JP6626357B2

JP6626357B2 - On-board charger cooling structure

Info

Publication number: JP6626357B2
Application number: JP2016018535A
Authority: JP
Inventors: 善朗中曽
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2036-02-03
Also published as: JP2017136934A

Description

本発明は、車両に搭載された車載充電器を冷却する技術に関する。 The present invention relates to a technology for cooling a vehicle-mounted charger mounted on a vehicle.

電気自動車やプラグインハイブリッド自動車には、蓄電池であるバッテリを充電するための車載充電器が搭載されている。この車載充電器は、バッテリの充電中には温度上昇による部品焼損等を防ぐために冷却する必要があるが、単純な空冷では温度上昇を抑え切れないおそれがある。
車載充電器の温度上昇を抑え切れない場合には、出力の制限により発熱量が抑制されるが、この場合には充電時間が延びたり充電効率が低下したりといったデメリットが生じてしまう。
また、空冷でなく水冷機構を採用すれば冷却能力を向上させることはできる。しかし、水冷機構は搭載条件が厳しいうえに構造が大幅に複雑化するため、簡単に採用することはできない。 An electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle is equipped with a vehicle-mounted charger for charging a battery as a storage battery. This in-vehicle charger needs to be cooled during charging of the battery in order to prevent burning of components due to temperature rise, but there is a possibility that the temperature rise cannot be suppressed by simple air cooling.
If the temperature rise of the in-vehicle charger cannot be suppressed, the amount of heat generated is suppressed by limiting the output. However, in this case, disadvantages such as an increase in charging time and a decrease in charging efficiency occur.
If a water cooling mechanism is used instead of air cooling, the cooling capacity can be improved. However, the water-cooling mechanism cannot be easily adopted because the mounting conditions are severe and the structure is significantly complicated.

そこで、例えば特許文献１に記載の技術では、空調用圧縮機を駆動するためのインバータと一体的に構成された車載充電器に対し、当該車載充電器でバッテリを充電するときに、空調用の冷媒を利用して効果的に冷却を行っている。 Therefore, for example, in the technology described in Patent Document 1, when a battery is charged by the on-board charger, the air-conditioner is used for the air-conditioner. Cooling is effectively performed using a refrigerant.

特許第５３５３９７４号公報Japanese Patent No. 5353974

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、そもそもインバータ一体型の車載充電器とする必要があるうえに、空調用の冷媒を利用するには水冷機構と同様に大幅な構造の複雑化を招来してしまう。 However, the technology described in Patent Document 1 requires an in-vehicle charger integrated with an inverter in the first place, and the use of a refrigerant for air conditioning greatly complicates the structure as with a water cooling mechanism. Resulting in.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、簡便な構成で効果的に車載充電器を冷却することができる車載充電器冷却構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a vehicle-mounted charger cooling structure that can effectively cool the vehicle-mounted charger with a simple configuration.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両に搭載されたバッテリを充電する車載充電器を冷却するための車載充電器冷却構造であって、
前記車両は、冷却機構を有するとともに前記バッテリの充電時には動作しない車両搭載機器を備え、
前記車載充電器は、一端が当該車載充電器の内部に連通されるとともに他端に吸気口を有する吸込ダクトと、当該車載充電器の内部に向けて前記吸込ダクトから空気を吸入させる冷却ファンとを備え、
前記吸込ダクトの吸気口が、前記車両搭載機器のうち前記冷却機構による冷却部分の近傍に開口しており、
前記車載充電器による前記バッテリの充電時であって前記車両搭載機器が動作していないときに、前記冷却ファンを駆動して前記車載充電器を冷却させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a vehicle-mounted charger cooling structure for cooling a vehicle-mounted charger for charging a battery mounted on a vehicle,
The vehicle includes a vehicle-mounted device that has a cooling mechanism and does not operate when charging the battery,
The in-vehicle charger has a suction duct having one end communicating with the inside of the on-vehicle charger and having an intake port at the other end, and a cooling fan for sucking air from the suction duct toward the inside of the on-vehicle charger. With
An intake port of the suction duct is open in the vicinity of a cooling portion of the vehicle-mounted device by the cooling mechanism ,
When the onboard charger is charging the battery and the onboard equipment is not operating, the cooling fan is driven to cool the onboard charger .

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載充電器冷却構造において、
前記車両搭載機器は、前記車両の走行時に前記バッテリの出力を制御する電装機器であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the vehicle-mounted charger cooling structure according to the first aspect,
The vehicle-mounted device is an electrical device that controls the output of the battery when the vehicle travels.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車載充電器冷却構造において、
前記冷却機構は、冷却水ポンプによって前記車両搭載機器内部の冷却水ジャケットに冷却水が循環される水冷機構であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the vehicle-mounted charger cooling structure according to claim 1 or 2,
The cooling mechanism is a water cooling mechanism in which cooling water is circulated to a cooling water jacket inside the vehicle-mounted device by a cooling water pump.

本発明によれば、車載充電器の吸込ダクトの吸気口が、車両搭載機器のうち冷却機構による冷却部分の近傍に開口しているので、車載充電器によるバッテリの充電時に、車載充電器の冷却ファンとともに車両搭載機器の冷却機構を機能させることにより、当該冷却機構によって冷却された冷却部分の近傍の空気が吸込ダクトの吸気口から車載充電器内に吸入される。
したがって、バッテリの充電時には動作しない車両搭載機器の冷却機構を利用することにより、新設の水冷機構などを必要としない簡便な構成で、効果的に車載充電器を冷却することができる。 According to the present invention, since the intake port of the suction duct of the vehicle-mounted charger is opened near the cooling part of the vehicle-mounted device by the cooling mechanism, when the battery is charged by the vehicle-mounted charger, the vehicle-mounted charger is cooled. By causing the cooling mechanism of the vehicle-mounted device to function together with the fan, air in the vicinity of the cooling portion cooled by the cooling mechanism is sucked into the vehicle-mounted charger from the intake port of the suction duct.
Therefore, by using the cooling mechanism of the on-vehicle equipment that does not operate when charging the battery, the in-vehicle charger can be effectively cooled with a simple configuration that does not require a newly installed water cooling mechanism or the like.

車載充電器冷却構造を備える車両の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the vehicles provided with a vehicle-mounted charger cooling structure. 図１の車両が備えるＰＣＵの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a PCU included in the vehicle in FIG. 1.

以下、本発明に係る車載充電器冷却構造の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a vehicle-mounted charger cooling structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態における車載充電器冷却構造を備える車両１０の概略構成を示す図であり、図２は、車両１０が備える後述のＰＣＵ５の斜視図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle 10 including the vehicle-mounted charger cooling structure according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view of a PCU 5 described later included in the vehicle 10.

図１に示すように、車両１０は、バッテリ３の電気エネルギーによって走行可能な電気自動車（ＥＶ）またはプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ、ＰＨＥＶ）であり、車載充電器２と、バッテリ３と、冷却水ポンプ４と、ＰＣＵ（Power Control Unit）５とを備えている。 As shown in FIG. 1, the vehicle 10 is an electric vehicle (EV) or a plug-in hybrid vehicle (PHV, PHEV) that can run by the electric energy of the battery 3, and includes a vehicle-mounted charger 2, a battery 3, and cooling water. A pump 4 and a PCU (Power Control Unit) 5 are provided.

車載充電器２は、バッテリ３を充電するためのものであり、例えば車両１０後部の荷室内に配置されている。この車載充電器２は、車両１０の停車時に図示しない外部充電設備に接続されることで、バッテリ３を充電する。 The on-board charger 2 is for charging the battery 3 and is arranged, for example, in a luggage compartment at the rear of the vehicle 10. The on-board charger 2 charges the battery 3 by being connected to an external charging facility (not shown) when the vehicle 10 stops.

また、車載充電器２は、一端が当該車載充電器２の内部に連通されるとともに他端に吸気口２１ａを有する吸込ダクト２１と、この吸込ダクト２１内に設けられた冷却ファン２２とを備えている。そして、車載充電器２によるバッテリ３の充電時に、冷却ファン２２が駆動されて吸込ダクト２１から吸い込まれた周辺の空気が内部に送風されることで、当該車載充電器２が空冷されるようになっている。吸込ダクト２１は、後述するように、外部に開口した吸気口２１ａが、ＰＣＵ５の上面近傍に開口している。 The on-board charger 2 includes a suction duct 21 having one end communicating with the inside of the on-board charger 2 and having an intake port 21 a at the other end, and a cooling fan 22 provided in the suction duct 21. ing. Then, when the battery 3 is charged by the vehicle-mounted charger 2, the cooling fan 22 is driven and the surrounding air sucked from the suction duct 21 is blown into the inside, so that the vehicle-mounted charger 2 is air-cooled. Has become. As will be described later, the suction duct 21 has an intake port 21a that opens to the outside and opens near the upper surface of the PCU5.

バッテリ３は、例えばリチウムイオン電池であり、車両１０を走行等させるための電気エネルギーを蓄電する。 The battery 3 is, for example, a lithium ion battery, and stores electric energy for driving the vehicle 10 or the like.

冷却水ポンプ４は、本実施形態ではＰＣＵ５に冷却水を循環させて当該ＰＣＵ５を冷却するためのものであり、車両１０前部のエンジン室１１内に配置されている。この冷却水ポンプ４は、冷却水供給管４１及び冷却水戻り管４２を介してＰＣＵ５と接続されており、冷却水戻り管４２から還流してきた冷却水を冷却水供給管４１から圧送することで冷却水を循環させるようになっている。冷却水戻り管４２は、ＰＣＵ５の熱を奪って温度が上昇した冷却水を冷却するための図示しないラジエータに連通されている。 In the present embodiment, the cooling water pump 4 circulates cooling water to the PCU 5 to cool the PCU 5, and is disposed in the engine room 11 at the front of the vehicle 10. The cooling water pump 4 is connected to the PCU 5 via a cooling water supply pipe 41 and a cooling water return pipe 42, and pumps the cooling water returned from the cooling water return pipe 42 from the cooling water supply pipe 41. Cooling water is circulated. The cooling water return pipe 42 is connected to a radiator (not shown) for cooling the cooling water whose temperature has risen by removing heat from the PCU 5.

ＰＣＵ５は、図示しないモータを駆動させるためにバッテリ３の出力を制御する電装機器であり、車載充電器２によるバッテリ３の充電時には動作しない機器である。このＰＣＵ５は、図２に示すように、バッテリ３の電圧を昇圧させる昇圧コンバータ５１と、この昇圧コンバータ５１の上側に設けられ、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ５２とを備えて構成されている。 The PCU 5 is an electrical device that controls the output of the battery 3 to drive a motor (not shown), and does not operate when the battery 3 is charged by the on-board charger 2. As shown in FIG. 2, the PCU 5 includes a boost converter 51 for boosting the voltage of the battery 3 and an inverter 52 provided above the boost converter 51 and converting a DC voltage to an AC voltage. I have.

このＰＣＵ５は、動作時には大電流が流れて熱が発生するため、この熱を除去する冷却機構を備えている。この冷却機構は、本実施形態では水冷機構であり、昇圧コンバータ５１とインバータ５２とに個別に設けられた図示しない冷却水ジャケットを備えている。
インバータ５２に設けられた冷却水ジャケットは、図中に矢印で示すように、冷却水供給管４１と接続される冷却水入口５２１から、略水平面内でその周縁を周回するように金属製の筐体５２０内に形成されて、冷却水出口５２２に至っている。この冷却水出口５２２は、中継管５３を介して昇圧コンバータ５１の冷却水入口５１１と接続されている。
昇圧コンバータ５１に設けられた冷却水ジャケットは、冷却水入口５１１から、その周縁を周回するように金属製の筐体５１０内に形成されて、インバータ５２の冷却水入口５２１の下方に位置する冷却水出口５１２に至っている。そして、この冷却水出口５２２が冷却水戻り管４２に接続されている。
このような構成により、ＰＣＵ５では、冷却水供給管４１からの冷却水が、インバータ５２の筐体５２０内の冷却水ジャケットを流れた後に、中継管５３を介して昇圧コンバータ５１の筐体５１０内の冷却水ジャケットを流れる。そして、冷却水戻り管４２から冷却水ポンプ４に還流するようになっている。 The PCU 5 is provided with a cooling mechanism for removing heat because a large current flows during operation and heat is generated. This cooling mechanism is a water cooling mechanism in the present embodiment, and includes a cooling water jacket (not shown) provided separately for the boost converter 51 and the inverter 52.
A cooling water jacket provided on the inverter 52 is provided with a metal casing from a cooling water inlet 521 connected to the cooling water supply pipe 41 so as to orbit around the periphery thereof in a substantially horizontal plane as indicated by an arrow in the drawing. Formed within body 520 and leading to cooling water outlet 522. The cooling water outlet 522 is connected to the cooling water inlet 511 of the boost converter 51 via the relay pipe 53.
A cooling water jacket provided in boost converter 51 is formed in metal casing 510 from cooling water inlet 511 so as to go around the periphery thereof, and a cooling water jacket located below cooling water inlet 521 of inverter 52. It reaches water outlet 512. The cooling water outlet 522 is connected to the cooling water return pipe 42.
With such a configuration, in the PCU 5, after the cooling water from the cooling water supply pipe 41 flows through the cooling water jacket in the housing 520 of the inverter 52, the cooling water flows in the housing 510 of the boost converter 51 through the relay pipe 53. Through the cooling water jacket. Then, the cooling water is returned from the cooling water return pipe 42 to the cooling water pump 4.

ＰＣＵ５のうち、インバータ５２の筐体５２０の上面近傍には、車載充電器２の吸込ダクト２１の吸気口２１ａが開口している。より詳しくは、吸込ダクト２１が、吸気口２１ａを筐体５２０の上面にやや対向させるように傾斜した状態で、この吸気口２１ａを筐体５２０の上面近傍に開口させている。
そのため、車載充電器２によるバッテリ３の充電時には、車載充電器２の冷却ファン２２とともに冷却水ポンプ４が駆動されることにより、インバータ５２の筐体５２０近傍の空気が冷却水ポンプ４からの冷却水によって冷却され、この冷たい空気が吸込ダクト２１の吸気口２１ａから車載充電器２の内部に吸い込まれる。これにより、車載充電器２を効果的に冷却することができる。 In the PCU 5, near the upper surface of the housing 520 of the inverter 52, an intake port 21 a of the intake duct 21 of the vehicle-mounted charger 2 is opened. More specifically, the suction duct 21 is opened near the upper surface of the housing 520 in a state where the suction duct 21 is inclined so as to slightly face the upper surface of the housing 520.
Therefore, when the battery 3 is charged by the vehicle-mounted charger 2, the cooling water pump 4 is driven together with the cooling fan 22 of the vehicle-mounted charger 2, so that the air near the housing 520 of the inverter 52 is cooled by the cooling water pump 4. Cooled by water, this cold air is sucked into the vehicle-mounted charger 2 from the intake port 21 a of the intake duct 21. Thereby, the vehicle-mounted charger 2 can be cooled effectively.

以上のように、本実施形態によれば、車載充電器２の吸込ダクト２１の吸気口２１ａが、ＰＣＵ５のインバータ５２のうち冷却水ジャケットに冷却される筐体５２０の近傍に開口している。これにより、車載充電器２によるバッテリの充電時に、冷却ファン２２とともに冷却水ポンプ４を駆動してＰＣＵ５の冷却機構を機能させることで、冷却された筐体５２０近傍の空気が吸込ダクト２１の吸気口２１ａから車載充電器２内に吸入される。
したがって、バッテリ３の充電時には動作しないＰＣＵ５の冷却機構を利用することにより、新設の水冷機構などを必要としない簡便な構成で、効果的に車載充電器２を冷却することができる。 As described above, according to the present embodiment, the intake port 21a of the suction duct 21 of the in-vehicle charger 2 is opened near the housing 520 of the inverter 52 of the PCU 5 that is cooled by the cooling water jacket. Thereby, when the battery is charged by the vehicle-mounted charger 2, the cooling water pump 4 is driven together with the cooling fan 22 to cause the cooling mechanism of the PCU 5 to function, so that the cooled air in the vicinity of the housing 520 is sucked into the suction duct 21. It is sucked into the vehicle-mounted charger 2 through the mouth 21a.
Therefore, by using the cooling mechanism of the PCU 5 that does not operate when the battery 3 is charged, the in-vehicle charger 2 can be effectively cooled with a simple configuration that does not require a new water cooling mechanism or the like.

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The embodiment to which the present invention can be applied is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態では、ＰＣＵ５（インバータ５２）の冷却機構を利用して車載充電器２の冷却を行うこととしたが、冷却機構が利用される車両搭載機器は、ＰＣＵ５に限定されず、冷却機構を有するとともにバッテリ３の充電時には動作しないものであればよい。 For example, in the above-described embodiment, the on-board charger 2 is cooled using the cooling mechanism of the PCU 5 (inverter 52). However, the on-board equipment using the cooling mechanism is not limited to the PCU 5, but may be cooled. Any device that has a mechanism and does not operate when the battery 3 is charged may be used.

また、吸込ダクト２１は、インバータ５２のうち冷却機構による冷却部分の近傍に吸気口２１ａが開口していればよく、例えば、インバータ５２の筐体５２０上面に対し平行に設けられていてもよいし、当該筐体５２０に接触していてもよい。 In addition, the suction duct 21 only needs to have an intake port 21a opened near the cooling part of the inverter 52 by the cooling mechanism. For example, the suction duct 21 may be provided in parallel with the upper surface of the housing 520 of the inverter 52. , May be in contact with the housing 520.

１０車両
２車載充電器
２１吸込ダクト
２１ａ吸気口
２２冷却ファン
３バッテリ
４冷却水ポンプ
５ＰＣＵ
５２インバータ
５２０筐体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle 2 Onboard charger 21 Suction duct 21a Intake port 22 Cooling fan 3 Battery 4 Cooling water pump 5 PCU
52 Inverter 520 Case

Claims

A vehicle-mounted charger cooling structure for cooling a vehicle-mounted charger that charges a battery mounted on a vehicle,
The vehicle includes a vehicle-mounted device that has a cooling mechanism and does not operate when charging the battery,
The in-vehicle charger has a suction duct having one end communicating with the inside of the on-vehicle charger and having an intake port at the other end, and a cooling fan for sucking air from the suction duct toward the inside of the on-vehicle charger. With
An intake port of the suction duct is open in the vicinity of a cooling portion of the vehicle-mounted device by the cooling mechanism ,
A vehicle-mounted charger cooling structure , wherein the cooling fan is driven to cool the vehicle-mounted charger when the battery is charged by the vehicle-mounted charger and the vehicle-mounted device is not operating .

The on-board charger cooling structure according to claim 1, wherein the on-vehicle device is an electrical device that controls an output of the battery when the vehicle is running.

3. The on-board charger cooling structure according to claim 1, wherein the cooling mechanism is a water cooling mechanism in which cooling water is circulated to a cooling water jacket inside the vehicle-mounted device by a cooling water pump. 4.