JP2015210913A - High-voltage equipment device with cooling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却構造を有する高電圧機器装置に関する。 The present invention relates to a high voltage apparatus having a cooling structure.
走行用のモータを有する車両には、電力を蓄えて電動装置に電力を供給するためのバッテリを擁するバッテリユニットと、バッテリの電力を所定電圧に制御するインバータなどを擁する高電圧制御機器ユニットと、を備えた高電圧機器装置が搭載されている。 In a vehicle having a motor for traveling, a battery unit having a battery for storing electric power and supplying electric power to the electric device, a high voltage control device unit having an inverter for controlling the electric power of the battery to a predetermined voltage, A high-voltage equipment device equipped with is mounted.
特許文献1に記載の高電圧機器装置は、バッテリユニットと高電圧制御機器ユニットを略直方体形状のケースに収容した構成が示されている。 The high-voltage device described in Patent Document 1 shows a configuration in which a battery unit and a high-voltage control device unit are housed in a substantially rectangular parallelepiped case.
一般に、バッテリを含むバッテリユニットや、インバータなどを含む高電圧制御機器ユニットは、作動時に発熱を伴う。そのため、特許文献1に記載の高電圧機器装置は、バッテリユニットや高電圧制御機器ユニットを冷却するための冷却構造を備えている。 Generally, a battery unit including a battery or a high voltage control device unit including an inverter generates heat during operation. For this reason, the high voltage device described in Patent Document 1 includes a cooling structure for cooling the battery unit and the high voltage control device unit.
この冷却構造は、送風ファンによって吸気ダクトからケース内に吸入した冷却用の空気を、バッテリユニットと、高電圧制御機器ユニットとに、この順番で送り、その後、排気ダクトで外部に排出するように構成されたものである。 In this cooling structure, cooling air sucked into the case from the intake duct by the blower fan is sent to the battery unit and the high voltage control device unit in this order, and then discharged to the outside through the exhaust duct. It is configured.
特許文献1の技術では、バッテリ側から流入した空気が、バッテリユニットと、インバータやDC/DCコンバータなどからなる高電圧制御機器ユニットと、を結ぶ冷却流路に沿って導入されることで、冷却が実現される。 In the technique of Patent Document 1, the air flowing from the battery side is cooled by being introduced along a cooling flow path that connects the battery unit and a high-voltage control device unit including an inverter, a DC / DC converter, and the like. Is realized.
しかし、この場合、流路に接する部分の冷却は速やかに実行されるが、装置の雰囲気温度など、ケース内の他の部分の冷却については、更なる改良の余地がある。 However, in this case, the cooling of the portion in contact with the flow path is performed promptly, but there is room for further improvement with respect to cooling of other portions in the case such as the atmospheric temperature of the apparatus.
そこで、本発明は、従来よりも冷却効率をより一層向上させた、冷却構造を有する高電圧機器装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the high voltage apparatus apparatus which has the cooling structure which improved the cooling efficiency further conventionally.
前記課題を解決するために本発明は、バッテリユニットと、前記バッテリユニットの電力を制御する高電圧制御機器ユニットと、それらを収容するケースとを含んでなり、前記ケースの内部に空気を導入する吸気口と、前記吸気口と前記バッテリユニットの一端側を含んで接続する吸気ダクトと、前記導入した空気を排気する排気口と、前記高電圧制御機器ユニットの一部に設けられた冷却フィンと、前記排気口と前記ケースとを接続する排気ダクトと、を備え、前記吸気口から導入する空気で、前記ケースの内部を、前記バッテリユニット、前記高電圧制御機器ユニットの順に冷却し、前記排気口へと排気する冷却構造において、前記バッテリユニットは、前記バッテリユニットの他端側と対向する前記ケースの壁面と間隔を保持して配置され、前記高電圧制御機器ユニットは、前記ケースの壁面と間隔を保持しつつ前記バッテリユニットの側方に並べて前記ケース内に配置され、前記高電圧制御機器ユニットは、前記吸気口から流入して前記バッテリユニットの内部を通って前記他端側から排出される前記空気の下流位置、かつ前記壁面との前記間隔の部分に当該壁面と対向するように前記冷却フィンが配置され、前記バッテリユニットと前記高電圧制御機器ユニットとの間に、前記壁面に沿って流れる空気の流れに面する開放部を設けた
ことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a battery unit, a high-voltage control device unit that controls electric power of the battery unit, and a case that houses them, and introduces air into the case. An intake port, an intake duct connected to the intake port including one end side of the battery unit, an exhaust port for exhausting the introduced air, and a cooling fin provided in a part of the high-voltage control device unit An exhaust duct connecting the exhaust port and the case, and the air introduced from the intake port cools the inside of the case in the order of the battery unit and the high-voltage control device unit, and the exhaust In the cooling structure for exhausting to the mouth, the battery unit is arranged to be spaced from the wall surface of the case facing the other end side of the battery unit. The high voltage control device unit is arranged in the case side by side with the wall surface of the case while being spaced apart from the battery unit, and the high voltage control device unit flows from the intake port. The cooling fin is disposed so as to face the wall surface at the downstream position of the air discharged from the other end side through the inside of the battery unit, and at the space between the wall surface and the battery unit. An open portion facing the flow of air flowing along the wall surface is provided between the high voltage control device unit.
このような構成によれば、バッテリユニットは、吸気ダクトからの空気によって内部が冷却される。そして、バッテリユニットから排出される空気は、バッテリユニットがケースの壁面と対向する位置に、所定の間隔をあけて配置されるので、その間隔による隙間を円滑に通過する。これにより、バッテリユニットの冷却効率を向上させることができる。
また、バッテリユニットから排出される空気は、同じく、壁面と間隔をあけて配置された高電圧制御機器ユニットと壁面との間隔による隙間を通過する。この際、空気は、高電圧制御機器ユニットと壁面との間にある冷却フィンを通過する。これによって、高電圧制御機器ユニットが冷却される(冷却フィンから高電圧制御機器ユニットの熱が放熱される)。
また、この構成によれば、バッテリユニットと高電圧制御機器ユニットとの間の開放部には、ケース壁面に沿って流れる空気によって負圧が生じる。この負圧によって、高電圧制御機器ユニット内部の熱が吸い出され、これにより、高電圧制御機器ユニット内部が冷却される。つまり、高電圧制御機器ユニットは、壁面に沿って流れる空気が冷却フィンに当たることによる冷却と、壁面に沿って流れる空気によって開放部に生じる負圧の効果で冷却される(負圧で高電圧制御機器ユニット内の熱が吸い出される)。ゆえに、高電圧制御機器ユニットの冷却効率をより一層向上させることができる。
According to such a configuration, the inside of the battery unit is cooled by the air from the intake duct. And since the air discharged | emitted from a battery unit is arrange | positioned in the position where a battery unit opposes the wall surface of a case at predetermined intervals, it passes the clearance gap by the space | interval smoothly. Thereby, the cooling efficiency of a battery unit can be improved.
Similarly, the air discharged from the battery unit passes through a gap due to the gap between the wall surface and the high-voltage control device unit arranged with a gap from the wall surface. At this time, the air passes through the cooling fin between the high voltage control device unit and the wall surface. Accordingly, the high voltage control device unit is cooled (heat of the high voltage control device unit is radiated from the cooling fin).
Further, according to this configuration, a negative pressure is generated in the open portion between the battery unit and the high voltage control device unit by the air flowing along the case wall surface. Due to this negative pressure, heat inside the high voltage control device unit is sucked out, and thereby the inside of the high voltage control device unit is cooled. In other words, the high-voltage control device unit is cooled by the effect of cooling caused by the air flowing along the wall surface hitting the cooling fins and the negative pressure generated in the open portion by the air flowing along the wall surface (high voltage control at negative pressure). The heat inside the equipment unit is sucked out). Therefore, the cooling efficiency of the high-voltage control device unit can be further improved.
また、本発明によれば、前記ケース内に前記空気を導入するための冷却ファンを前記排気ダクトの中間部に配置し、前記冷却ファンの吸引方向を前記ケースの壁面に平行な方向としたことを特徴とする。 Further, according to the present invention, a cooling fan for introducing the air into the case is disposed in an intermediate portion of the exhaust duct, and the suction direction of the cooling fan is a direction parallel to the wall surface of the case. It is characterized by.
このような構成によれば、冷却ファンによる空気の吸い込み方向と、冷却用の空気の流路方向が一致するので、吸引抵抗が小さくなる。これにより、スムーズな送風が行われ、冷却効率を向上させることができる。また、冷却ファンの消費電力を低減させることができる。 According to such a configuration, since the air suction direction by the cooling fan matches the flow direction of the cooling air, the suction resistance is reduced. Thereby, smooth ventilation is performed and cooling efficiency can be improved. In addition, the power consumption of the cooling fan can be reduced.
また、本発明によれば、前記開放部に、前記バッテリユニットと前記高電圧制御機器ユニットとを接続するバスバーを配置したことを特徴とする。 Further, according to the present invention, a bus bar for connecting the battery unit and the high voltage control device unit is arranged in the open portion.
このような構成によれば、冷却用の空気の流路途上にバスバーが設けられることになるので、バスバーの冷却がより一層促進される。なお、バスバーは良導体であるので、熱伝導率もよく、バスバーに接続されている他の部分の冷却がバスバーを介して促進される。 According to such a configuration, since the bus bar is provided in the course of the cooling air flow path, the cooling of the bus bar is further promoted. Since the bus bar is a good conductor, the heat conductivity is good, and cooling of other parts connected to the bus bar is promoted through the bus bar.
本発明によれば、従来よりも冷却効率をより一層向上させた、冷却構造を有する高電圧機器装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high voltage apparatus apparatus which has the cooling structure which improved the cooling efficiency further conventionally can be provided.
以下、本実施形態に係る冷却構造を有する高電圧機器装置について、図1ないし図5を参照しながら説明する。
なお、以下では、自動車に搭載された高電圧機器装置を冷却する場合を例に挙げて説明するが、これに限らない。本発明は、自動車以外の機器、例えば産業機械、の高電圧機器装置を冷却する場合においても、適用することができる。
また、以下の説明において、前(正面)後(背面)・上下・左右などの方向軸に関しては、特に断り書きのない限り、各図の記載によるものとする。また、各図における破線矢印は、高電圧機器装置10のケース60内における、冷却用の空気の流れを示すものとする。
Hereinafter, a high voltage apparatus having a cooling structure according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
In the following description, the case of cooling a high-voltage device installed in a car will be described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to the case of cooling high-voltage equipment devices of equipment other than automobiles, such as industrial machines.
Further, in the following description, the direction axes such as front (front), rear (back), up / down, left / right, etc. are as described in each figure unless otherwise specified. Moreover, the broken line arrow in each figure shall show the flow of the air for cooling in the
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る冷却構造を有する高電圧機器装置10を正面側から見た概略の斜視図である。図2は、車両の後部座席2およびその背面側に設置した高電圧機器装置10の分解斜視図である。図3は、高電圧機器装置10の内部構造を示す図で、図1のZ−Z矢視に対応する断面を示す切断斜視図である。(以下、適宜図1〜図3を相互参照のこと。)
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view of a high-
図1〜図3に示す高電圧機器装置10は、例えばエンジンとモータで走行するハイブリッド自動車の車両に搭載される装置である。ハイブリッド自動車は、詳細な図示は省略するが、直流電源のバッテリからモータに給電する際にインバータによって直流から交流に変換し、また、モータを介してエンジンの出力または車両の運動エネルギーの一部をバッテリに蓄電する際にインバータによって交流を直流に変換する。また、インバータによって変換された直流電圧は高圧なので、その一部はDC/DCコンバータによって降圧される。
A
図1に示すように、高電圧機器装置10は、バッテリ(蓄電池)22(図3で詳細後記)を内蔵したバッテリユニット(蓄電池ユニット)20と、バッテリ22の電力を所定電圧に制御するための高電圧制御機器であるインバータユニットおよびDC/DCコンバータなどを内蔵した高電圧制御機器ユニット40と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the high-
また、高電圧機器装置10は、バッテリユニット20および高電圧制御機器ユニット40を収容した箱型のケース60を有すると共に、ケース60内のバッテリユニット20と高電圧制御機器ユニット40を冷却するための冷却構造を有している。
The high-
なお、以下の説明で前側または正面側というときは、後述する高電圧機器装置10のケース60の蓋板63および前壁60a側を指し、後側または背面側というときは、ケース60の後壁60b側を指すものとする。
また、左右というときは、図1に示すように、高電圧機器装置10のケース60を正面側(蓋板63側)から見た状態での左右を指すものとする。
In the following description, the front side or the front side refers to the
Further, when referring to the left and right, as illustrated in FIG. 1, the left and right in a state in which the
図2に示すように、座席2は、例えば車両の後部座席(リアシート)である。座席2は、乗員が着席する座部4と、座部4の後方に立設された背もたれ部分を構成するシートバック(センタシートバック)3とを備えて構成されている。 As shown in FIG. 2, the seat 2 is, for example, a rear seat (rear seat) of the vehicle. The seat 2 includes a seat portion 4 on which an occupant sits, and a seat back (center seat back) 3 that constitutes a backrest portion standing upright behind the seat portion 4.
なお、シートバック3の両側部には、サイドカバー(サイドシートバック)6が取り付けられている。サイドカバー6は、合成樹脂製の成型品からなるカバー部材である。なお、右側のサイドカバー6には、後述する吸気ダクト45の吸気口46に接続された開口部6aが設けられている。
A side cover (side seat back) 6 is attached to both sides of the seat back 3. The
座席2は、座部4の座面4aおよびシートバック3の座面(正面)3aが車室9内を向いており、シートバック3の背面3b側は、リアトレイ7の下方における車体の下部フレーム1との間に設けたトランクルーム5に面している。したがって、シートバック3およびサイドカバー6によって、車室9とトランクルーム5とが仕切られている。
In the seat 2, the
そして、本実施形態に係る高電圧機器装置10は、例えばシートバック3の背面3b側のトランクルーム5内に設置されている。この高電圧機器装置10は、ケース60の前壁60aがシートバック3の背面3bに沿うように、若干後方に傾斜した状態で設置されている。
And the high
高電圧機器装置10のケース60は、図2に示すように、前側の全面に開口部61aを有する長方形状の箱型の本体部61と、本体部61の開口部61aを塞ぐ平板状の蓋板63とで構成されている。蓋板63は、ケース60の前壁60aを構成している。本体部61は、後壁60bとその周囲に設けた上壁60cおよび下壁60dと一対の側壁60e,60eとで囲まれた有底の容器状に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、図3に示すように、バッテリユニット20と、高電圧制御機器ユニット40の間には、ダクトレスとして開放された空間、すなわち開放部Sがある。
バッテリユニット20は、例えばケース60内の左右方向(横方向)の中央より右側の部分(右半分)に設置されている。このバッテリユニット20は、前面が開口する箱型のバッテリボックス21や、バッテリボックス21内に装着した複数のバッテリ(蓄電池)22などを備えている。
Moreover, as shown in FIG. 3, between the
The
バッテリボックス21は、アルミニウムやマグネシウム等の剛性の高い材料から形成されている。また、バッテリボックス21の内部に装着した各バッテリ22を構成するセル電池同士の隙間には、冷却用の空気を流通させるための第1冷却流路65(詳細後記)が形成されている。また、各バッテリ22(バッテリユニット20)は、ケース60の壁面と対向する位置に、所定の間隔を保持して配置され、冷却用の空気の流路抵抗が最小化されている。
The
また、高電圧制御機器ユニット40は、例えばケース60内の幅方向(横方向)の中央より左側の部分(左半分)に配置されており、例えばインバータを含むインバータユニット、DC/DCコンバータなどの高電圧制御機器40a,40b、およびそれらを設置するための仕切り44および配線類42(図2参照)などがユニット化された装置である。
Moreover, the high voltage
仕切り44の右側には、後側から前側に向かって、例えば高電圧制御機器ユニット40、第2冷却流路80、高電圧制御機器ユニット40の構成部品が、この順で設置されている。つまり、高電圧制御機器ユニット40の内部には(この例では高電圧制御機器40a,40bの間に挟まれた領域には)、冷却用の空気を流通させるための第2冷却流路80(詳細後記)が形成されている。
On the right side of the
また、ケース60内に冷却用の空気を導入するための吸気ダクト45が設置されている。吸気ダクト45は、例えば発泡ポリプロピレン等で形成される。
この吸気ダクト45は、例えばバッテリユニット20の右側部に設置されており、正面側を向いて開口する吸気口46と、吸気口46からバッテリユニット20のバッテリボックス21に連通する配管47と、バッテリボックス21内部における前壁60aに沿う長辺(長手方向の辺)を、例えば右端から左端まで左右方向に延伸する部分と、を備えている。
吸気口46は、例えば右側のサイドカバー6の開口部6aに接続されており、開口部6aを介して車室9内の空気が吸入されるようになっている。
In addition, an
The
The
また、ケース60内には、送風ファン90が設置されている。送風ファン90は、例えばケース60内の左側の端部において、冷却部品である高電圧制御機器ユニット40の最下流側にあたる位置で排気ダクト55の中間部に設置される。
A
また、送風ファン90の空気の吸引方向は、ケース60の壁面、例えば後壁60bに平行な方向、つまり左右方向となるように、送風ファン90の空気取込口の取付角度が調整されている。このようにすることで、冷却風となる空気の、ケース60内での乱れを抑え、ケース60内の空気の排気効率を向上させている。
Further, the mounting angle of the air intake port of the
また、ケース60内の冷却用の空気は、排気ダクト55を介して、外部へ排気されるようになっている。排気ダクト55は、吸気ダクト45と同様、例えば発泡ポリプロピレン等で形成すればよい。
Further, the cooling air in the
なお、排気ダクト55は、送風ファン90の排気端90b(図2参照)から出て、ケース60の後側の左上方に延伸している(図1も併せて参照)。また、排気ダクト55の先端(下流端)には、排気口56が設けられている。排気口56は、例えばトランクルーム5内に開口するようにしてもよい。
The
高電圧機器装置10のケース60内に設けた冷却構造は、バッテリユニット20および高電圧制御機器ユニット40を冷却するためのもので、ケース60内で吸気ダクト45から排気ダクト55に連通する冷却用の空気の通路として、バッテリユニット20を冷却するための第1冷却流路65と、高電圧制御機器ユニット40を冷却するための第2冷却流路80および第3冷却流路85と、第2冷却流路80と第3冷却流路85とを接続する開放部Sと、第1冷却流路65と第2冷却流路80から連なる開放部Sと第3冷却流路85とを接続する接続流路70と、を備えている。以下、この冷却構造について詳細に説明する。
The cooling structure provided in the
まず、この冷却構造では、開放部Sがバッテリユニット20と高電圧制御機器ユニット40の間に設けられているが、この開放部Sが設けられることで、第1冷却流路65から第3冷却流路85へ流れる冷却用の空気流、つまり、壁面(後壁60b)に沿って流れる空気流に巻き込まれるように、開放部Sに負圧が生じる。この負圧によって、高電圧制御機器ユニット40内で第2冷却流路80に相当する空気流れが生じ、この第2冷却流路80の流れで高電圧制御機器ユニット40内の熱が開放部Sに吸い出され、更に第3冷却流路85へと向かっていく。これにより、高電圧制御機器ユニット40内が冷却される。なお、図3では高電圧制御機器ユニット40を構成する高電圧制御機器40a,40bの間(高電圧制御機器ユニット40の内部)に明確な流路が生じているように記載されているが、何らかの空気流れが生じる部分があればよく、必ずしも明確な流路は存在しなくてもよい。ちなみに、図3等では、破線の太い矢印で第2冷却流路80(その流れ)を示しているが、高電圧制御機器ユニット40の内部にはこの流れとは逆向きの流れも生じており、全体としては太い矢印の流れとなって、高電圧制御機器ユニット40の内部の熱が排出されることを示している。
First, in this cooling structure, the open portion S is provided between the
つまり、高電圧制御機器ユニット40が設置された空間には、開放部Sやその他の外部空間からの空気が絶えず流入している。これらが総合的に第2冷却流路80の空気流となって、高電圧制御機器ユニット40の空間における熱の吸い出しが次々に行われる構成となっている。
That is, air from the open part S and other external spaces constantly flows into the space where the high voltage
また、接続流路70は、主として、第1冷却流路65と第3冷却流路85とを接続する部分である。この接続流路70は、開放部Sに面しており、壁面(後壁60b)に沿って第1冷却流路65から第3冷却流路85に向かう空気の流れによって、開放部Sには、前記した負圧が生じることになる。
The
図3に示すように、第1冷却流路65は、バッテリユニット20内を冷却する空気が流れる流路である。この第1冷却流路65は、符号66aで示される第1通路と、符号66bで示される第2通路と、符号66cで示される複数の連通路を備える。吸気ダクト45は、バッテリユニット20(バッテリボックス21)の前側(図3におけるシートバック3側)の全幅にわたるように延長されている延長部分を有しており、この吸気ダクト45の延長部分が第1通路66aに相当する。ちなみに、導入端65aから先が吸気ダクト45の延長部分(つまり第1通路)になる。
また、第2通路66bは、バッテリユニット20(バッテリボックス21)の後側と後壁60bとの間の流路であり、バッテリボックス21内の各バッテリ22を冷却した空気が流れる。また、連通路66cは、バッテリボックス21内を流れる冷却用の空気の流路である。
As shown in FIG. 3, the
The
符号65bで示されるのは導出端である。この導出端65bは、第1冷却流路65(第1通路66a→連通路66c→第2通路66b)の出口である。つまり、第1冷却流路65は、導入端65aを始点とし、導出端65bを終点とする。なお、導出端65bは、接続流路70の流入部71に接続されている。
また、第2冷却流路80は、バッテリユニット20からの熱を外部に排出する流路であるとともに、後記する冷却フィン95に冷却用の空気を当てて、高電圧制御ユニット40を冷却する流路である。また、第3冷却流路85は、高電圧制御機器ユニット40の内部の熱を外部に排出する流路である。
The second
高電圧制御機器ユニット40の第3冷却流路85側には、前記のように、冷却フィン95が設けられている(冷却フィン95は図4で詳細後記)。このようにすることで、第3冷却流路85内を勢いよく通過する冷却用の空気と、発熱する高電圧制御機器ユニット40と、の間の熱交換の効率を高めている。
As described above, the cooling
冷却フィン95との熱交換によって、また、開放部Sに生じる負圧によって、高電圧制御機器ユニット40の熱を吸熱した冷却用の空気は、送風ファン90へと吸込まれ、排気ダクト55を経由して、外部に排気される。
The cooling air that has absorbed the heat of the high-voltage
また、図3に示すように、バッテリユニット20と高電圧制御機器ユニット40は、ケース60内の左右方向の両側に並べて設置されており、第1冷却流路65と第2冷却流路80と第3冷却流路85は、例えばケース60内の左右方向の両側それぞれにおいて該左右方向に沿って延びており、開放部Sと、接続流路70とは、ケース60内の当該左右方向の中央部に位置している。
Further, as shown in FIG. 3, the
図4(a)は、開放部Sおよび接続流路70の詳細構成を示す図で、図3の要部拡大断面図である。図4(b)は、図4(a)のX−X矢視断面図である。
FIG. 4A is a diagram illustrating a detailed configuration of the open portion S and the
図4(a)に示すように、高電圧制御機器ユニット40の第3冷却流路85側、すなわち、バッテリユニット20から排出される空気の下流位置であって、かつ高電圧制御機器ユニット40のケース60の壁面、例えば後壁60b、と対向する側には、複数の冷却フィン95が設けられている。
As shown in FIG. 4 (a), the high-voltage
この冷却フィン95は、熱伝導率のよい材料を用い、例えば高電圧制御機器ユニット40のケース60の壁面と平行な長手方向、つまり高電圧制御ユニット40の左右方向全般に渡って延設されるように形成される。そして、図4(b)に示すように、互いのフィン同士が対向するように、例えば上下方向から見て、所定間隔で積層するようにして、配置されている。
The cooling
このようにすることで、第3冷却流路85内を勢いよく通過する冷却用の空気と、発熱する高電圧制御機器ユニット40と、の間の熱交換の効率を高め、高電圧制御機器ユニット40の放熱、すなわち冷却を促進させるようにさせている。
In this way, the efficiency of heat exchange between the cooling air that vigorously passes through the third
また、本実施形態の高電圧機器装置10において、ケース60内を吸気ダクト45から排気ダクト55に通流する冷却用の空気の通路は、図3に示すように、吸気ダクト45→第1冷却流路65→接続流路70→第3冷却流路85→(送風ファン90)→排気ダクト55のルートに加え、第2冷却流路80→開放部S→接続流路70→第3冷却流路85→(送風ファン90)→排気ダクト55のルートが考えられる。ここで、送風ファン90は通路ではなく装置であるので、括弧書きとしている。また、第2冷却流路80には、高電圧制御機器ユニット40内の雰囲気空気から、冷却用の空気が次々に導入される。
Further, in the high-
このようにして、送風ファン90の運転によって、吸気口46から吸気ダクト45内に冷却用の空気が導入される。吸気ダクト45に導入された冷却用の空気は、吸気ダクト45からバッテリボックス21内の第1冷却流路65に導入される。第1冷却流路65内の冷却用の空気は、第1通路66aから連絡路66cを通って第2通路66bへ流通する。この第1冷却流路65を通過する冷却用の空気がバッテリ22と熱交換を行うことで、バッテリ22の発熱が冷却される。
In this way, cooling air is introduced into the
バッテリユニット20内の第1冷却流路65を出た冷却用の空気は、接続流路70に導入される。接続流路70に導入された冷却用の空気は、流入部71を通過して直進し、流速を維持してほぼ圧力損失なくそのまま第3冷却流路85に導かれる。この際、この速い空気流れのまわりで、この流速に更に巻き込まれるようにして、開放部Sに負圧が発生する(ベルヌーイの定理)。この負圧によって、第2冷却流路80内の冷却用の空気が開放部Sの空間に吸い出され、第3冷却流路85内に次々に巻き込まれる。このようにして、ケース60内部で冷却用の空気の空気流れが起こり、高電圧制御機器ユニット40を効率的に冷却していく。
The cooling air that has exited the first
つまり、第2冷却流路80、および第3冷却流路85を通過する冷却用の空気が、インバータユニットおよびDC/DCコンバータなどを含む高電圧制御機器ユニット40の発熱を抑えるとともに、冷却する。第3冷却流路85を通過した冷却用の空気は、送風ファン90に吸入される。送風ファン90から排出された冷却用の空気は、排気ダクト55を介して排気口56から、例えばトランクルーム5に排出される。
That is, the cooling air passing through the second
また、バッテリ22と、高電圧制御機器ユニット40の間には、電源供給ラインとしてバスバー97が、開放部Sに跨がるようにして設けられている。
このバスバー97は、断面形状が例えば略矩形となっており、断面が円形である電線の場合などと比較して、表面積が多くなっている。なお、バスバー97の断面形状は矩形に限られず、例えば、多角形状を呈しているものであってもよい。
これにより、前記の冷却用の空気が第1冷却流路65から、第3冷却流路85に流入する際に、または、第2冷却流路80から開放部Sを介して第3冷却流路85に流入する際に、このバスバー97とも熱交換し、高電圧制御機器ユニット40とともに、バスバー97の冷却が同時に行われる仕組みとなっている。
Further, a
The
Accordingly, when the cooling air flows from the first
(作用・効果)
本実施形態の作用・効果を改めてまとめると、以下のようになる。
本実施形態の高電圧機器装置10は、ケース60内に設置したバッテリユニット20および高電圧制御機器ユニット40を冷却するための冷却構造として、バッテリユニット20内に設けた第1冷却流路65と、高電圧制御機器ユニット40内に設けた第2冷却流路80と、開放部Sと、第3冷却流路85と、これら第1冷却流路65、開放部S、第3冷却流路85を接続する接続流路70を有している。
(Action / Effect)
The actions and effects of this embodiment are summarized as follows.
The high
また、第1、第2、第3冷却流路65,80,85(接続流路70を含む)に冷却用の空気を通風させるための送風ファン90を備えている。
Moreover, the
また、ケース60内における第1冷却流路65と第3冷却流路85の間の中央部に接続流路70と開放部Sを設け、第2冷却流路80内の空気を負圧によって吸い込む構成としている。
Further, the
これにより、ケース60内を左右方向に第1冷却流路65から第3冷却流路85に渡り略一直線状に貫通する冷却用の空気のスムーズな流れを確保するとともに、例えば特許文献1の、本実施形態でいう第2冷却流路80内に相当する部分での空気乱れを低減させて、冷却効率をより一層向上させることが可能となっている。
Thereby, while ensuring the smooth flow of the cooling air which penetrates the inside of
また、開放部Sの部分で効率的に負圧が発生するので、例えば合流部分で内圧が高まって図示しないケース60やメンテナンスリッドのつなぎ目から、外部に冷却用の空気が漏れ出てしまう、といったことを効果的に抑制できる。
Further, since negative pressure is efficiently generated at the open portion S, for example, the internal pressure increases at the joining portion, and cooling air leaks outside from the joint of the
また、本実施形態では、第1冷却流路65の連通路66には、導入端65aからバッテリボックス21内のバッテリ22の後側を延びる第1通路66aと、バッテリ22の前側を延びて導出端65bに繋がる第2通路66bと、複数のバッテリ22の間を前側から後側へ延びて第1通路66aと第2通路66bとを連絡する連絡路66cとが含まれている。
In the present embodiment, the communication path 66 of the first
この構成によれば、バッテリユニット20内のバッテリ22の前後それぞれに連通路66の第1通路66aと第2通路66bとが配置されているため、これら第1通路66aと第2通路66bを流通する冷却用の空気によって、バッテリ22とケース60の後壁60bまたは前壁60aとの間を断熱することができる。
According to this configuration, since the
したがって、バッテリ22の発熱がケース60の外部へ放出され、外部雰囲気、例えば車室内の空調温度が上昇してしまう、といったことを抑制できる。特に、本実施形態では、ケース60の後壁60bと前壁60aがケース60における面積が広い側の一対の隔壁である。そのため、バッテリ22の発熱がケース60の外部へ放出されることをより効果的に抑制することができる。
Therefore, it is possible to prevent the heat generated by the
また、高電圧制御機器ユニット40の第3冷却流路85側には、高電圧制御機器ユニット40の左右方向全般に渡って冷却フィン95が延設されるように設けられ、互いのフィン同士が対向するように配置されている。
In addition, cooling
このようにすることで、第3冷却流路85内を勢いよく流れる冷却用の空気と、発熱する高電圧制御機器ユニット40と、の間の熱交換の効率を高め、高電圧制御機器ユニット40の放熱、すなわち冷却を促進させる冷却構造となっている。
By doing so, the efficiency of heat exchange between the cooling air that vigorously flows in the third
更には、送風ファン90の吸気口の向きが、ケース60の側壁と平行でバッテリユニット20側を向いているので、ケース60内部の冷却用の空気の吸込み効率が向上し、冷却用の空気流れをより一層促進させることができる。
Furthermore, since the direction of the air inlet of the
これにより、例えばバッテリユニット20側では、バッテリ22のセルがより一層、均等に冷却されて車両の走行性能が向上する。また、高電圧制御機器ユニット40側では、冷却フィン95を介して、高電圧制御機器ユニット40の冷却が効率的になされるようになっている。
Thereby, on the
また、バッテリ22と、高電圧制御機器ユニット40の間には、電源供給ラインとしてバスバー97が、開放部Sを跨ぐようにして設けられている。これにより、冷却用の空気が第1冷却流路65から、第3冷却流路85に流入する際に、または第2冷却流路80から開放部Sを介して第3冷却流路85に流入する際に、このバスバー97とも熱交換する仕組みとなっている。
これにより、バスバー97が効率的に冷却され、バスバー自体の部品サイズが小型化できたり、断面積が所定値で不変でも、電流量を増大させて、より高電流を流すことができたり、というメリットを生んでいる。
Further, a
As a result, the
以上のような構成とすることで、例えば本実施形態の高電圧機器装置10を搭載した車両では、高電圧機器装置10内の掃気が効率的に促進される。これにより、高温環境下で長時間経過したような過酷な使用状況であっても、熱保護の観点で高電圧機器装置10の復帰が早まり、これにより電動走行開始時間が早まる、といった効果を奏することができる。
By setting it as the above structures, the scavenging in the high
(第2実施形態)
次に、図5を参照しながら、第2実施形態に係る高電圧制御機器ユニット40の冷却構成を説明する。
図5は、第2実施形態に係る冷却構造を有する高電圧機器装置10が備える開放部および接続流路の詳細構成を示す図であって、第1実施形態の場合の図4に相当する部分の要部拡大断面図である。
なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the cooling configuration of the high-voltage
FIG. 5 is a diagram illustrating a detailed configuration of the open part and the connection flow path included in the high-
In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る高電圧制御機器ユニット40を構成する高電圧制御機器40a,40bには、第2冷却流路80側においても、第3冷却流路85側と同様にして、冷却フィン95が設けられている。すなわち、流路の長手方向に面した側全てにおいて、冷却フィン95を設置する。これ以外の構成は、全て第1実施形態と同様である。
In the high
つまり、第1実施形態と同様に、高電圧制御機器ユニット40が設置された空間には、開放部Sやその他の外部空間からの空気が絶えず流入している。これらが総合的に第2冷却流路80の空気流となって、高電圧制御機器ユニット40の空間における熱の吸い出しが次々に行われるものとする。
That is, as in the first embodiment, air from the open portion S and other external spaces constantly flows into the space where the high voltage
このように構成しても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。むしろ、このように構成すれば、第1実施形態よりも冷却効率がよく、より好適であるといえる。 Even if comprised in this way, there can exist an effect similar to 1st Embodiment. Rather, if configured in this way, it can be said that the cooling efficiency is better than that of the first embodiment and is more preferable.
上記した実施形態は本発明を分かりやすくするために詳細に説明したものであり、必ずしも、説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 The above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the described configurations.
また、制御線や情報線、電源線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしもすべての制御線や情報線、電源線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成機器が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, control lines, information lines, and power supply lines are those that are considered necessary for the description, and not all control lines, information lines, and power supply lines are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成の一部もしくは全てを加えることも可能である。 In addition, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and a part or all of the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. It is.
また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
具体的には例えば、第1実施形態および第2実施形態はともに、高電圧機器装置10を車両の後部の座席2およびその背面側に設置する例で説明したが、これに限らない。例えば高電圧機器装置10は、フロア部分に、長手方向を左右方向として設置することもできる。
Specifically, for example, both the first embodiment and the second embodiment have been described with an example in which the high-
また、上記実施形態における自動車はハイブリッド自動車であるとして説明したが、本発明に係る冷却構造を有する高電圧機器装置10は、モータのみで走行する電気自動車や、燃料電池車にも適用が可能である。
Further, although the automobile in the above embodiment has been described as a hybrid automobile, the high-
また、上記実施形態はそれぞれ自動車に搭載する場合を例に挙げて説明したが、高電圧機器を使用するものであれば、あらゆる機器に対して、適用することができる。
具体的には、例えば電車や電動の汎用機械、電動パワーショベルなどの産業機械、高度に電子化された船舶や航空機に適用してもよい。
Moreover, although the said embodiment gave and demonstrated the case where it mounts in a motor vehicle, respectively, if it uses a high voltage apparatus, it can apply with respect to all apparatuses.
Specifically, the present invention may be applied to, for example, trains, electric general-purpose machines, industrial machines such as electric power shovels, highly electronic ships and airplanes.
1 下部フレーム
2 座席(後部座席)
3 シートバック(背凭れ)
3b 背面
5 トランクルーム
6 サイドカバー
6a 開口部
7 リアトレイ
9 車室
10 高電圧機器装置
20 バッテリユニット
21 バッテリボックス
22 バッテリ
40 高電圧制御機器ユニット
40a,40b 高電圧制御機器
44 仕切り
45 吸気ダクト
46 吸気口
47 配管
55 排気ダクト
56 排気口
60 ケース
60a 前壁(第2隔壁)
60b 後壁(第1隔壁、壁面)
61 本体部
63 蓋板
65 第1冷却流路
65a 導入端(一端側)
65b 導出端(他端側)
66a 第1通路
66b 第2通路
66c 連通路
70 接続流路
71 流入部
80 第2冷却流路
85 第3冷却流路
90 送風ファン(冷却ファン)
95 冷却フィン
97 バスバー
S 開放部
1 Lower frame 2 Seat (rear seat)
3 Seat back (backrest)
60b Rear wall (first partition, wall surface)
61
65b Lead-out end (other end side)
66a 1st channel |
95
Claims (3)
前記ケースの内部に空気を導入する吸気口と、
前記吸気口と前記バッテリユニットの一端側を含んで接続する吸気ダクトと、
前記導入した空気を排気する排気口と、
前記高電圧制御機器ユニットの一部に設けられた冷却フィンと、
前記排気口と前記ケースとを接続する排気ダクトと、
を備え、
前記吸気口から導入する空気で、前記ケースの内部を、前記バッテリユニット、前記高電圧制御機器ユニットの順に冷却し、前記排気口へと排気する冷却構造において、
前記バッテリユニットは、前記バッテリユニットの他端側と対向する前記ケースの壁面と間隔を保持して配置され、
前記高電圧制御機器ユニットは、前記ケースの壁面と間隔を保持しつつ前記バッテリユニットの側方に並べて前記ケース内に配置され、
前記高電圧制御機器ユニットは、前記吸気口から流入して前記バッテリユニットの内部を通って前記他端側から排出される前記空気の下流位置、かつ前記壁面との前記間隔の部分に当該壁面と対向するように前記冷却フィンが配置され、
前記バッテリユニットと前記高電圧制御機器ユニットとの間に、前記壁面に沿って流れる空気の流れに面する開放部を設けた
ことを特徴とする、冷却構造を有する高電圧機器装置。 A battery unit, a high-voltage control device unit for controlling the power of the battery unit, and a case for housing them,
An air inlet for introducing air into the case;
An intake duct that includes and connects the intake port and one end side of the battery unit;
An exhaust port for exhausting the introduced air;
A cooling fin provided in a part of the high-voltage control device unit;
An exhaust duct connecting the exhaust port and the case;
With
In the cooling structure that cools the inside of the case in the order of the battery unit and the high-voltage control device unit with air introduced from the air inlet, and exhausts it to the air outlet.
The battery unit is disposed to maintain a gap with the wall surface of the case facing the other end side of the battery unit,
The high-voltage control device unit is arranged in the case side by side to the battery unit while maintaining a gap with the wall surface of the case,
The high-voltage control device unit has the wall surface at the downstream position of the air that flows in from the air inlet, passes through the inside of the battery unit, and is discharged from the other end side, and at a portion that is spaced from the wall surface. The cooling fins are arranged to face each other,
A high-voltage device apparatus having a cooling structure, wherein an open portion facing a flow of air flowing along the wall surface is provided between the battery unit and the high-voltage control device unit.
ことを特徴とする、請求項1に記載の冷却構造を有する高電圧機器装置。 The cooling fan for introducing the air into the case is disposed in an intermediate portion of the exhaust duct, and the suction direction of the cooling fan is a direction parallel to the wall surface of the case. A high-voltage apparatus having the cooling structure described in 1.
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の冷却構造を有する高電圧機器装置。 The high voltage apparatus apparatus having a cooling structure according to claim 1, wherein a bus bar that connects the battery unit and the high voltage control apparatus unit is disposed in the open portion.
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