1に開示されているように冷却流体、例えば車室内空気をケーシング内の各部へ供給して、ケーシング内のバッテリ機器を冷却することが行われている。
バッテリ機器の冷却の多くは、ケーシング内の各部と車室内との間を中継する専用の中継ダクトを設け、この中継ダクトを通じて、車室内の空気をケーシング内の各部へ導く構造が用いられている。つまり、専用の冷却ダクトを用いて、車室内の空気(冷却流体)で、ケーシング内のバッテリ機器を冷却する手法が採用されている。
ところで、バッテリパックでも、他の分野の機器と同様、簡素化やコンパクト化が求められる。
ところが、バッテリパックでは、簡素な構造で、バッテリ機器を冷却する技術は見られなく、バッテリパックの簡素化やコンパクト化に貢献できる冷却の技術が要望されている。
ところが、バッテリパックでは、簡素な構造で、バッテリ機器を冷却する技術は見られなく、バッテリパックの簡素化やコンパクト化に貢献できる冷却の技術が要望されている。
そこで、本発明の目的は、バッテリパックの簡素化やコンパクト化を図るべく、バッテリパックを車体に据え付ける据付部材を活用して、冷却流体がケーシング内の各部へ導けるバッテリパックの冷却構造を提供する。
本発明の態様は、バッテリ機器が収められたケーシングと、同ケーシングの一方の端側から他方の端側まで延在されケーシングを車体に据え付け可能とした据付部材とを有するバッテリパックと、バッテリ機器を冷却する冷却流体をケーシング内の各部へ導入する流体導入系とを備えたバッテリパック冷却構造であって、据付部材は、ケーシングの一方の端側から他方の端側まで連続した筒形をなし、一端側を開口側とし、他端側を底側とした筒形部材で構成され、筒形部材の開口側と底側との間の筒形部分がケーシング内に収まり、両端部がケーシングの一方の端側と他方の端側とにおいてケーシング外に突き出して車体に据え付け可能とされ、流体導入系は、据付部材の開口側の端部に、冷却流体を据付部材の内部へ導く導入部を有し、据付部材のケーシング内に配置される筒形部分に、ケーシング内に開口し、流入された冷却流体をケーシング内へ導出させる複数の導出部を有し、据付部材の内部を、ケーシング内の各部へ冷却流体を導く流路とした。
本発明によれば、バッテリパックを車体に据え付ける据付部材自身が、ケーシング内の各部に冷却流体を導く流路を兼ねるので、バッテリパックは、別途、冷却流体をケーシング内の各部へ導く専用のダクトは不要のまま、バッテリパックに収めたバッテリ機器の冷却が行える。
それ故、バッテリパックは、据付部材の活用により、冷却流体を導入する専用のダクト類は不要となり、部品点数の削減化やコンパクト化が図れる。
それ故、バッテリパックは、据付部材の活用により、冷却流体を導入する専用のダクト類は不要となり、部品点数の削減化やコンパクト化が図れる。
以下、本発明を図1から図3に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図1(a)は、例えば48Vバッテリパック11(以下、単にバッテリパック11という)を搭載したマイルドハイブリッド車(例えば乗用車)のリヤ側を示している。マイルドハイブリッド車とは、48Vバッテリに蓄えた電力でモータ(図示しない)を駆動してエンジンを始動させたり、エンジン駆動による走行をアシストしたり、車載電気機器の電力を賄ったり、駆動モータからの回生電力を蓄えたりなどを可能とした車両をいう。以下、単に車両と称す。
図1(a)は、例えば48Vバッテリパック11(以下、単にバッテリパック11という)を搭載したマイルドハイブリッド車(例えば乗用車)のリヤ側を示している。マイルドハイブリッド車とは、48Vバッテリに蓄えた電力でモータ(図示しない)を駆動してエンジンを始動させたり、エンジン駆動による走行をアシストしたり、車載電気機器の電力を賄ったり、駆動モータからの回生電力を蓄えたりなどを可能とした車両をいう。以下、単に車両と称す。
この車両の主な構成を説明すると、図1(a)中の符号1は車両の車体、3は車体1の車室、5は車室3に据え付けたリヤシート、7は車室3のリヤ側に形成された荷室をそれぞれ示している。ちなみに、車室3の前側には、エンジンやモータなどで構成されたパワーユニット(図示しない)が配置される。
この車両のうち、図1(b)にも示されるように例えば荷室7のフロア7aの一部、例えばリヤシート5の直後となるフロア部分に、バッテリパック11が搭載される。さらに述べると、同フロア部分には扁平な凹部8が形成されていて、バッテリパック11は、この凹部8内に配置されている。
この車両のうち、図1(b)にも示されるように例えば荷室7のフロア7aの一部、例えばリヤシート5の直後となるフロア部分に、バッテリパック11が搭載される。さらに述べると、同フロア部分には扁平な凹部8が形成されていて、バッテリパック11は、この凹部8内に配置されている。
このバッテリパック11は、例えば図1(b)に示されるように車幅方向に延びる偏平なケーシング13内に、バッテリ機器として、48Vのバッテリ14(例えばバッテリモジュールを接続してなる)や、DC/DCコンバータ15(本願のコンバータ機器に相当)を収めた構造となっている。ちなみに、バッテリ14は車載電気機器を作動させる電力を蓄え、DC/DCコンバータ15は車載電気機器の動作に適した電源電圧に変換するものである。
具体的には、図2に示されるようにケーシング13は、車幅方向に延びる偏平なトレイ13aと、同トレイ13aの上方の開口を塞ぐ偏平なカバー13bとを有して構成される。このうちトレイ13aの底面の前後方向両側には、一対の車幅バッテリ機器据付用の据付台部16が設けられる。この据付台部16の車幅方向一方側にバッテリ14が据え付けられ、据付台部16の車幅方向他方側にDC/DCコンバータ15が据え付けられる。むろん、図示はしないが端子台や制御機器なども据え付けられる。
そして、カバー13bにてトレイ13aの上方の開口が塞がれることで、バッテリ14やDC/DCコンバータ15や端子台(図示しない)や制御機器(図示しない)などを一つの機器として集約している。
またケーシング13には、車体1に据え付けるための据付部材、例えばクロスメンバ17が組み付けられている。クロスメンバ17は車幅方向に沿って延びる部材で、十分な剛性を有する(強度部材)。このクロスメンバ17は、ケーシング13の一方の端側から他方の端側まで連続して延在する。
またケーシング13には、車体1に据え付けるための据付部材、例えばクロスメンバ17が組み付けられている。クロスメンバ17は車幅方向に沿って延びる部材で、十分な剛性を有する(強度部材)。このクロスメンバ17は、ケーシング13の一方の端側から他方の端側まで連続して延在する。
このクロスメンバ17の各端部は、荷室7のフロア7aを支持している車体1の骨格部材、例えばサイドレール1aが有る位置まで延びている(図1に図示)。このクロスメンバ17の両端部に設けた取付座部17aが、ボルトナットなど締結具(図示しない)にて、それぞれサイドレール1aに固定され、バッテリパック11を凹部8内に据え付けている。ちなみにケーシング13は、図示はしないがブラケットによっても固定してある。
このバッテリパック11に、ケーシング13内のバッテリ14やDC/DCコンバータ15を冷却するバッテリパック冷却構造21が組み込まれている。このバッテリパック冷却構造21は、冷却流体として例えば車室3内の空気をケーシング13内の各部へ導く流体導入系25を有して構成される。この流体導入系25に、クロスメンバ17を活用して、車室3内の空気をケーシング13内の各部へ導く構造が採用されている。
同流体導入系25を説明すると、図1、図2および図3のバッテリパック11の縦側断面図に示されるように流体導入系25は、クロスメンバ17に筒形部材、例えばケーシング13の一方の端側から他方端側まで連続した有底の偏平角筒形の部材を用い、このクロスメンバ17に電動ファン19を組み合わせた構造となっている。
すなわち、流体導入系25には、ケーシング13内にクロスメンバ17をケーシング内面に沿って貫通させ、電動ファン19の吸込力により車室内の空気(冷却流体)をクロスメンバ17内へ引き込み、ケーシング13内の各部へ導入させる手法が用いられている。
すなわち、流体導入系25には、ケーシング13内にクロスメンバ17をケーシング内面に沿って貫通させ、電動ファン19の吸込力により車室内の空気(冷却流体)をクロスメンバ17内へ引き込み、ケーシング13内の各部へ導入させる手法が用いられている。
具体的には、偏平角筒形のクロスメンバ17は、一端側が開口側となり、他端側が栓部材17bによって底側となり、有底をなす。そして、開口側と底側との間の中間部分17cが、トレイ13aの内面形状にならう凹形に曲成される。このクロスメンバ17の中間部分17cが、図2および図3に示されるようにトレイ13aの底面の車幅方向中央(据付台部16間)、各端面の車幅方向中央(いずれもケーシング内面)に這わせるように配置される。むろん、中間部分17cの各部は、トレイ13aの内面に取着される。
またクロスメンバ17の両端部は、トレイ13aの開口縁部に設けた貫通用の凹み部13cからトレイ13a外へ突き出る。この各端部に上記取付座部17aが設けられ、通常のクロスメンバのときと同様、取付座部17aや締結具によって車体1のサイドレール1aに据え付けられる。
そして、このトレイ13aの開口縁部に、上記カバー13bが液密的に取り付けられるにしたがい、クロスメンバ17の中間部分17cが、ケーシング13内に収められる構造となっている(貫通配置)。
そして、このトレイ13aの開口縁部に、上記カバー13bが液密的に取り付けられるにしたがい、クロスメンバ17の中間部分17cが、ケーシング13内に収められる構造となっている(貫通配置)。
このクロスメンバ17の開口側の端部には、図1〜図3に示されるように導入部をなすダクト接続部27が設けられる。またケーシング13内に収められた中間部分17cの上壁部の各部には、複数の導出孔29(本願の導出部に相当)が設けられる。
つまり、ケーシング13内には、クロスメンバ17を活用して、ダクト接続部27から導出孔29へ向かう流路31が形成される(図3に図示)。
つまり、ケーシング13内には、クロスメンバ17を活用して、ダクト接続部27から導出孔29へ向かう流路31が形成される(図3に図示)。
ダクト接続部27には、例えば車室3に開口する吸込用のダクト33が接続される。またダクト接続部27と反対側となるカバー13bの端壁には、開口34が形成されていて、この開口34に電動ファン19の吸込部が接続される。さらに電動ファン19の吹出部は、吹出空気を車室外へ導く吹出用のダクト35が接続される。
すなわち、流体導入系25は、電動ファン19の運転により、車室3内の空気を吸込用のダクト33から引いて、クロスメンバ17の内部の流路31に流通させ、複数の導出孔29からケーシング13内の各部へ導出させる。つまり、クロスメンバ17を利用して、車室3内の空気がケーシング13内の各部へ導ける構造となっている。むろん、ケーシング13内へ導出された空気は、吹出用のダクト35から車室外へ導出される。
すなわち、流体導入系25は、電動ファン19の運転により、車室3内の空気を吸込用のダクト33から引いて、クロスメンバ17の内部の流路31に流通させ、複数の導出孔29からケーシング13内の各部へ導出させる。つまり、クロスメンバ17を利用して、車室3内の空気がケーシング13内の各部へ導ける構造となっている。むろん、ケーシング13内へ導出された空気は、吹出用のダクト35から車室外へ導出される。
ちなみにバッテリ機器が据え付く据付台部16の高さ方向の寸法は、クロスメンバ17の厚み方向の寸法より大きく設定されている。
またバッテリ14は、流路31の上流側に位置する導出孔29の近辺、例えば導出孔29の直上に配置される。DC/DCコンバータ15は、流路31の下流側に位置する導出孔29の近辺、例えば導出孔29の直上に配置され、導出孔29から流出する車室3内の空気で、バッテリ機器たる、バッテリ14、DC/DCコンバータ15が効果的に冷却されるようにしている。
またバッテリ14は、流路31の上流側に位置する導出孔29の近辺、例えば導出孔29の直上に配置される。DC/DCコンバータ15は、流路31の下流側に位置する導出孔29の近辺、例えば導出孔29の直上に配置され、導出孔29から流出する車室3内の空気で、バッテリ機器たる、バッテリ14、DC/DCコンバータ15が効果的に冷却されるようにしている。
特に流通方向に直列に並ぶ導出孔29は、下流に至るにしたがい開口が大きくなるよう設定されている。これにより、上流側のバッテリ14や下流側のDC/DCコンバータ15に対して、均一な流量で導出孔29から車室内の空気を導出させ、例えば「60〜70℃」に達するようなバッテリ14でも、例えば「100℃以上」に達するようなDC/DCコンバータ15でも、十分に冷却が行われるようにしている。
つぎに、図3を参照してバッテリパック冷却構造の作用について説明する。
今、ケーシング13内の機器の冷却を開始すべく電動ファン19が運転を始めたとする。
すると、車室3内の空気は、電動ファン19の吸込力により、図3中の矢印aに示されるように吸込用のダクト33の吸込口(図示しない)から取り込まれる。この空気は、ダクト接続部27を通じて、クロスメンバ17の内部、すなわち流路31へ流れ込む。これにより、車室3内の空気は、ケーシング13内へ流れ込む。ケーシング13内に流れ込んだ空気は、流路31の上流側から下流側に沿って流れ、流路途中に有る導出孔29から、ケーシング13内の各部へ導出される。
今、ケーシング13内の機器の冷却を開始すべく電動ファン19が運転を始めたとする。
すると、車室3内の空気は、電動ファン19の吸込力により、図3中の矢印aに示されるように吸込用のダクト33の吸込口(図示しない)から取り込まれる。この空気は、ダクト接続部27を通じて、クロスメンバ17の内部、すなわち流路31へ流れ込む。これにより、車室3内の空気は、ケーシング13内へ流れ込む。ケーシング13内に流れ込んだ空気は、流路31の上流側から下流側に沿って流れ、流路途中に有る導出孔29から、ケーシング13内の各部へ導出される。
このケーシング13内へ導出される空気にて、バッテリ機器たる、ケーシング13内に収められたバッテリ14や、DC/DCコンバータ15や、端子台や、制御機器などが冷却される。
このとき、図3中の矢印bのように流路31の上流側に位置する導出孔29からは、バッテリ14の近辺へ向け空気が吹き出され、流路31の下流側に位置する導出孔29からは、DC/DCコンバータ15の近辺へ向け空気が吹き出されるため、発熱量の多い機器であるバッテリ14やDC/DCコンバータ15でも十分に冷却される。
このとき、図3中の矢印bのように流路31の上流側に位置する導出孔29からは、バッテリ14の近辺へ向け空気が吹き出され、流路31の下流側に位置する導出孔29からは、DC/DCコンバータ15の近辺へ向け空気が吹き出されるため、発熱量の多い機器であるバッテリ14やDC/DCコンバータ15でも十分に冷却される。
特に導出孔29は、流路31の下流側へ向かうにしたがい開口が大きくしてあるので、下流側でも、冷却に必要な空気流量が確保されるので、下流側に配置されたDC/DCコンバータ15の冷却性が損なわれることはない。
冷却を終えたケーシング13内の空気は、矢印dのように開口34からケーシング13外へ導出される。そして、電動ファン19を経て、吹出用のダクト35から車室3外へ導出される。
冷却を終えたケーシング13内の空気は、矢印dのように開口34からケーシング13外へ導出される。そして、電動ファン19を経て、吹出用のダクト35から車室3外へ導出される。
以上、上述したようにクロスメンバ17の中間部分17cをケーシング13内に収めてクロスメンバ17(据付部材)自身が、ケーシング13内の各部に車室3の空気(冷却流体)を導く流路31を兼ねる構造としたことにより、バッテリパック11は、別途、冷却流体をケーシング13内の各部へ導く専用のダクト類は不要なまま、内部に収めたバッテリ14、DC/DCコンバータ15といったバッテリ機器の冷却を行うことができる。
したがって、バッテリパック11は、今まで必要とされていた専用の冷却流体を導入するダクト類の部品は、クロスメンバ17(据付部材)を活用することによって不要となり、その分、バッテリパック11の部品点数の削減化やコンパクト化を図ることができる。
しかも、クロスメンバ17の中間部分17cは、トレイ13aの内面(ケーシング内面)に沿って延在されるだけでなく、流通方向に沿って導出孔29が直列に配置され、上流側の導出孔29の近辺にバッテリ14が配置され、下流側の導出孔29の近辺にDC/DCコンバータ15(コンバータ)が配置されるようにしたので、バッテリ14、DC/DCコンバータ15の冷却が十分にできる。
しかも、クロスメンバ17の中間部分17cは、トレイ13aの内面(ケーシング内面)に沿って延在されるだけでなく、流通方向に沿って導出孔29が直列に配置され、上流側の導出孔29の近辺にバッテリ14が配置され、下流側の導出孔29の近辺にDC/DCコンバータ15(コンバータ)が配置されるようにしたので、バッテリ14、DC/DCコンバータ15の冷却が十分にできる。
特に、導出孔29の開口は、下流に至るにしたがい大きくなるよう設定したので、下流側に、バッテリ14よりも高温になりやすいDC/DCコンバータ15が配置されても、十分な冷却流量が確保できる。
なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した一実施形態では、据付部材としてクロスメンバ(車幅方向に延びる部材)を用いた例を挙げたが、据付部材としてサイドメンバ(車両前後方向に延びる部材)を用いるバッテリパックであれば、サイドメンバに本発明のバッテリパック冷却構造を適用しても構わない。クロスメンバ、サイドメンバが複数本の場合でも、本発明は適用できることはいうまでない。もちろん、バッテリパックは、48Vバッテリパックでなく、通常のシリーズモード、パラレルモードなどで使用される高電圧のバッテリパックでも構わない。
なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した一実施形態では、据付部材としてクロスメンバ(車幅方向に延びる部材)を用いた例を挙げたが、据付部材としてサイドメンバ(車両前後方向に延びる部材)を用いるバッテリパックであれば、サイドメンバに本発明のバッテリパック冷却構造を適用しても構わない。クロスメンバ、サイドメンバが複数本の場合でも、本発明は適用できることはいうまでない。もちろん、バッテリパックは、48Vバッテリパックでなく、通常のシリーズモード、パラレルモードなどで使用される高電圧のバッテリパックでも構わない。
11 バッテリパック
13 ケーシング
14,15 バッテリ、DC/DCコンバータ(バッテリ機器)
17 クロスメンバ(据付部材)
21 バッテリパック冷却構造
25 流体導入系
27 ダクト接続部(導入部)
29 導出孔(導出部)
31 流路
13 ケーシング
14,15 バッテリ、DC/DCコンバータ(バッテリ機器)
17 クロスメンバ(据付部材)
21 バッテリパック冷却構造
25 流体導入系
27 ダクト接続部(導入部)
29 導出孔(導出部)
31 流路
Claims (3)
- バッテリ機器が収められたケーシングと、同ケーシングの一方の端側から他方の端側まで延在され前記ケーシングを車体に据え付け可能とした据付部材とを有するバッテリパックと、
前記バッテリ機器を冷却する冷却流体を前記ケーシング内の各部へ導入する流体導入系と、を備えたバッテリパック冷却構造であって、
前記据付部材は、前記ケーシングの一方の端側から他方の端側まで連続した筒形をなし、一端側を開口側とし、他端側を底側とした筒形部材で構成され、前記筒形部材の開口側と底側との間の筒形部分が前記ケーシング内に収まり、両端部が前記ケーシングの一方の端側と他方の端側とにおいてケーシング外に突き出して前記車体に据え付け可能とされ、
前記流体導入系は、前記据付部材の開口側の端部に、前記冷却流体を前記据付部材の内部へ導く導入部を有し、前記据付部材のケーシング内に配置される筒形部分に、前記ケーシング内に開口し、流入された冷却流体を前記ケーシング内へ導出させる複数の導出部を有し、
前記据付部材の内部を、前記ケーシング内の各部へ前記冷却流体を導く流路とした
ことを特徴とするバッテリパック冷却構造。 - 前記ケーシング内に収められたバッテリ機器は、バッテリ、コンバータ機器であり、
前記筒形部材の開口側と底側との間の筒形部分は、前記ケーシングの内面に沿って延在され、
前記複数の導出部は、前記筒形部分における流通方向に沿って直列に並んで配置され、
前記流路の上流側に位置する導出部の近辺には前記バッテリが配置され、前記流路の下流側に位置する導出部の近辺には前記コンバータ機器が配置される
ことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック冷却構造。 - 前記導出部の開口は、前記流路の上流側から下流側に至るにしたがい大きく設定される
ことを特徴とする請求項2に記載のバッテリパック冷却構造。
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