(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記仕切板には前記流動用ダクトの内部空間と前記収納ケースの内部における前記電池モジュールが配置された空間とにそれぞれ連通された第1の連通孔と第2の連通孔が形成され、
前記仕切板には第1の吸気部と第2の吸気部によって二股状に形成された部分を有する冷却用ダクトが取り付けられ、
前記第1の吸気部から前記第1の連通孔に冷却風が送られると共に前記第2の吸気部から前記第2の連通孔に冷却風が送られる
請求項2又は請求項3に記載の車載用バッテリー。
【背景技術】
【0003】
自動車等の各種の車両にはモーターや各種の電装部品に電力を供給するための車載用バッテリーが搭載されている。
【0004】
近年、特に、EV(Electric Vehicle:電気自動車)やHEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド電気自動車)やPHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle:プラグインハイブリッド電気自動車)等の車両が普及されつつあり、これらの電気を動力とした車両においては高い蓄電機能を有する車載用バッテリーが搭載される。
【0005】
車載用バッテリーには収納ケースに収納された電池モジュールと高電圧機器が設けられている。電池モジュールは、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の複数の電池セル(2次電池)が配列されて構成されている。高電圧機器としては、例えば、インバータやDC/DCコンバータ等が設けられている。
【0006】
また、電気自動車等に搭載される車載用バッテリーにあっては、高い蓄電機能を保持するために、複数の電池モジュールが収納ケースに配置され、これらの複数の電池モジュールの各電池セルが直列又は並列に接続されているものもある。
【0007】
このような車載用バッテリーは、例えば、車両の後部に形成された荷室に配置され、収納ケースの内部に配置される電池モジュールや高電圧機器が、例えば、上下の各段に配置されたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0008】
特許文献1に記載された車載用バッテリーは、一部がフロアーパネルに上方に開口して形成された配置凹部に挿入され、左右に離隔して設けられた車体のリアサイドフレーム間に位置されている。
【0009】
上記のような車載用バッテリーにあっては、高電圧機器や電池モジュールにおいて熱が発生し温度が上昇すると、これらの高電圧機器や電池モジュールの適正な駆動状態が妨げられるおそれがあるため、高電圧機器や電池モジュールを冷却して温度上昇を抑制する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、車載用バッテリーにおいては電池モジュールや高電圧機器が収納された収納ケースにカバー体が取り付けられて電池モジュールや高電圧機器がカバー体によって覆われるため、収納ケースの内部の空間からの冷却風の放出性能が低いと、熱が滞留する所謂熱溜まりが生じて高電圧機器の動作不良を引き起こす可能性がある。
【0011】
この場合に、熱溜まりを生じる位置に配置される高電圧機器を収納ケースの外部に配置することも考えられるが、高電圧機器を収納ケースの外部に配置すると高電圧機器の駆動時に発生する電磁ノイズの遮蔽対策をカバー体とは別に行う必要が生じ、その分、コストの高騰を来たしてしまう。また、高電圧機器を収納ケースの外部に配置した場合には、高電圧機器への接触による感電の危険性を生じるおそれもある。
【0012】
そこで、本発明は、上記した問題点を克服し、製造コストの高騰を来すことなく高電圧機器に対する冷却性能の向上を図り高電圧機器の安定した駆動状態を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
第1に、本発明に係る車載用バッテリーは、配置孔を有する仕切板によって収納ケースの内部において所定の各部が仕切られると共に電池モジュールと高電圧機器を有する車載用バッテリーであって、前記高電圧機器として、前記仕切板上に配置された第1の高電圧機器と、冷却ファンによる対流によって冷却され一部が前記配置孔から下方に突出された状態で前記仕切板に取り付けられた第2の高電圧機器とが設けられ、前記仕切板に前記第1の高電圧機器から放出される熱の排出孔が形成され、前記排出孔が前記第2の高電圧機器から放出される熱の排熱経路に連通されたものである。
【0014】
これにより、第1の高電圧機器から放出される熱が仕切板に形成された排出孔を介して第2の高電圧機器の排熱経路に排出される。
【0015】
第2に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記仕切板の下面における前記配置孔の下方には内部空間が前記排熱経路の一部として形成された流動用ダクトが取り付けられ、前記排出孔が前記流動用ダクトの内部空間に連通されることが望ましい。
【0016】
これにより、第1の高電圧機器において発生し排出孔から排出された熱が流動用ダクトから放出される。
【0017】
第3に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記流動用ダクトには前記電池モジュールに向けて冷却風を送る電池用冷却孔が形成されることが望ましい。
【0018】
これにより、流動用ダクトの内部空間において流動される冷却風の一部が電池モジュールへ向けて流動される。
【0019】
第4に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記仕切板には前記流動用ダクトの内部空間と前記収納ケースの内部における前記電池モジュールが配置された空間とにそれぞれ連通された第1の連通孔と第2の連通孔が形成され、前記仕切板には第1の吸気部と第2の吸気部によって二股状に形成された部分を有する冷却用ダクトが取り付けられ、前記第1の吸気部から前記第1の連通孔に冷却風が送られると共に前記第2の吸気部から前記第2の連通孔に冷却風が送られることが望ましい。
【0020】
これにより、流動用ダクトの内部空間に冷却用ダクトの第1の吸気部を介して冷却風が送られると共に電池モジュールに冷却用ダクトの第2の吸気部を介して冷却風が送られる。
【0021】
第5に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記収納ケースには少なくとも前記第1の高電圧機器と前記第2の高電圧機器と前記電池モジュールを覆うカバー体が取り付けられ、前記カバー体に前記収納ケースの外部に配置された回路と前記高電圧機器とを接続する電線が挿通される電線挿通孔が形成され、前記電線挿通孔から外部の空気が前記第1の高電圧機器を冷却する冷却風として取り込まれることが望ましい。
【0022】
これにより、電線挿通孔から取り込まれる空気によって第1の高電圧機器が冷却される。
【0023】
第6に、上記した本発明に係る車載用バッテリーにおいては、前記電線挿通孔と前記排出孔の間に前記第1の高電圧機器が配置されることが望ましい。
【0024】
これにより、電線挿通孔から取り込まれ排出孔から排出される冷却風の経路に第1の高電圧機器が存在する。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、第1の高電圧機器から放出される熱が仕切板に形成された排出孔を介して第2の高電圧機器の排熱経路に排出されるため、第1の高電圧機器の周囲に熱溜まりが生じ難く、製造コストの高騰を来すことなく第1の高電圧機器に対する冷却性能の向上が図られ第1の高電圧機器の安定した駆動状態を確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下に、本発明車載用バッテリーを実施するための形態について添付図面を参照して説明する。
【0028】
車載用バッテリー1は保持フレーム2と収納ケース3とカバー体4と電池モジュール5、5を有している(
図1乃至
図4参照)。
【0029】
車載用バッテリー1は、例えば、車両の後部座席の後方に位置された荷室のフロアーパネル100に形成された配置凹部100aに一部が挿入された状態で配置されている(
図1参照)。
【0030】
保持フレーム2は左右に延び前後に離隔して位置された第1の部分2a、2aと前後に延び左右に離隔して位置された第2の部分2b、2bとが井桁状に結合されて成る(
図1乃至
図4参照)。第1の部分2a、2aは左右両端部がそれぞれ第2の部分2b、2bから側方(外方)に突出された状態にされている。
【0031】
車載用バッテリー1は保持フレーム2における第1の部分2a、2aの左右両端部がフロアーパネル100にボルト等によって固定されている。
【0032】
収納ケース3の内部には平板状の仕切板6が配置されている。収納ケース3の内部の空間は仕切板6によって上側収納空間3aと下側収納空間3bに仕切られている。
【0033】
仕切板6には第1の配置孔6aと第2の配置孔6bが左右に離隔して形成されている。仕切板6には第1の配置孔6aの左方と前方にそれぞれ第1の連通孔6cと第2の連通孔6dが形成されている。仕切板6には第2の配置孔6bの右方に排出孔6eが形成されている。
【0034】
仕切板6には端子台7が取り付けられている。端子台7には電線8、8、・・・の一端部が接続され、電線8、8、・・・は車載用バッテリー1から導出されて他端部が図示しない制御回路や電源回路等に接続されている。
【0035】
収納ケース3は上下方向を向く底面部9と下縁が底面部9の外周縁に連続された周面部10とを有している。収納ケース3は周面部10の上端部が保持フレーム2に固定されている。周面部10の後面部における右端部には連結用孔10aが形成されている。周面部10には内方に突出された環状の板取付突部10bが設けられている。
【0036】
仕切板6は外周部が板取付突部10b上に載置されて収納ケース3に取り付けられている。
【0037】
カバー体4は下方に開口された浅い箱状に形成され、上面部11と上縁が上面部11の外周縁に連続された周状部12とを有している。周状部12の前面部13には左側面部14側に寄った位置に電線挿通孔13aが形成され、周状部12の左側面部14にはダクト挿通孔14aが形成されている。
【0038】
カバー体4は収納ケース3の上面に載置されて収納ケース3に取り付けられる。カバー体4が収納ケース3に取り付けられた状態において、電線8、8、・・・が電線挿通孔13aに挿通される(
図5参照)。電線挿通孔13aには電線8、8、・・・の周囲に隙間200が形成されており、隙間200から収納ケース3の内部に外部の空気が取り込まれる。
【0039】
収納ケース3の下側収納空間3bには、例えば、二つの電池モジュール5、5が左右に離隔して収納されている(
図1乃至
図4参照)。電池モジュール5、5は底面部9に固定されている。
【0040】
電池モジュール5は前後方向が長手方向になる箱状のセルカバー15とセルカバー15の内部において前後に並んで配列された複数の電池セル16、16、・・・とを有している(
図2参照)。セルカバー15には流入部15aと流出部15bが前後に離隔して設けられている。
【0041】
収納ケース3の下側収納空間3bには、電池モジュール5、5を挟んで左右方向における反対側に図示しないバッテリーコントロールユニットやジャンクションボックスが収納されている。バッテリーコントロールユニットは車載用バッテリー1の全体の制御を司る機能を有している。ジャンクションボックスはリレーやヒューズやコネクター端子等を有している。
【0042】
収納ケース3の上側収納空間3aには、前半部における端子台7の右方に第1の高電圧機器17が配置され、後半部に第2の高電圧機器18、19が左右に離隔して配置されている(
図1乃至
図4参照)。第1の高電圧機器17は、例えば、電動オイルポンプのポンプ用インバータであり、第2の高電圧機器18は、例えば、DC/DCコンバータであり、第2の高電圧機器19は、例えば、走行モーター用インバータである。
【0043】
第1の高電圧機器17は仕切板6の上面に取り付けられている。第1の高電圧機器17には上面側に上方に突出された放熱フィン17a、17a、・・・が設けられている。第1の高電圧機器17はカバー体4が収納ケース3に取り付けられた状態において、カバー体4に形成された電線挿通孔13aと仕切板6に形成された排出孔6eとの間に配置されている。
【0044】
第2の高電圧機器18と第2の高電圧機器19にはそれぞれ下方に突出された放熱フィン18a、18a、・・・と放熱フィン19a、19a、・・・が設けられている。第2の高電圧機器18は、
図1に示すように、放熱フィン18a、18a、・・・が第1の配置孔6aに上方から挿入された状態で仕切板6の上面に取り付けられ、第2の高電圧機器19は放熱フィン19a、19a、・・・が第2の配置孔6bに上方から挿入された状態で仕切板6の上面に取り付けられている。
【0045】
収納ケース3の内部には電池モジュール5、5、バッテリーコントロールユニット、ジャンクションボックス、端子台7、第1の高電圧機器17、第2の高電圧機器18及び第2の高電圧機器19が配置され、車載用バッテリー1の駆動に必要とされる全ての電装部品がカバー体4に覆われた状態で収納ケース3の内部に配置されている。
【0046】
従って、車載用バッテリー1の駆動に必要とされる電装部品に対して外部からの電磁ノイズが遮蔽可能とされ、電磁シールドの強化により車載用バッテリー1の良好な駆動状態を確保することができる。
【0047】
車載用バッテリー1には冷却用ダクト20が設けられている。
冷却用ダクト20はカバー体4のダクト挿通孔14aを挿通された状態で収納ケース3に取り付けられている。冷却用ダクト20は一部が前後に離隔した二股状に形成され、二股状に形成された部分のうち
後側が第1の吸気部20aとして設けられ
前側が第2の吸気部20bとして設けられている。
【0048】
冷却用ダクト20は第1の吸気部20aと第2の吸気部20bがそれぞれ第1の連通孔6cと第2の連通孔6dに対応した状態で配置されている。
【0049】
収納ケース3の下側収納空間3bには流動用ダクト21が配置されている。流動用ダクト21は上下の厚みが薄く横長の扁平な形状に形成された流動部22と流動部22の左端部から上方に突出された環状の連結突部23と流動部22の右端部における後面部から下方に突出された結合突部24とを有している。流動用ダクト21の内部空間21aは第2の高電圧機器18、19の排熱経路の一部とされている。
【0050】
流動用ダクト21は流動部22が仕切板6の下面に接した状態で取り付けられ、連結突部23が第1の連通孔6cから上方に突出された状態にされている(
図1参照)。第1の連通孔6cから上方に突出された連結突部23には冷却用ダクト20の第1の吸気部20aが連結される(
図1及び
図6参照)。
【0051】
流動部22の上面部には第1のフィン挿入孔22aと第2のフィン挿入孔22bが左右に離隔して形成されている(
図1及び
図2参照)。流動用ダクト21の内部空間21aには第1のフィン挿入孔22aと第2のフィン挿入孔22bを介して仕切板6の第1の配置孔6aと第2の配置孔6bと排出孔6eとが連通されている。第1のフィン挿入孔22aと第2のフィン挿入孔22bには第1の配置孔6aと第2の配置孔6bにそれぞれ挿入された第2の高電圧機器18の放熱フィン18a、18a、・・・と第2の高電圧機器19の放熱フィン19a、19a、・・・が挿入され、放熱フィン18a、18a、・・・と放熱フィン19a、19a、・・・が流動用ダクト21の内部空間21aに位置される。
【0052】
流動用ダクト21の結合突部24には電池用排気ダクト25が結合されている(
図2及び
図6参照)。電池用排気ダクト25は前後の厚みが薄い横長の扁平な形状に形成され、右端部における後面部に排気孔25aが形成されている。電池用排気ダクト25の前面部には連結孔25b、25bが左右に離隔して形成されている。電池用排気ダクト25の右端部には上方に突出された結合部25cが設けられている。
【0053】
電池用排気ダクト25は結合部25cが流動用ダクト21の結合突部24に結合されている。電池用排気ダクト25は連結孔25b、25bにそれぞれセルカバー15、15の流出部15b、15bが挿入されて電池モジュール5、5に連結されている。
【0054】
冷却用ダクト20の第2の吸気部20bには電池用吸気ダクト26が連結されている。電池用吸気ダクト26は上下の厚みが薄い横長の扁平な形状に形成され、左端部に上方に突出された連結部26aが設けられている。電池用吸気ダクト26の下面部には吸気孔26b、26bが左右に離隔して形成されている。
【0055】
電池用吸気ダクト26は連結部26aが第2の連通孔6dから上方に突出された状態にされている(
図6及び
図7参照)。第2の連通孔6dから上方に突出された連結部26aには冷却用ダクト20の第2の吸気部20bが連結される(
図6及び
図8参照)。電池用吸気ダクト26は吸気孔26b、26bにそれぞれセルカバー15、15に設けられた流入部15a、15aが挿入されて電池モジュール5、5に連結されている。
【0056】
電池用排気ダクト25には冷却ファン27が連結されている(
図2及び
図6参照)。冷却ファン27は、例えば、取り込んだ空気を外部に排出する排出用のファンである。冷却ファン27は前方に突出された連結用突部27aを有し、連結用突部27aが収納ケース3の周面部10に形成された連結用孔10aに挿通され連結孔25bに挿入された状態で電池用排気ダクト25に連結されている。
【0057】
上記のように構成された車載用バッテリー1において、冷却ファン27が回転されると、空気が冷却風として冷却用ダクト20に取り込まれ、冷却用ダクト20の第1の吸気部20aから流動用ダクト21へ向けて冷却風が流動されると共に冷却用ダクト20の第2の吸気部20bから電池用吸気ダクト26へ向けて冷却風が流動される。
【0058】
流動用ダクト21へ向けて流動された冷却風は流動用ダクト21の内部空間21aを流動され、第2の高電圧機器18、19の放熱フィン18a、18a、・・・、19a、19a、・・・に吹き付けられて第2の高電圧機器18、19が冷却され第2の高電圧機器18、19の温度上昇が抑制される。従って、第2の高電圧機器18、19は冷却ファン27の回転によって発生する冷却風による強制冷却によって温度上昇が抑制される。
【0059】
流動用ダクト21の内部空間21aを流動された冷却風は、電池用排気ダクト25の排気孔25aを介して冷却ファン27によって車載用バッテリー1の外部に排出される。
【0060】
一方、電池用吸気ダクト26へ向けて流動された冷却風は電池用吸気ダクト26の吸気孔26b、26bからそれぞれ電池モジュール5、5におけるセルカバー15、15の内部を流動され、電池セル16、16、・・・に吹き付けられて電池セル16、16、・・・が冷却され電池モジュール5、5の温度上昇が抑制される。従って、電池モジュール5、5も第2の高電圧機器18、19と同様に冷却ファン27の回転によって発生する冷却風による強制冷却によって温度上昇が抑制される。
【0061】
セルカバー15、15の内部を流動された冷却風は、連結孔25b、25bから電池用排気ダクト25の内部へ向けて流動され、電池用排気ダクト25の排気孔25aを介して冷却ファン27によって車載用バッテリー1の外部に排出される。
【0062】
また、カバー体4に形成された電線挿通孔13aの隙間200から収納ケース3の上側収納空間3aに外部の空気が取り込まれる。このとき
流動用ダクト21の内部空間21aに第2のフィン挿入孔22bを介して連通された仕切板6の排出孔6eには、冷却ファン27によって上側収納空間3aから内部空間21a側への空気の流れが生じている。
【0063】
従って、電線挿通孔13aの隙間200から取り込まれた空気は第1の高電圧機器17の周囲を通って排出孔6eに引き込まれ、排出孔6eから流動用ダクト21の内部空間21a及び電池用排気ダクト25の排気孔25aを介して冷却ファン27によって車載用バッテリー1の外部に排出される。
【0064】
上記のように、電線挿通孔13aの隙間200から取り込まれた空気が第1の高電圧機器17の周囲を通って排出孔6eに引き込まれるため、この空気によって第1の高電圧機器17が冷却され第1の高電圧機器17の温度上昇が抑制される。
【0065】
以上に記載した通り、車載用バッテリー1にあっては、仕切板6に第1の高電圧機器17から放出される熱の排出孔6eが形成され、排出孔6eが第2の高電圧機器18、19から放出される熱の排熱経路である流動用ダクト21の内部空間21aに連通されている。
【0066】
従って、排出孔6eを介して第1の高電圧機器17から放出される熱が第2の高電圧機器18、19から放出される熱の排熱経路に排出されるため、電磁ノイズの遮蔽対策を施すために第1の高電圧機器17と第2の高電圧機器18、19が
カバー体4に覆われた状態においても、収納ケース3の上側収納空間3aにおいて第1の高電圧機器17の周囲に熱溜まりが生じ難く、製造コストの高騰を来すことなく第1の高電圧機器17に対する冷却性能の向上が図られ第1の高電圧機器17の安定した駆動状態を確保することができる。
【0067】
また、仕切板6の下面における第1の配置孔6aと第2の配置孔6bの下方には内部空間21aが排熱経路の一部として形成された流動用ダクト21が取り付けられ、排出孔6eが流動用ダクト21の内部空間21aに連通されている。
【0068】
従って、第1の高電圧機器17において発生し排出孔6eから排出された熱が流動用ダクト21から放出され、簡素な構成により第1の高電圧機器17の温度上昇を確実に抑制することができる。
【0069】
さらに、仕切板6には第1の連通孔6cと第2の連通孔6dが形成され、仕切板6には第1の吸気部20aと第2の吸気部20bによって二股状に形成された部分を有する冷却用ダクト20が取り付けられ、第1の吸気部20aから第1の連通孔6cに冷却風が送られると共に第2の吸気部20bから第2の連通孔6dに冷却風が送られる。
【0070】
従って、流動用ダクト21の内部空間21aに冷却用ダクト20の第1の吸気部20aを介して冷却風が送られると共に電池モジュール5、5に冷却用ダクト20の第2の吸気部20bを介して冷却風が送られるため、構造の簡素化を図った上で第1の高電圧機器17と第2の高電圧機器18、19と電池モジュール5、5に対する良好な冷却性能を確保することができる。
【0071】
さらにまた、収納ケース3には少なくとも第1の高電圧機器17と第2の高電圧機器18、19と電池モジュール5、5を覆うカバー体4が取り付けられ、カバー体4に電線8、8、・・・が挿通される電線挿通孔13aが形成され、電線挿通孔13aから外部の空気が第1の高電圧機器17を冷却する冷却風として取り込まれる。
【0072】
従って、電線挿通孔13aから取り込まれる空気によって第1の高電圧機器17が冷却されるため、第1の高電圧機器17を冷却するための冷却風の専用の流路を必要とせず、構造の簡素化を図った上で第1の高電圧機器17の温度上昇を抑制することができる。
【0073】
加えて、カバー体4の電線挿通孔13aと仕切板6の排出孔6eとの間に第1の高電圧機器17が配置されているため、電線挿通孔13aから取り込まれ排出孔6eから排出される冷却風の経路に第1の高電圧機器17が存在し、第1の高電圧機器17に対する冷却効率の向上を図ることができる。
【0074】
尚、上記には、冷却用ダクト20の第2の吸気部20bから電池用吸気ダクト26を介して電池モジュール5、5の内部に冷却風が送られる例を示したが、例えば、
図9に示すように、流動用ダクト21に孔を形成し、この孔を電池用冷却孔28とし、電池用冷却孔28から電池モジュール5、5の内部に冷却風を送るように電池モジュール5、5と流動用ダクト21を連結するダクトを設けてもよい。
【0075】
このように、流動用ダクト21に電池用冷却孔28が形成されることにより、流動用ダクト21の内部空間21aにおいて流動される冷却風の一部が電池モジュール5、5へ向けて流動されるため、電池モジュール5、5に対する冷却性能の向上を図ることができる。
【0076】
また、上記には、冷却ファン27の回転によって冷却用ダクト20から取り込まれた冷却風が冷却ファン27へ向けて流動される例を示したが、冷却ファンを冷却用ダクト20へ向けて冷却風を送るファンにしたり、冷却用ダクト20側に冷却ファンを設けることにより、上記とは逆に冷却用ダクト20から冷却風が排出される構成にすることも可能である。
【0077】
この場合には、仕切板6の排出孔6eから収納ケース3の上側収納空間3aを介してカバー体4の電線挿通孔13aの隙間200に向けて冷却風が流動され、第1の高電圧機器17が冷却されて第1の高電圧機器17の温度上昇が抑制される。