JP2013154839A - パワーコントロールユニットの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の低減およびパワーコントロールユニットの小型化を図ることができる、パワーコントロールユニットの冷却構造を提供する。
【解決手段】パワーコントロールユニット２１は、車室４内の車幅方向の中央部に配置されている。パワーコントロールユニット２１のケース２２には、凸部３０が形成されている。凸部３０は、車両１のフロアパネル６から車外に突出している。凸部３０内には、ヒートシンク３１および高電圧ケーブル３２とインバータ２４との結線部が収容されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッドカーに備えられるパワーコントロールユニットの冷却構造に関する。

モータを駆動源として搭載する電気自動車やハイブリッドカーなどの車両において、インバータおよびＤＣ−ＤＣコンバータを１つのパワーコントロールユニットとして設けたものが提供されている。

インバータは、たとえば、バッテリから出力される直流電力をモータに供給される交流電力に変換するために使用される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータは、たとえば、バッテリから出力される直流電力を補機の駆動に適した電圧の直流電力に変換するために使用される。

インバータの使用時には、インバータが発熱する。そのため、パワーコントロールユニットを冷却するための構造は、パワーコントロールユニットを備える車両に必須である。パワーコントロールユニットを冷却するための構造としては、たとえば、パワーコントロールユニット内に冷却媒体が流通する配管を配設した構造や、パワーコントロールユニット内にエアフローを導入するファンを設けた構造が提案されている。

特開２００９−２６１１２５号公報

しかしながら、配管やファンを設けた構造は、部品点数が多く、パワーコントロールユニットを大型化させるという問題を有している。

本発明の目的は、部品点数の低減およびパワーコントロールユニットの小型化を図ることができる、パワーコントロールユニットの冷却構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るパワーコントロールユニットの冷却構造は、走行用モータを備える車両に適用され、前記走行用モータに供給される電力を蓄積するバッテリ、前記バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ、前記インバータからの発熱を放散するヒートシンクおよび前記バッテリから出力される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータをケース内に備えるパワーコントロールユニットを冷却するための構造である。前記パワーコントロールユニットは、車室内の車幅方向の中央部に配置されている。前記ケースにおける前記ヒートシンクおよび前記走行用モータに接続されたケーブルと前記インバータとの結線部を収容した部分は、前記車両のフロアパネルから車外に突出している。

パワーコントロールユニットのケース内には、バッテリ、インバータ、ヒートシンクおよびＤＣ−ＤＣコンバータが収容されている。たとえば、バッテリから出力される直流電力がインバータで交流電力に変換され、その交流電力がインバータに結線されたケーブルを介して走行用モータに供給される。また、バッテリから出力される直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータで異なる電圧の直流電力に変換され、その変換後の直流電力が車両に搭載されている補機などに供給される。

パワーコントロールユニットは、車室内の車幅方向の中央部に配置されている。パワーコントロールユニットのケースの一部は、車両のフロアパネルから車外に突出（露出）しており、この部分には、ヒートシンクおよびケーブルとインバータとの結線部が収容されている。

ケースにおける車外に突出した部分には、車両の走行時に外気（走行風）が当たる。これにより、ケースにおける車外に突出した部分を冷却することができ、ひいては、その部分内に収容されたヒートシンクを冷却することができる。そのため、パワーコントロールユニットの冷却のために、冷却媒体が流通する配管やファンが不要である。その結果、部品点数の低減およびパワーコントロールユニットの小型化を図ることができる。さらには、部品点数の低減による低コスト化を図ることができる。

また、ケーブルとインバータとの結線部がケースにおける車外に突出した部分内に収容されているので、車外からのアクセスでケーブルをインバータに結線することができる。よって、ケーブルとインバータとの結線の作業性がよく、結線の作業を楽に行うことができる。

さらに、ケースにおけるバッテリ、インバータおよびＤＣ−ＤＣコンバータを収容した部分が車室内に配置されているので、その部分に特別な防水構造（防水対策）を設ける必要がない。そのため、パワーコントロールユニットのさらなる低コスト化を図ることができる。

また、ファンが不要であるので、ファンの作動音などの雑音およびファンの故障が発生しないという利点もある。

フロアパネルの車幅方向の中央部に、車室内に突出したセンタトンネルが形成されている場合、パワーコントロールユニットは、車室内の前部でセンタトンネル上に配置されていることが好ましい。

この構成によれば、ケースにおける車外に突出した部分がセンタトンネル内に配置される。そのため、フロアパネルと地面との間隔を広げることなく、ケースの一部を車外に露出させることができる。

また、車両の走行時には、センタトンネル内を外気が大きい流速で通過するので、ケースにおける車外に突出した部分に収容されたヒートシンクを良好に冷却することができる。

本発明によれば、パワーコントロールユニットの冷却に必要な部品の点数を低減することができ、ひいては、その部品点数の低減による低コスト化を図ることができる。また、パワーコントロールユニットの小型化を図ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るパワーコントロールユニットの冷却構造が適用された車両の平面図である。 図２は、図１に示された切断面線Ａ−Ａにおける車両の断面図である。 図３は、図１に示された切断面線Ｂ−Ｂにおける車両の断面図である。 図４は、要部の拡大図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るパワーコントロールユニットの冷却構造が適用された車両の平面図である。図２は、図１に示された切断面線Ａ−Ａにおける車両の断面図である。図３は、図１に示された切断面線Ｂ−Ｂにおける車両の断面図である。

車両１は、モータ２を駆動源として搭載する電気自動車またはハイブリッドカーである。

車両１の最前部には、エンジンルーム３が設けられている。モータ２は、エンジンルーム３内に収容されている。

車両１におけるエンジンルーム３の後方には、車室４が設けられている。車室４内の最前部には、インストルメントパネル（ダッシュボード）５が配置されている。また、車室４内の前部には、フロアパネル６上に、運転席７および助手席８が車幅方向（左右方向）に並べて配置されている。さらに、車室４内には、図１，２に示されるように、運転席７および助手席８の後方に、後部座席９が配置されている。

また、車両１には、図２に示されるように、エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）９が装備されている。エアコンディショナ１０は、インストルメントパネル５の内側に配置されている。エアコンディショナ１０は、エバポレータおよび送風ファンなどを備えており、インストルメントパネル５には、送風ファンにより生成される送風が吹き出す吹き出し口１１が配置されている。

フロアパネル６には、図３に示されるように、車幅方向（左右方向）の中央部に、その車幅方向の両側部分に対して車室４内に突出したセンタトンネル１２が形成されている。センタトンネル１２は、断面形状が下方に向かって開いた略コ字状をなしている。

そして、センタトンネル１２上には、パワーコントロールユニット２１が配置されている。

パワーコントロールユニット２１は、前後方向に長い略直方体形状のケース２２を備えている。

ケース２２内の前端部には、図１に示されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３およびインバータ２４が上下に積層された状態で収容されている。また、ケース２２内において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３およびインバータ２４の後方には、バッテリ２５が収容されている。

ケース２２の後壁２６には、吸気ダクト２７が接続されている。吸気ダクト２７は、後壁２６から後方に少し延び、下方に湾曲して、開放端である下端部がフロアカーペットに形成された開口に接続されている。また、ケース２２の前壁２８には、ケース２２内の空気を排出する排出口（図示せず）が形成されている。排出口は、エアコンディショナ１０に臨んでいる。

エアコンディショナ１０が作動されると、吸気ダクト２７に車室４内の空気が取り込まれる。吸気ダクト２７に取り込まれた車室４内の空気は、ケース２２内を通過して、エアコンディショナ１０に供給される。

ケース２２の底壁２９の前端部には、図２に示されるように、下方に突出した凸部３０が形成されている。凸部３０は、図３に示されるように、フロアパネル６（センタトンネル１２の上面）を貫通しており、センタトンネル１２内で車外に露出している。凸部３０内には、図２，４に示されるように、インバータ２４で発生する熱を放散（放熱）するためのヒートシンク３１が収容されている。また、凸部３０内において、高電圧ケーブル３２の一端がインバータ２４に結線されている。高電圧ケーブル３２の他端は、モータ２に接続されている。

バッテリ２５から出力される直流電力は、インバータ２４で交流電力に変換され、交流電力が高電圧ケーブル３２を介してモータ２に供給される。また、バッテリ２５から出力される直流電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３で異なる電圧の直流電力に変換され、その変換後の直流電力が車両１に搭載されている補機などに供給される。

以上のように、パワーコントロールユニット２１は、車室４内の車幅方向の中央部に配置されている。パワーコントロールユニット２１のケース２２には、凸部３０が形成されている。凸部３０は、車両１のフロアパネル６から車外に突出している。凸部３０内には、ヒートシンク３１および高電圧ケーブル３２とインバータ２４との結線部が収容されている。

凸部３０には、車両１の走行時に外気（走行風）が当たる。これにより、凸部３０を冷却することができ、ひいては、凸部３０内に収容されたヒートシンク３１を冷却することができる。そのため、パワーコントロールユニット２１の冷却のために、冷却媒体が流通する配管やファンが不要である。その結果、部品点数の低減およびパワーコントロールユニット２１の小型化を図ることができる。さらには、部品点数の低減による低コスト化を図ることができる。

また、高電圧ケーブル３２とインバータ２４との結線部が凸部３０内に収容されているので、車外からのアクセスで高電圧ケーブル３２をインバータ２４に結線することができる。よって、高電圧ケーブル３２とインバータ２４との結線の作業性がよく、結線の作業を楽に行うことができる。

さらに、ケース２２におけるＤＣ−ＤＣコンバータ２３、インバータ２４およびバッテリ２５を収容した部分が車室４内に配置されているので、その部分に特別な防水構造（防水対策）を設ける必要がない。そのため、パワーコントロールユニット２１のさらなる低コスト化を図ることができる。

また、ファンが不要であるので、ファンの作動音などの雑音およびファンの故障が発生しないという利点もある。

さらにまた、パワーコントロールユニット２１がセンタトンネル１２上に配置されており、凸部３０がセンタトンネル１２内に配置されている。そのため、フロアパネル６と地面との間隔を広げることなく、凸部３０を車外に露出させることができる。

また、車両１の走行時には、センタトンネル１２内を外気が大きい流速で通過するので、凸部３０内に収容されたヒートシンク３１を良好に冷却することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、モータ２に代えて、モータジェネレータが備えられてもよい。この場合、モータジェネレータで発生した交流電力は、インバータ２４で直流電力に変換され、その直流電力がバッテリ２５に供給される。

また、吸気ダクト２７に車室４内の空気が取り入れられるとしたが、吸気ダクト２７の開放端が車外に開放されて、吸気ダクト２７に車外の空気が取り入れられてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 車両
２ モータ（走行用モータ）
６ フロアパネル
１２ センタトンネル
２１ パワーコントロールユニット
２２ ケース
２３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２４ インバータ
２５ バッテリ
３１ ヒートシンク
３２ 高電圧ケーブル（ケーブル）

Claims (2)

1. 走行用モータを備える車両に適用され、前記走行用モータに供給される電力を蓄積するバッテリ、前記バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ、前記インバータからの発熱を放散するヒートシンクおよび前記バッテリから出力される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータをケース内に備えるパワーコントロールユニットを冷却するための構造であって、
   前記パワーコントロールユニットは、車室内の車幅方向の中央部に配置され、
   前記ケースにおける前記ヒートシンクおよび前記走行用モータに接続されたケーブルと前記インバータとの結線部を収容した部分は、前記車両のフロアパネルから車外に突出している、パワーコントロールユニットの冷却構造。
2. 前記フロアパネルの前記車幅方向の中央部には、前記車室内に突出したセンタトンネルが形成されており、
   前記パワーコントロールユニットは、前記車室内の前部で前記センタトンネル上に配置されている、請求項１に記載のパワーコントロールユニットの冷却構造。

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