(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷室又はキャビンの床下に配置されるバッテリーと、吸気口を有して車室内の空気を冷却風として前記バッテリーに供給する吸気ダクトと、を備える車両用バッテリーの冷却構造であって、
前記吸気ダクトは、第１ダクト部材と第２ダクト部材とを含み、前記床下から前記荷室又はキャビンを区画する側壁面内に延設され、
前記吸気ダクトには、前記吸気口から落下した異物を収容する異物収容部が冷却風の流路から分岐して設けられ、
前記異物収容部の下方に前記吸気ダクトの一部が配置され、
前記吸気ダクトは、前記異物収容部に繋がる通路と前記冷却風の流路とが分岐部で分岐しており、
前記第１ダクト部材と前記第２ダクト部材とを接続する接続部が、前記分岐部よりも下流側に配置され、
前記異物収容部は、前記側壁面内であって、且つ、車幅方向において前記接続部よりも内側に配置され、
前記分岐部の上流の流路は、鉛直方向に延びており、
前記接続部に繋がる前記分岐部の下流側の流路断面は、前記分岐部の上流における前記冷却風の流れ方向から見て前記分岐部の上流の流路断面とオフセットしており、
前記異物収容部は、前記分岐部の上流における前記冷却風の流れ方向から見て前記分岐部の上流の流路断面とオーバーラップしていることを特徴とする車両用バッテリーの冷却構造。
【請求項２】
前記吸気ダクトは、鉛直方向上方に屈曲する屈曲部を有し、
前記屈曲部の少なくとも一部は、前記異物収容部の下方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリーの冷却構造。
【請求項３】
前記異物収容部は、着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用バッテリーの冷却構造。
【請求項４】
前記異物収容部は、下部断面が上部断面に対して小さく構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用バッテリーの冷却構造。
【請求項５】
前記異物収容部は、車両の前後方向の壁面の幅を上部に対して下部で短くなるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用バッテリーの冷却構造。
【請求項６】
前記第２ダクト部材は、上流側第２ダクト部材と下流側第２ダクト部材とを含み、
該上流側第２ダクト部材は、前記吸気口を有し、前記側壁面に沿って略垂直に配置される直線部と、該直線部から車幅方向内側に傾斜する傾斜部と、該傾斜部から延設され、該直線部より車幅方向内側で略垂直に配置される直線状の連結部とが一体に形成され、
前記下流側第２ダクト部材の下端及び前記第１ダクト部材の上端で前記接続部が構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用バッテリーの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に適用されるバッテリーの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車では、例えば、ラゲッジスペースの床下に、電動機の駆動エネルギー源であるバッテリーが搭載されている。バッテリーは、充放電が行われる際に発熱する発熱部品であるので、バッテリー性能を維持するための冷却が必要であり、車室内などから取り込んだ冷却風により冷却することが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の車両用電源ユニットの冷却構造は、後部座席近傍に設けた吸気口から車室内の空気を冷却ファンにより取り込み、その空気を冷却風としてバッテリーを含む電源ユニットに供給して冷却している。蓋部材を備える防水ケース内に収容された電源ユニットは、一対の吊り下げフレームを介してリヤサイドフレームに吊り下げ支持された状態でラゲッジスペース下方のスペアタイヤを収納するタイヤパンを利用して収納されており、電源ユニットの上方には、スペアタイヤが収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０‐１２０３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、吸気口から車室内の空気を取り込む吸気ダクトを配設すると、誤って指輪などの導電性の異物を吸気口から送気ダクト内に落下させる可能性があり、この導電性の異物が、電源ユニット側にまで落下すると、バッテリーを短絡させる虞があった。特許文献１に記載の車両用電源ユニットの冷却構造では、送気ダクト内に落下する異物に対して何ら記載されていない。
【０００６】
また、荷室やキャビンのスペースはできるだけ広く確保することが好ましい。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気ダクトに落下した異物を収容可能な異物収容部を備え、荷室やキャビンのスペースを広く確保することができる車両用バッテリーの冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
荷室（例えば、後述の実施形態における荷室１１）又はキャビンの床下に配置されるバッテリー（例えば、後述の実施形態におけるバッテリー１２）と、吸気口（例えば、後述の実施形態における吸気口１４）を有して車室内の空気を冷却風として前記バッテリーに供給する吸気ダクト（例えば、後述の実施形態における吸気ダクト１５）と、を備える車両用バッテリーの冷却構造であって、
前記吸気ダクトは、第１ダクト部材（例えば、後述の実施形態における第１ダクト部材２０）と第２ダクト部材（例えば、後述の実施形態における上流側第２ダクト部材２１、下流側第２ダクト部材２２）とを含み、前記床下から前記荷室又はキャビンを区画する側壁面（例えば、後述の実施形態における側壁面２３）内に延設され、
前記吸気ダクトには、前記吸気口から落下した異物を収容する異物収容部（例えば、後述の実施形態における異物収容部３０）が冷却風の流路（例えば、後述の実施形態における流路２２ｂ）から分岐して設けられ、
前記異物収容部の下方に前記吸気ダクトの一部が配置され、
前記吸気ダクトは、前記異物収容部に繋がる通路（例えば、後述の実施形態における通路２２ａ）と前記冷却風の流路（例えば、後述の実施形態における流路２２ｂ）とが分岐部（例えば、後述の実施形態における２２ｃ）で分岐しており、
前記第１ダクト部材と前記第２ダクト部材とを接続する接続部（例えば、後述の実施形態における接続部４５）が、前記分岐部よりも下流側に配置され、
前記異物収容部は、前記側壁面内であって、且つ、車幅方向において前記接続部よりも内側に配置され、
前記分岐部の上流の流路は、鉛直方向に延びており、
前記分岐部の下流側の流路断面は、前記分岐部の上流における前記冷却風の流れ方向から見て前記分岐部の上流の流路断面とオフセットしており、
前記異物収容部は、前記分岐部の上流における前記冷却風の流れ方向から見て前記分岐部の上流の流路断面とオーバーラップしていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記吸気ダクトは、鉛直方向上方に屈曲する屈曲部（例えば、後述の実施形態における屈曲部２４）を有し、
前記屈曲部の少なくとも一部は、前記異物収容部の下方に配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成に加えて、
前記異物収容部は、着脱可能であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかの構成に加えて、
前記異物収容部は、下部断面が上部断面に対して小さく構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４の構成に加えて、
前記異物収容部は、車両の前後方向の壁面の幅（例えば、後述の実施形態における上部幅Ｗ１、下部幅Ｗ２）を上部に対して下部で短くなるように構成されていることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項の構成に加えて、
前記第２ダクト部材は、上流側第２ダクト部材（例えば、後述の実施形態における上流側第２ダクト部材２１）と下流側第２ダクト部材（例えば、後述の実施形態における下流側第２ダクト部材２２）とを含み、
該上流側第２ダクト部材は、前記吸気口を有し、前記側壁面に沿って略垂直に配置される直線部（例えば、後述の実施形態における直線部２１ａ）と、該直線部から車幅方向内側に傾斜する傾斜部（例えば、後述の実施形態における傾斜部２１ｂ）と、該傾斜部から延設され、該直線部より車幅方向内側で略垂直に配置される直線状の連結部（例えば、後述の実施形態における連結部２１ｃ）とが一体に形成され、
前記下流側第２ダクト部材の下端及び前記第１ダクト部材の上端で前記接続部が構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、万一、吸気口からコイン、指輪などの導電体の異物が落下しても、確実に異物収容部に収容して、バッテリーの短絡発生を防止することができる。また、異物収容部の下方に吸気ダクトの一部が配置されるので、異物収容部の下方のスペースを有効に利用することができ、荷室やキャビンのスペースを広く確保することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、吸気ダクトの床下部分から鉛直方向上方に屈曲する屈曲部の曲率半径を大きくすることができ、吸気ダクトの通気抵抗を低減させて、効率的にバッテリーを冷却することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、必要に応じて異物収容部に収容されている異物を回収することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、異物収容部内に落下した異物の跳ね返りを抑制して、異物を確実に異物収容部内に収容しておくことができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、車両の加速時又は減速時に異物が前後の壁面に接触する可能性が高いので、前後方向の壁面の幅を上部に対して下部で短くすることで、異物収容部内に落下した異物の跳ね返りを抑制して、異物を確実に異物収容部内に確保しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態の車両用バッテリーの冷却構造が適用される車両から内装カバーを外した車両後部を示す斜視図である。
【図２】図１において、バッテリーの断面が見えるように前後方向に沿って切断した断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１において、吸気ダクトの断面が見えるように前後方向に沿って切断した断面図である。
【図５】図３における円Ｂで囲む部分の拡大図である。
【図６】異物収容部の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【００２２】
図１から図４に示すように、本実施形態の車両用バッテリーの冷却構造は、後部座席シート１０後方の荷室１１の床下に配置され、防水ケース１３に収容されたバッテリー１２と、吸気口１４を有し下流側の一端が防水ケース１３に接続されて、吸気口１４から取り込んだ空気を冷却風としてバッテリー１２に供給する吸気ダクト１５と、上流側の一端が防水ケース１３に接続されて、バッテリー１２を冷却した冷却風を防水ケース１３内から排出する排気ダクト１６と、を備える。なお、符号Ｆが荷室１１の床面を示している。
【００２３】
吸気ダクト１５の吸気口１４は、クォーターウインドウ４０の窓枠下部に網目状に形成された吸気グリル４１を介して車室内と連通する。
【００２４】
排気ダクト１６の上流側には、電動式のファン１７が設けられており、このファン１７が発生する負圧で、吸気口１４から吸気ダクト１５内に冷却風が吸入される。バッテリー１２（防水ケース１３）は、車幅方向に延びる前後一対の吊り下げフレーム１８を介して左右のリヤサイドフレーム１９に吊り下げ支持されている。なお、バッテリー１２は、防水ケース１３内に単独で設けられていてもよく、車両用バッテリー以外に、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等のバッテリーに付随する電装部品も含む電源ユニットとして設けられていてもよい。
【００２５】
吸気ダクト１５は、少なくとも一部が荷室１１の床下に略水平に配置される第１ダクト部材２０と、車両の右側の側壁面２３に沿って略垂直に配置される上流側第２ダクト部材２１及び下流側第２ダクト部材２２と、から構成され、上流側から上流側第２ダクト部材２１、下流側第２ダクト部材２２、及び第１ダクト部材２０の順で接続されている。上流側第２ダクト部材２１及び下流側第２ダクト部材２２は、側方から見て、一部がホイールハウス３１に沿うように湾曲しており（図２参照）、後方から見て、一部がホイールハウス３１とオーバーラップしている（図５参照）。
【００２６】
第１ダクト部材２０は、図４に示すように、床下に配置される部分の流路に直交する断面が、鉛直方向の高さＨに対し水平方向の長さＬが長い扁平形状に形成されている。第１ダクト部材２０の下流側端部は、バッテリー１２が収容された防水ケース１３の側面に接続する。第１ダクト部材２０の上流側は、図３に示すように、大きな曲率半径で側壁面２３に沿って垂直に立ち上る屈曲部２４が形成され、屈曲部２４の上方で下流側第２ダクト部材２２の下端と接続部材２５で接続される（図５参照）。この接続部材２５、第１ダクト部材２０の上端及び下流側第２ダクト部材２２の下端で接続部４５が構成される。
【００２７】
図５も参照して、接続部材２５には、下流側第２ダクト部材２２の下端に設けられた係合凸部２７と係合する凹溝２６が内周面に設けられている。これにより、第１ダクト部材２０と下流側第２ダクト部材２２とは、着脱可能に接続される。
【００２８】
上流側第２ダクト部材２１は、吸気口１４を有し、側壁面２３に沿って略垂直に配置される直線部２１ａと、直線部２１ａから車幅方向内側に傾斜する傾斜部２１ｂと、傾斜部２１ｂから延設され、直線部２１ａより車幅方向内側で略垂直に配置される直線状の連結部２１ｃと、が一体に形成されている。上流側第２ダクト部材２１の下端には、下流側第２ダクト部材２２の上端に設けられた凹溝２８と係合する突起２９が設けられ、これにより上流側第２ダクト部材２１と下流側第２ダクト部材２２とは、着脱可能に接続される。
【００２９】
下流側第２ダクト部材２２は、吸気口１４から落下した異物（図示せず）を収容する袋状の異物収容部３０を備える。具体的に、下流側第２ダクト部材２２には、異物収容部３０に繋がる通路２２ａと接続部４５に繋がる流路２２ｂとに分岐する分岐部２２ｃが設けられており、異物収容部３０は、接続部４５よりも車幅方向内側にオフセットして配置されている。分岐部２２ｃは、騒音の発生原因となり易いエッジ部をなくすため、大きな曲面で形成されている。
【００３０】
異物収容部３０は、鉛直方向から見て、下流側第２ダクト部材２２の分岐部２２ｃより上流の流路断面とオーバーラップしている。また、分岐部２２ｃより下流側の流路断面は、鉛直方向から見て、分岐部２２ｃの上流側の流路断面とオフセットしている。また、下流側第２ダクト部材２２の分岐部２２ｃより下流側の流路断面積は、上流側第２ダクト部材２１の最小流路断面積と略等しくなっている。
【００３１】
このように、異物収容部３０を車幅方向内側にオフセットして配置することにより、接続部４５を防水ケース１３から車幅方向外側に離間した位置に配置することができ、接続部４５から繋がる屈曲部２４の曲率半径を大きくして、流路抵抗を低減している。また、下流側第２ダクト部材２２の分岐部２２ｃより下流側の流路断面積と、上流側第２ダクト部材２１の最小流路断面積と略等しくして、流線を滑らかにして送気損失を抑制すると共に、騒音発生を防止している。
【００３２】
また、異物収容部３０は、鉛直方向から見て、下流側第２ダクト部材２２の分岐部２２ｃより上流の流路断面とオーバーラップしていることにより、異物を確実に異物収容部３０内に収容することができる。一方で、分岐部２２ｃより下流側の流路断面は、鉛直方向から見て、分岐部２２ｃの上流側の流路断面とオフセットしているので、異物が分岐部２２ｃより下流側の流路に落下することが効果的に防止される。
【００３３】
図２に示すように、異物収容部３０は、壁面の車両前後方向幅が、上部幅Ｗ１より下部幅Ｗ２が短くされて、下部断面が上部断面より小さくなっている。これにより、車両の加速時又は減速時に前後の壁に接触する可能性が高い、落下する異物の跳ね返りを抑制して、異物が異物収容部３０から飛び出すことを防止している。
【００３４】
次に、上記の構成を備えた本実施形態の作用について説明する。図３中破線矢印で示すように、排気ダクト１６に設けられた電動式のファン１７を回転させ、防水ケース１３内の空気を排気して負圧にすることで、荷室１１内の空気を吸気口１４から吸気ダクト１５（上流側第２ダクト部材２１）内に吸入する。
【００３５】
上流側第２ダクト部材２１内に取り込まれた空気は、下流側第２ダクト部材２２及び第１ダクト部材２０を経由して防水ケース１３に冷却風として供給され、防水ケース１３内のバッテリー１２を冷却した後、排気ダクト１６から吸気ダクト側のホイールハウス３１とは反対側の不図示のホイールハウスの後方に排気される。
【００３６】
吸気ダクト１５の断面積は、各部で略同じ断面積となるように設定され、更に各屈曲部の曲率半径は、できるだけ大きくされているので、吸気ダクト１５の流路抵抗、即ち、送気損失を小さくすることができると共に、騒音の発生が抑制される。
【００３７】
また、万一、吸気口１４からコイン、指輪などの異物を落下させた場合、この異物は、上流側第２ダクト部材２１の連結部２１ｃの略真下に位置する異物収容部３０内に確実に収容されて、防水ケース１３内に入り込むことはなく、バッテリーの短絡発生が防止される。更に、異物収容部３０内に収容された異物は、下流側第２ダクト部材２２を第１ダクト部材２０及び上流側第２ダクト部材２１から取り外すことにより、異物収容部３０から取り出して回収することができる。
【００３８】
異物収容部３０は、図６に示すように、下流側第２ダクト部材２２から着脱可能に形成されていてもよい。これにより、下流側第２ダクト部材２２を第１ダクト部材２０及び上流側第２ダクト部材２１から取り外すことなく、異物収容部３０内に収容された異物を取り出して回収することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用バッテリーの冷却構造によれば、床下から荷室１１を区画する側壁面２３内に延設される吸気ダクト１５には、吸気口１４から落下した異物を収容する異物収容部３０が冷却風の流路２２ｂから分岐して設けられている。異物収容部３０は、側壁面２３内であって、且つ、車幅方向において流路２２ｂよりも内側に配置され、異物収容部３０の下方には吸気ダクト１５の一部が配置されているので、万一、吸気口１４からコイン、指輪などの導電体の異物が落下しても、異物収容部３０に収容して、バッテリー１２の短絡発生を防止することができる。また、異物収容部３０の下方に吸気ダクト１５の一部が配置されるので、異物収容部３０の下方のスペースを有効に利用することができ、荷室１１のスペースを広く確保することができる。
【００４０】
また、吸気ダクト１５は、鉛直方向上方に屈曲する屈曲部２４を有し、屈曲部２４の少なくとも一部は、異物収容部３０の下方に配置されているので、屈曲部２４の曲率半径を大きくすることができ、吸気ダクト１５の通気抵抗を低減させて、効率的にバッテリー１２を冷却することができる。
【００４１】
さらに、異物収容部３０は、吸気ダクト１５から着脱可能であるので、必要に応じて異物収容部３０に収容されている異物を回収することができる。なお、異物収容部３０が吸気ダクト１５から着脱可能であるとは、上記実施形態のように異物収容部３０を備える吸気ダクト１５の一部（下流側第２ダクト部材２２）が、吸気ダクト１５の他の部分（第１ダクト部材２０、上流側第２ダクト部材２１）から着脱可能であることを含む概念である。
【００４２】
また、異物収容部３０は、下部断面が上部断面に対して小さく構成されているので、異物収容部３０内に落下した異物の跳ね返りを抑制して、異物を確実に異物収容部３０内に収容しておくことができる。
【００４３】
更にまた、異物収容部３０は、車両の前後方向の壁面の幅を上部に対して下部で短くなるように構成されているので、異物収容部３０内に落下した異物の跳ね返りを抑制して、異物を確実に異物収容部３０内に確保することができる。
【００４４】
更に、分岐部２２ｃの下流側の流路断面は、鉛直方向から見て分岐部２２ｃの上流の流路断面とオフセットしており、異物収容部３０は、鉛直方向から見て分岐部２２ｃの上流の流路断面とオーバーラップしているので、吸気口１４から落下した異物を、確実に異物収容部３０に収容してバッテリーの短絡発生を防止することができる。
【００４５】
尚、本発明は、前述した実施形態及び変形例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。適用車両としては、ハイブリッド自動車以外にも、例えば、モータのみを駆動源とする電気自動車であってもよい。
また、上記実施形態では、荷室の床下にバッテリー１２を配置したが、これに限らず、キャビンの床下に配置し、キャビンの床面高さを低く抑えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１１        荷室
１２        バッテリー
１４        吸気口
１５        吸気ダクト
２２ａ            通路
２２ｂ            流路
２２ｃ            分岐部
２３        側壁面
２４        屈曲部
３０        異物収容部
Ｗ１        上部幅（異物収容部の車両前後方向の壁面の幅）
Ｗ２        下部幅（異物収容部の車両前後方向の壁面の幅）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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