JP5930251B2 - 電池パックの送風構造 - Google Patents

Description

本発明は、電池パックの送風構造に関する。

従来より、駆動源として電動機を有する車両では、電動機に電力を供給する電池パックが備えられている。そして、このような電池パックでは、電池パック内の電池モジュールは、充放電時に発熱することが知られている。
そこで、電池パックの周辺に排出ファンを備え、排出ファンによって電池パック内に冷却風を導入して電池モジュールの温度上昇を抑制している。

しかしながら、排出ファンを電池パックの側方に備える車両では、車両衝突時に排出ファンに衝突荷重が加わり、排出ファンが移動することで排出ファンが電池パックと接触し、電池パック内の電池モジュールを損傷させる虞がある。
このようなことから、特許文献１では、排出ファン（冷却ファン）を載置するファン載置部にガイド部を設け、排出ファンに衝突荷重が加わっても、ガイド部が変形することで排出ファンと電池パックとの接触を回避する構造としている。

特開２０１３−８６６０５号公報

上記特許文献１の車両用電池パックユニットでは、ファン載置部にガイド部を設けて、冷却ファンへ衝突荷重が加わっても、ガイド部が変形することで、排出ファンと電池パックとの接触を回避している。
しかしながら、このようなガイド部を設けることは、部品点数の増加及び構造の複雑化に繋がり、延いてはコストの増加に繋がり好ましいことではない。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構造で排出ファンと電池パックとの接触を回避することのできる電池パックの送風構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の電池パックの送風構造は、車両の駆動源に電力を供給する電池パックと、前記電池パックの吸気口または排気口にダクトを介して接続されて、前記電池パック内の空気を吸排するファンとを備え、前記ダクトは、一端が前記ファンの前記車両の車体上下方向の下部に接続されると共に、前記ファンの下部から前記電池パック側の前記ファンの外側形状に沿って前記車体上下方向の上方に延伸し、当該延伸した先の端部となる他端が前記吸気口または前記排気口に接続されることを特徴とする。

また、好ましくは、前記電池パックの吸気口または排気口の上縁と前記ファンの上面は、略同一平面上に位置するのがよい。
また、好ましくは、上面に凹み部が設けられるのがよい。
また、好ましくは、前記電池パックは、前記ファンの位置する側の前記ファンに対向する部位に前記ファンに向かうにつれ前記車体上下方向の下方に傾斜する傾斜部が形成されるのがよい。

また、好ましくは、前記ファンは、前記車両の車体に脆弱部を有する取付部材を介して取り付けられるのがよい。
また、好ましくは、前記電池パック、前記ダクト及び前記ファンは、前記車両の荷室の下方に配設されるのがよい。

本発明によれば、電池パックの吸気口または排気口とファンとを接続するダクトを、一端がファンの下部に接続されると共に、ファンの車体上下方向の下部から電池パック側のファンの外側形状に沿って車体上下方向の上方に延伸し、当該延伸した先の端部が電池パックの吸気口または排気口に接続するように形成している。したがって、例えば、車両の衝突等でファンに衝突荷重が加わるような場合には、ファンが上方に移動するようにダクトが変形するので、新たな構成部品を用いずに、簡易な構成でファンと電池パックとの接触を防止することができる。

また、電池パックの吸気口または排気口の上縁とファンの上面とを略同一平面上に位置させることで、電池パックの吸気口または排気口とファンとの間にダクトが介在することになり、例えば、車両の衝突時にダクトが電池パックの吸気口または排気口とファンとの間で変形することにより、より多くの衝突エネルギを吸収することができる。
また、電池パックの吸気口または排気口の上縁とファンの上面を略同一平面上に位置させることで、平らな面を形成することができ、上方へ突出する部位を無くすことができるので、例えば、電池パック、ダクト及びファンの車両の荷室の下方への搭載を容易にすることができる。

また、ダクトの上面に凹み部を設けることで、車両の衝突等でファンに衝突荷重が加わるような場合には、ダクトが凹み部より上方に変形しやすくなるので、ファンと電池パックとの接触を防止することができる。
また、ファンの位置する側の側面の電池パックのファンと対向する部位にファン側に向かうにつれ車体上下方向の下方に傾斜する傾斜部を形成することで、例えば、車両の衝突等でファンが電池パック側に移動しても、傾斜部にてファンを上方に移動させることができるので、例え、ファンと電池パックとが接触しても、ファンによる電池パック内の機器の損傷を防止することができる。

また、車両の車体に脆弱部を有する取付部材を介して、ファンを取り付けているので、例えば、車両の衝突等でファンに衝突荷重が加わると、取付部材の脆弱部が破断することになり、取付部材によるファンの上方への移動の阻害を防止することができる。
また、電池パック、ダクト及びファンを車両の荷室の下部に配設することで、車両の荷室容積をより多く確保することができる。

本発明に係る電池パックの送風構造が適用された車両の後方部分の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る電池パックの送風構造が適用された車両の後方部分の概略構成を示す上面視図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 冷却ファンモジュールの概略構成を示す斜視図である。 冷却ファンモジュールの側面視である。 冷却ファンモジュール固定用ブラケットの概略形状を示す斜視図である。 衝撃入力時の変形状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る電池パックの送風構造が適用された車両の後方部分の概略構成を示す斜視図である。図２は、本発明に係る電池パックの送風構造が適用された車両の後方部分の概略構成を示す上面視図である。図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。なお、図２及び図３は、冷却ファンモジュールを車体に固定するためのブラケットの記載を省略している。図４は、冷却ファンモジュールの概略構成を示す斜視図である。図５は、冷却ファンモジュールの側面視である。そして、図６は、冷却ファンモジュール固定用ブラケットの概略形状を示す斜視図である。なお、それぞれの図中の矢印「前」は、車両の車体前方向を、矢印「横」は、車両の車体幅方向を、矢印「上」は、車両の車体上方向をそれぞれ示す。

図１から図３に示すように、本発明に係る電池パックの送風構造が適用された車両１は、駆動源としての電動モータを有する電動車両である。そして、車両１は、車両１を構成する車体２、吸気ダクト１０、電池パック２０、冷却ファンモジュール３０、ブラケット４０（取付部材）、ブラケット４１（取付部材）及び排気ダクト４２で構成されている。

車両１の車体２は、車両１の後方部分に荷室３を有するように形成されている。荷室３の下部を形成するフロアパネル４には、凹んで収納部５が形成されている。そして、荷室３は、車体２の前方部分と収納部５とを荷室ボード６にて間仕切りされている。
吸気ダクト１０は、車両１の車室内より電池パック２０内に空気を導入可能なように管状に形成されている。

電池パック２０は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成されるものである。そして、電池パック２０は、電池セルを監視するセルモニタリングユニットを備え複数の電池セルで構成される複数の電池モジュールと、セルモニタリングユニットの出力に基づき電池モジュールの温度及び電池残量等を監視するバッテリモニタリングユニットと、高電圧を導電する導電部品とが、薄板の金属製の電池パックカバー２１と、薄板の金属製の電池パックケース２２とに内包されて一体に構成されている。

電池パックカバー２１は、車載状態において、冷却ファンモジュール３０と対向する側面（本発明のファンの位置する側の側面、及びファンの位置する側のファンに対向する部位に相当）２３を冷却ファンモジュール３０側に向かうにつれ下方に傾斜させるようにして形成されている（本発明の傾斜部に相当）。また、電池パックカバー２１の側面２３には、冷却ファンモジュール３０の吸気側ダクト３３を接続する図示しない排気口が形成されている。また、電池パックカバー２１の側面２３の反対側の側面２４には、吸気ダクト１０を接続する図示しない吸気口が形成されている。

そして、このような電池パック２０は、車載状態において、車両１の車体幅方向となる側のそれぞれの側部に、車体幅方向に突出する二対の取付フレーム２５を備えている。
図４及び図５に示すように、冷却ファンモジュール３０は、排出ファンである冷却ファン（本発明のファンに相当）３１、排気側ダクト３２及び吸気側ダクト（本発明のダクトに相当）３３で構成されている。

冷却ファン３１は、図示しないモータによりファンを回転させ、電池パック２０内から電池パック２０内で熱せられた空気を排出するものである。なお、モータは、強固な金属部品にて構成されている。
排気側ダクト３２は、冷却ファン３１より排出される空気を排気ダクト４２に導く略管状のものである。そして、排気側ダクト３２は、排出口３４を有している。また、排気側ダクト３２は、冷却ファンモジュール３０の車載状態において、車体下方視で、冷却ファン３１を挿入可能な図示しない開口部を有して排気側ダクト３２を上下に貫通する貫通部を有している。また、排気側ダクト３２は、当該貫通部より時計回りに通路面積が徐々に大きくなる略渦巻き状に形成され、排出口３４に接続する図示しない空気通路を有している。また、排気側ダクト３２には、冷却ファンモジュール３０をブラケット４０及びブラケット４１を介して車体２のフロアパネル４に取り付けるための取付部３５が形成されている。なお、排気側ダクト３２は、樹脂材で形成されている。

吸気側ダクト３３は、冷却ファン３１により電池パック２０より排出される空気を冷却ファン３１に導く略管状のものであって、樹脂材で形成されている。そして、吸気側ダクト３３は、排気側ダクト３２と接続する図示しない開口部を有している。また、吸気側ダクト３３は、冷却ファンモジュール３０の車載状態における車体幅方向視で、冷却ファン３１の車体上下方向の下方より排気側ダクト３２の外側形状（本発明の電池パック側のファンの外側形状に相当）に沿って上方に延伸するように形成されている。そして、吸気側ダクト３３は、当該上方に延伸するように形成された部位から電池パック２０の電池パックカバー２１の排気口に向かって屈曲する屈曲部３９を有している。また、吸気側ダクト３３は、屈曲部３９から電池パックカバー２１の排気口に向かって延伸し、上面が平らな延伸部３８を有するように形成されている。そして、延伸部３８には、電池パックカバー２１の排気口と接続する吸気口３６が形成されている。なお、延伸部３８の上面は、冷却ファンモジュール３０の組み立て状態で、冷却ファン３１の上面と略同一平面上に位置するように形成されている。また、冷却ファンモジュール３０の車載状態において、屈曲部３９と吸気口３６との間の吸気側ダクト３３の延伸部３８の上面（本発明の上面に相当）には、車体幅方向視で車体２の前方側が傾斜し、後方側が直立した断面略Ｖ字形状の凹み部３７が形成されている。

そして、吸気側ダクト３３の開口部と排気側ダクト３２の貫通部とが連通するように、吸気側ダクト３３上に排気側ダクト３２が配設されている。そして、排気側ダクト３２の開口部に冷却ファン３１が挿入されて冷却ファンモジュール３０が形成されている。即ち、吸気側ダクト３３は、冷却ファン３１を介して排気側ダクト３２と連通している。
図６に示すように、ブラケット４０は、薄板の金属で、断面略Ｚ字状に形成されている。ブラケット４０のそれぞれの端部には、フロア取付部４０ａとファン固定部４０ｂとが形成されている。フロア取付部４０ａには、ブラケット４０を車体２のフロアパネル４に固定するための複数（本実施形態では２個）の取付穴４０ｃが形成されている。そして、ファン固定部４０ｂには、冷却ファンモジュール３０を固定するための取付穴４０ｄが形成されている。

図６に示すように、ブラケット４１は、薄板の金属で、ブラケット４１の側面視で、略Ｚ字状に形成されている。ブラケット４１のそれぞれの端部には、フロア取付部４１ａとファン固定部４１ｂとが形成されている。フロア取付部４１ａには、ブラケット４１を車体２のフロアパネル４の収納部５に固定するための複数（本実施形態では２個）の取付穴４１ｃが形成されている。そして、ファン固定部４１ｂには、冷却ファンモジュール３０を固定するための複数（本実施形態では２個）の取付穴４１ｄが形成されている。
また、ブラケット４１の縦壁４１ｅには、切欠状にして脆弱部４１ｆが設けられている。

そして、ブラケット４０のファン固定部４０ｂとブラケット４１のファン固定部４１ｂは、冷却ファンモジュール３０の車載状態において、冷却ファン３１のモータと電池パックカバー２１の排気口とが同一の高さとなるように高さが設定されている。
排気ダクト４２は、管状に形成され、冷却ファンモジュール３０より排出される空気を車体２の外に導くものである。

このように構成されたそれぞれの部品は、図１から図３に示すように、車載時には、電池パック２０については、車体２の収納部５内に位置するように、二対の取付フレーム２５を介して車体２のフロアパネル４に固定され、冷却ファンモジュール３０については、電池パック２０の後方で、車体２の収納部５内に位置するように、ブラケット４０及びブラケット４１を介して車体２の収納部５に固定される。また、冷却ファンモジュール３０の吸気側ダクト３３の吸気口３６は、電池パック２０の電池パックカバー２１の排気口に、電池パックカバー２１の排気口の上縁と冷却ファン３１の上面とが略同一平面上に位置するように接続されている。即ち、冷却ファンモジュール３０は、冷却ファン３１のモータと電池パック２０の排気口とが同一の高さとなるように固定される。そして、吸気側ダクト３３の吸気口３６と電池パックカバー２１の排気口とは連通している。また、電池パックカバー２１の吸気口と吸気ダクト１０とが連通するように接続され、冷却ファンモジュール３０の排気側ダクト３２と排気ダクト４２とが連通するように接続される。なお、これら吸気ダクト１０、電池パック２０、冷却ファンモジュール３０、ブラケット４０、ブラケット４１及び排気ダクト４２は、車載時には、荷室ボード６の下方に配置される。

次に、このように構成された車両１において、車両１の後方から車両１に他車両等が衝突してきた時の車両１の状態を説明する。
図７は、衝撃入力時の変形状態を示す模式図である。図７の矢印「前」は、車両の車体前方向を、矢印「上」は、車両の車体上方向をそれぞれ示す。なお、図７の上段は、衝突前、中段は、衝突初期、下段は、衝突後期をそれぞれ示している。そして、図７の黒塗り矢印は、衝突荷重の入力方向を示している。なお、図７では、ブラケット４０とブラケット４１の記載を省略している。

図７の中段に示すように、車両１の後方から車両１に他車両等が衝突すると、車両１の後方から前方に向け、車体２を介して冷却ファンモジュール３０に衝突荷重が加わる。すると、車体２のうち車両１の収納部５及びフロアパネル４が変形すると共に、冷却ファンモジュール３０に荷重が加わることで、ブラケット４１の脆弱部４１ｆよりブラケット４１が破断し、冷却ファンモジュール３０が車両１の前方に移動を開始する。このとき、冷却ファンモジュール３０の吸気側ダクト３３は、冷却ファンモジュール３０の車体上下方向の下部より、排気側ダクト３２の外側形状に沿って上方に延伸し、冷却ファンモジュール３０の組み立て時に冷却ファン３１と同一の高さとなる位置から電池パック２０側に向かって延伸するよう構成され、吸気側ダクト３３の延伸部３８に凹み部３７が形成されているので、冷却ファン３１が上方向に移動するように吸気側ダクト３３が変形する。

そして、図７の下段に示すように、衝突荷重の入力が継続すると、衝突荷重の入力に伴い収納部５及びフロアパネル４の変形、及び冷却ファンモジュール３０の吸気側ダクト３３と排気側ダクト３２の変形が進行することになるが、冷却ファン３１が電池パック２０上に移動することになり、電池パック２０と冷却ファン３１との接触を回避することができる。
したがって、電池パック２０と冷却ファン３１との接触を回避するための新たな構成部品を用いずに、簡易な構成で冷却ファン３１と電池パック２０との接触を防止することができる。

また、例え冷却ファン３１が、電池パック２０の電池パックカバー２１と接触しても、電池パックカバー２１の冷却ファンモジュール３０側の側面２３は冷却ファンモジュール３０側に向かうにつれ車体上下方向の下方に傾斜するように形成されているので、冷却ファン３１が当該傾斜と接触することで、冷却ファン３１を電池パック２０の上方に向かって移動させることができ、冷却ファン３１による電池パック２０内の電池モジュール等の損傷を防止することができる。

また、冷却ファンモジュール３０の吸気側ダクト３３の吸気口３６を電池パック２０の電池パックカバー２１の排気口に、電池パックカバー２１の排気口の上縁と冷却ファン３１の上面とが略同一平面上に位置するように接続している。即ち、電池パック２０の排気口と冷却ファンモジュール３０の冷却ファン３１とを同一の高さに位置させ、冷却ファンモジュール３０の車載時に冷却ファン３１と同一の高さとなる位置から電池パック２０側に向かって延伸する形状に冷却ファンモジュール３０の吸気側ダクト３３を形成している。これにより、吸気側ダクト３３が電池パック２０の排気口と冷却ファン３１との間に介在し、車両の衝突時に吸気側ダクト３３が電池パック２０の排気口と冷却ファン３１との間で変形することになるので、より多くの衝突エネルギを吸収することができる。

また、冷却ファンモジュール３０の吸気側ダクト３３の吸気口３６を電池パック２０の電池パックカバー２１の排気口に、電池パックカバー２１の排気口の上縁と冷却ファン３１の上面とが略同一平面上に位置するように接続することで、吸気側ダクト３３の延伸部３８の上面を平面にすることができる。そして、延伸部３８の上面を冷却ファンモジュール３０の組み立て状態で、冷却ファン３１の上面と略同一平面上に位置するように形成することで、車載時には、吸気ダクト１０、電池パック２０、冷却ファンモジュール３０、ブラケット４０、ブラケット４１及び排気ダクト４２を荷室ボード６の下方に配置することができ、荷室３の荷室容積をより多く確保することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態では、凹み部３７を断面略Ｖ字形状に形成したが、これに限定されるものではなく、凹み部３７は、車両１の後方からの冷却ファン３１への衝突荷重入力時に当該冷却ファン３１を車両１の上方向に移動させるように吸気側ダクト３３が変形可能であれば、断面略Ｕ字状であっても、その他の形状であってもよい。
また、本実施形態では、ブラケット４１の縦壁４１ｅに脆弱部４１ｆを設けているが、これに限定されるものではなく、脆弱部は、車両１の後方からの追突等で冷却ファンモジュール３０に衝突荷重が加わったときに、冷却ファンモジュール３０が車体２より外れる構造となっていれば、どのような構造であってもよい。

また、本実施形態では、本発明を電池パック２０内を冷却する冷却ファンモジュール３０に適用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、本発明を、吸入ファンを有してダクトが電池パックの吸気口に接続され、低温時に電池パックを加熱する暖房装置に適用可能であることは言うまでもない。

１ 車両
２ 車体
２０ 電池パック
２１ 電池パックカバー
２２ 電池パックケース
３０ 冷却ファンモジュール
３１ 冷却ファン（ファン）
３２ 排気側ダクト
３３ 吸気側ダクト（ダクト）
３７ 凹み部
４０ ブラケット
４１ ブラケット
４１ｅ 縦壁
４１ｆ 脆弱部

Claims (5)

1. 車両の駆動源に電力を供給する電池パックと、前記電池パックの吸気口または排気口にダクトを介して接続されて、前記電池パック内の空気を吸排するファンと、を備え、
   前記ダクトは、一端が前記ファンの前記車両の車体上下方向の下部に接続されると共に、前記ファンの下部から前記電池パック側の前記ファンの外側形状に沿って前記車体上下方向の上方に延伸し、当該延伸した先の端部となる他端が前記吸気口または前記排気口に接続され、
   前記電池パックは、前記ファンの位置する側の前記ファンに対向する部位に前記ファンに向かうにつれ前記車体上下方向の下方に傾斜する傾斜部が形成されることを特徴とする、電池パックの送風構造。
2. 前記電池パックの吸気口または排気口の上縁と前記ファンの上面は、略同一平面上に位置することを特徴とする、請求項１に記載の電池パックの送風構造。
3. 前記ダクトは、上面に凹み部が設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の電池パックの送風構造。
4. 前記ファンは、前記車両の車体に脆弱部を有する取付部材を介して取り付けられることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電池パックの送風構造。
5. 前記電池パック、前記ダクト及び前記ファンは、前記車両の荷室の下方に配設されることを特徴とする、請求項１から３及び５のいずれか１項に記載の電池パックの送風構造。

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