JP2007001454A - 車両用シールド送電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用シールド送電システムにおける放熱性の向上を目的とする。
【解決手段】 電線２２の外周をパイプ２３によって非通気状態で包囲してなる車両用シールド送電システム１において、パイプ２３には、送風装置５０からの冷却風を内部に送り込むための外気導入口４３と、内部の空気を排出する排気口４５とが備えられている。これにより、外気導入口４３からパイプ２３内に冷却風が送り込まれ、冷却風はパイプ２３内を通過し排気口４５から排出される。したがって、パイプ２３内に熱がこもりにくくなる。さらに、パイプ２３は電気自動車ＥＶの走行に伴い風が流れる部位に露出して配索されており、外周面を風によって冷却される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両用シールド送電システムに関する。

例えば電気自動車の動力回路として用いられる車両用シールド送電システムとして、特許文献１に記載のものが知られている。この車両用シールド送電システムは、複数本のノンシールド電線を、金属細線をメッシュ状に編んだ筒状の編組線からなるシールド部材で包囲することにより一括してシールドする構造のものである。この種の車両用シールド送電システムにおいてシールド部材と電線とを保護する方法としては、一般に、シールド部材を合成樹脂製のプロテクタで包囲する手段がとられている。
特開２００４−１７８９１３公報

しかしながら、電線とシールド部材とをプロテクタで包囲してしまうと、通電時に電線から発生する熱がプロテクタ内にこもりやすくなり、車両用シールド送電システムの放熱性が低下してしまうことがある。すると、電線の許容電流値が低くなるため、通電すべき電流値によっては、電線から発生する熱量を抑えるために電線の断面積を大きくしなければならない場合が生じる。しかし、電線の大径化は、シールド部材およびプロテクタの大径化、重量化を招いてしまうため好ましくない。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、車両用シールド送電システムにおける放熱性の向上を目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、車両に搭載されて車両駆動用の電力をシールドして送電する車両用シールド送電システムであって、電線の外周を筒型の保護部材によって非通気状態で包囲してなるものにおいて、前記保護部材には、送風装置からの冷却風を内部に送り込むための外気導入口と、内部の空気を排出する排気口とが備えられているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記保護部材は、シールド機能を有する金属製のパイプにより構成されているところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記送風装置の吸気口は、前記車両の車室内に連なって開口しているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記保護部材は前記車両の走行に伴い風が流れる部位に露出して配索されているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、前記車両には、その走行速度に応じた信号を受けてこれを設定速度と比較する速度比較部が備えられ、この速度比較部は前記車両の走行速度が前記設定速度以上のときに前記送風装置を停止させるようになっているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、電線の外周を筒型の保護部材によって非通気状態で包囲してなる車両用シールド送電システムにおいて、保護部材には、送風装置からの冷却風を内部に送り込むための外気導入口と、内部の空気を排出する排気口とが備えられている。このような構成によれば、外気導入口から保護部材内に冷却風が送り込まれ、その冷却風は保護部材内を通過した後、排気口から排出される。このように、保護部材内を冷却風が通り抜けるから、保護部材内に熱がこもりにくくなり、車両用シールド送電システムの放熱性は向上する。

＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、保護部材は、シールド機能を有する金属製のパイプにより構成されている。このような構成によれば、シールド機能を備えたシールド部材と、電線を保護するための保護部材とを別々に設けなくても良いため、部品点数が少なくて済む。また、パイプは金属製なので、例えば合成樹脂製のものに比べて熱伝導率が高く、電線から発生した熱を効率よく大気中に放出することができるから、車両用シールド送電システムの放熱性はより向上する。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、送風装置の吸気口は、車両の車室内に連なって開口している。このような構成によれば、保護部材内には車室内の空気が送り込まれる。ここで、車室外の空気が保護部材内に送り込まれる場合には空気中の排気ガスが混入することがあり、それを防ぐにはフィルタを設ける等の対策が必要となる。しかし、本発明の構成によれば、保護部材内には、車室外の空気に比べ清浄な車室内の空気が送り込まれるから、フィルタ等の異物対策が簡単になる。

＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によれば、保護部材は車両の走行に伴い風が流れる部位に露出して配索されている。このような構成によれば、車両の走行中においては、走行に伴う風によって保護部材の外周面の放熱抵抗が低減される。これにより、保護部材は、その内部を冷却風によって冷却されるのに加え、外周面からの熱放散性が向上するため、より確実に車両用シールド送電システムを冷却できる。

＜請求項５の発明＞
請求項５の発明によれば、車両には、その走行速度に応じた信号を受けてこれを設定速度と比較する速度比較部が備えられ、この速度比較部は車両の走行速度が設定速度以上のときに送風装置を停止させるようになっている。このような構成によれば、車両の速度が保護部材の冷却に十分な風を生じさせるくらい速くなると送風装置を停止させることができ、送風装置が走行中ずっと作動しつづける場合に比べ無駄なエネルギーが使われず、保護部材の冷却を効率よく行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。本実施形態の車両用シールド送電システム１は、電気自動車ＥＶの動力回路として用いられるものである。

図１には、本実施形態における車両用シールド送電システム１が電気自動車ＥＶに搭載された状態を概念的に示す側面図を示した。以下、各構成部材において、電気自動車ＥＶの進行方向前方（図１の左側）を前方、進行方向後方（図１の右側）を後方として説明する。

この電気自動車ＥＶの車体１０の前部にはエンジンルームが設けられている。このエンジンルーム内には、走行用モータを駆動させるための動力回路を構成するインバータＩとガソリン駆動のエンジンＥとが収容され、その下方には前輪駆動用のモータＭが配置されている。一方、車体１０の後部には、動力回路を構成するバッテリＢと後輪駆動用のモータ（図示せず）が配置されており、このバッテリＢおよび後輪駆動用のモータはそれぞれ前部に配置されているインバータＩと、車両用シールド送電システム１を介して接続されている。なお、以下においては、特にバッテリＢとインバータＩとの間に配されている車両用シールド送電システム１について説明する。

この車両用シールド送電システム１は、車体１０の床下、すなわち床板１１の下面に沿うように配索されたメインシールド部２０と、メインシールド部２０の前後両端部からインバータＩおよびバッテリＢまでの間にそれぞれ配索されているサブシールド部２１とを備えている。

床板１１の下面に沿ってほぼ水平に配索されているメインシールド部２０は、３本の電線２２を、円筒状のパイプ２３（本発明の保護部材に該当する）内に挿通させたものである。図２には、メインシールド部２０が車体１０に取り付けられた状態を示す拡大断面図を示した。

電線２２を包囲しているパイプ２３は金属製（例えばアルミニウム合金、銅合金、あるいはステンレス鋼など）であり、全体として前後に長い形状をなしている（図４を併せて参照）。このパイプ２３は、前側の端部が床板１１の下面に沿って前方に向かって上る形態をなし、一方、後側は後方位置において上方に向かって曲げられ、その上端部が床板１１に設けられた配索孔１２を貫通して車室内に至るようにされている。そして、パイプ２３は、大部分を床板１１の下側（電気自動車ＥＶの走行に伴い風が流れる部位）に露出させた状態で配索されている。パイプ２３は、車室内側の端部にフランジ２４が固定され、そのフランジ２４から先端側を車室内に導入するとともにフランジ２４をボルト２５によって床板１１に固定することで、車体１０に装着されている。

このパイプ２３内を挿通している電線２２は、金属製（例えばアルミニウム合金や銅合金など）の単芯線からなる導体２２Ａの外周を合成樹脂製の絶縁被覆２２Ｂで包囲したものである。３本の電線２２は、パイプ２３内において、俵積み状（電線２２の中心を結んだときにほぼ正三角形を描く形態）をなすように配されており、電線２２同士および電線２２とパイプ２３との間には隙間が空けられている。そして、各電線２２の両端部は、パイプ２３の両端縁から導出されており、その両端には一対のカシメ片を備えた金属製の接続部材（図示せず）がそれぞれ固着されている。このカシメ片にサブシールド部２１の電線（図示せず）の導体が締め付けられており、サブシールド部２１の電線とメインシールド部２０の電線２２とが接続されている。

サブシールド部２１は、インバータＩが収容されているエンジンルーム内やバッテリＢが配置されている収容室内において、屈曲して配索されている。サブシールド部２１の端部にはコネクタ（図示せず）が取り付けられており、このコネクタがインバータＩおよびバッテリＢにそれぞれ嵌合されている。なお、インバータＩと前輪駆動用のモータＭも、サブシールド部２１により接続されている。

サブシールド部２１は、３本の電線を１つの筒状をなすシールド部材２６で包囲することで一括してシールドするようにしたものである。サブシールド部２１に配索されている電線の導体は、金属細線を螺旋状に撚り合わせてなる銅合金製の撚り線からなり、単芯線のものに比べて高い可撓性を備えている。この導体の断面積は、メインシールド部２０に配索されている電線２２の導体２２Ａの断面積よりも大きくされており、同じ値の電流を流したときの発熱量は、メインシールド部２０の導体２２Ａよりもこの導体の方が小さく抑えられるようになっている。また、シールド部材２６は、金属細線をメッシュ状に編み込んだ編組線からなり、サブシールド部２１は屈曲されやすくなっている。

メインシールド部２０のパイプ２３は、金属製のブラケット３０により床板１１の下側に吊り下げられた状態で固定されている。このブラケット３０は、床板１１の下面に固定される取付部３１と、この取付部３１から下方へ垂下するアーム部３２と、アーム部３２の下端に設けられたパイプ装着部３３とを備えている。取付部３１は板状をなし、ボルト締めや溶接等により床板１１の下面に固定されるようになっている。また、パイプ装着部３３は、パイプ２３に外嵌する円筒状をなし、パイプ２３はこのパイプ装着部３３を軸線方向に貫通することにより径方向に変位規制された状態で装着されている。そして、アーム部３２が垂下している分だけパイプ２３は床板１１の下面に対し下方位置に配されており、パイプ２３の外周と床板１１の下面との間に空いた通風空間Ｓにより、パイプ２３の外周にわたって風が流れやすくされている。

パイプ２３において車室内側の端部および車室外側の端部にはそれぞれ、車室内側キャップ４０および車室外側キャップ４１が被せられている。両キャップ４０,４１は弾性部材よりなり、パイプ２３の開口に対しそれぞれ気密状に密着している。各キャップ４０,４１には、このキャップ４０,４１を電線２２の配索方向に貫通する貫通口４２が３個ずつ形成されている。この貫通口４２に電線２２が１本ずつ貫通され、電線２２はパイプ２３の両端縁から導出されている。なお、電線２２の外周と貫通口４２の内周もそれぞれ気密状に密着している。

車室内側キャップ４０には、貫通口４２に加え、パイプ２３の内部に送風装置５０からの冷却風を送り込むための外気導入口４３が形成されている。そして、外気導入口４３には導入管４４が取り付けられている。導入管４４はパイプ２３の上端部から上方に向かって延びた後、電気自動車ＥＶに備えられている送風装置５０に向かって曲げられ、その送風装置５０に接続されている。この導入管４４を介して、パイプ２３の内部空間と送風装置５０とは連通されている。送風装置５０は外気を吸い込む吸気口５１を備え、この吸気口５１から吸い込んだ外気を冷却風として導入管４４に送り込むようになっている。この送風装置５０は車室内に配置されており、吸気口５１は電気自動車ＥＶの車室内に連なって開口している。また、この送風装置５０は後述の速度比較部５２によって制御されている。

一方、車室外側キャップ４１には、貫通口４２に加え、内部の空気を排出する排気口４５が形成されている。この排気口４５には排気管４６が取り付けられている。排気管４６は、パイプ２３の端部から前方に向かって延びた後、その先端が車体１０の床板１１に向かうように曲げられている。

電気自動車ＥＶには、走行速度Ｖに応じた信号を受けてこれを設定速度Ｖｒと比較する速度比較部５２が備えられている。設定速度Ｖｒは、パイプ２３の外周に流れる風により十分な冷却効果を期待できる速度とされている。この速度比較部５２は、電気自動車ＥＶの走行速度Ｖが設定速度Ｖｒ以上のときに送風装置５０を停止させ、また走行速度Ｖが設定速度Ｖｒ未満になると送風装置５０を駆動させるようになっている。この制御内容を図３のフローチャートに基づいて説明する。図３には、車両用シールド送電システム１において行われる制御内容を示すフローチャートを示した。

まず、走行スイッチが入れられた場合にあって（ステップＳ１でＹＥＳ）、電気自動車ＥＶが発進すると、速度比較部５２がその走行速度Ｖに応じた信号を受け、これを設定速度Ｖｒと比較する（ステップＳ２）。そして、走行速度Ｖが設定速度Ｖｒ未満である場合（ステップＳ２でＮＯ）、その走行に伴って生じる風の少なさを補うべく、送風装置５０を作動させて冷却風をパイプ２３内に送り込む（ステップＳ３）。これに対し、走行速度Ｖが設定速度Ｖｒ以上である場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、無駄なエネルギーの使用を抑えるべく、送風装置５０を停止させ、走行に伴って生じる風のみでパイプ２３の冷却を行う（ステップＳ４）。また、走行スイッチが切られた場合（ステップＳ１でＮＯ）には、送風装置５０は停止する（ステップＳ４）。

次に、上記のように構成された本実施形態の作用および効果について説明する。
図４には、本実施形態において外気導入口４３からパイプ２３内に送り込まれた冷却風がパイプ２３内を通り抜けて排気口４５から排出されている様子を示す拡大概念図を示した。

電気自動車ＥＶの走行スイッチを入れると、電気自動車ＥＶがゆっくり発進する。この発進直後の走行速度Ｖは遅く、その走行に伴って生じる風は少ないため、送風装置５０は作動し冷却風を送り出す。送風装置５０から送り出された冷却風は、送風装置５０に接続された導入管４４を通り抜けてパイプ２３の外気導入口４３に至り、図４の矢印で示されるように、この外気導入口４３からパイプ２３内に送り込まれていく。そして、冷却風は、パイプ２３内において電線２２同士および電線２２とパイプ２３との間の隙間を通り過ぎていく。このとき、冷却風は電線２２の外周面に接し電線２２を空冷し、パイプ２３内の熱が排気口４５から外部へと排出される。

また、電気自動車ＥＶが走行しているときは、その走行に伴って風が生じている。ここで、パイプ２３は、大部分を車体１０の床板１１の下側に露出させた状態で配索されている。これにより、風がパイプ２３の外周面に接するから、パイプ２３の外周面の放熱抵抗が低減される。したがって、パイプ２３は、その内部を送風装置５０からの冷却風によって冷却されるのに加え、外周面からの熱放散性が向上するため、より確実に車両用シールド送電システム１を冷却できる。

そして、電気自動車ＥＶの走行速度Ｖが増すにつれ、走行に伴って生じる風は強くなっていき、走行速度Ｖが設定速度Ｖｒ以上になると送風装置５０が停止する。すると、パイプ２３は走行に伴って生じる風のみによって空冷される状態となる。このように、電気自動車ＥＶの走行速度Ｖがパイプ２３の冷却に十分な風を生じさせるくらい速くなると送風装置５０が停止するようになっているから、送風装置５０が走行中ずっと作動しつづける場合に比べ無駄なエネルギーが使われず、パイプ２３の冷却は効率よく行われる。なお、電気自動車ＥＶが減速し、走行速度Ｖが設定速度Ｖｒ未満になると、再び送風装置５０が駆動する。したがって、電気自動車ＥＶの減速に伴ってパイプ２３を空冷する風が少なくなっても、パイプ２３の冷却は確実に行われる。

また、送風装置５０の吸気口５１は、電気自動車ＥＶの車室内に連なって開口している。これにより、送風装置５０は、車室内の空気を吸い込んで冷却風として送風するから、パイプ２３内には車室内の空気が送り込まれる。ここで、送風装置５０が車室外の空気を吸い込んで冷却風として送風する場合、その冷却風には排気ガスが混入してしまうおそれがある。そこで、排気ガスに含まれるすす等の粉塵がパイプ２３内に入り込むことを防ぐために、フィルタを設ける等の対策が必要となる。しかし、本実施形態では、パイプ２３内には、車室外の空気に比べ清浄な車室内の空気が送り込まれるから、フィルタ等の異物対策が簡単なもので済む。

また、金属製のパイプ２３は、シールド機能と電線２２の保護機能とを併せもっている。これにより、シールド機能を備えたシールド部材、例えば金属細線よりなる編組部材を、電線２２の保護のために合成樹脂製のプロテクタで包囲する等、シールド機能を備えたシールド部材と、電線２２を保護するための保護部材とを別々に設けなくてもよいため、部品点数が少なくて済む。さらに、パイプ２３は金属製であるから、合成樹脂製のものに比べて熱伝導率が高く、電線２２から発生した熱は効率よくパイプ２３に伝わり、パイプ２３の外周面から大気中に放散される。したがって、車両用シールド送電システム１の放熱性はより向上する。なお、パイプ２３は、金属製のブラケット３０を介して床板１１に固定されているから、電線２２からパイプ２３に伝達された熱は、パイプ２３から外部空間へと放熱されるのに加え、ブラケット３０を介して車体１０に伝達され、そこからも放熱されるようになっている。

こうして車両用シールド送電システム１の放熱性が高められると、電線２２の許容電流値が高くなるから、所定の電流量の確保のために電線２２を大径化しなくてもよく、ひいては電線２２の小径化も図ることができる。

以上説明したように本実施形態によれば、電線２２の外周をパイプ２３によって非通気状態で包囲してなる車両用シールド送電システム１において、パイプ２３には、送風装置５０からの冷却風を内部に送り込むための外気導入口４３と、内部の空気を排出する排気口４５とが備えられている。これにより、外気導入口４３からパイプ２３内に冷却風が送り込まれ、その冷却風はパイプ２３内を通過した後、排気口４５から排出される。このように、パイプ２３内を冷却風が通り抜けるから、パイプ２３内に熱がこもりにくくなり、車両用シールド送電システム１の放熱性は向上する。

さらに、パイプ２３は電気自動車ＥＶの走行に伴い風が流れる部位に露出して配索されている。これにより、パイプ２３は、その内部を冷却風によって冷却されるのに加え、外周面からの熱放散性が向上するため、確実に車両用シールド送電システム１を冷却できる。

加えて、電気自動車ＥＶには、その走行速度Ｖに応じた信号を受けてこれを設定速度Ｖｒと比較する速度比較部５２が備えられ、この速度比較部５２は電気自動車ＥＶの走行速度Ｖが設定速度Ｖｒ以上のときに送風装置５２を停止させるようになっている。これにより、送風装置５０が走行中ずっと作動しつづける場合に比べ無駄なエネルギーが使われず、パイプ２３の冷却を効率よく行うことができる。

そして、金属製のパイプ２３はシールド機能と電線２２の保護機能とを併せもっている。これにより、シールド機能を備えたシールド部材と、電線２２を保護するための保護部材とを別々に設けなくても良く、部品点数が少なくて済む。また、パイプ２３は金属製なので、例えば合成樹脂製のものに比べて熱伝導率が高く、電線２２から発生した熱を効率よく大気中に放出することができるから、車両用シールド送電システム１の放熱性はより向上する。

また、送風装置５０の吸気口５１は、電気自動車ＥＶの車室内に連なって開口しており、パイプ２３内には車室外の空気に比べ清浄な車室内の空気が送り込まれるから、フィルタ等の異物対策が簡単になる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、パイプ２３内において、３本の電線２２が俵積み状をなすように配されているが、電線の本数や配し方はこのようでなくても構わず、例えばパイプ内に挿通される電線は２本でもよく、また、一列に並ぶように配されていてもよい。

（２）上記実施形態では、パイプ２３は円筒状をなしているが、パイプは電線の外周を包囲可能な形状をなしていればどのような形状でも構わず、例えば角筒状をなしていてもよい。

（３）上記実施形態では、大部分を床板１１の下側に露出させた状態で配索されているパイプ２３を、走行に伴って生じる風や送風装置５０からの冷却風によって冷却するようにしているが、これに限らず、パイプはその大部分が車室内に配索されているものでもよく、そのパイプを送風装置からの冷却風のみによって冷却するようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、外気導入口４３および排気口４５はそれぞれ車室内側キャップ４０および車室外側キャップ４１に１個ずつ形成されているが、これに限らず、例えば外気導入口および排気口はそれぞれパイプ本体の側面に設けられていてもよい。そして、その数は１個ずつでなくても構わず、例えば２個以上であってもよく、また、外気導入口を３個、排気口を１個のようにして設けてもよい。

（５）上記実施形態では、送風装置５０は車室内に備えられているが、これに限らず、吸気口５１が電気自動車ＥＶの車室内に連なって開口していれば送風装置本体はどこに備えられていてもよく、例えば、車室外に備えられている送風装置から吸気口のみ車室内に引き込まれた形態のものであってもよい。

（６）上記実施形態では、排気管４６は、その先端を車体１０の床板１１に向かうように曲げられた形態をなしているが、これに加えて、例えば、排気管の途中にこの排気管から分岐する分岐管を設け、その分岐管の先端部を車室内に引き込むとともに、先端にダンパーを設ける形態としてもよい。これにより、寒い季節においては、ダンパーを開くことにより、パイプから排出される暖気を車室内の暖房として利用することもできる。

本実施形態における車両用シールド送電システムが電気自動車に搭載された状態を概念的に示す側面図 メインシールド部が車体に取り付けられた状態を示す拡大断面図 車両用シールド送電システムにおいて行われる制御内容を示すフローチャート 本実施形態において外気導入口からパイプ内に送り込まれた冷却風がパイプ内を通り抜けて排気口から排出されている様子を示す拡大概念図

符号の説明

ＥＶ…電気自動車（車両）
Ｖ…走行速度
Ｖｒ…設定速度
１…車両用シールド送電システム
２２…電線
２３…パイプ（保護部材）
４３…外気導入口
４５…排気口
５０…送風装置
５１…吸気口
５２…速度比較部

Claims (5)

1. 車両に搭載されて車両駆動用の電力をシールドして送電する車両用シールド送電システムであって、電線の外周を筒型の保護部材によって非通気状態で包囲してなるものにおいて、
   前記保護部材には、送風装置からの冷却風を内部に送り込むための外気導入口と、内部の空気を排出する排気口とが備えられていることを特徴とする車両用シールド送電システム。
2. 前記保護部材は、シールド機能を有する金属製のパイプにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用シールド送電システム。
3. 前記送風装置の吸気口は、前記車両の車室内に連なって開口していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用シールド送電システム。
4. 前記保護部材は前記車両の走行に伴い風が流れる部位に露出して配索されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車両用シールド送電システム。
5. 前記車両には、その走行速度に応じた信号を受けてこれを設定速度と比較する速度比較部が備えられ、この速度比較部は前記車両の走行速度が前記設定速度以上のときに前記送風装置を停止させるようになっていることを特徴とする請求項４に記載の車両用シールド送電システム。

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