JP2006082570A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却部の構造を改良して衝撃吸収効果を高める。
【解決手段】冷却部２４内の二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂは、上下に段差を設けて配置される。そして、二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂは、接合部材２８で接合されている。車両の前方向から許容量を超える衝撃荷重を受けると、接合部材２８が変形することによって、比較的剛性の高い冷媒流路ブロック２６ａ，２６ｂの形状がほぼ維持された状態で冷却部２４が弾性変形し、車両のクラッシュブルゾーンが有効に利用され、車室内へのダメージを軽減させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気自動車に関し、特にインバータを冷却する冷却部を備えた電気自動車に関する。

原動機としてモータを利用する電気自動車が知られている。電気自動車の代表例として、充電式の電池を利用するもの、燃料電池を利用するもの、エンジンとモータを併用するものなどが挙げられる。

電気自動車には、電池から供給される直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータが搭載される。インバータやその周辺回路には、大量の電流が流されることにより、電気抵抗などに伴う発熱が生じる。このため、電気自動車には、インバータなどを冷却する冷却部が設けられる。一般に、インバータやその周辺回路は、電力制御ユニット（ＰＣＵ）のケース内に収められ、冷却部がＰＣＵケースと一体形成される。

冷却部には、水などの冷媒を流す冷媒流路が形成される。冷媒流路内は、吸熱効果を高めることなどを目的として多数の冷却フィンが設けられる。このため、冷却部は、他の部分に比べて剛性が高く、ＰＵＣ内で最も剛性の高い部分の一つである。ところが、冷却部あるいは冷却部を備えたＰＵＣは、その剛性の高さ故に、車両衝突時における衝撃吸収効果（クッションの効果）を低減させてしまう可能性があった。

ちなみに、本出願人は、車両衝突時の衝撃吸収効果を高める様々な技術を提案している。例えば、下記特許文献１では、ＰＣＵケースに衝撃吸収部材を設けて衝撃吸収効果を高めると共に、ＰＣＵケースの剛性を利用して電池の破損を守る技術が示されている。また、下記特許文献２では、エンジンルーム内の補機類の配置を考慮して、衝撃荷重量を減少させる技術が示されている。

特開２００４−１７５３０１号公報 特開平６−２７０６９７号公報 特開平９−５２５３４号公報

上述のように、従来から衝撃吸収効果を高める様々な技術が提案されている。これに対し、本発明では観点を変えて、本来剛性の高いＰＣＵ内の冷却部に着目した。

つまり、本発明は、冷却部の構造を改良して衝撃吸収効果を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である電気自動車は、インバータを冷却する冷却部を備えた電気自動車において、前記冷却部は、複数の冷媒流路ブロックとこれらを接合する接合部材とを含み、前記接合部材は、前記各冷媒流路ブロックよりも低剛性の部材であり、衝突荷重によって前記各冷媒流路ブロックよりも優先的に弾性変形する、ことを特徴とする。

上記構成において、電気自動車とは、例えば、充電式の電池を利用するもの、燃料電池を利用するもの、エンジンとモータを併用するものなどである。上記構成により、衝突荷重が許容量を超える場合に、比較的剛性の高い冷媒流路ブロックの形状がほぼ維持された状態で接合部材が弾性変形する。例えば、接合部材の弾性変形によって冷媒流路ブロックの一部が車両上方に移動することで、車両のクラッシュブルゾーンが有効に利用され、車室内へのダメージを軽減させることができる。

望ましくは、前記冷却部は、二つの冷却流路ブロックとこれらを接合する接合部材とを含み、前記二つの冷媒流路ブロックは、上下に段差を設けて接合される、ことを特徴とする。望ましくは、前記二つの冷媒流路ブロックおよび接合部材は、前記インバータが収容される電力制御ユニットケースの一部として形成される、ことを特徴とする。望ましくは、前記接合部材は、平板を波状に変形させた形状を有する、ことを特徴とする。望ましくは、前記接合部材は、弾性変形の起点となる薄肉部を有する、ことを特徴とする。望ましくは、前記冷却部の冷却流路には、板状の複数の冷却フィンが設けられ、前記各冷却フィンは、その冷却面の法線を車両進行方向に向けて配置される、ことを特徴とする。

本発明により、新たな構造の冷却部を有する電気自動車が提供される。その結果、例えば、衝撃吸収効果が高められる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る電気自動車の好適な実施形態が示されており、図１は電気自動車１０の前方部分を概略的に示した側面図である。図１では、一般的な乗用車の形状を示しているが、本発明に係る電気自動車は、図示した形状の乗用車に限定されない。

電気自動車１０の前方部分は、ダッシュパネル１６によって、車室内１２と動力源室１４とに区分けされている。ダッシュパネル１６（あるいはその近傍に配置される図示しない車両骨格部材）は、衝突時などに車室内１２を保護するため、剛性の高い部材で構成される。

動力源室１４には、車輪１８を駆動するためのモータやその他様々な機器類が収められる。図１では、動力源室１４に収められる構成のうち、本発明の特徴の一つである電力制御ユニット（ＰＣＵ）２０が示されている。実車においては、その他にも、モータ、モータへ供給する電力を蓄積した電池、エアコン用のインバータなどが動力源室１４に収められる。なお、電池は、前方からの衝突による破損を避けるために、車室内１２の下方や車両後方などに配置されてもよい。

ＰＣＵ２０は、図示しない車両駆動用のモータを制御するものである。実車においてＰＣＵ２０はケースで全面を覆われているが、図１では、ＰＣＵ２０の内部構成を説明するため、ケース側面側から内部を透視している。

ＰＣＵ２０内には、複数のインバータ（２２ａ〜２２ｂ）などが搭載される。走行用インバータ２２ａは、図示しない電池から供給される直流電力を交流電力に変換して走行用モータに供給する。このため、走行用インバータ２２ａを制御する図示しない制御回路や電解コンデンサなどもＰＣＵ２０内に収められる。

走行用モータに電力を供給する際、走行用インバータ２２ａやその周辺回路には、大量の電流が流されることにより電気抵抗などに伴う発熱が生じる。このため、ＰＣＵ２０内には冷却部２４が設けられ、走行用インバータ２２ａを冷却している。

なお、ＰＣＵ２０内には、走行用インバータ２２ａの他、補機系インバータ２２ｂ，２２ｃなどが設けられている。例えば、燃料電池車の場合、燃料電池に燃料を供給する必要があり、燃料を供給する際にインバータが用いられる。補機系インバータ２２ｂ，２２ｃの一例は、この燃料電池車における燃料供給用インバータである。補機系インバータ２２ｂ，２２ｃについても、発熱を伴うことから、冷却部２４による冷却が必要である。

冷却部２４は、ＰＣＵ２０内の発熱を伴う機器類を冷却するものであり、冷却対象の代表例は、前述した走行用インバータ２２ａ、補機系インバータ２２ｂ，２２ｃである。冷却部２４には冷媒流路が形成され、冷媒流路内を流れる水などの冷媒が、インバータ（２２ａ〜２２ｂ）などから熱を奪うことで、冷却機能が実現される。

本実施形態では、この冷却部２４の構成に一つの特徴がある。そこで、以下、図２から図５を利用して、冷却部２４の構成について説明する。なお、以下において図１に示した部分には図１の符号を付して説明する。

図２は、冷却部２４の水平断面図である。つまり、図２は、電気自動車１０に搭載されたＰＣＵ２０を車両上方から見た場合の冷却部２４の断面図である。

冷却部２４は、冷媒が流れる冷媒流路（２６ａ，２６ｂ）を備えている。ただし、本実施形態では、冷媒流路が二つのブロックに分割されている。つまり、冷媒流路ブロック２６ａと冷媒流路ブロック２６ｂの二つのブロックに分割されている。これら、二つの冷媒流路ブロック２６ａ，２６ｂは、ゴムホース３０で接続されている。

水などの冷媒は、図２における「ＩＮ」側から流れ込み、冷媒流路ブロック２６ａ内を通って、ゴムホース３０を介して冷媒流路ブロック２６ｂへ流れ込む。そして、冷媒流路ブロック２６ｂ内を通った冷媒は、図２における「ＯＵＴ」側から排出される。

冷媒は、冷媒流路内を流れる際に、冷却部２４の上方に配置されたインバータ（２２ａ〜２２ｂ）などから熱を奪う。冷媒流路内には複数の冷却フィン３２が設けられており、インバータなどが発する熱は、冷却フィン３２を介して効率よく冷媒に伝えられる。

図３は、冷却部２４の側面図である。つまり、図３は、電気自動車１０に搭載されたＰＣＵ２０を車両左側面から見た場合における、冷却部２４の側面図である。なお、実車においては、ＰＣＵ２０のケースによって冷却部２４が覆われているが、図３では、冷却部２４内部の構造を明示にするため、ケースの側面側を図示省略している。

図３に示すように、冷却部２４内の二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂは、上下に段差を設けて配置される。そして、二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂは、接合部材２８で接合されている。ただし、二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂおよび接合部材２８は、ＰＣＵ２０のケースの一部として形成される。もちろん、ＰＣＵ２０のケースとは別の部材として、二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂおよび接合部材２８を形成してもよい。

本実施形態において、冷媒流路を二つのブロックに分割した目的の一つは、車両衝突時の衝撃吸収効果を高めることにある。

図４は、車両衝突時における冷却部２４の変形動作を説明するための図である。車両の前方向から許容量を超える衝撃荷重４０を受けると、ＰＣＵ２０が後方に押され、従って、ＰＣＵ２０内の冷却部２４も後方に押される。動力源室１４の車両後方側には、高い剛性のダッシュパネル１６（あるいはその近傍に配置される図示しない車両骨格部材）があり、衝撃荷重４０によって後方に押された冷却部２４は、ダッシュパネル１６によって車両前方側へ向かう反作用力を受ける。

このため、上下に段差を設けて配置された二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂのうち、冷却流路ブロック２６ａが冷却流路ブロック２６ｂの下側に向かって押し出され、一方、冷却流路ブロック２６ｂは、下側に入り込んでくる冷却流路ブロック２６ａと、ダッシュパネル１６からの反作用力によって、上方に向かって、つまり図４に破線で示す位置に向かって回動する。

その結果、衝突荷重４０が許容量を超える場合に、比較的剛性の高い冷媒流路ブロック２６ａ，２６ｂの形状がほぼ維持された状態で冷却部２４が弾性変形し、車両のクラッシュブルゾーンが有効に利用され、車室内へのダメージを軽減させることができる。

図４を利用して説明したように、冷却部２４の弾性変形は、冷媒流路ブロック２６ａ，２６ｂの形状をほぼ維持したまま、接合部材（図３の符号２８）の弾性変形によって実現される。このため、接合部材を弾性変形し易いように設けることが望ましい。

図５は、容易に弾性変形するように加工された接合部材を示す図である。図５（Ａ）では、接合部材２８ａが平板を波状に変形させた形状となっている。つまり、接合部材２８ａは、二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂの間を接合する領域であって、平板状の部材が図に示すような波形状の側面になるように形成されたものである。波状に変形されたことにより、接合部材２８ａは、車両の前後方向に潰れやすくなる。

一方、図５（Ｂ）では、接合部材２８ｂが弾性変形の起点となる薄肉部分２９を有している。つまり、薄肉部分２９の剛性が落とされるため、薄肉部分２９が弾性変形の起点となり、接合部材２８ｂの変形が容易になる。なお、薄肉部分２９に換えて、例えば、接合部材の一部に孔を設ける、あるいは、接合部材の一部を細く形成するなどして弾性変形の起点を設けてもよい。

また、二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂを接合する図示しない側面において、図５（Ａ）に示す波状の接合部材２８ａや図５（Ｂ）に示す薄肉部分２９を有する接合部材２８ｂを利用してもよい。

以上説明した本実施形態により、冷却部の構造が改良され衝撃吸収効果を高めることができる。なお、本実施形態において、水路に設けられる各冷却フィンは、その冷却面の法線を車両進行方向に向けて配置されることが望ましい。つまり、図２および図３に示すように、板状の冷却フィン３２の面の法線を車両進行方向に向けて揃えることにより、二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂが車両進行方向に潰れやすくなり、車両のクラッシュブルゾーンをさらに有効に利用できる。

また、図３に示すように、二つの冷却流路ブロック２６ａ，２６ｂが上下に段差を設けて配置される際、下段の冷却流路ブロック２６ａから上段の冷却流路ブロック２６ｂへ向かって冷媒を流すことが望ましい。下段から上段へ冷媒を流すことにより、水路内のエア抜き効果が期待できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、３つ以上の複数の冷却流路ブロックを設けてもよく、また、複数の冷却流路ブロックを互いに左右にずらして配置してもよい。

本発明に係る電気自動車の前方部分を概略的に示した側面図である。 冷却部の水平断面図である。 冷却部の側面図である。 車両衝突時における冷却部の変形動作を説明するための図である。 容易に弾性変形するように加工された接合部材を示す図である。

符号の説明

１０ 電気自動車、２０ 電力制御ユニット（ＰＣＵ）、２４ 冷却部、２６ａ，２６ｂ 冷媒流路ブロック、２８ 接合部材。

Claims (6)

1. インバータを冷却する冷却部を備えた電気自動車において、
   前記冷却部は、複数の冷媒流路ブロックとこれらを接合する接合部材とを含み、
   前記接合部材は、前記各冷媒流路ブロックよりも低剛性の部材であり、衝突荷重によって前記各冷媒流路ブロックよりも優先的に弾性変形する、
   ことを特徴とする電気自動車。
2. 請求項１に記載の電気自動車において、
   前記冷却部は、二つの冷却流路ブロックとこれらを接合する接合部材とを含み、
   前記二つの冷媒流路ブロックは、上下に段差を設けて接合される、
   ことを特徴とする電気自動車。
3. 請求項２に記載に電気自動車において、
   前記二つの冷媒流路ブロックおよび接合部材は、前記インバータが収容される電力制御ユニットケースの一部として形成される、
   ことを特徴とする電気自動車。
4. 請求項３に記載の電気自動車において、
   前記接合部材は、平板を波状に変形させた形状を有する、
   ことを特徴とする電気自動車。
5. 請求項３に記載の電気自動車において、
   前記接合部材は、弾性変形の起点となる薄肉部を有する、
   ことを特徴とする電気自動車。
6. 請求項３に記載の電気自動車において、
   前記冷却部の冷却流路には、板状の複数の冷却フィンが設けられ、
   前記各冷却フィンは、その冷却面の法線を車両進行方向に向けて配置される、
   ことを特徴とする電気自動車。
   
   

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