JP2020172225A - 車両用電気装置の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】小型車の車両室内に配置される電気装置の冷却性能を安定させる。【解決手段】助手席の車両下方側に配置される、電気装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータは、装置本体１１と、カバー部材と、を有する。装置本体１１は、カバー部材の内側で、カバー部材の長手方向の中心に対して一方側にずれて配置され、長手方向の他方側のカバー部材の内側には、装置本体１１に隣接する空間Ｓが設けられている。装置本体１１の上部には、カバー部材の外の空気を吸気する吸気ファン１８が設けられ、装置本体１１は、空間Ｓ内に排気する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両用電気装置の冷却構造に関する。

車両には、複数の電気装置が搭載されている。例えば、小型車両におけるハイブリット車の場合、エンジンルームやフロア下部のスペースが小さいため、電気装置を車両室内に配置する場合がある。車両室内に電気機器が配置されている構造として、例えば、特許文献１に開示されているものが知られている。この例では、後部座席の下方側に電池パックが配置されている。

上記例のような電池パック等の電気装置には、高電力仕様及び高電圧仕様の装置がある。このような仕様の電気装置には、例えば騒音、遮熱及び漏電等の対策が必要となる。特許文献１に開示されている電池パックは、冷却風が流れる冷却経路に設けられた吸気口に２つの冷却ファンが設けられており、２つの冷却ファンは、それぞれ互いに異なる動翼数を有しており、これにより各冷却ファンの騒音の間で生じ得る唸り音を抑制している。

特開２０１７−９１６５８号公報

一般に、小型車両では、車両用シートの下方側のスペースは狭い。この狭いスペースに上記例のような電気装置を配置して、室内空気で電気装置を冷却する場合、狭いスペースで温風が循環する可能性がある。これは、電気装置がオーバーヒートする可能性があり、電気装置の性能を安定させる上で、また、当該電気装置の耐久性を高める上で、改善の余地がある。

本発明は上記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、車両室内に配置される電気装置の冷却性能を安定させることが可能な車両用電気装置の冷却構造を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る車両用電気装置の冷却構造において、サイドシルとフロアトンネルとの間に位置する車両用シートの車両下方側には、所定の方向に延びる電気装置が配置され、該電気装置は、装置本体と、該装置本体を車両上方側から覆うカバー部材と、を有している。当該車両用電気装置の冷却構造において、前記装置本体は、前記カバー部材の内側で、前記カバー部材の長手方向の中心に対して一方側にずれて配置され、長手方向の他方側の前記カバー部材の内側には、前記装置本体に隣接する空間が設けられており、前記装置本体の上部には、前記カバー部材の外の空気を吸気する吸気ファンが設けられ、前記装置本体は、前記空間内に排気するように構成されている。

本発明によれば、車両室内に配置される電気装置の冷却性能を安定させることが可能である。

本発明に係る車両用電気装置の吸気構造の一実施形態を示しており、当該電気装置が配置された車両室内を車両前方且つ上方から見た斜視図である。 図１の電気装置を上方から見た拡大斜視図である。 図２の電気装置等を分解して示す分解斜視図である。 図２の電気装置等の平断面図である。 （Ａ）は図３の装置本体を車両前方側から見た斜視図で、（Ｂ）は（Ａ）の上蓋を取り外した状態を車幅方向内側から見た斜視図である。 図２のカバー部材及び装置本体が取り外され、フロアパネルに固定用ブラケットが固定されている状態を車両前方側から見た斜視図である。

以下、本発明に係る車両用電気装置の冷却構造の一実施形態について、図面（図１〜図６）を参照しながら説明する。

なお、図において、矢印Ｆｒ方向は車両前後方向における前方を示す。実施形態の説明における「前部（前端）及び後部（後端）」は、車両前後方向における前部及び後部に対応する。また、矢印Ｒ，Ｆは、それぞれ車幅方向の右側、左側を示しており、本実施形態における「左右」は、乗員が車両前方を向いたときの「左側」及び「右側」に対応している。

本実施形態に係る車両用電気装置は、図１に示すように、車両室内１のフロアパネル４１の上面に設置されており、助手席５１用のシートクッションの下方車両下方側に配置されている。この例では、当該電気装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、全体として車幅方向に延びる略直方体状の装置である。

先ず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の周辺について説明する。助手席５１は、車体フロアを構成するフロアパネル４１の上面に設けられている。フロアパネル４１には、図２に示すように、フロアトンネル４２と、前側フロアクロスメンバ４４と、後側フロアクロスメンバ４６とが設けられている。

フロアトンネル４２は、図１に示すように、運転席５２と助手席５１との間に配置され、フロアパネル４１の上面から車両上方に膨出し、車両前後方向に延びている。また、フロアパネル４１の車幅方向側部には、車両前後方向に延びるサイドシル４３が接合されている。

前側フロアクロスメンバ４４は、図２に示すように、助手席５１シートの前部の車両下方側に配置され、フロアトンネル４２とサイドシル４３と間に配置されている。前側フロアクロスメンバ４４は、車幅方向に延びる部材で、車両下方に開くハット型の断面形状を有している。前側クロスメンバの前後の下部には、フランジが設けられ、フロアパネル４１の上面に接合されている。また、前側フロアパネル４１の車幅方向端部は、フロアトンネル４２と、サイドシル４３に接合されている。

後側フロアクロスメンバ４６は、前側フロアクロスメンバ４４の車両後方側に間隔を空けて配置されて、フロアトンネル４２とサイドシル４３との間を車幅方向に延びている。後側フロアクロスメンバ４６は、前側フロアクロスメンバ４４と同様に、車両下方に開くハット型の断面形状を有し、後側フロアクロスメンバ４６の前後の下部には、フロアパネル４１に接合されるフランジが、設けられている。また、後側フロアクロスメンバ４６の車幅方向端部は、前側フロアクロスメンバ４４と同様に、フロアトンネル４２の側部と、サイドシル４３の側部に接合されている。

前側フロアクロスメンバ４４及び後側フロアクロスメンバ４６の上面には、助手席５１を取り付けるためのシートブラケット４５，４７が設けられている。当該シートブラケット４５，４７は、当該上面の車幅方向両側に設けられており、車両前後方向に延びるシートレール４９が取り付けられている（図１）。

車幅方向外側（サイドシル４３側）のシートレール４９は、前側フロアクロスメンバ４４の外側の前側シートブラケット４５と、後側フロアクロスメンバ４６の外側の後側シートブラケット４７とを架け渡すように車両前後方向に延びている。車幅方向内側（フロアトンネル４２側）のシートレール４９は、前側フロアクロスメンバ４４の内側の前側シートブラケット４５と、後側フロアクロスメンバ４６の内側の後側シートブラケット４７とを架け渡すように車両前後方向に延びている。

続いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電気装置）１０について説明する。図３に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、装置本体１１と、カバー部材３０とを有している。装置本体１１の内部構造の詳細な説明は省略するが、装置本体１１は、車幅方向に延びる略直方体であり、図示ない電気回路収容部と、該電気回路収容部の上面から車両上方に突出する複数の冷却フィン１３（図５（Ｂ））と、該冷却フィン１３を車両上方から覆う上蓋１５と、上蓋１５に取り付けられた吸気ファン１８とを有している。吸気ファン１８は、カバー部材３０の外の空気（車両室１内の空気）を吸気する。また、装置本体１１は、電気回路収容部及び冷却フィン１３等を収容するための固定用ブラケット２０を有している。

電気回路収容部には、電気配線が接続されるコネクタ１２が設けられている。当該コネクタ１２は、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、電気回路収容部の車幅方向内側部から、車幅方向内側に向かって突出している。コネクタ１２の両側には、端子が設けられている。

上蓋１５は、図５（Ａ）に示すように、冷却フィン１３を車両上方から覆う部材である。上蓋１５の端部には、車両下方に突出する側壁が設けられ、該側壁は、冷却フィン１３の根本の付近まで延び、冷却フィン１３を取り囲んでいる。冷却ファン１８は、上蓋１５の上面内において、車両前後方向のほぼ中央で、やや左側に取り付けられている。

固定用ブラケット２０は、装置本体１１の電気回路収容部、冷却フィン１３及び上蓋１５を固定し、さらにカバー部材３０を固定するための部材で、図３〜図６に示すように、前壁２１Ａと、後壁２１Ｂと、側壁２１Ｃとを有し、例えばアルミニウム合金等の金属材料により形成されている。前壁２１Ａは、冷却フィン１３及び上蓋１５等の車両前方側に配置され、車両前方を臨み車幅方向に延びている。後壁２１Ｂは、冷却フィン１３及び上蓋１５等の車両後方側に配置され、車両後方を臨み車幅方向に延びている。

側壁２１Ｃは、図４及び図５に示すように、前壁２１Ａ及び後壁２１Ｂの車幅方向外側端を繋ぐように車両前後方向に延びている。前壁２１Ａの車幅方向内側には、車幅方向内側に向かって延びる前内側フランジ部２３Ａが設けられ、後壁２１Ｂの車幅方向内側には、車幅方向内側に向かって延びる後内側フランジ部２３Ｂが設けられている。また、本実施形態では、後壁２１Ｂの車幅方向内側には、フロアパネル４１に対して起立するように縦壁部２２が設けられている。縦壁部２２は、後壁２１Ｂの車幅方向内側端から、車幅方向内側に連続して延びている。

前内側フランジ部２３Ａ及び後内側フランジ部２３Ｂは、図３に示すように、ボルト等によって、フロアパネル４１に締結されている。前壁２１Ａの車幅方向中間部には、車両前方側に突出する前側フランジ部２５Ａが設けられている。前側フランジ部２５Ａは、前側フロアクロスメンバ４４の上面にボルト等により締結されている。また、後壁２１Ｂの車幅方向中間部には、車両後方側に突出する後側フランジ部２５Ｂが設けられている。後側フランジ部２５Ｂは、後側フロアクロスメンバ４６の上面にボルト等により締結されている。

続いて、カバー部材３０について説明する。カバー部材３０は、図２〜図４に示すように、サイドシル４３とフロアトンネル４２との間で、車幅方向に延びる部材で、樹脂材料により形成され、天面部３１と、該天面部３１の端部から車両下方に突出している側壁面部とを有している。天面部３１は、上蓋１５及び吸気ファン１８の車両上方に間隔を空けて配置されており、上蓋１５及び吸気ファン１８を車両上方から覆っている。天面部３１には、複数の吸気口３２が設けられている。

装置本体１１は、カバー部材３０の内側で、カバー部材３０の車幅方向中心に対して車幅方向の一方側にずれて配置され、車幅方向の他方側のカバー部材の内側には、装置本体に隣接する空間Ｓが設けられている。本実施形態では、装置本体１１は、カバー部材３０の内側で、カバー部材の車幅方向中心に対して車幅方向外側にずれて配置され、該空間Ｓは、装置本体１１の車幅方向内側に設けられている。装置本体１１は、吸気ファン１８によって取り込んだ空気を、空間Ｓ内に排気するように構成されている。

すなわち、装置本体１１は、吸気ファン１８によって冷却用の空気を取り込み、冷却フィン１３に吹き付けて、冷却フィン１３を冷却するように構成されている。冷却フィン１３を冷却した空気は、空間Ｓに排気される。

小型車の助手席５１の車両下方側のスペースは狭いため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のような電気装置を室内空気で冷却する際に、狭い空間で温風が循環し、冷却効率が低下する可能性がある。これに対して、本実施形態では、上記位置に吸気ファン１８を設けて、且つ装置本体１１の車幅方向内側に隣接する空間Ｓを設けることにより、電気装置の冷却風の吸気と排気を所定の距離だけ離して配置することにより、温風の循環を低減することを可能にしている。

本実施形態では、吸気ファン１８を助手席５１の車両下方において車幅方向外側に配置している。なお、電気装置の装置本体１１の上蓋１５の上面に吸気ファン１８を配置し、上方をカバー部材３０で覆うことで、埃、ゴミ、水を直接取り込まないようにすることができる。また、装置本体１１に隣接するように空間Ｓを設け、装置本体１１は、当該空間Ｓに向けて所定の傾斜を有しながら車幅方向内側に排気するように構成されている。なお、図４及び図５（Ｂ）の矢印Ｘは、排気方向を概略的に示している。

このように構成することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の冷却空気は、助手席５１の車両下方側のスペースのほぼ全ての領域を流れるようにすることができる。これにより、排気された空気を、吸気ファン１８が直に吸気することを抑制することができる。その結果、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の冷却効率を向上させることができる。

また、空間Ｓを覆うカバー部材３０の内側には、縦壁部２２が設けられている。縦壁部２２は、空間Ｓを臨む壁面を有している。装置本体１１は、縦壁部２２の壁面に冷却フィン１３を冷却した後の空気が吹き付けられるように構成されている。本実施形態では、この例の排気方向は、車幅方向内側に向かうに従い車両後方側に傾斜して縦壁部２２に向かう。

また、排気が、樹脂製のカバー部材３０に直接吹き付けられ、樹脂の温度が高くなる頻度が高くなると、カバー部材３０の変形や、劣化が進行する可能性がある。このため、カバー部材３０には、耐熱性等に優れた樹脂材料を用いる必要がある。これは、コストアップになる可能性がある。これに対して、本実施形態では、排気が空間Ｓに流れるため、当該排気は、空間Ｓを臨む金属製の縦壁部２２に吹き付けて、カバー部材３０に直接的に排気が当たらないようにしている。

また、本実施形態では、排気を拡散させるために、排気方向は、縦壁部２２の長手方向（車幅方向）に対して傾斜する。縦壁部２２が冷却用のフィンとして機能し、冷却効果が向上する。排気が縦壁部２２に斜めに吹き付けられることにより、排気が乱流状態になり、空間Ｓの全体で排気が拡散され、空間Ｓ内の温度も低くなる。

また、図６に示すように、固定用ブラケット２０の縦壁部２２には、車両前方に膨出する２つのビード２２ａが設けられている。これらのビード２２ａは、車両上下方向に延び、互いに車幅方向に間隔を空けて配置されている。また、隣り合うビード２２ａとビード２２ａとの間には、車両上下方向に延びるスリット２２ｂが設けられている。なお、当該ビード２２ａは、後壁２１Ｂ及び前壁２１Ａにも設けてもよい。

上記のようにビード２２ａを設けて縦壁部２２に凹凸を形成することにより、排気の流れを乱流にして、当該排気を拡散させることができる。その結果、排気の温度をより低減させることができる。さらに、スリット２２ｂを設けることにより、排気の一部を、固定用ブラケット２０とカバー部材３０との間の空間に流すことで、分流し、適量の排気流れを樹脂製のカバー部材３０に吹き付けて熱を拡散させ、カバー部材３０の内部の空間を冷却に用いることができる。すなわち、固定用ブラケット２０のみでなく、カバー部材３０と固定用ブラケット２０との間の空間も排気の冷却に用いることができる。

ここで、さらに、縦壁部２２には、孔を上下に分けて設けている。排気主流の高温ガスではなく、上下の比較的低温の流れをカバー部材３０に吹き付けて、カバー部材３０と固定用ブラケット２０との間の狭い空間に、上下から排気流を流して、狭い（薄い）空間の全体を冷却に用いることができる。

本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、内側のシートレール４９と、サイドシル４３と、前側フロアクロスメンバ４４と、後側フロアクロスメンバ４６とにより囲まれ、装置本体１１は、車幅方向内側に向かって排気するように構成されている。

このように構成することで、本実施形態の排気は、フロアトンネル４２の側壁面と、前側フロアクロスメンバ４４の車幅方向幅のうちフロアトンネル４２側の半分程度の領域、及び後側フロアクロスメンバ４６の車幅方向幅のうちフロアトンネル４２側の半分程度の領域に、拡散される。このため、乗員が流速の大きい温風にさらされる可能性が低くなる。

また、フロアトンネル４２の側壁面は、フロアトンネル４２の車幅方向外側部から車幅方向中心に向かうに従い上方に傾斜する傾斜壁となっているので、この構成では、排気の一部を、傾斜する側壁面が、上方に導風して拡散させることができる。サイドシル４３の側壁面は、通常直立壁であるため、車幅方向外側に排気する場合よりも、本実施形態の排気方向の方が、上方に導風して拡散させる効果が高い。

また、シートレール４９は、助手席５１の車両下方側の空間のうちの、上側に配置されているので、特に、内側のシートレール４９は、フロアトンネル４２の側壁面で上方に導風される排気の流れについて、排気空間の上側の還流を避ける配置になっている。その結果、内側のシートレール４９によって、吸気口３２への排気の還流を低減させることが可能になる。

また、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入出力の端子は、装置本体１１の車幅方向内側に突出して、側面の中央に設けられている。高電圧を扱う上で、端子は内側に向けた方が側突での変形や偶発的な乗員の接触を低減させることができる。また、この場合、排気流れが端子周りに強く当たると、熱害の問題が懸念されるが、本案では、排気は空間Ｓの車両前後方向の中央を避けて、縦壁部２２に斜めに吹き付けられるので、端子への温風が直接吹き付けられることは低減されている。

本実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

上記実施形態では、電気装置をＤＣ／ＤＣコンバータ１０について説明しているが、これに限らない。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０よりも小型の電気装置を配置する場合、電気装置の長手方向を、車両前後方向に配置することも可能である。また、当該電気装置は、運転席５２または後部座席５３の車両下方側に配置することもできる。

１ 車両室内
１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電気装置）
１１ 装置本体
１２ コネクタ
１３ 冷却フィン
１５ 上蓋
１８ 冷却ファン
２０ 固定用ブラケット
２１Ａ 前壁
２１Ｂ 後壁
２１Ｃ 側壁
２２ 縦壁部
２２ａ ビード
２２ｂ スリット
２３Ａ 前内側フランジ部
２３Ｂ 後内側フランジ部
２５Ａ 前側フランジ部
２５Ｂ 後側フランジ部
３０ カバー部材
３１ 天面部
３２ 吸気口
４１ フロアパネル
４２ フロアトンネル
４３ サイドシル
４４ 前側フロアクロスメンバ
４５ 前側シートブラケット
４６ 後側フロアクロスメンバ
４７ 後側シートブラケット
４９ シートレール
５１ 助手席（車両用シート）
５２ 運転席
５３ 後部座席

Claims (4)

1. サイドシルとフロアトンネルとの間に位置する車両用シートの車両下方側には、所定の方向に延びる電気装置が配置され、該電気装置は、装置本体と、該装置本体を車両上方側から覆うカバー部材と、を有している、車両用電気装置の冷却構造において、
   前記装置本体は、前記カバー部材の内側で、前記カバー部材の長手方向の中心に対して一方側にずれて配置され、
   長手方向の他方側の前記カバー部材の内側には、前記装置本体に隣接する空間が設けられており、
   前記装置本体の上部には、前記カバー部材の外の空気を吸気する吸気ファンが設けられ、
   前記装置本体は、前記空間内に排気するように構成されていることを特徴とする車両用電気装置の冷却構造。
2. 前記空間が位置する前記カバー部材の内側には、前記カバー部材を車体下部に固定するための固定用ブラケットが設けられ、
   前記装置本体は、前記固定用ブラケットに向けて排気するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用電気装置の冷却構造。
3. 前記固定用ブラケットには、車両上下方向に延びるビードと、車両上下方向に延びるスリットが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用電気装置の冷却構造。
4. 前記電気装置の車両前方側には、車幅方向に延びる前側フロアクロスメンバが設けられ、
   前記電気装置の車両後方側には、車幅方向に延びる後側フロアクロスメンバが設けられ、
   前記フロアトンネルに隣接する位置に、車両前後方向に延びるシートレールが設けられ、
   前記カバー部材は、前記サイドシルと前記フロアトンネルとの間で、車幅方向に延びており、
   前記電気装置は、前記シートレールと、前記サイドシルと、前記前側クロスメンバと、前記後側クロスメンバとにより囲まれており、
   前記装置本体は、前記カバー部材の車幅方向中心に対して車幅方向外側に配置され、
   前記カバー部材の上部の車幅方向外側部には、吸気口が設けられ、
   前記装置本体は、車幅方向内側に向かって排気するように構成されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車両用電気装置の冷却構造。