JP2018052408A

JP2018052408A - パワーコントロールユニットの固定冷却装置

Info

Publication number: JP2018052408A
Application number: JP2016193330A
Authority: JP
Inventors: 俊輔尾畑; Shunsuke Ohata
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-04-05
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: JP6722081B2

Abstract

【課題】軽量化する。
【解決手段】パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１０８の固定冷却装置１３０、１４０は、内部に空間が形成されたステー部１３２、１４２と、ステー部１３２、１４２と接続され、電装部品が内部に収容されたＰＣＵ１０８を、ステー部１３２、１４２を介して車体に固定する固定部１３４、１４４と、を備え、ステー部１３２、１４２は、ＰＣＵ１０８内の電装部品を冷却するための冷却水が流通することで、装置全体として軽量化することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内部に電装部品が収容されたパワーコントロールユニットの固定冷却装置に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車など、モータジェネレータによって駆動する車両には、インバータおよびコンバータを含む電装部品が内部に収容されたパワーコントロールユニットが搭載される（例えば、特許文献１）。

このようなパワーコントロールユニットでは、内部に冷却水を流通させることで、電装部品を冷却水によって冷却するようになされたものも提案されている。

特開２０１０−１２０３９７号公報

ところで、上記のような車両では、パワーコントロールユニットの内部に収容された電装部品を冷却する冷却水を、パワーコントロールユニットの外部に設けられたラジエータによって冷却するようになされている。そのため、パワーコントロールユニットとラジエータとの間には、冷却水を流通させるための冷却配管が配されている。

一方、パワーコントロールユニットには、車体に固定するための固定部材が設けられている。そして、例えば、冷却配管と固定部材とが並行して設けられることになると、重量が増加してしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、軽量化することができるパワーコントロールユニットの固定冷却装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のパワーコントロールユニットの固定冷却装置は、内部に空間が形成されたステー部と、前記ステー部と接続され、電装部品が内部に収容されたパワーコントロールユニットを、該ステー部を介して車体に固定する固定部と、を備え、前記ステー部は、前記パワーコントロールユニット内の前記電装部品を冷却するための冷却水が流通する。

また、前記ステー部は、車両の進行方向に沿って延在し、該車両の前方向側に設けられたラジエータと、前記パワーコントロールユニットにおける後方向側の後側面に設けられた配管とに接続されるとよい。

本発明によれば、軽量化することができる。

車両の構成を説明する図である。ＰＣＵを車体に固定した図である。ＰＣＵおよび固定冷却装置の構成を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、車両１００の構成を説明する図である。なお、以下では、車両１００の進行方向を前方向、車両１００の後退方向を後方向、車両１００の進行方向に対して右側を右方向、車両１００の進行方向に対して左側を左方向、鉛直上方向を上方向、鉛直下方向を下方向として説明する。

図１に示すように、車両１００は、エンジン１０２およびモータジェネレータ１０４が設けられたハイブリッド車両である。エンジン１０２およびモータジェネレータ１０４は、車体１００ａの前方向側のボンネット内に配されている。

また、車両１００には、バッテリ１０６およびパワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵと称する）１０８が設けられている。バッテリ１０６は、車体１００ａの後方向側のトランクルームの下方に配されている。また、ＰＣＵ１０８は、車体１００ａの後方向側の後部座席の下方に配されている。

車両１００は、エンジン１０２に優先してモータジェネレータ１０４で走行するモータ走行モードや、モータジェネレータ１０４とエンジン１０２とを併用して走行するエンジン併用モードなどの走行モードが準備されている。

例えば、車両１００では、エンジン併用モードが選択された場合には、走行状態に応じてエンジン１０２とモータジェネレータ１０４との駆動状態が切り換わり、エネルギー効率を高めるとともに、ＣＯ_２等の排気ガスを削減することが可能となる。

ＰＣＵ１０８は、コンバータやインバータ等の電装部品がケーシング１２０（図２、図３参照）の内部に収容されており、モータジェネレータ１０４およびバッテリ１０６と電気的に接続されている。

ＰＣＵ１０８は、モータジェネレータ１０４が駆動源として機能する場合、バッテリ１０６に蓄電された電力を、インバータによって直流電力から交流電力に変換するとともに、コンバータによって昇圧してモータジェネレータ１０４に供給する。これにより、モータジェネレータ１０４は、ＰＣＵ１０８を介してバッテリ１０６から供給された電力によって駆動する。

また、ＰＣＵ１０８は、モータジェネレータ１０４が発電機として機能する場合、エンジン１０２の動力によってモータジェネレータ１０４で発電して得られた電力を、コンバータによって降圧するとともに、インバータによって交流電力から直流電力に変換してバッテリ１０６に供給する。これにより、バッテリ１０６は、ＰＣＵ１０８を介してモータジェネレータ１０４から供給される電力を蓄電（充電）する。

ところで、ＰＣＵ１０８は、モータジェネレータ１０４およびバッテリ１０６間に電力を送電する際に、コンバータやインバータ等の電装部品が発熱する。そこで、ＰＣＵ１０８は、詳しくは後述するように、内部に冷却水が供給され、冷却水によって電装部品が冷却されるようになされている。

そして、車両１００には、ＰＣＵ１０８の内部に供給される冷却水の熱を放熱するためのラジエータ１１０が車体１００ａの前方向側のボンネット内に設けられており、ＰＣＵ１０８とラジエータ１１０とが冷却配管１１２、１１４によって接続されている。なお、冷却配管１１２は、ラジエータ１１０からＰＣＵ１０８に向かって冷却水が流通し、冷却配管１１４は、ＰＣＵ１０８からラジエータ１１０に向かって冷却水が流通する。

図２は、ＰＣＵ１０８を車体１００ａに固定した図である。図３は、ＰＣＵ１０８および固定冷却装置１３０、１４０の構成を説明する図である。ＰＣＵ１０８は、図２および図３に示すように、前後方向に長い略直方体に形成されており、ケーシング１２０の内部に電装部品が収容されている。

また、ＰＣＵ１０８は、図２に示すように、車体１００ａにおける左サイドフレーム１１６と、左サイドフレーム１１６と不図示の右サイドフレームとの間に架け渡されたクロスメンバ１１８ａ、１１８ｂとに、固定冷却装置１３０、１４０を介して固定されている。

図２および図３に示すように、ケーシング１２０の後側面１２０ａには、冷却水をケーシング１２０の内部に供給するための供給配管（配管）１２２が突設されているとともに、冷却水をケーシング１２０の内部から排出するための排出配管（配管）１２４が突設されている。

ケーシング１２０の右側面１２０ｂおよび左側面１２０ｃには、固定冷却装置１３０、１４０がそれぞれ設けられている。

固定冷却装置１３０は、ステー部１３２、固定部１３４、側面部１３６およびフランジ部１３８によって構成されている。

ステー部１３２は、内部に空間を有する円筒形状に形成されており、ケーシング１２０の右側面１２０ｂに沿って前後方向に延在している。

固定部１３４は、ステー部１３２の前後方向における所定の位置に２つ設けられている。固定部１３４は、ステー部１３２に対して溶接により接続されており、ステー部１３２から上方向に延在するとともに、途中から曲げられて、それぞれクロスメンバ１１８ａ、１１８ｂに向けて延在している。

また、固定部１３４の先端には、貫通孔１３４ａが形成されている。クロスメンバ１１８ａ、１１８ｂには、固定部１３４の貫通孔１３４ａと対向する位置にネジ溝が形成されており、貫通孔１３４ａを通してボルトがネジ溝に螺合されることにより、固定冷却装置１３０がクロスメンバ１１８ａ、１１８ｂに固定される。

側面部１３６は、ステー部１３２の前後方向における固定部１３４と同位置に、ステー部１３２からケーシング１２０に向かって左右方向に延在している。側面部１３６は、ステー部１３２に対して溶接により接続されているとともに、ケーシング１２０側の先端にフランジ部１３８が溶接により接続されている。

フランジ部１３８は、上下方向の所定の位置に２つの貫通孔１３８ａが形成されている。ケーシング１２０には、フランジ部１３８の貫通孔１３８ａと対向する位置にネジ溝が形成されており、貫通孔１３８ａを通してボルトがネジ溝に螺合されることにより、固定冷却装置１３０がケーシング１２０に固定される。

固定冷却装置１４０は、固定冷却装置１３０と同様に、ステー部１４２、固定部１４４、側面部１４６およびフランジ部１４８によって構成されている。

ステー部１４２は、内部に空間を有する円筒形状に形成されており、ケーシング１２０の左側面１２０ｃに沿って前後方向に延在している。

固定部１４４は、ステー部１４２の前後方向における所定の位置に２つ設けられている。固定部１４４は、ステー部１４２に対して溶接により接続されており、ステー部１４２から上方向に延在するとともに、途中から曲げられて、それぞれ左サイドフレーム１１６に向けて延在している。

また、固定部１４４の先端には、貫通孔１４４ａが形成されている。左サイドフレーム１１６には、固定部１４４の貫通孔１４４ａと対向する位置にネジ溝が形成されており、貫通孔１４４ａを通してボルトがネジ溝に螺合されることにより、固定冷却装置１４０が左サイドフレーム１１６に固定される。

側面部１４６は、ステー部１４２の前後方向における固定部１４４と同位置に、ステー部１４２からケーシング１２０に向かって左右方向に延在している。側面部１４６は、ステー部１４２に対して溶接により接続されているとともに、ケーシング１２０側の先端にフランジ部１４８が溶接により接続されている。

フランジ部１４８は、上下方向の所定の位置に２つの貫通孔（不図示）が形成されている。ケーシング１２０には、フランジ部１４８の貫通孔と対向する位置にネジ溝が形成されており、貫通孔を通してボルトがネジ溝に螺合されることにより、固定冷却装置１４０がケーシング１２０に固定される。

このような構成でなる固定冷却装置１３０は、ステー部１３２の前方向側の先端に、ラジエータ１１０から供給される冷却水が流通する冷却配管１１２が接続される。また、ステー部１３２の後方向側の末端と、供給配管１２２とには、ゴムホースでなる連結配管１５０が接続される。なお、冷却配管１１２および連結配管１５０は、バンド等によって固定される。

また、固定冷却装置１４０についても同様に、ステー部１４２の前方向側の先端に、ラジエータ１１０へ排出される冷却水が流通する冷却配管１１４が接続される。また、ステー部１４２の後方向側の末端と、排出配管１２４とには、ゴムホースでなる連結配管１５２が接続される。なお、冷却配管１１４および連結配管１５２は、バンド等によって固定されている。

したがって、ラジエータ１１０から供給された冷却水は、冷却配管１１２を通った後、ステー部１３２の内部の空間を流通する。その後、冷却水は、連結配管１５０および供給配管１２２を流通した後、ケーシング１２０の内部に供給される。そして、ケーシング１２０に収容された電装部品を冷却して温められた冷却水は、排出配管１２４および連結配管１５２を流通した後、ステー部１４２の内部の空間を流通して冷却配管１１４からラジエータ１１０に排出される。

したがって、固定冷却装置１３０、１４０は、ＰＣＵ１０８の前後方向に沿って冷却配管１１２、１１４を延在させることなく、ステー部１３２、１４２の内部の空間に冷却水を流通させることができる。つまり、ステー部１３２、１４２は、ＰＣＵ１０８を車体１００ａに固定するための固定部材として機能するとともに、冷却水が流通する冷却配管としても機能することになる。

ここで、ラジエータ１１０は、上記したように、車体１００ａの前方向側に設けられているため、供給配管１２２および排出配管１２４に冷却配管１１２、１１４を直接接続するためには、ケーシング１２０の前後方向に沿って冷却配管１１２、１１４を配さなければならない。一方で、ＰＣＵ１０８を車体１００ａに固定するための固定部材を設ける必要があり、これらを両方設けると、冷却配管１１２、１１４と固定部材とが干渉したり、冷却配管１１２、１１４と固定部材とが並んで配置されて重量が増加してしまうといった問題が発生してしまう。

これに対して、固定冷却装置１３０、１４０は、ＰＣＵ１０８を車体１００ａに固定するための固定部材と、冷却水が流通する冷却配管とを別々に並行して設ける必要がなく、ＰＣＵ１０８の搭載自由度が向上するとともに、装置全体として軽量化することができる。

また、固定冷却装置１３０、１４０は、ステー部１３２、１４２の内部の空間に冷却水が流通することにより、冷却水の水圧により、衝突等の耐荷重性能を向上することができる。特に、本実施形態のように、ＰＣＵ１０８が車体１００ａの左右方向の中央から離れた左サイドフレーム１１６の近傍に設けられているので、側突による耐荷重性能が高まることで、衝突によるＰＣＵ１０８の破損を抑制することができる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上述した実施形態において、ステー部１３２、１４２は、ケーシング１２０の右側面１２０ｂおよび左側面１２０ｃに沿って別々に設けられるようにした。しかしながら、これに限らず、ステー部１３２、１４２は、ケーシング１２０の右側面１２０ｂまたは左側面１２０ｃのどちらか一方に沿って設けられるようにしてもよい。また、ステー部１３２、１４２は、ケーシング１２０の上面または下面に沿って設けられるようにしてもよい。

また、上述した実施形態において、固定冷却装置１３０、１４０の形状は、一例に過ぎず、他の形状であってもよい。つまり、固定冷却装置１３０、１４０の形状は、少なくとも、冷却水が流通するステー部１３２、１４２、および、左サイドフレーム１１６、クロスメンバ１１８ａ、１１８ｂに固定するための固定部１３４、１４４が設けられていればよく、また、その形状はどのような形状であってもよい。

また、上述した実施形態において、ＰＣＵ１０８は、固定冷却装置１３０、１４０を介して、左サイドフレーム１１６、クロスメンバ１１８ａ、１１８ｂに固定されるようにした。しかしながら、これに限らず、ＰＣＵ１０８は、固定冷却装置１３０、１４０を介して車体１００ａに固定されるのであれば、車体１００ａにおけるいずれに固定されるようにしてもよい。

また、上述した実施形態において、ＰＣＵ１０８は、車体１００ａの後方向側の後部座席の下方に配されている場合について説明した。しかしながら、ＰＣＵ１０８の搭載位置は、これに限らず、他の位置であってもよい。

本発明は、内部に電装部品が収容されたパワーコントロールユニットの固定冷却装置に利用できる。

１０８パワーコントロールユニット
１１０ラジエータ
１２２供給配管（配管）
１２４排出配管（配管）
１３０、１４０固定冷却装置
１３２、１４２ステー部
１３４、１４４固定部

Claims

内部に空間が形成されたステー部と、
前記ステー部と接続され、電装部品が内部に収容されたパワーコントロールユニットを、該ステー部を介して車体に固定する固定部と、
を備え、
前記ステー部は、
前記パワーコントロールユニット内の前記電装部品を冷却するための冷却水が流通するパワーコントロールユニットの固定冷却装置。
前記ステー部は、
車両の進行方向に沿って延在し、該車両の前方向側に設けられたラジエータと、前記パワーコントロールユニットにおける後方向側の後側面に設けられた配管とに接続される請求項１に記載のパワーコントロールユニットの固定冷却装置。