JP2007145111A - 車両に搭載された電気機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両後方に搭載された電気機器を効率良く冷却する。
【解決手段】車両のリヤシート後方に設けられた二次電池１０１０を冷却する冷却装置１０００は、リヤパッケージトレイに設けられた吸込口１０３０から車室内空間２０００の空気を冷却風として吸引する冷却ファン１０１２と、ダクト１０３２，１０３４，１０３６と、二次電池１０１０からの排出空気を車外に排出する排出口１０３８と、リヤパッケージトレイに設けられ、赤外線を反射する板状の反射板１０４０とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された電気機器（蓄電機構、電力変換用半導体素子等）の冷却装置に関し、特に、車両後方に搭載された電気機器をリヤガラス近傍の車室内に設けられた吸入口から車室内の空気を吸入して電気機器を冷却する冷却装置に関する。

内燃機関（たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の機関を用いることが考えられる。）と電気モータとを組合せたハイブリッドシステムと呼ばれるパワートレインを搭載した車両が開発され、実用化されている。このような車両においては、走行用の電気モータを駆動するための二次電池やコンデンサ等の蓄電機構およびインバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換用機器の電気機器を搭載している。この二次電池は、化学反応により放電や充電が行なわれ、この化学反応が発熱を伴うため、冷却する必要がある。また、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータもパワー素子が発熱するため、冷却する必要がある。一般的に、電気機器においては電力線に電流が流れるとジュール熱が発生するため、冷却する必要がある。

このような電気機器は、たとえば、車両後席とラゲッジルームとの間に配置されることがある。この電気機器は、空気通路をなすダクト状のケーシング内に配置されており、ケーシング内の電気機器の吸気上流側であって、電気機器と後部座席との間には、電気機器を冷却する冷却風を発生させる冷却ファンが配置されている。そして、このケーシングの上流端部は、車室内に連通（具体的にはリアパッケージトレイに開口）しているため、電気機器が、車室内の空気にて冷却されることになる。

また、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータは、ＰＣＵ（Power Control Unit）と呼ばれる電気機器として一体化されて車両に搭載されることもある。このＰＣＵも、電気機器として、車両後席とラゲッジルームとの間に配置されることがある。

ハイブリッド車両においては、エンジンに加えてこのような電気機器を搭載しなければならない。特開２００５−１８６８６８号公報（特許文献１）は、車内空間に与える影響および圧損を抑制することができる、蓄電機構の冷却装置を開示する。この公報に開示された蓄電機構の冷却装置は、蓄電機構から車内空間に、蓄電機構との間で熱交換された空気を排出するための手段と、車内空間から車外に、熱交換された空気を排出する排出ファンとを含む。

この蓄電機構の冷却装置によると、蓄電機構との間で熱交換された空気は、蓄電機構から車内空間に排出される。この空気は、排出ファンにより車内空間から車外に排出される。これにより、蓄電機構から車外に通じ、車内空間を迂回する排気ダクトを別途設けなくとも、熱交換された空気を車外に排出することができる。そのため、車内空間に与える影響および圧損を抑制することができる。
特開２００５−１８６８６８号公報

この特許文献１を含む多くの車両において、電気機器を車両後方に搭載して車室内の空気で電気機器を冷却する場合、リヤパッケージトレイに冷却風吸入口を設ける。

しかしながら、リヤパッケージトレイに吸入口を設けると、吸入口がリヤガラスの近傍であって太陽光の赤外線が照射されて、その吸入口近傍の空気の温度が上昇してしまう。このため、冷却風温度が高くなり、効率的に電気機器を冷却することができない。

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、車両後方に電気機器を搭載した車両に好ましく適用される、冷却効率に優れた電気機器の冷却装置を提供することである。

第１の発明に係る冷却装置は、車両後方に搭載された電気機器を冷却する。この冷却装置は、リヤガラス近傍の車室内に設けられた冷却風吸入口と、冷却風吸入口から電気機器に冷却風を供給するための供給手段と、リヤガラスを通しての冷却風吸入口への日射を反射するための反射手段とを含む。

第１の発明によると、リヤガラス近傍の車室内に設けられた吸気口であってリヤガラスからの日射の影響を受けて冷却風が高温になる場合であっても、反射手段により日射（に含まれる赤外光）を反射するので、日射の影響を低下せしめて冷却風の温度が著しく上昇することを回避して、電気機器を効率的に冷却することができる。その結果、車両後方に電気機器を搭載した車両に好ましく適用される、冷却効率に優れた電気機器の冷却装置を提供することができる。

第２の発明に係る冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、反射手段は、少なくとも冷却風吸入口の近傍に設けられた、日射に含まれる赤外線を反射する部材により実現されるものである。

第２の発明によると、日射に含まれる赤外線が反射されるので、リヤガラスを通した日射の影響を低下せしめることができる。このため、冷却風の温度が著しく上昇することを回避して、車両の後方に搭載された電気機器を効率的に冷却することができる。

第３の発明に係る冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、冷却風吸入口は、リヤパッケージトレイに設けられ、反射手段は、リヤパッケージトレイに設けられた、日射に含まれる赤外線を反射する部材により実現されるものである。

第３の発明によると、リヤパッケージトレイに設けられた冷却風吸入口近傍の空気の温度を、リヤパッケージトレイに設けた赤外線反射部材により反射させることができる。このため、リヤガラスを通した日射の影響を低下せしめて冷却風の温度が著しく上昇することを回避して、車両の後方に搭載された電気機器を効率的に冷却することができる。なお、赤外線反射部材は、リヤパッケージトレイの全面に設けてもよいし、冷却風吸入口近傍にのみ設けるようにしてもよい。

第４の発明に係る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、反射手段は、白色板状部材により実現されるものである。

第４の発明によると、反射手段に赤外線反射率が大きい白色の板状の部材を用いることにより、効率的に冷却風吸入口近傍の空気の温度が著しく上昇することを回避するとともに、板状であるので大きな搭載スペースを必要としない。

第５の発明に係る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、反射手段は、鏡面板状部材により実現されるものである。

第５の発明によると、反射手段に赤外線反射率が大きい鏡面の板状の部材を用いることにより、効率的に冷却風吸入口近傍の空気の温度が著しく上昇することを回避するとともに、板状であるので大きな搭載スペースを必要としない。

第６の発明に係る冷却装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、電気機器は蓄電機構である。

第６の発明によると、車両後方に搭載された、蓄電機構である二次電池やコンデンサを効率的に冷却することができる。

第７の発明に係る冷却装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、電気機器は電力変換用半導体素子である。

第７の発明によると、車両後方に搭載された、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換用半導体素子を効率的に冷却することができる。

第８の発明に係る冷却装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、車両は２種類の動力源を搭載した車両である。

第８の発明によると、車両は２種類の動力源を搭載したハイブリッド車両に好適に用いられる冷却装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。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、以下の説明では、蓄電機構の一例である二次電池を電気機器として冷却する車両用冷却装置について説明するが、本発明はこれに限定されない。蓄電機構は二次電池ではなくコンデンサであってもよいし、電気機器は蓄電機構（二次電池やコンデンサ）ではなく、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータを含むＰＣＵであってもよい。また、以下の説明において、車両は、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両を想定するが、電気自動車（ＥＶ）であってもよい（ＥＶの電源は限定されるものでない）。

図１に、本実施の形態に係る車両用冷却装置１０００を車両に搭載した図を示す。図１に示すように、この車両用冷却装置１０００は、車室内空間（搭乗空間）２０００より車両後方側のトランクルーム（搭乗空間以外の空間）内に配設される。また、この車両用冷却装置１０００は、車両幅方向の両側のタイヤハウス２００を避けるように車両幅方向のほぼ中央部に設置されている。

車両用冷却装置１０００は、車両の駆動源である充放電可能な二次電池（ニッケル水素電池やリチウムイオン電池）１０１０と、二次電池１０１０の冷却ファン１０１２とを含む。

二次電池１０１０は、たとえば、角型のバッテリセル（通常１．２Ｖ程度の出力電圧）が６個直列に接続されて１個のバッテリモジュールを形成し、多数（２０〜３０個）のバッテリモジュールを直列に接続してバッテリパックとして構成される。なお、この二次電池１０１０の体格は、一例として、車両幅方向のリヤサイドメンバの内側に収まるような寸法である。

車両冷却装置１０００は、車室内空間２０００の空気が、吸込口１０３０からダクト１０３２を介して冷却ファン１０１２により吸引されることにより、ダクト１０３４を通って二次電池１０１０を供給されて、二次電池１０１０を冷却する。二次電池１０１０を冷却した排風はダクト１０３６を通って排出口１０３８から車室外に排出される。

吸込口１０３０は、リアガラス２２００の下方部位に位置するリアパッケージトレイ（通常、オーディオのスピーカー等が設置される部材）に開口している。つまり、ダクト１０３２は、図１に示すように上方から下方に延びるように配置されているため、車室内空気は、図１の矢印で示すように上方から下方に流れ、この車室内空気は、冷却ファン１０１２によって二次電池１０１０に向けて吸い込まれ（バッテリモジュールの間を流れて）、その後、二次電池１０１０を冷却した空気は、二次電池１０１０の後方側に形成された排出口１０５０から車外に排出されることになる。

図１に加えて図２および図３を参照して、リアパッケージトレイに設けられ、日射に含まれる赤外線を反射する板状の部材である反射板について説明する。

図１および図２に示すように、反射板１０４０は、リヤパッケージトレイの全面に設けられる。この反射板１０４０は、リヤパッケージトレイの平面形状に対応した形状を有する板状の部材であって、リヤガラス２２００側の面は、赤外線を反射し易い白色や鏡面に仕上げられている。

さらに、図１および図３に示すように、反射板１０４１は、リヤパッケージトレイの吸入口１０３０の近傍にのみ設けるようにしてもよい。この反射板１０４１も、反射板１０４０と同様に、板状の部材であって、リヤガラス２２００側の面は、赤外線を反射し易い白色や鏡面に仕上げられている。

なお、図２および図３に実線で示すように、吸込口１０３０を、車両の進行方向に向かって右側のみに設けるようにしても、図２および図３に点線で示すように、吸込口１０３０を、車両の進行方向に向かって左側のみに設けるようにしてもよい。さらに、吸込口１０３０を、車両の進行方向に向かって右側および左側に設けるようにしてもよい。さらに、吸込口１０３０の数は１個にも２個にも限定されるものではない。

以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る車両冷却装置１０００の動作について、説明する。

たとえば、車両がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態になると、二次電池１０１０の温度であるバッテリ温度ＴＨ（ＢＡ）が検知され、この温度ＴＨ（ＢＡ）が予め定められた冷却必要温度よりも高いと、（作動していなければ）バッテリ冷却ファンモータに作動指令信号が出力される、バッテリ冷却ファン１０１２が作動する。

バッテリ冷却ファン１０１２の作動中であって、たとえば、真夏の日中の炎天下であるときには、強い日射がリヤガラス２２００を通してリヤパッケージトレイに当たる。このような場合でも、反射板１０４０や反射板１０４１が、赤外光を反射して赤外線の吸収量が低下するので、吸気口１０３０近傍の車室内の温度の上昇を抑制できる。このため、二次電池１０１０への冷却風の温度が著しく上昇することを回避できる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用冷却装置によると、リヤガラス近傍に設けられた吸気口であって日射の影響を受ける場合であっても、日射の影響を低下せしめて冷却風の温度が著しく上昇することを回避して、車両の後方に搭載された電気機器を効率的に冷却することができる。

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。

本発明の実施の形態に係る車両用冷却装置の車両搭載図である。 図１の上面図（その１）である。 図１の上面図（その２）である。

符号の説明

２００ タイヤハウス、１０００ 車両用冷却装置、１０１０ 二次電池、１０１２ 冷却ファン、１０３０ 吸込口、１０３８ 排出口、１０４０、１０４１ 反射板、２０００ 車室内空間、２２００ リヤガラス。

Claims (8)

1. 車両後方に搭載された電気機器の冷却装置であって、
   リヤガラス近傍の車室内に設けられた冷却風吸入口と、
   前記冷却風吸入口から前記電気機器に冷却風を供給するための供給手段と、
   前記リヤガラスを通しての前記冷却風吸入口への日射を反射するための反射手段とを含む、車両に搭載された電気機器の冷却装置。
2. 前記反射手段は、少なくとも前記冷却風吸入口の近傍に設けられた、前記日射に含まれる赤外線を反射する部材により実現される、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記冷却風吸入口は、リヤパッケージトレイに設けられ、
   前記反射手段は、前記リヤパッケージトレイに設けられた、前記日射に含まれる赤外線を反射する部材により実現される、請求項１に記載の冷却装置。
4. 前記反射手段は、白色板状部材である、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却装置。
5. 前記反射手段は、鏡面板状部材である、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却装置。
6. 前記電気機器は蓄電機構である、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却装置。
7. 前記電気機器は電力変換用半導体素子である、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却装置。
8. 前記車両は、２種類の動力源を搭載した車両である、請求項１〜７のいずれかに記載の冷却装置。

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