JP2005247168A - 車両用バッテリ冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却性能を向上させた車両用バッテリ冷却構造を提供することにある。
【解決手段】 車両に搭載されるバッテリモジュール４を収容し、冷却風１８を吸気可能な吸気ダクト３と、バッテリモジュール４に曝された冷却風１９を排気可能なボックス用排気口６とを有するバッテリボックス１と、バッテリボックス１を覆うバッテリカバー２とを備え、ボックス用排気口６の近傍のバッテリカバー２にバッテリカバー２の内部の冷却風１９を排気可能なカバー用排気口７を設けたことで、バッテリボックス１から排気された冷却風１９をバッテリカバー２の外部に直接排気させるようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリボックス内に収容されるバッテリを冷却するための車両用バッテリ冷却構造に関するものである。

近年、大気汚染の深刻化に伴う排出ガス低減、地球温暖防止対策としての低燃費化（ＣＯ₂排出量の低減）の観点から電気で駆動可能な電気自動車が開発されている。電気自動車には、複数のバッテリを収容したバッテリボックスが用いられる。一般に、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。

一方、バスには、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、バッテリボックスはルーフパネル上に搭載されている。

例えば、図６および図７に示す様に、車両のルーフパネル２０ａ上に設けられ、強制的な冷却を必要とするバッテリを収容する車両用バッテリ冷却構造は、前記車両に搭載されるバッテリモジュール４を収容するバッテリボックス１と、バッテリボックス１を覆うバッテリカバー２とを有する。バッテリボックス１の中に収容される複数のバッテリモジュール４は、それぞれ所定の位置に配置されている。バッテリボックス１における車両幅方向左右の側面１ｃには、外部の空気（冷却風）１８を内部に流通可能な吸気ダクト３がそれぞれ設けられている。バッテリボックス１の後部１ｂには、バッテリボックス１の内部の冷却風１９を外部に排気可能なボックス用排気口６が設けられている。

バッテリボックス１は、車両のルーフパネル２０ａに取り付けられる。バッテリカバー２は、ルーフパネル２０ａとの間に外気を導入できる間隙１１をあけてルーフパネル２０ａに取り付けられる。

上記構成を有する車両用バッテリ冷却構造では、バッテリボックス１内に設けられる冷却ファン１７により、冷却風１８は、間隙１１を通り、さらに吸気ダクト３を通ってバッテリボックス１内に吸気される。バッテリボックス１内に吸気された冷却風１８は、バッテリモジュール４の各セル間を通る。バッテリモジュール４が冷却風１８に曝されることで、バッテリモジュール４は冷却される。バッテリモジュール４の冷却に寄与し、温度が上昇した冷却風（熱風）１９は、バッテリボックス１の中央の冷却風路５を通り、後部のボックス用排気口６からバッテリボックス１の外部に排気され、さらに間隙１１を通ってバッテリカバー２の外部に排気される。

下記特許文献１には、電気自動車におけるバッテリ毎の温度のバラツキを低減する冷却構造が開示されている。この冷却構造では、バッテリモジュール間に設けられたウォータージャケット内を循環する冷却水により前記バッテリモジュールを冷却する一方、前記バッテリモジュールとバッテリボックスとの間に介装された伝熱部材を介して前記バッテリボックスに前記バッテリモジュールの熱を伝熱させて、前記バッテリモジュール毎の温度のばらつきを低減している。

特開２００３−２９１６５６号公報

上記車両用バッテリ冷却構造では、ボックス用排気口６から排気された熱風１９がバッテリカバー２の外部に完全に排気されずに、バッテリカバー２の中に留まることがある。そのため、バッテリカバー２の中に留まった熱風１９を、冷却ファン１７によりバッテリボックス１の中に吸気することがある。その結果、バッテリモジュール４の冷却性能が低下してしまう。

また、バッテリボックス１のボックス用排気口６の近傍に配置される後側の冷却ファン１７は、バッテリボックス１の前側に配置される前側の冷却ファン１７より熱風１９を多量に吸い込んでしまうため、この熱風１９により各バッテリモジュール４で温度のばらつきが生じて、バッテリモジュール４の出力を制限させてしまうと共に、バッテリモジュール４の劣化を進行させてしまう。

なお、上記特許文献１に記載される電気自動車用バッテリの冷却構造では、バッテリモジュールが冷却されるものの、ポンプでウォータージャケットの中に冷却水を供給する構造であるので、重量が増加してしまうという問題があった。

本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、重量を増加させずに、冷却性能を向上させるようにした車両用バッテリ冷却構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る車両用バッテリ冷却構造は、車両に搭載されるバッテリモジュールを収容するバッテリボックスと、前記バッテリボックスに設けた冷却風の吸気ダクトと、前記バッテリボックスに設けたボックス用排気口と、前記バッテリボックスを覆うバッテリカバーとを備え、前記ボックス用排気口近傍の前記バッテリカバーにはカバー用排気口が設けられたことを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る車両用バッテリ冷却構造は、第１の発明に記載の車両用バッテリ冷却構造において、前記バッテリモジュールを車両長手方向に２列に配列し、前記２列のバッテリモジュールの列間に排気用の風路を配設し、前記吸気ダクトを前記バッテリボックスの車両幅方向左右にそれぞれ設け、前記ボックス用排気口を前記排気用の風路の車両後端側に設けたことを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る車両用バッテリ冷却構造は、第１の発明また第２の発明に記載の車両用バッテリ冷却構造において、前記バッテリカバーは車両のルーフパネル上に設置され、前記ルーフパネルと前記バッテリカバーとの間に外気を導入できる間隙を設け、前記カバー用排気口にグリルを形成し、前記グリルは、前記バッテリカバー内方に向かうに従い前記バッテリカバーの天井側に傾斜することを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係る車両用バッテリ冷却構造は、第３の発明に記載の車両用バッテリ冷却構造において、前記吸気ダクトは、前記バッテリカバーの天井側に向けて開口していることを特徴とする。

第１の発明に係る車両用バッテリ冷却構造によれば、車両に搭載されるバッテリモジュールを収容するバッテリボックスと、前記バッテリボックスに設けた冷却風の吸気ダクトと、前記バッテリボックスに設けたボックス用排気口と、前記バッテリボックスを覆うバッテリカバーとを備え、前記ボックス用排気口近傍の前記バッテリカバーにはカバー用排気口が設けられたことにより、前記バッテリボックス用排気口から排気された熱風（前記バッテリモジュールの冷却に寄与した冷却風）は前記カバー用排気口から前記バッテリカバーの外部に直接排気され、前記熱風が再び前記吸気ダクトから流入することはなくなるので、前記バッテリモジュールの冷却性能を向上させることができる。

第２の発明に係る車両用バッテリ冷却構造では、第１の発明に記載の車両用バッテリ冷却構造において、前記バッテリモジュールを車両長手方向に２列に配列し、前記２列のバッテリモジュールの列間に排気用の風路を配設し、前記吸気ダクトを前記バッテリボックスの車両幅方向左右にそれぞれ設け、前記ボックス用排気口を前記排気用の風路の車両後端側に設けたことにより、前記バッテリボックス内に冷却風が均一に流れ、この冷却風に前記バッテリモジュールが均一に曝されるので、前記バッテリモジュールで温度のばらつきが減少する。その結果、前記バッテリモジュールの出力は制限されなくなる。また、使用環境による前記バッテリモジュールの劣化は抑制される。また、前記バッテリモジュールの数量が増加しても、前記バッテリボックス内に冷却風が均一に流れるため、これらバッテリモジュールを効果的に冷却させることができる。

第３の発明に係る車両用バッテリ冷却構造によれば、第１の発明または第２の発明に記載の車両用バッテリ冷却構造において、前記バッテリカバーは車両のルーフパネル上に設置され、前記ルーフパネルと前記バッテリカバーとの間に外気を導入できる間隙を設け、前記カバー用排気口にグリルを形成し、前記グリルは、前記バッテリカバー内方に向かうに従い前記バッテリカバーの天井側に傾斜することにより、前記バッテリボックスに雨水が直接かからないようになり、前記バッテリボックスの中への雨水の浸入防止を低コストで効果的に高めることができる。

第４の発明に係る車両用バッテリ冷却構造では、第３の発明に記載の車両用バッテリ冷却構造において、前記吸気ダクトは、前記バッテリカバーの天井側に向けて開口していることにより、前記吸気ダクトに吸気される前記冷却風が、前記バッテリボックスの下方から上方に回り込む。よって、前記バッテリカバーの中に入った冷却風が前記吸気ダクトに直接吸気されることはないので、雨水などが入り込まないようになる。つまり、前記バッテリボックスの中への雨水の浸入防止をさらに高めることができる。

以下に、本発明に係る車両用バッテリ冷却構造を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る車両用バッテリ冷却構造を備えた車両の側面図であり、図２は、本発明の第１の実施例に係る車両用バッテリ冷却構造の分解図である。図３は、本発明の第１の実施例に係る車両用バッテリ冷却構造の平面図であり、図４はその側面図であり、図５は、図４における囲み線Ｖの拡大図である。なお、図中の矢印ＦＲは車両の前方向、矢印ＵＰは車両の上方向を示す。

本発明の第１の実施例に係る車両用バッテリ冷却構造は、図１および図２に示す様に、車両２０のルーフパネル２０ａ上に設けられ、車両２０に搭載されるバッテリモジュール４を収容するバッテリボックス１と、このバッテリボックス１を覆うＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic：繊維強化プラスチック）製のバッテリカバー２とを備える。

図３および図４に示す様に、バッテリボックス１の中に、車両幅方向に延びてバッテリボックス１の前部１ａを区画する前側隔壁１３と、車両幅方向に延びてバッテリボックス１の後部１ｂを区画する後側隔壁１６と、前側隔壁１３の中央に連結され、車両前後方向に延び、後側隔壁１６を貫通してバッテリボックス１の後部１ｂに至る２つの隔壁１４，１５とが配置される。これら隔壁１４，１５は略並行に配置される。

このように前側隔壁１３、隔壁１４，１５および後側隔壁１６を配置することで、バッテリボックス１の側面１ｃ、前側隔壁１３、隔壁１４および後側隔壁１６とで区画される空間、バッテリボックス１の側面１ｃ、前側隔壁１３、隔壁１５および後側隔壁１６とで区画される空間に所定数（例えば３個）のバッテリモジュール４がそれぞれ収容される。なお、バッテリモジュール４の数量は、バッテリボックス１の形状に応じて、適宜変更しても良い。また、前側隔壁１３と隔壁１４，１５とで区画される空間に、バッテリモジュール４に曝された冷却風（後述する熱風）１９が流通する排気用の風路である冷却風路５は形成される。つまり、各バッテリモジュール４は、車両長手方向に２列に配列され、冷却風路５は、前記２列のバッテリモジュール４の列間に配設される。

冷却風路５の車両後端側、具体的には、バッテリボックス１の後部１ｂと、隔壁１４，１５とが連結する位置に、バッテリボックス１の内部の熱風１９を外部に排気可能なボックス用排気口６は形成される。隔壁１４，１５におけるバッテリモジュール４と対向する位置に、熱風１９を冷却風路５に流通可能な貫通孔１４ａ，１５ａは形成される。なお、バッテリモジュール４は、並んで配置される複数のセル（図示せず）からなる。

バッテリボックス１の車両幅方向左右、具体的には、バッテリボックス１の側面１ｃにおける各バッテリモジュール４に対向する位置に、バッテリボックス１の内部に冷却風１８を吸気可能な吸気ダクト３はそれぞれ設けられる。バッテリボックス１の中における吸気ダクト３の近傍に、冷却風１８をバッテリボックス１の中に吸気するための冷却ファン１７は設けられる。

このような位置に吸気ダクト３を設けたことで、バッテリボックス１内に冷却風１８が均一に流れ、この冷却風１８に各バッテリモジュール４は均一に曝されるので、各バッテリモジュール４で温度のばらつきが減少する。その結果、バッテリモジュール４の出力は制限されなくなる。また、使用環境によるバッテリモジュール４の劣化は抑制される。また、バッテリモジュール４の数量が増加しても、バッテリボックス１内に冷却風１８が均一に流れるため、これらバッテリモジュールを効果的に冷却することができる。

吸気ダクト３は、バッテリカバー２の天井側２ａに向けて開口されている。このような位置に吸気口３ａを形成したことで、吸気ダクト３に吸気される（入り込む）冷却風１８はバッテリボックス１の下方から上方に回りこむことになる。よって、バッテリカバー２の中に入った冷却風１８が吸気ダクト３に直接吸気される（入る）ことはなく、雨水などがバッテリボックス１の中に入り込まないようになる。つまり、バッテリボックス１の中への雨水の浸入防止をさらに高めることができる。

ボックス用排気口６の延長線上に位置するバッテリカバー２の後部２ｂには、バッテリカバー２の内部の熱風１９を外部に排気可能なカバー用排気口７が設けられる。図４及び図５に示す様に、カバー用排気口７には、グリル９が設けられる。グリル９は、複数のグリルパネル８からなる。各グリルパネル８は、バッテリカバー２内方に向かうに従いバッテリカバー２の天井２ａ側に傾斜するように組み付けられる。ただし、グリルパネル８は、バッテリカバー２の内部の熱風１９をバッテリカバー２の外部に排気可能な間隔で配置される。このグリル９により、バッテリボックス１に雨水が直接かからなないようになり、バッテリボックス１の中への雨水の浸入防止を低コストで効果的に高めることができる。

図２に示すように、バッテリボックス１の下部に設けられる取付部材１２をルーフパネル２０ａに設けられる取付部材２１に係止させて、バッテリボックス１はルーフパネル２０ａに取付けられる。バッテリカバー２はルーフパネル２０ａの上部に設置され、バッテリカバー２の下部に設けられる取付部２ｃを車両２０の側部２０ｂの上方に設けられる取付部材２２に係止させ、ルーフパネル２０ａとバッテリカバー２との間に外気を導入できる間隙１１（図４参照）をあけて、ルーフパネル２０ａに取り付けられる。

以下に、バッテリモジュール４を冷却する冷却風の流れを図３および図４を用いて説明する。
冷却風１８は、冷却ファン１７により、間隙１１を通り、続いて吸気ダクト３の吸気口３ａを通ってバッテリボックス１の中に入る。バッテリボックス１の中に入った冷却風１８は、バッテリモジュール４、詳しくはセル（図示せず）の側部および上部およびセル間を通る。このように、バッテリモジュール４が冷却風１８に曝されることによって、バッテリモジュール４は冷却される。バッテリモジュール４の冷却に寄与し、温度が上昇した冷却風（熱風）１９は、隔壁１４，１５の貫通孔１４ａ，１５ａを通って、冷却風路５に入り、ボックス用排気口６を通ってバッテリボックス１の外部に排気される。バッテリボックス１から排気された熱風１９は、さらにグリル９を通ってバッテリカバー２の外部に直接排気される。よって、バッテリボックス用排気口６から排気された熱風は、カバー用排気口７からバッテリカバー２の外部に直接排気され、熱風１９が再び吸気ダクト３から流入することはなくなるので、バッテリモジュール４の冷却性能を向上させることができる。

以上説明したように、本発明に係る車両用バッテリ冷却構造１０によれば、熱風１９はカバー用排気口７からバッテリカバー２の外部に直接排気され、熱風１９が再び吸気ダクト３から流入することはなくなるので、バッテリモジュール４の冷却性能を向上させることができる。また、バッテリボックス１内に冷却風１８が均一に流れ、この冷却風１８に各バッテリモジュール４が均一に曝されるので、バッテリモジュール４で温度のばらつきが減少する。その結果、バッテリモジュール４の出力は制限されなくなる。また、使用環境によるバッテリモジュール４の劣化は抑制される。また、バッテリモジュール４の数量が増加しても、バッテリボックス１内に冷却風が均一に流れるため、これらバッテリモジュールを効果的に冷却させることができる。

また、カバー用排気口７にグリル９を形成し、グリル９は、バッテリカバー２内方に向かうに従いバッテリカバー２の天井２ａ側に傾斜することにより、バッテリボックス１に雨水が直接かからないようになり、バッテリボックス１の中への雨水の浸入防止を低コストで効果的に高めることができる。

また、吸気ダクト３は、バッテリカバー２の天井２ａ側に向けて開口されていることにより、吸気ダクト３に吸気される冷却風１８はバッテリボックス１の下方から上方に回りこむことになる。よって、バッテリカバー２の中に入った冷却風１８が吸気ダクト３に直接吸気されることはなく雨水などがバッテリボックス１の中に入り込まないようになる。つまり、バッテリボックス１の中への雨水の浸入防止をさらに高めることができる。

本発明の第１の実施例に係る車両用バッテリ冷却構造を備えた車両の側面図である。 本発明の第１の実施例に係る車両用バッテリ冷却構造の分解図である。 本発明の第１の実施例に係る車両用バッテリ冷却構造の平面図である。 本発明の第１の実施例に係る車両用バッテリ冷却構造の側面図である。 図４における囲み線Ｖの拡大図である。 従来の車両用バッテリ冷却構造の平面図である。 従来の車両用バッテリ冷却構造の側面図である。

符号の説明

１ バッテリボックス
２ バッテリカバー
３ 吸気ダクト
４ バッテリモジュール
５ 冷却風路（排気用の風路）
６ ボックス用排気口
７ カバー用排気口
８ グリルパネル
９ グリル
１０ 車両用バッテリ冷却構造
１１ 間隙
２０ 車両

Claims (4)

1. 車両に搭載されるバッテリモジュールを収容するバッテリボックスと、
   前記バッテリボックスに設けた冷却風の吸気ダクトと、
   前記バッテリボックスに設けたボックス用排気口と、
   前記バッテリボックスを覆うバッテリカバーとを備え、
   前記ボックス用排気口近傍の前記バッテリカバーにはカバー用排気口が設けられたことを特徴とする車両用バッテリ冷却構造。
2. 前記バッテリモジュールを車両長手方向に２列に配列し、
   前記２列のバッテリモジュールの列間に排気用の風路を配設し、
   前記吸気ダクトを前記バッテリボックスの車両幅方向左右にそれぞれ設け、
   前記ボックス用排気口を前記排気用の風路の車両後端側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリ冷却構造。
3. 前記バッテリカバーは車両のルーフパネル上に設置され、
   前記ルーフパネルと前記バッテリカバーとの間に外気を導入できる間隙を設け、
   前記カバー用排気口にグリルを形成し、
   前記グリルは、前記バッテリカバー内方に向かうに従い前記バッテリカバーの天井側に傾斜することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用バッテリ冷却構造。
4. 前記吸気ダクトは、前記バッテリカバーの天井側に向けて開口していることを特徴とする請求項３に記載の車両用バッテリ冷却構造。

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