JP2005205953A - 電気機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の荷室内に設けられる冷却風通路の搭載スペースの低減を図る。
【解決手段】 車両に搭載された電気機器の冷却装置は、バッテリを格納したバッテリパック１０８から車両の外部に空気の流れを形成するための冷却ファン１２２と、バッテリパック１０８に接続され、空気を車両の外部に流通させる冷却風通路１０２〜１０６とを含む。冷却風通路１０４は、バッテリパック１０８と車両用のタイヤが収納されるスペアタイヤ収納部１１０内の空間部とを接続するように形成される。空間部には、車両の外部へ空気を排出可能な排気口１１６が設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は電気機器の冷却装置に関し、特に、電気機器から車両の外部に空気を流通させる冷却風通路の構造に特徴を有する電気機器の冷却装置に関する。

従来より、モータからの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車が知られている。このような車両には、モータに供給する電力を蓄えるため、バッテリやキャパシタが搭載されている。バッテリやキャパシタは、一般的に車両の後部側に搭載される。そのため、乗員室あるいは荷室のスペースを確保しつつ、車両の後部側に搭載されるバッテリ、キャパシタ、燃料タンク、スペアタイヤ等の搭載スペースの整合を図る必要がある。

このような問題点を鑑み、特許文献１（特開２００１−１３８７５３号公報）は、ハイブリッド自動車の車両前後方向の長さを短縮しつつ、低床化を図ることができる車両の下部車体構造を開示する。この車両の下部車体構造は、所定の状況に応じてエンジンとモータとを選択して走行するハイブリッド自動車における車両の下部車体構造である。乗員が着座するシート下部のフロアパネルにフロアパネルの主面より高い段部を形成する。フロアパネル下部の段部の空間内にエンジン用の燃料タンクとモータ用のバッテリとを配設したものである。

特許文献１によると、ハイブリッド自動車は所定の状況に応じてエンジンとモータとを選択して走行する。乗員が着座するシート下部のフロアパネルにフロアパネルの主面よりも高い段部を設け、フロアパネル下部の段部の空間内にエンジン用の燃料タンクとモータ用のバッテリとを配設した。これにより、ハイブリッド自動車の車両前後方向の長さを短縮しつつ、低床化を図ることができる。
特開２００１−１３８７５３号公報

しかしながら、車両に搭載されるバッテリやキャパシタは、電力を充放電する際に発熱する。そのため、バッテリやキャパシタを冷却する冷却装置を車両の後部側にさらに設ける必要がある。冷却装置は、一般的に冷却ファン等の冷却機構を用いてバッテリやキャパシタに対して空気を接触させて、空気とバッテリまたはキャパシタとの間で熱交換を行なうことにより冷却される。そのため、熱交換された空気は、車外に排出する必要がある。

熱交換された空気を排出するための冷却風通路を設ける場合、車両の後部側に設けられる荷室内に冷却風通路を搭載するスペースを確保する必要がある。そのため、荷室スペースが狭くなるという問題がある。以下、図を用いて従来の冷却装置における課題について詳細に説明する。

図３に示すように、従来、車両に搭載される冷却装置は、吸気口２００と、冷却風通路（１）２０２と、バッテリパック２０４と、冷却風通路（２）２０６と、冷却ファン２０８と、自然換気ダクト２１２と、冷却風通路（３）２１０とから構成される。

冷却風通路（１）２０２の一方端は、吸気口２００を有し、乗員室に接続される。冷却風通路（１）２０２の他方端は、バッテリパック２０４に接続される。そして、バッテリパック２０４は、冷却風通路（２）２０６に接続される。冷却風通路（２）２０６は、冷却ファン２０８に接続される。冷却ファン２０８は、冷却風通路（３）２１０および自然吸気ダクト２１２にそれぞれ接続される。冷却風通路（３）２１０は、排出口２１４に接続される。

このように構成される冷却装置において、バッテリパック２０４は、車両の幅方向中央部に搭載される。そのため、バッテリパック２０４から車両の外部へと冷却風通路を配設しようとすると、冷却ファン２０８および冷却風通路（３）２１０は、車室あるいは荷室内に設ける必要がある。そのため、冷却風通路の搭載スペースの分、車室や荷室が狭くなるという問題がある。

特許文献１においては、バッテリと燃料タンクと、スペアタイヤの配置について考慮されているが冷却風通路の配置について考慮されていない。

本発明は、上述の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、車両の荷室内に設けられる冷却風通路の搭載スペースの低減を図る電気機器の冷却装置を提供することである。

第１の発明に係る電気機器の冷却装置は、車両に搭載された電気機器の冷却装置である。電気機器の冷却装置は、電気機器を格納した筐体から車両の外部に空気の流れを形成するための冷却手段と、筐体に接続され、空気を車両の外部に流通させる冷却風通路とを含む。冷却風通路は、筐体と車両用のタイヤが収納されるタイヤ収納部内の空間部とを接続するように形成される。空間部には、車両の外部へ空気を排出可能な排出口が設けられる。

第１の発明によると、車両に搭載された電気機器の冷却装置は、電気機器を格納した筐体から車両の外部に空気の流れを形成するための冷却手段と、筐体に接続され、空気を車両の外部に流通させる冷却風通路とを含む。冷却風通路は、筐体と車両用のタイヤが収納されるタイヤ収納部（たとえば、スペアタイヤ収納部）内の空間部と接続するように形成される。これにより、電気機器の筐体から車両の外部へと空気を流通させる冷却風通路として、スペアタイヤ収納部を利用することができる。そのため、荷室内における冷却風通路を設けるために必要となるスペースを低減させることができる。その結果、荷室内の荷物の搭載スペースが大きくなる。したがって、車両の荷室内に設けられる冷却風通路の搭載スペースの低減を図る電気機器の冷却装置を提供することができる。また、冷却風通路として、スペアタイヤ収納部を利用することにより、冷却風通路の全長を短くすることができる。そのため、冷却風通路の製造コストの低減が図れる。

第２の発明に係る電気機器の冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、タイヤ収納部は、車両の後部側に設けられ、スペアタイヤを収納する。

第２の発明によると、冷却装置の冷却風通路として、車両の後部側に設けられ、スペアタイヤを収納するスペアタイヤ収納部内の空間を利用することにより、荷室内における冷却風通路を設けるために必要となるスペースを低減させることができる。

第３の発明に係る電気機器の冷却装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、電気機器は、車両の後部側に設けられる蓄電機構である。

第３の発明によると、電気機器として、車両の後部側に設けられる蓄電機構に適用できる。これにより、車両の後部側に設けられる蓄電機構を冷却する冷却装置の冷却風通路としてスペアタイヤ収納部内の空間を利用することができる。そのため、荷室内における冷却風通路を設けるために必要となるスペースを低減させることができる。

第４の発明に係る電気機器の冷却装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、冷却手段は、冷却ファンであって、筐体に設けられる。

第４の発明によると、冷却手段である冷却ファンを筐体に設けることにより、荷室内に冷却手段を設ける必要がなくなる。そのため、荷室内における冷却手段を設けるために必要となる搭載スペースの低減が図れる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る電気機器の冷却装置について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、本実施の形態に係る電気機器として、ハイブリッド車、燃料電池車および電気自動車等の車両に設けられるバッテリを一例として説明するが特に限定されない。たとえば、インバータ装置を含むＰＣＵ（Power Control Unit）やキャパシタ等であってもよい。

図１に示すように、本実施の形態に係るバッテリの冷却装置は、吸気口１００と、ダクト等により形成される冷却風通路１０２〜１０６と、バッテリパック１０８と、スペアタイヤ収納部１１０と、収納部カバー１１４と、冷却ファン１２２とから構成される。

冷却風通路（１）１０２の一方端は、吸気口１００を有する。吸気口１００は、乗員室内の空気を吸気できるような位置に設けられる。吸気口１００が設けられる位置は、特に限定されないが、本実施の形態において、たとえば、後部座席の後方に設けられる。そして、冷却風通路（１）１０２の他方端は、バッテリパック１０８に接続される。そのため、吸気口１００から吸気された乗員室内の空気は、冷却風通路（１）１０２を通り、冷却風としてバッテリパック１０８に導入される。

バッテリパック１０８は、バッテリ（図示せず）を収納する概略の形状が直方体形状である筐体である。本実施の形態に係る車両の後部側に搭載される蓄電機構であるバッテリは、二次電池であれば、特に限定されないが、たとえば、複数のセルを直列に接続してバッテリモジュールを形成し、さらに複数のバッテリモジュールを直列に接続した組電池により構成される。

バッテリパック１０８は、冷却風通路（２）１０４に接続される。本実施の形態において、冷却風通路（２）１０４は、バッテリパック１０８の周り３面を囲うように形成されるが特に限定されない。そして、冷却風通路（２）１０４は、スペアタイヤ収納部１１０に向けて開口部１１８を有する。

スペアタイヤ収納部１１０は、車両用のタイヤであるスペアタイヤ１１２を収納する。スペアタイヤ収納部１１０は、車両の後部側の荷室内の床面に設けられた凹部により形成される。すなわち、スペアタイヤ収納部１１０は、上部が開いた空間を有する。そして、スペアタイヤ収納部１１０の上部は、収納部カバー１１４により覆われる。また、荷室において車両の後部側には、冷却風通路（３）１０６が設けられる。冷却風通路（３）１０６の一方端は、スペアタイヤ収納部１１０に向けて開口部１２０を有する。そして、冷却風通路（３）１０６の他方端は、車外に連通する排気口１１６を有する。なお、冷却風通路（３）１０６は、車両の前後方向に薄く形成されることが望ましい。冷却風通路（３）１０６を車両の前後方向に薄く形成することにより、スペアタイヤ１１２の脱着の際に冷却風通路（３）が支障にならないようにすることができる。

収納部カバー１１４には、冷却風通路（２）１０４および冷却風通路（３）１０６の形状に対応するように切り欠きが設けられる。そのため、冷却風通路（２）１０４から、スペアタイヤ収納部１１０を介して冷却風通路（３）までに空気を流通させる通路が形成される。

また、バッテリパック１０８には、吸気口１００から車両の外部へと空気の流れを形成するための冷却ファン１２２が設けられている。冷却ファン１２２を作動させることにより、乗員室内の空気がバッテリパック１０８まで導入される。そして、バッテリパック１０８内において、バッテリモジュールと熱交換された空気は、冷却風通路（２）１０４、スペアタイヤ収納部１１０および冷却風通路（３）１０６を通って、車外に排出される。なお、本実施の形態において、冷却ファン１２２は、冷却風通路（１）１０２の一方端とバッテリパック１０８との接続箇所に設けられるが特に限定されない。たとえば、冷却ファン１２２は、冷却風通路（１）１０２、冷却風通路（２）１０４および冷却風通路（３）１０６の途中に設けてもよい。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る電気機器の冷却装置の作用について、図２を参照して説明する。

バッテリパック１０８内に設けられる冷却ファン１２２が作動することに伴って、乗員室内の空気が吸気口１００から吸入される。吸入された空気は、冷却風通路（１）１０２を通ってバッテリパック１０８内に導入される。バッテリパック１０８内に導入された空気は、バッテリパック１０８内のバッテリモジュールと接触する。このとき、空気と充放電により発熱したバッテリモジュールとの間で熱交換が行なわれる。すなわち、バッテリモジュールにおいて発熱した熱により空気が暖められる。

そして、熱交換された空気は、バッテリパック１０８から冷却風通路（２）１０４に導入される。そして、冷却風通路（２）１０４に導入された空気は、開口部１１８からスペアタイヤ収納部１１０に導入される。スペアタイヤ収納部１１０に導入された空気は、車両の後部側に移動して、開口部１２０から冷却風通路（３）１０６に導入される。そして、熱交換された空気は、冷却風通路（３）１０６に接続される排気口１１６から車両の外部に排出される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両に搭載された電気機器の冷却装置は、電気機器であるバッテリを格納したバッテリパックから車両の外部に空気の流れを形成するための冷却ファンと、バッテリパックに接続され、空気を車両の外部に流通させる冷却風通路とを含む。冷却風通路は、バッテリパックと車両用のタイヤが収納されるスペアタイヤ収納部内の空間部と接続するように形成される。これにより、バッテリパックから車両の外部へと空気を流通させる冷却風通路として、スペアタイヤ収納部を利用することができる。そのため、荷室内における冷却風通路を設けるために必要となるスペースを低減させることができる。その結果、荷室内の荷物の搭載スペースが大きくなる。したがって、車両の荷室内に設けられる冷却風通路の搭載スペースの低減を図る電気機器の冷却装置を提供することができる。また、冷却風通路として、スペアタイヤ収納部を利用することにより、冷却風通路の全長を短くすることができる。そのため、冷却風通路の製造コストの低減が図れる。

また、冷却ファンをバッテリパックに設けることにより、荷室内に冷却ファンを設ける必要がなくなる。そのため、荷室内における冷却ファンを設けるために必要となる搭載スペースの低減が図れる。

なお、バッテリパック内には、インバータなどの高温になる他の電気機器を配置させてもよい。

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。

本実施の形態に係る冷却装置の構成を示す斜視図である。 本実施の形態に係る冷却装置において、空気の流れる経路を示す図である。 従来の冷却装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１００，２００ 吸気口、１０２，１０４，１０６，２０２，２０６，２１０ 冷却風通路、１０８ バッテリパック、１１０ スペアタイヤ収納部、１１２ スペアタイヤ、１１４ 収納部カバー、１１６ 排気口、１１８，１２０ 開口部、１２２，２０８ 冷却ファン、２０４ バッテリパック、２１２ 自然換気ダクト、２１４ 排出口。

Claims (4)

1. 車両に搭載された電気機器の冷却装置であって、
   前記電気機器を格納した筐体から前記車両の外部に空気の流れを形成するための冷却手段と、
   前記筐体に接続され、前記空気を前記車両の外部に流通させる冷却風通路とを含み、
   前記冷却風通路は、前記筐体と前記車両用のタイヤが収納されるタイヤ収納部内の空間部とを接続するように形成され、
   前記空間部には、前記車両の外部へ前記空気を排出可能な排出口が設けられる、電気機器の冷却装置。
2. 前記タイヤ収納部は、前記車両の後部側に設けられ、スペアタイヤを収納する、請求項１に記載の電気機器の冷却装置。
3. 前記電気機器は、前記車両の後部側に設けられる蓄電機構である、請求項１または２に記載の電気機器の冷却装置。
4. 前記冷却手段は、冷却ファンであって、前記筐体に設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載の電気機器の冷却装置。

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