CN102216100B - 车辆用电源单元的冷却构造 - Google Patents

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Abstract

提供一种车辆用电源单元的冷却构造，配置于蓄电池模块(24…)的上部的电装零件具备收纳逆变器(34)以及DC/DC转换器(35)的电装零件壳体(33)；相对于电装零件壳体(33)在与蓄电池模块(24…)相反的一侧被安装在电装零件壳体(33)上且由具有多个散热翅片(39)的散热板(40)构成的散热片部(37、38)。而且，冷却通路具有由冷却风冷却蓄电池模块(24…)的第一冷却通路(50)和由通过第一冷却通路(50)之后的冷却风冷却散热片部(37、38)的第二冷却通路(51)。由此，可以由紧凑的结构冷却包括蓄电池以及逆变器的电装零件。

Description

车辆用电源单元的冷却构造
技术领域
本发明涉及车辆用电源单元的冷却构造，更具体地说，涉及一种用冷却风对包括适用于混合动力汽车等车辆的蓄电池、逆变器以及DC/DC转换器等在内的电源单元进行冷却的车辆用电源单元的冷却构造。
背景技术
例如在混合动力汽车中，考虑在后部坐席座椅的后侧的行李空间的地板下配置包括驱动行驶用马达的蓄电池、逆变器以及DC/DC转换器在内的电源单元，并利用由冷却风扇吸引的冷却风冷却电源单元(例如参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2008-62780号公报
但是，在上述专利文献1中，为了保护逆变器以及DC/DC转换器不受在行李空间内的重物落下造成的冲击等影响，在电源单元的罩和逆变器以及DC/DC转换器之间设置空间，由该空间吸收罩的变形。但是，在如此设置空间的情况下，由于电源单元的高度增加，所以难以确保行李空间的容量。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能够以紧凑的结构冷却包括蓄电池以及逆变器在内的电装零件的车辆用电源单元的冷却构造。
为了达成上述目的，技术方案1涉及的发明是一种车辆用电源单元的冷却构造，在车辆(例如，后述的实施方式中的混合动力车辆1)上设置的行李室(例如，后述的实施方式中的行李空间3)的地板下配置电源单元(例如，后述的实施方式中的电源单元10)，所述电源单元由蓄电装置(例如，后述的实施方式中的蓄电池模块24…)和配置于该蓄电装置的上部且至少包括逆变器(例如，后述的实施方式中的逆变器34)的电装零件构成，
在所述电源单元内形成用于由冷却风冷却所述蓄电装置和所述电装零件的冷却通路(例如，后述的实施方式中的第一冷却通路50以及第二冷却通路51)，
其特征在于，
所述电装零件具备电装零件壳体(例如，后述的实施方式中的电装零件壳体33)和散热片部(例如，后述的实施方式中的散热片部37、38)，在所述电装零件壳体中收纳所述逆变器，所述散热片部由具有多个散热翅片(例如，后述的实施方式中的散热翅片39)的散热板(例如，后述的实施方式中的散热板40)构成，且相对于所述电装零件壳体在与所述蓄电装置相反的一侧被安装在所述电装零件壳体上，
所述冷却通路具有：由所述冷却风冷却所述蓄电装置的第一冷却通路(例如，后述的实施方式中的第一冷却通路50)和由通过所述第一冷却通路之后的冷却风冷却散热片部的第二冷却通路(例如，后述的实施方式中的第二冷却通路51)。
技术方案2记载的发明的特征在于，在技术方案1记载的发明的构成的基础上，
在配置于车宽方向两侧的一对侧车架(例如，后述的实施方式中的后侧架12、12)上，以相对于该侧车架的长度方向大致正交的方式安装有副车架(例如，后述的实施方式中的悬吊架16、16)，
所述电源单元安装于所述副车架，
所述副车架具有通过所述散热片部的下方的部分(例如，后述的实施方式中的第一水平部16a)。
技术方案3记载的发明的特征在于，在技术方案2记载的发明的构成的基础上，
所述冷却通路构成为在通过所述蓄电装置之后，经大致U字状的中间管(例如，后述的实施方式中的中间管45)而通过所述散热片部，
具备多个所述副车架，
该多个副车架的至少一个被配置于在所述中间管和所述蓄电装置和所述电装零件之间划分出的空间(例如，后述的实施方式中的空间S)内。
技术方案4记载的发明的特征在于，在技术方案1记载的发明的构成的基础上，
在配置于车宽方向两侧的一对侧车架上，以相对于该侧车架的长度方向大致正交的方式安装有副车架，
所述电源单元安装于所述副车架，
所述副车架被配置于所述冷却通路内且具有用于使冷却风通过的贯通孔(例如，后述的实施方式中的贯通孔70)。
技术方案5记载的发明的特征在于，在技术方案1～4的任一项记载的发明的构成的基础上，
在所述电装零件的上方设有形成所述第二冷却通路的壁面的所述电源单元的罩(例如，后述的实施方式中的盖部件15)，
所述散热片部具有固定所述罩的固定部(例如，后述的实施方式中的凸台部90)。
技术方案6记载的发明的特征在于，在技术方案1～4的任一项记载的发明的构成的基础上，
在所述电装零件的上方设有形成所述第二冷却通路的壁面的所述电源单元的罩，
所述罩具有朝向所述第二冷却通路的下游侧向上方倾斜的倾斜部(例如，后述的实施方式中的倾斜部15a)。
技术方案7记载的发明的特征在于，在技术方案1～5的任一项记载的发明的构成的基础上，
在所述第一冷却通路的下游侧，以缩小流路截面面积的方式设有***部(例如，后述的实施方式中的***部32a)，
该***部形成在所述电装零件壳体的所述蓄电装置一侧的面上。
发明效果
根据技术方案1的发明，由于由第二冷却通路形成保护电装零件的空间，因此，可以降低电源单元的高度，可以以紧凑的结构冷却包括蓄电装置以及逆变器的电装零件。另外，可以将电装零件壳体配置得靠近蓄电装置，所以可以降低重心。
根据技术方案2的发明，可以使副车架通过第二冷却通路的下方，电源单元不会以副车架的高度的量变厚，可以降低电源单元的高度，并且可以降低重心。
根据技术方案3的发明，多个副车架的至少一个可以有效活用中间管和蓄电装置和电装零件之间的死区空间，可以使电源单元小型化。
根据技术方案4的发明，电源单元不会以副车架的高度的量变厚，可以降低电源单元的高度，而且还可以使副车架受热，因此可以提高冷却效率。
根据技术方案5的发明，由于可以从散热片部使罩受热，所以可以提高冷却效率。
根据技术方案6的发明，暖空气沿倾斜部流向上方，可以提高自然对流效果。
根据技术方案7的发明，通过由***部提高第一冷却通路的流速，可以提高冷却性能，而且通过由电装零件壳体形成***部，可以使电源单元小型化。
附图说明
图1是从行李空间的斜后方观察适用本发明的混合动力车辆的电源单元的立体图；
图2是图1的车辆后方的局部截面图；
图3是沿着图1的III-III线切断的截面图；
图4是沿着图1的IV-IV线切断的截面图；
图5(a)是上部电装零件壳体的俯视图，图5(b)是其局部放大侧视图；
图6是沿着图4的VI-VI线切断的截面图；
图7是本发明的第二实施方式涉及的与图4对应的截面图；
图8是本发明的第三实施方式涉及的与图4对应的截面图；
图9(a)是本发明的变形例涉及的上部电装零件壳体的俯视图，图9(b)是其局部放大侧视图。
具体实施方式
以下，对于本发明涉及的车辆用电源单元的冷却构造的各实施方式基于附图详细说明。而且，附图是以符号的朝向观察的图。
<第一实施方式>
如图1以及图2所示，利用在后部坐席座椅2后方的行李空间3的下方收纳备胎4的轮胎盘(tire pan)11，收纳使混合动力车辆1的马达发电机(motor generator)动作的电源单元10。向下方凹陷的容器状的轮胎盘11的左右侧缘连接于左右的后侧架(rear side frame)12、12，轮胎盘11的前缘连接于将左右的后侧架12、12桥架(架橋する)在车宽方向上的横向构件(cross member)13(参考图2)。
电源单元10具备上表面开放的容器状的防水壳体14以及具有对其上表面开口部进行闭塞的平板状部分的盖部件15。夹在防水壳体14以及盖部件15之间且沿车宽方向延伸的前后一对悬吊架16、16的车宽方向两端部被螺栓17…固定在左右的后侧架12、12的上表面。因此，电源单元10通过前后一对的悬吊架16、16被悬吊支承于左右的后侧架12、12上。
盖部件15的前缘越过前侧的悬吊架16而延伸，在其前方的防水壳体14内收纳管部件18。管部件18上连接有将车室内的空气作为冷却风吸入防水壳体14内的吸气管19和将完成冷却后的冷却风从防水壳体14内排出的排气管20。吸气管19从防水壳体14的左前部向车身左前上方延伸，排气管20从防水壳体14的右前部在车身的右侧面向后方延伸。在排气管20的后端设有电动式的风扇21，利用该风扇21产生的负压向吸气管19内吸入冷却风。此外，从吸气管19排出的冷却风被排出到行李空间3的内装材和后挡泥板之间，一部分回到车室内，一部分排出到车外。此外，图2中的符号5是燃料箱。
如图3以及图4所示，在防水壳体14的底部侧配置有构成第一冷却通路50的下部蓄电池壳体22以及上部蓄电池壳体23，使得在它们之间形成收纳多个蓄电池模块24的空间。各蓄电池模块24将多个蓄电池单元在车宽方向上串联连接而形成为棒状，这些蓄电池模块24在前后方向上配置7列，在上下方向上配置为2层。而且，这些蓄电池模块24在被前后一对的U字状的下部蓄电池支承架25、25与结合于它们上端的前后一对的I字状的上部蓄电池支承架26、26捆束起来的状态下，被收纳于下部蓄电池壳体22以及上部蓄电池壳体23的内部。此外，在上部蓄电池壳体23的下表面，在成为第一冷却通路50的下游侧的位置设有以缩小流路截面面积的方式弯曲的凹凸形状的***部23a。
在各个上部蓄电池支承架26、26的上表面设置的左右一对的托架27、27与悬吊架16、16被外周嵌合有束套(collar)28、28的长条的螺栓29、29以及螺合于其下端的螺母30连接起来。因此，合计14个蓄电池模块24…被四个螺栓29…悬吊支承在前后的悬吊架16、16上。
在上部蓄电池壳体23的上表面固定有由上部电装零件壳体31以及下部电装零件壳体32构成的电装零件壳体33，在其内部在车宽方向左右并列设置有逆变器34、DC/DC转换器35等高压电装零件。另外，在电装零件壳体33的与蓄电池模块24相反的一侧、即在上部电装零件壳体31的上表面安装有散热片部37、38。如图3～图5(b)所示，散热片部37、38由具有多个散热翅片39的散热板40构成，各散热翅片39的长度方向沿着第二冷却通路51的冷却风的通过方向，散热板40被固定在上部电装零件壳体31的上表面。
另外，在上部电装零件壳体31的上表面，在避开散热片部37、38的位置突出设有用于安装盖部件15的多个凸台(boss)部41…，用螺栓42…将盖部件15固定在它们上表面。因此，在上部电装零件壳体31和盖部件15之间形成第二冷却通路51，盖部件15形成第二冷却通路51的壁面。多个凸台部41…形成为朝向第二冷却通路51的下游侧逐渐变长，因此，盖部件15具有朝向第二冷却通路51的下游侧向上方倾斜的倾斜部15a。
如图4所示，在防水壳体14的后部设有连接第一冷却通路50的下游端和第二冷却通路51的上游端的弯曲为大致U字状的中间管45。中间管45的一端在内侧与上部蓄电池壳体23连续，在外侧与下部蓄电池壳体22连续，另一端部在内侧与上部电装零件壳体31连续，在外侧与盖部件15连续。如此由于中间管45形成为从第一冷却通路50的下游端向第二冷却通路51的上游端平滑弯曲的大致U字状，因此可以将冷却风顺利地从第一冷却通路50引导向第二冷却通路51。
如图3所示，悬吊架16、16具备：悬吊支承蓄电池模块24…的中央的第一水平部16a；两端的第二水平部16b、16b；连接第一水平部16a及第二水平部16b且以车宽方向外侧变高的方式倾斜的倾斜部16c、16c。在倾斜部16c、16c，悬吊架16、16延伸到防水壳体14的外部。防水壳体14以及盖部件15在悬吊架16的倾斜部16c延伸到外部的部分覆盖外周，且被由螺栓以及螺母构成的紧固部件46分别固定在倾斜部16c上。由此，可以使施加于盖部件15的载荷传递给悬吊架16并使所述载荷分散。另外，在倾斜部16c和防水壳体14以及盖部件15之间夹入有发泡合成树脂制的密封部件47，可以发挥密封功能。
进而，第一水平部16a在电装零件壳体33的侧面通过散热片部37、38的下方，尤其后侧的悬吊架16被配置于在中间管45和上部蓄电池壳体23和电装零件的电装零件壳体33之间划分出的空间S中。由此，不会遮住第二冷却通路51的冷却风，而且电源单元10不会以悬吊架16的高度的量加厚。
另外，在防水壳体14的前部设置的管部件18的内部被分隔壁18a、18b分隔为吸气通路部60和排气通路部61。如图6所示，在管部件18的平坦的上表面的左侧形成作为吸气通路部60的上游端的入口开口18c，并且在其平坦的后表面的下部形成作为吸气通路部60的下游端的被三分割的出口开口18d…。而且，在管部件18的平坦的上表面的右侧形成作为排气通路部61的下游端的出口开口18e，并且在其平坦的后表面的上侧形成入口开口18f。管部件18的吸气通路部60的入口开口18c连接于吸气管19的下游端，管部件18的排气通路部61的出口开口18e连接于排气管20的上游端。
吸气通路部60的出口开口18d…的车宽方向的宽度与管部件18的车宽方向的宽度大致相等，且与防水壳体14内的第一冷却通路50的车宽方向的宽度一致。吸气通路部60的出口开口18d被三分割是为了避开将蓄电池模块24…捆束起来的一对下部蓄电池支承架25、25的位置。吸气通路部件18的吸气通路部60的内部被两个引导壁18g、18h分割为三个通路，这三个通路对应于吸气通路部60的被三分割的出口开口18d…。
下面对于具备上述构成的本发明的实施方式的作用进行说明。
当驱动混合动力车辆的马达发电机时，蓄电池模块24…、逆变器34和DC/DC转换器35构成的高压电装零件发热。当驱动冷却风扇21时，利用在其上游侧产生的负压，从吸气管19将车室内的空气作为冷却风吸入到管部件18内。冷却风从管部件18的下部流出向后方，在流过由下部蓄电池壳体22以及上部蓄电池壳体23形成的第一冷却通路50的期间，对蓄电池模块24…进行冷却。进而，冷却风通过中间管45，被引导到由上部电装零件壳体31和盖部件15形成的第二冷却通路51，与在第二冷却通路51间突出的散热片37、38接触而冷却逆变器34和DC/DC转换器35。完成冷却的冷却风从管部件18的上部流入排气管20，在通过风扇21之后分开排出到车室内以及车室外。
因此，在冷却风扇21停止后与温度较高的冷却逆变器34及DC/DC转换器35接触而被加热了的空气不会流向位于下侧的温度较低的蓄电池模块24…一侧，而是从管部件18的排气通路部61排出，可以防止蓄电池模块24…的耐久性下降，同时可以促进防水壳体14内部的散热。
如以上说明的那样，根据本实施方式的车辆用电源单元10的冷却构造，在蓄电池模块24…的上部配置的电装零件具备：收纳逆变器34及DC/DC转换器35的电装零件壳体33；相对于电装零件壳体33在与蓄电池模块24…相反一侧安装于电装零件壳体33上且由具有多个散热翅片39的散热板构成的散热片部37、38。而且，冷却通路具有：由冷却风冷却蓄电池模块24…的第一冷却通路50；由通过第一冷却通路50之后的冷却风冷却散热片部37、38的第二冷却通路51。由此，由于由第二冷却通路51形成保护电装零件的空间，因此没必要如现有技术那样在电源单元的盖部件和逆变器及DC/DC转换器之间设置空间，可以降低电源单元10的高度，可以由紧凑的结构冷却包含蓄电池模块24…、逆变器34及DC/DC转换器35在内的电装零件。另外，可以将电装零件壳体33配置得靠近蓄电池模块24…，可以降低重心。
安装电源单元10的悬吊架16、16具有通过散热片部37、38下方的第一水平部16a，因此，可以使悬吊架16、16通过第二冷却通路51的下方，电源单元10不会以悬吊架16、16的高度的量加厚，可以降低电源单元10的高度，并且可以降低重心。
另外，冷却通路构成为在通过了用于冷却蓄电池模块24…的第一冷却通路50之后，通过经大致コ字状的中间管45冷却散热片部37、38的第二冷却通路51，且后方的悬吊架被配置于在中间管45和覆盖蓄电池模块24…的上部蓄电池壳体23和电装零件的电装零件壳体33之间划分出的空间S中，因此，悬吊架16可以有效活用中间管45和蓄电池模块24…和电装零件之间的死区空间，可以使电源单元10小型化。
进而，在电装零件的上方，形成第二冷却通路的壁面的盖部件15具有朝向第二冷却通路51的下游侧向上方倾斜的倾斜部15a，因此，暖空气沿着倾斜部15a向上方流动，可以提高自然对流效果。
<第二实施方式>
下面，参考图7说明本发明的第二实施方式涉及的车辆用电源单元的冷却构造。此外，对于与第一实施方式相同或等同的部分标注相同符号并省略说明。
在本实施方式中，各悬吊架16的第一水平部16a被配置于第二冷却通路51内，另外，在第一水平部16a上，为了使第二冷却通路51内的冷却风通过，而在车辆前后方向即在第一水平部16a的长方形截面的短边部分形成有贯通孔70。由此，与第一实施方式同样，电源单元10不会以悬吊架16的高度的量加厚，可以降低电源单元10的高度，另外，由于悬吊架16可以受热，因此可以提高冷却效率。此外，对于贯通孔70的形状，考虑冷却性能以及框架的刚性而可以任意设计，也可以分割设置多个。另外，此时，用于将蓄电池模块24…支承在悬吊架16上的束套28…、螺栓29与第一实施方式的相比变长，但悬吊架16的倾斜部16c与第一实施方式的相比变短。
<第三实施方式>
下面，参考图8说明本发明的第三实施方式涉及的车辆用电源单元的冷却构造。此外，对于与第一实施方式相同或等同的部分标注相同符号并省略说明。
在该实施方式中，上部蓄电池壳体23由粘贴到下部电装零件壳体32的下表面的发泡性合成树脂80形成。另外，在下部电装零件壳体32的蓄电池模块侧的面上，在成为第一冷却通路50的下游侧的位置，形成有以流路截面面积缩小的方式弯曲的凹凸形状的***部32a。由此，可以利用***部32a提高第一冷却通路50的流速，可以提高冷却性能，另外，通过由下部电装零件壳体32形成***部32a，可使电源单元10小型化。
此外，本发明不限定于上述实施方式，可以适当变形、改良等。
例如，在上述实施方式中，虽然上部电装零件壳体31具有固定盖部件15的凸台部41，但也可以如图9(a)以及图9(b)所示，散热片部37、38具有凸台部90。由此，可以从散热片部37、38使盖部件15受热，可以提高冷却效率。
另外，在本实施方式中，虽然作为适用车辆对于混合动力车辆进行了说明，但本发明不限定于此，例如也可以是仅以马达为驱动源的电动车。
符号说明
1混合动力车辆
3行李空间
10电源单元
12后侧架
15盖部件
15a倾斜部
16悬吊架
16a第一水平部
23a、32a***部
24蓄电池模块
33电装零件壳体
34逆变器
35DC/DC转换器
37、38散热片部
39散热翅片
40散热板
41、90凸台部
45中间管
50第一冷却通路
51第二冷却通路
70贯通孔
S空间

Claims (6)

1.一种车辆用电源单元的冷却构造，在车辆上设置的行李室的地板下配置电源单元，所述电源单元由蓄电装置和配置于该蓄电装置的上部且至少包括逆变器的电装零件构成， 
在所述电源单元内形成用于由冷却风冷却所述蓄电装置和所述电装零件的冷却通路， 
其特征在于， 
所述电装零件具备电装零件壳体和散热片部，在所述电装零件壳体中收纳所述逆变器，所述散热片部由具有多个散热翅片的散热板构成，且相对于所述电装零件壳体在与所述蓄电装置相反的一侧被安装在所述电装零件壳体上， 
所述冷却通路具有:由所述冷却风冷却所述蓄电装置的第一冷却通路和由通过所述第一冷却通路之后的冷却风冷却散热片部的第二冷却通路， 
在所述电装零件的上方设有形成所述第二冷却通路的壁面的所述电源单元的罩， 
所述罩具有朝向所述第二冷却通路的下游侧向上方倾斜的倾斜部。 
2.如权利要求1所述的车辆用电源单元的冷却构造，其特征在于， 
在配置于车宽方向两侧的一对侧车架上，以相对于该侧车架的长度方向大致正交的方式安装有副车架， 
所述电源单元安装于所述副车架， 
所述副车架具有通过所述散热片部的下方的部分。 
3.如权利要求2所述的车辆用电源单元的冷却构造，其特征在于， 
所述冷却通路构成为在通过所述蓄电装置之后，经大致U字状的中间管而通过所述散热片部， 
具备多个所述副车架， 
该多个副车架的至少一个被配置于在所述中间管和所述蓄电装置和所述电装零件之间划分出的空间内。 
4.如权利要求1所述的车辆用电源单元的冷却构造，其特征在于， 
在配置于车宽方向两侧的一对侧车架上，以相对于该侧车架的长度方向大致正交的方式安装有副车架， 
所述电源单元安装于所述副车架， 
所述副车架被配置于所述冷却通路内且具有用于使冷却风通过的贯通孔。 
5.如权利要求1～4中任一项所述的车辆用电源单元的冷却构造，其特征在于， 
在所述电装零件的上方设有形成所述第二冷却通路的壁面的所述电源单元的罩， 
所述散热片部具有固定所述罩的固定部。 
6.如权利要求1所述的车辆用电源单元的冷却构造，其特征在于， 
在所述第一冷却通路的下游侧，以缩小流路截面面积的方式设有***部， 
该***部形成在所述电装零件壳体的所述蓄电装置一侧的面上。 
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