JP2009012644A - 放熱機構及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも一部が車両外部に配置された放熱手段を備えた電源装置の好適な放熱を提供する放熱機構及び車両を実現する。
【解決手段】本発明の放熱機構は、少なくとも一部が車両外部に配置され、電源装置（１）からの熱を放熱する放熱手段（２）に伝熱される車両外部からの熱を遮蔽する熱遮蔽手段（３）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置の放熱機構及び該放熱機構を備えた車両に関する。

従来、電気モータからの駆動力により走行するハイブリッド自動車、燃料電池車および電気自動車などがある。これらの車両では、電気モータに供給される電力を蓄える二次電池又はキャパシタ（コンデンサ）等の電源装置が搭載されている。

これら電源装置の内部に収容される電池セルやキャパシタなどの電源体（蓄電体）は、充電／放電する際に熱を発生する。このため、電源装置周囲に放熱フィンを設けて放熱性を高めたり、冷却装置（冷却機構）で電源装置を冷却するなどして、電源装置全体の温度制御を行い、電源装置（電源体）の安定化、高寿命化、及び供給電力の安定化を図っている。

電源装置（電源体）の放熱性は、該電源装置の放熱面積と電源装置の周囲の空気の温度や流動に大きく依存し、一般的には、上述のように、電源装置周囲に複数の放熱フィンを設けて、電源装置の放熱面積を大きくして放熱性を高め、さらにこの放熱フィン（電源装置周囲）に対して強制的に空気等の風を流通させることで、電源装置の放熱効率を向上させている。

特許文献１では、電源装置を車両室内の座席の下に配置し、電源装置に設けられた放熱フィンを車両ボディの外（車両外部）に設けた放熱機構が提案され、車両が走行する際の車両ボディと路面との間に流れる走行風を放熱フィンに当てることで、電源装置の放熱効率を高める。

特開平０７−１１２６１６公報（段落００２９、００３０、図４等）

上記特許文献１のように、車両の走行風を利用して電源装置の放熱効率を向上させる場合、放熱フィンに対して強制的に空気を送り込むなどの別途の送風／冷却機構等を必要とせず、コスト面、製造面等において有利である。

しかしながら、渋滞の際の低速走行や低速走行と停車との繰り返し走行を行う状況下では、例えば、エンジンルームからの排熱や路面からの輻射熱などによって、その放熱効率が低下してしまう。

また、放熱フィンが車両外部に剥き出しの状態で配置されており、飛来物や付着物等により放熱フィンの放熱性能が低下する場合がある。

そこで、本発明の目的は、少なくとも一部が車両外部に配置された放熱手段を備えた電源装置の好適な放熱を提供する放熱機構及び車両を実現することにある。

本発明は、少なくとも一部が車両外部に配置され、電源装置からの熱を放熱する放熱手段を備えた放熱機構であって、上記放熱手段に伝熱される上記車両外部からの熱を遮蔽する熱遮蔽手段を設けたことを特徴とする。

上記熱遮蔽手段は、上記放熱手段の車両前方側に配置され、車両前方から上記放熱手段に向かって流動する上記車両外部の空気からの第１の熱を遮蔽する第１遮蔽部と、上記放熱手段の下方に配置され、上記放熱手段に向かって放射される輻射熱としての第２の熱を遮蔽する第２遮蔽部とで構成することができる。

また、上記第１遮蔽部を、車両前方に対して凸形状に形成し、また、上記第２遮蔽部を、車両前方側から車両後方側に傾斜するように形成することができる。

また、上記放熱機構において、車両室内から冷却風を前記放熱手段に流通させるための冷却風供給手段をさらに備え、上記熱遮蔽手段が、上記放熱手段の周囲を覆い、上記冷却風が流通する空間を形成するように構成することができる。

また、上記熱遮蔽手段を、上記放熱手段の車両前方側に位置し、車両前方から上記放熱手段に向かって流動する上記車両外部の空気からの第１の熱を遮蔽する第１遮蔽部と、上記放熱手段の下方に位置し、上記放熱手段に向かって放射される輻射熱としての第２の熱を遮蔽する第２遮蔽部と、上記放熱手段を流通した上記冷却風を上記空間の外部に排出するための排出部とで構成することができる。

また、上記冷却風供給手段は、上記冷却風が流通するダクトと、上記空間から上記ダクトへの上記冷却風の逆流防止のための逆止弁と、上記冷却風の送風ファンと、を有することができる。

本発明によれば、熱遮蔽手段により放熱手段に伝熱される車両外部からの熱を遮蔽することができるため、放熱手段の放熱性能を維持でき、電源装置の好適な冷却を提供することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
本発明の放熱機構は、図１に示すように、車両Ｃの室内の座席Ｓの下方に配置される電源装置１に適用される。本実施例の放熱機構は、少なくとも一部が車両Ｃの外部に位置するように電源装置１の下面に配置され、該電源装置からの熱が伝達される放熱部２（放熱手段）と、車両Ｃの外部に位置する放熱部２に対して配置される熱遮蔽ユニット３（熱遮蔽手段）と、熱遮蔽ユニット３に車両室内から空気（冷却風）を供給する空気ダクト４とで構成される。

電源装置１は、複数の単電池からなる組電池と、組電池を両端側から狭持するための狭持部材（エンドプレート）とで構成される不図示の電池ユニット及び該電池ユニットを収容するケース部材とで構成され、組電池を構成する単電池が、不図示のバスバーによって電気的に直列又は並列に接続されている。そして、組電池には、正極用及び負極用の配線が接続されており、これらの配線は、電池ユニットを収容するケース部材を貫通して外部に配置された電子機器（例えば、モータ）に接続されている。

また、本実施例の電源装置１は、例えば、車両Ｃの座席Ｓ（助手席、運転席、後部座席）の下方の車両ボディ本体Ｆに固定される。具体的には、座部１２の下側領域の、車幅方向に対向する一対のシートレール間の車両ボディＦの上に配置される。

なお、単電池として、円筒型の二次電池を用いてもよく、二次電池としては、ニッケル−水素電池やリチウムイオン電池等がある。また、単電池の形状は、円筒型に限るものではなく、角型等の他の形状であってもよい。また、本実施例では、二次電池を用いているが、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）や燃料電池を用いることもできる。

放熱部２は、電源装置１の下面に接触して配置され、電源装置１が設置される車両ボディＦに形成された車両外部と導通する開口から、少なくともその一部が車両外部に位置するように配置される。具体的には、本実施例の放熱部は、複数の放熱フィンで構成され、放熱フィンの一端側が電源装置１に接触し、他端側が車両外部に位置する。

なお、本実施例の放熱手段としての放熱部２は、放熱フィンに限らず、他の放熱手段を用いることも可能である。例えば、冷却液が充填された冷却液収容タンクを放熱手段として用い、この冷却液収容タンクを車両外部に位置させることも可能であり、また、放熱フィン内に冷却液が流動する空間を形成し、放熱フィンによる放熱面積の増加と内部の冷却液の流動による放熱性の向上を図った放熱部を用いることも可能である。

熱遮蔽ユニット３は、車両外部に位置する放熱部２に対し、当該車両外部からの熱を遮蔽する熱遮蔽手段であり、放熱部２の周囲を覆い、当該放熱部２を熱及び飛来物や付着物等から保護する。

具体的には、本実施例の熱遮蔽ユニット３は、放熱部２の車両前方側に配置され、車両前方から放熱部２に向かって流動する車両外部の空気からの第１の熱を遮蔽するように、車両前方に対して凸状に形成された第１遮蔽部３１と、放熱部２の下方に配置され、放熱部２に向かって放射される路面からの輻射熱を含む熱（第２の熱）を遮蔽する第２遮蔽部とを備え、放熱部２の左右方向（車幅方向）に配置される一対の側面部材３５と、放熱部２の車両後方側に配置される後面部材３３とともに、車両外部に位置する放熱フィンの一部又は全部の周囲を覆い、内部に放熱部２を収容する保護カバーとして構成される。

このように構成された本実施例の熱遮蔽ユニット３は、放熱部２を内部に収容した状態で、車両外部側の車両ボディＦに固定部３６を当接させ、ボルト穴３７を介してボルトＢにより固定される。このように車両外部側の車両ボディＦの固定された熱遮蔽ユニット３は、後述する空気ダクト４からの空気（冷却風）が流動する空間Ａを形成し、熱遮蔽ユニット３の後面部材３３には、該空間Ａを流通した空気ダクト４からの空気を熱遮蔽ユニット３の外部に排出するためのメッシュ構造を備えた排出部３４が設けられている。

なお、本実施例では、図３に示すように、第１遮蔽部３１は、車両前方からの空気の流動に対して略垂直に形成され、かつ車両前方側に曲率を有する湾曲形状に形成されている。第２遮蔽部３２は、車両前方からの空気の流れに対して略平行であって、かつ路面（又は車両Ｃ）に対して略平行に形成されている（車両Ｃの上下方向に対して略垂直な方向となるように形成されている）。また、車両外部に位置する放熱部２に対する車両外部からの熱を遮蔽する観点から、少なくとも第１及び第２遮蔽部は、アルミニウム金属で形成し、または、アルミニウム金属で表面をメッキ処理した金属部材で形成することが好ましい。従って、本実施例の熱遮蔽ユニット３は、アルミニウム金属等の金属部材、又はアルミニウム金属で表面をメッキ処理した他の金属部材などで形成することができる。

空気ダクト４は、車室内の空調設備としてのエアコンからの空気や車室内の空気が内部を流通し、熱遮蔽ユニット２によって形成された空間Ａに空気を流入させる。このため、空気ダクト４内には、送風ファン４１が配置されるとともに、空間Ａと空気ダクト４の排出口（流出口）に逆止弁４２が設けられている。逆止弁４２は、空間Ａから空気ダクト４内への空気の流入（逆流）を防止する。また、空気ダクト４から熱遮蔽ユニット３の空間Ａに空気を流入させるために、空気ダクト４の排出口に対応する車両ボディＦの位置には、開口が設けられ、該開口に空気ダクト４の排出口が設置される。なお、逆止弁４２は、空気の圧力差による開閉機構又は送風ファン４１と連動して、送風ファン４１が駆動している間、弁が開くような弁切替機構が設けられた構造を備える。

次に、図３及び図４を参照しながら、本実施例の放熱機構について説明する。図３は、本実施例の放熱機構を備えた車両Ｃの一部を拡大した説明図であり、図４は、本実施例の放熱機構を備えた車両Ｃの底面図である。

図３に示すように、車両外部に位置する放熱部２に対し、車両前方から流動するエンジンルームからの排熱空気、路面からの輻射熱、及び飛び石などの飛来物や付着物等が、作用する。このため、従来のように、放熱部２が車両外部に剥き出しの状態であると、これらの熱による放熱性の低下、放熱部２の損傷などが生じる恐れがある。そこで、本実施例では、熱遮蔽ユニット３を設け、少なくともその一部が車両外部に位置する放熱部２に対して、これら熱を遮蔽し、かつ飛来物や付着物等から保護する。

具体的には、熱遮蔽ユニット２の第１遮蔽部３１は、車両前方側に対して湾曲した凸状に形成されているため、車両前方のフロント部に位置するエンジンルームからの排熱空気を、放熱部２の左右方向、すなわち、熱遮蔽ユニット２の車幅方向に受け流すとともに、熱遮蔽ユニット３の第２遮蔽部３２に沿って、放熱部２の後方へと流動させる。図４は、本実施例の放熱機構を備えた車両Ｃの底面図であり、車両前方のエンジンルームに配設されたエンジンＥ等の熱源からの排熱空気は、第１遮蔽部３１により車幅方向及び第２遮蔽部３２の路面側に流動し、車両後方に流動することになる。

熱遮蔽ユニット２の第１遮蔽部３２は、放熱部２の下方であって、路面と車体ボディＦとの間に位置するため、路面からの輻射熱を遮断する。そして、第１及び第２遮蔽部３１、３２は、飛来物や付着物等に対しても放熱部２を保護する。

さらに、本実施例では、熱遮蔽ユニット２によって周囲が覆われた放熱部２に対して、空気ダクト４から車両室内の空気を流通させている。図３に示すように、熱遮蔽ユニット２によって形成された空間Ａには、空気ダクト４から冷却風としての空気が流入し、該空間Ａと流通しながら放熱部２と接触して熱交換を行った空気を、排出部３４から該空間Ａの外部に排出している。

このように本実施例の放熱機構は、少なくとも一部が車両外部に配置され、電源装置１からの熱を放熱する放熱部２を備えた放熱機構において、車両前方から放熱部２に向かって流動するエンジンルームからの排熱空気からの熱（第１の熱）第１遮蔽部３１で遮蔽し、かつ放熱部２に向かって放射される路面からの輻射熱（第２の熱）を第２遮蔽部と遮蔽している。

このため、渋滞の際の低速走行や低速走行と停車との繰り返し走行を行う状況下において、エンジンルームからの排熱空気や路面からの輻射熱による放熱部２の放熱効率の低下を抑制することが可能となり、このような状況下でも電源装置１の好適な冷却を提供することが可能となる。

また、熱遮蔽ユニット３は、放熱部２の周囲を覆うように、該放熱部２を内部に収容する状態で、車両外部に設けられる。したがって、飛来物や付着物等による放熱部２の放熱性能の低下を抑制することができる。

さらに、本実施例の放熱機構は、空気ダクト４を介して熱遮蔽ユニット３に車両室内の空気を流入させ、放熱部２の放熱効率を向上させることができる。しがたって、渋滞の際の低速走行や低速走行と停車との繰り返し走行を行う状況下においては、車両ボディＦと路面との間を流動する外気の熱により放熱部２の放熱効率が低下するが、例えば、空気ダクト４からエアコンからの冷却風を熱遮蔽ユニット３に流入させることで、放熱部２の放熱効率を向上させ、電源装置１の好適な冷却効率を確保することができる。

なお、高速走行時の車両Ｃに対しては、車両ボディＦと路面との間を流動する空気の流速が速いため、熱遮蔽ユニット３を介しも放熱部２の好適な放熱効率を確保できる。

（実施例２）
図５は、本発明の実施例２における放熱機構の熱遮蔽ユニットの構成斜視図であり、図６は、本実施例の放熱機構を備えた車両Ｃの一部を拡大した説明図である。本実施例の熱遮蔽ユニット３ａは、上記実施例１の熱遮蔽ユニット３に対し、車両前方からの空気の流動を円滑に車両後方に流動させるための形状を有している。なお、その他の構成については、上記実施例１と同符号を付して、説明を省略する。

図５に示すように、本実施例の熱遮蔽ユニット３ａは、第１遮蔽部３１ａが、車両前方方向に対して凸状の尖頭形状に形成され、第２遮蔽部３２ａが、車両前方側から車両後方側に傾斜するように形成されている。

具体的には、第１遮蔽部３１ａは、車両ボディＦと当接する頂部３１３から車両後方側に傾斜し、路面側に位置する底部傾斜部３１１と、底部傾斜部３１１の傾斜に沿って頂部３１３から車幅方向に広がるように形成された一対の側部傾斜部３１２とで構成されている。また、第２遮蔽部３２ａは、車両前方から車両後方に、路面に対して傾斜している。

すなわち、上記実施例１の第１遮蔽部３１は、車両前方からの空気の流動に対して略垂直に形成されているが、本実施例の第１遮蔽部３１ａは、空気の流動方向に対して車両後方側に傾斜している。また、上記実施例１の第２遮蔽部３２は、車両前方からの空気の流れに対して略平行であって、かつ路面（又は車両Ｃ）に対して略平行に形成されているが、本実施例では、空気の車両後方にガイドするように路面に対して車両後方側に傾斜している。

従って、図６に示すように、本実施例の熱遮蔽ユニット３ａは、当該熱遮蔽ユニット３ａに向かって流動する車両前方からの空気の流動を、尖頭形状の第１遮蔽部３１ａの底部傾斜部３１１により円滑に車両後方へ流動（ガイド）させ、第２遮蔽部３２ａが路面に対して車両後方に傾斜しているので、円滑に車両後方に空気を流動させることが可能となる。言い換えれば、第１及び第２遮蔽部３１ａ、３２ａは、車両前方からの空気の流動方向に対して傾斜しているため、車両後方へのガイド面として機能し、車両前方から車両後方への空気の流動を円滑にしている。

本発明の実施例１における放熱機構が適用された車両の断面図を示す図である。 本発明の実施例１における放熱機構の熱遮蔽ユニットの構成図である。 本発明の実施例１における放熱機構を説明するための模式図である。 本発明の実施例１における放熱機構が適用された車両の底面図である。 本発明の実施例１の熱遮蔽ユニットの変形例を示す図である。 図５における変形例の熱遮蔽ユニットを備える放熱機構を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 電源装置
２ 放熱部（放熱手段）
３ 熱遮蔽ユニット（熱遮蔽手段）
４ 空気ダクト（冷却風供給手段）
Ｃ 車両
Ｆ 車両ボディ

Claims (8)

1. 少なくとも一部が車両外部に配置され、電源装置からの熱を放熱する放熱手段を備えた放熱機構であって、
   前記放熱手段に伝熱される前記車両外部からの熱を遮蔽する熱遮蔽手段を設けたことを特徴とする放熱機構。
2. 前記熱遮蔽手段は、前記放熱手段の車両前方側に配置され、車両前方から前記放熱手段に向かって流動する前記車両外部の空気からの第１の熱を遮蔽する第１遮蔽部と、前記放熱手段の下方に配置され、前記放熱手段に向かって放射される輻射熱としての第２の熱を遮蔽する第２遮蔽部とを有することを特徴とする請求項１に記載の放熱機構。
3. 前記第１遮蔽部は、車両前方に対して凸形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放熱機構。
4. 前記第２遮蔽部は、車両前方側から車両後方側に傾斜していることを特徴とする請求項２又は３に記載の放熱機構。
5. 車両室内から冷却風を前記放熱手段に流通させるための冷却風供給手段をさらに備え、
   前記熱遮蔽手段は、前記放熱手段の周囲を覆い、前記冷却風が流通する空間を形成することを特徴とする請求項１に記載の放熱機構。
6. 前記熱遮蔽手段は、前記放熱手段の車両前方側に位置し、車両前方から前記放熱手段に向かって流動する前記車両外部の空気からの第１の熱を遮蔽する第１遮蔽部と、前記放熱手段の下方に位置し、前記放熱手段に向かって放射される輻射熱としての第２の熱を遮蔽する第２遮蔽部と、前記放熱手段を流通した前記冷却風を前記空間の外部に排出するための排出部と、で構成されることを特徴とする請求項５に記載の放熱機構。
7. 前記冷却風供給手段は、前記冷却風が流通するダクトと、前記空間から前記ダクトへの前記冷却風の逆流防止のための逆止弁と、前記冷却風の送風ファンと、を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の放熱機構。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の放熱機構を備えた車両。

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