説明

車両

【課題】車両のラゲージルームの狭小化を抑制しながら、冷却風の圧力損失の増大を抑制する。
【解決手段】車両のラゲージルームの床面を形成するデッキボードと、前記デッキボードの下方に形成され、発電要素を冷却する冷却風を導通させる冷却経路を備えたバッテリを収容する収容凹部と、を有し、前記冷却経路の排出口と該排出口に対向する前記収容凹部の対向壁面部との間隔を、前記排出口から排出される冷却風の圧力損失が許容レベル以下となるように設定したことを特徴とする車両。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発電要素を冷却する冷却風を導通させる冷却経路を備えたバッテリを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【0002】
リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などのバッテリを動力源として用いたハイブリッド自動車、電気自動車などが知られている。この種のバッテリは、リアシートの車両後方に形成されたラゲージルームの内部に搭載される場合がある。しかしながら、ラゲージルームに搭載されたバッテリによって、積荷を載せるスペースが浸食される。
【0003】
特許文献1は、車両のラゲージルームに積み込まれ、ホイールを含むスペアタイヤと、前記ホイールの内側に配置されたバッテリパックとを備える、バッテリパックの車両搭載構造を開示する。バッテリパックは、複数のバッテリセルと、複数のバッテリセルに冷却風を供給するファンとを含み、複数のバッテリセルは、ファンの外周上に周方向に間隔を設けて配列され、冷却風はファンから隣接する複数のバッテリセル間を通って放射状に流れる。特許文献1の構成によれば、バッテリパックがホイールの内側に形成されたスペースに配置されるため、ラゲージルームの狭小化が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−184577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の構成では、バッテリセルを包囲するホイールが遮蔽物となって、冷却風の圧力損失が大きくなる。
【0006】
そこで、本願発明は、車両のラゲージルームの狭小化を抑制するとともに、冷却風の圧力損失の増大を抑制した車両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】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明に係る車両は、(1)車両のラゲージルームの床面を形成するデッキボードと、前記デッキボードの下方に形成され、発電要素を冷却する冷却風を導通させる冷却経路を備えたバッテリを収容する収容凹部と、を有し、前記冷却経路の排出口と該排出口に対向する前記収容凹部の対向壁面部との間隔を、前記排出口から排出される冷却風の圧力損失が許容レベル以下となるように設定したことを特徴とする。
【0008】
(2)上記(1)の構成において、前記バッテリは、前記発電要素としての単電池を複数配列した組電池とすることができる。
【0009】
(3)上記(2)の構成において、前記単電池は、車幅方向に配列されており、前記冷却経路は、前記組電池の上端面側に接続される吸気チャンバと、前記吸気チャンバから供給される冷却風が流入し、車幅方向に隣接する前記単電池の間に形成された電池間冷却経路と、前記組電池の下端面側に接続され、前記電池間冷却経路から排出される冷却風を前記バッテリの外部における前記収容凹部内に排気する排気チャンバと、を有し、前記排出口は、前記排気チャンバの排出口である。
【0010】
(4)上記(1)〜(3)の構成において、前記許容レベルは、基準圧力損失に対する圧力損失の悪化率を5%に設定することができる。これにより、冷却効率の低下を十分に抑制することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、車両のラゲージルームの狭小化を抑制しながら、冷却風の圧力損失の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】車両の概略図である。
【図2】蓄電池の搭載構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図面を参照しながら、本実施形態に係る車両について説明する。図1は、本実施形態の車両100の概略図である。図2は、本実施形態の車両100の蓄電池を搭載する搭載構造部分の構造を示した概略図である。
【0014】
これらの図において、矢印Frは車両100の進行方向(車両前進方向)を示しており、矢印Rrは車両100の進行方向とは反対方向(車両後進方向)を示しており、矢印Rhは車両100の進行方向(Fr方向)に向かって右側の方向を示しており、矢印Lhは車両100の進行方向(Fr方向)に向かって左側の方向を示しており、矢印Upは車両100の上方向を示している。なお、矢印Rh方向及び矢印Lh方向を特に区別する必要がない場合には、これらをまとめて車幅方向と称するものとする。
【0015】
図2を参照して、本実施形態の車両100に搭載されるバッテリ1について説明する。本実施形態の車両100は、バッテリ1の電力を用いてモータを駆動する駆動経路と、内燃機関からなる駆動経路とを有するハイブリッド自動車、或いはバッテリ1の電力を用いてモータを駆動する駆動経路のみを有する電気自動車であってもよい。また、ハイブリッド自動車は、車両100の外部に設けられた商用電源よりバッテリ1を充電可能なプラグインハイブリッド自動車であってもよい。
【0016】
バッテリ1は、組電池10と、吸気チャンバ4と、排気チャンバ6とを含む。組電池10は、車幅方向に配列される複数の単電池2と、隣接する単電池2の間に形成された電池間冷却経路2aとを有する。これらの単電池2は、不図示のバスバーを介して、電気的に直列に接続されている。単電池2は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。なお、複数の単電池2は、全部又は一部が電気的に並列に接続されていてもよい。なお、単電池2が発電要素に相当する。
【0017】
吸気チャンバ4は、組電池10の上面側、つまり、電池間冷却経路2aの流入口に接続されている。吸気チャンバ4は、ダクト7を介して、ブロワ8に接続されている。ブロワ8から送風される冷却風は、ダクト7及び吸気チャンバ4を介して、電池間冷却経路2aに導入される。図2に示す矢印は、吸気チャンバ4、電池間冷却経路2a及び排気チャンバ6の内部における冷却風の流れる方向を示している。なお、吸気チャンバ4、電池間冷却経路2a及び排気チャンバ6により、バッテリ1の冷却経路が構成される。
【0018】
排気チャンバ6は、組電池10の下面側、つまり、電池間冷却経路2aの流出口に接続されている。排気チャンバ6の排出口6aは、収容凹部22と車幅方向において向き合っている。ここで、収容凹部22のうち排出口6aに対して車幅方向において向き合う領域を対向壁面部22aと称するものとする。なお、図2において、対向壁面部22aの示す領域を、点線の楕円で示している。
【0019】
本実施形態では、いわゆるU字型に冷却経路を形成したが、いわゆるZ字型に冷却経路を形成してもよい。Z字型の冷却経路とは、吸気チャンバ4及び排気チャンバ6の内部を流れる冷却風の向きが同じ方向となるように設計された冷却経路のことである。また、本実施形態の排出口6aは、車幅方向において収容凹部22の壁面と向き合っているが、他の方向(例えば、Fr方向)において収容凹部22の壁面と向き合っていてもよい。
【0020】
バッテリ1は、収容凹部22の底部に固定された支持部26に支持されている。支持部26は、車両のFr方向に延びている。これにより、単電池2は、収容凹部22の底部から離隔した位置に配置されるため、収容凹部22の底部に溜った結露水等が単電池2に対して接触することを防止できる。
【0021】
収容凹部22は、ラゲージルーム30の床面を形成するデッキボード20の下方に形成されている。すなわち、収容凹部22の上方に形成された開口部は、デッキボード20によって閉塞されている。デッキボード20は、鋼板などからなる板材であってもよい。収容凹部22は、下方に向かって凸の方向に形成されている。収容凹部22の壁部は車両ボディを形成している。なお、ラゲージルーム30とは、荷物を載せる荷室のことである。
ここで、収容凹部22のUp方向の寸法は、バッテリ1のUp方向の寸法よりも大きく設定されている。これにより、バッテリ1の上部、つまり、吸気チャンバ4の上面がデッキボード20に当接するのを防止できる。
【0022】
トリム24は、ラゲージルーム30の壁面(側面)を形成する内装材である。トリム24は、車両ボディの内面部分を覆っており、トリム24と車両ボディとに挟まれた空間には、各種機器や配線などが収められている。この各種機器には、ブロワ8が含まれる。ブロワ8は、シロッコ式のファン、クロスフロー型のファン、プロペラ式のファンであってもよい。
【0023】
また、トリム24の一部には、排出口50、52が形成されている。排出口50、52は、デッキボード20と収容凹部22によって形成されるバッテリ1の収容空間と、トリム24と車両ボディに挟まれた空間とを接続している。従って、バッテリ1の冷却に用いられ、排出口6aから排出された冷却風は、排出口50、52を介して、バッテリ1の収容空間から排気される。なお、車両ボディに車外に通じるベントを設け、トリム24と車両ボディとに挟まれ空間に排気された冷却風をベントを介して、車外に排気してもよい。また、排出口50、52は、デッキボード20に形成してもよい。この場合、排出口6aから排気された冷却風は、デッキボード20に形成された排出口を介して、ラゲージルーム30に排気される。ラゲージルーム30に排気された冷却風は、リアシート40の近傍に設けられる図示しない隙間を介して、乗員室に流入させてもよい。
【0024】
次に、バッテリ1と収容凹部22の壁面との位置関係について説明する。排気チャンバ6の排出口6aは、収容凹部22の対向壁面部22aと向き合っているため、排出口6aから排気された冷却風は対向壁面部22aに衝突する。そのため、排出口6aと対向壁面部22aとの距離A(図2の両矢印の長さに相当する)によって、排出口6aから排気される冷却風の圧力損失が変動する。圧力損失が大きくなると、バッテリ1に対する冷却能力が低下するため、バッテリ1の劣化速度が増速する。そこで、本実施形態では、排気チャンバ6の排出口6aから排出される冷却風の圧力損失が、許容レベル以下になるように、距離Aを設定している。
【0025】
圧力損失を許容レベル以下にするために必要な距離Aは、ブロワ8からバッテリ1に対して冷却風を流すことにより、実験的に求めることができる。具体的には、ブロワ8からバッテリ1に対して冷却風を供給した場合において、距離Aを変化させて、冷却風の圧力損失を測定する。そして、測定結果から求められる距離Aと圧力損失との関係から、例えば、基準となる圧力損失(以下、基準圧力損失とも呼ぶ。)に対する、圧力損失の悪化率が、許容される悪化率以下となるような距離を、排出口6aと収容凹部22の対向壁面部22aとの距離Aとして採用すればよい。距離Aが前記条件を満足するように、バッテリ1を配置することで、排出口6aから排気される冷却風の圧力損失が許容レベル以下に抑えられ、バッテリ1を効率良く冷却することができる。
【0026】
表1は、距離Aを変化させて、ブロワ8から100m/hの流量で冷却風を供給した場合の圧力損失を測定した測定結果である。なお、圧力損失としては、ブロワ8の排出口(ブロワ8とダクト7との接続部)と排気チャンバ6の排出口6aにおける圧力差を測定した。また、圧力損失の悪化率の基準となる基準圧力損失は、距離Aを無限大とした場合の圧力損失を用いた。距離Aが無限大とは、排出口6aの冷却風の排出方向下流側に収容凹部22の壁面などの障害物が何もない状態を意味する。
【0027】
【表1】

【0028】
この測定結果から、例えば、圧力損失の許容レベルを、圧力損失悪化率5%と設定した場合には、悪化率が5%以下となる距離を距離Aとして採用し、バッテリ1を配置すればよい。表1に示した測定結果の場合であれば、距離Aを15mmとすれば、圧力損失の悪化率は3.5%となるため、圧力損失は許容レベル以下となり、バッテリ1を効率良く冷却することができる。また、許容レベルを悪化率2%と設定した場合には、例えば、距離Aを20mmとすることで、悪化率は1.8%となる。従って、距離Aを、許容レベルの悪化率2%以下となる20mmとすれば、さらにバッテリ1を効率良く冷却することができる。
【0029】
なお、距離Aと圧力損失との関係は、吸気チャンバ4、ダクト7、電池間冷却経路2a及び排気チャンバ6などの車両要素の寸法、形状、ブロワ8の流量などによって変化するため、得られた実測データに基づき、圧力損失が許容レベル以下になるように距離Aを個別に設定すればよい。
【0030】
以上の本実施形態によれば、バッテリ1から排出される冷却風の圧力損失が許容レベルよりも小さくなるように、排出口6aと、収容凹部22の対向壁面部22aとの距離Aが設定されるため、ラゲージルーム30の下方に搭載されるバッテリ1を効率良く冷却することができる。
【0031】
なお、本実施形態では、バッテリ1の収容空間から冷却風を排出する排出口として、収容凹部22の両側に排出口50、52を備える構成としたが、これらの排出口50、52のうちいずれか一方であってもよい。
【符号の説明】
【0032】
1 蓄電池 2 単電池 4 吸気チャンバ 6 排気チャンバ 7ダクト
8 ブロワ 10 組電池 20 デッキボード 22 収容凹部
22a 対向壁面部 24 トリム 30 ラゲージルーム
50、52 排出口 100 車両

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両のラゲージルームの床面を形成するデッキボードと、
前記デッキボードの下方に形成され、発電要素を冷却する冷却風を導通させる冷却経路を備えたバッテリを収容する収容凹部と、を有し、
前記冷却経路の排出口と該排出口に対向する前記収容凹部の対向壁面部との間隔を、前記排出口から排出される冷却風の圧力損失が許容レベル以下となるように設定したことを特徴とする車両。
【請求項2】
前記バッテリは、前記発電要素としての単電池を複数配列した組電池を有することを特徴とする請求項1に記載の車両。
【請求項3】
前記単電池は、車幅方向に配列されており、
前記冷却経路は、
前記組電池の上端面側に接続される吸気チャンバと、
前記吸気チャンバから供給される冷却風が流入し、車幅方向に隣接する前記単電池の間に形成された電池間冷却経路と、
前記組電池の下端面側に接続され、前記電池間冷却経路から排出される冷却風を前記バッテリの外部における前記収容凹部内に排気する排気チャンバと、を有し、
前記排出口は、前記排気チャンバの排出口であることを特徴とする請求項2に記載の車両。
【請求項4】
前記許容レベルは、基準圧力損失に対する圧力損失の悪化率が5%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一つに記載の車両。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2013−86581(P2013−86581A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−226857(P2011−226857)
【出願日】平成23年10月14日(2011.10.14)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】