JP3784813B2 - 車両モータ用高圧電装の冷却装置及びハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明は、モータのみで走行する車両、または、エンジンとモータで走行する車両の高圧電装機器（蓄電装置およびインバータ等）を冷却する車両モータ用高圧電装の冷却装置、及び、この車両モータ用高圧電装の冷却装置を備えたハイブリッド車両に関するものである。

モータのみで走行する車両、または、エンジンとモータで走行する車両（以下、ハイブリッド車両という）では、直流電源のバッテリ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ており、さらに、前記ハイブリッド自動車では、エンジンの出力または車両の運動エネルギーの一部をモータを介してバッテリ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している。

バッテリおよびインバータ（以下、これらを含む高圧電源及び高圧電装を総称して高圧電装機器ということもある）は作動時に発熱を伴うが、バッテリは高温状態では充放電効率が低下することがあり、インバータには耐熱温度があってこれを越えると損傷する虞がある。インバータは容量を大きくすれば発熱量を少なくできるが、容量の増大はインバータの大型化および重量増大を招くので車載用としては好ましくなく、車載用のインバータには可能な限り小型化の要求がある。これに伴い、インバータに対する冷却が必要不可欠となっている。

このように、高圧電装機器を備える車両では、限りある搭載スペースの中で、高圧電装機器を如何にして効率的に冷却するかが大きな課題になっており、従来より、種々の試みがなされている（例えば、特許文献１，２）。
特開２００３−０７９００３号公報 特開２００１−２３３０６４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、高圧電装機器がリアシートの後方に搭載されているので、リアシートを倒すことができない，トランクルームが小さくなる，車体強度部材への締付点までの距離が遠い，モータからの配線が長くなる，後突対策の検討が必要等の課題がある。
また、特許文献２に開示されている技術では、高圧電装と高圧電源とが分割配置されているので、冷却系統が２つ必要となる等の課題がある。

さらに、特許文献１，２以外の技術として、高圧電源をフロア下に搭載した場合には、最低地上高確保のためにシート座面が上昇する，乗員に高さ方向の閉塞感を与えたり乗降性が低下する，車室に対し完全シール構造の検討が必要となる，ハイブリッド車両の場合には排気系の熱害に対する検討が必要となる，高圧電源が下方向からの搭載となるのでメンテ等が困難になる等の課題がある。

以上のように、高圧電装機器を備える車両は、一般のガソリン車に比して体格を大きく変更できないため、ユーティリティの低下等を招いてしまう。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーティリティの低下等を招くことなく、高圧電装機器を効率的に冷却することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、走行用のモータ（例えば、後述の実施例におけるモータ２）を制御するインバータ（例えば、後述の実施例におけるＰＤＵ３）と、前記モータにインバータを介して給電する蓄電装置（例えば、後述の実施例におけるバッテリ１０）と、蓄電装置の電源電圧を降圧する降圧装置（例えば、後述の実施例におけるＤＣ／ＤＣコンバータ４）と、前記蓄電装置と前記インバータに冷却空気を導くファン（例えば、後述の実施例におけるファン６）とを備えた車両モータ用高圧電装の冷却装置（例えば、後述の実施例における高圧電装冷却装置１）であって、
前記蓄電装置と前記インバータと前記降圧装置と前記ファンをシート（例えば、後述の実施例におけるリアシート７）下に集中的に配置し、シートの車幅方向一端の下側に冷却空気入口（例えば、後述の実施例における冷却空気入口７３）を設け、車幅方向他端の下側に冷却空気出口（例えば、後述の実施例における冷却空気出口７４）を設け、
前記インバータに取付けられた第１ヒートシンク（例えば、後述の実施例におけるヒートシンク３１）と、前記降圧装置に取付けられた第２ヒートシンク（例えば、後述の実施例におけるヒートシンク４１）とを備え、
前記蓄電装置を冷却空気の流れ方向上流側に収容すると共に、前記インバータと前記降圧装置を冷却空気の流れ方向下流側に収容し、
前記第１ヒートシンクと第２ヒートシンクを対向配置してこれらヒートシンクを通過する冷却空気を車幅方向に流通させることを特徴とする。
このような構成によれば、ファンが回転すると、車室内の冷却空気がシートの車幅方向一端側の下側から流入し、シート下を車幅方向他端側に向かって流通する。この間に、冷却空気と、シート下に集中パッケージングされた蓄電装置，インバータ，及び降圧装置との間で熱交換が行われる。

また、集中パッケージングされた蓄電装置やインバータ等の高圧電装機器のうち、相対的に管理温度の低い蓄電装置が冷却された後に、蓄電装置の管理温度よりも高温になり易いインバータ及び降圧装置が同時に冷却されるので、熱交換効率が向上する。

請求項２の発明は、請求項１記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置において、
前記蓄電装置は、複数のセルを直列接続した蓄電モジュール（例えば、後述の実施例における蓄電モジュール１４ａ）を間隔をあけて複数本並列配置してなるモジュール群（例えば、後述の実施例におけるモジュール群１４）と、前記モジュール群の上方と下方に設けられた通気口（例えば、後述の実施例における通気口１８，１８）とを備えてなり、
前記通気口から前記蓄電装置内に導入された冷却空気を前記ヒートシンクに流通させる通気ダクト（例えば、後述の実施例における第１通気ダクト５１）を備え、この通気ダクトは、上側ダクト（例えば、後述の実施例における上側ダクト５１ｂ）と下側ダクト（例えば、後述の実施例における下側ダクト５１ａ）とを接合してなることを特徴とする。
このような構成によれば、上方（又は下方）の通気口から蓄電装置内に流入した冷却空気は、モジュール群と熱交換を行いながら、下方（又は上方）の通気口を通って蓄電装置外に流出する。流出した冷却空気は、通気ダクトの下側ダクトに沿ってインバータ及び降圧装置に設けられた各ヒートシンクに向けて案内される。

請求項３の発明は、請求項１記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置において、
前記蓄電装置と前記インバータと前記降圧装置と前記ファンを単一のループ状のフレーム（例えば、後述の実施例におけるフレーム８）に一体的に固定したことを特徴とする。
このような構成によれば、蓄電装置やインバータ等の高圧電装機器が１箇所に集中パッケージングされるので、冷却系統が１つで済むと共に、高圧電装冷却装置の車体ボディへの搭載も容易となる。

請求項４の発明は、請求項３記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置において、
前記蓄電装置は、上面および下面の通気口パネル（例えば、後述の実施例における上面部１１ａ、下面部１１ｂ）と、前記モジュール群の側面を保持する側面保持板（例えば、後述の実施例における前面部１３ａ、後面部１３ｂ）とを備えてなり、
これら通気パネルと側面保持板が前記フレームに共締めで固定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、予め蓄電装置をサブアセンブリしておく際に必要となるボルト等の締結部品の一部を、予めサブアセンブリしておいた蓄電装置をフレームに固定する際に必要となる締結部品と共通化することができる。

請求項５の発明は、請求項３記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置において、
前記フレームは、該フレームを車体ボディ（例えば、後述の実施例における車体ボディ７１）に固定するための第１固定部（例えば、後述の実施例における第１雌ねじ部８１）と、前記蓄電装置と前記インバータと前記降圧装置と前記ファンを前記フレーム上に固定するための第２固定部（例えば、後述の実施例における第２雌ねじ部８２、雄ねじ部８３，８４）とを備えることを特徴とする。
このような構成によれば、第２固定部を介してフレームに固定された蓄電装置やインバータ等の高圧電装機器を、第１固定部を介してフレームごと車体ボディに一括搭載することができる。

請求項６の発明は、請求項３記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置において、
前記フレームは、前記蓄電装置の下面，前記第１ヒートシンク及び第２ヒートシンクの側方，及び前記ファンの下面を通るように屈曲形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、インバータと降圧装置が各々のヒートシンクが対向するようにフレームに固定されていても、フレームが面一に形成されている場合のようにインバータ又は降圧装置がフレームの下方に突出してしまうことがなく、高圧電装冷却装置の下面を平坦化できる。

請求項７の発明は、請求項１記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置において、
前記降圧装置の端子（例えば、後述の実施例における端子２６，２７）と蓄電装置側の端子（例えば、後述の実施例における端子２２，２３）を近傍配置し、これら端子を板状の導電性部材（例えば、後述の実施例におけるバスプレート２８，２９）で接続したことを特徴とする。
このような構成によれば、インダクタンス及び抵抗の低減を図ることができる。

請求項８の発明は、エンジンとモータの少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪に伝達して駆動するハイブリッド車両（例えば、後述の実施例におけるハイブリッド車両１００）であって、
前記エンジンの燃料を収容する燃料タンク（例えば、後述の実施例における燃料タンク７０）が車両のフロントシート（例えば、後述の実施例におけるフロントシート７５）の下に配置され、前記請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置（例えば、後述の実施例における高圧電装冷却装置１）が車両のリヤシート（例えば、後述の実施例におけるリヤシート７）の下に配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、ハイブリッド車両においてリヤシートのシートバックを前方に傾転して車室とトランクルームを連通させることが可能になる。

この発明によれば、蓄電装置やインバータ等の高圧電装機器をシート下に集中的にパッケージングしているので、いわゆるトランクスルー構造の採用が可能になり、ユーティリティーの低下を回避できる。また、高圧電装機器がトランクルームやフロア下に位置することもないので、トランクルームスペース及びフットスペースを確保できる。さらに、高圧電装機器が室内に位置するので、地上高確保によるシート座面の上昇を招くことがなく、乗員に高さ方向の閉塞感を感じさせることも少ない。
以上に加え、高圧電源であるバッテリとインバータ等の高圧電装を、ファンも含めて単一のフレームに集中的にパッケージングしているので、冷却系統を１つに統合でき、低コスト化を図ることができる。
また、この発明によれば、ハイブリッド車両においてリヤシートのシートバックを前方に傾転して車室とトランクルームを連通させることが可能になる。

以下、この発明の最良の形態である実施例を図１〜図１６を参照して説明する。なお、実施例における車両は、エンジンとモータの少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪に伝達して駆動するハイブリッド車両である。
また、以下の説明で使用する前後左右等の用語は、車両前進方向を前方とした場合の前後左右等をいうものとする。

この実施例による高圧電装冷却装置１は、図１に示すように、リアシート７下にその長手方向を車幅方向に沿わせて搭載されており、その構成は図２の模式図に示すように、走行用のモータ２を制御するＰＤＵ（インバータ）３と、モータ２にＰＤＵ３を介して給電するバッテリ（蓄電装置）１０と、バッテリ１０の電源電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧装置）４と、バッテリ１０，ＤＣ／ＤＣコンバータ４，及びＰＤＵ３等の高圧電装機器に冷却空気を導くファン６と、冷却空気をバッテリ１０の通気口１８からヒートシンク３１，４１の流れ方向上流側（入口側）に流通させる第１通気ダクト５１と、冷却空気をヒートシンク３１，４１の流れ方向下流側（出口側）からファン６の吸入口側に流通させる第２通気ダクト５２と、これら全てが集中的に一体固定されるフレーム８とを備えてなる。

フレーム８は、図１０に示すように、平面視略長方形の四隅８ａが１／４円弧状に屈曲した単一の閉ループ状をなしており、このフレーム８を車体ボディ７１に固定するための第１雌ねじ部（第１固定部）８１と、このフレーム８にバッテリ１０，ＰＤＵ３，ＤＣ／ＤＣコンバータ４，ファン６，第１通気ダクト５１及び第２通気ダクト５２を固定するための第２雌ねじ部（第２固定部）８２及び雄ねじ部（第２固定部）８３，８４とが複数設けられている。すなわち、フレーム８の各長辺部８ｂ，８ｂの長手方向略左側半分（図１０では右側半分）には、一方の短辺部側８ｃからフレーム中央部に向かって順に、第１雌ねじ部８１と、バッテリ１０を固定するための第２雌ねじ部８２とが、フレーム８の長手方向に相互に間隔をおいて複数形成されている。

他方、各長辺部８ｂの長手方向略右側半分（図１０では左側半分）には、フレーム中央部から他方の短辺部８ｃ側に向かって順に、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４を固定するための雄ねじ部８３と、フレーム８を車体ボディ７１に固定するための第１雌ねじ部８１と、ファン６を固定するための雄ねじ部８４とが、フレーム８の長手方向に相互に間隔をおいて複数立設及び形成されている。
そして、各長辺部８ｂ，８ｂは、バッテリ１０が固定される側の短辺部８ｃからそれよりも単寸とされた、ファン６が固定される側の短辺部８ｃに向かって、上下方向に複数回上り下りする屈曲形状をなしている。

つまり、各長辺部８ｂ，８ｂは、車体ボディ７１への固定用に第１雌ねじ部８１が螺設されている左端側部分（以下、左側車体固定部８５）から斜め下方に下がり、バッテリ１０を固定するために第２雌ねじ部８２が螺設されている部分（以下、バッテリ固定部８６）に連なる。次いで、バッテリ固定部８６の右端、すなわち、フレーム８の長手方向略中央位置から斜め上方に立ち上がり、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４を固定するために雄ねじ部８３が螺設されている部分（以下、ＰＤＵ等固定部８７）に連なる。この立上がり部８８，８８は、第１通気ダクト５１内に収容される部分であり、前方側の（図１０では手前側）の立上がり部８８は、図２の模式図に示すように、上方に向かうに従い次第に平面視内側に入り込むように、言い換えれば、後方側の立上がり部８８に接近する方向に屈曲している。

図１０に戻って、ＰＤＵ等固定部８７のうち、フレーム８の長手方向に相互離間して形成された雄ねじ部８３，８３の間には、フレーム８にＰＤＵ３を固定する際にその端子固定部３２（図９）との干渉を避けるために、水平方向外側（フレーム８の短手方向前方側）に膨出する膨出部８７ａが屈曲形成されている。
次いで、フレーム８は、ＰＤＵ等固定部８７の右端から略垂直下方に前記左側車体固定部８５と略同一レベルまで下がり、ファン６を固定するために雄ねじ部８４が螺設されている部分（以下、ファン固定部８９）に連なる。このファン固定部８９は、フレーム８の短寸側の短辺部８ｃに連なっている。

このように構成されたフレーム８にバッテリ１０やＰＤＵ３等の高圧電装機器を固定し終えると（図４）、フレーム８は、バッテリ１０の下面を通った後、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４に一体的に固定されている各ヒートシンク３１，４１の側方を通り、さらにファン６の下面を通るように屈曲していることになる。また、これらバッテリ１０，第１通気ダクト５１，ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４，第２通気ダクト５２，及びファン６は、図２の平面視及び図３の正面視ともこの順に略一直線に並んでいる。
さらに、車室内の冷却空気は、バッテリ１０側からファン６側に向けて車幅方向に沿って流通するので、バッテリ１０は冷却空気の流れ方向上流側に収容され、ＰＤＵ３とＤＣ／ＤＣコンバータ４は冷却空気の流れ方向下流側に収容されていることになる。

バッテリ１０は、図４及び図６に示すように、分解可能な上面部（上面の通気口パネル）１１ａ，下面部（下面の通気口パネル）１１ｂ，左右の側面部１２ａ，１２ｂ，前面部（側面保持板）１３ａ，及び後面部（側面保持板）１３ｂが箱状に組立てられてなるバッテリボックスの内部に、モジュール群１４が収容されてなる。このモジュール群１４は、複数のセルを直列接続した蓄電モジュール１４ａを複数備えると共に、これら蓄電モジュール１４ａがグロメットにより固定されて互いに間隔をあけて千鳥状に並列配置されてなるものである。

前面部１３ａ及び後面部１３ｂは、蓄電モジュール１４ａの直列接続方向に沿うモジュール群１４の外側面を前記直列接続方向に間隔をおいて複数箇所にて押圧保持する複数の側面保持部１３ｃを備えている。
バッテリ１０は、予めサブアセンブリされた上でフレーム８に固定されるが、上面部１１ａ，下面部１１ｂ，前面部１３ａ，及び後面部１３ｂは、これらを上下に貫通するボルト１５により、フレーム８に共締めで固定されるので、その分だけサブアセンブリ時に要する締結部品数及び組立工数の軽減が図られている。

つまり、バッテリ１０の上面部１１ａ，下面部１１ｂ，左右の側面部１２ａ，１２ｂ，前面部１３ａ，及び後面部１３ｂは、例えば図６に示すように、前面部１３ａ及び後面部１３ｂが上面部１１ａ及び下面部１１ｂに上下方向に挟持された状態で、左右の側面部１２ａ，１２ｂに形成された係合爪１６を、これに対応して形成された上面部１１ａ及び下面部１１ｂの係合凹所１７にくわえ込ませてクランプさせることにより、ボルト等の締結部品を使用せずにサブアセンブリされており、その上面部１１ａ，下面部１１ｂ，前面部１３ａ，及び後面部１３ｂを上記ボルト１５でフレーム８に共締めすることで、各面部１１ａ〜１３ｂ間の固定と、フレーム８への固定が同時に行われる。

上面部１１ａ及び下面部１１ｂには複数の通気口１８が形成されており、ファン回転時には、バッテリ１０の上面側に形成された通気口１８からバッテリ１０内に冷却空気が流入する。そして、この冷却空気は、バッテリ１０内をその厚さ方向（上面部１１ａ側から下面部１１ｂ側）に沿って通過した後、第１通気ダクト５１の下側ダクト５１ａに案内されてＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４側へと流通する。
バッテリ１０の右側面部、すなわち、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４側に面する側面部１２ｂには、メインスイッチ１２１，メインヒューズ１２２，過電流検出用のバッテリ電流センサ１２４，バッテリ電流センサ１２４による過電流検出時にバッテリ１０の出力回路を遮断するコンタクタ１２３等のバッテリ保護部品が集約してベースプレート２０に搭載されてなるバッテリ保護機能部９が固定されている。

図５に示すバッテリ保護機能部９の回路図において、バッテリ１０は、第１モジュール部分（５７．６ボルト）１１１と第２モジュール部分（８６．４ボルト）１１２とからなり、これら第１モジュール部分１１１及び第２モジュール部分１１２は、ベースプレート２０上のメインスイッチ１２１及びメインヒューズ１２２を通じて直列接続されている。
ベースプレート２０と、第１モジュール部分１１１および第２モジュール部分１１２の各々とは、端子部Ｔ１〜Ｔ４を通じて接続されている。他方、ベースプレート２０と、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４の各々とは、端子部Ｔ５〜Ｔ８を通じて接続されている。

ベースプレート２０に支持されたバッテリ側の端子２２，２３と、ＰＤＵ３の端子２４，２５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０の端子２６，２７とは近傍配置されていて、これら端子２２と端子２４，２６の間及び端子２３と端子２５，２７の間は、それぞれ板状の導電性部材であるバスプレート２８，２９で接続されている。
なお、上記端子部Ｔ５は、端子２２，２４とそれらの間を接続しているバスプレート２８とから構成され、上記端子部Ｔ６は、端子２３，２５とそれらの間を接続しているバスプレート２９とから構成されている。また、上記端子部Ｔ７は、端子２２，２６とそれらの間を接続しているバスプレート２８とから構成され、上記端子部Ｔ８は、端子２３，２７とそれらの間を接続しているバスプレート２９とから構成されている。

バッテリ１０側のプラス端子部Ｔ１とＰＤＵ３側の端子部Ｔ５との間には、コンタクタ１２３が設けられている。コンタクタ１２３は、高圧回路の開閉を行うとともに過電流からの保護機能を果たす。このコンタクタ１２３は互いに並列に接続されたメインコンタクタ１２３Ａおよびプリチャージコンタクタ１２３Ｂとプリチャージ抵抗１２３Ｃとを備えてなる。
端子部Ｔ１とコンタクタ１２３との間には、バッテリ１０から流れる電流を検出するバッテリ電流センサ１２４が設けられ、コンタクタ１２３と端子部Ｔ５との間には、ＰＤＵ３に入力される電流を検出するＰＤＵ電流センサ１２５が設けられている。さらに、コンタクタ１２３と端子部Ｔ７との間にはＤＣ／ＤＣコンバータ４の短絡保護のためのＤＣ／ＤＣコンバータヒューズ１２６が設けられている。

バッテリ１０側のマイナス端子部Ｔ４と、ＰＤＵ３側の端子部Ｔ６及びＤＣ／ＤＣコンバータ４側の端子部Ｔ８とは、ラジオノイズ低減のためのコンデンサ１２７を通じてアースに接続されており、同様に、端子部Ｔ１はコンデンサ１２８を通じてアースに接続されている。
端子部Ｔ２と端子部Ｔ３との間には、前記メインスイッチ１２１およびメインヒューズ１２２が接続されている。メインスイッチ１２１はバッテリ１０の開閉を行うものであり、メンテナンスのときには手動で遮断される。

以上の回路構成により、バッテリ１０と、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４とを接続するときは、メインスイッチ１２１を投入する。メインスイッチ１２１が投入された後、バッテリＥＣＵ２１からの指令により、まずプリチャージコンタクタ１２３Ｂがオン動作してプリチャージ回路が閉成される。このプリチャージ回路を流れる電流はプリチャージ抵抗１２３Ｃで制限されている。続いてバッテリＥＣＵ２１からの指令によりメインコンタクタ１２３Ａがオン動作してメイン回路が閉成される。
こうして、プリチャージ回路で電流が制限されているためにメインコンタクタ１２３Ａの溶着が防止される。

第１通気ダクト５１は、図４に示すように、分解及び組立可能な下側ダクト５１ａと上側ダクト５１ｂとからなる合せダクト構造になっている。これら下側ダクト５１ａと上側ダクト５１ｂをフレーム８に組み付けて一体的に接合すると、バッテリ保護機能部９がその外側から取り囲まれ、これにより、下方の通気口１８から第１ヒートシンク３１及び第２ヒートシンク４１に向かう冷却空気通路が確保されることになる。
下側ダクト５１ａは、バッテリ１０の下方、及びバッテリ保護機能部９からＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４に至るまでの隙間部５３の下方を塞ぐ下面部５４と、上側ダクト５１ｂと共に隙間部５３をその外側から取り囲む立壁部５５とを備える（図１０）。
下面部５４は略箱状をなしていて、その長辺側上面にはバッテリ固定部８６の上面に係止可能な係止爪５６が間隔をおいて複数設けられている。

立壁部５５は、上側ダクト５１ｂと共に隙間部５３の側方及び前後方をそれぞれ覆う部分であり、隙間部５３の右側方を覆う立壁部５５ａと、これに対向して左側側方を覆う５５ｂの各上面には、フレーム８の外周形状に沿う凹部が形成されている。また、この凹部に対応して、上側ダクト５１ｂの下面にも凹部が形成されていて、下側ダクト５１ａと上側ダクト５１ｂをフレーム８に組み付けた際に、フレーム８の立上がり部８８を凹部に収容しつつ挟持できるようになっている。このとき、下側ダクト５１ａと上側ダクト５１ｂの合せ面は、例えばラビリンス効果等によって気密にシールされる。
なお、フレーム８の立上がり部８８は、上記の通り上方に向かって平面視内側に屈曲しているので、その殆どは第１通気ダクト５１内に収容されている。

ＰＤＵ３は、主にインバータ回路から構成されたモータ制御部としてのパワー・ドライブ・ユニットであり、直流電源のバッテリ１０から走行用のモータ２に給電するときに、このＰＤＵ３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モータ２を介してバッテリ１０に蓄電するときに、このＰＤＵ３によって交流を直流に変換して蓄電する。
ＰＤＵ３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４によって降圧する。

ＰＤＵ３とＤＣ／ＤＣコンバータ４には、図８及び図９に示すように、ヒートシンク３１，４１が一体的に固定されている。各ヒートシンク３１，４１の先端側の四隅には、挿通孔３３，４３を有するフランジ３４，４４が形成されていて、ＰＤＵ３とＤＣ／ＤＣコンバータ４は、フレーム８のＰＤＵ等固定部８７に立設された雄ねじ部８３をそれぞれの挿通孔３３，４３に挿通してナットで共締めすることにより、フレーム８に固定される。
このとき、フレーム８には立上がり部８が屈曲形成されているので、ＰＤＵ３がバッテリ固定部８６やファン固定部８９よりも下方に突出することがない。よって、高圧電装冷却装置１の下面、すなわち、車体ボディ７１への取付け面が略平坦化される。
以上により、ＰＤＵ３とＤＣ／ＤＣコンバータ４は、それぞれのヒートシンク３１，４１が上下に間隔をおいて対向配置された状態になると共に、ヒートシンク３１，４１を通過する冷却空気は車幅方向に流通することになる。

次に、バッテリ１０やＰＤＵ３等の高圧電装機器をフレーム８に組み付ける際の一手順について、図１０〜図１４の図面を参照しながら説明する。
まず、図１０に示すように、フレーム８のバッテリ固定部８６及び立上がり部８８に、第１通気ダクト５１の下側ダクト５１ａを下方から組み付ける。このとき、下側ダクト５１ａの係止爪５６が形成されている部分をフレーム８の短手方向内側に弾性的に撓ませ、係止爪５６がフレーム８に干渉しないようにする。この弾性変形が復元すれば、係止爪５６がフレーム８の上面に引っかかり、下側ダクト５１ａのフレーム８からの下方脱落が防止される。

次いで、図１１に示すように、バッテリ保護機能部９を予めサブアセンブリしておいたバッテリ１０をバッテリ固定部８６に組み付け、フレーム８にネジ止めする。このとき、バッテリ１０の前面部１３ａ及び後面部１３ｂは、上面部１１ａ及び下面部１１ｂと共に、ボルト１５によってフレーム８に共締めで固定される。

次いで、図１２に示すように、ヒートシンク３１を上向きにした姿勢（図９）で、ＰＤＵ３をＰＤＵ等固定部８７，８７間に上方から挿入し、ＰＤＵ等固定部８７に立設された雄ねじ部８３をフランジ３４の貫通孔３３に挿通させることにより、フレーム８に組み付ける。このとき、ＰＤＵ等固定部８７には、フレーム８の短手方向外側に膨らむ膨出部８７ａが設けられているので、ＰＤＵ３の側面から突出している端子支持部３２がフレーム８に干渉することはない。他方、ＤＣ／ＤＣコンバータ４については、ヒートシンク４１を下向きした姿勢（図８）で、上記ＰＤＵ３と同様の手順でフレーム８に組み付ける。

以上により、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４は、それぞれのヒートシンク３１，４１が一定の間隔をおいて対向する拝み合せの状態になる。
次いで、ＰＤＵ等固定部８７の雄ねじ部８３にナットを螺合し、ＰＤＵ３とＤＣ／ＤＣコンバータ４をフレーム８に共締めする。しかる後、バッテリ１０側（ベースプレート２０）の端子２２，２３と、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４の端子２４〜２７とをバスプレート２８，２９によって接続する（図７）。
なお、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４の組み付けと、バッテリ１０の組み付け順序は上記手順と逆であってもよい。

次いで、図１３に示すように、ファン６を、その上部及び下部の４ヶ所に設けられたボルト挿通孔付きのブラケット６１，６２を介して、フレーム８のファン固定部８９に組み付けてボルト止めする。このとき、ファン固定部８９の雄ねじ部８４には、予め防振用のゴムマウンティングを取付けておくことが好ましい。
次いで、ファン６の吸気口側と、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４のヒートシンク下流側（図示左側）との隙間部５７に第２通気ダクト５２を設置し、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４からファン６へ冷却空気を流通させるための流路を形成する。
しかる後、図１４に示すように、第１通気ダクト５１の上側ダクト５１ｂを下側ダクト５１ａに接合してフレーム８に組み付け、これらをボルト止めして固定する。

このようにしてアセンブリされた、バッテリ１０やＰＤＵ３等の高圧電装機器がフレーム８に一体的に組み立てられてなる高圧電装冷却装置１は、図３に示すように、例えばリアシート７のシートクッション７ａ下に高圧電装冷却装置１の長手方向を車幅方向に一致させて、車体ボディ７１にネジ止め固定される。すると、リアシート７の車幅方向一端（図３示右側）の下側、つまり、シートクッション７ａの車幅方向一端側の下面７２と車体ボディ７１との間に冷却空気入口７３が形成されると共に、リアシート７の車幅方向他端の下側、つまり、シートクッション７ａの車幅方向一端側の下面７２と車体ボディ７１との間に冷却空気出口７４が形成される。

ファン６を回転すると、図３の矢線で示すように、車室内の冷却空気はシートクッション７ａ下の一方の端部側に形成された冷却空気入口７３から、バッテリ１１の上面とシートクッション７ａの下面７２との隙間に流入し、バッテリ１１の上面部１１ａに形成された通気口１８からバッテリ１１内に導入される。この冷却空気は、バッテリ１１内では主に下向きに流通し、下面部１１ｂに形成された通気口１８から第１通気ダクト５１の下面部５４へと流出する。下面部５４に流出した冷却空気は、高圧電装冷却装置１の長手方向に沿って流通し、第１通気ダクト５１，ＰＤＵ３のヒートシンク３１，ＤＣ／ＤＣコンバータ４のヒートシンク４１，第２通気ダクト５２，及びファン６を通過した後、シートクッション７ａ下の冷却空気出口７４を経てトランクルームへと排気される。

つまり、冷却空気が上記の順に流通すると、バッテリ１０，第１通気ダクト５１内のバッテリ保護機能部９，ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４については各ヒートシンク３１，４１を介して、流通する冷却空気と熱交換を行いながら、冷却されてゆく。このとき、集中パッケージングされたバッテリ１０やＰＤＵ３等の高圧電装機器のうち、相対的に管理温度の低いバッテリ１０が冷却された後に、バッテリ１０の管理温度よりも高温になり易いＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４が同時に冷却されるので、熱交換効率が向上する。

以上説明したように、この実施例による高圧電装冷却装置１によれば、冷却空気の吸い込み部分にダクトを設けずに、高圧電装機器とシート下面との隙間をダクト代わりに利用しているので、部品点数の低減及び小型化・軽量化が可能である。
また、高圧電源であるバッテリ１０とＰＤＵ３等の高圧電装を、ファン６も含めて単一のフレーム８に集中パッケージングしているので、冷却系統を１つに統合でき、低コスト化を図ることができる。
さらに、各種の高圧電装機器をフレーム８ごと車体ボディ７１に一括搭載することができるうえ、その搭載作業も上方向から置くだけでよいので、作業性が大幅に向上する。

また、バッテリ１０と、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４との隙間部５３を外側から取り囲むようにして第１通気ダクト５１を設けたので、この隙間部５３内のバッテリ保護機能部９やバッテリＥＣＵ２１等を効果的に冷却することが可能になるだけでなく、ダクト自体がこれらの部品を迂回する必要もなくなるので、ダクト長を短縮化できる。その結果、バッテリ１０と、ＰＤＵ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４とを近接配置することが可能となってバスバプレート２８，２９を最短化できるので、インダクタンス及び抵抗の低減を図ることができる。

また、集中パッケージングした高圧電装機器をシート下に納めているので、リアシート７を倒す構造（いわゆるトランクスルー）の採用が可能になり、ユーティリティーの低下を回避できる。また、高圧電装機器がトランクルームやフロア下に位置することもないので、トランクルームスペース及びフットスペースを確保できる。
さらに、高圧電装機器が室内に位置するので、地上高確保によるシート座面の上昇を招くことがなく、乗員に高さ方向の閉塞感を感じさせることも少ない。

以上に加えて、車両後部に配置される走行用のモータ２から、ＰＤＵ３等を含む高圧電装機器までの配線も短くなるので、損失低減及びコストの低減を図ることができる。
しかも、この実施例では、高圧電装冷却装置１の搭載位置がリアシート７下であることから、その搭載位置については機種の違いによる制約を受け難くなるので、２ドア，３ドア，４ドア，５ドア，ミニバン，ハッチバック，２シーター等の様々な機種への適用が可能となる。

図１５及び図１６は、別の実施例におけるハイブリッド車両の概略構成を示す透視図である。この実施例におけるハイブリッド車両１００も、前述した実施例の場合と同様、エンジンとモータ（いずれも図示略）の少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪に伝達して駆動するハイブリッド車両である。
このハイブリッド車両１００では、フロントシート７５のシートクッション７５ａの下においてフロアパネル５が上方に膨出しており、この膨出部５ａの下側に、前記エンジン用の燃料（例えばガソリン）を収容する燃料タンク７０が配置されている。すなわち、フロントシート７５の下に燃料タンク７０が配置されている。

また、リヤシート７のシートクッション７ａの下には、高圧電装冷却装置１が配置されている。高圧電装冷却装置１は前述実施例のものと同じであるので、その詳細説明は省略する。
リヤシート７のシートバック７ｂは前方に傾転可能に設けられており、図１５に示すようにシートバック７ｂを起こしているときには、シートバック７ｂの上部がリヤシェルフ９３に突き当たる。この状態において、シートバック７ｂは前方の車室９１と後方のトランクルーム９２とを離隔する。
このように構成されたハイブリッド車両１００においては、図１６に示すように、リヤシート７のシートバック７ｂを前方に傾転してシートクッション７ａの上に重ねると、車室９１とトランクルーム９２を連通することができ、所謂トランクスルーにすることができるので、車室９１及びトランクルーム９２の使い勝手が向上する。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記実施例では、高圧電装冷却装置１をリアシート７の下に搭載しているが、図１の二点鎖線で示すように、フロントシート７５に下に搭載してもよい。

本発明に係る高圧電装冷却装置の車両への搭載位置を示す図である。 同高圧電装冷却装置の構成を模式的に示す図である。 同高圧電装冷却装置における冷却空気の流通状態を示す図である。 同高圧電装冷却装置の一構成例を示す斜視図である。 バッテリ保護機能部の回路図である。 バッテリのサブアセンブリ状態を示す断面図である。 バスプレートの接続状態を示す図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの斜視図である。 ＰＤＵの斜視図である。 下側ダクトをフレームに組み付けた状態を示す斜視図である。 図１０の状態に続いて、バッテリをフレームに組み付けた状態を示す斜視図である。 図１１の状態に続いて、ＰＤＵとＤＣ／ＤＣコンバータをフレームに組み付けた状態を示す斜視図である。 図１２の状態に続いて、ファンと第２ダクトをフレームに組み付けた状態を示す斜視図である。 図１３の状態に続いて、上側ダクトをフレームに組み付けた状態を示す斜視図である。 本発明に係る高圧電装冷却装置を備えたハイブリッド車両の実施例において、リヤシートのシートバックを起立姿勢にした状態の概略構成透視図である。 前記ハイブリッド車両の実施例において、リヤシートのシートバックを前方に傾転した状態の概略構成透視図である。

符号の説明

１ 高圧電装冷却装置
２ モータ
３ ＰＤＵ（インバータ）
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧装置）
６ ファン
７ リアシート
８ フレーム
１０ バッテリ（蓄電装置）
１１ａ 上面部（通気口パネル）
１１ｂ 下面部（通気口パネル）
１３ａ 前面部（側面保持板）
１３ｂ 後面部（側面保持板）
１４ モジュール群
１４ａ 蓄電モジュール
１８ 通気口
２２、２３ 端子（蓄電装置側の端子）
２６、２７ 端子（降圧装置の端子）
２８、２９ バスプレート（板状の導電性部材）
３１ ヒートシンク（第１ヒートシンク）
４１ ヒートシンク（第２ヒートシンク）
５１ 第１通気ダクト
５１ａ 下側ダクト
５１ｂ 上側ダクト
５２ 第２通気ダクト
７０ 燃料タンク
７１ 車体ボディ
７３ 冷却空気入口
７４ 冷却空気出口
７５ フロントシート
８１ 第１雌ねじ部（第１固定部）
８２ 第２雌ねじ部（第２固定部）
８３、８４ 雄ねじ部（第２固定部）
１００ ハイブリッド車両

Claims (8)

1. 走行用のモータを制御するインバータと、前記モータにインバータを介して給電する蓄電装置と、前記蓄電装置の電源電圧を降圧する降圧装置と、前記蓄電装置と前記インバータに冷却空気を導くファンとを備えた車両モータ用高圧電装の冷却装置であって、
   前記蓄電装置と前記インバータと前記降圧装置と前記ファンをシート下に集中的に配置し、シートの車幅方向一端の下側に冷却空気入口を設け、車幅方向他端の下側に冷却空気出口を設け、
   前記インバータに取付けられた第１ヒートシンクと、前記降圧装置に取付けられた第２ヒートシンクとを備え、
   前記蓄電装置を冷却空気の流れ方向上流側に収容すると共に、前記インバータと前記降圧装置を冷却空気の流れ方向下流側に収容し、
   前記第１ヒートシンクと第２ヒートシンクを対向配置してこれらヒートシンクを通過する冷却空気を車幅方向に流通させることを特徴とする車両モータ用高圧電装の冷却装置。
2. 前記蓄電装置は、複数のセルを直列接続した蓄電モジュールを間隔をあけて複数本並列配置してなるモジュール群と、前記モジュール群の上方と下方に設けられた通気口とを備えてなり、
   前記上方又は下方のいずれかの通気口から前記第１ヒートシンク及び第２ヒートシンクに冷却空気を流通させる通気ダクトを備え、この通気ダクトは、上側ダクトと下側ダクトとを接合してなることを特徴とする請求項１記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置。
3. 前記蓄電装置と前記インバータと前記降圧装置と前記ファンを単一のループ状のフレームに一体的に固定したことを特徴とする請求項１記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置。
4. 前記蓄電装置は、上面および下面の通気口パネルと、前記モジュール群の側面を保持する側面保持板とを備えてなり、
   これら通気パネルと側面保持板が前記フレームに共締めで固定されていることを特徴とする請求項３記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置。
5. 前記フレームは、該フレームを車体ボディに固定するための第１固定部と、前記蓄電装置と前記インバータと前記降圧装置と前記ファンを前記フレーム上に固定するための第２固定部とを備えることを特徴とする請求項３記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置。
6. 前記フレームは、前記蓄電装置の下面，前記第１ヒートシンク及び第２ヒートシンクの側方，及び前記ファンの下面を通るように屈曲形成されていることを特徴とする請求項３記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置。
7. 前記降圧装置の端子と蓄電装置側の端子を近傍配置し、これら端子を板状の導電性部材で接続したことを特徴とする請求項１記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置。
8. エンジンとモータの少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪に伝達して駆動するハイブリッド車両であって、
   前記エンジンの燃料を収容する燃料タンクが車両のフロントシートの下に配置され、前記請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両モータ用高圧電装の冷却装置が車両のリヤシートの下に配置されていることを特徴とするハイブリッド車両。

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