(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリ、電気機器のヒートシンクの順で冷却風をスムーズに通流させるダクト構造体を提供する。【解決手段】車両のセンタートンネル１０１の右側に配置されたバッテリ１０と、センタートンネル１０１の左側に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータ２１と、下方に向かって開口したバッテリ冷却風出口と、車幅方向中央に向かって開口した電気機器冷却風入口２４と、バッテリ冷却風出口と電気機器冷却風入口２４と接続し、バッテリ冷却風出口からの冷却風を電気機器冷却風入口２４に案内するダクト３０と、を備え、ダクト３０は、センタートンネル１０１のバッテリ１０側の外形に沿い下流側に向かうにつれて上り勾配である上り傾斜部と、上り傾斜部の下流端から水平方向に延びる水平部と、を備え、電気機器冷却風入口２４は、水平部の下流側延長上に配置されている。【選択図】図１
2013107565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のセンタートンネルの車幅方向の一方側に配置されたバッテリと、
前記センタートンネルの他方側に配置された電気機器と、
前記バッテリを冷却した後の冷却風の出口であって、下方に向かって開口したバッテリ冷却風出口と、
前記電気機器のヒートシンクに向かう冷却風の入口であって、車幅方向中央に向かって開口した電気機器冷却風入口と、
前記バッテリ冷却風出口と前記電気機器冷却風入口と接続し、前記バッテリ冷却風出口からの冷却風を前記電気機器冷却風入口に案内するダクトと、
を備え、
前記ダクトは、前記センタートンネルの前記バッテリ側の外形に沿い下流側に向かうにつれて上り勾配である上り傾斜部と、前記センタートンネルの上方に配置されると共に前記上り傾斜部の下流端から水平方向に延びる水平部と、を備え、
前記電気機器冷却風入口は、前記水平部の下流側延長上に配置されている
ことを特徴とするダクト構造体。
【請求項２】
前記センタートンネル内に排気管が配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のダクト構造体。
【請求項３】
前記センタートンネル内に電気線が配置されており、
前記ダクトは金属製である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダクト構造体。
【請求項４】
前記バッテリ、前記水平部及び前記電気機器を覆うと共に、車幅方向に延びる上パネルと、
前記バッテリを通流する電流が過電流である過電流時、前記バッテリと外部回路とを電気的に遮断することで前記バッテリを保護するコンタクタを含むバッテリ保護用機器と、
を備え、
前記バッテリ保護用機器は、前記水平部と前記上パネルとの間に配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のダクト構造体。
【請求項５】
前記上り傾斜部の上流側に、前記上り傾斜部を逆流した液滴を堰き止める堰き止め壁部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のダクト構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダクト構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車、電気自動車及び燃料電池車等の車両は、高圧（例えば５００Ｖ）のバッテリと、バッテリの電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータやバッテリからの電力を制御して走行用のモータに供給するＰＤＵ（Power Drive Unit、インバータ）等の電気（電子）機器とを備える。
【０００３】
ここで、バッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電気機器とは、作動に伴って発熱するので、出願人は、冷却風をバッテリ、電気機器のヒートシンク（放熱器）の順で通流させ、これらを冷却する技術を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７８４８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、電気機器のヒートシンクに向かう冷却風の入口（電気機器冷却風入口）が、バッテリからの冷却風の出口（バッテリ冷却風出口）よりも高い位置であり、冷却風が前記出口から前記入口に向かう途中で、その通流向きが水平向きから鉛直上向きに略９０°で曲がるので、冷却風がスムーズに通流し難い虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、バッテリ、電気機器のヒートシンクの順で冷却風をスムーズに通流させるダクト構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、車両のセンタートンネルの車幅方向の一方側に配置されたバッテリと、前記センタートンネルの他方側に配置された電気機器と、前記バッテリを冷却した後の冷却風の出口であって、下方に向かって開口したバッテリ冷却風出口と、前記電気機器のヒートシンクに向かう冷却風の入口であって、車幅方向中央に向かって開口した電気機器冷却風入口と、前記バッテリ冷却風出口と前記電気機器冷却風入口と接続し、前記バッテリ冷却風出口からの冷却風を前記電気機器冷却風入口に案内するダクトと、を備え、前記ダクトは、前記センタートンネルの前記バッテリ側の外形に沿い下流に向かうにつれて上り勾配である上り傾斜部と、前記センタートンネルの上方に配置されると共に前記上り傾斜部の下流端から水平方向に延びる水平部と、を備え、前記電気機器冷却風入口は、前記水平部の下流側延長上に、配置されていることを特徴とするダクト構造体である。
【０００８】
このような構成によれば、バッテリ冷却風出口からの冷却風は、ダクトを通って、電気機器冷却風入口に案内される。詳細には、冷却風は、バッテリ冷却風出口から、上り傾斜部、水平部（平坦部）を順に通って、電気機器冷却風入口に導入される。上り傾斜部は、下流に向かうにつれて上り勾配であるので、従来の通流向きが水平向きから鉛直上向きに略９０°で曲がる構成に対して、冷却風はスムーズに通流する。水平部は水平方向に延び、電気機器冷却風入口は水平部の下流側延長上に配置されているので、冷却風は水平部から電気機器冷却風入口に向けてスムーズに通流する。
【０００９】
そして、このように冷却風がダクトから受ける圧力損失は小さく、冷却風がスムーズに通流するので、冷却風の流れを生じさせるファン等の送風機の消費電力を小さくしつつ、つまり、定格出力を小さくし、送風機を小型化できる。
【００１０】
また、上り傾斜部はセンタートンネルのバッテリ側の外形に沿い、水平部はセンタートンネルの上方で水平方向に延びているので、つまり、ダクトはセンタートンネルの外形に略沿った形状であるので、センタートンネルの形状をそのままダクトの形状に利用しつつ、センタートンネルとダクトとの間にデッドスペースが形成され難くなる。そして、このように、高さ方向においてセンタートンネルとダクトとが近づいた構成であるので、ダクト構造体の最上部位置を低くできる。したがって、車両の低床化が図られ、高さ方向において車室を大きくしたり、車高を低くしたりできる。
【００１１】
さらに、バッテリ側で結露等による水等の液滴が生成したとしても、この液滴は上り傾斜部によって下流に流れることはできず、液滴が電気機器冷却風入口に導入することはない。
【００１２】
また、前記ダクト構造体において、前記センタートンネル内に排気管が配置されていることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、センタートンネル内の排気管とバッテリとの間にダクトが配置されることになる。そうすると、ダクトを通流／滞留する冷却風（空気）の層が、断熱層として機能し、排気管からバッテリに向かう熱を断熱できる。これにより、バッテリ等が排気管からの熱によって昇温し難くなる。
【００１４】
また、前記ダクト構造体において、前記センタートンネル内に電気線が配置されており、前記ダクトは金属製であることが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、センタートンネル内に配置された電気線に通電すると、電気線からノイズ（電波等）が放射することになるが、金属製のダクトにより、ノイズ（電波等）を遮断できる。これにより、ノイズ（電波等）が、バッテリ、電気機器及びダクト構造体の上方に形成される車室に、伝播し難くなる。
【００１６】
また、前記ダクト構造体において、前記バッテリ、前記水平部及び前記電気機器を覆うと共に、車幅方向に延びる上パネルと、前記バッテリを通流する電流が過電流である過電流時、前記バッテリと外部回路とを電気的に遮断することで前記バッテリを保護するコンタクタを含むバッテリ保護用機器と、を備え、前記バッテリ保護用機器は、前記水平部と前記上パネルとの間に配置されていることが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、バッテリ保護用機器によって、水平部と上パネルとの間のスペースを有効利用できる。つまり、ダクト構造体内にデッドスペースが形成され難くなり、空間利用効率（スペース効率）が向上する。なお、コンタクタを含むバッテリ保護用機器は、使用に伴って発熱せず、その冷却は不要である。
【００１８】
また、前記ダクト構造体において、前記上り傾斜部の上流側に、前記上り傾斜部を逆流した液滴を堰き止める堰き止め壁部を備えることが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、上り傾斜部を逆流する液滴が発生したとしても、堰き止め壁部がこの液滴を堰き止める。これにより、この液滴が、堰き止め部の上流のバッテリに侵入することはない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、バッテリ、電気機器のヒートシンクの順で冷却風をスムーズに通流させるダクト構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るダクト構造体の縦断面図である。
【図２】本実施形態に係るダクト構造体の縦断面図であり、左側部分の拡大図である。
【図３】本実施形態に係るダクト構造体の縦断面図であり、中央部分の拡大図である。
【図４】本実施形態に係るダクト構造体の縦断面図であり、右側部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態に係るダクト構造体１は、ハイブリッド車に搭載されると共に、その外形がやや薄型の直方体を呈し、車幅方向（左右方向）において、センタートンネル１０１を跨いでいる。なお、ダクト構造体１の搭載される車両は、ハイブリッド車の他、電気自動車、燃料電池車等でもよい。
【００２４】
センタートンネル１０１は、フロアパネル１０２の車幅方向中央部分が凸状で隆起すると共に、前後方向（図１の紙面の垂直方向）に延びた半円筒状の部分である。フロアパネル１０２の周縁は、車体の車幅方向両外側で前後方向に延びるサイドシル（図示しない）や、車幅方向の延びるクロスメンバ（図示しない）に溶接されている。そして、センタートンネル１０１内のトンネル室１０３に、排気管１１１と、電気線１１２とが配置されている。
【００２５】
排気管１１１は、前後方向に延び、車両前側のエンジンから排気され、車両後側の消音器に向かう高温の排気ガスが通流する配管である。よって、排気管１１１は高温となる。
【００２６】
電気線１１２は、例えば、ＰＤＵ２２と走行用のモータ（図示しない）とを接続し、三層交流電流が流れる三相線や、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と低圧（１２Ｖ）のバッテリ及び低圧系の補機（ヘッドライト等）とを接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１で降圧された直流電流が流れるＤＣ線である。そして、このように電流が流れると、電気線１１２からノイズ（電波等）が放射される。
【００２７】
≪ダクト構造体の構成≫
ダクト構造体１は、高圧のバッテリ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１（電気機器）と、ＰＤＵ２２（電気機器）と、ダクト３０と、バッテリ保護用機器４１と、上パネル５１と、を備えている。バッテリ１０はセンタートンネル１０１の右側（一方側）に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１及びＰＤＵ２２はセンタートンネル１０１の左側（他方側）に配置されている。すなわち、バッテリ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１及びＰＤＵ２２とは、車幅方向において、センタートンネル１０１を中心として、左右に振り分けられている。
【００２８】
＜バッテリ＞
バッテリ１０は、走行用のモータ（図示しない）との間で、電力を充放電するものである。バッテリ１０は、４つ（複数）のモジュール１１と、ケース１２と、を備えている。なお、モジュール１１の数は適宜変更してよい。
【００２９】
モジュール１１は、複数の単電池１３が直列に接続してなる組電池で構成されている。単電池１３は例えばリチウムイオン型の二次電池で構成され、その外形は円柱状を呈している。ただし、角柱状等でもよい。
【００３０】
複数の単電池１３は、その両端がグロメット（図示しない）に支持され、相互に間隔をあけて千鳥状に配置されている。そして、冷却風が、単電池１３、１３の間を鉛直下向きで通流し、単電池１３を冷却するようになっている。なお、図４では、便宜的に、単電池１３の長手方向が前後方向に沿った構成を記載しているが、単電池１３の長手方向が車幅方向（左右方向）に沿った構成等に適宜変更してよい。
【００３１】
ケース１２は、４つのモジュール１１を収容した箱状の容器である。ケース１２内において、４つのモジュール１１は車幅方向において所定間隔で配置され、車幅方向において隣り合うモジュール１１、１１の間には、仕切り壁部１４が配置されている。
【００３２】
モジュール１１の上方には、モジュール１１（バッテリ１０）への冷却風の入口となり上方に向かって開口するバッテリ冷却風入口１５が形成されている。モジュール１１の下方には、モジュール１１（バッテリ１０）からの冷却風の出口となり下方に向かって開口するバッテリ冷却風出口１６が形成されている。
【００３３】
そして、４つのバッテリ冷却風入口１５に被さるように、吸気ダクト１７が取り付けられている。そして、外部の空気は、右端側の吸気口１７ａから吸気ダクト１７内に吸気され、４つのバッテリ冷却風入口１５に冷却風として均等に分配されるようになっている。
【００３４】
＜ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＰＤＵ＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、バッテリ１０に対して、ＰＤＵ２２（走行用のモータ）と電気的に並列配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）からの指令に従って、バッテリ１０からの電力（放電電力）、及び／又は、ＰＤＵ２２（走行用のモータ）からの電力（回生電力）を降圧して、図示しない低圧（１２Ｖ）のバッテリや低圧系の補機（ヘッドライト等）に供給するものである。
【００３５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、作動すると発熱し、この熱を放出するためのヒートシンク２１ａ（放熱器）を備えている。
【００３６】
ＰＤＵ２２は、図示しないＥＣＵからの指令に従って、バッテリ１０からの直流電力を三相交流電流に変換して、走行用のモータ（図示しない）に供給するインバータである。ＰＤＵ２２は、作動すると発熱し、この熱を放出するためのヒートシンク２２ａを備えている。
【００３７】
また、ダクト構造体１は、ダクト２３を備えている。ダクト２３は、センタートンネル１０１の左側において、車幅方向に延びており、その上流端には電気機器冷却風入口２４が形成されている。電気機器冷却風入口２４は、ヒートシンク２１ａ及びヒートシンク２２ａに向かう冷却風の入口であり、センタートンネル１０１（車幅方向中央）に向かって開口しており、後記する水平部３３の下流側延長上に配置されている。つまり、電気機器冷却風入口２４と水平部３３とは、略同じ高さ位置である。
【００３８】
そして、ダクト２３の中流部の上方にＤＣ／ＤＣコンバータ２１が配置され、そのヒートシンク２１ａは、ダクト２３の中流部内において、下向きで突出するように配置されている。一方、ダクト２３の中流部の下方にＰＤＵ２２が配置され、そのヒートシンク２２ａは、ダクト２３の中流部内において、上向きで突出するように配置されている。
【００３９】
すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１とＰＤＵ２２とは、ダクト２３の中流部を上下から挟むように配置され、そのヒートシンク２１ａとヒートシンク２２ａとは、ダクト２３の中流部において、上下方向で対向するように配置されている。
【００４０】
ダクト２３の下流端には、ＥＣＵからの指令に従って作動するファン２５が取り付けられている。
【００４１】
＜ダクト＞
ダクト３０は、４つのバッテリ冷却風出口１６からの冷却風を電気機器冷却風入口２４に案内する金属製のダクトである。ダクト３０は、上流側から下流側に向かって、マニホールド部３１と、上り傾斜部３２と、水平部３３と、を備えている。
【００４２】
マニホールド部３１は、４つのバッテリ冷却風出口１６に被さり、４つのバッテリ冷却風出口１６からの冷却風を集合させる部分である。
【００４３】
上り傾斜部３２は、マニホールド部３１の左端から左斜め上向きで延びる部分である。つまり、上り傾斜部３２は、センタートンネル１０１のバッテリ１０側の外形に沿い下流側に向かうにつれて上り勾配となっている。なお、上り傾斜部３２とマニホールド部３１との間の角度は、鈍角であり、１１０°〜１６０°であると好ましい。
【００４４】
水平部３３は、センタートンネル１０１の上方に配置されると共に、上り傾斜部３２の下流端から水平方向左向きで延び電気機器冷却風入口２４に接続する部分である。
【００４５】
また、ダクト３０は、堰き止め壁部３４を備えている。堰き止め壁部３４は、上り傾斜部３２の下部、つまり、上り傾斜部３２の上流側に設けられている。すなわち、堰き止め壁部３４は、マニホールド部３１と上り傾斜部３２との切り替わり部分（曲がり部分）に設けられている。堰き止め壁部３４は、ダクト３０の内面から上向きに突出すると共に、冷却風の通流方向と垂直な方向（前後方向）に延びるリブである。
【００４６】
これにより、上り傾斜部３２において結露水が発生し、結露水が上り傾斜部３２を滴下しつつ逆流しても、堰き止め壁部３４が結露水を堰き止めるようになっている（図３参照）。したがって、この結露水が、バッテリ１０側に向かうことはない。
【００４７】
＜バッテリ保護用機器、上パネル＞
バッテリ保護用機器４１は、バッテリ１０を通流する電流が過電流である過電流時、バッテリ１０とＤＣ／ＤＣコンバータ２１及びＰＤＵ２２（外部回路）とを電気的に遮断することでバッテリ１０を保護するコンタクタを含んでいる。コンタクタは、特許第３７８４８１３号公報（特許文献１）に記載するように、メインコンタクタと、メインコンタクタと並列に配置されると共にプリチャージ抵抗が直列接続したプリチャージコンタクタと、を備えている。
【００４８】
また、バッテリ保護用機器４１は、特許第３７８４８１３号公報（特許文献１）に記載するように、隣り合うモジュール１１を電気的に接続／遮断するモジュールスイッチと、モジュールスイッチと直列に設けられたヒューズと、バッテリ１０を通流する電流値を検出する電流センサと、ノイズを低減するコンデンサと、を備えて構成されている。
【００４９】
なお、コンタクタ、モジュールスイッチ、ヒューズ等からなるバッテリ保護用機器４１は、使用に伴って発熱せず、その冷却は不要である。
【００５０】
そして、バッテリ保護用機器４１は、ダクト３０の水平部３３と上パネル５１との間に配置されている。上パネル５１は、ダクト構造体１の上面を構成する薄板状のパネルであって、バッテリ１０、水平部３３及びＤＣ／ＤＣコンバータ２１等を覆っている。
【００５１】
すなわち、バッテリ保護用機器４１によって、水平部３３と上パネル５１との間のスペースを有効利用している。つまり、水平部３３と上パネル５１との間にデッドスペースは形成されておらず、ダクト構造体１内における空間利用効率（スペース効率）が向上している。
【００５２】
≪ダクト構造体の作用・効果≫
次に、ダクト構造体１の作用・効果を説明する。
ＥＣＵの指令に従ってファン２５が作動すると、外部の空気が吸気口１７ａから吸気され（図４参照）、この空気は冷却風として、吸気ダクト１７から４つのモジュール１１に均等分配され、各モジュール１１を下向きで通流し、４つのモジュール１１を均等に冷却する。
【００５３】
モジュール１１を冷却し、バッテリ冷却風出口１６から下向きで排気された冷却風は、マニホールド部３１で集合した後、上り傾斜部３２、水平部３３を通って、電気機器冷却風入口２４からダクト２３に導入される（図３参照）。次いで、冷却風は、上下に対向して配置されたヒートシンク２１ａ及びヒートシンク２２ａの熱を均等に放熱させた後、ファン２５を通って、外部に排気される（図２参照）。
【００５４】
ここで、上り傾斜部３２は、左斜め上に延び、下流に向かうにつれて上り勾配であるので、従来の略９０°で曲がる構成に対して、冷却風はスムーズ通流する。そして、水平部３３は水平方向に延び、電気機器冷却風入口２４は水平部３３の下流側延長上に配置されているので、水平部３３から電気機器冷却風入口２４に向けてスムーズに通流する。
このように、冷却風が受ける圧力損失は小さく、冷却風がスムーズに通流するので、ファン２５の定格出力を小さくし、小型化できる。
【００５５】
また、上り傾斜部３２はセンタートンネル１０１の右側の外形に沿い、水平部３３はセンタートンネルの上方で水平方向に延びており、ダクト３０はセンタートンネル１０１の外形に略沿った形状であるので、センタートンネル１０１の形状をそのままダクト３０の形状に利用でき、そして、高さ方向において、センタートンネル１０１とダクト３０とを近づけることができる。これにより、ダクト構造体１の最上部位置が低くなり、車両の低床化が図られ、高さ方向において車室を大きくしたり、車高を低くしたりできる。
【００５６】
さらに、バッテリ１０側で結露水が生成したとしても、この結露水が上り傾斜部３２を下流に流れることはできず、電気機器冷却風入口２４に導入することはない。
【００５７】
ダクト３０を通流又は滞留する冷却風が断熱層として機能するので、排気管１１１からの熱を断熱できる。ダクト３０が金属製であるので、電気線１１２からのノイズを遮断でき、ノイズがＰＤＵ２２や車室に伝播し難くなる。
【００５８】
≪変形例≫
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更できる。
【００５９】
前記した実施形態では、電気機器がＤＣ／ＤＣコンバータ２１及びＰＤＵ２２である構成を例示したが、その他の電気機器でもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１      ダクト構造体
１０    バッテリ
１６    バッテリ冷却風出口
２１    ＤＣコンバータ（電気機器）
２１ａ、２２ａ  ヒートシンク
２２    ＰＤＵ（電気機器）
２４    電気機器冷却風入口
３０    ダクト
３２    勾配部
３３    水平部
３４    堰き止め壁部
４１    バッテリ保護用機器
５１    上パネル
１０１  センタートンネル
１１１  排気管
１１２  電気線
【図１】
2013107565.tif 000003
【図２】
2013107565.tif 000004
【図３】
2013107565.tif 000005
【図４】
2013107565.tif 000006