JPH0624279A - 電気自動車用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却効率を向上させるとともに、車両への搭
載生に優れた電気自動車用冷却装置を提供すること。 【構成】 冷却液が流れる偏平なチューブ３の外壁面
に、高熱伝導グリスを介して電気部品２の放熱板２ａが
密着して取付けられている。チューブ３の両端部には、
一対のタンク４、５が接続されており、その一方のタン
ク４には、入口パイプ６と出口パイプ７とが接続される
とともに、入口パイプ６と出口パイプ７との間に、一方
のタンク４内を長手方向に区画する仕切板８が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に搭載され
る電気部品の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電気自動車では、パワートラ
ンジスタ等の発熱部品を含む電気部品の冷却方法として
空気冷却が一般的である。ところが、この空気冷却は、
外気温の高い夏場の始動時等で、速やかに冷却する必要
のある電気部品、例えば、半導体素子ユニット等の重要
機能を有する電気部品の冷却には適さない。

【０００３】そこで、図１０に示すような液冷式の冷却
装置が考えられる。この冷却装置は、銅等の熱伝導性に
優れた金属厚板１００と、この金属厚板１００内に配管
されたパイプ１０１より構成され、パイプ１０１内に冷
却液を循環させることで、金属厚板１００の外表面に接
触して取り付けられた電気部品１０２を冷却するもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の冷却
装置では、冷却液が流れるパイプ１０１に電気部品１０
２を直接接触させて冷却するものではなく、パイプ１０
１と電気部品１０２との間に金属厚板１００が介在され
るとともに、パイプ１０１自体の伝熱面積も小さいこと
等から接触熱抵抗が大きく冷却効率が悪い。

【０００５】また、冷却対象となる電気部品１０２の数
が増えると、図１１に示すように、金属厚板１００や取
付け用のブラケット１０３の大型化に伴って重量が増大
するため、軽量化、耐久強度が特に重要となる自動車へ
の適用は実用的ではない。

【０００６】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的は、冷却効率を向上させるとともに、車
両への搭載性に優れた電気自動車用冷却装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、上記目的を達成するために、電気自動車に搭載され
る電気部品の冷却装置で、熱伝導性に優れた材質より成
り、前記電気部品の放熱部が接触する偏平な外壁面を有
する押出成型品で内部を冷却液が流れるように設けられ
たチューブを備え、このチューブの前記外壁面と前記放
熱部との間に高熱伝導率の伝熱材を介在させて成ること
を技術的手段とする。

【０００８】また、請求項２記載の本発明は、上記目的
を達成するために、電気自動車に搭載される電気部品の
冷却装置であって、基板の一側面に設けられた電気部品
と、この基板よりも小さい開口部を持ち、この開口部に
前記基板の他側面を配することで冷却液が流れる流路を
形成するチューブと、前記基板の他側面と前記チューブ
の開口部とを締結する締結部材と、前記基板の他側面と
前記チューブの開口部との間を密着させるシール部材
と、を備える電気自動車用冷却装置を採用するものであ
る。

【０００９】

【作用】上記構成より成る請求項１記載の本発明の電気
自動車用冷却装置は、電気部品より生じる熱が、電気部
品の放熱部より、伝熱材およびチューブの外壁を介して
チューブ内を流れる冷却液に伝熱されることにより、冷
却液が加熱されて電気部品の冷却が行われる。

【００１０】この電気自動車用冷却装置では、冷却液が
流れるチューブの外壁面と電気部品の放熱部との間に、
高熱伝導率の伝熱材が介在されることにより、自動車の
振動やねじり等の外力に伴うチューブ外壁面と放熱部と
のクリアランスの変動による伝熱性能への影響を小さく
抑えることができる。

【００１１】また、冷却液が流れるチューブは、電気部
品の放熱部が接触する偏平な外壁面を有することから、
電気部品の放熱部に対するチューブの伝熱面積が大き
く、高い伝熱効率を得ることができる。

【００１２】また、請求項２記載の本発明の電気自動車
用冷却装置によれば、チューブに電気部品の放熱部より
も小さい開口部を開け、この開口部に電気部品の放熱部
を配して冷却液が流れる流路を形成することにより、電
気部品の放熱部が冷却液と直接熱交換される。

【００１３】基板の他側面とチューブの開口部との間に
はシール部材が介され、締結部材により他側面と開口部
とを締結しているため、流路から冷却液が洩れることは
無い。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の電気自動車用冷却装置の一実
施例を図１および図２を基に説明する。

【００１５】図１は電気自動車用冷却装置の斜視図であ
る。本実施例の電気自動車用冷却装置１（以下冷却装置
と略す）は、電気自動車に搭載される電気部品２を冷却
するもので、冷却液が流れる２本のチューブ３と、各チ
ューブ３の両端部に接続された一対のタンク４、５とを
備える。

【００１６】チューブ３は、断面が偏平形状を呈するア
ルミニウムの押出成型品で、チューブ３の長さ方向に延
びる内柱３ａにより内部が幅方向に複数に区画されて、
それぞれ冷却液が流れる通路３ｂを成す。この２本のチ
ューブ３は、一対のタンク４、５間で幅方向に並んで配
されている。

【００１７】タンク４、５は、断面が矩形状を呈するア
ルミニウム製で、チューブ３の端部がろう付けにより接
続されて、２本のチューブ３とそれぞれ連通されてい
る。一方のタンク４には、冷却液の流入口を成す入口パ
イプ６と、冷却液の流出口を成す出口パイプ７とが接続
されるとともに、入口パイプ６と出口パイプ７との間
に、一方のタンク４内を長手方向に入口室４ａと出口室
４ｂとに区画する仕切板８が設けられている。従って、
２本のチューブ３は、一対のタンク４、５間で冷却液の
往路側と帰路側を成し、往路側のチューブ３が、一方の
タンク４の入口室４ａに連通され、帰路側のチューブ３
が、一方のタンク４の出口室４ｂに連通されている。

【００１８】なお、冷却液としては、不凍液やシリコン
オイル等が適当である。冷却装置１によって冷却を必要
とする電気部品２（例えば、発熱量の大きなインバータ
等を含む部品）は、図２（電気部品２の取付け状態を示
す断面図）に示すように、電気部品２の放熱板２ａ（本
発明の放熱部）がチューブ３の偏平な外壁面３ｃに密着
するように、ユニットカバー２ｂとともにボルト９によ
ってチューブ３に固定されている。

【００１９】また、本実施例では、電気部品２の放熱板
２ａとチューブ３の外壁面３ｃとの間に、熱伝導性に優
れる高熱伝導グリス１０（本発明の伝熱材）が介在され
ており、放熱板２ａとチューブ３の外壁面３ｃとの間に
空気層が介入するのを防止している。

【００２０】この冷却装置１は、タンク４、５に取り付
けられた各ブラケット１１によって車体側へ固定されて
いる。次に、本実施例の作用を説明する。

【００２１】入口パイプ６より一方のタンク４の入口室
４ａに流入した冷却液は、入口室４ａより往路側チュー
ブ３の各通路３ｂに分配されて、各通路３ｂを他方のタ
ンク５に向かって流れる。他方のタンク５内に流入した
冷却液は、帰路側チューブ３の各通路３ｂに分配され
て、各通路３ｂを一方のタンク４に向かって流れた後、
一方のタンク４の出口室４ｂより出口パイプ７を介して
流出する。

【００２２】ここで、各チューブ３の外壁面３ｃに密着
された電気部品２は、各チューブ３内を流れる冷却液に
放熱することで速やかに冷却される。なお、電気部品２
からの放熱によって加熱された冷却液を、車内暖房用の
熱源として利用することにより、電気部品２からの有効
な排熱回収を行うことができる。

【００２３】本実施例では、チューブ３の外壁面３ｃと
電気部品２の放熱板２ａとの間に高熱伝導グリス１０が
介在されることにより、チューブ３と電気部品２との間
の伝熱性を高めことができる。

【００２４】また、高熱伝導グリス１０によって、チュ
ーブ３の外壁面３ｃと放熱板２ａとの間に、伝熱性能を
著しく低下させる空気層の介入を防止することができる
ため、自動車の振動やねじれ等の外力に伴うチューブ外
壁面３ｃと放熱板２ａとのクリアランス変動による伝熱
性能への影響を小さく抑えることができる。

【００２５】そして、この冷却装置１では、冷却液が流
れるチューブ３の外壁面３ｃに直接電気部品２の放熱板
２ａが密着することにより、従来技術で説明した冷却装
置と比較して、放熱板２ａに対するチューブ３の伝熱面
積を大きくすることができる。

【００２６】これらの結果、電気部品２とチューブ３と
の間の伝熱性能が改善されて、冷却効率の向上を図るこ
とができる。また、本実施例の冷却装置１は、銅等の厚
板を使用する必要がなく軽量なため、それに伴って、冷
却を必要とする電気部品２の数が増加しても、取付け用
のブラケット１１を大型化する必要もない。従って、軽
量化、コンパクト化を実現することができ、耐久強度、
特に耐振性に優れる。

【００２７】各電気部品２は、ユニット毎にボルト９で
固定することにより、メンテナンス性にも優れ、容易に
交換可能である。なお、本実施例では、他方のタンク５
で冷却液が往路側チューブ３から帰路側チューブ３へＵ
ターンする構造としたが、一方のタンク４内の仕切板８
を省略して、一方のタンク４に入口パイプ６を接続し、
他方のタンク５に出口パイプ７を接続することにより、
２本のチューブ３を同時に一方のタンク４から他方のタ
ンク５へ向かって冷却液が流れるような構造としても良
い。

【００２８】次に、本発明の第２実施例を示す。図３は
冷却装置１の斜視図である。この実施例の冷却装置１
は、一対のタンク４、５間で、高さ方向に２本のチュー
ブ３を重ねた構造を成すもので、第１実施例の冷却装置
１と比較して、搭載面積を小さくすることが可能であ
る。

【００２９】次に、本発明の第３実施例を示す。図４は
冷却装置１の斜視図である。この実施例の冷却装置１
は、図４に示すように、Ｕ字状に屈曲させたチューブ３
を使用することでタンク４、５を一つにまとめたもので
ある。この結果、より小型、軽量化を図ることができ
る。

【００３０】次に、本発明の第４実施例を示す。図５は
電気部品２とチューブ３の断面図、図６は電気部品２と
チューブ３の斜視図である。

【００３１】この実施例の冷却装置１は、図６に示すよ
うに、チューブ３の外壁面３ｃを凹面に形成するととも
に、電気部品２の放熱板２ａをチューブ３の凹面を成す
外壁面３ｃと嵌合する凸面とすることにより、チューブ
３と放熱板２ａとの接触面積を拡大して伝熱性能を向上
させるものである。

【００３２】次に、本発明の第５実施例を示す。図７は
チューブ３の断面図である。この冷却装置１は、偏平チ
ューブ３内に波型のインナフィン１２を挿入して、チュ
ーブ３内に複数の通路３ｂを形成したものである。

【００３３】次に、本発明の第６実施例を示す。図８は
冷却装置１の斜視図、図９は図８のＡ−Ａ断面図であ
る。この冷却装置１は、チューブ３の両端面を端板１
３、１４で塞ぐとともに、チューブ３の両端側で、端板
１３、１４より内側にチューブ３の各通路３ｂをチュー
ブ３の幅方向に連通する連通孔１５、１６を設け、一方
の連通孔１５には入口パイプ６を接続し、他方の連通孔
１６には出口パイプ７を接続することで、タンク４、５
を不要としたものである。

【００３４】このように、本発明の冷却装置１は、冷却
を必要とする電気部品２の数、あるいは搭載スペースに
よって、チューブ３の形状、位置、本数、長さ等を任意
に設定することができるため、車両への搭載自由度が非
常に大きくなる。

【００３５】次に、本発明の第７実施例を示す。図１２
は冷却装置１の斜視図、図１３は図１２のＢ−Ｂ断面
図、図１４は図１２のＣ−Ｃ断面図である。

【００３６】この冷却装置１は、電気部品２の放熱板２
ａの面積よりも小さい開口部２０ｂを持つ偏平形状のチ
ューブ２０を有する。このチューブ２０は、開口部２０
ｂに放熱板２ａを配することで内部に冷却液が流れる流
路を形成する。図１３の断面図に示すように、この放熱
板２ａの外周端面２ｂと、チューブ２０の接合面２０ａ
とを接合する。この外周端面２ｂと接合面２０ａとの接
合部の間隙には、この間隙から冷却液が洩れることの無
いように、弾性部材よりなるパッキン２１を配する。チ
ューブ２０には、パッキン２１を嵌める溝２０ｆを加工
しておく。放熱板２ａの外周端面２ｂには、ネジ９が貫
通可能なネジ穴２ｃが４つの角に設けられている。放熱
板２ａとチューブ２０との接合時に、ネジ穴２ｃに対応
するチューブ２０の位置には、ネジが貫通する貫通穴２
０ｅが設けられている。また、このネジ穴２ｃから冷却
液が洩れないように、偏平チューブ２０の両側端内部に
は、ネジがきられた洩れ止め部材２０ｃが配されてい
る。この構成にて、チューブ１に放熱板２ａが密着する
ように、ボルト９により固定する。

【００３７】このチューブ２０は、図１３及び図１４に
示すように、流路の断面積を狭くして冷却液の流速を高
め、放熱板２ａとの熱交換効率を上げるために、放熱板
２ａに対向する位置の底面２０ｄが放熱板２ａと平行に
内径側に窪ませて形成される。また、この成形加工によ
り冷却性能の向上と同時に熱交換器自体の強度を向上さ
せることができる。なお、洩れ止め部材２０ｃを、放熱
板２ａの冷却液の流入方向の長さ分だけ設けることで、
流路の断面積を小さくすることもできる。 上記の如く
構成することで、冷却液が流れるチューブに電気部品２
の放熱板２ａを密着させ、チューブ２０の開口部２０ｂ
を介して冷却液と放熱板２ａが直接熱交換できるため、
従来例での接触熱抵抗を著しく小さくすることができ、
冷却効率が大幅に向上する。

【００３８】また、チューブ２０に対して電気部品２を
ボルト９により取り付け固定する構造であるため、電気
部品２０を容易に取り外すことができる。補修・修理を
行う際には冷却液を流路内から抜き、その後ボルト９を
取り外すことで簡単に補修・修理を行うことができる。

【００３９】更に、冷却液の流路が偏平であるために熱
交換器の厚さが薄くなり、軽量でコンパクトな構造とす
ることができる。従って、車両搭載に際して自由度が大
きい。

【００４０】次に、本発明の第８実施例を示す。図１５
は冷却装置１の断面図である。この冷却装置１は、偏平
チューブ２０と電気部品２の放熱板２ａとの接合部に液
状のパッキン２２を用いたものである。この構成によれ
ば、第７実施例の如く、パッキン２１を挿入する溝２０
ｆを加工する必要が無い。

【００４１】次に、本発明の第９実施例を示す。図１６
は冷却装置１の断面図である。この冷却装置１は、電気
部品２の放熱板２ａのチューブ２０と接合される側の面
を凹凸状に形成してフィン２ｄを形成する。このフィン
２ｄにより冷却液と放熱板２ａとの伝熱面積が増加する
ので、放熱板２ａでの放熱性能を向上させることができ
る。

【００４２】次に、本発明の第１０実施例を示す。図１
７は冷却装置１の断面図である。この冷却装置１は、図
１２〜図１４に示す第７実施例でのチューブ２０と洩れ
止め部材２０ｃとを一体に成形したチューブ２３を用い
る例である。また、チューブ２３と放熱板２ａとで形成
される流路内に放熱板２ａに密着する波状のフィン２４
を介することで、上記の実施例と同様に、伝熱性能を向
上させることができる。また、フィン２４を流路内に介
在させているので、このフィン２４の体積分だけ流路の
断面積が小さくする事ができる。

【００４３】次に、本発明の第１１実施例を示す。図１
８は冷却装置１の断面図である。この冷却装置１は、放
熱板２ａとチューブ２３とからなる流路内側に向けて突
出する凸部２５を放熱板２ａに複数個形成する。この凸
部２５により上記の実施例と同様に放熱板２ａの伝熱面
積が増加すると共に、流路の断面積を狭くできるので、
上記の第７実施例〜第９実施例に示すように、底面２０
ｄを流路内周方向に窪ませて形成する必要が無い。

【００４４】次に、本発明の第１２実施例を示す。図１
９は冷却装置１の断面図である。この冷却装置１は、流
路の断面積を狭くするために、チューブ２３内の放熱板
２ａに対向する位置に、放熱板２ａの開口部と略同面積
の整流板２６を配する。このように整流板２６を流路内
に配することで、上記の第７実施例〜第９実施例に示す
ように、底面２０ｄを流路内周方向に窪ませて形成する
必要が無い。

【００４５】なお、上記の実施例では、放熱板２ａとチ
ューブ２０、２３とをボルト９にて結合して流路を形成
する構成としたが、図２０に示すように、コ字状のカシ
メ部材２７により放熱板２ａとチューブ２０、２３とを
挟み込み、かしめる構成としても良い。

【００４６】また、図２１の斜視図に示すように、チュ
ーブ２８を上記の実施例のチューブ２３と同様に形成
し、放熱板２ａは、チューブ２８の側面２８ａと密着す
る側板２９を設ける構成とする。この側板２９には、ボ
ルト９が貫通する貫通穴２９ａが形成されており、ま
た、チューブ２８内に冷却液を流入させる流入管３０の
位置に対応する切欠き２９ｂが形成されている。このよ
うに、放熱板２ａを平板で無く、チューブ２８の側面ま
で覆い、側面にてボルト９により放熱板２ａとチューブ
２８とを結合する構成としても良い。

【００４７】また、夫々の実施例における形状を組み合
わせても良い。上記の構造によれば、発熱部品の数が増
加しても、熱交換器自体が内部が中空なチューブより形
成されるため、従来例の様に重量が急激に増大せず、耐
久性の悪化につながらない。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の本発明の冷却装置は、冷
却液が流れるチューブに直接電気部品の放熱部を密着さ
せるとともに、チューブの外壁面と電気部品の放熱部と
の間に高熱伝導率の伝熱材を介在させたことで伝熱性能
を高めることができ、その結果、冷却効率を向上させる
ことができる。

【００４９】また、請求項２記載の本発明の冷却装置
は、チューブに電気部品の放熱部よりも小さい開口部を
開け、この開口部に電気部品の放熱部を配して冷却液が
流れる流路を形成することにより、電気部品の放熱部が
冷却液と直接熱交換される。従って、電気部品の冷却効
率を向上させることができる。

【００５０】また、チューブの形状や本数等を任意に設
定することができるため、車両への搭載性にも優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る冷却装置の斜視図である。

【図２】第１実施例に係る電気部品の取付け状態を示す
断面図である。

【図３】第２実施例に係る冷却装置の斜視図である。

【図４】第３実施例に係る冷却装置の斜視図である。

【図５】第４実施例に係る電気部品とチューブの断面図
である。

【図６】第４実施例に係る電気部品とチューブの斜視図
である。

【図７】第５実施例に係るチューブの断面図である。

【図８】第６実施例に係る冷却装置の斜視図である。

【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。

【図１０】従来技術を示す冷却装置の斜視図である。

【図１１】従来技術の他の例を示す冷却装置の斜視図で
ある。

【図１２】第７実施例に係る冷却装置の斜視図である。

【図１３】図１２のＢ−Ｂ断面図である。

【図１４】図１２のＣ−Ｃ断面図である。

【図１５】第８実施例に係る冷却装置の断面図である。

【図１６】第９実施例に係る冷却装置の断面図である。

【図１７】第１０実施例に係る冷却装置の断面図であ
る。

【図１８】第１１実施例に係る冷却装置の断面図であ
る。

【図１９】（Ａ）は、第１２実施例に係る冷却装置の断
面図である。（Ｂ）は、（Ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

【図２０】本発明の第１３実施例に係る冷却装置の斜視
図である。

【図２１】本発明の第１４実施例に係る冷却装置の要部
断面図である。

【符号の説明】

１ 冷却装置 ２ 電気部品 ２ａ 放熱板（放熱部） ３ チューブ ３ｃ 外壁面 １０ 高熱伝導グリス（伝熱材） ２０ チューブ ２１ パッキン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気自動車に搭載される電気部品の冷却装
   置で、熱伝導性に優れた材質より成り、前記電気部品の
   放熱部が接触する偏平な外壁面を有する押出成型品で内
   部を冷却液が流れるように設けられたチューブを備え、
   このチューブの前記外壁面と前記放熱部との間に高熱伝
   導率の伝熱材を介在させて成る電気自動車用冷却装置。
2. 【請求項２】電気自動車に搭載される電気部品の冷却装
   置であって、 基板の一側面に設けられた電気部品と、 この基板よりも小さい開口部を持ち、この開口部に前記
   基板の他側面を配することで冷却液が流れる流路を形成
   するチューブと、 前記基板の他側面と前記チューブの開口部とを締結する
   締結部材と、 前記基板の他側面と前記チューブの開口部との間を密着
   させるシール部材と、 を備える電気自動車用冷却装置。