WO2021240803A1 - バッテリー冷却風の排出構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーに対して要求される冷却風量が比較的高くなっても騒音の抑制が可能なバッテリー冷却風の排出構造を提供する。 【解決手段】本発明は、自動車の車体Ｂの下部を構成し、バッテリー５０を配置可能なフロアパネル底面部ｆｐと、フロアパネルよりも上方に配置されフロアパネルとの間にバッテリーを配置可能なフロアパネル頂面部４０と、フロアに複数列設置されるシート１０と、バッテリーを冷却した空気を排出する排気ダクト９０と、を有し、排気ダクトは、排気口９４をシートを構成する後部席３０の着座部３２とフロアの間に配置している。

Description

バッテリー冷却風の排出構造

　本発明は、バッテリー冷却風の排出構造に関する。

　近年、燃費や排出ガスの少ない車両として電気自動車やハイブリッドカーの開発が進められている。ハイブリッドカーはエンジンとモーターを搭載し、両者を使い分けするような構造となっている。ここでハイブリッドカー等の自動車では車両にバッテリーが搭載される。そして、車両にバッテリーを搭載する場合、バッテリーは冷却する必要がある。この点に関する従来の技術には吸気ダクトや排気ダクトの配置によってバッテリーの冷却を図るものがある（特許文献１参照）。

特開２０１７－１９００４４号公報

　本発明者らは、バッテリーに対して要求される冷却風量が高まると、風音が大きくなり、風音の増大による騒音の抑制が難しくなり得る点に着目し、鋭意検討を行っている。

　本発明の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、バッテリーに対して要求される冷却風量が比較的高くなっても騒音の抑制が可能なバッテリー冷却風の排出構造を提供することを目的とする。

　本発明の一実施形態はバッテリー冷却風の排出構造である。上記バッテリー冷却風の排出構造は、フロアパネルと、フロアと、シートと、排気ダクトと、を有する。フロアパネルは自動車の車体の下部を構成し、バッテリーを配置可能に構成している。フロアは、フロアパネルよりも上方に配置されフロアパネルとの間にバッテリーを配置可能に構成している。シートは、フロアに複数列設置される。排気ダクトは、バッテリーを冷却した空気を排出する。排気ダクトは、シートを構成する後部席の着座部とフロアの間に排気口を配置している。

本発明の一実施形態に係るバッテリー冷却風の排出構造を備えた車両において車体外壁を一部切り欠いて車両の内部を模式的に示す斜視図である。 図１の側面図である。 図１の平面図である。 車両の後部席およびフロア等を示す斜視図である。 バッテリー冷却風の排出構造を構成する吸気ダクト、バッテリー、ファン、排気ダクト、および後部席等を示す斜視図である。 排気ダクトおよび後部席の着座部を上下反転して示す斜視図である。 図６の底面図である。

　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ここで示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するために例示するものであって、本発明を限定するものではない。よって、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者などにより考え得る実施可能な他の形態、使用方法および運用技術などは全て本発明の範囲、要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

　また、本明細書に添付する図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺、縦横の寸法比、形状などについて、実物から変更し模式的に表現される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

　また、図中では、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印（座標系）を用いて、方位を示している。すなわち、「Ｚ方向」は鉛直方向に沿った方向であり、「Ｘ方向」はＺ方向と直交して水平面に平行な一方向であり、「Ｙ方向」はＺ方向と直交して水平面に平行な別の一方向（Ｘ方向に直交する方向）である。

　そのため、例えばＸによって表す矢印の方向は、車両１００の前後方向を表し、プラスが後から前を表す。Ｙは車両１００における幅方向を表し、プラスが右方向を表す。Ｚは車両１００における高さ方向を表し、プラスが上方向を表す。

　なお、以下の説明において、「第１」、「第２」のような序数詞を付して説明するが、特に言及しない限り、便宜上用いるものであって何らかの順序を規定するものではない。

　バッテリー冷却風の排出構造を備えた車両１００は、一例として、内燃機関と電池駆動のモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電池駆動のモータによって走行する電気自動車（ＥＶ）などの車両であり得る。

　車両１００は、図１、図５等に示すように車体Ｂと、シート１０と、フロアパネル頂面部４０及びフロアパネル底面部ｆｐからなるフロアと、バッテリー５０と、吸気ダクト６０と、連通ダクト７０と、排気ファン８０と、排気ダクト９０と、を有する。以下、詳述する。

　（車体）
　車体Ｂは、車両１００において乗員や荷物を載せる車室を外部と区画する骨格を構成する。車両１００の車体Ｂは、本実施形態においてハッチバックタイプ等のコンパクトカーとして構成しているが、後述するシート１０、フロア（フロアパネル頂面部４０およびフロアパネル底面部ｆｐ）、および排気ダクト９０と同様の構造を備えれば車種（車体Ｂの形状、構造）は特に限定されない。

　車体Ｂの中でも車両１００の下部には図２に示すように後述するバッテリー５０を配置可能なフロアパネル底面部ｆｐを設けている。

　（シート）
　シート１０は、車両１００のフロアパネル頂面部４０に複数列設置するように構成している。シート１０は、本実施形態において図１に示すように前側から見て１列目の席に相当する前部席２０と、２列目の席に相当する後部席３０と、を備える。

　前部席２０は、フロアパネル頂面部４０に対して少なくとも前後方向Ｘにおいて移動可能に設置している。前部席２０は、図１に示すように乗員の背中をもたれかからせることが可能な背もたれ２１と、乗員の臀部を着座可能な着座部２２と、乗員の頭をもたれかからせることが可能なヘッドレスト２３と、を備える。前部席２０は、本実施形態において運転席と助手席とを独立して設けている。

　後部席３０の後方には図１に示すように客室とつながったラゲッジスペースＬ（ラゲッジルーム、荷室とも言う）が設けられている。

　後部席３０は、図４、図５等に示すように背もたれ３１と、着座部３２と、ヘッドレスト３３と、を備える。後部席３０は前部席２０と異なり、左右の席が連なっている、いわゆるベンチシートのように構成している。そのため、背もたれ３１および着座部３２は、後部席３０において複数の乗員の背中や臀部を載置可能に構成している。

　着座部３２は、図４、図５等に示すように高さ方向Ｚにおける下面が切り欠かれた切り欠き部３４を備える。切り欠き部３４は、図６、図７等に示すように凹形状を備えている。切り欠き部３４の凹形状は、図６に示すように高さ方向Ｚにおいて下方を向くように構成している。切り欠き部３４は、図７に示すように第１凹部３５と、拡大部３６と、第２凹部３７と、第３凹部３８と、凸部３９と、を備える。

　第１凹部３５は、図６、図７に示すように排気ダクト９０の排気口９４を隣接して配置可能に構成している。第１凹部３５は、図７に示すように着座部３２における前後方向Ｘの前側に設けている。第１凹部３５は、図５、図７に示すように本実施形態において着座部３２の前端部ｆまで貫通して形成するように構成している。ただし、着座部３２の高さ方向Ｚにおける下方に後述する排気ダクト９０を配置できれば、第１凹部３５は、必ずしも着座部３２の前端部ｆまで貫通して形成していなくてもよい。

　拡大部３６は、第１凹部３５の前後方向Ｘにおける後方において第１凹部３５に連なって設けられる。拡大部３６は第１凹部３５からの切り欠きの断面形状が前後方向Ｘにおいて拡大するように構成している。拡大部３６は、着座部３２の下面における切り欠きの形状が第１凹部３５から通じるとともに、前後方向Ｘの後方に向けて第２凹部３７および第３凹部３８に通じるように構成している。

　第２凹部３７および第３凹部３８は拡大部３６から連なって（連通するように）設けられる。第２凹部３７および第３凹部３８は、図７に示すように車両１００の前後方向Ｘにおいて着座部３２の後端部ｒまで略直線状に延在するように構成している。第２凹部３７および第３凹部３８は凹部の断面形状が等しい方が好ましい。ただし、形状が極端に異ならなければ断面形状に多少の差異（例えば、一方が真円に対して他方が楕円、または断面が矩形の場合に矩形断面のアスペクト比（縦横比）が異なる等）があってもよい。

　凸部３９は、拡大部３６に連なる切り欠きを第２凹部３７と第３凹部３８とに分岐させる。凸部３９は、本実施形態において幅方向Ｙにおいて第２凹部３７と第３凹部３８の間に配置している。

　このような構成により、排気ダクト９０の排気口９４から出た空気は第１凹部３５および拡大部３６に沿って流通し、分岐流路に相当する第２凹部３７および第３凹部３８に流通し、そこからラゲッジスペースＬに流通することができる。

　凸部３９は、後部席３０において乗員の臀部（ヒップポイント）の裏側に位置するように配置することができる。凸部３９は、乗員の臀部付近を支持し得る等の観点においてパッドとも称することができる。

　（フロア）
　フロアパネル頂面部４０は、フロアパネル底面部ｆｐよりも高さ方向Ｚにおいて上方に配置している。フロアパネル頂面部４０は、フロアパネル底面部ｆｐとの間にバッテリー５０を配置可能に構成している。フロアパネル頂面部４０は、車両１００における車室の下部を構成する。フロアパネル頂面部４０にはカーペットやフロアマット等を設置することができる。フロアパネル頂面部４０は、図４に示すように水平部４１と、隆起部４２と、立ち上がり部４３、４４と、を備える。

　水平部４１は車室において乗員の足を載置可能な部分であり、上述したカーペット等が設置され得る。

　隆起部４２は、水平部４１において幅方向Ｙの略中央（中間部）付近に設けられる。隆起部４２は、後述するバッテリー５０の排気ファン８０等を下方に配置するために水平部４１よりも高さ方向Ｚにおいて高く形成している。

　立ち上がり部４３、４４は、水平部４１および隆起部４２よりも前後方向Ｘの後方に位置するとともに、後部席３０の着座部３２の下方付近に位置する。立ち上がり部４３、４４は、水平部４１よりも高さ方向Ｚにおける高さが前後方向Ｘにおいて後方に向かうにつれて徐々に上昇するように形成している。立ち上がり部４４は、排気ダクト９０が車室（客室）に露出しないように配置している。立ち上がり部４４は、着座部３２の下方において立ち上がり部４３よりも高さ方向Ｚに盛り上がるように形成している（図４参照）。

　なお、以下に説明する構成に対応する図５は図４に対してフロアパネル頂面部４０を表示しない図に相当する。

　（バッテリー）
　バッテリー５０は、不図示のモーターに電力を供給する蓄電装置であり、エンジンの駆動力や回生エネルギーの回収によって充電される。バッテリー５０は、本実施形態において図２に示すようにシート１０の中でも前部席２０の下部付近に配置するように構成している。

　（吸気ダクト）
　吸気ダクト６０は、バッテリー５０の冷却に使用する空気等の気体を吸入する部位として構成している。吸気ダクト６０は、本実施形態においてシート１０の中でも前部席２０の下部付近であって、バッテリー５０よりも幅方向Ｙにおける外方に配置するように構成している。吸気ダクト６０の開口部は、フロアパネル頂面部４０の水平部４１と略同一面（同一高さ）に配置することができる。

　連通ダクト７０は、吸気ダクト６０より流入し、バッテリー５０を通過した空気等の気体を取り込むダクトして構成している。連通ダクト７０は、本実施形態において前後方向Ｘにおいてバッテリー５０と排気ファン８０との間に配置している。連通ダクト７０は、一例として幅方向Ｙにおける略中央に配置することができる。連通ダクト７０は、バッテリー５０との接続部位から前後方向Ｘにおいて後方に延在するように配置することができる。

　排気ファン８０は、バッテリー５０を冷却する風を発生させる。排気ファン８０は、本実施形態においてシロッコ型の遠心ファンなどによって構成することができる。排気ファン８０の吸い込み口は連通ダクト７０と接続することができる。

　（排気ダクト）
　排気ダクト９０は、バッテリー５０を冷却した空気を排出可能に構成している。排気ダクト９０は、シート１０を構成する後部席３０の着座部３２とフロアパネル底面部ｆｐの間に配置している。排気ダクト９０は、フロアパネル頂面部４０の下側に配置されたダクト部材であり、一端が排気ファン８０の排気口に接続されている。排気ダクトの他端は、後部席３０の下面に隣接して配置している。

　排気ダクト９０は、図６に示すようにフロア近傍部９１と、立ち上がり部９２と、シート近傍部９３と、排気口９４と、を備える。

　フロア近傍部９１は、排気ファン８０の排気口と接続される部位であり、フロアパネル頂面部４０に隣接するように配置している。フロア近傍部９１は、車両１００の前後方向Ｘに沿って略直線状に延在する空洞形状で構成している。本実施形態においてフロア近傍部９１は、角を丸めた略矩形状の断面を前後方向Ｘに直線状に延在させるように構成している。

　立ち上がり部９２は、フロア近傍部９１とシート近傍部９３とを接続する形状である。立ち上がり部９２は、高さ方向Ｚに沿って延在するように構成している。立ち上がり９２部は本実施形態において高さ方向Ｚだけでなく前後方向Ｘや幅方向Ｙに直線的に延在する形状として構成している。ただし、立ち上がり部９２の具体的な形状はこれに限定されず、上記以外にも例えば高さ方向Ｚにのみ直線状に延在する形状としてもよい。

　シート近傍部９３は、高さ方向Ｚにおいてフロア近傍部９１と異なる高さであって、具体的に言えばシート近傍部９３よりも高い位置において配置するように構成している。シート近傍部９３は、このように構成することによって後部席３０の着座部３２の下面に対してフロア近傍部９１よりも接近して配置している。

　排気口９４は、シート１０を構成する後部席３０の着座部３２とフロアパネル頂面部４０の水平部４１の間に配置するように構成している。排気口９４は、シート近傍部９３の端部における開口部として構成している。排気口９４は、図６に示すように後部席３０の着座部３２の切り欠き部３４に隣接して配置するように構成している。排気口９４は、車両１００の前後方向Ｘにおいて着座部３２の後端部ｒよりも手前に位置している。言い換えれば、排気口９４は、車両の前後方向Ｘにおいて拡大部３６よりも手前に位置するように構成している（図７参照）。

　以上のように本実施形態に係るバッテリー冷却風の排出構造は、フロアパネル底面部ｆｐと、フロアパネル頂面部４０と、シート１０と、排気ダクト９０と、を有する。フロアパネル底面部ｆｐは自動車（車両１００）の車体Ｂの下部を構成し、バッテリー５０を配置可能に構成している。フロアパネル頂面部４０は、フロアパネル底面部ｆｐよりも上方に配置され、フロアパネル底面部ｆｐとの間にバッテリー５０を配置可能に構成している。シート１０は、前部席２０および後部席３０のようにフロアパネル頂面部４０に複数列設置するように構成している。排気ダクト９０は、バッテリー５０を冷却した空気を排出するように構成している。排気ダクト９０は、シート１０を構成する後部席３０の着座部３２とフロアパネル頂面部４０の間に排気口９４を配置している。

　このように構成することによって、バッテリー５０を通過し排気ダクト９０の排気口９４から排出された冷却風は後部席３０の着座部３２とフロアパネル頂面部４０の間を通り、ラゲッジスペースＬへ流通する。このように冷却風は乗員にとって後部席３０の着座部３２よりも奥側に流通することになるため、排気ダクト９０端部の排気口９４から排出された冷却風をフロアパネル頂面部４０と後部席３０の着座部３２の間に拡散することで、冷却風の音を後部席３０の着座部３２で吸収すると共に、着座部３２からラゲッジスペースＬへ流通する風速を低減できるので、冷却風による音は乗員の耳に届きにくくなる。そのため、排気ダクト９０からの冷却風により乗員に聞こえる騒音を抑制することができる。

　また、後部席３０の着座部３２は下面が切り欠かれた切り欠き部３４を備える。排気ダクト９０は少なくとも排気口９４の近傍を着座部３２の切り欠き部３４に隣接して配置するように構成している。このように構成することによって、乗員が車両１００に乗車した際や車両１００の加減速の際に排気ダクト９０の排気口９４の近傍等が外力や衝撃力を受けることによって排気ダクト９０が変形することを防止または抑制することができる。

　また、後部席３０の着座部３２は下面が凹状に切り欠かれた切り欠き部３４を備える。切り欠き部３４は、第１凹部３５と、拡大部３６と、第２凹部３７および第３凹部３８と、凸部３９と、を備える。第１凹部３５は排気ダクト９０の排気口９４を隣接して配置可能に構成している。拡大部３６は、第１凹部３５から連なって設けられ、第１凹部３５からの切り欠きの断面が拡大するように構成している。第２凹部３７および第３凹部３８は拡大部３６に連なって設けられる。凸部３９は拡大部３６に連なる切り欠きを第２凹部３７と第３凹部３８とに分岐させるように構成している。このように構成することによって、排気ダクト９０を車両１００のラゲッジスペースＬまで延在して配置しなくてもよくすることができる。そのため、乗員が後部席３０の着座部３２に着座した際に排気ダクト９０の延在による異物感を感じにくくなって座り心地が向上すると共に、排気ダクト９０の長さを短くできる分、排気ダクトの原価を低減して車両本体の価格を低減し得る。

　また、切り欠き部３４を構成する第２凹部３７および第３凹部３８は、車両１００の前後方向Ｘにおける着座部３２の後端部ｒまで延在するように構成している。そのため、着座部３２の切り欠き部３４によって排気ダクト９０から排出された冷却風をラゲッジスペースＬまたはその近傍にまで案内することができる。

　また、排気ダクト９０の排気口９４は、車両１００の前後方向Ｘにおいて着座部３２の後端部ｒよりも手前に位置するように構成している。このように構成することによって排気ダクト９０を着座部３２の後端部ｒまで延在させるような場合と比べて排気ダクトの原価を低減して車両本体価格の低減を図ることができる。

　また、排気ダクト９０は、フロアパネル頂面部４０の水平部４１に隣接し、車両１００の前後方向Ｘに沿って延在するフロア近傍部９１を備える。このように構成することによって、排気ダクト９０の形状をシンプルにして排気ダクトの原価を低減し、車両本体価格の低減を図ることができる。

　なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲に応じて種々の変更が可能である。上記では排気ダクト９０のフロア近傍部９１、立ち上がり部９２、およびシート近傍部９３の各々が略楕円状の断面を直線的に延在させた形状であると説明したが、これに限定されない。これらの構成は、上記以外にも適宜流路が形成されていれば、各部位の途中に折れ曲がり箇所等の他の形状を設けていてもよい。

１０　シート、
３０　後部席、
３２　着座部、
３４　切り欠き部、
３５　第１凹部、
３６　拡大部、
３７　第２凹部、
３８　第３凹部、
３９　凸部、
４０　フロア、
５０　バッテリー、
９０　排気ダクト、
９１　フロア近傍部、
９４　排気口、
Ｂ　車体、
ｆｐ　フロアパネル、
Ｌ　ラゲッジスペース、
ｒ　後端部、
Ｘ　前後方向、
Ｙ　幅方向、
Ｚ　高さ方向。

Claims (6)

1. 　自動車の車体の下部を構成し、バッテリーを配置可能なフロアパネルと、
   　前記フロアパネルよりも上方に配置され前記フロアパネルとの間に前記バッテリーを配置可能なフロアと、
   　前記フロアに複数列設置されるシートと、
   　前記バッテリーを冷却した空気を排出する排気ダクトと、を有し、
   　前記排気ダクトは、前記シートを構成する後部席の着座部と前記フロアの間に排気口を配置しているバッテリー冷却風の排出構造。
2. 　前記着座部は、下面が切り欠かれた切り欠き部を備え、
   　前記排気ダクトは、少なくとも前記排気口の近傍が前記着座部の前記切り欠き部に隣接して配置されている請求項１に記載のバッテリー冷却風の排出構造。
3. 　前記着座部は、下面が凹状に切り欠かれた切り欠き部を備え、
   　前記切り欠き部は、前記排気ダクトの前記排気口を隣接して配置可能な第１凹部と、前記第１凹部から連なって設けられ前記第１凹部からの切り欠きの断面が拡大する拡大部と、前記拡大部に連なって設けられる第２凹部および第３凹部と、前記拡大部に連なる前記切り欠きを前記第２凹部と前記第３凹部とに分岐させる凸部と、を備える請求項１又は２に記載のバッテリー冷却風の排出構造。
4. 　前記第２凹部および前記第３凹部は、車両の前後方向における前記着座部の後端部まで延在する請求項３に記載のバッテリー冷却風の排出構造。
5. 　前記排気口は、車両の前後方向における前記着座部の後端部より手前に位置している請求項１～４のいずれか１項に記載のバッテリー冷却風の排出構造。
6. 　前記排気ダクトは、前記フロアに隣接し、車両の前後方向に沿って延在するフロア近傍部を備える請求項１～５のいずれか１項に記載のバッテリー冷却風の排出構造。

Images