JP2010233417A - 電気自動車用充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電器を形成する半導体素子の発熱を効率よく冷却でき、浸水の防止も図れる電気自動車用充電装置を提供する。
【解決手段】筐体１２内に充電器２７を収納し、その充電器２７で交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う電気自動車用充電装置１１は、筐体１２内に縦置きに設けられた放熱フィン３０の側面に充電器２７の伝熱板２９を接着し、放熱フィン３０の上部に放熱フィン３０に冷却風を供給するシロッコファン３１を設け、放熱フィン３０の下部に放熱フィン３０で熱交換された風を筐体１２外に排気する排気ダクト３２を設け、筐体１２の天井面及び底面を除く各面に筐体１２内に外気を吸気しシロッコファン３１に空気を供給するための吸気口部２２を設けて構成され、充電器２７の半導体素子２８の発熱を効率よく放熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車の車載蓄電池を充電する電気自動車用充電装置に関する。

電気自動車用充電装置は、電気自動車の車載蓄電池を充電するものであり、交流電源からの交流電力を充電器で直流電力に変換し、その直流電力を電気自動車の車載蓄電池に供給して充電する。

通常、充電器はＩＧＢＴ等の電力用半導体素子で形成され、電力用半導体素子からの発熱は放熱フィンを用いて冷却している。すなわち、充電器本体を放熱フィンに接着させて放熱面積を確保し、放熱フィンに冷却風をファンで通風させることで熱交換して除熱する。ファンとしては、軸流ファンであるプロペラファンが用いられている。これは、プロペラファンは小型かつ簡素で安価であるからである。

発熱する半導体や部品を冷却するヒートシンクとして、ヒートパイプ等を用いずヒートシンク自体にシロッコファンを埋め込み、ファンケースとヒートシンクを兼用させ、薄くてかつ冷却効率を良くしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、画像光生成素子自体の熱を放熱するためのヒートシンクに対向してシロッコファンを設け、シロッコファンによりヒートシンクの放熱による高温の空気を吸気し、その後にシロッコファンからの送風を光源ユニットに導風して、この送風によって光源ユニットを冷却し、冷却効率を高めたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−２１０７６６号公報 特開２００６−２９３１７７号公報

しかし、プロペラファンは軸の風量が少なく外周部では多くなるなど風の流れにムラがあり、放熱フィンの効率的な冷却には向かない場合がある。また、プロペラファンは、その形状上、円ないし正方形を単位としてしか構成できないので、例えば、長方形のファン形状を冷却する場合にはその形状に合わせて複数の小型のプロペラファンを用意しなければならない。このことから、さらに流れに乱れが生じ冷却効率が劣ることになる。さらに、プロペラファンは曲げダクトなど抵抗があると風量が極端に低下する特性があり、流路の自由度が下がるため、装置全体の形状にも影響を与えることになる。このように、プロペラファンの場合には、軸付近の流量がとれないなど大きさの割に冷却性能が劣る。

また、特許文献１、２のものは、発熱素子をシロッコファンを用いて冷却するものであるが、いずれも室内において使用される機器に組み込まれた発熱素子を冷却するものであるので、室外において使用され、しかも容量が大きい電気自動車用充電装置の充電器に、そのまま適用することは困難なものである。すなわち、電気自動車用充電装置の充電器に使用される半導体素子は容量も大きいことから発熱量も大きく、また、屋外に配置されることから雨水の浸水防止の対策も必要となる。

本発明の目的は、充電器を形成する半導体素子の発熱を効率よく冷却でき、浸水の防止も図れる電気自動車用充電装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の他の一例の構成図。

請求項１の発明に係る電気自動車用充電装置は、筐体内に充電器を収納し、その充電器で交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う電気自動車用充電装置において、前記充電器の伝熱板を側面に接着して前記筐体内に縦置きに設けられ前記充電器の半導体素子の発熱を放熱するための放熱フィンと、前記放熱フィンの上部に設けられ前記放熱フィンに冷却風を供給するシロッコファンと、前記放熱フィンの下部に設けられ前記放熱フィンで熱交換された風を前記筐体外に排気する排気ダクトと、前記筐体の天井面及び底面を除く各面に設けられ前記筐体内に外気を吸気し前記シロッコファンに空気を供給するための吸気口部とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る電気自動車用充電装置は、請求項１の発明において、前記吸気口部は鎧型としたことを特徴とする。

請求項３の発明に係る電気自動車用充電装置は、請求項１または２の発明において、前記排気ダクトは屋根付き開口部に下向きに配置されることを特徴とする。

請求項４の発明に係る電気自動車用充電装置は、請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記筐体の天井面及び底面を除く各面に遮光板を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、放熱フィンは充電器の伝熱板を側面に接着して筐体内に縦置きに設け、その放熱フィンの上部にシロッコファンを配置するので、装置の小型化や省スペース化が可能となる。また、筐体の天井面及び底面を除く各面の吸気口部から筐体内に外気を吸気してシロッコファンに空気を供給し、シロッコファンからの冷却風で充電器の半導体素子を冷却し放熱フィンの下部に設けた排気ダクトにより筐体の外部に排気するので、充電器を形成する半導体素子の発熱を効率よく冷却できる。

また、吸気口部は鎧型とし、排気ダクトは屋根付き開口部に下向きに配置されるので、雨水の浸入を防止できる。さらに、筐体の天井面及び底面を除く各面に遮光板を設けた場合には、直射日光が当たることを防止できるので温度上昇を抑制でき、雨水の浸入も防止できる。

本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の構成図。 本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の側面図。 本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の背面図。 本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の側面に設けられる吸気口部の構成図。 本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の他の一例の断面図。

図１は本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の構成図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。図１（ａ）に示すように、電気自動車用充電装置１１は直方体の筐体１２に形成され、筐体１２は台座部１３に搭載され、筐体１２の天井面には天井板１４が設けられている。また、筐体１２の正面には扉１５が設けられ、扉１５には開閉用ハンドル１６及び操作部１７が設けられている。操作部１７は、電気自動車用充電装置１１の操作設定を行うタッチパネル１８、充電開始ボタン１９、充電中止ボタン２０、非常停止ボタン２１を有する。また、扉１５には筐体１２内に外気を吸気するための吸気口部２２ａが設けられている。さらに、扉１５の前面は、開閉用ハンドル１６及び操作部１７の部分を除いて遮光板２３ａで覆われ、直射日光が扉１５に直接的に当たることを防止して筐体１２内の温度上昇を防止するとともに、吸気口部２２ａも覆って雨水が筐体１２内に浸水することを防止している。

また、筐体１２の左側面及び右側面にも筐体１２内に外気を吸気するための吸気口部２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｃ１、２２ｃ２が設けられ、遮光板２３ｂ、２３ｃで覆われている。さらに、筐体１２の左側面には、電気自動車用充電装置の充電器と電気自動車の車載蓄電池とを接続するためのコネクタボックス２４、交流電源と接続するためのケーブル２５が設けられている。

図１（ｂ）に示すように、筐体１２の背面にも吸気口部２２ｄが設けられ、遮光板２３ｄ１、２３ｄ２が設けられている。また、筐体１２の背面には屋根付き開口部２６が設けられている。筐体１２内には充電器２７が収納され、充電器２７は基板上に半導体素子２８を配置してインバータ回路を形成し、基板の背面の伝熱板２９を放熱フィン３０の側面に接着して構成される。放熱フィン３０は筐体１２内に縦置きに配置される。そして、放熱フィン３０の上部には放熱フィン３０に冷却風を供給するシロッコファン３１が設けられ、放熱フィン３０の下部には放熱フィン３０で熱交換された風を筐体１２外に排気する排気ダクト３２が設けられている。排気ダクト３２の排出口は屋根付き開口部２６に下向きに位置するように配置されている。

すなわち、筐体１２に厚みを持たせないようにするために、充電器２７は、水平方向の設置ではなく鉛直方向に設置することとし、最上端にシロッコファン３１、その下に放熱フィン３０、そして過度な曲率を持たない排気ダクト３２という構成として冷却風の流路を形成するようにした。

また、充電器２７を収納した電気自動車用充電装置は、通常、屋外に設置されるので排気ダクト３２は下方を向かせるように配置する。そして、この場合、ＩＰＸ３相当にするために６０°以上下方とし、鉛直から６０°以内からの散水に対する保護を可能とする。一方、排気ダクト３２の出口である屋根付き開口部２６の位置は、浸水防止のために、ある程度の地上高を確保した位置に設ける。

図２は本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の側面図であり、図２（ａ）は左側面図、図２（ｂ）は左側面図は右側面図である。また、図３は本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の背面図である。

図２（ａ）に示すように、筐体１２の左側面には筐体１２内に外気を吸気するための吸気口部２２ｂ１、２２ｂ２が設けられ、吸気口部２２ｂ１、２２ｂ２は遮光板２３ｂで覆われている。そして、遮光板２３ｂの外側にコネクタボックス２４及びケーブル１５が配置される。また、図２（ｂ）に示すように、筐体１２の右側面には筐体１２内に外気を吸気するための吸気口部２２ｃ１、２２ｃ２が設けられ、吸気口部２２ｃ１、２２ｃ２は遮光板２３ｃで覆われている。

さらに、図３に示すように、筐体１２の背面には筐体１２内に外気を吸気するための吸気口部２２ｄ、及び排気ダクト３２の排出口が下向きに配置される屋根付き開口部２６が設けられ、屋根付き開口部２６を挟んで、それぞれ遮光板２３ｄ１、２３ｄ２が設けられている。

図４は本発明の実施の形態に係る電気自動車用充電装置の側面に設けられる吸気口部２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｃ１、２２ｃ２の構成図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図、図４（ｃ）は側面図である。吸気口部２２は鎧型の形成されている。すなわち、吸気口部本体３３に穴を穿ち、その穴の上部に庇３４を形成し、吸気口部２２の穴から雨水が筐体１２内に浸水することを防止するように形成されている。

以上の説明では、シロッコファン３１、放熱フィン３０及び排気ダクト３２を鉛直方向に一列に並べ、排気ダクト３２が過度な曲率を持たないように排気ダクト３２の排出口を屋根付き開口部２６に導くように配置したが、図５に示すように、シロッコファン３１、放熱フィン３０及び排気ダクト３２の全体を少し前傾させるようにしてもよい。この場合には、排気ダクト３２の曲げを少なくすることができ曲率を大きくできる。

本発明の実施の形態によれば、冷却ファンとしてシロッコファン３１を採用したので、薄型の放熱フィン３０に対しても確実な風量を確保できることから、充電器２７の小型化が可能となる。また、筐体１２の天井面及び底面を除く各面に吸気口部２２を設けるので、筐体内部１２に外気を取り入れることが容易であり、シロッコファン３１から充電器への冷却風を容易に確保できる。しかも、吸気口部２２は鎧型に形成するので、雨水が筐体内１２に浸水することを防止できる。さらに、充電器２７の半導体素子２８を冷却した排気は排気ダクトから筐体１２の外部に排出されるので、排気が筐体内１２内に流れ込むことを防止でき、筐体内１２内の温度上昇を抑制できる。

また、筐体１２の天井面及び底面を除く各面に遮光板２３を設け、筐体１２への直射日光を遮るので筐体１２内の温度上昇を抑制できる。遮光板２３は吸気口部２２を覆うので、筐体１２内への雨水の浸水も防止できる。

１１…電気自動車用充電装置、１２…筐体、１３…台座部、１４…天井板、１５…扉、１６…開閉用ハンドル、１７…操作部、１８…タッチパネル、１９…充電開始ボタン、２０…充電中止ボタン、２１…非常停止ボタン、２２…吸気口部、２３…遮光板、２４…コネクタボックス、２５…ケーブル、２６…屋根付き開口部、２７…充電器、２８…半導体素子、２９…伝熱板、３０…放熱フィン、３１…シロッコファン、３２…排気ダクト、３３…吸気口部本体、３４…庇

Claims (4)

1. 筐体内に充電器を収納し、その充電器で交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う電気自動車用充電装置において、前記充電器の伝熱板を側面に接着して前記筐体内に縦置きに設けられ前記充電器の半導体素子の発熱を放熱するための放熱フィンと、前記放熱フィンの上部に設けられ前記放熱フィンに冷却風を供給するシロッコファンと、前記放熱フィンの下部に設けられ前記放熱フィンで熱交換された風を前記筐体外に排気する排気ダクトと、前記筐体の天井面及び底面を除く各面に設けられ前記筐体内に外気を吸気し前記シロッコファンに空気を供給するための吸気口部とを備えたことを特徴とする電気自動車用充電装置。
2. 前記吸気口部は鎧型としたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用充電装置。
3. 前記排気ダクトは屋根付き開口部に下向きに配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車用充電装置。
4. 前記筐体の天井面及び底面を除く各面に遮光板を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気自動車用充電装置。

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