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JP3509517B2 - 電気自動車におけるバッテリおよび電気部品の冷却構造 - Google Patents

電気自動車におけるバッテリおよび電気部品の冷却構造

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Publication number
JP3509517B2
JP3509517B2 JP34879697A JP34879697A JP3509517B2 JP 3509517 B2 JP3509517 B2 JP 3509517B2 JP 34879697 A JP34879697 A JP 34879697A JP 34879697 A JP34879697 A JP 34879697A JP 3509517 B2 JP3509517 B2 JP 3509517B2
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battery
cooling
air passage
electric
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誠 穴澤
和彦 相高
和典 渡辺
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Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリボックス
の内部に収納したバッテリおよび電気部品を冷却ファン
からの冷却風で冷却する電気自動車におけるバッテリお
よび電気部品の冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、バッテリをフロアパネルの下方に
配置した電気自動車では、モータコントローラやPDU
等の電気部品はモータルームや車室内に配置されてお
り、バッテリを冷却するための冷却ファンと電気部品を
冷却するための冷却ファンとが別個に設けられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにバッテリ
および電気部品を異なる場所に配置すると複数の冷却フ
ァンが必要になるため、バッテリボックスの内部にバッ
テリおよび電気部品を搭載して共通の冷却ファンで一括
して冷却することにより、冷却ファンの個数を削減する
ことができる。
【0004】ところで、熱抵抗の大きい合成樹脂製の電
槽を備えたバッテリは冷却風の流速を高めても冷却効果
はさほど向上せず、むしろ低流速の冷却風を全てのバッ
テリに均一に作用させることが望ましい。一方、電気部
品はバッテリに比べて熱抵抗が遙に小さい金属製のケー
シングや冷却フィンを備えているため、冷却風の風量は
さほど必要としないが、流速の高い冷却風による冷却が
効果的である。
【0005】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、バッテリボックスの内部に収納したバッテリおよび
電気部品の両方を、共通の冷却ファンからの冷却風で効
果的に冷却できるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明は、モータに給電するバ
ッテリと、モータあるいはバッテリに接続された電気部
品とを共通のバッテリボックスに収納し、そのバッテリ
ボックスの内部には、バッテリを冷却する冷却風が通過
する第1冷却風通路と、電気部品を冷却する冷却風が通
過する第2冷却風通路とを直列に形成し、それら第1冷
却風通路及び第2冷却風通路に対し共通の冷却ファンか
らの冷却風を供給してバッテリおよび電気部品を冷却す
ようにした、電気自動車におけるバッテリおよび電気
部品の冷却構造であって、第1冷却風通路を通過する冷
却風の流速よりも第2冷却風通路を通過する冷却風の流
速が大きくなるように、第1冷却風通路の通路断面積に
対して2冷却風通路の通路断面積を小さく設定したこ
とを特徴とする。
【0007】上記構成によれば、冷却ファンから通路断
面積が大きい第1冷却風通路に供給された冷却風は、そ
の第1冷却風通路を低い流速で流れる間に熱抵抗の大き
いバッテリを効果的に冷却することができ、また冷却フ
ァンから通路断面積が小さい第2冷却風通路に供給され
た冷却風は、その第2冷却風通路を高い流速で流れる間
に熱抵抗の小さい電気部品を効果的に冷却することがで
きる。このようにして、共通の冷却ファンを用いながら
熱抵抗の異なるバッテリおよび電気部品の冷却を両立さ
せることができる。
【0008】また請求項2に記載された発明は、請求項
1の構成に加えて、第1冷却風通路および第2冷却風通
路をそれぞれ冷却風の流れ方向上流側および下流側に配
置したことを特徴とする。
【0009】上記構成によれば、電気部品に比べて温度
の許容範囲が狭いバッテリを冷却風の流れ方向上流側に
配置することにより、温度上昇していない新鮮な外気で
バッテリを確実に冷却することができる。電気部品には
バッテリを冷却して温度上昇した冷却風が作用するが、
電気部品はバッテリに比べて温度の許容範囲が広いため
に支障はない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0011】図1〜図7は本発明の一実施例を示すもの
で、図1は電気自動車の全体側面図、図2は電気自動車
の全体斜視図、図3はバッテリボックスを取り外した状
態での電気自動車の全体斜視図、図4は電気自動車の駆
動系および制御系のブロック図、図5はバッテリボック
スの縦面断面図、図6は図5の6−6線断面図、図7は
図5の7−7線断面図である。
【0012】図1〜図3に示すように、左右の前輪
FL,WFRおよび左右の後輪WRL,WRRを備えた電気自
動車Vは、車体前後方向に延びる左右一対のサイドフレ
ーム1L,1R と、車体左右方向に延びて両サイドフレ
ーム1L ,1R を接続する前部クロスメンバ2および後
部クロスメンバ3とから構成される車体フレーム4を備
える。左右のサイドフレーム1L ,1R の前端間に搭載
された走行用駆動源であるモータ5には減速機6および
差動装置7が一体に設けられており、この差動装置7か
ら左右に延びるドライブシャフト8L ,8R が左右の前
輪WFL,WFRにそれぞれ接続される。
【0013】車体フレーム4の下面には、上面が開放し
た浅いトレー状のバッテリボックス9が着脱自在に支持
されており、このバッテリボックス9の後半部にモータ
5に給電するための24個のバッテリ10…が2列に搭
載されるとともに、その前半部にモータ5、バッテリ1
0…、各種補機類等を制御するためのコントロールユニ
ットと、コントロールユニットからの指令でモータ5の
駆動および回生を制御するPDU(パワードライブユニ
ット)とを含む電気部品45,46が、2つのブロック
に分割されて搭載される。
【0014】次に、電気自動車Vの駆動系および制御系
の概略構成を、図4に基づいて説明する。尚、図4にお
いて太い実線は高電圧・高電流ラインを、中間の太さの
実線は高電圧・中低電流ラインを、細い実線は低電圧・
低電流ラインを、矢印付きの破線は信号ラインをそれぞ
れ示している。
【0015】コントロールユニット11は、コンタクタ
ボックス21と、ジャンクションボード22と、マネー
ジングECU23(マネージング電子制御ユニット)
と、モータECU24(モータ電子制御ユニット)と、
オンボードチャージャ25と、ダウンバータ26と、エ
アコン用インバータ27とから構成される。
【0016】バッテリボックス9に搭載されたバッテリ
10…はNi−MHバッテリよりなり、それらが24個
直列に接続されて総電圧は288ボルトになる。バッテ
リボックス9とモータ5との間には、コンタクタボック
ス21、ジャンクションボード22およびPDU12が
動力線を介して直列に接続される。
【0017】バッテリ10…に連なるコンタクタボック
ス21には、イグニッションスイッチに連動して開閉す
るメインコンタクタ28と、メインコンタクタ28の閉
成時に突入電流により該メインコンタクタ28が損傷す
るのを防止するためのプリチャージコンタクタ29およ
びプリチャージ抵抗29aとが設けられる。ジャンクシ
ョンボード22は、コンタクタボックス21およびPD
U12間の動力線からオンボードチャージャ25、ダウ
ンバータ26およびエアコン用インバータ27に配電す
る機能を有する。オンボードチャージャ25はバッテリ
10…を充電するためのもので、外部の商用電源に接続
されるプラグ30を備える。ダウンバータ26は電気自
動車Vの各種補機類を駆動する12ボルトの補助バッテ
リ31を充電するためのもので、バッテリ10…の電圧
を14.5ボルトに降圧して補助バッテリ31に供給す
る。エアコン用インバータ27はバッテリ10…の直流
電流を交流電流に変換してエアコンのコンプレッサ32
を駆動する。
【0018】マネージングECU23はメインコンタク
タ28の開閉制御と、オンボードチャージャ25、ダウ
ンバータ26およびエアコン用インバータ27への電力
供給と、バッテリ10…の残容量信号の出力と、警報信
号の出力とを司る。またモータECU24は、ブレーキ
信号、セレクタポジション、アクセル開度およびモータ
回転数に基づいてPDU12を制御することにより、モ
ータ5が発生する駆動力および回生制動力を制御する。
【0019】次に、図5〜図7に基づいてバッテリボッ
クス9の構造を説明する。
【0020】フロアパネル36の下面に沿って配置され
たバッテリボックス9の後部に24個のバッテリ10…
が左右2列に搭載されており。前後に隣接するバッテリ
10…間に冷却風が通過する複数の隙間α…が形成され
る。また右列のバッテリ10…の左端面および左列のバ
ッテリ10…の右端面間には隙間βが形成され、右列の
バッテリ10…の右端面およびバッテリボックス9の右
側壁37R 間、ならびに左列のバッテリ10…の左端面
およびバッテリボックス9の左側壁37L 間に、それぞ
れ隙間γが形成される。
【0021】図5から明らかなように、各列のバッテリ
10…は、その前端側が後端側よりも高くなるように傾
斜して配置されている。その結果、それらバッテリ10
…の上面とフロアパネル36の下面との間には前方に向
かって高さが減少する隙間δが形成され、またバッテリ
10…の下面とバッテリボックス9の底壁38の上面と
の間には前方に向かって高さが増加する隙間εが形成さ
る。而して、バッテリボックス9の後部に、バッテリ1
0…の周囲を囲む前記各隙間α,β,γ,δ,εによっ
て冷却風が通過する第1冷却風通路39が形成される。
【0022】バッテリボックス9よりも後方のフロアパ
ネル36の上面に、例えばシロッコファンよりなる冷却
ファン40が設けられる。冷却ファン40とバッテリボ
ックス9の後端部上面のフロアパネル36に形成した冷
却風導入口41とが、前方に向けて拡開する冷却風導入
ダクト42によって接続される。従って、冷却ファン4
0によって吸入された外気は、冷却風導入ダクト42お
よび冷却風導入口41を経てバッテリボックス9の内部
に形成された第1冷却風通路39の後端部に供給され
る。
【0023】バッテリボックス9に収納されたバッテリ
10…の前半部に隔壁43によって電気部品収納室44
が区画されており、この電気部品収納室44に2ブロッ
クに分割された電気部品45,46が収納される。一方
の電気部品45は例えば前記コンタクタボックス21、
ジャンクションボード22、マネージングECU23モ
ータECU24、ダウンバータ26およびエアコン用イ
ンバータ27から構成され、他方の電気部品46は例え
ば前記オンボードチャージャ25から構成される。
【0024】隔壁43の下部から前方に向かって左右一
対の第2冷却風通路47L ,47Rが形成されており、
それら第2冷却風通路47L ,47R の前端に連なる左
右一対の冷却風排出ダクト48L ,48R がバッテリボ
ックス9の左右の側壁37L,37R を貫通して外部に
延出する。一方の電気部品45は左側の第2冷却風通路
47L の上壁に支持されており、その電気部品45から
下方に延びる多数の冷却フィン451 …が左側の第2冷
却風通路47L の内部に突出する。また他方の電気部品
46は右側の第2冷却風通路47R の上壁に支持されて
おり、その電気部品46から下方に延びる多数の冷却フ
ィン461 …が右側の第2冷却風通路47R の内部に突
出する。
【0025】従って、第1冷却風通路39を通過した冷
却風は左右の第2冷却風通路47L,47R を通過した
後、左右の冷却風排出ダクト48L ,48R からバッテ
リボックス9の外部に排出される。左右の第2冷却風通
路47L ,47R の通路断面積の総和は、第1冷却風通
路39の通路断面積よりも小さく設定されているため、
第1冷却風通路39を通過する冷却風の流速(例えば、
2m/sec)に比べて、第2冷却風通路47L ,47
R を通過する冷却風の流速(例えば、5m/sec)は
大きくなる。
【0026】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用を説明する。
【0027】電気自動車Vの運転中に発熱するバッテリ
10…および電気部品45,46を冷却すべく冷却ファ
ン40を駆動すると、冷却風が冷却風導入ダクト42お
よび冷却風導入口41から第1冷却風通路39の後端部
に供給され、その第1冷却風通路39を冷却風が後から
前に流れる間にバッテリ10…を冷却する。冷却風導入
口41は第1冷却風通路39の後端上部に設けられてお
り、また第2冷却風通路47L ,47R は第1冷却風通
路39の前端下部に連なっているため、第1冷却風通路
39を後から前に流れる冷却風の大部分は、隣接するバ
ッテリ10…間の複数の隙間α…を上から下に通過しな
がら熱交換を行う。尚、冷却風の一部は前記隙間α…を
通過せずに、2列のバッテリ10…の中央部の隙間βお
よび左右両側部の隙間γ,γを通過して上から下に流通
する。
【0028】これを更に詳しく説明すると、第1冷却風
通路39の後端上部に供給された冷却風がバッテリ10
…の上方の隙間δを前方に流れる過程で、その一部が隙
間α…を上から下に順次通過する。そしてバッテリ10
…の下方の隙間εにおいて合流した冷却風は該隙間εを
第2冷却風通路47L ,47R に向けて前方に流れるこ
とになる。このとき、バッテリ10…の上方の隙間δを
前方に流れる冷却風の流量は、隙間α…への冷却風の分
岐により順次減少するが、その冷却風の流量の減少に対
応するように前記隙間δの高さが前方に向けて減少して
いるので、その隙間δに沿う冷却風の流れをスムーズに
行わせることができる。またバッテリ10…の下方の隙
間εを前方に流れる冷却風の流量は、隙間α…からの冷
却風の合流により順次増加するが、その冷却風の流量の
増加に対応するように前記隙間εの高さが前方に向けて
増加しているので、その隙間εに沿う冷却風の流れをス
ムーズに行わせることができる。
【0029】第1冷却風通路39を通過する間にバッテ
リ10…を冷却した冷却風は第2冷却風通路47L ,4
R に流入し、そこを前方に流れる間に電気部品45,
46から下方に延びる冷却フィン451 …,461 …に
接触して熱交換を行う。そして電気部品45,46の冷
却を終えた冷却風は左右の冷却風排出ダクト48L ,4
R を経てバッテリボックス9の外部に排出される。
【0030】ところで、第1冷却風通路39の通路断面
積は第2冷却風通路47L ,47Rの通路断面積よりも
大きいため、冷却風の流速は第1冷却風通路39におい
て小さく、第2冷却風通路47L ,47R において大き
くなる。従って、熱抵抗の大きい合成樹脂製の電槽を備
えたバッテリ10…に低流速の冷却風を作用させて冷却
効果を高めることができ、またバッテリ10…に比べて
熱抵抗が小さい電気部品45,46の冷却フィン451
…,461 …に高流速の冷却風を作用させて冷却効果を
高めることができる。このようにして第1冷却風通路3
9および第2冷却風通路47L ,47R の通路断面積を
異ならせることにより、共通の冷却ファン40を用いな
がら、熱抵抗の異なるバッテリ10…および電気部品4
5,46の冷却を両立させることができる。
【0031】またバッテリ10…を冷却する第1冷却風
通路39を上流側に配置し、電気部品45,46を冷却
する第2冷却風通路47L ,47R を下流側に配置した
ので、温度の許容範囲が狭い(例えば、45℃以下)バ
ッテリ10…を温度上昇していない新鮮な外気で確実に
冷却することができる。電気部品45,46はバッテリ
10…を冷却して若干温度上昇した冷却風により冷却さ
れることになるが、電気部品45,46はバッテリ10
…に比べて温度の許容範囲が広い(例えば、60℃以
下)ために支障はない。
【0032】また冷却風が直接電気部品45,46に接
触すると、冷却風に含まれる塵や水分によって電気部品
45,46の信頼性や耐久性に悪影響が及ぶ可能性があ
るが、電気部品45,46から延びる冷却フィン451
…,461 …に冷却風を接触させ、電気部品45,46
を電気部品収納室44に収納して冷却風に直接接触しな
いように構成したことにより、電気部品45,46の信
頼性や耐久性を確保することができる。
【0033】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0034】例えば、実施例では電気部品45,46を
2つのブロックに分割しているが、その分割のしかたは
任意である。また実施例では電気部品45,46に設け
た冷却フィン451 …,461 …だけに冷却風を作用さ
せているが、電気部品45,46全体を第2冷却風通路
47L ,47R に配置することも可能である。
【0035】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された構成
によれば、冷却ファンから通路断面積が大きい第1冷却
風通路に供給された冷却風は、その第1冷却風通路を低
い流速で流れる間に熱抵抗の大きいバッテリを効果的に
冷却することができ、また冷却ファンから通路断面積が
小さい第2冷却風通路に供給された冷却風は、その第2
冷却風通路を高い流速で流れる間に熱抵抗の小さい電気
部品を効果的に冷却することができる。このようにし
て、共通の冷却ファンを用いて冷却ファンの個数を削減
できるようにしながら、共通のバッテリボックスに収納
した熱抵抗の異なるバッテリおよび電気部品の冷却を両
立させることができる。
【0036】また請求項2に記載された発明によれば、
電気部品に比べて温度の許容範囲が狭いバッテリを冷却
風の流れ方向上流側に配置することにより、温度上昇し
ていない新鮮な外気でバッテリを確実に冷却することが
できる。電気部品にはバッテリを冷却して温度上昇した
冷却風が作用するが、電気部品はバッテリに比べて温度
の許容範囲が広いために支障はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】電気自動車の全体側面図
【図2】電気自動車の全体斜視図
【図3】バッテリボックスを取り外した状態での電気自
動車の全体斜視図
【図4】電気自動車の駆動系および制御系のブロック図
【図5】バッテリボックスの縦面断面図
【図6】図5の6−6線断面図
【図7】図5の7−7線断面図
【符号の説明】
5 モータ 9 バッテリボックス 10 バッテリ 39 第1冷却風通路(冷却風通路) 40 冷却ファン 45 電気部品 46 電気部品 47L 第2冷却風通路(冷却風通路) 47R 第2冷却風通路(冷却風通路)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−47846(JP,A) 特開 平7−156826(JP,A) 特開 昭49−19517(JP,A) 特開 平9−156380(JP,A) 特開 平9−104238(JP,A) 特開 昭52−35023(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 1/04 B60K 11/06 B60L 11/18 H01M 2/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータ(5)に給電するバッテリ(1
    0)と、モータ(5)あるいはバッテリ(10)に接続
    された電気部品(45,46)とを共通のバッテリボッ
    クス(9)に収納し、そのバッテリボックス(9)の内
    部には、バッテリ(10)を冷却する冷却風が通過する
    第1冷却風通路(39)と、電気部品(45,46)を
    冷却する冷却風が通過する第2冷却風通路(47 L ,4
    R )とを直列に形成し、それら第1冷却風通路(3
    9)及び第2冷却風通路(47 L ,47 R )に対し共通
    冷却ファン(40)からの冷却風を供給してバッテリ
    (10)および電気部品(45,46)を冷却するよう
    にした、電気自動車におけるバッテリおよび電気部品の
    冷却構造であって、 第1冷却風通路(39)を通過する冷却風の流速よりも
    第2冷却風通路(47 L ,47 R )を通過する冷却風の
    流速が大きくなるように、 第1冷却風通路(39)の通
    路断面積に対して2冷却風通路(47L ,47R )の
    通路断面積を小さく設定したことを特徴とする、電気自
    動車におけるバッテリおよび電気部品の冷却構造。
  2. 【請求項2】 第1冷却風通路(39)および第2冷却
    風通路(47L ,47R )をそれぞれ冷却風の流れ方向
    上流側および下流側に配置したことを特徴とする、請求
    項1に記載の電気自動車におけるバッテリおよび電気部
    品の冷却構造。
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