(57)【要約】【課題】冷却用ブロアを小容量化、小型化することのできる車両用電池パックの冷却装置を提供する。【解決手段】車両１のフロアの下面側に設けられた電池パック３に空気を導入しかつ排気することにより空気によって電池パック３を冷却する車両用電池パックの冷却装置であって、車両１が走行することによって生じる前方から後方に流れる空気を流通させる空気流路５がフロアの下面側に設けられ、空気流路５に流路断面積が絞られて空気の流速を増大させる狭窄部６が設けられ、電池パック３の内部と狭窄部６とを連通して電池パック３の内部の空気を狭窄部６に導く連通管８が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロアの下面側に設けられた電池パックに空気を導入しかつ排気することにより前記空気によって前記電池パックを冷却する車両用電池パックの冷却装置において、
前記車両が走行することによって生じる前記車両の前方から後方に流れる空気を流通させる空気流路が前記フロアの下面側に設けられ、
前記空気流路に流路断面積が絞られて前記空気の流速を増大させる狭窄部が設けられ、
前記電池パックの内部と前記狭窄部とを連通して前記電池パックの内部の空気を前記狭窄部に導く連通管が設けられている
ことを特徴とする車両用電池パックの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車（ＥＶ車）やハイブリッド車（ＨＶ車もしくはＰＨＶ車）などのモータで走行可能な車両に搭載されている電池パックを冷却する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両に搭載されている電池は、走行中に充放電を繰り返し行い、その際に熱が発生する。その発熱量は、電力が大きくなるのに従って多くなり、また発熱量の増大によって温度が上昇すると出力特性が低下し、放電電力や充電電力が制限されてしまう。このような技術的課題を解決するために、特許文献１には、電池パックと併せて冷却ユニットをフロアの下面に配置することが記載されている。その冷却ユニットは、冷却ブロアを備え、車室内の空気をその冷却ブロアによって吸引するとともに冷却ダクトからその空気を電池パックに送るように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３００９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータで走行している場合、電池からモータに供給する電力はモータの出力要求に従って増大し、例えば高速走行時に電池からの放電量が増大する。また、高車速で走行している状態から減速する場合、回生エネルギ量が大きくなるから電池への充電量も増大する。上記の特許文献１に記載された冷却ユニットは、このような高速走行時あるいは出力要求量が大きい場合であっても電池パックの過度な温度上昇を防止する必要がある。すなわち、冷却ブロアは電池パックの最大発熱量を考慮した大型のものを用意することになる。そのため、冷却ユニットが大型化したり、電力消費量が増大したりする不都合があり、また冷却ブロアを電池の電力を使用して駆動するとすれば、放電電力がその分増大して、冷却するべき電池の温度を上昇させてしまう可能性がある。
【０００５】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、電池パックを空冷するためのブロアを小容量化することのできる冷却装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記の目的を達成するために、車両のフロアの下面側に設けられた電池パックに空気を導入しかつ排気することにより前記空気によって前記電池パックを冷却する車両用電池パックの冷却装置において、前記車両が走行することによって生じる前記車両の前方から後方に流れる空気を流通させる空気流路が前記フロアの下面側に設けられ、前記空気流路に流路断面積が絞られて前記空気の流速を増大させる狭窄部が設けられ、前記電池パックの内部と前記狭窄部とを連通して前記電池パックの内部の空気を前記狭窄部に導く連通管が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の冷却装置によれば、車両が走行していれば、外気との相対速度差が生じるから、フロアの下面側に設けられている空気流路に外気が流れ込む。その空気流路断面積は一様ではなく狭くなっているから、その部分で空気の流速が速くなり、それに伴って圧力が低下する。その狭窄部と連通管によって繋がれている電池パックの内部の圧力は外気と同程度の圧力になっているから、電池パックの内部の空気は狭窄部との圧力差によって狭窄部に向けて吸引され、排出される。その結果、電池パックの熱が空気によって外部に持ち去られ、電池パックが冷却される。特に、車速が速い場合には、電池パックでの充放電量が多くなって発熱量が増えるが、空気流路を流れる空気の流速が速く、また流量が多くなるので、電池パックから狭窄部に流出する空気量すなわち冷却量が増えるので、電池パックの温度上昇を抑制することができる。この発明によれば、このように車両の走行に伴う空気流を利用して電池パックを冷却できるので、ブロアを使って電池パックを冷却する場合には、ブロアを小容量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施形態における車両の模式図である。
【図２】その車両を下側から見た状態を示す模式図である。
【図３】狭窄部と電池パックとを繋いでいる連通管の構造を示す模式的な断面図である。
【図４】流路断面積の縮小割合と発生する負圧との関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明の実施形態では、冷却の対象とされる電池パックは、車両の走行のためのモータに電力を供給し、また回生された電力が充電される電池を備えた電池パックであり、したがってその電池は、補機用の電池の１２ボルトを遙かに超える高電圧の電池である。そして、その電池パックが搭載される車両は、駆動力源としてモータのみを搭載している電気自動車（ＥＶ車）やエンジンとモータとを駆動力源とするハイブリッド車（ＨＶ車もしくはＰＨＶ車）である。
【００１０】
図１および図２にこの発明の実施形態における車両１の一例を模式的に示しており、フロアパネル２の下面側に電池パック３が配置されている。ここに示す車両１は図示しないエンジンを前側に搭載しており、したがって電池パック３は、車両１の前後方向で中央部よりも後ろ側で、かつ車両１の幅方向ではほぼ中央部に配置されている。図２は車両１を下側から見た場合の図であり、この図２に示すように、電池パック３の車両前方側に隣接して燃料タンク４が配置されている。このように重量物である電池パック３や燃料タンク４を車両１の後方側に配置してあるのは、車両１の前後での重量バランスを採るためである。
【００１１】
電池パック３は、特には図示しないが、リチウムイオン電池や全固体電池などの二次電池とそれ関連する配線やコントロール回路あるいはターミナルなどを所定のケースでパッキングして構成されている。また、冷却のために空気を流すブロア（図示せず）を備えている。なお、ブロアは二次電池と一緒に同一のケース内にパッキングされていてもよく、あるいはそれぞれ別のケースに収容してあってもよい。電池パック３は、フロアパネル２の下面に密着していることが好ましいが、フロアパネル２に直接取り付けられている必要はなく、電池パック３はサイドシル（サイドメンバ）やクロスメンバなどの車体を構成している強度部材に取り付けられていてよい。
【００１２】
フロアパネル２の下面側に、車両１の走行に伴って生じる空気流を車両１の前方から公報に導く空気流路５が設けられている。空気流路５は、要は、パイプや板材などによって区画された部分であって、車両１の前方側の導入口５ａから車両１の後方側の排出口５ｂにまで連続した細長い中空部である。空気流路５の流路断面積（空気の流れ方向に対して垂直な方向での断面積）は一定ではなく、空気の流れ方向での途中の一部で狭くなっている。流路断面積が最も絞られている（小さくなっている）箇所が狭窄部６である。図２に示す例では、導入口５ａからこの狭窄部６に向けて流路断面積が次第に小さくなり、また、狭窄部６から排出口５ｂに向けて流路断面積が次第に大きくなっている。
【００１３】
狭窄部６は、空気流を絞ってその流速を速くすることにより低圧を生じさせる部分であり、したがって空気流路５のうち少なくとも狭窄部６を挟んだ前後両側の所定長さの部分がベンチュリ効果を生じるベンチュリ管となっている。図２に示す例では、フロアパネル２の下面側のうち車両１の左右両側に空気流路５が設けられており、それぞれの空気流路５のうち上記の電池パック３に近い箇所に狭窄部６が設けられている。図３にその狭窄部６の断面形状を示してあり、狭窄部６は電池パック３を挟んだ左右両側に配置されており、その内部にマフラー７が配置されている。したがって、狭窄部６の流路断面積（空気が流れる断面積）は、マフラー７によって更に狭められている。
【００１４】
この狭窄部６と電池パック３の内部（電池を収容しているケースの内部）とを連通する連通管８が設けられている。この連通管８は電池パック３の内部の空気すなわち電池を冷却して温度が高くなっている空気を排出するためのいわゆる排出管であり、電池パック３におけるケースの内部に開口する一方、上記の狭窄部６に、空気流に対してほぼ垂直となるように開口している。
【００１５】
また、電池パック３にはそのケースの内部に空気を吸入させるための連通管９が接続されている。この連通管９は、電池パック３のケースの内部と外部とを連通していて、電池パック３の外部の空気をその内部に導き入れるように構成されていればよく、いわゆる導入管となっている。図３に示す例では、連通管９は、フロアパネル２を貫通して車室１０の内部に開口している。なお、車室１０への開口位置や開口の向きは、必要に応じて適宜に設定すればよく、例えば開口位置はシート（図示せず）の下側やサイドなどであってよく、また異物が落下して侵入しないように、横向きもしくは下向きに開口していてよい。
【００１６】
なお、空気を導入するための連通管は、車室１０と連通する連通管９だけでなく、車両１の外部の外気を導入する連通管として設けられていてもよい。このような複数の連通管９を設けた場合、外気温度に応じて使用する連通管９を切り替えるように構成してよい。例えば外気温度が低い場合には、車室１０に開口している連通管９を閉じるとともに外気に向けて開口している連通管を開くことにより、温度の低い外気を電池パック３に導入すればよく、こうすることにより空調の行われている車室１０内の空気を排気し、そのために空調に要したエネルギを捨て去るなどのことを抑制できる。
【００１７】
つぎに上述した冷却装置の作用について説明する。車両１が図しないモータを駆動して走行する場合、電池からモータに給電し、また減速時にはエネルギ回生により電力が充電される。そのため、放電や充電が間断なく行われ、電池パック３で発熱する。その発熱量は、放電あるいは充電の電力が多いほど、したがって高車速ほど多くなる。一方、車両１が走行していると、外気と車両１との相対速度差によって、外気が空気流路５に入り込んで車両１の後方に向けて流れる。
【００１８】
空気流路５の流路断面積は導入口５ａで最大で、狭窄部６に向けて次第に流路断面積が小さくなっているので、空気流路５の内部を流れる空気の流速は、狭窄部６に向けて次第に速くなる。そのため、狭窄部６での圧力が外気圧あるいは電池パック３の内部圧力より低くなる。その結果、電池パック３の内部の空気が狭窄部６側に吸引され、連通管８を介して狭窄部６に排出される。それと併せて、車室１０内の空気もしくは外気が電池パック３の内部に吸入される。すなわち、電池パック３の熱が空気によって外部に排出され、また温度の低い空気が電池パック３に導き入れられて電池パック３の熱が奪われる。すなわち、冷却される。
【００１９】
ここで、狭窄部６における流路断面積Ａ6の導入口５ａにおける流路断面積Ａ5aに対する縮小割合（｛（Ａ5a−Ａ6）／Ａ5a}×１００）と、狭窄部６で生じる負圧との関係を図４に示してある。図４は車速を所定の一定車速の下で前記縮小割合と負圧との関係を求めたものであり、図４から知られるように狭窄部６の流路断面積を絞ることにより大きい負圧を発生させて（狭窄部６の圧力を下げて）電池パック３からの空気の吸引（排出）を充分に行わせることができる。なお、車速を増大させると、図４に示す曲線は図４の上側すなわち負圧側に変化し、より大きい負圧が得られる。
【００２０】
このように、この発明の実施形態における上記構成の冷却装置によれば、車両１の走行に伴う空気流を利用して電池パック３の内部を換気して冷却することができる。特に高車速の場合には、狭窄部６の圧力をより低くして電池パック３の換気（冷却）を促進できる。そのため、電池パック３からの放電や充電によって発熱するとしても冷却が充分に行われて電池パック３の温度上昇や出力特性の低下を防止もしくは抑制することができる。
【００２１】
なお、上述した空気流を利用した電池パック３の換気によっては充分に電池パック３を冷却できない場合には、図示しないブロアを駆動する。例えば、車速が低車速であるために空気流路５を流れる空気流の流速が遅い場合や、登坂などのために放電電力が多く発熱量が多い場合などには、狭窄部６での負圧を利用した換気では電池パック３を充分に冷却できないことがある。このような場合、ブロアによる換気と狭窄部６で吸引することによる換気とを併用することになる。このような場合であっても、ブロアが電池パック３の冷却のための換気の全量を賄うわけではなく、ブロアの容量（出力）は、狭窄部６での吸引による換気の不足を補う容量（出力）でよいから、ブロアを小容量化あるいは小型化することができる。
【００２２】
なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであり、必要に応じて種々の変更や付加を行ってもよい。例えば、電池パック３からの排気のための連通管８は、車両が停止しているなど、電池パック３の冷却を必要としない場合には、異物の侵入を防止するために適宜のバルブもしくはシャッタで閉じるように構成してもよい。また、空気流路５は、車両１の最低地上高を高くするためにフロアパネル２に密着させるなど、可及的に高い位置に設けることが好ましく、そのためにその位置や形状などは図１〜３に示すものに限定されない。
【符号の説明】
【００２３】
１…車両、  ２…フロアパネル、  ３…電池パック、  ４…燃料タンク、  ５…空気流路、  ５ａ…導入口、  ５ｂ…排出口、  ６…狭窄部、  ７…マフラー、  ８…連通管、  ９…連通管、  １０…車室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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