JP5015190B2 - 電気自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、電気自動車に関する。詳しくは、複数の被冷却機器を冷却する冷却構造を有する電気自動車に関する。
従来より、電力で走行する電気自動車が知られている。この電気自動車には、例えば、駆動装置として、蓄電池から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、このインバータにより変換された交流電力で駆動するモータと、これらインバータおよびモータを冷却する冷却装置と、が設けられる(特許文献1参照)。
このようなインバータ、モータおよび複数のバッテリは、1つの収納器に収納されている。
具体的には、この収納器は、略平板状であり、上向きに開口する凹部が複数形成されている。これら複数の凹部は、それぞれ、インバータが収納されるインバータ収納部と、モータが収納されるモータ収納部と、バッテリを収納するバッテリ収納部となっている。
また、この収納器には、上述のインバータ、モータおよびバッテリを冷却する冷媒を循環させるための冷媒循環路が形成されている。
以上の収納器によれば、冷媒循環路により冷媒を循環させることにより、共通の冷媒で、収納部に組み込まれたインバータ、モータおよびバッテリを冷却できる。
特開2008−105645号公報
ところで、電気自動車では、上述のようにインバータ、モータおよびバッテリなどの電気機器が多数あり、駆動装置内の空間を圧迫するおそれがあるため、省スペース化が求められる。
しかしながら、特許文献1に示された駆動装置では、インバータ、モータおよびバッテリといった被冷却機器を収納部に集中させる必要があるので、被冷却機器の配置の自由度に欠けてしまい、省スペース化を図ることが困難となる。
本発明は、被冷却機器の配置について自由度を向上させて、省スペース化を図ることができる電気自動車を提供することを目的とする。
本発明は、駆動モータ(例えば、後述のモータ31)に電力を供給するための第1被冷却機器(例えば、後述のインバータ11)および第2被冷却機器(例えば、後述のバッテリ21)が互いに導電ケーブル(例えば、後述の導電ケーブル51)により接続された電気自動車(例えば、後述の電気自動車1)であって、前記第1被冷却機器を収納する第1収納ケース(例えば、後述のインバータ収納ケース12)と、前記第2被冷却機器を収納する第2収納ケース(例えば、後述のバッテリ収納ケース22)と、前記第1収納ケースおよび前記第2収納ケースに設けられて前記導電ケーブルが貫通する導電ケーブル貫通孔(例えば、後述の導電ケーブル貫通孔14、24)と、前記第1収納ケースの導電ケーブル貫通孔から延び、前記第2収納ケースの導電ケーブル貫通孔に接続され、前記第1収納ケースおよび前記第2収納ケースの内部空間同士を連通し、かつ、前記導電ケーブルを覆う導電ケーブル囲繞配管(例えば、後述の第1配管50)と、前記導電ケーブルの外面と前記導電ケーブル囲繞配管の内面との間に冷媒を通流させる冷媒通流装置(例えば、後述の第1調圧弁13および第2調圧弁23)と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、第1収納ケースおよび第2収納ケースの内部空間同士を連通し、かつ、導電ケーブルを覆う導電ケーブル囲繞配管と、導電ケーブルの外面と導電囲繞配管の内面との間に冷媒を通流させる冷媒通流装置と、を設けた。
これにより、冷媒通流装置を駆動することにより、導電ケーブルの周囲の空間に冷媒を通流させて、被冷却機器を冷却できる。
このため、導電ケーブル囲繞配管とは冷媒を通流させる配管を別に設ける場合に比べて、省スペース化を図ることができる。
また、被冷却機器を収納ケースに収納して車内に分散して配置できるから、被冷却機器の配置について自由度を向上させて、さらに省スペース化を図ることができる。
また、導電ケーブルを冷却できるので、導電ケーブルの線径を下げることができ、より省スペース化を図ることができる。
この場合、前記冷媒は外気であり、前記冷媒通流装置は、前記第1収納ケースおよび前記第2収納ケースのうち高い位置に配置されている方に設けられることが好ましい。
この発明によれば、冷媒通流装置を高い位置に配置された収納ケースに設けたので、低い位置に配置された収納ケースが浸水しても、この低い位置に配置された収納ケースの内部に水が侵入するのを防止しつつ、導電ケーブル囲繞配管を通して導電ケーブルを冷却できる。
この場合、前記導電ケーブル囲繞配管は、ノイズ除去作用のある素材により構成されることが好ましい。
この発明によれば、導電ケーブル囲繞配管をノイズ除去作用のある素材で形成したので、導電ケーブルより発生するノイズが導電ケーブル囲繞配管の外に漏れるのを防止できる。
本発明によれば、被冷却機器の配置について自由度を向上させて、省スペース化を図ることができる電気自動車を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る電気自動車1の概略構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る電気自動車1Aの概略構成を示す側面図である。 本発明の第3実施形態に係る電気自動車1Bの車体フレーム50Bに防水ユニット10Bを当接したときの概略構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る電気自動車1の概略構成を示す図である。
電気自動車1は、第1防水ユニット10と、第2防水ユニット20と、第3防水ユニット30と、第1防水ユニット10と第2防水ユニット20とを接続する導電ケーブル囲繞配管としての第1配管50と、第1防水ユニットと第3防水ユニットとを接続する導電ケーブル囲繞配管としての第2配管60と、第1配管50に沿って延びる冷却配管80と、備える。
第1防水ユニット10は、第1被冷却機器としてのインバータ11と、このインバータ11を収納する第1収納ケースとしてのインバータ収納ケース12と、を備える。
インバータ11は、直流電流を交流電流に変換して出力するものである。
インバータ収納ケース12には、このインバータ収納ケース12の内部と外部とを連通してインバータ収納ケース12内の圧力を調整する冷媒通流装置としての第1調圧弁13が設けられている。また、インバータ収納ケース12の所定の面(図1中下側の面)には、2つの導電ケーブル貫通孔14が形成され、このインバータ収納ケース12の所定の面に隣接する面(図1中左側の面)には、導電ケーブル貫通孔15が形成されている。
第1調圧弁13は、冷媒としての外気をインバータ収納ケース12の内部に導入したり、インバータ収納ケース12の内部の空気を外部に排出したりする。これにより、インバータ収納ケース12の内部の圧力を調整する。
第2防水ユニット20は、第2被冷却機器としてのバッテリ21と、このバッテリ21を収納する第2収納ケースとしてのバッテリ収納ケース22と、を備える。
バッテリ21は、電力を蓄電し、この蓄電した電力を直流電流として出力するものである。
バッテリ収納ケース22には、このバッテリ収納ケース22の内部と外部とを連通して圧力を調整する冷媒通流装置としての第2調圧弁23が設けられている。また、このバッテリ収納ケース22には、2つの導電ケーブル貫通孔24が形成されている。
第2調圧弁23は、外気をバッテリ収納ケース22の内部に導入したり、バッテリ収納ケース22の空気を外部に排出したりする。これにより、バッテリ収納ケース22の内部の圧力を調整する。
第3防水ユニット30は、駆動モータとしてのモータ31と、このモータ31を収納するモータ収納ケース32と、を備える。
モータ31は、交流電流が供給されることにより車輪を駆動するものである。
モータ収納ケース32には、このモータ収納ケース32の内部と外部とを連通して圧力を調整する第3調圧弁33が設けられている。また、このモータ収納ケース32には、導電ケーブル貫通孔34が形成されている。
第3調圧弁33は、外気をモータ収納ケース32の内部に導入したり、モータ収納ケース32の空気を外部に排出したりする。これにより、モータ収納ケース32の内部の圧力を調整する。
第1配管50には、2本の導電ケーブル51が収納されている。これら2本の導電ケーブル51の一端側は、インバータ収納ケース12の2つの導電ケーブル貫通孔14を貫通して、インバータ11に接続される。2本の導電ケーブル51とインバータ収納ケース12との間には、隙間が形成される。
また、2本の導電ケーブル51の他端側は、バッテリ収納ケース22の2つの導電ケーブル貫通孔24を貫通して、バッテリ21に接続される。2本の導電ケーブル51とバッテリ収納ケース22の2つの導電ケーブル貫通孔24との間には、隙間が形成される。
第1配管50は、銅やアルミニウムなどを含んで構成される金属テープや銅線編組など、ノイズ除去作用のある素材により構成される。
また、第1配管50の内面と、2本の導電ケーブル51の外面との間には、隙間が形成される。また、第1配管50の一端側は、インバータ収納ケース12の2つの導電ケーブル貫通孔14に接続され、第1配管50の他端側は、バッテリ収納ケース22の2つの導電ケーブル貫通孔24に接続されている。このため、第1配管50により、インバータ収納ケース12の内部空間とバッテリ収納ケース22の内部空間とが連通されることになる。
第2配管60には、3本の導電ケーブル61が収納されている。これら3本の導電ケーブル61の一端側は、インバータ収納ケース12の導電ケーブル貫通孔15を貫通して、インバータ11に接続される。3本の導電ケーブル61とインバータ収納ケース12の導電ケーブル貫通孔15との間には、隙間が形成される。
また、3本の導電ケーブル61の他端側は、モータ収納ケース32の導電ケーブル貫通孔34を貫通して、モータ31に接続される。3本の導電ケーブル61とモータ収納ケース32の導電ケーブル貫通孔34との間には、隙間が形成される。
第2配管60は、銅やアルミニウムなどを含んで構成される金属テープや銅線編組など、ノイズ除去作用のある素材により構成される。
また、第2配管60の内面と、3本の導電ケーブル61の外面との間には、隙間が形成される。また、第2配管60の一端側は、インバータ収納ケース12の導電ケーブル貫通孔15に接続され、第2配管60の他端側は、モータ収納ケース32の導電ケーブル貫通孔34に接続されている。このため、第2配管60により、インバータ収納ケース12の内部空間とモータ収納ケース32の内部空間とが連通されることになる。
冷却配管80は、第1配管50に当接して延びている。この冷却配管80は、例えば冷却水といった冷媒を通流する。
続いて、以上の電気自動車1における空気の流れについて説明する。
図1に示される破線矢印は、第1防水ユニット10、第2防水ユニット20、第3防水ユニット30、第1配管50および第2配管60を通流する空気の流れを示すものである。また、図1に示される実線矢印は、冷却配管80を通流する冷媒の流れを示すものである。
外気は、第1調圧弁13を通してインバータ収納ケース12の内部に流入する。この流入した外気、すなわち、空気は、インバータ収納ケース12の内部を通流し、その後、2つの導電ケーブル貫通孔14を通して第1配管50に流入するとともに、導電ケーブル貫通孔15を通して第2配管60に流入する。
第1配管50に流入した空気は、第1配管50を通流し、2つの導電ケーブル貫通孔24を通してバッテリ収納ケース22に流入する。このバッテリ収納ケース22に流入した空気は、バッテリ収納ケース22の内部を通流して、第2調圧弁23を通して排出される。
第2配管60に流入した空気は、第2配管60を通流し、導電ケーブル貫通孔34を通してモータ収納ケース32に流入する。このモータ収納ケース32に流入した空気は、モータ収納ケース32の内部を通流して、第3調圧弁33を通して排出される。
したがって、外気が、インバータ収納ケース12、第1配管50、およびバッテリ収納ケース22を通流して、インバータ収納ケース12に収納されたインバータ11、第1配管50に収納された導電ケーブル51、および、バッテリ収納ケース22に収納されたバッテリ21の熱を奪うので、これらインバータ11、導電ケーブル51、およびバッテリ21は、冷却されることになる。
また、外気が、インバータ収納ケース12、第2配管60、モータ収納ケース32を通流して、インバータ収納ケース12に収納されたインバータ11、第2配管60に収納された導電ケーブル61、および、モータ収納ケース32に収納されたモータ31の熱を奪うので、これらインバータ11、導電ケーブル61、およびモータ31は、冷却されることになる。
冷却配管80では、冷媒がモータ収納ケース32側からインバータ収納ケース12側に向かって通流する。冷却配管80は、第1配管50に当接しているため、この冷媒で第1配管50から熱を奪って、第1配管50を冷却する。
以上の発明によれば、以下のような効果がある。
(1)インバータ収納ケース12およびバッテリ収納ケース22の内部空間同士を連通し、かつ、2本の導電ケーブル51を覆う第1配管50と、2本の導電ケーブル51の外面と第1配管50の内面との間に冷媒を通流させる第1調圧弁13および第2調圧弁23と、を設けた。
また、インバータ収納ケース12およびモータ収納ケース32の内部空間同士を連通し、かつ、3本の導電ケーブル61を覆う第2配管60と、3本の導電ケーブル61の外面と第2配管60の内面との間に冷媒を通流させる第1調圧弁13および第3調圧弁33と、を設けた。
これにより、第1調圧弁13、第2調圧弁23および第3調圧弁33により、2本の導電ケーブル51または3本の導電ケーブル61の周囲の空間に外気を通流させて、インバータ11、バッテリ21およびモータ31を冷却できる。
このため、第1配管50とは別の冷媒を通流させる配管を設ける場合に比べて、省スペース化を図ることができる。
また、インバータ11をインバータ収納ケース12に収納し、バッテリ21をバッテリ収納ケース22に収納し、モータ31をモータ収納ケース32に収納することにより、これらを車内に分散して配置できるから、インバータ11、バッテリ21およびモータ31の配置について自由度を向上させて、さらに省スペース化を図ることができる。
また、2本の導電ケーブル51および3本の導電ケーブル61を冷却できるので、2本の導電ケーブル51および3本の導電ケーブル61の線径を下げることができ、より省スペース化を図ることができる。
(2)第1配管50および第2配管60を銅やアルミニウムなどを含んで構成される金属テープや銅線編組などのノイズ除去作用のある素材で形成したので、2本の導電ケーブル51および3本の導電ケーブル61より発生するノイズが第1配管50および第2配管60の外に漏れるのを防止できる。
(3)第1配管50に当接する冷却配管80を設けたので、この冷却配管内に冷媒を通流させることで、第1配管50から熱を奪って、第1配管50に収納された導電ケーブル51をより冷却できる。
[第2実施形態]
図2は、本発明の第2実施形態に係る電気自動車1Aの概略構成を示す側面図である。
本実施形態では、防水ユニットの個数および調圧弁の位置が、第1実施形態と異なり、その他の構成は、第1実施形態と同様である。
すなわち、電気自動車1Aは、第1防水ユニット10Aと、第2防水ユニット20Aと、第3防水ユニット30Aと、第4防水ユニット40Aと、これら4つの防止ユニット同士を接続する第1配管50A、第2配管60A、第3配管70Aと、を備える。
この電気自動車1のフロアパネル2Aは、前部から後部まで連続しており、中央部では、前部および後部に比べて、低くなっている。
第1防水ユニット10Aは、車両前部のフロアパネル2Aの下面に設けられている。第2防水ユニット20Aおよび第3防水ユニット30Aは、車両中央部のフロアパネル2Aの下面に設けられている。第4防水ユニット40Aは、車両後部のフロアパネル2Aの下面に設けられている。
したがって、第1防水ユニット10Aおよび第4防水ユニット40Aは、第2防水ユニット20Aおよび第3防水ユニット30Aよりも高い位置に配置されている。
この第1防水ユニット10Aの上面には、第1調圧弁13Aが設けられ、第4防水ユニット40Aとの上面には、第4調圧弁43Aが設けられている。
続いて、以上の電気自動車1Aにおける空気の流れについて説明する。
図2に示される破線矢印は、第1防水ユニット10A、第2防水ユニット20A、第3防水ユニット30A、第4防水ユニット40A、第1配管50A、第2配管60Aおよび第3配管70Aを通流する空気の流れを示すものである。
外気は、第1調圧弁13Aを通して、第1防水ユニット10Aを構成する第1収納ケース12Aの内部に流入する。この流入した外気、すなわち、空気は、第1収納ケース12Aの内部を通流し、その後、この第1収納ケース12Aの下面に形成される貫通孔14Aを通して第1配管50Aに流入する。
第1配管50Aに流入した空気は、この第1配管50Aを通流し、その後、第2防水ユニット20Aを構成する第2収納ケース22Aの第1配管50A側の面に形成される導電ケーブル貫通孔24Aを通して、第2収納ケース22Aの内部に流入する。
第2収納ケース22Aの内部に流入した空気は、この第2収納ケース22Aの内部を通流し、その後、この第2収納ケース22Aの第2配管60A側の面に形成される導電ケーブル貫通孔25Aを通して、第2配管60Aに流入する。
第2配管60Aに流入した空気は、この第2配管60Aを通流し、その後、第3防水ユニット30Aを構成する第3収納ケース32Aの第2配管60A側の面に形成される導電ケーブル貫通孔34Aを通して、第3収納ケース32Aに流入する。
第3収納ケース32Aの内部に流入した空気は、この第3収納ケース32Aの内部を通流し、その後、この第3収納ケース32Aの第3配管70A側の面に形成される導電ケーブル貫通孔35Aを通して、第3配管70Aに流入する。
第3配管70Aに流入した空気は、この第3配管70Aを通流し、その後、第4防水ユニット40Aを構成する第4収納ケース42Aの下面に形成される導電ケーブル貫通孔44Aを通して、第4収納ケース42Aの内部に流入する。
第4収納ケース42Aの内部に流入する空気は、この第4収納ケース42Aの内部を通流し、その後、第4調圧弁43Aを通して排出される。
したがって、外気が第1収納ケース12A、第1配管50A、第2収納ケース22A、第2配管60A、第3収納ケース32A、第3配管70A、および第4収納ケース42Aを通流する。そして、この外気は、第1収納ケース12A、第2収納ケース22A、第3収納ケース32A、第4収納ケース42Aに収納された被冷却機器と、第1配管50A、第2配管60A、第3配管70Aに収納された導電ケーブル51A、61A、および71Aと、の熱を奪う。これにより、これら被冷却機器および導電ケーブル51A、61A、および71Aは、冷却されることになる。
本実施形態によれば、上述した(1)〜(3)の効果に加え、以下のような効果がある。
(4)第1調圧弁13Aと第4調圧弁43Aとを高い位置に配置された第1防水ユニット10Aと第4防水ユニット40Aとに設けたので、低い位置に配置された第2防水ユニット20Aおよび第3防水ユニット30Aが浸水(例えば、図2に示す水位5Aまで浸水)しても、この低い位置に配置された第2防水ユニット20Aおよび第3防水ユニット30Aの内部に水が侵入するのを防止しつつ、第1配管50A、第2配管60A、第3配管70Aと、を通して導電ケーブル51A、61Aおよび71Aを冷却できる。
[第3実施形態]
図3は、本発明の第3実施形態に係る電気自動車1Bの車体フレーム50Bに防水ユニット10Bを当接したときの概略構成を示す図である。
本実施形態では、防水ユニットが車体フレームに当接している点が、第1実施形態と異なり、その他の構成は第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態の電気自動車1Bでは、中空形状の車体フレーム50Bと、この車体フレーム50Bに当接して設けられた略箱状の防水ユニット10Bと、を備える。
車体フレーム50Bには、3本の導電ケーブル51Bが収納されており、この車体フレーム50Bの車内側の側面には、貫通孔54Bが形成されている。
車体フレーム50Bは、電気自動車1Bの一部が浸水した場合でもこの車体フレーム50Bの内部が浸水しない防水構造である。
防水ユニット10Bの車体フレーム50Bに当接する面16Bには、貫通孔54Bに接続される貫通孔14Bが形成され、防水ユニット10Bの車体フレーム50Bに当接する面と反対側の面17Bには、貫通孔15Bが形成される。
なお、図示しないが、車体フレーム50Bに収納された3本の導電ケーブル51Bは、車体フレーム50Bの貫通孔54Bおよび貫通孔14Bを貫通して、防水ユニット10B内部の被冷却機器に接続される。
続いて、以上の電気自動車1Bにおける空気の流れについて説明する。
図3に示される破線矢印は、車体フレーム50Bおよび防水ユニット10Bを通流する空気の流れを示すものである。
車体フレーム50B(図3中左側)を通流する空気の一部は、貫通孔14Bより防水ユニット10Bの内部に流入する。
防水ユニット10Bに流入する空気は、この防水ユニット10Bの内部を通流し、その後、貫通孔15Bに流入する。
したがって、空気が、車体フレーム50Bおよび防水ユニット10Bを通流して、この空気は、車体フレーム50Bに収納された導電ケーブル51Bおよび防水ユニット10Bに収納された被冷却機器の熱を奪うので、これら、導電ケーブル51Bおよび被冷却機器は、冷却されることになる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、第1実施形態では、インバータ11と、バッテリ21と、モータ31と、を備える電気自動車1について説明したが、これに限らず、モータと、燃料電池と、バッテリと、DC/DCコンバータと、これらを制御する制御装置と、を備える燃料電池車で本発明を実施してもよい。
また、上述の実施形態の第1調圧弁13、第2調圧弁23および第3調圧弁33ならびに第1調圧弁13Aおよび第4調圧弁43Aについては、空気も水も通過させる素材を用いてもよいし、空気を通過させるが水を通過させない素材を用いてもよい。
また、第2実施形態では、外気が第1調圧弁13Aから流入して、第4調圧弁43Aから排出される例について説明したが、これに限らない。すなわち、外気が第4調圧弁43Aから流入して、第1調圧弁13Aから排出される場合もある。
1 電気自動車
11 インバータ(第1被冷却機器)
12 インバータ収納ケース(第1収納ケース)
13 第1調圧弁(冷媒通流装置)
14、24 導電ケーブル貫通孔
21 バッテリ(第2被冷却機器)
22 バッテリ収納ケース(第2収納ケース)
23 第2調圧弁(冷媒通流装置)
31 モータ(駆動モータ)
50 第1配管(導電ケーブル囲繞配管)
51、61 導電ケーブル

Claims (2)

  1. 駆動モータに電力を供給するための第1被冷却機器および第2被冷却機器が互いに導電ケーブルにより接続された電気自動車であって、
    前記電気自動車の前部から後部まで連続し、その中央部が前部および後部に比べて低いフロアパネルと、
    前記前部または後部のフロアパネルの車室外側に設けられ、前記第1被冷却機器を収納する第1収納ケースと、
    前記中央部のフロアパネルの車室外側のうち前記第1収納ケースより低い位置に設けられ、前記第2被冷却機器を収納する第2収納ケースと、
    前記第1収納ケースおよび前記第2収納ケースに設けられて前記導電ケーブルが貫通する導電ケーブル貫通孔と、
    前記第1収納ケースの導電ケーブル貫通孔から延び、前記第2収納ケースの導電ケーブル貫通孔に接続され、前記第1収納ケースおよび前記第2収納ケースの内部空間同士を連通し、かつ、前記導電ケーブルを覆う導電ケーブル囲繞配管と、
    前記第1収納ケースのうち前記中央部より高い位置に設けられ、前記導電ケーブルの外面と前記導電ケーブル囲繞配管の内面との間に外気を通流させる調圧弁と、を備え、
    前記第2収納ケース内部は前記導電ケーブル囲繞配管および前記調圧弁を介して外気に連通し、
    前記第1収納ケースと前記導電ケーブル囲繞配管とは車両上下方向に沿って連通し、前記第2収納ケースと前記導電ケーブル囲繞配管とは車両前後方向に沿って連通することを特徴とする電気自動車。
  2. 前記導電ケーブル囲繞配管は、ノイズ除去作用のある素材により構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の電気自動車。
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