用于车辆电池组的冷却单元的制作方法
【专利摘要】用于车辆电池组的冷却单元，包括：冷却风机，其配置为向车辆搭载的电池组吹送冷却空气；进气导管，其与所述冷却风机相连，并设有向上开口的进气端口；以及盖件，其设在所述进气端口上方。所述盖件具有顶板和侧板，该顶板配置为向上地与所述进气端口的端面分离，并配置为覆盖所述进气端口，所述侧板配置为与所述进气端口的侧表面分离，且所述侧板从所述顶板的侧边缘延伸于所述进气端口的端面下方。在所述进气端口与所述侧板的内壁之间形成有与所述进气端口连通的开口。
【专利说明】
用于车辆电池组的冷却单元
技术领域
[0001]本发明涉及用于车辆电池组的冷却单元，尤其涉及这样的冷却单元:其具有进气导管，该进气导管设有向上开口的进气端口。
【背景技术】
[0002]包括用于对电机进行驱动的电池的电池组安装在汽车和混合动力车辆中。该电池组因放电和充电而产生热量，且由于电池组的输出特性在高温时会劣化，故使用冷却风机将车辆内部的空气向电池组吹送，以进行冷却。
[0003]根据车辆结构和电池组大小等，电池组设置在车辆的各处，例如座位下方、地板面板的地板下方空间、或货物舱等。尤其地，当电池组设置在地板面板的地板下方空间中时，还有冷却风机也设置在该地板下方空间中的情形。作为冷却风机设置在地板下方空间中的结构，有一种结构是已知的，其设有具备在地板面板中的进气端口的进气导管，冷却风机连接至该进气导管的一下游端，还有蓄液器，该蓄液器设在进气导管中，保持流入进气导管的液体(如，日本专利申请公开号2014-129039 (JP 2014-129039 A))。
[0004]在JP2014-129039 A描述的结构中，由于进气端口设在地板面板中，进气端口是向上开口的。因此，在液体(例如饮料)洒在车辆内部中的情形中，该液体会从进气端口流入进气导管，而蓄液器会暂时保持这些液体。
[0005]然而，如果大量液体流入蓄液器，超出了蓄液器容量，那么蓄液器将无法保持液体，液体会到达冷却风机。这可能导致冷却风机发生故障。
[0006]即使液体流入量不那么大时，已流入的液体也不一定会保持在蓄液器中，而是可能到达冷却风机。此外，尽管蓄液器设在从进气端口到冷却风机的路径上，然而，在冷却风机直接位于进气端口下方的情形中，设置蓄液器会变得困难。在这种情形中，当液体从进气端口流入时，液体直接到达冷却风机。
【发明内容】
[0007]于是，本发明提供一种冷却单元，其抑制液体流入进气端口，并减少液体引起的冷却风机故障。
[0008]根据本发明一个方面的、用于车辆电池组的冷却单元的特征在于，包括:冷却风机，其配置为向车辆搭载的电池组吹送冷却空气;进气导管，其与所述冷却风机相连，并设有向上开口的进气端口；以及盖件，其设在所述进气端口的上方。所述盖件具有顶板和侧板，该顶板配置为向上地与所述进气端口的端面分离，并配置为覆盖所述进气端口，所述侧板配置为与所述进气端口的侧表面分离，且所述侧板从所述顶板的侧边缘延伸于所述进气端口的端面下方，并且在所述进气端口的所述侧表面与所述侧板的内壁之间形成有与所述进气端口连通的开口。于是，通向进气端口的进气通道成为迷宫结构，从而抑制液体进入所述进气导管。
[0009]所述顶板可以具有吸音构件，该吸音构件配置为吸收所述冷却风机的操作噪音。
[0010]根据本发明另一方面的、用于车辆电池组的冷却单元的特征在于，包括:冷却风机，其配置为向车辆搭载的电池组吹送冷却空气;进气导管，其与所述冷却风机相连，并设有向上开口的进气端口；以及盖件，其设在所述进气端口的上方。所述盖件配置为覆盖所述进气端口，以使得通向所述进气端口的进气通道成为迷宫结构。
[0011]根据本发明的上述方面，液体被抑制进入进气导管，从而减少液体引起的冷却风机故障。
【附图说明】
[0012]以下将结合附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义，图中相似的附图标记指代相似元素，其中:
图1为根据本发明一个实施例的混合动力车辆的侧视示意图；
图2为冷却单元和下方主体的透视图；
图3为冷却单元的分解透视图；
图4为冷却风机和地板面板的分解透视图；
图5为冷却风机和进气导管的分解透视图；
图6为进气导管的进气端口附近的放大剖视图；
图7为进气盖的分解透视图；
图8为盖件的接合部分的放大剖视图。
【具体实施方式】
[0013]首先，阐述电池组30的布置位置，该电池组30包括用于为混合动力车辆I的驱动电机提供电力的电池。如图1所示，混合动力车辆I设有车辆舱地板面板10，其构成布置有前排座椅2和后排座椅3的车辆舱4的地板，该混合动力车辆还设有下方主体20，其构成车辆舱4的地板下方空间。
[0014]在前排座椅2与后排座椅3之间的地板下方空间中，布置有用于向驱动电机供应电力的电池组30。电池组30在车辆宽度方向上布置在右侧;将车辆舱40的空气向电池组30吹送的冷却单元40在车辆宽度方向上布置在与电池组30相邻的位置处，S卩，位于车辆宽度方向上的左侧。
[0015]如图2所示，下方主体20设有在车辆宽度方向上于中央纵向延伸的地板隧道21，在车辆宽度方向上纵向延伸于两侧的侧基台22，在车辆宽度方向上延伸的横梁构件23，以及底部板24，该底部板24是由地板隧道21、侧基台22和横梁构件23包围的区域的底部部分。在图2中，箭头FR示出了车辆行进的方向，箭头UP示出了车辆的上方方向，箭头LH示出了车辆行进方向的左侧。箭头FR、UP、LH在其它附图中是相同的。
[0016]在下方主体20中，形成有两个凹陷部分25a、25b，二者由地板隧道21、侧基台22和横梁构件23包围。凹陷部分25a、25b位于前排座椅2与后排座椅3之间。
[0017]电池组30容纳在凹陷部分25a中。冷却单元40容纳在凹陷部分25b中，以使得空气吹送端口面对着电池组30。如稍后将叙述的，被容纳的冷却单元40包括用于排放冷却空气的冷却风机50，使车辆外部空气进入的进气端口 60，以及将冷却空气引导进电池组30的冷却导管70;所述冷却风机50、进气端口 60和冷却导管70自地板面板90上悬挂并固定至地板面板90，该地板面板90形成车辆舱地板面板10的一部分。
[0018]所述地板面板90设有四个安装孔93D，用于将地板面板90安装在下方主体20的横梁构件23上。如上所述，其上固定有冷却风机50、进气端口 60和冷却端口 70的地板面板90，通过所述四个安装孔93D利用四个螺栓D固定至横梁构件23。进气端口 60的一端部分设有安装孔64C，用于将进气导管60安装在下方主体20的横梁构件23上。接着，进气导管60通过安装孔64C利用夹具C固定至横梁构件23。
[0019]横梁构件23设有螺孔23D，其对应于用于固定地板面板90的螺栓D，还设有固定孔23C，其对应于用于固定进气导管60的夹具C。并且，地板隧道21设有托架21a，该托架21a具有对应于用于固定地板面板90的螺栓D的螺孔21D。
[0020]电池组30的上方部分由安装在横梁构件23上的另一地板面板(未示出)覆盖。该地板面板还覆盖了冷却单元40的冷却导管70的上部部分。冷却单元40的地板面板90和覆盖电池组30的上方部分的另一地板面板构成了车辆舱4的车辆舱地板面板10的一部分。
[0021 ]接下来，将结合图3到图5阐述冷却单元40。在图3到图5中，将图2所示的冷却单元40翻转为上侧朝下。这意味着，图3到图5展示的是从下方观看的冷却单元40。
[0022]如图3所示，构成冷却单元40的冷却风机50、进气导管60和冷却导管70从地板面板90的下表面悬挂下来。用于加强地板面板90的骨骼构件100、101固定至地板面板90的下表面，冷却风机50固定至骨骼构件100其中之一。骨骼构件100牢固地固定至地板面板90的下表面，保持并固定冷却风机50，以便应对振动等。进一步地，进气导管60与冷却风机50的进气端口 51相组合，进气导管60能够将车辆内部的空气引导至冷却风机50(参见图5)。同时，冷却导管70的连接端口 71嵌扣于冷却风机50的排放端口 51，从冷却风机50排放的冷却空气通过冷却导管70被引入电池组30。
[0023]防水托盘80防止水从外部进入冷却风机50，且防水托盘80也被保持并固定至骨骼构件100、101。防水托盘80由树脂构成，在防水托盘80的四个转角处设有安装孔80E，用于将防水托盘80固定至骨骼构件100、101。进一步地，骨骼构件100、101分别设有安装孔100E、101E，对应于安装孔80E的位置。
[0024]如图4所示，冷却风机50和进气端口60固定至固定有骨骼构件100、101的地板面板90的下表面。骨骼构件100设有两个用于固定冷却风机50的双头螺栓100A，地板面板90的下表面也设有一个用于固定冷却风机50的双头螺栓92A。对应于双头螺栓92A、100A，冷却风机50具有用于固定冷却风机50的安装孔50A，且通过螺帽A固定至双头螺栓92A、100A。
[0025]地板面板90的下表面设有托架95，其具有用于固定进气导管60的夹具固定孔94B。对应于该夹具固定孔94B，进气导管60设有用于固定进气导管60的安装孔64B，且进气导管60通过夹具B固定至地板面板90的托架95。
[0026]地板面板90由薄片金属构成，其中形成有沿车辆宽度方向延伸的多个珠粒91，并具有覆盖所述凹陷部分25b的形状。固定至地板面板90的骨骼构件100、101在正交于珠粒91的方向上布置在地板面板90的两端。
[0027]骨骼构件100设有安装孔100D，用于将骨骼构件100安装至下方主体20的横梁构件23。同时，骨骼构件100还设有安装孔1lD，用于将骨骼构件100安装至下方主体20的横梁构件23 ο安装孔100D、1lD布置在对应于地板面板90的安装孔93D的位置处。因此，骨骼构件100、101用螺栓D与地板面板90—起固定至横梁构件23(参见图2)。
[0028]骨骼构件100、101由具有给定厚度的金属板制成。骨骼构件100、101也可以通过弯曲片材金属而形成。由于骨骼构件100、101加强地板面板90，因此骨骼构件100、101需要具有理想的刚度。特别地，由于冷却风机50固定至骨骼构件100，故骨骼构件100需要具有经受住冷却风机50的振动的刚度。于是，对骨骼构件100、101的固定位置、形状和材料进行设定，以使得骨骼构件100、101具有足够刚度，以便加强地板面板90并经受冷却风机50的振动。在这一实施例中，其上安装有冷却风机50的骨骼构件100具有宽的形状。
[0029]如图4和图5所示，冷却风机50为鼠笼式风扇(sirocco fan)，包括在旋转轴方向上从旋转风扇(未示出)的中央部分使空气进入的进气端口51，以及在旋转轴的径向方向上排放空气的排放端口 52。冷却风机50设有三条腿53，其具有用于将冷却风机50安装至地板面板90和骨骼构件100的安装孔50A。电缆(未示出)与冷却风机50相连。
[0030]如图2到图7所示，进气导管60与冷却风机50的进气端口 51相连。进气导管60设有向车辆舱4开口的四边形进气端口 61，与进气端口 61为连续的曲形导管62，与冷却风机50的进气端口 51相连的连接端口 63，以及覆盖进气端口 61的盖件65。该进气导管60和冷却风机50通过夹具(未示出)彼此固定在这样的状态:其中连接端口 63和进气端口 51是彼此组合的。
[0031]围绕进气端口61设有凸缘64，凸缘64设有用于将凸缘64安装至地板面板90的安装孔64B(参见图4)，用于将凸缘64安装至横梁构件23的安装孔64C，以及用于安装盖件65的安装孔64F。
[0032]如图6和图7所示，对应于四边形进气端口 61的开口盒形盖件65设在进气端口 61上方。盖件65设有覆盖着进气端口 61的顶板65a，与顶板65a的边缘连续形成的侧板65b，从顶板65a的四个转角向下延伸的成对的腿部65c，将腿部65c彼此相连的四边形环状凸缘65d，以及从凸缘65d的下表面向下突出的接合爪65f。
[0033]顶板65a设在进气端口 61的开口端面H上方并与其分离。侧板65b的下端65bl在进气端口 61的开口端面H下方延伸，并覆盖进气端口 61，以围绕进气端口 61的边缘。因此，在侧板65b的下端65bl与凸缘65d之间具有开口，因而形成在进气端口61的侧表面与侧板65b的内表面(内壁)之间与进气端口61连通的开口。这样，通向进气端口61的进气通道具有这样的通道结构:其从侧板65b的下端65bl经过进气端口 61上方一次，然而进入进气端口 61内，且通向进气端口 61的该进气通道的结构是迷宫结构。该迷宫结构是这样的结构:其中通向进气端口 61的进气通道具有垂直交错形态，且是抑制液体进入进气端口 61的结构。
[0034]吸音构件66用于吸收冷却风机50的工作噪音，设在顶板65a的内侧。当噪音进入方向垂直于吸音构件66时，噪音被最充分地吸收。因此，通过将吸音构件66设在面对着进气端口 66的一部分中，有可能使吸音效率最大化。并且，吸音构件67设在进气导管60的进气端口61的内侧表面上。该吸音构件66、67由例如无机纤维构成，如玻璃棉、铝等制成的金属纤维，聚乙烯树脂等制成的合成树脂泡沫等。
[0035]如图6所示，围绕进气端口61的车辆舱地板面板10被地板毯110覆盖。该地板毯110设有对应于进气端口 61的开口，且所述地板毯110有两层，即，位于车辆舱4侧的表面层111，和形成车辆舱地板面板10侧的背面层的毡层112。地板毯110通过固定装置(如夹具)固定至车辆舱地板面板I O。
[0036]如图7和图8所示，接合爪65f具有尖细末端，且由弹性构件形成。接合爪65f设在凸缘65d上分别对应于凸缘64的安装孔64F的位置处，并与安装孔64F接合。接合爪65f与安装孔64F接合的位置设定为下述位置:在该位置处，当地板毯110被夹在凸缘64与凸缘65d之间时，地板毯110的毡层112被挤压并压缩。换言之，当接合爪65f与安装孔64F接合、同时挤压地板毯110的毡层112时，地板毯110被夹在凸缘64与凸缘65d之间并固定。因此，由于地板毯110被挤压并围绕进气端口 61夹在凸缘64与凸缘65d之间，进气端口 61的外周被密封了。
[0037]并且，防尘过滤器61a以可拆卸方式安装在进气端口61上，用于抑制异物进入进气端口 61，该防尘过滤器61a是可更换的。由于盖件65能够通过使用接合爪65f来拆卸，因此，易于进行防尘过滤器61 a的维护(例如清洁、更换)。
[0038]结合图3来阐述冷却导管70。如图3所示，冷却导管70设有连接端口71，该连接端口71嵌扣于冷却风机50的排放端口 52中，导管72从连接端口 71处连续地朝下游加宽，作为导管末端的排放端口 73将空气排放至电池组30。
[0039]接下来阐述如何将冷却单元40组装和安装到下方主体20。首先，如图5所示，进气导管60的连接端口 63与冷却风机50的进气端口 51相组合，冷却风机50与进气导管60通过夹具(未示出)彼此固定。
[0040]于是，如图4所示，骨骼构件100、101通过螺栓(未示出)安装并固定至地板面板90的下表面。骨骼构件100的双头螺栓100A和地板面板90的双头螺栓92A插入冷却风机50的腿53的安装孔50A中，进气导管60固定至冷却风机50，并通过螺帽A固定。于是，冷却风机50固定至骨骼构件100和地板面板90。通过将夹具B插入进气导管60的安装孔64B，并将夹具B安装至地板面板90的夹具固定孔94B中，进气导管60的凸缘64被固定至地板面板90。
[0041 ]进一步地，如图3所示，冷却导管70的连接端口 71嵌扣于冷却风机50的排放端口52。进一步地，夹具(未示出)插入防水托盘80的安装孔80E和骨骼构件100、101的安装孔100E、1lE中，从而将防水托盘80安装至骨骼构件100、101。以这种方式对冷却单元40进行了组装。
[0042]如图2所示，已组装的冷却单元40被容纳在容纳电池组30的下方主体20的凹陷部分25b中。之后，调整冷却单元40的安装位置，然后将冷却单元40用螺栓D固定。
[0043I 在安装了冷却单元40之后，地板面板90由地板越110覆盖，地板越110通过固定装置(例如夹具)固定至车辆舱地板面板10。随后，盖件65的接合爪65f与凸缘64的安装孔64F相接合，以将地板毯110夹在盖件65的凸缘65d与凸缘64之间。由于这一接合，地板毯110被凸缘65d和凸缘64所挤压，并且被固定了。由于盖件65安装在凸缘64上，进气端口61的上方部分和外缘被覆盖了。
[0044]在其余部件(未示出)和地板毯110安装完之后，驱动冷却风机50，车辆舱4中的空气从侧板65b的下端65bl流经进气端口 61上方一次，然后被吸入进气端口 61，如图6中箭头G所示，再从排放端口 73排出。从排放端口 73排放的空气被吹入电池组30，对电池组30进行冷却，然后被排入下方主体20中。
[0045]如上所述，侧板65b的下端65b I延伸于进气端口 61的开口端面H的下方，并覆盖进气端口61，以围绕进气端口61的外缘。因此，通向进气导管60的进气通道是这样的通道:其从侧板65b的下端65bl行经进气端口 61上方一次，然后流入进气端口 61，且进气通道的结构是迷宫结构。因此，即使大量液体洒在车辆舱4的内部，液体也会被抑制进入进气端口 61，因为进气端口 61的上方部分被盖件65所覆盖了。
[0046]进一步地，即使液体围绕进气端口61流动，液体也会被抑制进入，因为进气端口 61的位置高于地板毯110，且具有迷宫结构。因此，液体仍会被抑制进入冷却风机50，因而减少了由液体引起的冷却风机50的故障。
[0047]进一步地，由于该迷宫结构，条状异物被抑制进入进气端口61，从而防止防尘过滤器61a损坏。通过抑制液体进入进气端口 61，也抑制了液体进入风机50，即使在例如冷却风机50直接位于进气端口 61下方时亦是如此。吸音构件66设在盖件65的一部分中，面对着进气端口 61。这意味着，吸音构件66设在具有最佳吸音效果的一部分中。因此，有可能有效地吸收冷却风机50的噪音。
[0048]当冷却风机50的废气压力高时，有这样的情况:在对电池组30进行冷却之后，温度升高的空气围绕并进入下方主体20，然后从进气端口 61与地板毯110之间的间隙流出至进气端口 61附近。当升温了的空气从进气端口 61被吸入时，对电池组30的冷却效率可能会劣化。
[0049]然而，在前述实施例中，由于进气端口61的外缘中的地板毯110被挤压并夹在凸缘64、65d之间，进气端口61的外缘被密封了，因而提高了密封性能。于是，抑制升温了的空气从进气端口 61的外缘泄漏出来。因而，抑制从外缘泄漏出来的升温了的空气被从进气端口61吸入，从而防止对电池组30的冷却效率的劣化。进一步地，由于进气端口61的外周的密封性能的提高，有可能减少车辆舱地板面板10下方的噪音泄漏。并且，即使当地板毯110的厚度存在旨在误差时，由于地板毯110被夹于中间且被压缩，这一制造误差被吸收了。
[0050]由于冷却风机50固定至地板面板90的下表面，因此，冷却风机50处于从地板面板90上悬挂着的状态，S卩，处于布置在凹陷部分25b上方的状态。因此，即使下方主体20被水淹没了，也有可能阻止水淹没冷却风机50。进一步地，由于冷却风机50被防水托盘80所覆盖，有可能进一步阻止冷却风机50被水淹没。
[0051 ]冷却风机50直接固定至骨骼构件100，该骨骼构件100具有经受住冷却风机50的振动的刚度。因此，即使冷却风机50振动、同时冷却风机正在操作，该振动也不会轻易地被传递至地板面板90、进气导管60和冷却导管70，并且有可能通过冷却风机50的振动传递而抑制噪音。进一步地，由于骨骼构件100固定至下方主体20，增强了骨骼构件100的刚度，因而进一步抑制了冷却风机50的振动传递引起的噪音。
[0052]在这一实施例中，由于地板面板90被骨骼构件100、101所加强，因此，地板面板90具有不允许地板面板90产生形变(即使乘员坐在上方亦是如此)的刚度，并且，如图1所示，有可能将冷却单元40设在乘员进出的部分中。此外，抑制了冷却单元40在(乘员)进出时受到的负载的影响。通过在地板面板90中设置珠粒91，有可能进一步提高地板面板90的刚度。
[0053]在前述实施例中，在盖件65的侧板65b的下端65bl与凸缘65d之间具有开口。然而，该侧板65b的下端65bl也可以延伸，直到凸缘65d和侧板65b以及凸缘65d可以彼此成为一体。在这种情形中，在侧板65b中设有多条狭缝，车辆内部的空气从该狭缝被吸入，然后通过进气端口 61的侧表面与侧板65b的内表面之间的空间被吸入进气端口 61中。
[0054]利用这一结构，盖件65的腿部65c不再是必要的，且盖件65的形状被简化了。因此，更加抑制了异物进入进气端口 61。
[0055]在前述实施例中，接合爪65f被用作用于将盖件65安装至凸缘64上的结构。取代该结构的是，可以使用紧固装置、例如双头螺栓。阐述了这样的例子:其中冷却单元40设在地板面板90的地板下方空间中。然而，即使在冷却单元40设在座椅下方、货车厢中等等的情形中，仍有可能将盖件65应用至进气端口61。当进气端口61暴露在车辆舱4中时，这样的设置是尤为有效的，因为盖件65保护了进气端口 61。
【主权项】
1.用于车辆电池组的冷却单元，其特征在于，包括: 冷却风机，其配置为向车辆搭载的电池组吹送冷却空气； 进气导管，其与所述冷却风机相连，并设有向上开口的进气端口；以及 盖件，其设在所述进气端口上方，其中 所述盖件具有顶板和侧板，该顶板配置为向上地与所述进气端口的端面分离，并配置为覆盖所述进气端口，所述侧板配置为与所述进气端口的侧表面分离，且所述侧板从所述顶板的侧边缘延伸于所述进气端口的端面下方，并且 在所述进气端口与所述侧板的内壁之间形成有与所述进气端口连通的开口。2.根据权利要求1所述的用于车辆电池组的冷却单元，其特征在于，所述顶板具有吸音构件，该吸音构件配置为吸收所述冷却风机的操作噪音。3.用于车辆电池组的冷却单元，其特征在于，包括: 冷却风机，其配置为向车辆搭载的电池组吹送冷却空气； 进气导管，其与所述冷却风机相连，并设有向上开口的进气端口；以及 盖件，其设在所述进气端口上方，其中 所述盖件配置为覆盖所述进气端口，以使得通向所述进气端口的进气通道成为迷宫结构。
【文档编号】H01M10/625GK105914424SQ201610092755
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月19日
【发明人】山中笃, 林强
【申请人】丰田自动车株式会社