(57)【要約】【課題】車両用のバッテリー装置を効率的に冷却することができるバッテリー装置の冷却構造を提供する。【解決手段】車両１の車室２の上面であって荷箱３の前方に配置されたデフレクタ２０と、車両の前方及び後方にそれぞれ開口した通風路３０と、通風路３０に配置されたバッテリー装置４０と、バッテリー装置４０よりも車両の前方側に配置され、通風路３０を開閉するグリルシャッター５０と、を備え、グリルシャッター５０は、車両１の車速が所定の速度を超えたときに通風路３０を開放し、車両の速度が所定の速度以下であるときは通風路３０を閉鎖する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車室上面であって荷箱の前方に配置されたデフレクタと、
前記デフレクタに設けられ、車両の前方及び後方にそれぞれ開口した通風路と、
前記通風路に配置されたバッテリー装置と、
前記通風路の前記バッテリー装置よりも車両の前方側に配置され、前記通風路を開閉する開閉手段と、を備え、
前記開閉手段は、車両の速度に応じて前記通風路を開閉する
ことを特徴とするバッテリー装置の冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリー装置の冷却構造であって、
前記開閉手段は、車両の速度が所定の速度を超えたときに前記通風路を開放し、車両の速度が所定の速度以下であるときに前記通風路を閉鎖する
ことを特徴とするバッテリー装置の冷却構造。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリー装置の冷却構造において、
前記開閉手段は、車両のアクセル開度が所定の開度以下であるときに前記通風路を開放する
ことを特徴とするバッテリー装置の冷却構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載のバッテリー装置の冷却構造において、
前記バッテリー装置の温度を検出する温度センサーを備え、
前記開閉手段は、前記温度センサーで検出された温度が所定の温度を超えているときに、前記通風路を開放する
ことを特徴とするバッテリー装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に搭載されたバッテリー装置の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン及びモーターを駆動源として備え、エンジン又はモーターのうち少なくとも一方の出力により駆動するハイブリッド電気自動車や、モーターの出力により駆動する電気自動車が知られている。ハイブリッド電気自動車や電気自動車は、モーターの出力を必要としているため、駆動用の電源となるバッテリー装置が搭載されている。
【０００３】
バッテリー装置は、トレーとカバーからなるケースを備え、そのケースの内部に複数のバッテリーが収容されている。また、バッテリー装置は、バッテリーの上方に、断熱材を挟んで、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む高電圧部品（電装部品）を備えている。
【０００４】
一般に、バッテリー装置は、荷室ボードの下部に収容されている。荷室ボードの下部は、風通しが悪く放熱しにくい箇所であるので、バッテリー装置で生じた熱を効率的に放熱しにくいという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献１には、車両の車室上部に設けられたデフレクタの内部に配置されたバッテリーが開示されている。デフレクタの内部には、通風路を通る空気により回転する羽根車、羽根車の回転力で発電する発電機、発電機により発電された電気を蓄電するバッテリーが設けられている。
【０００６】
しかしながら、デフレクタの通風路に空気が流通するものの、羽根車を回転させるためのものであり、バッテリーを冷却するものではない。仮に、通風路の空気をバッテリーに導いて冷却するとしても、通風路を通る空気の空気抵抗によりデフレクタの空力性能を低下させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１６４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両用のバッテリー装置を効率的に冷却することができるバッテリー装置の冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両の車室上面であって荷箱の前方に配置されたデフレクタと、前記デフレクタに設けられ、車両の前方及び後方にそれぞれ開口した通風路と、前記通風路に配置されたバッテリー装置と、前記通風路の前記バッテリー装置よりも車両の前方側に配置され、前記通風路を開閉する開閉手段と、を備え、前記開閉手段は、車両の速度に応じて前記通風路を開閉することを特徴とするバッテリー装置の冷却構造にある。
【００１０】
第１の態様では、車両の速度に応じて通風路が開閉されるので、走行時の空気流を通風路に導き、バッテリー装置を効果的に冷却することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のバッテリー装置の冷却構造であって、前記開閉手段は、車両の速度が所定の速度を超えたときに前記通風路を開放し、車両の速度が所定の速度以下であるときに前記通風路を閉鎖することを特徴とするバッテリー装置の冷却構造にある。
【００１２】
第２の態様では、車速が所定の速度を超えたとき、開閉手段が開放し、空気流が通風路に導入される。これにより、バッテリー装置を効果的に冷却することができる。一方、車速が所定の速度以下であるとき、開閉手段が閉鎖するので、デフレクタにより空気抵抗を低減することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載のバッテリー装置の冷却構造において、前記開閉手段は、車両のアクセル開度が所定の開度以下であるときに前記通風路を開放することを特徴とするバッテリー装置の冷却構造にある。
【００１４】
第３の態様では、アクセル開度が所定の開度以下、すなわち、加速度が低い場合は、開閉手段が開放されるので、バッテリー装置４０を冷却することができる。一方、アクセル開度が所定の開度を超えたときは、開閉手段が閉鎖されるので、加速時の空気抵抗を低減することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第１から第３の何れか一つの態様に記載のバッテリー装置の冷却構造において、前記バッテリー装置の温度を検出する温度センサーを備え、前記開閉手段は、前記温度センサーで検出された温度が所定の温度を超えているときに、前記通風路を開放することを特徴とするバッテリー装置の冷却構造にある。
【００１６】
第４の態様では、バッテリー装置の温度が所定の温度を超えたとき、通風路を開放してバッテリー装置を冷却することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、車両用のバッテリー装置を効率的に冷却することができるバッテリー装置の冷却構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】車両に搭載されたバッテリー装置の冷却構造の概略平面図である。
【図２】バッテリー装置の冷却構造の断面図である。
【図３】バッテリー装置の冷却構造の断面図である。
【図４】バッテリー装置の冷却構造のブロック図である。
【図５】バッテリー装置の冷却構造の動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〈実施形態１〉
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の冷却構造１０が搭載される車両１は、車室２の下部にエンジン及び走行用モーター（図示せず）を搭載し、これらのエンジン及び走行用モーターを走行用の駆動源とするハイブリッド電気自動車である。また、車両１は、シャシフレームに設けられた荷箱３を備えたキャブオーバ型トラックであり、車室２の上にバッテリー装置の冷却構造１０が設けられている。
【００２０】
図１から図４に示すように、冷却構造１０は、デフレクタ２０、通風路３０、バッテリー装置４０、及びグリルシャッター５０を備えている。
【００２１】
デフレクタ２０は、荷箱３よりも前方において、車室２のルーフ全体を覆うようにルーフパネル上に取付けられている。デフレクタ２０は、前方から後方かつ上方に向かって傾斜した前面３５を備えている。デフレクタ２０の側面及び後面３６は垂直面となっている。もちろん、デフレクタ２０は、このような外形に限定されず、任意の外形について本発明を適用できる。
【００２２】
デフレクタ２０には、車両１の前方及び後方に開口した通風路３０が設けられている。通風路３０の前方側の開口を前方開口部３１、後方側の開口を後方開口部３２と称する。通風路３０は、バッテリー装置４０を配置できる程度の高さ及び幅を有する。本実施形態の通風路３０は、前方から後方へ向けて直線状であり、また幅も高さもほぼ一定であるが、これに限定されない。
【００２３】
また、通風路３０の開口形状は矩形状としてあるが、これに限定されない。また、前方開口部３１及び後方開口部３２は、スリット状に開口していてもよい。
【００２４】
バッテリー装置４０は、走行用モーターに電力を供給するバッテリーを備えた装置であり、通風路３０に配置されている。
【００２５】
具体的には、バッテリー装置４０は、電源パック４１と、ラジエーター４２とを備えている。電源パック４１は、トレーとカバーからなるケース内に、複数の電池セル（バッテリー）、及びインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの高電圧部品（電装部品）や、電池セルを冷却するための冷却系を収容した装置である。ラジエーター４２は、電源パック４１内の冷却系に接続されており、冷却系の冷媒を車外へ放熱させる。
【００２６】
また、電源パック４１には、電源パック４１全体の温度、又は各電池セルの温度を検出する電池温度センサー６１が設けられている。
【００２７】
グリルシャッター５０は、通風路３０を開閉する装置であり、通風路３０においてバッテリー装置４０よりも車両１の前方側に配置されている。具体的には、グリルシャッター５０は、支持部材５１、回転軸部５２、及びシャッター部材５３を備えている。支持部材５１は棒状に形成され、その両端が通風路３０の上面及び下面のそれぞれに固定されている。支持部材５１は、車両１の車幅方向に複数本設けられている。
【００２８】
回転軸部５２は、軸が車両１の車幅方向に沿い、ほぼ水平となった状態で支持部材５１に回転可能に支持されている。複数の回転軸部５２が高さを異ならせて支持部材５１に支持されている。
【００２９】
そして、各回転軸部５２には、シャッター部材５３が取り付けられている。シャッター部材５３は、板状に形成されている。シャッター部材５３の幅方向（車幅方向及び板厚方向に垂直な方向）における中央部において回転軸部５２に取り付けられている。
【００３０】
各回転軸部５２には、これらを回転させるためのアクチュエーター５４が設けられている。図２に示すように、アクチュエーター５４が回転軸部５２を一方向に回転させることで、シャッター部材５３が回転軸部５２の周りに回転し、通風路３０が開放される。一方、図３に示すように、アクチュエーター５４が回転軸部５２を反対方向に回転させることで、シャッター部材５３が回転軸部５２の周りに回転し、通風路３０が閉鎖される。
【００３１】
なお、シャッター部材５３の開度は、図２のように通風路３０を全開とした状態、図３のように通風路３０を全閉とした状態の何れかには限定されない。シャッター部材５３が通風路３０を開く度合い（開度）は、図２と図３の間の開度に調整することも可能である。具体的には、アクチュエーター５４が回転軸部５２を回転させる量を調整することで、任意の開度に調整することができる。
【００３２】
また、車両１には、車両１の車速を検出する車速センサー６２が設けられている。
車両１は、車両１の各種制御を実行するための装置として、制御装置６０が搭載されている。制御装置６０は、いわゆるＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、エンジン、走行用モーターなど各種装置を統括管理する機能を有する。さらに、制御装置６０は、上述した電池温度センサー６１、車速センサー６２から信号を得ることが可能であり、また、アクチュエーター５４を制御することが可能となっている。なお、制御装置６０、グリルシャッター５０、アクチュエーター５４は請求項に記載する開閉手段の一例に該当する。
【００３３】
制御装置６０がグリルシャッター５０に通風路を閉鎖させたときは、空気の流れは、前面３５の傾斜に沿って後方へ導かれる。これにより、空気抵抗が低減される。
【００３４】
一方、制御装置６０がグリルシャッター５０に通風路３０を開放させることで、前方開口部３１から通風路３０に空気が導入される。そして、その空気の流れはグリルシャッター５０を通過してラジエーター４２を通り、後方開口部３２から排出される。このように通風路３０に空気が導入されることで、ラジエーター４２の放熱を促進し、電源パック４１の温度を低下させることができる。
【００３５】
このような制御装置６０による通風路３０の開閉制御は、各種センサーから取得した電源パック４１の温度や車両１の車速に基づいて行う。図５を用いて、制御装置６０によるグリルシャッター５０の開閉制御について説明する。
【００３６】
まず、制御装置６０は、電池温度センサー６１から得た電池温度が所定の温度（温度閾値）よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１）。電池温度が温度閾値よりも高い場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、車速センサー６２から得た車速が所定の速度（車速閾値）よりも高いかを判定する（ステップＳ２）。車速が車速閾値よりも高い場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、制御装置６０は、グリルシャッターの開放を行う（ステップＳ３）。
【００３７】
一方、車速が車速閾値以下である場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、制御装置６０は、グリルシャッターの閉鎖を行う（ステップＳ４）。また、制御装置６０は、電池温度が温度閾値以下である場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、グリルシャッターの閉鎖を行う。
【００３８】
上述したように、本実施形態の冷却構造１０では、電源パック４１の温度が温度閾値よりも高くなったとき（ステップＳ１：Ｙｅｓ）であって、車速が車速閾値よりも高い場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）に、通風路３０に空気を導入して電源パック４１を冷却する。
【００３９】
車速が車速閾値よりも高い場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、すなわち、車両１が高速で走行している場合、相当量の空気が車両１に向かうことになる。冷却構造１０は、このような場合、グリルシャッター５０を開放する（ステップＳ３）ことで空気流を通風路３０に導入するので、電源パック４１を効果的に冷却することができる。逆に、車速が車速閾値以下である場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、すなわち、車両１が低速で走行している場合、車両１に向かう空気量は高速走行時よりも少ない。冷却構造１０は、このような場合、グリルシャッターを閉鎖する（ステップＳ４）ことで、デフレクタ２０により空気抵抗を低減することができる。
【００４０】
グリルシャッター５０の開度については、車速閾値を超えたら全開にしてもよいし、車速が高いほどグリルシャッター５０の開度を大きくするようにしてもよい。
【００４１】
また、車速閾値は、特に限定はないが、電源パック４１を冷却するのに十分な空気が通風路３０に流入するような速度を設定することが好ましい。具体的には、シミュレーションや実測によって、そのような速度を得て、車速閾値を設定する。
【００４２】
車速閾値は、固定的な値とする必要はなく可変としてもよい。例えば、電源パック４１の電池温度が高いほど、低い車速閾値を設定してもよい。このような車速閾値とすれば、電源パック４１の電池温度が高いほど、低い車速でグリルシャッター５０が開放されることになり、車速が高速になるよりも前の早い段階で電源パック４１を冷却することができる。
【００４３】
また、上述した冷却構造１０によれば、バッテリー装置４０を車両１の下部に配置せずに、車室２の上部のデフレクタ２０内に配置する。このため、車両の下部から浸水漏電することを防止することができる。また、車両１の下部においてバッテリー装置４０を配置するためのスペースが空くことになるので、その分、車室２のスペースを広くすることができる。さらに、従来では、デフレクタ内部を、バッテリー装置４０を配置するためのスペースとして有効活用することができる。
【００４４】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の各実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【００４５】
実施形態１の冷却構造１０は、車両１の車速が車速閾値を超えたか否かによって通風路３０を開放又は閉鎖したが、このような態様に限定されない。例えば、車速に加えてアクセル開度に応じて通風路３０を開閉してもよい。
【００４６】
具体的には、制御装置６０は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサーから、アクセル開度を取得する。そして、制御装置６０は、車両１の車速が車速閾値を超えており、かつ、アクセル開度が所定の開度（開度閾値）以下であるときに、通風路３０を開放する。
【００４７】
アクセル開度が開度閾値以下であるときは、加速度が低い状態と推定される。したがって、車速が車速閾値を超えており、加速度が低い場合は、グリルシャッター５０が開放され、電源パック４１が冷却される。
【００４８】
一方、アクセル開度が開度閾値を超えているときは、加速度が高い状態と推定される。したがって、車速が車速閾値を超えており、加速度が高い場合は、グリルシャッター５０が閉鎖される。
【００４９】
このように、車速が車速閾値を超えている場合において、加速度が高い場合は、グリルシャッター５０が閉鎖されるので、加速時の空気抵抗を低減することができる。一方、加速度が低い場合は、グリルシャッター５０が開放されるので、電源パック４１を冷却することができる。
【００５０】
すなわち、車速及びアクセル開度に基づいて通風路３０の開閉を行うことで、加速を優先させる、又は電源パック４１の冷却を優先させることを切り替えることができる。
【００５１】
実施形態１の冷却構造１０は、車両１の車速が車速閾値を超えた場合に、通風路３０を開放したが、このような態様に限定されない。例えば、車速が遅い程、グリルシャッター５０の開度を大きくしてもよい。グリルシャッター５０の開度が低くても、車速が早いので相当量の空気量が通風路３０に導入される。一方、車速が遅くても、グリルシャッター５０の開度が大きいので相当量の空気量が通風路３０に導入される。このような態様によれば、車速が早いときには、グリルシャッター５０の開度を小さくしてデフレクタ２０の空気抵抗の低減効果を高めると共に、電源パック４１を冷却することができる。
【００５２】
実施形態１の冷却構造１０は、ハイブリッド車両に適用したものであったが、ＰＨＥＶ車両や電気自動車など、バッテリー装置を備える車両に適用することができる。
【００５３】
実施形態１の冷却構造１０は、電源パック４１の電池温度が温度閾値を超えたか否かを判定したが、これに限定されない。電池温度にかかわらず、車速に基づいて通風路３０の開閉を行ってもよい。
【００５４】
実施形態１の開閉手段はグリルシャッター５０を備えていたが、このような態様に限定されない。開閉手段は通風路を開閉可能な構成であればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…車両、２…車室、３…荷箱、１０…冷却構造、２０…デフレクタ、３０…通風路、４０…バッテリー装置、４１…電源パック、４２…ラジエーター、５０…グリルシャッター、６０…制御装置
【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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