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発明の名称 車両用電装ユニットの冷却装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−8403(P2007−8403A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−194733(P2005−194733)
出願日 平成17年7月4日(2005.7.4)
代理人 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
発明者 大塚 浩 / 山口 浩央 / 深津 友博 / 中津 真宣 / 荻原 泰史
要約 課題
製造の容易な部品を用いて高圧電装機器を効率良く密集配置できるようにして、製造コストの低減とコンパクト化を図ることのできる車両用電装ユニットの冷却装置を提供する。

解決手段
裏面に複数の放熱フィン13を有する放熱板14,15…を設け、各放熱板14,15…の表面側に車両駆動用モータのインバータを含むPDU3と車両制御電源用のDC−DCコンバータ12とその他の高圧電装機器を取り付ける。放熱板14に対して他の放熱板15…を裏面同士で対向させて配置し、その対向する放熱板14と15…を、裏面側の放熱フィン13の側方を覆うようにして側壁部材17A,17Bで連結する。放熱板14と15…と側壁部材17A,17Bによって冷却空気の通路18を形成し、DC−DCコンバータ12が通路18の上流側に配置されるようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】
複数の高圧電装機器を備えた電装ユニットに冷却空気を導入し、冷却空気との熱交換によって各高圧電装機器を冷却する車両用電装ユニットの冷却装置において、
前記各高圧電装機器を、裏面に複数の放熱フィンが設けられた放熱板に夫々取り付け、
車両駆動用モータのインバータが取り付けられた放熱板に対向する位置に、車両制御電源用のDC−DCコンバータが取り付けられた放熱板と、補機駆動用の電力変換器が取り付けられた放熱板を、前者が上流側、後者が下流側になるように隣接させて配置し、
これらの対向する放熱板を、裏面側の放熱フィンの側方を覆うようにして側壁部材で連結し、これらの対向する放熱板と側壁部材によって冷却空気の通路を形成したことを特徴とする車両用電装ユニットの冷却装置。
【請求項2】
複数の高圧電装機器を備えた電装ユニットに冷却空気を導入し、冷却空気との熱交換によって各高圧電装機器を冷却する車両用電装ユニットの冷却装置において、
前記各高圧電装機器を、裏面に複数の放熱フィンが設けられた放熱板に夫々取り付け、
複数の車両駆動用モータのインバータが夫々取り付けられた複数の放熱板を隣接させて配置するとともに、
これらの放熱板に対向する位置に、車両制御電源用のDC−DCコンバータが取り付けられた放熱板と、補機駆動用の電力変換器が取り付けられた放熱板を、前者が上流側、後者が下流側になるように隣接させて配置し、
これらの対向する放熱板を、裏面側の放熱フィンの側方を覆うようにして側壁部材で連結し、これらの対向する放熱板と側壁部材によって冷却空気の通路を形成したことを特徴とする車両用電装ユニットの冷却装置。
【請求項3】
複数の高圧電装機器を備えた電装ユニットに冷却空気を導入し、冷却空気との熱交換によって各高圧電装機器を冷却する車両用電装ユニットの冷却装置において、
前記各高圧電装機器を、裏面に複数の放熱フィンが設けられた放熱板に夫々取り付け、
車両駆動用モータのインバータが取り付けられた放熱板の下流側に、第1の補機駆動用の電力変換器が取り付けられた放熱板を隣接させて配置するとともに、
これらの放熱板に対向する位置に、車両制御電源用のDC−DCコンバータが取り付けられた放熱板と、第2の補機駆動用の電力変換器が取り付けられた放熱板を、前者が上流側、後者が下流側になるように隣接させて配置し、
これらの対向する放熱板を、裏面側の放熱フィンの側方を覆うようにして側壁部材で連結し、これらの対向する放熱板と側壁部材によって冷却空気の通路を形成したことを特徴とする車両用電装ユニットの冷却装置。
【請求項4】
複数の高圧電装機器を備えた電装ユニットに冷却空気を導入し、冷却空気との熱交換によって各高圧電装機器を冷却する車両用電装ユニットの冷却装置において、
前記各高圧電装機器を、裏面に複数の放熱フィンが設けられた放熱板に夫々取り付け、
車両駆動用モータのインバータが取り付けられた放熱板の通路下流側に、第1のDC−DCコンバータが取り付けられた放熱板を隣接させて配置するとともに、
これらの放熱板に対向する位置に、車両制御電源用の第2のDC−DCコンバータが取り付けられた放熱板と、補機駆動用の電力変換器が取り付けられた放熱板を、前者が上流側、後者が下流側になるように隣接させて配置し、
これらの対向する放熱板を、裏面側の放熱フィンの側方を覆うようにして側壁部材で連結し、これらの対向する放熱板と側壁部材によって冷却空気の通路を形成したことを特徴とする記載の車両用電装ユニットの冷却装置。
【請求項5】
対向する放熱板と側壁部材によって形成される通路の下流側に、一方の放熱板の端部から突出する高圧電装機器の低発熱部品収容部を配置するとともに、他方の放熱板の端部に隣接する側で前記低発熱部品収容部に対向するように冷却空気の吸引ファンを配置したことを特徴とする請求項1〜4に記載の車両用電装ユニットの冷却装置。
【請求項6】
前記放熱板と側壁部材による通路を吸引ファンに接続するダクトを、前記対向する放熱板の延長上に配置し、吸引ファンのファン本体を、前記他方の放熱板に取り付けられる高圧電装機器の側部に近接させて配置したことを特徴とする請求項5に記載の車両用電装ユニットの冷却装置。
【請求項7】
吸引空気を排気する排気ダクトを前記吸引ファンのハウジングに一体に形成したことを特徴とする請求項5または6に記載の車両用電装ユニットの冷却装置。
【請求項8】
前記側壁部材を、高圧電装機器を支持し別部材に取り付けるためのフレームに一体に設けたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の車両用電装ユニットの冷却装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、車両駆動用モータを駆動するためのインバータと車両制御電源用のDC−DCコンバータを、補機駆動用の電力変換器等の他の高圧電装機器とともに備えた車両用電装ユニットの冷却装置に関し、特に、複数の高圧電装機器を冷却空気との熱交換によって冷却する車両用電装ユニットの冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電気自動車や所謂ハイブリッド車両等においては、車両駆動用モータのインバータや車両制御電源用のDC−DCコンバータ、補機駆動用のインバータ等の発熱を伴う高圧電装機器を複数搭載している。この種の高圧電装機器は、通常、一体ユニットとして電装ボックスの内部にバッテリとともにまとめて配置され、電装ボックス内で放熱する高圧電装機器等の熱をファン吸引される空気によって冷却するようになっている。
【0003】
例えば、電装ボックスがリヤシートの後部に配置されるものの場合、図14に示すようにリヤパーセルに開口した吸気ダクト101を通して車室内の冷却空気を電装ボックス102内のバッテリ103と電装ユニット104に誘導し、吸引ファン105に接続された排気ダクト106を通して電装ボックス102外部に排出するものが案出されている(例えば、特許文献1等参照)。
【0004】
また、前記のような電装ユニットに対する冷却装置としては、図15に示すように高圧電装機器107,108が接触状態で取り付けられるヒートシンクケース109に冷却空気の通路110を形成し、その通路110内に複数の放熱フィン111を一体に形成したものが開発され、多く利用に供されている。
【特許文献1】特開2003−79003号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、この従来の冷却装置は、ヒートシンクケース109がダイキャスト等で一体に形成されるものであることから、通路110やその内部の放熱フィン111を形成するための製造が難しいうえ、既に造形されているヒートシンクケース109に対して高圧電装機器107,108を効率良く密集配置することが難しいという不具合がある。
【0006】
そこでこの発明は、製造の容易な部品を用いて車両駆動用モータのインバータや車両制御電源用のDC−DCコンバータをはじめとする高圧電装機器を効率良く密集配置できるようにして、製造コストの低減とコンパクト化を図ることのできる車両用電装ユニットの冷却装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、複数の高圧電装機器を備えた電装ユニット(例えば、後述の実施形態における電装ユニット7)に冷却空気を導入し、冷却空気との熱交換によって各高圧電装機器を冷却する車両用電装ユニットの冷却装置において、前記各高圧電装機器を、裏面に複数の放熱フィン(例えば、後述の実施形態における放熱フィン13)が設けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板14,15,16)に夫々取り付け、車両駆動用モータのインバータ(例えば、後述の実施形態におけるPDU3)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板14)に対向する位置に、車両制御電源用のDC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態におけるDC−DCコンバータ12)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板15)と、補機駆動用の電力変換器(例えば、後述の実施形態におけるエアコン・インバータ5)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板16)を、前者が上流側、後者が下流側になるように隣接させて配置し、これらの対向する放熱板を、裏面側の放熱フィンの側方を覆うようにして側壁部材(例えば、後述の実施形態における側壁部材17A,17B)で連結し、これらの対向する放熱板と側壁部材によって冷却空気の通路(例えば、後述の実施形態における通路18)を形成するようにした。
【0008】
請求項2に記載の発明は、複数の高圧電装機器を備えた電装ユニット(例えば、後述の実施形態における電装ユニット207)に冷却空気を導入し、冷却空気との熱交換によって各高圧電装機器を冷却する車両用電装ユニットの冷却装置において、前記各高圧電装機器を、裏面に複数の放熱フィンが設けられた放熱板に夫々取り付け、複数の車両駆動用モータのインバータ(例えば、後述の実施形態におけるPDU41,42)が夫々取り付けられた複数の放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板45,46)を隣接させて配置するとともに、これらの放熱板に対向する位置に、車両制御電源用のDC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態におけるDC−DCコンバータ43)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板47,48)と、補機駆動用の電力変換器(例えば、後述の実施形態における電力変換器44)が取り付けられた放熱板を、前者が上流側、後者が下流側になるように隣接させて配置し、これらの対向する放熱板を、裏面側の放熱フィンの側方を覆うようにして側壁部材で連結し、これらの対向する放熱板と側壁部材によって冷却空気の通路を形成するようにした。
【0009】
請求項3に記載の発明は、複数の高圧電装機器を備えた電装ユニットに冷却空気を導入し、冷却空気との熱交換によって各高圧電装機器を冷却する車両用電装ユニットの冷却装置において、前記各高圧電装機器を、裏面に複数の放熱フィンが設けられた放熱板に夫々取り付け、車両駆動用モータのインバータ(例えば、後述の実施形態におけるPDU61)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板65)の下流側に、第1の補機駆動用の電力変換器(例えば、後述の実施形態における電力変換器62)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板66)を隣接させて配置するとともに、これらの放熱板に対向する位置に、車両制御電源用のDC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態におけるDC−DCコンバータ63)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板67)と、第2の補機駆動用の電力変換器(例えば、後述の実施形態における電力変換器64)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板68)を、前者が上流側、後者が下流側になるように隣接させて配置し、これらの対向する放熱板を、裏面側の放熱フィンの側方を覆うようにして側壁部材で連結し、これらの対向する放熱板と側壁部材によって冷却空気の通路を形成するようにした。
【0010】
請求項4に記載の発明は、複数の高圧電装機器を備えた電装ユニットに冷却空気を導入し、冷却空気との熱交換によって各高圧電装機器を冷却する車両用電装ユニットの冷却装置において、前記各高圧電装機器を、裏面に複数の放熱フィンが設けられた放熱板に夫々取り付け、車両駆動用モータのインバータ(例えば、後述の実施形態におけるPDU71)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板75)の下流側に、第1のDC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態におけるDC−DCコンバータ72)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板76)を隣接させて配置するとともに、これらの放熱板に対向する位置に、車両制御電源用の第2のDC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態におけるDC−DCコンバータ73)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板77)と、補機駆動用の電力変換器(例えば、後述の実施形態における電力変換器74)が取り付けられた放熱板(例えば、後述の実施形態における放熱板78)を、前者が上流側、後者が下流側になるように隣接させて配置し、これらの対向する放熱板を、裏面側の放熱フィンの側方を覆うようにして側壁部材で連結し、これらの対向する放熱板と側壁部材によって冷却空気の通路を形成するようにした。
【0011】
これらの発明の場合、放熱板と側壁部材による通路に冷却空気が導入されると、背中合わせに配置された放熱板の放熱フィンにおいて、各高圧電装機器と冷却空気の熱交換が行われる。このとき、車両制御電源用のDC−DCコンバータは通路の上流側位置において放熱板を通して温度の低い冷却空気と効率良く熱交換を行う。また、各高圧電装機器は放熱板を側壁部材に結合する前段階で別々に放熱板に取り付けることができ、側壁部材を結合した後には、異なる高圧電装機器の放熱板が冷却空気の通路を挟む対向位置に密集して配置されることとなる。
【0012】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4に記載の発明において、対向する放熱板と側壁部材によって形成される通路の下流側に、一方の放熱板の端部から突出する高圧電装機器の低発熱部品収容部(例えば、後述の実施形態における低発熱部品収容部22a)を配置するとともに、他方の放熱板の端部に隣接する側で前記低発熱部品収容部に対向するように冷却空気の吸引ファン(例えば、後述の実施形態における吸引ファン11)を配置するようにした。
この発明の場合、一方の放熱板の端部からはみ出す形で突出した高圧電装機器の低発熱部品収容部に対向する位置に、他方の放熱板側の高圧電装機器とほぼ横並びになって吸引ファンが配置されるようになる。
【0013】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記放熱板と側壁部材による通路を吸引ファンに接続するダクト(例えば、後述の実施形態におけるダクト25)を、前記対向する放熱板の延長上に配置し、吸引ファンのファン本体を、前記他方の放熱板に取り付けられる高圧電装機器の側部に近接させて配置するようにした。
この発明の場合、吸引ファンのファン本体が他方の放熱板側の高圧電装機器に近接した状態で横並びに配置されるようになる。
【0014】
また、請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の発明において、吸引空気を排気する排気ダクト(例えば、後述の実施形態における排気ダクト28)を前記吸引ファンのハウジング(例えば、後述の実施形態におけるハウジング27)に一体に形成するようにした。
この発明の場合、別体の排気ダクトを吸引ファンに接続する必要が無くなる。
【0015】
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の発明において、前記側壁部材を、高圧電装機器を支持し別部材に取り付けるためのフレーム(例えば、後述の実施形態におけるフレーム21)に一体に設けるようにした。
この発明の場合、放熱板に高圧電装機器を取り付け、フレームに一体に設けられた側壁部材に放熱板を結合することによってフレームに対する高圧電装機器の取り付けと通路形成が完了する。
【発明の効果】
【0016】
請求項1〜4に記載の発明によれば、冷却空気の通路を、製造の容易な放熱板と側壁部材を主部品として形成しつつも、放熱板を側壁部材に結合する前段階で高圧電装機器を別々に放熱板に容易に取り付けることができ、しかも、異なる高圧電装機器の放熱板を冷却空気の通路を挟む対向位置に密集して配置できることから、製造コストを低減し、かつ装置のコンパクト化を図ることが可能になるという基本的な効果を奏する。
そして、さらにこれらの発明においては、車両制御に用いる電源電圧を作り出すDC−DCコンバータが、冷却空気の温度の低い通路の上流側で放熱板を通して効率良く熱交換を行うため、DC−DCコンバータ自体やその放熱板の小型化を図ることが可能になるとともに、車両制御電源の信頼性をより高めることが可能になる。
【0017】
また、請求項5に記載の発明によれば、高圧電装機器の低発熱部品収納部を一方の放熱板の端部から突出させて配置する一方で、他方の放熱板の端部に隣接する側で低発熱部品収容部に対向するように吸引ファンを配置したため、吸引ファンをコンパクトに配置し、装置全体の小型化を図ることができる。
【0018】
さらに、請求項6に記載の発明によれば、ダクトを対向する放熱板の延長上の空間に配置して、吸引ファンのファン本体を他方の放熱板側の高圧電装機器の側部に充分に近接させて配置できることから、装置全体をより小型化することができる。
【0019】
また、請求項7に記載の発明によれば、排気ダクトを吸引ファンのハウジングに一体に形成して、別体の排気ダクトを吸引ファンに接続する必要を無くしたため、部品点数の削減による製造コストの低減と、さらなる装置の小型化を図ることができる。
【0020】
また、請求項8に記載の発明によれば、放熱板に高圧電装機器を取り付け、フレームに一体に設けられた側壁部材に各放熱板を結合することによって、フレームに対する高圧電装機器の取り付けと同時に通路を形成することができるため、装置の製造が容易になり、製造コストの低減が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、この発明の第1の実施形態を、図1〜図10に基づいて説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中矢印FRは車両前方を、矢印LHは車両左方を夫々指向している。
【0022】
図1は、この発明にかかる電装ユニットの冷却装置を適用したハイブリッド車両1を示すものである。このハイブリッド車両1は、所謂パラレル型であり、エンジン(図示せず)とモータジェネレータ2(車両駆動用モータ)が直列に連結され、これらの動力がトランスミッション(図示せず)を介して駆動輪に伝達されるようになっている。なお、モータジェネレータ2は三相のDCブラシレスモータによって構成されている。
【0023】
また、このハイブリッド車両1は、減速時等に前輪からモータジェネレータ2に駆動力が伝達されると、モータジェネレータ2が発電機として機能してエネルギーを所謂回生制動力として回収する。回収された電気エネルギーは、後述するPDU(Power Drive Unit)3(図4,図5参照)を介して高圧バッテリ4に充電される。なお、PDU3は、インバータを主要素として構成され、モータジェネレータ2の駆動時に、高圧バッテリ4の直流電流を受けて三相交流電流に変換するとともに、制動時等にモータジェネレータ2で発電した交流電流を直流電流に変換する。
【0024】
また、エンジンルーム内には、モータ駆動されるエアコン(空調装置)用コンプレッサ(図示せず)が配置されている。このコンプレッサのモータは三相交流モータであり、駆動時にコンプレッサ用のインバータ5(補記駆動用の電力変換器。以下、「エアコン・インバータ5」と呼ぶ。)から電力を供給されるようになっている。
【0025】
一方、リヤシートのシートバック(図示せず)の背面側には電装ボックス6が配置されている。この電装ボックス6は、図1〜図3に示すように略直方体状に形成され、その内部に高圧バッテリ4が収容されるとともに、前記のPDU3やエアコン・インバータ5等の高圧電装機器を集合配置した電装ユニット7が収容されている。
【0026】
また、電装ボックス6内に配置される高圧バッテリ4は、円柱状のバッテリ単体がバッテリケース8(図2,図3参照)の内部に複数配置されて成り、バッテリケース8の上部開口8a(図9参照)から内部に冷却空気を取り入れ、バッテリ4との熱交換を終えた空気を同ケース8の下部開口8b(図9参照)から排出するようになっている。このバッテリケース8に導入される空気は、一端がリヤパーセル9に開口する吸気ダクト10を通して車室内から取り入れられる。また、バッテリケース8の下部開口8bは、電装ボックス6の内部通路を通して電装ユニット7内の通路の一端に接続され、電装ユニット7内の通路の他端は吸引ファン11(図4参照)に接続されている。吸引ファン11によって吸引される車室内の冷却空気は電装ボックス6内を通過する間にバッテリ4や複数の高圧電装機器(PDU3,エアコン・インバータ5等)との間で熱交換を行う。
【0027】
ところで、この実施形態における電装ユニット7は、高圧電装機器として前述のPDU3とエアコン・インバータ5の他に、車両制御電源用の電圧を作り出すDC−DCコンバータ12(図4参照)を備えている。このDC−DCコンバータ12は、モータジェネレータ2で発電した高圧の電力を、車両制御や補機作動等のための低圧バッテリ80(図10参照)に充電するために、発電電圧を低圧バッテリ80の規定電圧(例えば、12V)まで降圧するものである。
【0028】
ここで、図10に示す電装ユニット7の主要部の配線について簡単に説明する。
図10は、回路基板上の電源保護回路81を中心とした高圧バッテリ4と高圧電装機器(PDU3,DC−DCコンバータ12)や他の周辺機器との接続状態を示したものである。電源保護回路81は、高圧バッテリ4と高圧電装機器の間がコンタクタ123を介して接続され、このコンタクタ123が適宜回路の開閉と電流調整を行うことによって過電流を防止するようになっている。
【0029】
高圧バッテリ4は、第1モジュール4Aと第2モジュール4Bとから成り、両モジュール4A,4Bはメインスイッチ121とメインヒューズ122を通して直列接続されている。そして、高圧バッテリ4(第1モジュール4Aと第2モジュール4B)は電源保護回路81の基板に対して端子T1〜T4を通して接続されている。他方、電源保護回路81の基板は高圧電装機器であるPDU3とDC−DCコンバータ12に端子T5〜T8を通して接続されている。PDU3とDC−DCコンバータ12は、高圧バッテリ4に対して電源保護回路81を通して並列に接続されている。
【0030】
高圧バッテリ4側のプラス端子T1と、PDU3側及びDC−DCコンバータ12側の端子T5,T7の間には、前記のコンタクタ123が介装されている。このコンタクタ123は、メインコンタクタ123Aと、このメインコンタクタ123Aに並列に接続されたプリチャージコンタクタ123B及びプリチャージ抵抗123Cとから構成され、メインコンタクタ123Aとプリチャージコンタクタ123Bが車両状態に応じてバッテリECU128によって適宜制御されるようになっている。端子T1とコンタクタ123の間には、高圧バッテリ4から流れる電流を検出するバッテリ電流センサ124が設けられ、コンタクタ123と端子T5の間には、PDU3に入力される電流を検出するPDU電流センサ125が設けられている。さらに、コンタクタ123と端子T7の間には、DC−DCコンバータ12の短絡保護のためのDC−DCコンバータヒューズ126が設けられている。
また、高圧バッテリ4側のマイナス端子T4と、PDU3側の端子T6及びDC−DCコンバータ12側の端子T8は、ラジオノイズ低減のためのコンデンサ127を通じてアースに接続されており、同様に、端子T1は、コンデンサ128を通じてアースに接続されている。
【0031】
また、低圧バッテリ80はDC−DCコンバータ12を介して電源保護回路81の出力側に接続され、PDU3によって直流電流に変換されたモータジェネレータ2の発電電力をDC−DCコンバータ12で降圧した後に充電するようになっている。そして、低圧バッテリ80は、バッテリECU128その他の車両制御用のコントローラと、補機類の電源として使用に供される。
【0032】
なお、高圧バッテリ4はメインスイッチ121の投入によってPDU3とDC−DCコンバータ12に接続されるが、このとき、バッテリECU128からの指令によって最初にプリチャージコンタクタ123Bがオン作動してプリチャージ回路が閉成し、その後にメインコンタクタ123Aがオン作動してメイン回路が閉成する。これにより、メインスイッチ121の投入初期にプリチャージ回路で電流が制限されるため、メインコンタクタ123Aの溶着が防止される。
【0033】
一方、電装ユニット7の構造は、図3〜図7に示すようになっている。
即ち、PDU3とDC−DCコンバータ12とエアコン・インバータ5は、裏面側に複数の放熱フィン13を有する放熱板14〜16の各表面側に取り付けられ、PDU用の放熱板14の裏面に対向する位置に、DC−DCコンバータ用の放熱板15とエアコン・インバータ用の放熱板16が裏面を向けて配置されている。このとき、DC−DCコンバータ用の放熱板15とエアコン・インバータ用の放熱板16は、前者が後述する通路18の上流側に、後者が同通路18の下流側になるように並んで配置され、これらの放熱板15,16と、それに対向する放熱板14の放熱フィン13がすべて一定方向(長手方向)に向くようになっている。放熱板14と放熱板15,16は、このように対向配置した状態において、断面略コ字状の側壁部材17A,17Bによって結合されている。各側壁部材17A,17Bは、相互に対向する放熱板14と15,16の放熱フィン13の側方を覆うように放熱板14と15,16に結合され、その状態において放熱板14,15または16と側壁部材17A,17Bに囲まれた方形断面形状の通路18を形成している。この通路18の放熱板15のある側の端部はバッテリケース8の下部開口8b(図9参照)に接続されており、各放熱板14,15,16は、通路18に導入される冷却空気との間で熱交換を行う。なお、各高圧電装機器(PDU3、DC−DCコンバータ12、エアコン・インバータ5)における冷却熱の配分は、高圧電装機器毎の放熱フィン13の長さや高さ、ピッチ等によって設定する。
【0034】
そして、側壁部材17A,17Bは、図6に示すような略長方形状の開口19と4片の車体固定用の脚部20a〜20dを有するフレーム21に一体に取り付けられている。このフレーム21は、開口19の長手方向が車幅方向に向くようにして電装ボックス6にボルト結合等によって結合される。電装ボックス6の内部奥側に配置されるPDU3の放熱板14は、側壁部材17A,17Bの一端の屈曲部に直接ボルト結合され、電装ボックス6の表側に配置されるDC−DCコンバータ12とエアコン・インバータ5の放熱板15,16は、放熱フィン13を開口19に挿入してフレーム21の表側から開口19の縁部と側壁部材17A,17Bの他端の屈曲部にボルト結合されている。なお、側壁部材17A,17Bはフレーム21に一体に形成することも可能である。
【0035】
ところで、エアコン・インバータ5は長手方向が車幅方向を向くように電装ボックス6に配置されるが、このエアコン・インバータ5の裏面側に取り付けられる放熱板16は、図4に示すようにエアコン・インバータ5のDC−DCコンバータ12に隣接する側の端部(図中右側の端部)から同インバータ5の長手方向のほぼ3分の1に亙る領域にのみ設けられている。エアコン・インバータ5のケーシング22の内部では、放熱板16の直上位置に高発熱部品23が配置され、放熱板16の直上位置からオフセットした領域には、発熱量の比較的小さい低発熱部品24が配置されている。ケーシング22のこのオフセットした領域は低発熱部品収容部22aとなっている。また、前記の放熱板14〜16と側壁部材17A,17Bによる通路18の端部にはダクト25が設けられ、このダクト25の内面が低発熱収容部22aの下面に直接臨むかたちで配管されている。
【0036】
一方、電装ボックス6内の奥側において低発熱部品収容部22aに対向する位置には吸引ファン11が配置され、この吸引ファン11の吸気部が低発熱部品収容部22aの前面において前記ダクト25に接続されている。吸引ファン11はファン本体のハウジング27が略円盤状に形成され、そのハウジング27の外周面がPDU3の端部側面に臨むように配置されている。このハウジング27の外周面はダクト25の背部側に回り込むように膨出し、それによってPDU3の端部側面に充分に近接している。また、ハウジング27の外周面には、図7に示すように吸引空気を外部に排出するための排気ダクト28が上方側に突出するように一体に形成されている。
【0037】
この実施形態の電装ユニット7の冷却装置は以上のように形成されているが、この装置の構成部品の配置を模式的に簡略化して描くと図8に示すようになり、また、電装ボックス6内における冷却空気の流れを模式的に描くと図9に示すようになる。
【0038】
これらの図を見ても明らかなように、バッテリケース8を経て電装ユニット7を通過する冷却空気は、通路18の両側に配置されているPDU3の放熱板14と、DC−DCコンバータ12及びエアコン・インバータ5の各放熱板15,16との間で熱交換を行い、その後に吸引ファン11によって外部に吸い出される。したがって、高圧電装機器であるPDU3と、DC−DCコンバータ12及びエアコン・インバータ5は、通路18を挟んで密集配置された状態において効率良く放熱を行うことができる。特に、この電装ユニット7の冷却装置においては、車両制御電源を作り出すのに不可欠なDC−DCコンバータ12がPDU3とともに通路18の上流側に配置されているため、低温の冷却空気によって効率良く両者を冷却することができる。このため、冷却が最優先されるDC−DCコンバータ12及びPDU3とそれらの放熱板15,14とを小型化し、装置全体の小型化を図ることができるとともに、車両制御電源に対する信頼性を高めることができる。
【0039】
また、この電装ユニット7の冷却装置の場合、PDU3、DC−DCコンバータ12、エアコン・インバータ5の夫々に放熱板14〜16を取り付け、その状態で放熱板14と放熱板15,16を背中合わせにして夫々側壁部材17A,17Bに結合することで、通路18を容易に形成することができる。また、通路18を形成する構成部品が比較的単純な形状になることから、通路18を一体部品として形成する場合に比較して製造が容易になる。特に、この実施形態のものは、側壁部材17A,17Bを断面コ字状に形成してフレーム21に一体に結合したものであるため、側壁部材17A,17Bを予めフレーム21に結合しておき、その状態で側壁部材17A,17Bに放熱部材14と15,16を夫々取り付けるようにすれば、通路18の形成とPDU3等の高圧電装機器の取り付けが同時に完了するため、組付け作業がより容易になる。
したがって、この冷却装置を採用した場合には、高圧電装部品の効率の良い配置と、製造と組付けの容易化により、装置のコンパクト化と製造コストの低減を図ることができる。
【0040】
さらに、この実施形態においては、通路18の下流側に配置されるエアコン・インバータ5の低発熱部品収納部22aを放熱板16からはみ出すように前方に延出させ、その低発熱部品収納部22aに対向する位置に吸引ファン11を配置するようにしているため、吸引ファン11がエアコン・インバータ5の放熱板16のない背面部分とPDU3の端部側面に囲まれた略直方体状のスペースに効率良く配置されることとなる。このため、装置全体を電装ボックス6内にコンパクトに配置することができ、トランクルーム等の車両スペースをより有効利用することが可能になる。
【0041】
また、この実施形態の場合、ダクト25を放熱板14,16の延長上に配置し、吸引ファン11のハウジング27の外周面をPDU3に近接するようにダクト25の背部に回り込ませているため、ダクト25や吸引ファン11、PDU3等をより密集させることができる。したがって、このことも装置のコンパクト化に大きく寄与している。
【0042】
また、この実施形態においては、排気ダクト28を吸引ファン11のハウジング27に一体に形成して、電装ボックス6の上方に向かって突出させるようにしているため、別体の排気ダクトを吸引ファン11に接続する場合に比較して部品点数が削減され、製造コストの削減と、装置のさらなる小型化を図ることが可能になる。
【0043】
以上で説明した第1の実施形態は、電装ユニット7の高圧電装機器が、PDU3(インバータ)と、DC−DCコンバータ12と、エアコン・インバータ5(補機駆動用の電力変換器)によって構成されたものであるが、この発明にかかる電装ユニットの冷却装置が採用し得る高圧電装機器とその配置の組み合わせはここで説明したものに限るものではない。例えば、図11〜図13に夫々示す第2〜第4の実施形態のようなものも採用が可能である。以下、この第2〜第4の実施形態について説明するが、前述した第1の実施形態と共通部分には同一符号を付して重複する説明を省略するものとする。
【0044】
<第2の実施形態>
図11は、第2の実施形態を示すものである。この実施形態の電装ユニット207は、車両駆動用モータを二つ備えた車両に用いられ、各モータ用のインバータを有する2つのPDU41,42と、車両制御電源用のDC−DCコンバータ43と、補機駆動用の電力変換器44を備えている。PDU41,42とDC−DCコンバータ43と電力変換器44は放熱フィンを有する放熱板45〜48に夫々取り付けられ、PDU41,42の2つの放熱板45,46は相互に隣接し、DC−DCコンバータ43の放熱板47と電力変換器44の放熱板48は、PDU41,42の放熱板45,46に夫々対向する位置、つまり、DC−DCコンバータ43用の放熱板47が上流側になり、電力変換器44の放熱板48が下流側になるように隣接して配置されている。なお、電力変換器44によって駆動される補機とは、例えば、コンプレッサ駆動用モータ等の電気機器のことである。
【0045】
<第3の実施形態>
図12は、第3の実施形態を示すものである。この実施形態の電装ユニット407は、車両駆動用モータのインバータを有する一つのPDU61と、車両制御電源用のDC−DCコンバータ63と補機駆動用の2つの電力変換器62,64を備えている。PDU61と電力変換器62、DC−DCコンバータ63、電力変換器64は夫々放熱板65〜68に取り付けられ、PDU61の放熱板65の下流側には電力変換器62の放熱板66が隣接して配置され、DC−DCコンバータ63と電力変換器64の各放熱板67,68は、PDU61の放熱板65と電力変換器62の放熱板66に対向する位置に相互に隣接して配置されている。
【0046】
<第4の実施形態>
図13は、第4の実施形態を示すものである。この実施形態の電装ユニット507は、車両駆動用モータのインバータを有する一つのPDU71と、昇圧用のDC−DCコンバータ72と、車両制御電源用の降圧用のDC−DCコンバータ73と、補機駆動用の電力変換器74を備えている。PDU71、DC−DCコンバータ72,73、電力変換器74は夫々放熱板75〜78に取り付けられ、PDU71の放熱板75の下流側にはDC−DCコンバータ72の放熱板76が隣接して配置され、DC−DCコンバータ73と電力変換器74の各放熱板77,78は、DC−DCコンバータ73の放熱板77が電力変換器74の放熱板78の上流側になるように放熱板75,76に夫々対向する位置に隣接して配置されている。
【0047】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】この発明の第1の実施形態の電装ボックスの配置を説明する斜視図。
【図2】同実施形態を示す図1の要部を拡大した斜視図。
【図3】同実施形態を示す電装ボックスの正面図。
【図4】同実施形態を示す図3のA−A断面に対応する部分断面図
【図5】同実施形態を示す図4のB矢視図。
【図6】同実施形態を示すフレームの斜視図。
【図7】同実施形態の吸引ファンの配置を示す斜視図。
【図8】同実施形態の概略部品配置を示すブロック図。
【図9】同実施形態の冷却空気の流れを示す模式的な分解斜視図
【図10】同実施形態の電装ユニットの主要部の配線を示す図。
【図11】この発明の第2の実施形態の概略部品配置を示すブロック図。
【図12】この発明の第3の実施形態の概略部品配置を示すブロック図。
【図13】この発明の第4の実施形態の概略部品配置を示すブロック図。
【図14】従来の技術を示すものであり、電装ボックス内の部品配置を示す概略構成図。
【図15】従来の技術を示す冷却装置の斜視図。
【符号の説明】
【0049】
3,41,42,51,61,71…PDU(高圧電装機器、車両駆動用モータのインバータ)
5…インバータ(高圧電装機器、補機駆動用の電力変換器)
7,207,407,507…電装ユニット
12,43,63,73…DC−DCコンバータ(高圧電装機器)
13…放熱フィン
14〜16,45〜48,65〜68,75〜78…放熱板
17A,17B…側壁部材
18…通路
21…フレーム
22a…低発熱部品収納部
25…ダクト
27…ハウジング
28…排気ダクト
44,62,64,74…電力変換器(高圧電装機器)





 

 


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