WO2025141696A1 - 車両構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの内側が外側より冷却性能が劣ることを防止または抑制する車両構造を提供する。 【解決手段】本発明は、バッテリーケース５０と、バッテリー２０と、吸気口３０と、排気口４０と、を有し、バッテリーケースの内部空間は、車幅方向Ｙにおける断面において気体が流れる流路の総断面積が外側より内側の方が小さい。

Description

車両構造

　本発明は、車両構造に関する。

　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。これらの自動車では車両にバッテリーが搭載され、搭載されたバッテリーは冷却する必要がある。バッテリーの冷却に関する従来の技術には、バッテリーを冷却した空気を排出する排気ダクトについて、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。

国際公開第２０２１／２４０８０３号

　本発明者らは、上記先行技術とは別にバッテリーのケースについて以下のような問題を検討している。すなわち、バッテリーケースの車幅方向外側に吸気口を配置し、内側に排気口を配置してバッテリーを冷却すると、バッテリーの内側は流れの下流に位置することになる。そのため、バッテリーの内側はバッテリーの外側を冷却した空気で冷却することになり、バッテリーの内側は外側に比べて冷却性能が劣る。

　本発明の目的は、バッテリーの内側が外側より冷却性能が劣ることを防止または抑制する車両構造を提供することである。

　本発明の一態様は、バッテリーケースと、バッテリーと、吸気口と、排気口と、を有する車両構造である。バッテリーケースは前席の下方かつフロアパネルの上方に設けられる。バッテリーは、バッテリーケースの内部空間に設けられるように構成している。吸気口は、車幅方向においてバッテリーケースの外側に配置され、バッテリーケースの内部空間と連通している。排気口は、車幅方向においてバッテリーケースの内側に配置され、バッテリーケースの内部空間と連通している。バッテリーケースの内部空間は、車幅方向における断面において気体が流れる流路の総断面積が外側より内側が小さくなるように構成している。

　上記車両構造によれば、バッテリーの内側が外側より冷却性能が劣ることを防止または抑制することができる。

実施形態に係る車体外壁を一部切り欠いて車両の内部を示す概略図である。 車体の下部に位置するバッテリーケース、コンソールボックス、吸気口等を示す概略斜視図である。 図２に係るバッテリーケースの上部を示す平面図である。 バッテリーケースの蓋部を外した状態を示す平面図である。 バッテリーケースを車幅方向に沿うように切断した、バッテリーケースの内部を示す概略断面図である。 バッテリーケースを前後方向に沿うように切断した、バッテリーケースの内部を示す概略断面図である。 バッテリーケースを図５と異なる位置において車幅方向に沿って切断した、バッテリーケースの内部を示す概略断面図である。 コンソールボックスから下流側への気体の流れを示す概略図である。

　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。図面において、同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面において、各部材の大きさや比率は、実施形態の理解を容易にするために誇張し、実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

　また、各図においては、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印（座標系）を用いて、実施形態に係る車両構造を構成する部材の方位を示している。Ｘは前後方向を示し、前後方向Ｘと表記する。Ｙは車幅方向を示し、車幅方向Ｙと表記する。Ｚは車両高さ方向を示し、高さ方向Ｚと表記する。

　図１は実施形態に係る車体外壁を一部切り欠いて車両の内部を示す概略図である。図２は車体Ｂの下部に位置するバッテリーケース５０、コンソールボックスｃｎ、吸気口３０等を示す概略斜視図である。図３は図２に係るバッテリーケース５０の上部を示す平面図である。図４はバッテリーケース５０の蓋部７０を外した状態を示す平面図である。図５はバッテリーケース５０を車幅方向Ｙに沿うように切断した、バッテリーケース５０の内部を示す概略断面図である。図６はバッテリーケース５０を前後方向Ｘに沿うように切断したバッテリーケース５０の内部を示す概略断面図である。図７はバッテリーケース５０を図５と異なる位置（後述する前側部７６を通る位置）において車幅方向Ｙに沿って切断した、バッテリーケース５０の内部を示す概略断面図である。図８はコンソールボックスｃｎから下流側への気体の流れを示す概略図である。

　車両は、図１、図７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ｆｔ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２０と、吸気口３０と、排気口４０と、を有する。また、車両は、図２、図３、図４、図５等に示すようにバッテリーケース５０と、インナーケース６０と、蓋部７０と、排気ブロア９０と、パイプ類ｐとを有する。以下、詳述する。

　（車体）
　車体Ｂは、車両において乗員や荷物を載せ、車室を外部と区画する骨格を構成する。車両の車体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、フロア等と同様の構造を備えれば車種は特に限定されない。

　車体Ｂの中でも車両の下部には図１に示すように後述するバッテリー２０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、車両のフロアパネル頂面部ｆｔ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１１と、２列目の関に相当する後部席１２と、を備える。

　（バッテリー）
　バッテリー２０は、バッテリーケース５０の内部空間に設けるように構成している。バッテリー２０は、正極、負極、電解質、集電体、外装体等を備え、充放電を可能に構成している。バッテリー２０は、本実施形態においてシート１０の中でも前部席１１の下部付近に配置するように構成している。バッテリー２０は、図６に示すようにバッテリーケース５０の内部空間において前側に配置された前側バッテリー２１と、前側バッテリー２１よりも後側に配置された後側バッテリー２２と、を備える。

　（吸気口）
　吸気口３０は、車幅方向Ｙにおいてバッテリーケース５０の外側に配置され、バッテリーケース５０の内部空間と連通するように構成している。吸気口３０は、バッテリー２０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。吸気口３０は、本実施形態においてシート１０の中でも前部席１１の下部付近であってバッテリー２０よりも車幅方向Ｙにおける外方に配置するように構成している（図１、図２参照）。吸気口３０の入口面はフロアパネル頂面部ｆｔと略同一面に配置することができる。

　（排気口）
　排気口４０は、車幅方向Ｙにおいてバッテリーケース５０の内側に配置され、バッテリーケース５０の内部空間と連通するように構成している。排気口４０は、図７に示すようにコンソールボックスｃｎの内部に設けられ、下流に位置する排気ブロア９０に連通するように構成している。

　（バッテリーケース）
　バッテリーケース５０は、前部席１１の下方かつ、フロアパネル底面部ｆｐの上方に配置するように構成している。バッテリーケース５０は、バッテリー２０と、インナーケース６０と、パイプ類ｐ等を収容するように構成している。バッテリーケース５０は、バッテリー２０を収容する内部空間を備える。

　バッテリーケース５０の内部空間は、図６に示すように第１部分空間５１と、第２部分空間５２と、第３部分空間５３とを備える。第１部分空間５１は、吸気口３０からの気体が連通する空間として構成している。第２部分空間５２は、吸気口側開口６２から第１部分空間５１と連通し、第３部分空間５３に通じるように構成している。第２部分空間５２には、バッテリー２０を構成する前側バッテリー２１または後側バッテリー２２を収容するように構成している。すなわち、第２部分空間５２は、２か所設けるように構成している。

　第３部分空間５３は、第２部分空間５２に連通し、本実施形態では前側バッテリー２１と後側バッテリー２２を収容した２か所の第２部分空間５２の間に設けられ、排気口４０に連通するように構成している。第１部分空間５１と第２部分空間５２の間には、インナーケース６０を構成する吸気口側開口６２を設けた壁部を配置するように構成している。第２部分空間５２と第３部分空間５３の間には、インナーケース６０を構成する排気口側開口６３を設けた壁部を配置するように構成している。インナーケース６０の上部に位置する隔壁６１は、第１部分空間５１と第２部分空間５２を区画するとともに、第１部分空間５１と第３部分空間５３を区画するように構成している。

　（インナーケース）
　インナーケース６０は、バッテリー２０を収容するように構成している。インナーケース６０は、隔壁６１と、吸気口側開口６２と、排気口側開口６３と、を備える。隔壁６１は、吸気口側開口６２または排気口側開口６３がある部位を除いてインナーケース６０の内部空間をバッテリーケース５０の内部空間と区画する。インナーケース６０は、本実施形態において吸気口側開口６２または排気口側開口６３がある部位を除いてバッテリーケース５０の内部空間を第１部分空間５１と第２部分空間５２と第３部分空間５３とに区画している。

　吸気口側開口６２は、第１部分空間５１と第２部分空間５２の間の壁部に設けられ、第１部分空間５１を通じて吸気口３０からの気体を第２部分空間５２に流通可能に設けている。吸気口側開口６２は、本実施形態においてインナーケース６０の中でも前側バッテリー２１の前側と後側バッテリー２２の後側の壁部に設けている。排気口側開口６３は、第２部分空間５２と第３部分空間５３の間の壁部に設けられ、第２部分空間５２に流通する気体を第３部分空間５３に流通可能に構成している。排気口側開口６３は、本実施形態においてインナーケース６０の中でも前側バッテリー２１の後側と後側バッテリー２２の前側の壁部に設けている。

　（蓋部）
　バッテリーケース５０は、バッテリー２０などを収容した状態で内部空間を外部と隔離する蓋部７０を備える。

　蓋部７０は、図３に示すように外側部７１と、境界部７２と、内側部７３と、を備える。外側部７１は、前側部７４と、後側部７５と、を備える。境界部７２は、前側部７６と、後側部７７と、を備える。内側部７３は、前側部７８と、中間部７９と、後側部８１と、を備える。

　前側部７４と、前側部７６とは同一高さに構成している。前側部７８は、前側部７４、７６よりもバッテリーケース５０内部の前側の断面積（容積）が小さくなるように形成している。

　後側部７５は、前側部７４から後ろ方向及び下方に向かって傾斜するように形成している。バッテリーケース５０の前後方向Ｘにおける中間部において中間部７９は、前側部７６を挟んで後側部７５よりも断面積が小さくなるように構成している。

　バッテリーケース５０の後方部において後側部８１は、後側部７５、７７よりも内部の断面積が小さくなるように構成している。

　このように前後方向Ｘのいずれの部位においてもバッテリーケース５０の内部における総断面積は外側よりも内側の方が小さくなるように構成している。すなわち、蓋部７０は、車幅方向Ｙのいずれかの位置に段差部８２を設けることによって、バッテリーケース５０の内部空間として外側よりも内側が小さくな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、吸気口３０から流入した気体の流速は、外側より内側の方が早くなる。これにより、バッテリー２０の内側に流れる空気の量を多くでき、バッテリー２０の内側が外側より冷却性能が劣ることを防止または抑制できる。

　また、蓋部７０の中でも前側部７４は、前側部７８との相対的な高さの位置関係において段差部８２を形成するように構成している（図５参照）。このように構成することによって、外側から内側にかけて断面積を連続的に小さくした場合と比較して段差を設ける方が流速を上げて車幅方向Ｙでバッテリー２０の内側に取り込まれる空気の量を増やすことができる。また、形状を連続的に変化させる場合と比較して、冷却したい箇所を効率的に冷却できる。

　また、バッテリーケース５０の蓋部７０は、内側部７３と外側部７１の境界よりも外側かつ前後方向Ｘの中間部である前側部７６に凸部８３を設けるように構成している（図７参照）。ここにいう内側部７３と外側部７１の境界にはバッテリー２０で発電した電力を取り出すか、またはコントロールボックスとの信号が流れるパイプ類ｐのようなハーネスの端部が配置され得る。このように構成することによって、凸部８３で空気がよどみ滞留するため、それを避けた経路に積極的に空気が流れることになる。また、前側バッテリー２１と後側バッテリー２２の内側の吸気口側開口６２への流速（流量）を上げることができ、取り込める空気の量を増やすことができる。

　また、境界部７２の前側部７６の段差部８４（図６参照）は、車幅方向Ｙにおける凸部８３の段差よりも前後方向Ｘにおける段差を緩く形成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、凸部８３に差し掛かる空気のよどみ量を減らして当該空気を吸気口側開口６２の中でもバッテリーケース５０の内側に積極的に流通させることができる。なお、凸部８３の前後方向Ｘにおける形状は、吸気口側開口６２の中でもバッテリーケース５０の内側に空気を流しやすくできれば、具体的な形状は図６以外の形状であってもよい。

　また、外側部７１、境界部７２、内側部７３のいずれも前側部より後側部の方がバッテリーケース５０の総断面積が小さくな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、バッテリーケース５０の内部においてバッテリー２０の上面を流れる空気の量を前側より後側を多くできる。これにより、バッテリーケース５０の内部において後側バッテリー２２のような後側が前側バッテリー２１のような前側より冷却性能が劣ることを防止または抑制できる。

　（排気ブロア）
　排気ブロア９０は、バッテリー２０を冷却する風を発生させる。排気ブロア９０は、一例としてシロッコ型の遠心ファン等によって構成できる。排気ブロア９０の吸い込み口は、排気口４０と連通するように構成できる。排気ブロア９０よりも下流の気体は、後部席１２のフロア頂面またはシートより下方の排気ダクトｄの内部を流通することができる。

　（パイプ類）
　パイプ類ｐは、バッテリー２０からの電力を通電可能に構成している。パイプ類ｐは、前側バッテリー２１の方に配置するように構成している。また、パイプ類ｐは、前側バッテリー２１の上部に配置している。

　空気等の気体は、吸気口３０からバッテリーケース５０の第１部分空間５１に流通し（図４の矢印参照）、そこから吸気口側開口６２を通じて第２部分空間５２に流通し、そこから排気口側開口６３を通じて第３部分空間５３に流通する。気体は、第３部分空間５３から排気口４０を通って排気ブロア９０を通り、車両のフロアまたはシートの下方にある排気ダクトｄの内部を流通していく（図８の矢印参照）。このように構成することによって、バッテリーケース５０の内部空間に収容されたバッテリー２０を冷却することができる。

　なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。上記ではバッテリーケース５０の上面にある蓋部７０の形状によって、バッテリーケース５０の内部空間において外側よりも内側の総断面積が小さくなるように構成した。ただし、上記以外にもバッテリーケース５０の内部に収容されるバッテリー２０等の内部空間における配置などによって、バッテリーケース５０の内部空間において外側よりも内側の総断面積が小さくなるように構成してもよい。また、バッテリー２０は前側バッテリー２１と後側バッテリー２２を含むと説明したが、バッテリーの構成は１つのみといったように２つ以外の数であってもよい。

　また、以下の実施形態も本発明の範囲に含まれる：請求項２の特徴を有する請求項１に記載の車両構造；請求項３の特徴を有する請求項１または請求項２に記載の車両構造；請求項４の特徴を有する請求項１～請求項３のいずれかに記載の車両構造；請求項５の特徴を有する請求項４に記載の車両構造；請求項６の特徴を有する請求項１～請求項５のいずれかに記載の車両構造。

２０　バッテリー、
３０　吸気口、
４０　排気口、
５０　バッテリーケース、
５１　第１部分空間、
５２　第２部分空間、
５３　第３部分空間、
６２　吸気口側開口、
６３　排気口側開口、
７６　前側部、
８２　段差部、
８３　凸部、
８４　段差部、
９０　排気ブロア、
Ｙ　車幅方向。

Claims (6)

1. 　前席の下方かつフロアパネルの上方に設けられたバッテリーケースと、
   　前記バッテリーケースの内部空間に設けられたバッテリーと、
   　車幅方向において前記バッテリーケースの外側に配置され、前記バッテリーケースの前記内部空間と連通する吸気口と、
   　前記車幅方向において前記バッテリーケースの内側に配置され、前記バッテリーケースの前記内部空間と連通する排気口と、を有し、
   　前記バッテリーケースの前記内部空間は、前記車幅方向における断面において気体が流れる流路の総断面積が外側より内側の方が小さい、車両構造。
2. 　前記排気口は排気ブロアと連通し、
   　前記バッテリーケースの前記内部空間は、前記吸気口からの前記気体が流通する第１部分空間と、前記第１部分空間に連通し、前記バッテリーを収容する第２部分空間と、前記第２部分空間に連通し、前記排気口に連通する第３部分空間を備え、
   　前記第１部分空間と前記第２部分空間の間には、前記第１部分空間を通じて前記吸気口からの前記気体を前記第２部分空間に流通させる吸気口側開口が設けられ、
   　前記第２部分空間と前記第３部分空間の間には前記気体が前記第２部分空間と前記第３部分空間を流通させる排気口側開口が設けられる請求項１に記載の車両構造。
3. 　前記バッテリーケースの上面は、前記車幅方向におけるいずれかの位置に段差部を設けたうえで前記段差部よりも外側の前記バッテリーケースの総断面積が前記段差部より内側の前記バッテリーケースの総断面積より小さくしている請求項１または請求項２に記載の車両構造。
4. 　前記バッテリーは、前記バッテリーケースの前記内部空間において前側に配置された前側バッテリーと、前記内部空間において前記前側バッテリーよりも後側に配置された後側バッテリーと、を備え、
   　前記バッテリーケースの上面は、内側と外側の境界より外側かつ前後方向の中間部に凸部を設けている請求項１に記載の車両構造。
5. 　前記凸部は、前後方向で前側と後側の少なくとも一方を前記車幅方向における段差部よりも傾斜の緩い段差部を形成している請求項４に記載の車両構造。
6. 　前記バッテリーケースの前記内部空間の前後方向における総断面積は、前側より後側の方が小さい請求項１に記載の車両構造。