JP3369514B2 - Ｐｄｕとダウンバータの空冷システムにおける吸排気系装置 - Google Patents

Ｐｄｕとダウンバータの空冷システムにおける吸排気系装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はＰＤＵ（パワー駆
動ユニット；Power Drive Unit）とダウンバータの空冷
システムにおける吸排気系装置に関し、特に、ハイブリ
ッド車両に用いると好適なＰＤＵとダウンバータの空冷
システムにおける吸排気系装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、空気資源をクリーン化する環境問
題の一環として、ハイブリッド車両の研究、開発に力が
注がれている。ハイブリッド車両は、周知のように、そ
の動力源として、内燃機関と電機モータを有しており、
電機モータに電力を供給するための高圧かつ大容量のバ
ッテリを搭載している。該バッテリは、例えば１４４Ｖ
と高圧であり、これを大電流トランジスタやコンデンサ
を含むインバータ装置に供給することにより、例えば３
相の電機モータを駆動するようにしている。また、ハイ
ブリッド車両には、電圧を低電圧に変換するためのダウ
ンバータが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記インバータ装置お
よびダウンバータには大きな電流が流れるので、これら
の装置は発熱し、高温になる。従来は、この発熱を冷却
するために、車体内部に設けられた空調装置を利用して
いるが、該空調装置を利用すると、車体内部の冷却効果
が低減するという問題があった。
【０００４】この発明の目的は、前記した従来技術の問
題点を除去し、車体内部に設けられた空調装置を用いず
に、効率的にＰＤＵとダウンバータを空冷することがで
きる空冷システムにおける吸排気系装置を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、車両の底部に下向きに設けられた吸
気口と、該吸気口と第１の管によって連結されたＰＤＵ
とダウンバータの空冷装置と、該空冷装置と第２の管に
よって連結された、下向きに設けられた排気口とを具備
し、前記第１の管と第２の管は水平面内にあり、かつ互
いに直交する方向に延びるようにし、前記空冷装置は空
気流を流入、流出させるファンを具備し、該ファンの流
入方向と流出方向が直交している点に第１の特徴があ
る。また、前記吸気口の少なくとも一部は、燃料タンク
の上部と対面するようにした点に第２の特徴がある。さ
らに、前記排気口は、サイレンサの上方に配置された点
に第３の特徴がある。
【０００６】前記第１の特徴によれば、前記吸気口と排
気口の距離を最大にすることができる。また、車両のデ
ザインを損なうことなく、空冷システムの吸排気系装置
を車体に付設することができる。さらに、空気流を９０
°曲げる管を新たに用いることなく、空気流を９０°曲
げることができる。第２の特徴によれば、路面上の物体
が飛ばされて吸気口に直接侵入するのを防止できる。第
３の特徴によれば、排気口が凍結して排気口が狭められ
たり遮蔽されるのを防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図５は、本発明の空冷システムにお
ける吸排気系装置を適用するのに好適なハイブリッド車
両の要部平面図である。
【０００８】同図において、ハイブリッド車両Ｖの前部
に設けられた原動機部１は、３気筒の内燃機関（エンジ
ン）２と、このエンジン２に直結されてその出力を補助
するためのモータジェネレータ３と、トランスミッショ
ン４とを備える。原動機部１の出力はシャフト５を介し
て前輪６，７に伝達される。第１バッテリ８はエンジン
２の点火装置や灯火装置等へ電力を供給するために設け
られ、例えば定格１２ボルトのものが使用される。
【０００９】車両Ｖの後部にはモータジェネレータ３を
駆動するためのＰＤＵ９と、モータジェネレータ３で発
生した回生電流を前記第１バッテリ８に供給するための
ダウンバータ１０と、モータジェネレータ３用の電源と
して使用される第２バッテリ１１とが設けられる。第２
バッテリ１１としては、例えば１４４ボルト定格のＮｉ
−ＭＨバッテリを使用することができる。前記ダウンバ
ータ１０と第１バッテリ８とは単相ケーブル１２で接続
され、モータジェネレータ３とＰＤＵ９とは３相（高
圧）ケーブル１３で接続されている。車両Ｖの後部左右
には後輪１４，１５が設けられる。
【００１０】動作時、第２バッテリ１１から供給される
直流はＰＤＵ９に含まれるインバータ装置によって３相
交流に変換され、モータジェネレータ３に供給される。
モータジェネレータ３はエンジン２のクランクシャフト
に結合されていて、該エンジン２と同時に駆動されて駆
動力を補助するとともに、エンジン２のアイドル運転時
は回生作用により電流を発生して第１バッテリ８に電力
を蓄積する。
【００１１】図１(a) は、本発明の一実施形態のＰＤＵ
とダウンバータの空冷システムにおける吸排気系装置を
備えた車両の下面の概略平面図、同図(b) は車両のボデ
ィを透かして見た本発明の要部の概略側面図である。
【００１２】図示されているように、車両Ｖ後部のフロ
ア面１６の下側には、燃料タンク１７、エンジン２に接
続されている排気管１８、該排気管１８に接続されたサ
イレンサ１９等が配置されている。前記燃料タンク１７
の上方に位置するフロア面１６には、前記空冷システム
の吸気口２１が形成されており、該吸気口は管２２によ
ってＰＤＵとダウンバータの空冷装置２３に流体的に接
続されている。前記燃料タンク１７はこれと対向するフ
ロア面１６の形状に適応する形状を有しており、多面体
あるいは多曲面体の特種形状となっている。そして、フ
ロア面１６の傾斜部１６ａと燃料タンク１７との間隙
は、不均一な幅と曲り部とから構成されている。
【００１３】該空冷装置２３は、さらに空気流をその流
入方向に対して約９０°方向を変えて流出するファン２
４、例えばシロッコファンに接続され、管２５を経て、
前記サイレンサ１９の上方に位置する排気口２６に接続
されている。前記吸気口２１および排気口２６は、いず
れも下側に向く開口によって形成されている。図示され
ているように、前記空冷システムは、車両Ｖにほぼ平行
に延びる管２２と空冷装置２３からなる第１のダクト
と、ファン２４位置でほぼ直角に曲げられた管２５から
なる第２のダクトとからなる直角形状をしており、該直
角形状の二個の端点に、吸気口２１と排気口２６が設け
られている。該第１、第２のダクトは、ほぼ水平面内に
設けられている。
【００１４】次に、該空冷システムの構成の一具体例
を、図２の分解斜視図を参照して説明する。前記吸気口
２１は、例えば燃料タンクのメンテリッド(lid) ３１か
ら構成されており、該メンテリッド３１は前記フロア面
１６の開口にねじ等で固着されている。該メンテリッド
３１の上面にはフランジ３２が置かれ、該フランジ３２
はメッシュ状のスクリーン３３を介してチューブ３４に
接続されている。該フランジ３２、スクリーン３３、お
よびチューブ３４は管組立体３５を形成している。該チ
ューブ３４はさらに環状のスプリング３６を介して、ダ
クト３７、リングダクトシール３８からなるダクト組立
体３９に接続されている。
【００１５】さらに、該ダクト組立体３９は、後述する
ＰＤＵとダウンバータのヒートシンクケース４０に接続
されている。該ヒートシンクケース４０の出側は、グラ
メット(grommet) ４１を介して、シロッコファン等から
なるファン組立体４２に接続され、該ファン組立体４２
の空気流入側と９０°だけ異なる方向の流出口は環状の
スプリング４３を介してチューブ４４に接続されてい
る。該チューブ４４は、さらに、環状のスプリング４５
を介してダクト４６に接続され、さらに環状のスプリン
グ４７を介してチューブ４８に接続されている。該チュ
ーブ４８の排気側には、スクリーン４９、フランジ５０
が固着されている。前記チューブ４８、スクリーン４
９、およびフランジ５０は、管組立体５１を構成してい
る。
【００１６】次に、前記ＰＤＵとダウンバータと前記ヒ
ートシンクケース４０を含む空冷装置４０Ａの構成を、
図３、図４を参照して説明する。図３は、該空冷装置を
有するＰＤＵおよびダウンバータの正面図、図４は、Ｐ
ＤＵと空冷装置４０の位置関係を示す分解斜視図であ
る。図において、パワーモジュール組立体ＰＭは、中央
に配置された空冷装置４０Ａと、その両側にそれぞれ振
分けて配置されたＰＤＵ９およびダウンバータ１０とか
ら構成されている。ＰＤＵ９は、図４に示されているよ
うに、半導体スイッチからなるパワーモジュール（ＩＰ
Ｍ）本体６２、大容量のコンデンサ６４、およびＩＰＭ
の制御装置６６を有している。
【００１７】空冷装置４０Ａは、ヒートシンクケース４
０と、ＰＤＵ９用の第１ヒートシンク４０１と、ダウン
バータ１０用の第２ヒートシンク４０２とを有してい
る。第１ヒートシンク４０１はＰＤＵ９のプレート４０
３にろう付けされた波状のフィンからなり、第２ヒート
シンク４０２はダウンバータ１０のプレートにろう付け
された波状のフィンとから構成されている。
【００１８】これらのフィンはその波状のピッチは互い
に等しいが、その高さは、第１ヒートシンク４０１のフ
ィンの高さＨ１が第２ヒートシンク４０２のフィンの高
さＨ２よりも高くされている。このようにフィンの高さ
Ｈ１，Ｈ２が異なるのは、ＰＤＵ９とダウンバータ１０
の発熱量が異なるからである。また、波形のピッチが等
しいのは、これらのフィンに導入する冷却用の空気の流
れが一方に偏らず、均一になるようにするためである。
【００１９】ＰＤＵ９の各構成部品は第１ヒートシンク
４０１のプレート４０３に直接または間接的に固定さ
れ、ダウンバータ１０の構成部品は第２ヒートシンクの
プレートに固定される。第１および第２ヒートシンクの
プレートは箱型のヒートシンクケース４０の端面にそれ
ぞれ当接して固定され、該ヒートシンクケース４０内に
フィンがそれぞれ位置決めされて収容される。プレート
４０３はボルト（不図示）により、コンデンサのホルダ
６１と共締めでヒートシンクケース４０に固定される。
【００２０】ヒートシンクケース４０の前面には前記ダ
クト組立体３９が設けられており、このダクト組立体３
９の開口部３９Ａから第１ヒートシンク４０１および第
２ヒートシンク４０２に空気が取り込まれる。このダク
ト組立体３９には車両Ｖの外部から空気を取り込むため
の管３４が接続される。一方、ヒートシンクケース４０
の他端つまりダクト組立体３９とは反対側端部には、ヒ
ートシンクケース４０から空気を排出するためのグラメ
ット４１が接続される。
【００２１】図４に示されているように、ヒートシンク
ケース４０の側面に取り付けられた第１ヒートシンク４
０１のプレート４０３の中央部には、放熱部材（例えば
銅板）等のベースを有するＩＰＭ本体６２が装着されて
いる。このＩＰＭ本体６２にはＩＰＭケース６３が被せ
られ、そのケース６３上にはホルダ６１で支持されたコ
ンデンサ６４が配置される。コンデンサ６４のホルダ６
１上にはステー６５を介して制御装置６６が装着され
る。
【００２２】本実施形態によれば、空冷システムの吸気
口２１が燃料タンク１７の上方または上方近傍に存在す
るので、何らかの理由で路面から飛び上がった物体が直
線的に該吸気口２１に到来することはなく、該吸気口２
１が破損したり、該物体を吸い込んだりするのを防止す
ることができる。また、雪道の走行時に飛び散った雪が
該吸気口２１のスクリーン３３に付着するのを防止でき
るので、雪が吸気口２１に凍り付いて、該吸気口２１を
狭くしたり遮蔽したりするのを防止することができる。
また、排気口２６は前記サイレンサ１９の上方または上
方近傍にあるので、該排気口２６がサイレンサ１９から
発散される熱により凍結し排気面積が低減するのを防止
することができる。
【００２３】また、フロア面１６はアルミ等の熱良導体
で形成されているが、夏場等の高温時には、車室内が冷
房されており、該フロア面１６も外気より低温になって
いる。そこで、該フロア面１６と燃料タンク１７とで形
成された流体通路を経て前記吸気口２１に至る空気は該
フロア面１６によって外気より冷やされるので、ＰＤＵ
とダウンバータの空冷装置の効率を向上することができ
る。
【００２４】また、ファン２４として、流入方向と流出
方向を約９０°転換する、例えばシロッコファンを用い
ることにより、何らの配管をすることなく、容易に流体
を約９０°方向転換することができ、安価に、車両に適
応した直角形状の空冷システムを提供することができ
る。また、管２２と空冷装置２３からなる第１のダクト
と、ファン２４位置でほぼ直角に曲げられた管２５から
なる第２のダクトとからなる直角形状の両端点に、前記
吸気口２１と排気口２６を設けることにより、該吸気口
２１と排気口２６の間隔（距離）を最大にすることがで
きる。このため、例えば車両のアイドル運転時に、排気
口２６から排気された暖かい空気が吸気口２１に回り込
んで、空冷装置２３の空冷効果を低減するのを防止で
き、アイドル運転中もＰＤＵとダウンバータから発生し
た熱を効果的に冷却することができる。
【００２５】また、吸気口２１にメッシュ状のスクリー
ン３３を設けているので、所定以上の大きさの異物が空
冷装置２３の中に侵入して、ヒートシンクを構成するフ
ィンを破壊したり、該フィンに詰まったりして、該ヒー
トシンクが冷却効果を損なうのを防止することができ
る。
【００２６】また、本実施形態の空冷システムは、車両
のフロア面１６に設けられ、前記吸気口２１と排気口２
６は車体の下側すなわち路面側を向いているので、車両
の外部からは見えないように構成されている。このた
め、デザイン的にも優れている。
【００２７】なお、以上においては、本発明を良好な実
施形態により説明したが、本発明は、該実施形態に限定
されることなく種々の変形が可能であり、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲の変形は、本発明の範囲に含まれるこ
とは明らかである。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、吸気口と排気口の距離を最大にする
ことができるので、排気口から排出された暖かい空気が
吸気口に回り込むのを防止でき、特にアイドル運転時の
空冷を効果的にすることができる。
【００２９】請求項２、３の発明によれば、路面上の物
体や雪が吸気口に侵入するのを防止できるので、吸気口
の破損や凍結を防止することができる。また、請求項
１、４の発明によれば、何らの管を用いることなく空気
の流路を約９０°転換することができ、装置を簡素化で
きると共に、コストを低減することができる。
【００３０】請求項５の発明によれば、排気口は排気管
に接続されたサイレンサから発散される熱により凍結す
るのを防止されるので、装置の信頼性を向上することが
できる。さらに、請求項６の発明によれば、吸気口が排
気口に対して、車体の前方に設けられているので、車両
の走行中に空気が吸気口から排気口に効率的に流れ、前
記ファンによる吸入を一層効果的にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態のＰＤＵとダウンバータ
の空冷システムにおける吸排気系装置を備えた車両の下
面の概略平面図、および車両のボディを透かして見た要
部の概略側面図である。
【図２】 空冷システムの一具体例の分解斜視図であ
る。
【図３】 空冷装置を有するＰＤＵおよびダウンバータ
の正面図である。
【図４】 ＰＤＵと空冷装置の位置関係を示す分解斜視
図である。
【図５】 本発明の空冷システムにおける吸排気系装置
を適用するのに好適なハイブリッド車両の要部平面図で
ある。
【符号の説明】
２…内燃機関（エンジン）、３…モータジェネレータ、
４…トランスミッション、９…ＰＤＵ、１０…ダウンバ
ータ、１７…燃料タンク、１８…排気管、１９…サイレ
ンサ、２１…吸気口、２３…空冷装置、２４…ファン、
２６…排気口、４０１…第１のヒートシンク、４０２…
第２のヒートシンク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｐ 1/06 Ｆ０１Ｐ 1/06 5/06 5/06 (72)発明者 竹本 英知 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (72)発明者 大都 昭仁 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (72)発明者 小川 太一 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平６−197417（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−195437（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−946（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−322303（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−89014（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−185831（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−126617（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−31317（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 1/00 - 3/12 B60L 7/00 - 13/00 B60L 15/00 - 15/42 B60K 1/00 - 6/06 B60K 11/00 - 15/10

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の底部に下向きに設けられた吸気口
    と、 該吸気口と第１の管によって連結されたＰＤＵとダウン
    バータの空冷装置と、 該空冷装置と第２の管によって連結された、下向きに設
    けられた排気口とを具備し、 前記第１の管と第２の管は水平面内にあり、かつ互いに
    直交する方向に延び、前記空冷装置は空気流を流入、流
    出させるファンを具備し、該ファンの流入方向と流出方
    向が直交していることを特徴とするＰＤＵとダウンバー
    タの空冷システムにおける吸排気系装置。
  2. 【請求項２】 前記吸気口の少なくとも一部は、燃料タ
    ンクの上部と対向していることを特徴とする請求項１に
    記載のＰＤＵとダウンバータの空冷システムにおける吸
    排気系装置。
  3. 【請求項３】 前記車両の底部に設けられたフロアと前
    記燃料タンクとの間隙は、不均一の幅と曲り部分とを有
    し、少なくとも路上の物体が直線的に前記吸気口に侵入
    しないようにしたことを特徴とする請求項１または２に
    記載のＰＤＵとダウンバータの空冷システムにおける吸
    排気系装置。
  4. 【請求項４】 前記ファンは、シロッコファンであるこ
    とを特徴とする請求項１に記載のＰＤＵとダウンバータ
    の空冷システムにおける吸排気系装置。
  5. 【請求項５】 前記排気口は、排気管に接続されたサイ
    レンサの上方に配置されたことを特徴とする請求項１に
    記載のＰＤＵとダウンバータの空冷システムにおける吸
    排気系装置。
  6. 【請求項６】 前記吸気口は前記排気口に比べて、車体
    の前方に設けられていることを特徴とする請求項１に記
    載のＰＤＵとダウンバータの空冷システムにおける吸排
    気系装置。
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