JP6300593B2 - 車両用バッテリの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のルーフパネル上に搭載されるバッテリを冷却する車両用バッテリの冷却構造に関するものである。

従来、バスのような車両では、高齢化社会に向けたバリアフリー対策として前扉部から後扉部まで段差を無くしたノンステップ化や車内移動性の向上が求められている。このような要求に伴い、バスでは客室内の空間を確保するため、バッテリはルーフパネル上に搭載され、そのバッテリを雨水から保護するためのバッテリカバーで覆うようにしている。

一方、バスのような車両に搭載されるバッテリの性能や寿命は温度環境に大きく依存している。特に、高温時に充放電を行うと、バッテリの劣化が著しくなる。そのため、バッテリを強制的に冷却する必要がある。

このため、バスのルーフパネル上に設けられたバッテリを冷却する構造として、複数のバッテリを単一のバッテリボックスに収容し、そのバッテリボックスをバスのルーフパネルに取付け、そのバッテリボックスを覆うバッテリカバーをルーフパネルとの間に外気を導入できる間隙をあけてルーフパネルに取付け、そのバッテリボックスに設けた冷却風のボックス用排気口の近傍のバッテリカバーにカバー用排気口を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記構成を有する車両用バッテリの冷却構造では、バッテリカバーとルーフパネルとの間の間隙を通った冷却風が、バッテリボックス内に設けられる冷却ファンにより吸気ダクトを通ってバッテリボックス内に吸気される。バッテリボックス内に吸気された冷却風は、バッテリの各セル間を通り、その冷却風に曝されることで、バッテリは冷却される。バッテリの冷却に寄与し、温度が上昇した冷却済み熱風は、バッテリボックスのボックス用排気口からバッテリボックスの外部に排気され、さらにカバー用排気口を通ってバッテリカバーの外部に排気されるとしている。

特開２００５−２４７１６８号公報

しかし、複数のバッテリを単一のバッテリボックスに収容する従来の冷却構造では、そのバッテリボックス内に設けられた複数のバッテリを均一に冷却できない不具合があった。即ち、吸気ダクトを通ってバッテリボックス内に吸気された冷却風は、バッテリボックス内に設けられたバッテリを冷却した後にボックス用排気口から排出されることになる。けれども、複数のバッテリを単一のバッテリボックスに収容すると、あるバッテリを冷却した冷却済み熱風がボックス用排気口に達するまでに他のバッテリを冷却するために用いられる場合を生じさせる。そして、上流側のバッテリを冷却して温度が上昇した冷却済み熱風が下流側のバッテリを冷却すると、その冷却の程度に差が生じ、結果的にバッテリボックス内に設けられた複数のバッテリを均一に冷却できない不具合があった。

本発明の目的は、複数のバッテリを均一に冷却し得る車両用バッテリの冷却構造を提供することにある。

本発明は、バッテリを収容し冷却風を吸引する吸気口と冷却済み熱風を排出する排気口とを有する複数のバッテリボックスが車両のルーフパネルに搭載され、複数のバッテリボックスを覆うバッテリカバーがルーフパネルに設けられた車両用バッテリの冷却構造である。

その特徴ある構成は、ルーフパネルとバッテリカバーとにより囲まれて複数のバッテリボックスを収容する空間を車両の幅方向の両側における吸気室と吸気室に挟まれて前後に延びる排気室とに仕切る仕切りが設けられ、複数のバッテリボックスが吸気口を吸気室に開口し排気口を排気室に開口するように車両の幅方向に分けて２列に配列され、その排気室をバッテリカバーの外部に連通させて吸気と排気の双方を行う吸排気口がバッテリカバーの前後にそれぞれ形成されたところにある。

この車両用バッテリの冷却構造では、前後に延びる仕切りの前端がバッテリカバーの前壁に達し、仕切りの後端がバッテリカバーの後壁に達することが好ましく、吸気室をバッテリカバーの外部に連通させる開口がバッテリカバーの幅方向の両側にそれぞれ形成されることが更に好ましい。

本発明の車両用バッテリの冷却構造では、バッテリボックスを収容する空間を仕切りにより吸気室と排気室とに仕切り、バッテリボックスの吸気口を吸気室に開口したので、バッテリボックスには常に吸気室における空気が冷却風として導入されることになる。また、バッテリボックスの排気口を排気室に開口させたので、バッテリボックス内に設けられたバッテリを冷却した冷却済み熱風は常に排気室に排出されることになり、あるバッテリを冷却した冷却済み熱風が吸気室に戻り、他のバッテリを冷却するために用いられることは無い。このように、複数のバッテリボックスに分けて設けられたバッテリは、それぞれ吸気室の空気を別々に吸引してバッテリを冷却することから、それらのバッテリボックス内に別々に設けられた複数のバッテリは均一に冷却されることになる。

また、バッテリカバーの前後に排気室に連通する給排気口を形成すると、車両の走行に伴って吸排気口を介して排気室に空気流が生じ、バッテリボックスの排気口から排気室に排出された冷却済み熱風を速やかにバッテリカバーの外部に排出することができる。これによりバッテリを冷却した空気が再び吸気室に戻ることは防止され、バッテリを冷却した空気が再びバッテリを冷却することを確実に防止して、複数のバッテリをより効率的に冷却させることができる。

本発明実施形態の車両用バッテリの冷却構造を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。 その車両用バッテリの冷却構造を示す分解斜視図である。 その冷却構造を備える車両の側面図である。 別の冷却構造を示す図１に対応する断面図である。 その別の冷却構造を示す図２に対応する分解斜視図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の車両用バッテリの冷却構造は、車両のルーフパネル１０ａ上に設けられた複数のバッテリに関するものであり、この実施の形態では、車両であるバス１０を用いて説明する。ここで、バッテリは、図示しないが、並んで配置される複数のセルを有するものであり、複数のバッテリは別々のバッテリボックス１１に収容される。

図１に示すように、複数のバッテリを別々に収容する各バッテリボックス１１は同一構造であり、各バッテリボックス１１はバッテリを別々に収容するとともに、それらのバッテリボックス１１には、単一のバッテリを冷却する冷却風２１を吸引する吸気口１１ａと、そのバッテリを冷却した後の冷却済み熱風２２を排出する排気口１１ｂとがそれぞれ形成され、吸気口１１ａ近傍のバッテリボックス１１内には、図示しない電動ファンがそれぞれ設けられる。

それら複数のバッテリボックス１１は、バス１０のルーフパネル１０ａ上に搭載される。この実施の形態では、バス１０の前方におけるルーフパネル１０ａ上に複数のバッテリボックス１１が搭載される場合を示し（図３）、図２に示すように、ルーフパネル１０ａ上には、バッテリボックス１１を搭載するためのバッテリ取付部材１２が取付けられる。複数のバッテリボックス１１は、そのバッテリ取付部材１２に取付けられることによりルーフパネル１０ａ上に搭載される。

また、バス１０の前方におけるルーフパネル１０ａ上に搭載された複数のバッテリボックス１１は、その状態で単一のバッテリカバー１３により覆われる。この実施の形態におけるバッテリカバー１３は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic：繊維強化プラスチック）製であって、このバッテリカバー１３は、ルーフパネル１０ａ上に搭載された複数のバッテリボックス１１を包囲可能な大きさを有する方形状の天板１３ａと、その天板１３ａの前縁に上縁が連続して下方に延びる前壁１３ｂと、その天板１３ａの後縁に上縁が連続して下方に延びる後壁１３ｃと、その天板１３ａの側縁に上縁が連続して下方に延びて前後が前後壁１３ｂ，１３ｃの側縁に連続する左右の側壁１３ｄ，１３ｅとを有する。

図２に示すように、この実施の形態では、バス１０の前方におけるルーフパネル１０ａ上には、そのルーフパネル１０ａ上に搭載された複数のバッテリボックス１１を包囲する位置にカバー取付部材１４が取付けられ、このカバー取付部材１４にバッテリカバー１３の前後壁１３ｂ，１３ｃ及び左右の側壁１３ｄ，１３ｅの下部がそれぞれ取付けられる。そのようにカバー取付部材１４に周囲が取付けられたバッテリカバー１３は、複数のバッテリボックス１１を覆うように構成される。

図１及び図２に示す様に、ルーフパネル１０ａとバッテリカバー１３とにより囲まれる空間は、バス１０の幅方向に所定の間隔を開けて、バス１０の前後方向に延びる互いに平行な板状の一対の仕切り１６により仕切られる。その一対の仕切り１６により、ルーフパネル１０ａとバッテリカバー１３とにより囲まれる空間は、図１に示すように、バス１０の幅方向の両側における吸気室１７と、その吸気室１７に挟まれてその中央においてバス１０の前後に延びる排気室１８とに仕切られる。

複数のバッテリボックス１１はバス１０の幅方向に分けて２列に配列され、それらの吸気口１１ａは吸気室１７に開口し、それらの排気口１１ｂは中央の排気室１８にそれぞれ開口するように配列される。この実施の形態では、４つのバッテリボックス１１がルーフパネル１０ａ上に設けられる場合を示し、吸気室１７と排気室１８を分ける仕切り１６は、ルーフパネル１０ａ上に前後に配設されたバッテリボックス１１を連結してその上縁が天板１３ａに接触し下縁がルーフパネル１０ａに接触する中間仕切り１６ａと、前側のバッテリボックス１１とバッテリカバー１３の前壁１３ｂを連結してその上縁が天板１３ａに接触し下縁がルーフパネル１０ａに接触する前仕切り１６ｂと、後側のバッテリボックス１１とバッテリカバー１３の後壁１３ｃを連結してその上縁が天板１３ａに接触し下縁がルーフパネル１０ａに接触する後仕切り１６ｃとを、それぞれ備えるものを例示する。

一方、バッテリカバー１３の前壁１３ｂ及び後壁１３ｃの双方には、排気室１８に連通する吸排気口１３ｇが形成される。また、このバッテリカバー１３の左右の側壁１３ｄ，１３ｅには、バス１０の前後方向における略中央に、吸気室１７に連通する開口１３ｈが形成される。これら吸排気口１３ｇ及び開口１３ｈには、それぞれグリル１９（図２）が設けられる。図１はグリル１９を省略してあり、図２に示すグリル１９は、複数のグリルパネルを有する。各グリルパネルは、バッテリカバー１３内方に向かうに従いバッテリカバー１３の天板１３ａ側に傾斜するように組み付けられる。そして、グリルパネルは、バッテリカバー１３の内部と外部を連通させて、これらの吸排気口１３ｇ及び開口１３ｈを介して吸気又は排気が可能な間隔で配置される。このグリル１９は、複数のグリルパネルにより、吸排気口１３ｇ及び開口１３ｈを介してバッテリカバー１３の中へ雨水が浸入することを防止するものである。

次に、このように構成された車両用バッテリの冷却構造において、バッテリを冷却する冷却風の流れを説明する。

バッテリの冷却は、バッテリボックス１１に設けられた図示しない冷却ファンを駆動することにより行われ、冷却ファンを駆動すると、吸気室１７の空気を吸気口１１ａからバッテリボックス１１の内部に吸引する。そして、本発明の車両用バッテリの冷却構造では、バッテリボックス１１を収容する空間を仕切り１６により吸気室１７と排気室１８とに仕切り、バッテリボックス１１の吸気口１１ａを吸気室１７に開口したので、バッテリボックス１１には常に吸気室１７における空気が冷却風２１として導入されることになる。

バッテリボックス１１内部に吸引された空気は、バッテリの図示しないセルの側部及び各セルの間を通る。このように、図示しないバッテリは、バッテリボックス１１の内部を通過する冷却風２１に曝されることによって冷却されることになる。そして、バッテリの冷却に寄与し、温度が上昇した冷却済み熱風２２は、排気口１１ｂからバッテリボックス１１の外部に排気される。

ここで、バス１０の走行により、バッテリカバー１３の外部には走行に伴う空気流が生じる。けれども、吸気室１７には、開口１３ｈを介してバッテリカバー１３の外部の空気が流入することになるので、バッテリカバー１３の外部を流れる空気と異なり、その吸気室１７に導入された空気に著しい流れが生じることはない。このため、その吸気室１７に溜まった空気を吸気口１１ａから別々に吸引してバッテリを冷却することから、複数のバッテリボックス１１に分けて別々に設けられた複数のバッテリは均一に冷却されることになる。

また、本発明の車両用バッテリの冷却構造では、バッテリボックス１１の排気口１１ｂを排気室１８に開口させたので、バッテリボックス１１内に設けられたバッテリを冷却して温度が上昇した冷却済み熱風２２は常に排気室１８に排出されることになる。このため、あるバッテリを冷却した冷却済み熱風２２が吸気室１７に戻り、他のバッテリを冷却するために用いられるようなことは無い。

そして、バッテリカバー１３の前後に排気室１８に連通する吸排気口１３ｇを形成したので、バス１０の走行に伴って吸排気口１３ｇを介して排気室１８に空気流が生じ、バッテリボックス１１の排気口１１ｂから排気室１８に排出された冷却済み熱風２２を速やかにバッテリカバー１３の外部に排出することができる。

ここで、図３に示すように、バス１０の前面は、一般的に鉛直面を成しているので、バス１０の走行に伴うルーフパネル１０ａ上の空気の流れは、バス１０の前部においてルーフパネル１０ａ上から剥離し、バス１０の中央部分で再びルーフパネル１０ａに沿うような流れに成る。このため、そのルーフパネル１０ａの前部における空気の流れは、ルーフパネル１０ａに沿ってそのバス１０の中央部分から前方に向かう流れが生じ、バス１０の前端部からルーフパネル１０ａから剥離して後方に向かう渦流が生じることになる。

従って、バス１０の前部におけるルーフパネル１０ａ上に複数のバッテリボックス１１を搭載する場合であると、バス１０の走行に伴って、図１に示すように、バッテリカバー１３の後壁１３ｃに形成された吸排気口１３ｇを介してバス１０の後方から前方に流れる空気により排気室１８に前方に向かう空気流が生じる。すると、その排気室１８において前方に流れる空気は、バッテリボックス１１の排気口１１ｂから排気室１８に排出された冷却済み熱風２２とともに、前壁１３ｂに形成された吸排気口１３ｇからバッテリカバー１３の外部に排出されることになる。これによりバッテリを冷却した空気がバッテリカバー１３の内部で再び吸気室１７に戻るようなことはなく、バッテリを冷却した空気が再びバッテリを冷却することを確実に防止して、複数のバッテリを均一にかつ効率的に冷却させることができるのである。

なお、上述した実施の形態では、中間仕切り１６ａと前仕切り１６ｂと後仕切り１６ｃとを備える仕切り１６を用いて説明した。けれども、ルーフパネル１０ａと前記バッテリカバー１３とにより囲まれる空間を吸気室１７と排気室１８とに仕切り得る限り、仕切り１６は他の形式であっても良い。

例えば、図４及び図５に示すように、一対の仕切り１６は、バス１０のルーフパネル１０ａに搭載されたバッテリボックス１１の排気口１１ｂに対向する排気開口１６ｄが形成された一対の板材であっても良い。この場合のバッテリボックス１１は、その排気口１１ｂを排気開口１６ｄに対向させた状態で吸気室１７に配置されることになる。このような仕切り１６であっても、バッテリボックス１１は吸気口１１ａを吸気室１７に開口し、排気口１１ｂを排気室１８に開口するようにバス１０の幅方向に分けて２列に配列されることになる。

また、上述した実施の形態では、バッテリカバー１３の左右の側壁１３ｄ，１３ｅのバス１０の前後方向における略中央に、吸気室１７に連通する開口１３ｈを形成し、前壁１３ｂ及び後壁１３ｃの双方に、排気室１８に連通する吸排気口１３を形成した。けれども、バッテリカバー１３外部の空気を吸気室１７に導入しうる限り、この開口１３ｈは、側壁１３ｄ，１３ｅに形成される場合に限られない。

例えば、バッテリボックス１１を車両であるバス１０の後部に搭載したときのように、バス１０の走行により生じるルーフパネル１０ａ近傍の空気流が前方から後方に流れる流れである場合には、図４及び図５に示すように、前壁１３ｂに吸気室１７に連通する開口１３ｈをそれぞれ形成してもよい。この場合には、バッテリボックス１１を通過して排気室１８に排気された冷却済み熱風２２は、後方に排出させることになる。ここで、図４は、バッテリカバー１３の後壁１３ｃにのみ排気室１８に連通する吸排気口１３ｇを形成した点において、特許を受けようとする発明に含まれない参考図である。

また、上述した実施の形態では、４つのバッテリボックス１１が搭載される場合を説明したけれども、バッテリボックス１１の数はこれに限られない。バス１０の幅方向に分けて２列に配列可能な個数である限り、例えば、バッテリボックス１１の数は６箇でも、８箇でも良い。

また、上述した実施の形態では、ＦＲＰ製のバッテリカバー１３を用いて説明したけれども、このバッテリカバー１３はＦＲＰ製のものに限らず、例えば金属製のものであっても良い。

更に、上述した実施の形態では、車両がバス１０である場合を説明したけれども、複数のバッテリボックス１１をルーフパネル１０ａに搭載可能である限り、本発明が適用される車両はバスに限定されるものではない。

１０ 車両（バス）
１０ａ ルーフパネル
１１ バッテリボックス
１１ａ 吸気口
１１ｂ 排気口
１３ バッテリカバー
１３ｇ 吸排気口
１６ 仕切り
１７ 吸気室
１８ 排気室
２１ 冷却風
２２ 冷却済み熱風

Claims (3)

1. バッテリを収容し前記バッテリを冷却する冷却風(21)を吸引する吸気口(11a)と前記バッテリを冷却した冷却済み熱風(22)を排出する排気口(11b)とを有する複数のバッテリボックス(11)が車両(10)のルーフパネル(10a)に搭載され、複数の前記バッテリボックス(11)を覆うバッテリカバー(13)が前記ルーフパネル(10a)に設けられた車両用バッテリの冷却構造において、
   前記ルーフパネル(10a)と前記バッテリカバー(13)とにより囲まれて複数の前記バッテリボックス(11)を収容する空間を前記車両(10)の幅方向の両側における吸気室(17)と前記吸気室(17)に挟まれて前後に延びる排気室(18)とに仕切る仕切り(16)が設けられ、
   複数の前記バッテリボックス(11)が前記吸気口(11a)を前記吸気室(17)に開口し前記排気口(11b)を前記排気室(18)に開口するように前記車両(10)の幅方向に分けて２列に配列され、
   前記排気室(18)を前記バッテリカバー(13)の外部に連通させて吸気と排気の双方を行う吸排気口(13g)が前記バッテリカバー(13)の前後にそれぞれ形成された
   ことを特徴とする車両用バッテリの冷却構造。
2. 前後に延びる仕切り(16)の前端がバッテリカバー(13)の前壁(13b)に達し、前記仕切り(16)の後端が前記バッテリカバー(13)の後壁(13c)に達する請求項１記載の車両用バッテリの冷却構造。
3. 吸気室(17)をバッテリカバー(13)の外部に連通させる開口(13h)が前記バッテリカバー(13)の幅方向の両側にそれぞれ形成された請求項１又は２記載の車両用バッテリの冷却構造。

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