JP3652634B2 - 高圧電装部品の冷却構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハイブリッド車両や電気自動車等のように、車両の駆動軸を回転駆動可能な発電電動機を備える車両に搭載された蓄電装置やインバータ等の高圧電装部品を冷却する冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１１−１９５４３７号公報に開示された車両用バッテリー冷却装置のように、冷却ファンを作動させることで、車室内に連通する吸込口を有するダクトから車室内空気を吸入し、この車室内空気によってバッテリー等の高圧電装部品を冷却する冷却装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来技術に係る冷却装置では、車室内空気を吸入するダクトの吸込口は車室内に連通しているため、例えば夏期における長時間の車両停車時等のように、車室内温度が高温になった状態では、冷却ファンが停止している状態であっても、高温の車室内空気がダクト内に入り込んで流通し、バッテリー等の高圧電装部品の温度が過剰に上昇してしまう虞がある。
このような問題に対して、例えばダクト長を長く設定して、冷却ファンが停止している状態では、バッテリー等の高圧電装部品に高温の車室内空気が到達することを抑制する方法が知られている。しかしながら、このような冷却装置は、装置の大型化および重量増大を招くと共に、装置を構成する際に要する費用が増大するという問題が生じる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小型・軽量で、効率的に高圧電装部品を冷却することが可能な高圧電装部品の冷却構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造は、バッテリーボックスと、このバッテリーボックスと並列するように配置したインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを外装ボックス内に備えた高圧電装部品（例えば、後述する実施の形態におけるバッテリー５およびインバータ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ）を、冷却空気により冷却する高圧電装部品の冷却構造であって、前記高圧電装部品をリアシートとトランクルームとの間に設置すると共に、冷却空気吸入口（例えば、後述する実施の形態における冷却空気入口１１）を有する前記外装ボックス上方に設けられた吸気ダクト（例えば、後述する実施の形態における吸気ダクト１０）と、この吸気ダクトと並列するように前記外装ボックス上方に設けられた排気ダクト（例えば、後述する実施の形態における排気ダクト４０）と、前記外装ボックス内下方で冷却空気をバッテリ−側から前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータに伝える冷却通路と、前記冷却空気吸入口から前記冷却空気を導入させるファン（例えば、後述する実施の形態におけるファン６０）と、前記吸気ダクトを開閉可能な開閉弁（例えば、後述する実施の形態におけるシャッタ１３）とを備え、前記開閉弁は弾性部材からなり、前記ファンの作動時における前記吸気ダクト内の前記冷却空気の流動により、前記吸気ダクトを開状態としており、前記外装ボックスは、前記吸気ダクトから導入した前記冷却空気を前記バッテリーの上方から下方に導き、前記外装ボックス下方の冷却通路（例えば、後述する実施の形態における冷却空気通路５７）を介して前記バッテリーに導き、前記バッテリーを冷却した後の前記冷却空気を前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するように下方から上方に導き、前記バッテリーを冷却した後の前記冷却空気を前記外装ボックス下方の冷却通路を介して前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するように下方から上方に導き、前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却した後の前記冷却空気を前記排気ダクトに導いており、前記冷却空気吸入口は、車室内に露出する上面および側面の吸気口（例えば、後述する実施の形態における吸気口４ｃ）に接続されていることを特徴としている。
【０００６】
上記構成の高圧電装部品の冷却構造によれば、外装ボックス内にファンにより冷却空気を強制的に流通させると、この冷却空気の流れによって開閉弁が開状態とされる。すなわち、吸気ダクトを閉塞する開閉弁に冷却空気があたると、この冷却空気の風圧によって、例えば弾性部材からなる開閉弁が弾性変形する、あるいは、例えば適宜の回転軸周りに開閉弁が回動する等によって、冷却空気の流路が開放される。
このとき、開閉弁の開閉動作はファンの作動に連動して行われるため、ファンの停止時には吸気ダクトを閉塞状態に維持することができ、例えば車室内空気の温度が上昇した場合であっても、車室内の熱気が外装ボックス内に流入するのを阻止することが可能になる。
これにより、弾性部材からなる開閉弁を吸気ダクト内に備えるだけの単純かつ安価な構成によって、効率的に高圧電装部品を冷却することが可能になる。
しかも、バッテリーの管理温度よりもインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータの温度が高いことを考慮し、バッテリーを冷却した後の冷却空気でインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却しているので、省エネルギー（少ない冷却エネルギー）でバッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを効率的に冷却することができる。
しかも、上面の吸気口が塞がれた場合であっても側面の吸気口から車室内空気を吸気ダクトに導入することができるようになっている。
【０００７】
さらに、請求項２に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造では、前記排気ダクトの冷却空気排出口は、トランクルーム内に接続されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造では、前記吸気ダクトは発泡性樹脂からなることを特徴としている。
上記構成の高圧電装部品の冷却構造によれば、吸気ダクトを発泡性樹脂により形成することによって、断熱性を向上させることができると共に、装置の軽量化に資することができる。
また、例えばブロー成形等によって吸気ダクトを製作する場合に比べて、製作時の形状自由度を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る高圧電装部品の冷却構造の一実施の形態を図１から図１０の図面を参照して説明する。なお、この実施の形態における自動車はハイブリッド自動車の態様であり、このハイブリッド自動車では、直流電源のバッテリーからモータに給電するときにインバータによって直流から交流に変換し、また、エンジンの出力または車両の運動エネルギーの一部を前記モータを介して前記バッテリーに蓄電するときにインバータによって交流を直流に変換して蓄電する。また、インバータによって変換された直流電圧は高圧であるので、その一部はＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧する。この実施の形態における高圧電装冷却装置は前記バッテリー、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するものである。
【０００９】
初めに、図１の模式図を参照して、この実施の形態における高圧電装冷却装置１の概略を説明する。
高圧電装冷却装置１は、吸気ダクト１０と、バッテリーボックス２０と、ヒートシンクケース３０と、排気ダクト４０と、外装ボックス５０と、ファン６０とを備えている。
吸気ダクト１０はシャッタ１３によって開閉される冷却空気入口１１を有している。バッテリーボックス２０は箱状をなし、その上部開口２１は吸気ダクト１０の下部開口１２に接続されている。バッテリーボックス２０の内部にはバッテリー（図１では図示せず）が装着されるとともに、冷却空気が流通可能になっている。ヒートシンクケース３０も箱状をなし、その上部開口３２ｂは排気ダクト４０の下部開口４２に接続されている。ヒートシンクケース３０の内部にはヒートシンクが設けられるとともに冷却空気が流通可能になっており、ヒートシンクケース３０の外面にはインバータとＤＣ／ＤＣコンバータ（図１ではいずれも図示せず）が設置されている。
【００１０】
そして、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０と前記インバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータは外装ボックス５０によって包囲されている。外装ボックス５０は上部に開口５３，５４を有する密閉箱であり、一方の開口５３は、吸気ダクト１０の下部開口１２とバッテリーボックス２０の上部開口２１との接続部にシール状態に連結されており、他方の開口５４は排気ダクト４０の下部開口４２とヒートシンクケース３０の上部開口３２ｂとの接続部にシール状態に連結されている。また、外装ボックス５０の内部空間は、バッテリーボックス２０の下部開口２２と、ヒートシンクケース３０の下部開口３２ｃを連通させている。
【００１１】
排気ダクト４０は冷却空気出口４１を有しており、その冷却空気出口４１にファン６０が設けられている。また、ファン６０とシャッタ１３は連動して動作するようになっていて、ファン６０を回転するとシャッタ１３が開き、ファン６０を停止するとシャッタ１３が閉じるようになっている。そして、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０と外装ボックス５０は電装ボックス７０を構成している。
【００１２】
このように構成された高圧電装冷却装置１では、ファン６０を回転するとシャッタ１３が開いて、冷却空気入口１１から吸気ダクト１０内に冷却空気が導入される。吸気ダクト１０に導入された冷却空気は、吸気ダクト１０からバッテリーボックス２０を通って外装ボックス５０内に排出される。そして、冷却空気はバッテリーボックス２０内を通過するときにバッテリーと熱交換を行い、その結果、バッテリーは冷却され、冷却空気は若干温度上昇して外装ボックス５０内に排出されることとなる。なお、バッテリーの管理温度は低いので、バッテリーの冷却により冷却空気の温度が上昇するといっても、インバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するには十分に低い温度である。
【００１３】
外装ボックス５０内に排出された冷却空気は、外装ボックス５０が密閉箱であることから、冷却空気はヒートシンクケース３０内に導入される。すなわち、外装ボックス５０の内部は、バッテリーを冷却した後の冷却空気をインバータに導く冷却空気通路５７となる。ヒートシンクケース３０内に導入された冷却空気は、ヒートシンクケース３０内を通って排気ダクト４０へ排出され、さらに冷却空気出口４１を介してファン６０に吸引されて外部に排出される。そして、冷却空気はヒートシンクケース３０内を通過するときにヒートシンクと熱交換を行う。ヒートシンクにはヒートシンクケース３０を介してインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータの熱が伝熱されるので、冷却空気とヒートシンクとの熱交換によってインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータが冷却されることとなる。
【００１４】
このように、この高圧電装冷却装置１では、バッテリーの管理温度よりもインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータの温度が高いことを考慮し、バッテリーを冷却した後の冷却空気でインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却しているので、省エネルギー（少ない冷却エネルギー）でバッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを効率的に冷却することができる。
また、バッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを１つの電装ボックス７０内にまとめて収容し、その中に冷却空気を流して冷却しているので、それぞれを個別に冷却する冷却装置を複数設けるよりも、小型・軽量にすることができる。
さらに、ファン６０により冷却空気を強制的に流通させているので、バッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを確実に冷却することができる。しかも、ファン６０が１つあれば足りるので、装置を小型・軽量にすることができる。
【００１５】
次に、図２から図１４の図面を参照して、この実施の形態における高圧電装冷却装置をより具体的に説明する。
図２は高圧電装冷却装置１を自動車の前方側から見た分解斜視図、図３は同横断面図、図４は自動車の前方側から見た同正面図、図５は一部構成を取り外して自動車の前方側から見た同正面図、図６は自動車の後方側から見た同背面図、図７はバッテリー収容部分の同縦断面図、図８は図７の要部拡大図、図９はインバータ収容部分の同縦断面図、図１０は図９の要部拡大図であり、図１１は高圧電装冷却装置１の吸気ダクト１０近傍を拡大して示す要部斜視図であり、図１２は図１１に示すＡ−Ａ線断面図であり、図１３は高圧電装冷却装置１の吸気ダクト１０近傍を冷却空気入口１１に臨む位置から見た平面図であり、図１４はシャッタ１３の側面図である。
【００１６】
この実施の形態において、高圧電装冷却装置１は、図７および図９に示すように、自動車のリアシート２とトランクルーム３との間に設置され、且つ、リアシート２の背面に沿うように若干後方に傾斜して設置されている。
高圧電装冷却装置１は、吸気ダクト１０と、バッテリーボックス２０と、ヒートシンクケース３０と、排気ダクト４０と、外装ボックス５０と、ファン６０とを備えている。
【００１７】
吸気ダクト１０および排気ダクト４０は、軽量で断熱性が高い発泡ポリプロピレン等の発泡性樹脂で形成されている。
図２および図７に示すように、吸気ダクト１０には、上端に冷却空気入口１１が設けられ、下端に冷却空気入口１１よりも横長で開口面積の大きい下部開口１２が設けられている。
吸気ダクト１０の冷却空気入口１１は、自動車のリアトレイ４に形成された開口４ａを介して、この開口４ａに設置された吸気グリル４ｂに接続されている。吸気グリル４ｂは、車室内に露出する部分の上面および側面に多数の吸気口４ｃを備えており、吸気グリル４ｂの上に物が置かれて上面の吸気口４ｃが塞がれた場合であっても側面の吸気口４ｃから車室内空気を吸気ダクト１０内に導入することができるようになっている。
【００１８】
また、後述するように、吸気ダクト１０の内部であって冷却空気入口１１の近傍にはシャッタ１３が設置されている。例えばＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴム）等の弾性部材からなるシャッタ１３は上部を支点にして回動可能に設置されており、通常は自重によって垂れ下がり、図７および図１２において実線で示すように、吸気ダクト１０の途中に設けられた弁座１４に着座して冷却空気流路を閉塞する。そして、シャッタ１３の下流側に負圧が発生すると、シャッタ１３は上方に回動し弁座１４から離間して、冷却空気流路を開放するようになっている。
【００１９】
図２，図６および図９に示すように、排気ダクト４０には、上部後方に冷却空気出口４１が設けられ、下端に２つの下部開口４２が設けられている。冷却空気出口４１には排気ダクト４０内の冷却空気を排出するためのファン６０が設置されており、ファン６０の排気口６１から排出される冷却空気は図示しないダクトを介してトランクルーム３に排出される。
【００２０】
そして、吸気ダクト１０と排気ダクト４０は、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０と外装ボックス５０によって接続されている。
バッテリーボックス２０は、剛性の高い材料（例えば、ＰＡ（ポリアセタール）にガラス繊維２０％（重量）を混入した材料）から形成されており、図３および図７に示すように、上下に複数の上部開口２１および下部開口２２を有する箱状をなしている。バッテリーボックス２０の内部空間２３は、冷却空気が流通する通路になっているとともに、多数のバッテリー５が装着される収納空間になっていて、冷却空気は上部開口２１からバッテリーボックス２０の内部空間２３内に流入し、バッテリー５の間を通り、この時にバッテリー５と熱交換した後、下部開口２２からバッテリーボックス２０の外に排出される。
【００２１】
また、バッテリーボックス２０の上部前方側と下部後方側にはそれぞれ左右一対の固定用ボス２４，２５が突設されている。上部２つの固定用ボス２４，２４は、図７および図８に示すように、リアトレイ４およびその補強部材４ｄにボルト２６ａで固定されている。一方、下部２つの固定用ボス２５，２５は、図６および図７に示すように、トランクルーム３内において車体の幅方向に沿って設置されたパイプフレーム６ａにボルト２６ｂで固定されている。パイプフレーム６ａは、トランクルーム３内における車体フロア６の左右に固定された一対のサイドフレーム６ｂ，６ｂ間に掛け渡されて固定されており、車体フロア６よりも若干上方に浮かせて配置されている。この結果、バッテリーボックス２０はその上部前方側２カ所と下部後方側２カ所を自動車のボディに固定されて、しっかりと支持されている。
【００２２】
ヒートシンクケース３０は、アルミニウム等の剛性の高い材料から形成されており、図３，図９および図１０に示すように、上下に延びる２つの箱状の筒体３２，３２が左右並列に配置されて一体に連結されてなる本体部３１を備えている。本体部３１の後面は、バッテリーボックス２０の後面とほぼ同一面上に配置されている。本体部３１の上部前方側両端からはそれぞれ取り付けアーム３３が前方に延び、取り付けアーム３３の先端は上方に屈曲されて固定用フランジ３４になっている。固定用フランジ３４の前面は、バッテリーボックス２０における上側の固定用ボス２４の前面とほぼ同一面に配置されており、この固定用フランジ３４は、前記したリアトレイ４およびその補強材４ｄにボルト３５ａで固定されている。また、本体部３１の下部後方側両端には固定用ボス３６が設けられており、固定用ボス３６は前記したパイプフレーム６ａにボルト３５ｂで固定されている。この結果、ヒートシンクケース３０はその上部前方側２カ所と下部後方側２カ所を自動車のボディに固定されて、しっかりと支持されている。
【００２３】
各筒体３２の内部空間３２ａは冷却空気が流通する通路になっている。また、各筒体３２の内部空間３２ａには、筒体３２の前方側内壁面から起立し上下方向に延びる多数の放熱板（ヒートシンク）３７が設けられている。さらに、本体部３１の前方側外面であって各筒体３２の放熱板３７が設置されている部分には、伝熱用台座３８が突設されており、伝熱用台座３８には本体部３１の前方側をほぼ覆う取り付け用トレイ３９が固定されている。取り付け用トレイ３９の上端はアーム３３の内側に配置されており、下端は本体部３１よりも下方に延出している。
【００２４】
図３および図５に示すように、取り付け用トレイ３９には、インバータ７とＤＣ／ＤＣコンバータ８が取り付けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、インバータ７で交流から直流に変換した電圧を降圧するものである。なお、図９において符号７ａはインバータ７に取り付けられてインバータ７を覆うフードである。このフード７ａの周縁は取り付け用トレイ３９の外側に嵌め込まれており、インバータ７は取り付け用トレイ３９とフード７ａによって囲われている。ＤＣ／ＤＣコンバータ８にも同様の機能および構造を有するフードが備えられている。このように構成されたヒートシンクケース３０では、インバータ７とＤＣ／ＤＣコンバータ８で発生した熱は、取り付け用トレイ３９、伝熱用台座３８、筒体３２を介して放熱板３７に伝熱される。そして、筒体３２の内部空間３２ａを流通する冷却空気と放熱板３７との間で熱交換が行われる。
【００２５】
外装ボックス５０は薄肉の金属製で箱形をなし、その内部に、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０とインバータ７とＤＣ／ＤＣコンバータ８を収容している。外装ボックス５０は、図２に示すように、前方側の全面を開口させた箱形の本体部５１と、本体部５１の前面側の開口を塞ぐ蓋板５２とから構成されている。本体部５１の上面には、バッテリーボックス２０の上部開口２１に対応する位置に上部開口２１と同形状同寸法の開口５３が形成されるとともに（図８参照）、ヒートシンクケース３０における各筒体３２の上部開口３２ｂに対応する位置に上部開口３２ｂと同形状同寸法の開口５４が形成されている（図１０参照）。
【００２６】
図１０に示すように、ヒートシンクケース３０における筒体３２の上部開口３２ｂの周縁の上には、シール材５５ａを挟んで、外装ボックス５０における開口５４の周縁が載置され、さらに、外装ボックス５０における開口５４の周縁の上には、シール材５５ｂを挟んで、排気ダクト４０における下部開口４２の周縁が載置されていて、排気ダクト４０がヒートシンクケース３０にボルト４３で締結されることにより、ヒートシンクケース３０の上部開口３２ｂと外装ボックス５０の開口５４と排気ダクト４０の下部開口４２はシール状態に連結されている。
【００２７】
一方、図８に示すように、バッテリーボックス２０における上部開口２１の周縁の上には、シール材５５ｃを挟んで、外装ボックス５０における開口５３の周縁が載置され、さらに、外装ボックス５０における開口５３の周縁の上には、シール材５５ｄを挟んで、吸気ダクト１０における下部開口１２の周縁が載置されていて、吸気ダクト１０がバッテリーボックス２０に図示しない固定手段で固定されることにより、バッテリーボックス２０の上部開口２１と外装ボックス５０の開口５３と吸気ダクト１０の下部開口１２はシール状態に連結されている。
【００２８】
また、外装ボックス５０の前面側の開口の周縁にはフランジ部５１ａが設けられており、このフランジ部５１ａに蓋板５２の周縁部がビス５６により固定されている。なお、フランジ部５１ａは、バッテリーボックス２０における上側の固定用ボス２４の前面、および、ヒートシンクケース３０における取り付け用アーム３３の固定用フランジ３４の前面とほぼ同一面に配置されており、フランジ部５１ａには、固定用ボス２４および固定用フランジ３４との干渉を避けるように切り欠きが設けられている。
【００２９】
外装ボックス５０の内部では、バッテリーボックス２０の下端が外装ボックス５０の内面底部から離間しており（図７参照）、ヒートシンクケース３０に設置された取り付け用トレイ３９の下端およびヒートシンクケース３０の本体部３１の下端が外装ボックス５０の内面底部から離間している（図９参照）。そして、密閉された外装ボックス５０の内部は、バッテリーボックス２０の下部開口２２とヒートシンクケース３０における筒体３２の下部開口３２ｃとを連通する冷却空気通路５７になっている。
【００３０】
図７および図９に示すように、この外装ボックス５０は、前述したバッテリーボックス２０の下側の固定用ボス２５とパイプフレーム６ａとの締結部、および、ヒートシンクケース３０の固定用ボス３６とパイプフレーム６ａとの締結部において、これらの間に挟装されて共締めされている。また、外装ボックス５０の下側のフランジ部５１ａと蓋板５２は、車体フロア６に幅方向に沿って設置されたサポートフレーム６ｃに、ボルト６ｄによって固定されている。さらに、図１０に示すように、外装ボックス５０は、前述したボルト４３による排気ダクト４０とヒートシンクケース３０との締結部において、これらの間に挟装されて共締めされている。なお、この実施の形態において、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０と外装ボックス５０は電装ボックス７０を構成する。
【００３１】
以下に、吸気ダクト１０の内部に設置されたシャッタ１３について図１１から図１４を参照して説明する。
図１４に示すように、シャッタ１３は、例えばＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴム）等の弾性部材からなる板状に形成され、例えば図１１および図１３に示すように、吸気ダクト１０に設けられた取付孔１０ａ，…，１０ａに着脱可能に嵌装される取付部１３ａ，…，１３ａを備えている。
シャッタ１３の取付部１３ａ，…，１３ａは、吸気ダクト１０の内部側から外部側に向かうようにして取付孔１０ａ，…，１０ａに挿入され、吸気ダクト１０の外面上から鉛直方向上方に突出するようにして装着されている。
【００３２】
シャッタ１３の取付部１３ａは、例えば、吸気ダクト１０の取付孔１０ａと同等の径を有する軸部１３ｂと、この軸部１３ｂの適宜の位置において一段拡径した突出部１３ｃとを備え、さらに、突出部１３ｃの鉛直方向上方側には、軸部１３ｂの外周面と突出部１３ｃの外周面とを滑らかに接続する拡径部１３ｄが設けられている。
突出部１３ｃは、例えば取付孔１０ａに装着された取付部１３ａの抜け外れを規制するものであって、拡径部１３ｄは、例えば取付孔１０ａに突出部１３ｃを挿入する作業を容易にするものである。
【００３３】
ここで、取付孔１０ａに取付部１３ａを装着する際には、先ず、取付孔１０ａに取付部１３ａを挿入する。そして、取付孔１０ａの内周面が、この取付孔１０ａの径よりも大きな径を有する拡径部１３ｄおよび突出部１３ｃを乗り越えるようにして、例えば取付部１３ａを吸気ダクト１０の外部側へ引き出すようにして弾性変形させる。そして、取付孔１０ａの内周面が突出部１３ｃを乗り越えた時点で取付部１３ａの引き出しを終了する。これにより、取付部１３ａは、取付孔１０ａの周辺部を取付孔１０ａから突出した拡径部１３ｄおよび突出部１３ｃとシャッタ本体１３ｅとによって両側から挟み込むようにして固定される。
【００３４】
シャッタ１３は、取付孔１０ａから外部に向かい突出する取付部１３ａを支点にして回動可能、あるいは、弾性変形可能とされており、ファン６０の停止時には、吸気ダクト１０の途中に設けられた弁座１４に自重により着座して吸気ダクト１０内の冷却空気流路を閉塞する。
そして、シャッタ１３の下流側に負圧が発生すると、強制的に流通させられる冷却空気の風圧によって、シャッタ１３は鉛直方向上方に回動、あるいは、弾性変形して弁座１４から離間し、吸気ダクト１０内の冷却空気流路を開放するようになっている。
【００３５】
このように構成された高圧電装冷却装置１においては、ファン６０を回転すると吸気ダクト１０内が負圧になるため、シャッタ１３が上方に回転して弁座１４から離間し、冷却空気の流路が開通する。その結果、吸気グリル４ｂの吸気口４ｃから車室内空気が冷却空気として吸気ダクト１０内に流入し、さらに、吸気ダクト１０の下部開口１２からバッテリーボックス２０の上部開口２１を介してバッテリーボックス２０の内部空間２３に流入し、内部空間２３内のバッテリー５の間を通って下方へと流れる。この時に、内部空間２３を流れる車室内空気（以下、冷却空気という）はバッテリー５と熱交換を行い、その結果、バッテリー５は冷却され、冷却空気は加熱されて若干温度上昇する。ただし、バッテリー５の管理温度は低いので、バッテリー５と熱交換して冷却空気が温度上昇しても、その温度上昇幅は小さく、インバータ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ８を冷却するには十分に低温である。バッテリー５を冷却した冷却空気は、バッテリーボックス２０の下部開口２２から外装ボックス５０内に排出される。
【００３６】
外装ボックス５０は密閉されており、空気が流出できる流路としてはヒートシンクケース３０の両筒体３２の内部空間３２ａしかないので、バッテリーボックス２０から外装ボックス５０に排出された前記冷却空気は、冷却空気通路５７を通って両筒体３２の下部開口３２ｃから筒体３２の内部空間３２ａへと流入し、放熱板３７の間を通って内部空間３２ａを上昇する。この時に、内部空間３２ａを流れる冷却空気は放熱板３７と熱交換を行い、その結果、放熱板３７は冷却され、冷却空気は加熱されて温度上昇する。ところで、両筒体３２内の放熱板３７には、インバータ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ８で発生した熱が伝熱されるので、放熱板３７が冷却されることによりインバータ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ８が冷却されることになる。
【００３７】
そして、放熱板３７との熱交換により温度上昇した冷却空気は、ヒートシンクケース３０における各筒体３２の上部開口３２ｂから排気ダクト４０の下部開口４２を通って排気ダクト４０内に排出され、さらに、排気ダクト４０の冷却空気出口４１からファン６０に吸引される。この後、冷却空気は、ファン６０の排気口６１から図示しないダクトを介してトランクルーム３内に排出される。
【００３８】
上述したように、本実施の形態による高圧電装冷却装置１によれば、ファン６０を運転していない時には、シャッタ１３が吸気グリル４ｂの空気流路を閉ざし、冷却空気入口１１からの車室内空気の導入を阻止するので、車両停止中にリアトレイ４に直射日光が当たるなどして温度上昇した車室内の熱気を電装ボックス７０内に流入するのを阻止することができ、バッテリー５、インバータ７、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が過剰に温度上昇するのを防止することができる。
しかも、弾性部材からなるシャッタ１３を備えるだけの単純かつ安価な構成によって、効率的に高圧電装部品を冷却することが可能になる。
さらに、吸気ダクト１０を、例えば軽量で断熱性が高い発泡ポリプロピレン等の発泡性樹脂により形成することによって、断熱性を向上させることができると共に、装置の軽量化に資することができ、例えばブロー成形等によって吸気ダクト１０を製作する場合に比べて、製作時の形状自由度を向上させることができる。
【００３９】
なお、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、前述した実施の形態ではファン６０を電装ボックス７０の下流側に設けて冷却空気を吸引するようにしているが、ファン６０を電装ボックス７０の上流側に設置して冷却空気を電装ボックス７０に圧送するようにしてもよい。
また、前述した実施の形態における自動車はハイブリッド自動車であったが、この発明は、モータのみで走行する電気自動車にも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造によれば、開閉弁の開閉動作はファンの作動に連動して行われるため、ファンの停止時には吸気ダクトを閉塞状態に維持することができ、車室内空気の温度が上昇したときに、車室内の熱気が外装ボックス内に流入するのを阻止することが可能になり、車室内の熱気で高圧電装部品が加熱されるのを防止することができる。しかも、弾性部材からなる開閉弁を吸気ダクト内に備えるだけの単純かつ安価な構成によって、効率的に高圧電装部品を冷却することが可能になる。
しかも、バッテリーの管理温度よりもインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータの温度が高いことを考慮し、バッテリーを冷却した後の冷却空気でインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却しているので、省エネルギー（少ない冷却エネルギー）でバッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを効率的に冷却することができる。
しかも、上面の吸気口が塞がれた場合であっても側面の吸気口から車室内空気を吸気ダクトに導入することができるようになっている。
【００４１】
さらに、請求項２に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造によれば、吸気ダクトを発泡性樹脂により形成することによって、断熱性を向上させることができると共に、装置の軽量化に資することができる。
また、例えばブロー成形等によって吸気ダクトを製作する場合に比べて、製作時の形状自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る高圧電装部品の冷却構造の一実施の形態を模式的に示した図である。
【図２】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置を自動車の前方側から見た分解斜視図である。
【図３】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置の横断面図
【図４】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置を自動車の前方側から見た正面図である。
【図５】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置の一部構成を取り外し自動車の前方側から見た正面図である。
【図６】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置の自動車の後方側から見た背面図である。
【図７】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置のバッテリー収容部分における縦断面図である。
【図８】 図７の要部拡大図である。
【図９】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置のインバータ収容部分における縦断面図である。
【図１０】 図９の要部拡大図である。
【図１１】 図２に示す高圧電装冷却装置の吸気ダクト近傍を拡大して示す要部斜視図である。
【図１２】 図１１に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】 図２に示す高圧電装冷却装置の吸気ダクト近傍を冷却空気入口に臨む位置から見た平面図である。
【図１４】 シャッタの側面図である。
【符号の説明】
１ 高圧電装冷却装置
５ バッテリー（高圧電装部品）
７ インバータ（高圧電装部品）
１０ 吸気ダクト
１１ 冷却空気入口（冷却空気吸入口）
１３ シャッタ（開閉弁）
４０ 排気ダクト
４１ 冷却空気出口（冷却空気排出口）
６０ ファン
７０ 電装ボックス
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハイブリッド車両や電気自動車等のように、車両の駆動軸を回転駆動可能な発電電動機を備える車両に搭載された蓄電装置やインバータ等の高圧電装部品を冷却する冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１１−１９５４３７号公報に開示された車両用バッテリー冷却装置のように、冷却ファンを作動させることで、車室内に連通する吸込口を有するダクトから車室内空気を吸入し、この車室内空気によってバッテリー等の高圧電装部品を冷却する冷却装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来技術に係る冷却装置では、車室内空気を吸入するダクトの吸込口は車室内に連通しているため、例えば夏期における長時間の車両停車時等のように、車室内温度が高温になった状態では、冷却ファンが停止している状態であっても、高温の車室内空気がダクト内に入り込んで流通し、バッテリー等の高圧電装部品の温度が過剰に上昇してしまう虞がある。
このような問題に対して、例えばダクト長を長く設定して、冷却ファンが停止している状態では、バッテリー等の高圧電装部品に高温の車室内空気が到達することを抑制する方法が知られている。しかしながら、このような冷却装置は、装置の大型化および重量増大を招くと共に、装置を構成する際に要する費用が増大するという問題が生じる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小型・軽量で、効率的に高圧電装部品を冷却することが可能な高圧電装部品の冷却構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造は、バッテリーボックスと、このバッテリーボックスと並列するように配置したインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを外装ボックス内に備えた高圧電装部品（例えば、後述する実施の形態におけるバッテリー５およびインバータ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ）を、冷却空気により冷却する高圧電装部品の冷却構造であって、前記高圧電装部品をリアシートとトランクルームとの間に設置すると共に、冷却空気吸入口（例えば、後述する実施の形態における冷却空気入口１１）を有する前記外装ボックス上方に設けられた吸気ダクト（例えば、後述する実施の形態における吸気ダクト１０）と、この吸気ダクトと並列するように前記外装ボックス上方に設けられた排気ダクト（例えば、後述する実施の形態における排気ダクト４０）と、前記外装ボックス内下方で冷却空気をバッテリ−側から前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータに伝える冷却通路と、前記冷却空気吸入口から前記冷却空気を導入させるファン（例えば、後述する実施の形態におけるファン６０）と、前記吸気ダクトを開閉可能な開閉弁（例えば、後述する実施の形態におけるシャッタ１３）とを備え、前記開閉弁は弾性部材からなり、前記ファンの作動時における前記吸気ダクト内の前記冷却空気の流動により、前記吸気ダクトを開状態としており、前記外装ボックスは、前記吸気ダクトから導入した前記冷却空気を前記バッテリーの上方から下方に導き、前記外装ボックス下方の冷却通路（例えば、後述する実施の形態における冷却空気通路５７）を介して前記バッテリーに導き、前記バッテリーを冷却した後の前記冷却空気を前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するように下方から上方に導き、前記バッテリーを冷却した後の前記冷却空気を前記外装ボックス下方の冷却通路を介して前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するように下方から上方に導き、前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却した後の前記冷却空気を前記排気ダクトに導いており、前記冷却空気吸入口は、車室内に露出する上面および側面の吸気口（例えば、後述する実施の形態における吸気口４ｃ）に接続されていることを特徴としている。
【０００６】
上記構成の高圧電装部品の冷却構造によれば、外装ボックス内にファンにより冷却空気を強制的に流通させると、この冷却空気の流れによって開閉弁が開状態とされる。すなわち、吸気ダクトを閉塞する開閉弁に冷却空気があたると、この冷却空気の風圧によって、例えば弾性部材からなる開閉弁が弾性変形する、あるいは、例えば適宜の回転軸周りに開閉弁が回動する等によって、冷却空気の流路が開放される。
このとき、開閉弁の開閉動作はファンの作動に連動して行われるため、ファンの停止時には吸気ダクトを閉塞状態に維持することができ、例えば車室内空気の温度が上昇した場合であっても、車室内の熱気が外装ボックス内に流入するのを阻止することが可能になる。
これにより、弾性部材からなる開閉弁を吸気ダクト内に備えるだけの単純かつ安価な構成によって、効率的に高圧電装部品を冷却することが可能になる。
しかも、バッテリーの管理温度よりもインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータの温度が高いことを考慮し、バッテリーを冷却した後の冷却空気でインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却しているので、省エネルギー（少ない冷却エネルギー）でバッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを効率的に冷却することができる。
しかも、上面の吸気口が塞がれた場合であっても側面の吸気口から車室内空気を吸気ダクトに導入することができるようになっている。
【０００７】
さらに、請求項２に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造では、前記排気ダクトの冷却空気排出口は、トランクルーム内に接続されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造では、前記吸気ダクトは発泡性樹脂からなることを特徴としている。
上記構成の高圧電装部品の冷却構造によれば、吸気ダクトを発泡性樹脂により形成することによって、断熱性を向上させることができると共に、装置の軽量化に資することができる。
また、例えばブロー成形等によって吸気ダクトを製作する場合に比べて、製作時の形状自由度を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る高圧電装部品の冷却構造の一実施の形態を図１から図１０の図面を参照して説明する。なお、この実施の形態における自動車はハイブリッド自動車の態様であり、このハイブリッド自動車では、直流電源のバッテリーからモータに給電するときにインバータによって直流から交流に変換し、また、エンジンの出力または車両の運動エネルギーの一部を前記モータを介して前記バッテリーに蓄電するときにインバータによって交流を直流に変換して蓄電する。また、インバータによって変換された直流電圧は高圧であるので、その一部はＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧する。この実施の形態における高圧電装冷却装置は前記バッテリー、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するものである。
【０００９】
初めに、図１の模式図を参照して、この実施の形態における高圧電装冷却装置１の概略を説明する。
高圧電装冷却装置１は、吸気ダクト１０と、バッテリーボックス２０と、ヒートシンクケース３０と、排気ダクト４０と、外装ボックス５０と、ファン６０とを備えている。
吸気ダクト１０はシャッタ１３によって開閉される冷却空気入口１１を有している。バッテリーボックス２０は箱状をなし、その上部開口２１は吸気ダクト１０の下部開口１２に接続されている。バッテリーボックス２０の内部にはバッテリー（図１では図示せず）が装着されるとともに、冷却空気が流通可能になっている。ヒートシンクケース３０も箱状をなし、その上部開口３２ｂは排気ダクト４０の下部開口４２に接続されている。ヒートシンクケース３０の内部にはヒートシンクが設けられるとともに冷却空気が流通可能になっており、ヒートシンクケース３０の外面にはインバータとＤＣ／ＤＣコンバータ（図１ではいずれも図示せず）が設置されている。
【００１０】
そして、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０と前記インバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータは外装ボックス５０によって包囲されている。外装ボックス５０は上部に開口５３，５４を有する密閉箱であり、一方の開口５３は、吸気ダクト１０の下部開口１２とバッテリーボックス２０の上部開口２１との接続部にシール状態に連結されており、他方の開口５４は排気ダクト４０の下部開口４２とヒートシンクケース３０の上部開口３２ｂとの接続部にシール状態に連結されている。また、外装ボックス５０の内部空間は、バッテリーボックス２０の下部開口２２と、ヒートシンクケース３０の下部開口３２ｃを連通させている。
【００１１】
排気ダクト４０は冷却空気出口４１を有しており、その冷却空気出口４１にファン６０が設けられている。また、ファン６０とシャッタ１３は連動して動作するようになっていて、ファン６０を回転するとシャッタ１３が開き、ファン６０を停止するとシャッタ１３が閉じるようになっている。そして、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０と外装ボックス５０は電装ボックス７０を構成している。
【００１２】
このように構成された高圧電装冷却装置１では、ファン６０を回転するとシャッタ１３が開いて、冷却空気入口１１から吸気ダクト１０内に冷却空気が導入される。吸気ダクト１０に導入された冷却空気は、吸気ダクト１０からバッテリーボックス２０を通って外装ボックス５０内に排出される。そして、冷却空気はバッテリーボックス２０内を通過するときにバッテリーと熱交換を行い、その結果、バッテリーは冷却され、冷却空気は若干温度上昇して外装ボックス５０内に排出されることとなる。なお、バッテリーの管理温度は低いので、バッテリーの冷却により冷却空気の温度が上昇するといっても、インバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するには十分に低い温度である。
【００１３】
外装ボックス５０内に排出された冷却空気は、外装ボックス５０が密閉箱であることから、冷却空気はヒートシンクケース３０内に導入される。すなわち、外装ボックス５０の内部は、バッテリーを冷却した後の冷却空気をインバータに導く冷却空気通路５７となる。ヒートシンクケース３０内に導入された冷却空気は、ヒートシンクケース３０内を通って排気ダクト４０へ排出され、さらに冷却空気出口４１を介してファン６０に吸引されて外部に排出される。そして、冷却空気はヒートシンクケース３０内を通過するときにヒートシンクと熱交換を行う。ヒートシンクにはヒートシンクケース３０を介してインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータの熱が伝熱されるので、冷却空気とヒートシンクとの熱交換によってインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータが冷却されることとなる。
【００１４】
このように、この高圧電装冷却装置１では、バッテリーの管理温度よりもインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータの温度が高いことを考慮し、バッテリーを冷却した後の冷却空気でインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却しているので、省エネルギー（少ない冷却エネルギー）でバッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを効率的に冷却することができる。
また、バッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを１つの電装ボックス７０内にまとめて収容し、その中に冷却空気を流して冷却しているので、それぞれを個別に冷却する冷却装置を複数設けるよりも、小型・軽量にすることができる。
さらに、ファン６０により冷却空気を強制的に流通させているので、バッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを確実に冷却することができる。しかも、ファン６０が１つあれば足りるので、装置を小型・軽量にすることができる。
【００１５】
次に、図２から図１４の図面を参照して、この実施の形態における高圧電装冷却装置をより具体的に説明する。
図２は高圧電装冷却装置１を自動車の前方側から見た分解斜視図、図３は同横断面図、図４は自動車の前方側から見た同正面図、図５は一部構成を取り外して自動車の前方側から見た同正面図、図６は自動車の後方側から見た同背面図、図７はバッテリー収容部分の同縦断面図、図８は図７の要部拡大図、図９はインバータ収容部分の同縦断面図、図１０は図９の要部拡大図であり、図１１は高圧電装冷却装置１の吸気ダクト１０近傍を拡大して示す要部斜視図であり、図１２は図１１に示すＡ−Ａ線断面図であり、図１３は高圧電装冷却装置１の吸気ダクト１０近傍を冷却空気入口１１に臨む位置から見た平面図であり、図１４はシャッタ１３の側面図である。
【００１６】
この実施の形態において、高圧電装冷却装置１は、図７および図９に示すように、自動車のリアシート２とトランクルーム３との間に設置され、且つ、リアシート２の背面に沿うように若干後方に傾斜して設置されている。
高圧電装冷却装置１は、吸気ダクト１０と、バッテリーボックス２０と、ヒートシンクケース３０と、排気ダクト４０と、外装ボックス５０と、ファン６０とを備えている。
【００１７】
吸気ダクト１０および排気ダクト４０は、軽量で断熱性が高い発泡ポリプロピレン等の発泡性樹脂で形成されている。
図２および図７に示すように、吸気ダクト１０には、上端に冷却空気入口１１が設けられ、下端に冷却空気入口１１よりも横長で開口面積の大きい下部開口１２が設けられている。
吸気ダクト１０の冷却空気入口１１は、自動車のリアトレイ４に形成された開口４ａを介して、この開口４ａに設置された吸気グリル４ｂに接続されている。吸気グリル４ｂは、車室内に露出する部分の上面および側面に多数の吸気口４ｃを備えており、吸気グリル４ｂの上に物が置かれて上面の吸気口４ｃが塞がれた場合であっても側面の吸気口４ｃから車室内空気を吸気ダクト１０内に導入することができるようになっている。
【００１８】
また、後述するように、吸気ダクト１０の内部であって冷却空気入口１１の近傍にはシャッタ１３が設置されている。例えばＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴム）等の弾性部材からなるシャッタ１３は上部を支点にして回動可能に設置されており、通常は自重によって垂れ下がり、図７および図１２において実線で示すように、吸気ダクト１０の途中に設けられた弁座１４に着座して冷却空気流路を閉塞する。そして、シャッタ１３の下流側に負圧が発生すると、シャッタ１３は上方に回動し弁座１４から離間して、冷却空気流路を開放するようになっている。
【００１９】
図２，図６および図９に示すように、排気ダクト４０には、上部後方に冷却空気出口４１が設けられ、下端に２つの下部開口４２が設けられている。冷却空気出口４１には排気ダクト４０内の冷却空気を排出するためのファン６０が設置されており、ファン６０の排気口６１から排出される冷却空気は図示しないダクトを介してトランクルーム３に排出される。
【００２０】
そして、吸気ダクト１０と排気ダクト４０は、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０と外装ボックス５０によって接続されている。
バッテリーボックス２０は、剛性の高い材料（例えば、ＰＡ（ポリアセタール）にガラス繊維２０％（重量）を混入した材料）から形成されており、図３および図７に示すように、上下に複数の上部開口２１および下部開口２２を有する箱状をなしている。バッテリーボックス２０の内部空間２３は、冷却空気が流通する通路になっているとともに、多数のバッテリー５が装着される収納空間になっていて、冷却空気は上部開口２１からバッテリーボックス２０の内部空間２３内に流入し、バッテリー５の間を通り、この時にバッテリー５と熱交換した後、下部開口２２からバッテリーボックス２０の外に排出される。
【００２１】
また、バッテリーボックス２０の上部前方側と下部後方側にはそれぞれ左右一対の固定用ボス２４，２５が突設されている。上部２つの固定用ボス２４，２４は、図７および図８に示すように、リアトレイ４およびその補強部材４ｄにボルト２６ａで固定されている。一方、下部２つの固定用ボス２５，２５は、図６および図７に示すように、トランクルーム３内において車体の幅方向に沿って設置されたパイプフレーム６ａにボルト２６ｂで固定されている。パイプフレーム６ａは、トランクルーム３内における車体フロア６の左右に固定された一対のサイドフレーム６ｂ，６ｂ間に掛け渡されて固定されており、車体フロア６よりも若干上方に浮かせて配置されている。この結果、バッテリーボックス２０はその上部前方側２カ所と下部後方側２カ所を自動車のボディに固定されて、しっかりと支持されている。
【００２２】
ヒートシンクケース３０は、アルミニウム等の剛性の高い材料から形成されており、図３，図９および図１０に示すように、上下に延びる２つの箱状の筒体３２，３２が左右並列に配置されて一体に連結されてなる本体部３１を備えている。本体部３１の後面は、バッテリーボックス２０の後面とほぼ同一面上に配置されている。本体部３１の上部前方側両端からはそれぞれ取り付けアーム３３が前方に延び、取り付けアーム３３の先端は上方に屈曲されて固定用フランジ３４になっている。固定用フランジ３４の前面は、バッテリーボックス２０における上側の固定用ボス２４の前面とほぼ同一面に配置されており、この固定用フランジ３４は、前記したリアトレイ４およびその補強材４ｄにボルト３５ａで固定されている。また、本体部３１の下部後方側両端には固定用ボス３６が設けられており、固定用ボス３６は前記したパイプフレーム６ａにボルト３５ｂで固定されている。この結果、ヒートシンクケース３０はその上部前方側２カ所と下部後方側２カ所を自動車のボディに固定されて、しっかりと支持されている。
【００２３】
各筒体３２の内部空間３２ａは冷却空気が流通する通路になっている。また、各筒体３２の内部空間３２ａには、筒体３２の前方側内壁面から起立し上下方向に延びる多数の放熱板（ヒートシンク）３７が設けられている。さらに、本体部３１の前方側外面であって各筒体３２の放熱板３７が設置されている部分には、伝熱用台座３８が突設されており、伝熱用台座３８には本体部３１の前方側をほぼ覆う取り付け用トレイ３９が固定されている。取り付け用トレイ３９の上端はアーム３３の内側に配置されており、下端は本体部３１よりも下方に延出している。
【００２４】
図３および図５に示すように、取り付け用トレイ３９には、インバータ７とＤＣ／ＤＣコンバータ８が取り付けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、インバータ７で交流から直流に変換した電圧を降圧するものである。なお、図９において符号７ａはインバータ７に取り付けられてインバータ７を覆うフードである。このフード７ａの周縁は取り付け用トレイ３９の外側に嵌め込まれており、インバータ７は取り付け用トレイ３９とフード７ａによって囲われている。ＤＣ／ＤＣコンバータ８にも同様の機能および構造を有するフードが備えられている。このように構成されたヒートシンクケース３０では、インバータ７とＤＣ／ＤＣコンバータ８で発生した熱は、取り付け用トレイ３９、伝熱用台座３８、筒体３２を介して放熱板３７に伝熱される。そして、筒体３２の内部空間３２ａを流通する冷却空気と放熱板３７との間で熱交換が行われる。
【００２５】
外装ボックス５０は薄肉の金属製で箱形をなし、その内部に、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０とインバータ７とＤＣ／ＤＣコンバータ８を収容している。外装ボックス５０は、図２に示すように、前方側の全面を開口させた箱形の本体部５１と、本体部５１の前面側の開口を塞ぐ蓋板５２とから構成されている。本体部５１の上面には、バッテリーボックス２０の上部開口２１に対応する位置に上部開口２１と同形状同寸法の開口５３が形成されるとともに（図８参照）、ヒートシンクケース３０における各筒体３２の上部開口３２ｂに対応する位置に上部開口３２ｂと同形状同寸法の開口５４が形成されている（図１０参照）。
【００２６】
図１０に示すように、ヒートシンクケース３０における筒体３２の上部開口３２ｂの周縁の上には、シール材５５ａを挟んで、外装ボックス５０における開口５４の周縁が載置され、さらに、外装ボックス５０における開口５４の周縁の上には、シール材５５ｂを挟んで、排気ダクト４０における下部開口４２の周縁が載置されていて、排気ダクト４０がヒートシンクケース３０にボルト４３で締結されることにより、ヒートシンクケース３０の上部開口３２ｂと外装ボックス５０の開口５４と排気ダクト４０の下部開口４２はシール状態に連結されている。
【００２７】
一方、図８に示すように、バッテリーボックス２０における上部開口２１の周縁の上には、シール材５５ｃを挟んで、外装ボックス５０における開口５３の周縁が載置され、さらに、外装ボックス５０における開口５３の周縁の上には、シール材５５ｄを挟んで、吸気ダクト１０における下部開口１２の周縁が載置されていて、吸気ダクト１０がバッテリーボックス２０に図示しない固定手段で固定されることにより、バッテリーボックス２０の上部開口２１と外装ボックス５０の開口５３と吸気ダクト１０の下部開口１２はシール状態に連結されている。
【００２８】
また、外装ボックス５０の前面側の開口の周縁にはフランジ部５１ａが設けられており、このフランジ部５１ａに蓋板５２の周縁部がビス５６により固定されている。なお、フランジ部５１ａは、バッテリーボックス２０における上側の固定用ボス２４の前面、および、ヒートシンクケース３０における取り付け用アーム３３の固定用フランジ３４の前面とほぼ同一面に配置されており、フランジ部５１ａには、固定用ボス２４および固定用フランジ３４との干渉を避けるように切り欠きが設けられている。
【００２９】
外装ボックス５０の内部では、バッテリーボックス２０の下端が外装ボックス５０の内面底部から離間しており（図７参照）、ヒートシンクケース３０に設置された取り付け用トレイ３９の下端およびヒートシンクケース３０の本体部３１の下端が外装ボックス５０の内面底部から離間している（図９参照）。そして、密閉された外装ボックス５０の内部は、バッテリーボックス２０の下部開口２２とヒートシンクケース３０における筒体３２の下部開口３２ｃとを連通する冷却空気通路５７になっている。
【００３０】
図７および図９に示すように、この外装ボックス５０は、前述したバッテリーボックス２０の下側の固定用ボス２５とパイプフレーム６ａとの締結部、および、ヒートシンクケース３０の固定用ボス３６とパイプフレーム６ａとの締結部において、これらの間に挟装されて共締めされている。また、外装ボックス５０の下側のフランジ部５１ａと蓋板５２は、車体フロア６に幅方向に沿って設置されたサポートフレーム６ｃに、ボルト６ｄによって固定されている。さらに、図１０に示すように、外装ボックス５０は、前述したボルト４３による排気ダクト４０とヒートシンクケース３０との締結部において、これらの間に挟装されて共締めされている。なお、この実施の形態において、バッテリーボックス２０とヒートシンクケース３０と外装ボックス５０は電装ボックス７０を構成する。
【００３１】
以下に、吸気ダクト１０の内部に設置されたシャッタ１３について図１１から図１４を参照して説明する。
図１４に示すように、シャッタ１３は、例えばＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴム）等の弾性部材からなる板状に形成され、例えば図１１および図１３に示すように、吸気ダクト１０に設けられた取付孔１０ａ，…，１０ａに着脱可能に嵌装される取付部１３ａ，…，１３ａを備えている。
シャッタ１３の取付部１３ａ，…，１３ａは、吸気ダクト１０の内部側から外部側に向かうようにして取付孔１０ａ，…，１０ａに挿入され、吸気ダクト１０の外面上から鉛直方向上方に突出するようにして装着されている。
【００３２】
シャッタ１３の取付部１３ａは、例えば、吸気ダクト１０の取付孔１０ａと同等の径を有する軸部１３ｂと、この軸部１３ｂの適宜の位置において一段拡径した突出部１３ｃとを備え、さらに、突出部１３ｃの鉛直方向上方側には、軸部１３ｂの外周面と突出部１３ｃの外周面とを滑らかに接続する拡径部１３ｄが設けられている。
突出部１３ｃは、例えば取付孔１０ａに装着された取付部１３ａの抜け外れを規制するものであって、拡径部１３ｄは、例えば取付孔１０ａに突出部１３ｃを挿入する作業を容易にするものである。
【００３３】
ここで、取付孔１０ａに取付部１３ａを装着する際には、先ず、取付孔１０ａに取付部１３ａを挿入する。そして、取付孔１０ａの内周面が、この取付孔１０ａの径よりも大きな径を有する拡径部１３ｄおよび突出部１３ｃを乗り越えるようにして、例えば取付部１３ａを吸気ダクト１０の外部側へ引き出すようにして弾性変形させる。そして、取付孔１０ａの内周面が突出部１３ｃを乗り越えた時点で取付部１３ａの引き出しを終了する。これにより、取付部１３ａは、取付孔１０ａの周辺部を取付孔１０ａから突出した拡径部１３ｄおよび突出部１３ｃとシャッタ本体１３ｅとによって両側から挟み込むようにして固定される。
【００３４】
シャッタ１３は、取付孔１０ａから外部に向かい突出する取付部１３ａを支点にして回動可能、あるいは、弾性変形可能とされており、ファン６０の停止時には、吸気ダクト１０の途中に設けられた弁座１４に自重により着座して吸気ダクト１０内の冷却空気流路を閉塞する。
そして、シャッタ１３の下流側に負圧が発生すると、強制的に流通させられる冷却空気の風圧によって、シャッタ１３は鉛直方向上方に回動、あるいは、弾性変形して弁座１４から離間し、吸気ダクト１０内の冷却空気流路を開放するようになっている。
【００３５】
このように構成された高圧電装冷却装置１においては、ファン６０を回転すると吸気ダクト１０内が負圧になるため、シャッタ１３が上方に回転して弁座１４から離間し、冷却空気の流路が開通する。その結果、吸気グリル４ｂの吸気口４ｃから車室内空気が冷却空気として吸気ダクト１０内に流入し、さらに、吸気ダクト１０の下部開口１２からバッテリーボックス２０の上部開口２１を介してバッテリーボックス２０の内部空間２３に流入し、内部空間２３内のバッテリー５の間を通って下方へと流れる。この時に、内部空間２３を流れる車室内空気（以下、冷却空気という）はバッテリー５と熱交換を行い、その結果、バッテリー５は冷却され、冷却空気は加熱されて若干温度上昇する。ただし、バッテリー５の管理温度は低いので、バッテリー５と熱交換して冷却空気が温度上昇しても、その温度上昇幅は小さく、インバータ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ８を冷却するには十分に低温である。バッテリー５を冷却した冷却空気は、バッテリーボックス２０の下部開口２２から外装ボックス５０内に排出される。
【００３６】
外装ボックス５０は密閉されており、空気が流出できる流路としてはヒートシンクケース３０の両筒体３２の内部空間３２ａしかないので、バッテリーボックス２０から外装ボックス５０に排出された前記冷却空気は、冷却空気通路５７を通って両筒体３２の下部開口３２ｃから筒体３２の内部空間３２ａへと流入し、放熱板３７の間を通って内部空間３２ａを上昇する。この時に、内部空間３２ａを流れる冷却空気は放熱板３７と熱交換を行い、その結果、放熱板３７は冷却され、冷却空気は加熱されて温度上昇する。ところで、両筒体３２内の放熱板３７には、インバータ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ８で発生した熱が伝熱されるので、放熱板３７が冷却されることによりインバータ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ８が冷却されることになる。
【００３７】
そして、放熱板３７との熱交換により温度上昇した冷却空気は、ヒートシンクケース３０における各筒体３２の上部開口３２ｂから排気ダクト４０の下部開口４２を通って排気ダクト４０内に排出され、さらに、排気ダクト４０の冷却空気出口４１からファン６０に吸引される。この後、冷却空気は、ファン６０の排気口６１から図示しないダクトを介してトランクルーム３内に排出される。
【００３８】
上述したように、本実施の形態による高圧電装冷却装置１によれば、ファン６０を運転していない時には、シャッタ１３が吸気グリル４ｂの空気流路を閉ざし、冷却空気入口１１からの車室内空気の導入を阻止するので、車両停止中にリアトレイ４に直射日光が当たるなどして温度上昇した車室内の熱気を電装ボックス７０内に流入するのを阻止することができ、バッテリー５、インバータ７、ＤＣ／ＤＣコンバータ８が過剰に温度上昇するのを防止することができる。
しかも、弾性部材からなるシャッタ１３を備えるだけの単純かつ安価な構成によって、効率的に高圧電装部品を冷却することが可能になる。
さらに、吸気ダクト１０を、例えば軽量で断熱性が高い発泡ポリプロピレン等の発泡性樹脂により形成することによって、断熱性を向上させることができると共に、装置の軽量化に資することができ、例えばブロー成形等によって吸気ダクト１０を製作する場合に比べて、製作時の形状自由度を向上させることができる。
【００３９】
なお、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、前述した実施の形態ではファン６０を電装ボックス７０の下流側に設けて冷却空気を吸引するようにしているが、ファン６０を電装ボックス７０の上流側に設置して冷却空気を電装ボックス７０に圧送するようにしてもよい。
また、前述した実施の形態における自動車はハイブリッド自動車であったが、この発明は、モータのみで走行する電気自動車にも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造によれば、開閉弁の開閉動作はファンの作動に連動して行われるため、ファンの停止時には吸気ダクトを閉塞状態に維持することができ、車室内空気の温度が上昇したときに、車室内の熱気が外装ボックス内に流入するのを阻止することが可能になり、車室内の熱気で高圧電装部品が加熱されるのを防止することができる。しかも、弾性部材からなる開閉弁を吸気ダクト内に備えるだけの単純かつ安価な構成によって、効率的に高圧電装部品を冷却することが可能になる。
しかも、バッテリーの管理温度よりもインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータの温度が高いことを考慮し、バッテリーを冷却した後の冷却空気でインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却しているので、省エネルギー（少ない冷却エネルギー）でバッテリーとインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを効率的に冷却することができる。
しかも、上面の吸気口が塞がれた場合であっても側面の吸気口から車室内空気を吸気ダクトに導入することができるようになっている。
【００４１】
さらに、請求項２に記載の本発明の高圧電装部品の冷却構造によれば、吸気ダクトを発泡性樹脂により形成することによって、断熱性を向上させることができると共に、装置の軽量化に資することができる。
また、例えばブロー成形等によって吸気ダクトを製作する場合に比べて、製作時の形状自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る高圧電装部品の冷却構造の一実施の形態を模式的に示した図である。
【図２】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置を自動車の前方側から見た分解斜視図である。
【図３】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置の横断面図
【図４】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置を自動車の前方側から見た正面図である。
【図５】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置の一部構成を取り外し自動車の前方側から見た正面図である。
【図６】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置の自動車の後方側から見た背面図である。
【図７】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置のバッテリー収容部分における縦断面図である。
【図８】 図７の要部拡大図である。
【図９】 前記実施の形態における高圧電装冷却装置のインバータ収容部分における縦断面図である。
【図１０】 図９の要部拡大図である。
【図１１】 図２に示す高圧電装冷却装置の吸気ダクト近傍を拡大して示す要部斜視図である。
【図１２】 図１１に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】 図２に示す高圧電装冷却装置の吸気ダクト近傍を冷却空気入口に臨む位置から見た平面図である。
【図１４】 シャッタの側面図である。
【符号の説明】
１ 高圧電装冷却装置
５ バッテリー（高圧電装部品）
７ インバータ（高圧電装部品）
１０ 吸気ダクト
１１ 冷却空気入口（冷却空気吸入口）
１３ シャッタ（開閉弁）
４０ 排気ダクト
４１ 冷却空気出口（冷却空気排出口）
６０ ファン
７０ 電装ボックス
Claims (3)
- バッテリーボックスと、このバッテリーボックスと並列するように配置したインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータとを外装ボックス内に備えた高圧電装部品を、冷却空気により冷却する高圧電装部品の冷却構造であって、
前記高圧電装部品をリアシートとトランクルームとの間に設置すると共に、
冷却空気吸入口を有する前記外装ボックス上方に設けられた吸気ダクトと、この吸気ダクトと並列するように前記外装ボックス上方に設けられた排気ダクトと、前記外装ボックス内下方で冷却空気をバッテリ−側から前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータに伝える冷却通路と、前記冷却空気吸入口から前記冷却空気を導入させるファンと、前記吸気ダクトを開閉可能な開閉弁とを備え、
前記開閉弁は弾性部材からなり、前記ファンの作動時における前記吸気ダクト内の前記冷却空気の流動により、前記吸気ダクトを開状態としており、
前記外装ボックスは、前記吸気ダクトから導入した前記冷却空気を前記バッテリーの上方から下方に導き、前記バッテリーを冷却した後の前記冷却空気を前記外装ボックス下方の冷却通路を介して前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するように下方から上方に導き、前記インバータおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却した後の前記冷却空気を前記排気ダクトに導いており、
前記冷却空気吸入口は、車室内に露出する上面および側面の吸気口に接続されていることを特徴とする高圧電装部品の冷却構造。 - 前記排気ダクトの冷却空気排出口は、トランクルーム内に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧電装部品の冷却構造。
- 前記吸気ダクトは発泡性樹脂からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高圧電装部品の冷却構造。
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