JP6515073B2 - 電力機器ユニットのケース構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両駆動用バッテリなどの電力機器を収納する電力機器ユニットのケース構造に関する。

エンジンとモータを併用して走行するハイブリッド車両、モータのみを用いて走行する電気車両等には、電力を蓄えると共にモータに電力を供給するためのバッテリ（バッテリモジュール）が搭載されている（例えば、特許文献１，２）。バッテリは、一般的に電力機器ユニットの一部として、インバータなどを含む高電圧電装部品と共にケースに収容されている。

電力機器ユニットのケースは、ケースの内部に冷却用の空気を取り入れるための吸気口を有している。乗員が電力機器ユニットの周辺に飲み物などの液体を大量にこぼした場合、液体が吸気口から電力機器ユニットのケース内に流入するおそれがある。電力機器ユニットのケース内に大量の液体が流入するとバッテリが浸水するおそれがある。

特開２０１０−２８５０７０号公報 特開２０１２−０９９２８８号公報

このような理由から、ケースの吸気口は、例え液体が大量にこぼれた場合でも液体が容易にケース内に浸入しないような構造を採用することが望ましい。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気口から液体が浸入した場合でも液体がケース内の電力機器に達することを効果的に防止することができる電力機器ユニットのケース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、請求項１に記載の発明は、
車両（例えば、後述の実施形態の車両１）に搭載された電力機器（例えば、後述の実施形態のバッテリ５０）を収納する電力機器ユニット（例えば、後述の実施形態の電力機器ユニット２０）のケース構造であって、
前記電力機器を収納する上部が開放されたケース本体（例えば、後述の実施形態のケース本体３１）と、
前記ケース本体の上部を覆う蓋部材（例えば、後述の実施形態の蓋部材４０）と、
前記蓋部材に取り付けられて少なくとも該蓋部材に形成した開口部（例えば、後述の実
施形態の開口部４１）を覆うカバー部材（例えば、後述の実施形態のカバー部材６０）と、を備え、 前記カバー部材には、外部から空気を取り入れるための吸気口（例えば、後述の実施形態の吸気口６５）が形成され、
前記カバー部材と前記蓋部材との間には、空間部（例えば、後述の実施形態の空間部７１）が形成され、
前記蓋部材の前記開口部は、筒状の周壁部（例えば、後述の実施形態の周壁部４２）で囲まれており、
該周壁部の外周部には、排水口（例えば、後述の実施形態の排水口４５）に連通する排水路（例えば、後述の実施形態の排水路４４）が接続され、
前記吸気口は前記車両の前後方向で一方側の面（例えば、後述の実施形態の前壁６２）に設けられ、
前記排水口は前記車両の前後方向で他方側の面（例えば、後述の実施形態の後縦壁４６）に設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
前記外周部には、環状の凹部（例えば、後述の実施形態の凹部４３）が設けられ、
該凹部に前記排水路が接続されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、
請求項２に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
前記凹部及び前記排水路は、前記蓋部材を窪ませることで形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
前記排水路は、前記排水口に向かって下方に傾斜していることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
前記カバー部材には、前記吸気口と前記開口部との間に上壁（例えば、後述の実施形態の上壁６１）から下方に向かって隔壁部（例えば、後述の実施形態の隔壁部７３）が延設され、
該隔壁部の下端は、前記開口部の上端よりも下方、且つ前記吸気口の下端よりも下方に位置することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
前記電力機器は、車両駆動用のバッテリ（例えば、後述の実施形態のバッテリ５０）を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
前記電力機器ユニットは、座席（例えば、後述の実施形態のフロントシート５）下に配置されることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、
請求項７に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
前記吸気口は前記座席が前記車両の最前方及び最後方に移動した状態においても座席の下方に収まるように配置されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、吸気口から浸入してしまった液体を、蓋部材の開口部へ浸入させずに排水路を経由して排水口から排水させることができる。また、吸気口が塞がれてしまった場合の補助吸気口としても排水口を利用することができ、排水口が排水機能に加えて、補助吸気機能を有する。
また、吸気口と排水口が前後方向で異なる面に設けられているので、登坂時若しくは降坂時又は加速時若しくは減速時に凹部に溜まった液体を排水口から排水することができる。さらに、吸気口と排水口とが異なる面に開口しているので、排水口からの排水時に吸気口から空気を吸い込むことでスムーズに排水させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、周壁部の外周部には環状の凹部が設けられ、凹部に排水路が接続されているので、吸気口から浸入してしまった液体を、一時的に凹部に貯留でき、液体の流れを制御しながら排水させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、凹部及び排水路は蓋部材を窪ませることで形成されているので、新たに排水のための部品を設ける必要がなく、部品点数の増加を防止できる。

請求項４に記載の発明によれば、排水路は排水口に向かって下方に傾斜しているので、排水路に液体が貯留するのを防止し、スムーズに排水させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、カバー部材には吸気口と開口部との間に上壁から下方に向かって隔壁部が延設され、隔壁部の下端は、開口部の上端よりも下方、且つ吸気口の下端よりも下方に位置するので、吸気口から液体が勢いよく浸入した場合でも液体がそのままの勢いで開口部に達することを防止できる。

請求項６に記載の発明によれば、吸気口から取り入れた空気により車両駆動用のバッテリを冷却しつつ、バッテリが液体に曝される虞を回避できる。

請求項７に記載の発明によれば、通常は座席に座っている乗員が容器に入った飲み物などの液体をこぼした場合でも、液体が座席の下方まで達することは稀であり、吸気口からケース本体の内部への液体の浸入を効果的に防止することができる。即ち、吸気口が座席下に配置された場合でも、フロア面と座席の間の狭い隙間から冷却空気を確保して電力機器を冷却しつつ被水を回避できる。さらに、冷却時の騒音の影響による乗員の不快感を低減できる。

請求項８に記載の発明によれば、吸気口は座席が車両の最前方及び最後方に移動した状態においても座席の下方に収まるように配置されるので、液体の浸入をより効果的に防止することができる。

本発明の一実施形態にかかる電力機器ユニットを備えたハイブリッド車両を示す概略図である。 電力機器ユニットと座席シートの概略側面図（一部断面図）である。 電力機器ユニットの蓋部材及びカバー部材の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。 電力機器ユニットの蓋部材及びカバー部材の部分斜視図である。 吸気口から液体が浸入した場合を説明するための図で、（ａ）は車両が平坦路を減速走行している状態、（ｂ）は、車両が登坂路を走行している状態を示す図である。 フロントシートに対する電力機器ユニットの配置構成を示す概略の側面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、運転者から見た方向に従い、図面に車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

図１は、本発明の一実施形態にかかる電力機器ユニットを搭載したハイブリッド車両を示す概略図である。車両１には、車両前部のエンジンルーム２に、エンジン３ａ及びモータジェネレータ３ｂが直列に設置されたパワーユニット３が搭載されている。モータジェネレータ３ｂは、例えば三相交流モータである。車両１は、エンジン３ａ及び／又はモータジェネレータ３ｂにより駆動され、車両減速時などには、モータジェネレータ３ｂからの電力を回収可能なハイブリッド車両である。

車両１では、エンジン３ａ及びモータジェネレータ３ｂの駆動力が駆動輪である前輪１６に伝達される。後輪１７は従動輪である。また、車両１の減速時などに前輪１６からモータジェネレータ３ｂに駆動力が伝達されると、モータジェネレータ３ｂが発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車両１の運動エネルギ−が電気エネルギ−として回収される。回収された電気エネルギ−は、後述する高電圧デバイスに含まれるインバータなどの電力変換器を介してバッテリ５０（図２参照）に充電される。

エンジンルーム２の後方には、フロントシート５とミドルシート６とリアシート７とが配置された車室８が設けられている。

車室８内のフロントシート５（運転席シート及び助手席シート）の下側には、不図示の電力ケーブルを介してパワーユニット３と接続された電力機器ユニット２０が配置されている。図２は、電力機器ユニット２０とフロントシート５の概略側面図（一部断面図）である。バッテリ５０を除く電力機器ユニット２０の内部の構成部品は、いずれも図示を省略している。

図２に示すように、車室８内のフロアパネル９の上方には、フロントシート５が設置されている。フロントシート５は、背もたれ部５ａ及び座部５ｂを備えており、フロアパネル９の上方で前後方向に延びるシートレール１８に取り付けられて同方向にスライド移動可能に支持されている。

フロアパネル９のフロントシート５の下方には凹状の電力機器ユニット収納部１０が設けられ、電力機器ユニット収納部１０に電力機器ユニット２０が収容されている。電力機器ユニット２０は、バッテリ５０と、バッテリ５０の電力授受を制御するための高電圧デバイス及び配電部品（図示せず）と、バッテリ５０用のメインスイッチ（図示せず）と、それら構成部品を収容してなるケース３０とを含むユニットである。

電力機器ユニット２０のケース３０は、有底容器状のケース本体３１と、ケース本体３１の上部を覆う蓋部材４０と、蓋部材４０に設けた開口部４１を覆うカバー部材６０とを備えている。ケース本体３１の内部には、バッテリ５０、高電圧デバイス、配電部品（高電圧配電部品）などが収容されている。ケース本体３１は、車両１の上側を向く開口３２を有する有底容器型で、その内部がバッテリ５０などを収容するための収容部３３になっている。蓋部材４０は、ケース本体３１の開口３２を塞ぐ略板状の部材である。

バッテリ５０は、詳細な図示は省略するが、多数の電池セルが一体に束ねられた状態で設置されている。また、高電圧デバイスは、インバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを備えてなる電子機器である。高電圧デバイスには、ＥＣＵなどの電子機器も設けられている。高電圧デバイスの機能によって、バッテリ５０から直流電流を得ると共に該直流電流を三相交流電流に変換し、この電流をモータジェネレータ３ｂに供給してこれを駆動させると共に、モータジェネレータ３ｂからの回生電流を直流電流に変換することで、バッテリ５０への充電を可能としている。

図３は、電力機器ユニット２０の蓋部材４０及びカバー部材６０の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図であり、図４は、電力機器ユニット２０の蓋部材４０及びカバー部材６０の部分斜視図である。

蓋部材４０は、ケース本体３１の上部に被せて取り付けられた全体が概略板状の部材で、ケース本体３１の内部に連通する楕円状の貫通孔からなる開口部４１が形成されている。蓋部材４０の上面側には、開口部４１を囲む筒状の周壁部４２が設けられている。また、周壁部４２の外周側には下方に向かって窪んでなる凹部４３が形成されている。凹部４３は周壁部４２の外周を囲むように開口部４１の前後左右に渡って周状に形成されている。即ち、周壁部４２は凹部４３で囲まれている。周壁部４２によって開口部４１の上端は蓋部材４０の凹部４３の周囲よりも高い位置に達している。

カバー部材６０は、蓋部材４０の上面側で開口部４１及びその近傍の上方を覆うように配置された上壁６１と、該上壁６１の周縁から下方に延伸する前壁６２及び後壁６３と左右の側壁６４を備える。また、カバー部材６０の前壁６２には多数のスリット状の貫通孔からなる吸気口６５が形成されている。吸気口６５は、カバー部材６０の前壁６２の全体と側壁６４の一部（側壁６４の前側の一部）に設けられている。吸気口６５は、電力機器ユニット２０の内部に冷却用の空気を取り入れるための吸気口であり、吸気口６５から取り入れた空気が蓋部材４０の開口部４１を通ってバッテリ５０等を冷却する。

電力機器ユニット２０は、カバー部材６０と蓋部材４０とで囲われた空間部７１を有している。空間部７１には、吸気口６５に対向するようにカバー部材６０の上壁６１から真下に向かって延在する薄板状の隔壁部７３が設けられている。隔壁部７３の下端は、開口部４１（周壁部４２）の上端よりも下方、且つ吸気口６５の下端よりも下方に位置している。この隔壁部７３によって吸気口６５と開口部４１とが仕切られていることで、吸気口６５から開口部４１に達する通路がラビリンス（迷路）状に入り組んだ形状になっている。隔壁部７３は開口部４１の前側だけでなく開口部４１の左側及び右側にも延在している。

凹部４３の後端部には、蓋部材４０の後縦壁４６に形成された排水口４５に連通する排水路４４が接続されている。即ち凹部４３は、排水路４４及び排水口４５を介して空間部７１（電力機器ユニット２０）の外部に連通している。排水路４４は、凹部４３と同様に蓋部材４０の窪ませることで形成される。排水路４４は、凹部４３との接続部から排水口４５に向かって下方に傾斜する傾斜面となっている。凹部４３の底面は水平面でもよく、排水路４４との接続部を最下部とする傾斜面としてもよい。なお、本実施形態では、凹部４３の底面は水平面として説明する。

また、図２及び図３（ｂ）に示すように、蓋部材４０の上面側には車室８内の床面に敷かれたカーペット（フロアカーペット）８０が設置されている。カーペット８０は、面ファスナ（固定具）８１で蓋部材４０の上面やカバー部材６０の端部上面などに取付（貼付）されている。カバー部材６０及び吸気口６５は、カーペット８０に形成した切抜部８３を介してカーペット８０の上面側に露出している。したがって、電力機器ユニット２０のカバー部材６０以外の部分はカーペット８０によってその上面側が覆われている。そして、図３（ｂ）に示すように、カバー部材６０の前側の端部は、対向するカーペット８０の切抜部８３の端部（内縁部）８３ａに突き合わされた状態で配置されているが、カバー部材６０の端部と切抜部８３の端部８３ａとの間には僅かな隙間Ｓが形成されている。この構成により、カーペット８０上に飲み物などの液体がこぼれた場合でもその液体が吸気口６５からカバー部材６０の内部に容易に浸入することを回避できるようになっている。

図５は、吸気口６５から水などの液体が浸入した場合を説明するための図で、（ａ）は、車両１が平坦路を減速走行している状態、（ｂ）は、車両１が登坂路を走行している状態を示す図である。同図に示すように、車室８内のフロントシート５の足元に水などの液体を大量にこぼした場合、カバー部材６０の吸気口６５からケース３０の内部に当該液体が浸入することがある。この場合、吸気口６５から浸入した液体は、開口部４１の前側の凹部４３に入り込み、そこから空間部７１に導かれる。この場合、吸気口６５から液体が勢いよく浸入した場合は、当該液体が隔壁部７３で受け止められて真下に滴下することで凹部４３に入り込む。このように隔壁部７３があることで吸気口６５から浸入した液体がそのままの勢いで開口部４１に達することを防止できる。

こうして空間部７１に達した液体は、図５（ａ）に示す車両１の減速走行時や車両１が登坂路を走行していることで図５（ｂ）に示すように前後方向に車両１が傾いている場合に、空間部７１を前側から後側に向かって流れる。凹部４３には排水路４４が接続されているので、空間部７１を前側から後側に向かって流れた液体は、排水路４４を通って排水口４５から空間部７１の外部に排出される。従って、吸気口６５から浸入した水などの液体が開口部４１からケース本体３１内に入ってしまうことを防止でき、空間部７１から外部へ排出される。

以上説明したように、本実施形態の電力機器ユニット２０によれば、カバー部材６０と蓋部材４０との間の空間部７１において、蓋部材４０に形成された開口部４１が筒状の周壁部４２で囲まれるとともに周壁部４２が環状の凹部４３で囲まれており、凹部４３には排水口４５に連通する排水路４４が接続されているので、吸気口６５から浸入してしまった液体を、蓋部材４０の開口部４１へ浸入させずに排水路４４を経由して排水口４５から排水させることができる。また、吸気口６５が塞がれてしまった場合の補助吸気口としても排水口４５を利用することができ、排水口４５が排水機能に加えて、補助吸気機能を有する。したがって、吸気口６５が塞がれた場合でもバッテリ５０の冷却に必要な冷却用の空気の確保が可能となり、吸気口６５が塞がれることに対する冷却性能の維持が可能となる。

また、カバー部材６０に吸気口６５が形成されているので、電力機器ユニット２０から吸気ダクトを張り巡らせる必要がなく、部品点数を削減しつつ、車室内空間を広く確保できる。

また、蓋部材４０に形成された凹部４３及び排水路４４は蓋部材４０を窪ませることで形成されているので、新たに排水のための部品を設ける必要がなく、部品点数の増加を防止できる。

また、吸気口６５がカバー部材６０の前壁６２に形成され、排水口４５が蓋部材４０の後縦壁４６に形成されているので、車両１の減速時及び登坂時に凹部４３に溜まった液体を排水口４５から排水することができる。なお、吸気口６５を後壁６３に形成するとともに排水口４５を蓋部材４０の前縦壁に形成してもよく、この場合、車両１の加速時及び降坂時に凹部４３に溜まった液体を排水口４５から排水することができる。また、吸気口６５と排水口４５とが車両１の前後方向で異なる面に開口しているので、排水口４５からの排水時に吸気口６５から空気を吸い込むことでスムーズに排水させることができる。

また、排水路４４は排水口４５に向かって下方に傾斜しているので、排水路４４に液体が貯留するのを防止し、スムーズに排水させることができる。

また、カバー部材６０には吸気口６５と開口部４１との間に上壁６１から下方に向かって隔壁部７３が延設され、隔壁部７３の下端は、開口部４１（周壁部４２）の上端よりも下方、且つ吸気口６５の下端よりも下方に位置するので、吸気口６５から液体が勢いよく浸入した場合でも液体がそのままの勢いで開口部４１に達することを防止できる。

また、電力機器ユニット２０は、フロントシート５の下方に配置されるので、通常はフロントシート５に座っている乗員が容器に入った飲み物などの液体をこぼした場合でも、液体がフロントシート５の下方まで達することは稀であり、吸気口６５からケース本体３１の内部への液体の浸入を効果的に防止することができる。即ち、吸気口６５がフロントシート５の下方に配置された場合でも、フロア面とフロントシート５の間の狭い隙間から冷却空気を確保してバッテリ５０を冷却しつつ被水を回避できる。さらに、冷却時の騒音の影響による乗員の不快感を低減できる。

図６は、フロントシート５とカバー部材６０の吸気口６５の位置関係を説明するための図で、図６（ａ）は、シートレール１８（図２参照）に沿って前後に移動するフロントシート５が最前方の位置にある状態を示す図、図６（ｂ）は、最後方の位置にある状態を示す図である。なお、同図ではシートレール１８の図示は省略している。同図に示すように、フロントシート５が最前方の位置にある状態と最後方の位置にある状態のいずれにおいても、カバー部材６０の吸気口６５はフロントシート５の真下位置にある。すなわち、シートレール１８に沿って前後に移動するフロントシート５がいずれの位置にある状態でも吸気口範囲Ｍ１がシート範囲Ｍ２に収まるように構成している。

本実施形態のケース構造では、このように、フロントシート５が車両１の最前方に移動した状態と最後方に移動した状態のいずれにおいても、吸気口６５がフロントシート５の真下位置に収まるように構成したことで、吸気口６５からケース本体３１の内部への水などの液体の浸入をより効果的に防止することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、フロントシート５の下方に電力機器ユニット２０を収容する電力機器ユニット収納部１０が設けられたが、フロントシート５の下方に限らず、ミドルシート６の下方若しくはリアシート７の下方であってもよい。
また、電力機器としてバッテリ５０を例示したが、電力機器はバッテリに限らずインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどでもよく、電力機器ユニットは、これらが単体で若しくは組み合わされてケースに収容されていればよい。
また、車両１としてハイブリッド車両を例示したが、これに限らず電気車両、燃料電池車両等であってもよい。

１ 車両
５ フロントシート（座席）
２０ 電力機器ユニット
３１ ケース本体
４０ 蓋部材
４１ 開口部
４２ 周壁部
４３ 凹部
４４ 排水路
４５ 排水口
４６ 後縦壁
５０ バッテリ（電力機器）
６０ カバー部材
６１ 上壁
６２ 前壁
６５ 吸気口
６７ 隔壁部
７１ 空間部

Claims (8)

1. 車両に搭載された電力機器を収納する電力機器ユニットのケース構造であって、
   前記電力機器を収納する上部が開放されたケース本体と、
   前記ケース本体の上部を覆う蓋部材と、
   前記蓋部材に取り付けられて少なくとも該蓋部材に形成した開口部を覆うカバー部材と、を備え、
   前記カバー部材には、外部から空気を取り入れるための吸気口が形成され、
   前記カバー部材と前記蓋部材との間には、空間部が形成され、
   前記蓋部材の前記開口部は、筒状の周壁部で囲まれており、
   該周壁部の外周部には、排水口に連通する排水路が接続され、
   前記吸気口は前記車両の前後方向で一方側の面に設けられ、
   前記排水口は前記車両の前後方向で他方側の面に設けられている、電力機器ユニットのケース構造。
2. 請求項１に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
   前記外周部には、環状の凹部が設けられ、
   該凹部に前記排水路が接続されている、電力機器ユニットのケース構造。
3. 請求項２に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
   前記凹部及び前記排水路は、前記蓋部材を窪ませることで形成されている、電力機器ユニットのケース構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
   前記排水路は、前記排水口に向かって下方に傾斜している、電力機器ユニットのケース構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
   前記カバー部材には、前記吸気口と前記開口部との間に上壁から下方に向かって隔壁部が延設され、
   該隔壁部の下端は、前記開口部の上端よりも下方、且つ前記吸気口の下端よりも下方に位置する、電力機器ユニットのケース構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
   前記電力機器は、車両駆動用のバッテリを含む、電力機器ユニットのケース構造。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
   前記電力機器ユニットは、座席下に配置される、電力機器ユニットのケース構造。
8. 請求項７に記載の電力機器ユニットのケース構造であって、
   前記吸気口は前記座席が前記車両の最前方及び最後方に移動した状態においても座席の下方に収まるように配置される、電力機器ユニットのケース構造。

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