JP7024588B2 - 電気機器の冷却装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両に搭載された電気機器の冷却装置に関し、特に冷却風の通路の構成に関する。

プラグインハイブリッド車両や電気自動車には、車載のバッテリや外部電源を用いてバッテリを充電するための充電装置等の電気機器を冷却する冷却装置が搭載される。このような冷却装置においては、空調装置により温度調整された乗員室内の空気を用いて電気機器を冷却することが考えられる。

たとえば、特開２０１２－２２８８９８号公報（特許文献１）には、たとえば、リアシートの下の空間に電気機器と冷却装置とが搭載される構成が開示される。

特開２０１２－２２８８９８号公報

上述のようにリアシートの下の空間に電気機器が搭載される場合には、上下方向のスペースは、シート座面と車両のフロアとによって制限されることになるとともに、車両の前後方向のスペースは、シート前の足元空間と車両の後部荷室とによって制限されることになる。さらには、電気機器には、その他の電気機器と接続するハーネス等が設けられるため、車両への搭載性に関する条件を満足しつつ、冷却装置においては圧力損失を生じないように冷却風の通路の構成を設定することが求められる。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両への搭載性に関する条件を満足しつつ、圧力損失を生じないように構成された冷却風の通路を有する電気機器の冷却装置を提供することである。

本開示のある局面に係る電気機器の冷却装置は、車両の乗員室のリアシート下に搭載された電気機器の冷却装置である。この冷却装置は、乗員室内の空気を電気機器に供給するための冷却ファンと、電気機器を収納するケースと、乗員室とケースとを接続する吸気ダクトと、ケースと乗員室よりも車両の後部側の荷室とを接続する排気ダクトとを備える。ケースの側面には、電気機器に接続されるコネクタが配置されるとともに、コネクタに対して車両の上下方向に隣接する、排気ダクトとの接続部が形成される。接続部における排気ダクトの断面形状は、横長さがケースの側面の幅一杯の長さとなる扁平形状を有する。

このようにすると、接続部における排気ダクトの断面形状をケースの幅一杯の横長さを有する扁平形状とすることによってケースを車両の縦方向に延長することなく排気ダクトにおいて一定の断面積を確保することが可能になる。そのため、車両の上下方向のスペースがリアシートの座面とフロアとによって制限されたり、あるいは、車両の前後方向のスペースがシート前の足元空間と車両の後部荷室とによって制限されたりする場合でも、車両への搭載性に関する条件を満足しつつ、圧力損失を生じないように冷却風の通路の構成を設定することができる。また、乗員室から取り入れた空気は、荷室に排出されるため、空気の排出時の騒音がユーザに不快感を与えることを抑制することができる。

本開示によると、車両への搭載性に関する条件を満足しつつ、圧力損失を生じないように構成された冷却風の通路を有する電気機器の冷却装置を提供することができる。

リアシートの構成を示す図である。 冷却装置の全体構成を示す図である。 排気ダクトの構成を示す図である。 冷却装置の排気ダクト部分の構成を示す斜視図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、リアシート１００の構成を示す図である。本実施の形態に係る電気機器の冷却装置２０（図２参照）は、図１に示す、車両１（図２参照）の乗員室内のリアシート１００下に設けられる。リアシート１００は、座面１０１と、背もたれ部１０２とを含む。車両１は、外部電源を用いて車載のバッテリ３０（図２参照）の充電が可能な車両であって、たとえば、プラグインハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両である。さらに、本実施の形態において電気機器は、車両１に搭載された電気機器であって、たとえば、外部電源からの電力（たとえば、交流電力）をバッテリ３０の充電に適した電力（たとえば、直流電力）に変換してバッテリ３０に供給することによってバッテリ３０を充電する充電装置１５（図２参照）を一例として以下に説明する。

バッテリ３０は、たとえば、リアシート１００下に設けられ、充電装置１５と異なる位置に設けられ、充電装置１５の冷却装置２０と異なる冷却装置を用いて冷却される。バッテリ３０は、たとえば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池によって構成される。バッテリ３０は、電力を貯蔵できる蓄電装置であればよく、たとえば、バッテリ３０に代えて大容量のキャパシタが用いられてもよい。

充電装置１５は、車両１の外部に設置される外部電源（図示せず）から供給される電力を用いてバッテリ３０を充電する。充電装置１５は、たとえば、車両１の外装部分にリッド等のカバーとともに設けられるインレット（図示せず）に電気的に接続されている。インレットは、充電コネクタ（図示せず）が取り付け可能な形状を有する。充電コネクタは、充電スタンドに対してケーブル等を介在して接続される。充電スタンドには、外部電源が接続される。充電装置１５は、充電コネクタがインレットに接続される場合にバッテリ３０の充電制御を実行する。充電制御の実行によって外部電源の電力が充電装置１５を経由してバッテリ３０に供給されることとなる。

リアシート１００とフロントシート（図示せず）の間であって、かつ、リアシート１００の座面１０１前方の下側には、リアシート１００に着座した乗員が足元を置くための足元空間が形成されている。リアシート１００下の台座部分には、足元空間の空気をリアシート１００下に取り込むための吸気口１１が設けられる。吸気口１１は、車両１の左右方向について中央付近に設けられる。後述する充電装置１５の冷却装置２０（図２参照）が作動する場合には、吸気口１１から足元空間の空気がリアシート１００の下に取り入れられる。

図２は、冷却装置２０の全体構成を示す図である。図２に示すように、冷却装置２０は、充電装置１５を収納するケース１０と、吸気ダクト１２と、冷却ファン１３と、排気ダクト１４とを含む。冷却装置２０は、車両１のフロア２の上であって、かつ、リアシート１００の下に配置される。

また、図２の破線２ａは、フロア２における後部荷室と乗員室との境界を示す。さらに、図２の紙面下方の端線２ｂは、リアシート１００下の台座部分と足元空間との境界を示す。さらに、図２の左右の端線２ｃ，２ｄは、ドアトリムとの境界を示す。さらに、図２の端線２ｅ，２ｆは、サイドトリムとの境界を示す。

充電装置１５を収納するケース１０は、略直方形状を有し、長手方向の辺が車両１の左右方向に沿うように車両１のフロア２上に固定される。ケース１０は、たとえば、車両１の左右方向についての中心から端線２ｃ側にずれた位置に設けられる。ケース１０よりも車両１の後方側には、破線枠に示す位置にバッテリ３０が搭載される。吸気ダクト１２からの空気が充電装置１５を経由して、排気ダクト１４に流通するように充電装置１５とケース１０の内側との間に空隙が形成される。

ケース１０において車両１の左右方向に向かい合う２つの側面のうちの一方の側面には、吸気ダクト１２の一方端が接続される。吸気ダクト１２の他方端には、上述した吸気口１１が接続される。吸気ダクト１２の途中には、冷却ファン１３が設けられる。

冷却ファン１３は、車両１の制御装置（図示せず）によって制御されるモータと、モータの回転軸に接続されたファンとを含んで構成される。冷却ファン１３が作動すると、吸気口１１から乗員室のリアシート１００の足元空間の空気が吸気ダクト１２に吸入され、吸入された空気が充電装置１５に送風される。冷却ファン１３の送風方式（ファンの種類）は、遠心式（シロッコファンなど）であってもよいし、軸流式（プロペラファン）であってもよい。

吸気ダクト１２から吸入された空気と充電装置１５との間の熱交換によって充電装置１５が冷却される。なお、充電装置１５における発熱部分には、ヒートシンク等が設けられてもよい。充電装置１５から受熱した空気は、排気ダクト１４に流通する。

上述のようにリアシート１００の下の空間に充電装置１５が搭載される場合には、上下方向のスペースは、車両１のリアシート１００の座面１０１とフロア２とによって制限されることになるとともに、車両１の前後方向のスペースは、リアシート１００前の足元空間と後部荷室とによって制限されることになる。さらには、充電装置１５には、その他の電気機器と接続するハーネス等が設けられるため、車両１への搭載性に関する条件を満足しつつ、冷却装置２０においては圧力損失を生じないように冷却風の通路の構成を設定することが求められる。

そこで、本実施の形態においては、ケース１０と乗員室よりも車両１の後部側の荷室とを接続する排気ダクト１４とを備えるものとする。ケース１０において車両１の左右方向に向かい合う２つの側面のうちの他方の側面には、充電装置１５に接続されるコネクタが配置されるとともに、コネクタに対して車両１の上下方向に隣接する、排気ダクト１４との接続部が形成されるものとする。接続部における排気ダクト１４の断面形状は、横長さがケースの側面の幅一杯の長さとなる扁平形状を有するものとする。

このようにすると、排気ダクト１４との接続部の上下方向にコネクタが接続される場合でも、ケース１０を車両１の縦方向に延長することなく排気ダクト１４において一定の断面積を確保することができる。

以下、図３を用いて排気ダクト１４の詳細な構成について説明する。図３は、排気ダクト１４の構成を示す図である。図３（ａ）は、排気ダクト１４を側面（車両１の進行方向に向いて左側）から視た図である。図３（ｂ）は、排気ダクト１４を車両１の上方から視た図である。図３（ｃ）は、排気ダクトを正面（車両１の進行方向に向いて前側）から視た図である。

図３（ａ）～（ｃ）に示すように、排気ダクト１４は、一方端１４ａと、他方端１４ｂと、第１屈曲部１４ｃと、第２屈曲部１４ｄと、固定部材１４ｅとを含む。

図３（ａ）および図３（ｃ）に示されるように、排気ダクト１４の一方端１４ａに形成される開口部は、ケース１０の側面の幅一杯の扁平形状に形成されている。

また、図３（ｃ）に示すように、一方端１４ａの開口部の長手方向の対向する２辺のうちの車両１の上方側の１辺には、紙面下方向に向けて突出する突出部が一方端１４ａの開口部の長手方向に沿って形成されている。

排気ダクト１４の一方端１４ａがケース１０に組み付けられるときに突出部は、ケース１０の側面上方に形成された凹部に組み合わせられることによってケース１０の側面に形成される開口部と排気ダクト１４の一方端１４ａに形成された開口部とが一致する状態になる。図３（ｂ）に示すように、排気ダクト１４の一方端１４ａには、２カ所の締結穴が形成されており、ケース１０に組み付けられた状態で２カ所の締結穴に締結部材（たとえば、樹脂クリップ等）が取り付けられることによってケース１０と排気ダクト１４との相対位置が固定される。このように排気ダクト１４の一方端１４ａがケース１０に組み付けられた状態における排気ダクト１４とケース１０との接続部における排気ダクト１４の断面形状が、横長さがケースの側面の幅一杯の長さとなる扁平形状を有することになる。

図３（ｂ）に示すように、排気ダクト１４の第１屈曲部１４ｃは、第１屈曲部１４ｃよりも車両１の中央側に位置するリアシート１００の台座の締結点（図示せず）に対して車両１の上下方向で干渉しないようにサイドトリム（端線２ｅ）側に回避するように形成される。このとき、図３（ａ）に示すように、排気ダクト１４の断面積を確保するために、第１屈曲部１４ｃにおいて紙面上下方向の長さが大きくなるような形状が形成される。

図３（ｂ）に示すように、排気ダクト１４の第２屈曲部１４ｄは、サイドトリム（端線２ｅ）と車両１の上下方向で干渉しないようにサイドトリムと一定の間隔を保ちつつサイドトリムに沿って形成される。

図３（ｂ）に示すように、固定部材１４ｅには、締結穴が設けられる。締結穴に締結部材（たとえば、樹脂クリップやボルト等）が取り付けられることによって固定部材１４ｅは、フロア２に固定される。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、排気ダクトの他方端１４ｂは、車両１の後部荷室に到達するように形成される。なお、排気ダクト１４は、一方端１４ａから他方端１４ｂまでの間、断面積が維持されるように形成される。

図４は、冷却装置２０の排気ダクト１４部分の構成を示す斜視図である。図４に示すように、排気ダクト１４がケース１０に取り付けられた状態において、ケース１０の車両１の左右方向における側面には、充電装置１５に接続される、２つのコネクタ２２，２４が配置される。そして、コネクタ２２，２４よりも車両１の上方向のコネクタ２２，２４と隣接する位置には、排気ダクト１４との接続部が形成される。

排気ダクト１４の一方端１４ａの横長さがケース１０の側面の幅一杯の長さの扁平形状であるため、一方端１４ａの下側の位置にコネクタ２２，２４が接続されても、コネクタ２２，２４やコネクタ２２，２４から他の電気機器まで配設されるハーネス２６，２８との干渉が抑制される。さらに、排気ダクト１４の一方端１４ａを扁平形状にすることよってケース１０の全体をコンパクトな形状に構成することができるため、ケース１０の車両１の上下方向のサイズが大きくなることが抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る電気機器の冷却装置によると、ケース１０との接続部における排気ダクト１４の断面形状を、ケース１０の側面の幅一杯の横長さを有する扁平形状とすることによってケース１０を車両１の縦方向に延長することなく排気ダクト１４において一定の断面積を確保することが可能になる。そのため、車両１の上下方向のスペースがリアシート１００の座面１０１とフロア２とによって制限されたり、あるいは、車両１の前後方向のスペースがリアシート１００前の足元空間と車両１の後部荷室とによって制限されたりする場合でも、車両１への搭載性に関する条件を満足しつつ、圧力損失を生じないように冷却風の通路の構成を設定することができる。また、乗員室から取り入れた空気は、後部荷室に排出されるため、空気の排出時の騒音がユーザに不快感を与えることを抑制することができる。したがって、車両への搭載性に関する条件を満足しつつ、圧力損失を生じないように構成された冷却風の通路を有する電気機器の冷却装置を提供することができる。

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、車両１がハイブリッド車両である場合を一例として説明したが、車両１は、たとえば、電気自動車などの上述のようなハイブリッド車両以外の各種電動車両であってもよい。

上述の実施の形態では、電気機器として充電装置１５を一例として説明したが、車両１のリアシート１００下に配置され、かつ、冷却装置が必要なる（すなわち、発熱素子を含む）電気機器であって、かつ、バッテリ３０と異なる電気機器であればよく、特に充電装置１５に限定されるものではない。電気機器としては、たとえば、ＰＣＵ（Power Control Unit）等であってもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ フロア、１０ ケース、１１ 吸気口、１２ 吸気ダクト、１３ 冷却ファン、１４ 排気ダクト、１５ 充電装置、２０ 冷却装置、２２，２４ コネクタ、２６，２８ ハーネス。

Claims (1)

1. 車両の乗員室のリアシート下に搭載され、かつ、バッテリと異なる電気機器の冷却装置であって、
   前記乗員室内の空気を前記電気機器に供給するための冷却ファンと、
   前記電気機器を収納するケースと、
   前記乗員室と前記ケースとを接続する吸気ダクトと、
   前記ケースと前記乗員室よりも前記車両の後部側の荷室とを接続する排気ダクトとを備え、
   前記ケースの側面には、前記電気機器に接続されるコネクタが配置されるとともに、前記コネクタに対して前記車両の上下方向に隣接する、前記排気ダクトとの接続部が形成され、
   前記接続部における前記排気ダクトの断面形状は、横長さが前記ケースの側面の幅一杯の長さとなる扁平形状を有する、電気機器の冷却装置。

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