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JP6830979B2 - 車両用バッテリユニットの冷却構造 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両などに搭載される車両用バッテリユニットの冷却構造に関する。
特許文献1には、ケースの内部に複数のバッテリモジュールを収容し、ケースの下方に冷却モジュールを配置した電池パックが記載されている。この冷却モジュールは、内部に冷媒が通る冷媒通路を有するバッテリ冷却部と、車幅方向で一方側に位置し、バッテリ冷却部へ冷媒を導入する供給配管と、車幅方向で他方側に位置し、バッテリ冷却部から冷媒を排出する排出配管と、備える。
特許第6064730号公報
しかし、特許文献1に記載の電池パックは、冷却モジュールがケースの外部に配置されるため、冷却効率の点で改善の余地があった。一方、冷却モジュールをケースの内部に配置すると、バッテリモジュールを収容するスペースが狭くなる虞がある。また、車両用バッテリユニットでは、車両側突時の荷重が加わる虞があり、供給配管及び排出配管を車両側突時の荷重から保護する必要がある。
本発明は、供給配管及び排出配管を車両側突時の荷重から保護しつつ、バッテリケース内のスペース効率を向上させることができる車両用バッテリユニットの冷却構造を提供する。
本発明は、
車幅方向に並べて配置された少なくとも2つのバッテリモジュールと、
鉛直方向において前記少なくとも2つのバッテリモジュールの下方に配置され、内部に冷媒が通る冷媒通路を有するバッテリ冷却部と、
前後方向において前記少なくとも2つのバッテリモジュールの一方側に配置された電気接続箱と、
前記少なくとも2つのバッテリモジュール、前記バッテリ冷却部、及び前記電気接続箱を収容するバッテリケースと、
前記バッテリケースに収容され、前記バッテリケースの外部から前記バッテリ冷却部へ冷媒を導入する供給配管と、
前記バッテリケースに収容され、前記バッテリ冷却部から前記バッテリケースの外部へ前記冷媒を排出する排出配管と、備える車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
前記供給配管は、
前記少なくとも2つのバッテリモジュールのうち前記車幅方向で一方側に位置するバッテリモジュールと前記電気接続箱との間を通る第1供給配管部と、前記少なくとも2つのバッテリモジュール間を通る第2供給配管部と、を備え、
前記排出配管は、
前記少なくとも2つのバッテリモジュールのうち前記車幅方向で他方側に位置するバッテリモジュールと前記電気接続箱との間を通る第1排出配管部と、前記少なくとも2つのバッテリモジュール間を通る第2排出配管部と、を備える。
本発明によれば、供給配管及び排出配管をバッテリユニットの車幅方向中心寄りに配置して車両側突時の荷重から保護できるだけでなく、バッテリケース内のスペース効率を向上させることができる。
本発明の一実施形態の車両用バッテリユニットが搭載された車両の全体構造を示す概略側面図である。 図1の車両の床下構造を示す平面図である。 図1の車両用バッテリユニットの冷却構造を示す平面図である。 図1の車両用バッテリユニットの斜視図である。 図1の車両用バッテリユニットの平面図である。
以下、本発明の車両用バッテリユニットの冷却構造の一実施形態を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し、以下の説明において、前後、左右、上下は、車両の操縦者から見た方向に従い記載し、また、図面に車両の前方をFr、後方をRr、左側をL、右側をR、上方をU、下方をD、として示す。
[車両]
図1及び図2に示すように、本発明の一実施形態の車両1は、フロアパネル2とダッシュパネル3とにより車室10とその前方のフロントルーム20とに区画形成されている。車室10には、前部座席11及び後部座席12が設けられている。後部座席12の後方におけるフロアパネル2の下方には、駆動装置ユニット30が設けられている。駆動装置ユニット30は、左右の後輪5を駆動する。つまり、この車両1は、左右の後輪5を駆動輪とし、左右の前輪4を従動輪としている。
車室10の下方には、バッテリユニット60が配置されている。バッテリユニット60は、複数のバッテリモジュール61をバッテリケース62に収容して構成され、車室10におけるフロアパネル2の下方に配置されている。
車体フレーム50は、前後方向に延設される左右一対のサイドシル51、52と、左右方向に延設されサイドシル51、52間を連結する複数のクロスメンバ53と、を含んでいる。
駆動装置ユニット30は、電動機と、電動機を制御する電動機制御装置としてのPCU(Power Control Unit)と、電動機の動力を後輪5に伝達する動力伝達機構と、を備える。
フロントルーム20には、バッテリユニット60などを冷却する冷却装置70が設けられている。冷却装置70は、車両1の最前面に設けられたラジエータを備える。冷却装置70とバッテリユニット60とは、外側供給配管71及び外側排出配管72を介して接続されている。なお、外側供給配管71又は外側排出配管72には、不図示の電動ポンプが設けられる。
[バッテリユニット]
つぎに、本発明の要部であるバッテリユニット60及びその冷却構造について、図3〜図5を参照して説明する。
バッテリユニット60は、複数のバッテリモジュール61と、バッテリモジュール61を冷却するバッテリ冷却部63と、バッテリモジュール61の前側に配置された電気接続箱64と、バッテリケース62の外部からバッテリ冷却部63へ冷媒を導入する供給配管65と、バッテリ冷却部63からバッテリケース62の外部へ冷媒を排出する排出配管66と、バッテリモジュール61、バッテリ冷却部63、電気接続箱64、供給配管65及び排出配管66を収容するバッテリケース62と、を備える。
[バッテリモジュール]
複数のバッテリモジュール61は、バッテリケース62内に、前後方向及び左右方向に並べて配置されている。本実施形態のバッテリユニット60は、前後方向に6つ、左右方向に2つ並べられた合計12個のバッテリモジュール61を備える。以下の説明では、左側に位置する6個のバッテリモジュール61をそれぞれ左バッテリモジュール61L、右側に位置する6個のバッテリモジュール61をそれぞれ右バッテリモジュール61Rと呼ぶことがある。
[バッテリ冷却部]
バッテリ冷却部63は、バッテリモジュール61の下方に配置され、内部に冷媒が通る冷媒通路を有する。本実施形態のバッテリユニット60では、1つのバッテリ冷却部63が左右方向に並ぶ2つのバッテリモジュール61を冷却するので、前後方向に並ぶ6つのバッテリ冷却部63が設けられる。
バッテリ冷却部63は、左右に並ぶ1対のバッテリモジュール61の下方に配置される左右に並ぶ1対の冷却部本体631と、左右に並ぶ1対の冷却部本体631間に設けられ、供給配管65及び排出配管66に接続される配管接続部632と、を備える。供給配管65から配管接続部632に冷媒を供給すると、供給された冷媒は、冷却部本体631の内部に形成される冷媒通路を通った後、配管接続部632から排出配管66に排出される。
[電気接続箱]
電気接続箱64は、バッテリ電力の導電経路を断接するコンタクタ、バッテリ電力の電流を検出する電流センサ、バッテリモジュール61の地絡を検出する地絡検出回路などを収容する。本実施形態の電気接続箱64は、最前列に位置し左右に並ぶ1対のバッテリモジュール61の前側に配置されており、電気接続箱64の左端は、左バッテリモジュール61Lの左端よりも内側に位置し、電気接続箱64の右端は、右バッテリモジュール61Rの右端よりも内側に位置している。
[バッテリケース]
バッテリケース62は、バッテリモジュール61、バッテリ冷却部63、電気接続箱64、供給配管65及び排出配管66を収容するケース本体80と、ケース本体80の上部開口を覆うケース蓋部90と、を備える。
ケース本体80は、底面部81と、底面部81の外縁から立ち上がる側壁部82と、側壁部82の上端から外方に延在するフランジ部83と、を備える。側壁部82は、左右方向において対向する左側壁部82L及び右側壁部82Rと、電気接続箱64の前側に位置する前壁部82Fと、前壁部82Fと左側壁部82Lとを連結する左傾斜壁部82FLと、前壁部82Fと右側壁部82Rとを連結する右傾斜壁部82FRと、左側壁部82L及び右側壁部82Rの後端を連結する後側壁部82Bと、を備える。左傾斜壁部82FL及び右傾斜壁部82FRは、前壁部82Fから後側に向かうに従って左右幅が広くなるように対向する。そして、電気接続箱64は、左右が左傾斜壁部82FL及び右傾斜壁部82FRに挟まれる空間に収容され、バッテリモジュール61は、左右が左側壁部82L及び右側壁部82Rに挟まれる空間に収容される。
ケース蓋部90は、ケース本体80の上部開口を覆う蓋本体部91と、蓋本体部91の周縁から外方に延在するフランジ部92と、を備える。フランジ部92は、ケース本体80のフランジ部83に重ねられ、複数のボルトを介して締結される。
[供給配管及び排出配管]
供給配管65は、電気接続箱64と最前列に位置する左バッテリモジュール61Lとの間を通る第1供給配管部651と、左右のバッテリモジュール61間を通る第2供給配管部652と、を備える。排出配管66は、電気接続箱64と最前列に位置する右バッテリモジュール61Rとの間を通る第1排出配管部661と、左右のバッテリモジュール61間を通る第2排出配管部662と、を備える。
このような供給配管65及び排出配管66の配置によれば、供給配管65及び排出配管66をバッテリユニット60の車幅方向中心寄りに配置して車両側突時の荷重から保護できるだけでなく、バッテリケース62内のスペース効率を向上させることができる。
特に、第1供給配管部651は、電気接続箱64と左側に位置する左バッテリモジュール61Lとの間に配置され、第1排出配管部661は、電気接続箱64と右側に位置する右バッテリモジュール61Rとの間に配置される。言い換えると、第1供給配管部651及び第1排出配管部661が互いに反対方向に配置される。したがって、バッテリケース62内のスペース効率をより向上させることができる。
また、供給配管65及び排出配管66は、バッテリモジュール61の上面及び電気接続箱64の上面よりも低い位置に配置されている。これにより、バッテリユニット60の高さを抑えることができる。
また、供給配管65及び排出配管66は、高さが略一定となるように配置されている。このようにすると、配管内に空気が溜まることを抑制できるので、ブリージング機構を設ける必要がなくなり、構造を簡素化できる。
また、供給配管65の外側配管接続部653は、バッテリケース62の左傾斜壁部82FLに結合され、排出配管66の外側配管接続部663は、バッテリケース62の右傾斜壁部82FRに結合されている。このようにすると、側突時において、配管65、66の外側配管接続部653、663よりも先に、左側壁部82L又は右側壁部82Rに荷重が加わるため、配管65、66の外側配管接続部653、663を保護することができる。
[外側供給配管及び外側排出配管]
供給配管65の外側配管接続部653は、バッテリケース62の外部に配置され、且つ左傾斜壁部82FLに沿って延びる外側供給配管71に接続される。排出配管66の外側配管接続部663は、バッテリケース62の外部に配置され、且つ右傾斜壁部82FRに沿って延びる外側排出配管72に接続される。このようにすると、外側供給配管71が左傾斜壁部82FLに沿って延びるとともに、外側排出配管72が右傾斜壁部82FRに沿って延びるので、側突時において外側供給配管71及び外側排出配管72も保護することができる。
外側供給配管71及び外側排出配管72のうち、少なくとも左傾斜壁部82FL又は右傾斜壁部82FRに沿って延びる部分は、バッテリケース62のフランジ部83、92の下方、且つフランジ部83、92の外縁部よりも内側に配置されている。このようにすると、側突時において外側供給配管71及び外側排出配管72をより適切に保護することができる。
[補強部材]
また、図2に示すように、左サイドシル51とバッテリケース62の左傾斜壁部82FLとの間には、平面視で略三角形状の左補強部材54が設けられ、右サイドシル52とバッテリケース62の右傾斜壁部82FRとの間には、平面視で略三角形状の右補強部材55が設けられている。このようにすると、側突時において外側供給配管71及び外側排出配管72をより適切に保護することができる。
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、前述した実施形態では、供給配管65を左側、排出配管66を右側に配置しているが、供給配管65を右側、排出配管66を左側に配置してもよい。また、前述した実施形態では、バッテリモジュール61の前側に電気接続箱64を配置しているが、バッテリモジュール61の後側に電気接続箱64を配置してもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 車幅方向に並べて配置された少なくとも2つのバッテリモジュール(バッテリモジュール61)と、
鉛直方向において前記少なくとも2つのバッテリモジュールの下方に配置され、内部に冷媒が通る冷媒通路を有するバッテリ冷却部(バッテリ冷却部63)と、
前後方向において前記少なくとも2つのバッテリモジュールの一方側に配置された電気接続箱(電気接続箱64)と、
前記少なくとも2つのバッテリモジュール、前記バッテリ冷却部、及び前記電気接続箱を収容するバッテリケース(バッテリケース62)と、
前記バッテリケースに収容され、前記バッテリケースの外部から前記バッテリ冷却部へ冷媒を導入する供給配管(供給配管65)と、
前記バッテリケースに収容され、前記バッテリ冷却部から前記バッテリケースの外部へ前記冷媒を排出する排出配管(排出配管66)と、備える車両用バッテリユニット(バッテリユニット60)の冷却構造であって、
前記供給配管は、
前記少なくとも2つのバッテリモジュールのうち前記車幅方向で一方側に位置するバッテリモジュール(左バッテリモジュール61L)と前記電気接続箱との間を通る第1供給配管部(第1供給配管部651)と、前記少なくとも2つのバッテリモジュール間を通る第2供給配管部(第2供給配管部652)と、を備え、
前記排出配管は、
前記少なくとも2つのバッテリモジュールのうち前記車幅方向で他方側に位置するバッテリモジュール(右バッテリモジュール61R)と前記電気接続箱との間を通る第1排出配管部(第1排出配管部661)と、前記少なくとも2つのバッテリモジュール間を通る第2排出配管部(第2排出配管部662)と、を備える、車両用バッテリユニットの冷却構造。
(1)によれば、供給配管は、電気接続箱と少なくとも2つのバッテリモジュールのうち車幅方向で一方側に位置するバッテリモジュールとの間を通る第1供給配管部と、少なくとも2つのバッテリモジュール間を通る第2供給配管部と、を備えるとともに、排出配管は、電気接続箱と少なくとも2つのバッテリモジュールのうち車幅方向で他方側に位置するバッテリモジュールとの間を通る第1排出配管部と、少なくとも2つのバッテリモジュール間を通る第2排出配管部と、を備えるので、供給配管及び排出配管をバッテリユニットの車幅方向中心寄りに配置して車両側突時の荷重から保護できる。また、第1供給配管部及び第1排出配管部が、互いに反対方向に配置されているので、バッテリケース内のスペース効率を向上させることができる。
(2) (1)に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
前記供給配管及び前記排出配管は、前記少なくとも2つのバッテリモジュールの上面及び前記電気接続箱の上面よりも低い位置に配置されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
(2)によれば、供給配管及び排出配管が、少なくとも2つのバッテリモジュールの上面及び電気接続箱の上面よりも低い位置に配置されているので、バッテリユニットの高さを抑えることができる。
(3) (2)に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
前記バッテリケースは、底面部(底面部81)と、該底面部の外縁から立ち上がる側壁部(側壁部82)と、を有し、
前記側壁部は、
前記車幅方向において対向する左側壁部(左側壁部82L)及び右側壁部(右側壁部82R)と、
前記前後方向において前記電気接続箱の前記一方側に位置する第1側壁部(前壁部82F)と、
前記第1側壁部と前記左側壁部とを連結する第1傾斜壁部(左傾斜壁部82FL)と、
前記第1側壁部と前記右側壁部とを連結する第2傾斜壁部(右傾斜壁部82FR)と、を備え、
前記第1傾斜壁部及び前記第2傾斜壁部は、前記第1側壁部から前記前後方向において他方側に向かうに従って前記車幅方向が広くなるように対向して配置され、
前記供給配管及び前記排出配管の一方は、前記第1傾斜壁部に結合され、
前記供給配管及び前記排出配管の他方は、前記第2傾斜壁部に結合されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
(3)によれば、供給配管及び前記排出配管の一方は第1傾斜壁部に結合されるとともに、供給配管及び排出配管の他方は、第2傾斜壁部に結合されるので、側突時において配管の結合部よりも先に、左側壁部又は右側壁部に荷重が加わるため、配管の結合部を保護することができる。
(4) (3)に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
前記供給配管及び前記排出配管の一方(供給配管65)は、前記バッテリケースの外部に配置され、前記第1傾斜壁部に沿って延びる第1外側配管(外側供給配管71)に接続され、
前記供給配管及び前記排出配管の他方(排出配管66)は、前記バッテリケースの外部に配置され、前記第2傾斜壁部に沿って延びる第2外側配管(外側排出配管72)に接続されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
(4)によれば、第1外側配管が第1傾斜壁部に沿って延びるとともに、第2外側配管が第2傾斜壁部に沿って延びるので、側突時において第1外側配管及び第2外側配管も保護することができる。
(5) (4)に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
前記第1傾斜壁部には、第1フランジ部(フランジ部83)が設けられ、
前記第2傾斜壁部には、第2フランジ部(フランジ部83)が設けられ、
前記第1外側配管は、前記第1フランジ部の下方、且つ前記第1フランジ部の外縁部よりも内側に配置され、
前記第2外側配管は、前記第2フランジ部の下方、且つ前記第2フランジ部の外縁部よりも内側に配置されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
(5)によれば、第1外側配管は、第1フランジ部の下方、且つ第1フランジ部の外縁部よりも内側に配置されるとともに、第2外側配管は、第2フランジ部の下方、且つ第2フランジ部の外縁部よりも内側に配置されているので、側突時において第1外側配管及び第2外側配管をより適切に保護することができる。
(6) (3)〜(5)のいずれかに記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
左サイドシル(左サイドシル51)と前記第1傾斜壁部との間には、第1補強部材(第1補強部材54)が設けられ、
右サイドシル(右サイドシル52)と前記第2傾斜壁部との間には、第2補強部材(第2補強部材55)が設けられている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
(6)によれば、左サイドシルと第1傾斜壁部との間には第1補強部材が設けられるので、第1外側配管をより適切に保護することができるとともに、右サイドシルと第2傾斜壁部との間には第2補強部材が設けられるので、第2外側配管をより適切に保護することができる。
(7) (1)〜(6)のいずれかに記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
前記供給配管及び前記排出配管は、高さが略一定となるように配置されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
(7)によれば、供給配管及び排出配管は、高さが略一定となるように配置されることで、配管内に空気が溜まることを抑制できる。これにより、ブリージング機構を設ける必要がなくなり、構造を簡素化できる。
51 左サイドシル
52 右サイドシル
54 第1補強部材
55 第2補強部材
60 バッテリユニット
61 バッテリモジュール
61L 左バッテリモジュール(車幅方向で一方側に位置するバッテリモジュール)
61R 右バッテリモジュール(車幅方向で他方側に位置するバッテリモジュール)
62 バッテリケース
81 底面部
82 側壁部
82L 左側壁部
82R 右側壁部
82F 前壁部(第1側壁部)
82FL 左傾斜壁部(第1傾斜壁部)
82FR 右傾斜壁部(第2傾斜壁部)
83 フランジ部(第1フランジ部、第2フランジ部)
63 バッテリ冷却部
64 電気接続箱
65 供給配管
651 第1供給配管部
652 第2供給配管部
66 排出配管
661 第1排出配管部
662 第2排出配管部
71 外側供給配管(第1外側配管)
72 外側排出配管(第2外側配管)

Claims (7)

  1. 車幅方向に並べて配置された少なくとも2つのバッテリモジュールと、
    鉛直方向において前記少なくとも2つのバッテリモジュールの下方に配置され、内部に冷媒が通る冷媒通路を有するバッテリ冷却部と、
    前後方向において前記少なくとも2つのバッテリモジュールの一方側に配置された電気接続箱と、
    前記少なくとも2つのバッテリモジュール、前記バッテリ冷却部、及び前記電気接続箱を収容するバッテリケースと、
    前記バッテリケースに収容され、前記バッテリケースの外部から前記バッテリ冷却部へ冷媒を導入する供給配管と、
    前記バッテリケースに収容され、前記バッテリ冷却部から前記バッテリケースの外部へ前記冷媒を排出する排出配管と、備える車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
    前記供給配管は、
    前記少なくとも2つのバッテリモジュールのうち前記車幅方向で一方側に位置するバッテリモジュールと前記電気接続箱との間を通る第1供給配管部と、前記少なくとも2つのバッテリモジュール間を通る第2供給配管部と、を備え、
    前記排出配管は、
    前記少なくとも2つのバッテリモジュールのうち前記車幅方向で他方側に位置するバッテリモジュールと前記電気接続箱との間を通る第1排出配管部と、前記少なくとも2つのバッテリモジュール間を通る第2排出配管部と、を備える、車両用バッテリユニットの冷却構造。
  2. 請求項1に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
    前記供給配管及び前記排出配管は、前記少なくとも2つのバッテリモジュールの上面及び前記電気接続箱の上面よりも低い位置に配置されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
  3. 請求項1又は2に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
    前記バッテリケースは、底面部と、該底面部の外縁から立ち上がる側壁部と、を有し、
    前記側壁部は、
    前記車幅方向において対向する左側壁部及び右側壁部と、
    前記前後方向において前記電気接続箱の前記一方側に位置する第1側壁部と、
    前記第1側壁部と前記左側壁部とを連結する第1傾斜壁部と、
    前記第1側壁部と前記右側壁部とを連結する第2傾斜壁部と、を備え、
    前記第1傾斜壁部及び前記第2傾斜壁部は、前記第1側壁部から前記前後方向において他方側に向かうに従って前記車幅方向が広くなるように対向して配置され、
    前記供給配管及び前記排出配管の一方は、前記第1傾斜壁部に結合され、
    前記供給配管及び前記排出配管の他方は、前記第2傾斜壁部に結合されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
  4. 請求項3に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
    前記供給配管及び前記排出配管の一方は、前記バッテリケースの外部に配置され、前記第1傾斜壁部に沿って延びる第1外側配管に接続され、
    前記供給配管及び前記排出配管の他方は、前記バッテリケースの外部に配置され、前記第2傾斜壁部に沿って延びる第2外側配管に接続されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
  5. 請求項4に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
    前記第1傾斜壁部には、第1フランジ部が設けられ、
    前記第2傾斜壁部には、第2フランジ部が設けられ、
    前記第1外側配管は、前記第1フランジ部の下方、且つ前記第1フランジ部の外縁部よりも内側に配置され、
    前記第2外側配管は、前記第2フランジ部の下方、且つ前記第2フランジ部の外縁部よりも内側に配置されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
  6. 請求項3〜5のいずれか1項に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
    左サイドシルと前記第1傾斜壁部との間には、第1補強部材が設けられ、
    右サイドシルと前記第2傾斜壁部との間には、第2補強部材が設けられている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両用バッテリユニットの冷却構造であって、
    前記供給配管及び前記排出配管は、高さが略一定となるように配置されている、車両用バッテリユニットの冷却構造。
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