(57)【要約】【課題】エンジンコンパートメント内の過密化を解消し、かつ、バッテリ付近の設置自由度も大幅に縮小することがない、電力変換装置の冷却装置を提供する。【解決手段】高圧バッテリ１０内に冷却風ＣＡを導入するための送風ダクト３１の一部分を、放熱ダクト４１で中継する。そして、その放熱ダクト４１にＤＣ／ＤＣコンバータ４０を取り付ける。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、高圧バッテリ１０と共通の冷却媒体である冷却風ＣＡによって冷却される。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０をエンジンコンパートメント９０の外部に設置することができ、エンジンコンパートメント９０の過密化を低減することができる。また、送風ダクト３１の基本的構造を変更する必要がないため、高圧バッテリ１０付近の設置自由度を大幅に縮小することはない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に設けられた電圧の異なる少なくとも２つのバッテリの一方から他方へ充電を行うために、前記２つのバッテリの間で電圧の変換を行う電力変換装置の冷却装置であって、
前記一方のバッテリへ冷却風を送るための送風ダクトの一部分を中継する放熱ダクトを備え、前記放熱ダクト内を流れる冷却風によって前記電力変換装置を冷却することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記放熱ダクトは、金属により構成されており、
前記電力変換装置は、前記放熱ダクトの外周面上に設置されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記放熱ダクトは、樹脂により構成されており、
前記電力変換装置を構成する部品は、前記放熱ダクトの内部流路に露出されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記放熱ダクトは、樹脂により構成されており、
前記放熱ダクトを構成する樹脂の内部に、前記電力変換装置の電気配線が埋め込まれていることを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に用いられる電力変換装置の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーなど、モータを車両の走行に用いる電動自動車は、モータを駆動するための高圧バッテリと、ランプやオーディオ等を駆動するための補機バッテリとを備えている。図４は、従来の電動自動車１００における高圧バッテリ１１０や補機バッテリ１２０等の構成を示した図である。
【０００３】
高圧バッテリ１１０は、たとえばリアシートの下部などに設置されている。高圧バッテリ１１０は、充放電に伴って熱を帯びるため、これを冷却するための空冷機構１３０を備えている。空冷機構１３０は、送風ダクト１３１とファン１３２とを有し、ファン１３２を動作させることによって、送風ダクト１３１を通って高圧バッテリ１０内へ冷却風ＣＡを導入する構成となっている。
【０００４】
一方、補機バッテリ１２０は、電力変換装置であるＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を介して高圧バッテリ１１０と接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、高圧バッテリ１１０から供給される電力を低電圧に変換して補機バッテリ１２０に与え、補機バッテリ１２０を充電する。
【０００５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、スイッチング素子、トランス、整流ダイオード、平滑コイル等の部品を有し、これらの部品から熱量を損失する。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、電動自動車１００のエンジンコンパートメント１９０内に収容され、エンジンコンパートメント１９０内のインバータ１５０と共通の水冷機構１６０によって冷却される構成となっていた。
【０００６】
ＤＣ／ＤＣコンバータをエンジンコンパートメント内に配置した構成については、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１１４７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年においては、エンジンコンパートメント１９０内の過密化が問題となっている。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の熱量の損失を低減させることによって水冷を不要とし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を高圧バッテリ１１０付近へ移設することが検討されている。
【０００９】
しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を高圧バッテリ１１０付近へ移設すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を空冷するための空冷機構も高圧バッテリ１１０付近に設ける必要があり、高圧バッテリ１１０付近の設置自由度が大幅に縮小してしまう。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、エンジンコンパートメント内の過密化を低減し、かつ、バッテリ付近の設置自由度も大幅に縮小することがない、電力変換装置の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、自動車に設けられた電圧の異なる少なくとも２つのバッテリの一方から他方へ充電を行うために、前記２つのバッテリの間で電圧の変換を行う電力変換装置の冷却装置であって、前記一方のバッテリへ冷却風を送るための送風ダクトの一部分を中継する放熱ダクトを備え、前記放熱ダクト内を流れる冷却風によって前記電力変換装置を冷却することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の冷却装置であって、前記放熱ダクトは、金属により構成されており、前記電力変換装置は、前記放熱ダクトの外周面上に設置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の冷却装置であって、前記放熱ダクトは、樹脂により構成されており、前記電力変換装置を構成する部品は、前記放熱ダクトの内部流路に露出されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の冷却装置であって、前記放熱ダクトは、樹脂により構成されており、前記放熱ダクトを構成する樹脂の内部に、前記電力変換装置の電気配線が埋め込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜４に記載の発明によれば、バッテリ用の送風ダクトの一部分を放熱ダクトによって中継し、電力変換装置を、バッテリと共通の冷却風によって冷却する。したがって、電力変換装置をエンジンコンパートメントの外部に設置することができ、エンジンコンパートメント内の過密化を低減することができる。また、送風ダクトの一部分に放熱ダクトを設けるため、送風ダクトの基本的構造を変更することなく電力変換装置用の冷却装置を配置することができる。このため、バッテリ付近の設置自由度を大幅に縮小することがない。
【００１６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、熱伝導率の高い金属を材料として放熱ダクトを構成している。このため、放熱ダクトの外周面に電力変換装置を取り付けることによって、容易に優れた放熱効果を得ることができる。
【００１７】
特に、請求項３に記載の発明によれば、成型容易な樹脂を材料として放熱ダクトを構成している。このため、送風ダクトの一部分に放熱ダクトを容易に接続することができる。また、発熱源となる部品に直接的に冷却風を当てるため、電力変換装置を効率よく冷却することができる。
【００１８】
特に、請求項４に記載の発明によれば、成型容易な樹脂を材料として放熱ダクトを構成している。このため、送風ダクトの一部分に放熱ダクトを容易に接続することができる。また、放熱ダクトを構成する樹脂の内部に電気配線を埋め込むため、配線を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜１．電力系の構成について＞
図１は、本発明に係る冷却装置７０を備えた電動自動車１の電力系の構成を示したブロック図である。この電動自動車１は、高圧バッテリ１０、補機バッテリ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０等を備えている。
【００２０】
高圧バッテリ１０は、走行用のモータを駆動するための電源となる。高圧バッテリ１０は充電可能な２次電池により構成されており、例えば２００Ｖのニッケル水素電池やリチウムイオン電池が用いられる。高圧バッテリ１０は、リアシートの下部などに設置される。すなわち、高圧バッテリ１０は、エンジンコンパートメント９０の外部に設置される。
【００２１】
高圧バッテリ１０は、充放電に伴って熱を帯びるため、空冷機構３０を備えている。空冷機構３０は、送風ダクト３１とファン３２とを有し、ファン３２を動作させることによって、送風ダクト３１を通って高圧バッテリ１０内へ冷却風ＣＡを導入する構成となっている。高圧バッテリ１０内へ導入された冷却風ＣＡは、高圧バッテリ１０内に設けられたバッテリモジュールの隙間を流れ、高圧バッテリ１０を冷却する。送風ダクト３１には、樹脂製またはゴム製の配管が用いられる。また、ファン３２には、シロッコファン等の電動ファンが用いられる。
【００２２】
補機バッテリ２０は、ランプやオーディオ等を駆動するための電源となる。補機バッテリ２０は、高圧バッテリ１０よりも電圧の低い電源であり、例えば１４Ｖの鉛蓄電池が用いられる。補機バッテリ２０は、トランクルームの脇などに設置される。すなわち、補機バッテリ２０も、エンジンコンパートメント９０の外部に設置される。
【００２３】
補機バッテリ２０は、電力変換装置であるＤＣ／ＤＣコンバータ４０を介して高圧バッテリ１０と電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、高圧バッテリ１０から供給される電力を、補機バッテリ２０の電圧に変換し、補機バッテリ２０を充電する。具体的には、高圧バッテリ１０から供給される直流電流を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０内のトランジスタブリッジ回路で一旦交流に変換する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０内のトランスで電圧を低下させた後、整流・直流化して、補機バッテリ２０へ供給する。
【００２４】
この電動自動車１においては、高圧バッテリ１０からの直流電流をモータ駆動用の交流電流に変換するためのインバータ５０と、インバータ５０を冷却するための水冷機構６０とは、エンジンコンパートメント９０の内部に配置される。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、エンジンコンパートメント９０の外部に配置され、高圧バッテリ１０の送風ダクト３１に取り付けられる。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、送風ダクト３１に直接または所定の部材を介して取り付けられる。そして、送風ダクト３１を流れる冷却風ＣＡによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が冷却される。すなわち、送風ダクト３１の一部分に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を冷却するための冷却装置７０が構成されている。以下には、このＤＣ／ＤＣコンバータ４０の冷却装置７０について、説明する。
【００２６】
＜２．ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の冷却装置７０について＞
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の冷却装置７０の概略を示した斜視図である。冷却装置７０は、送風ダクト３１の一部分に介挿された放熱ダクト４１により構成されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、この放熱ダクト４１の外周面に取り付けられている。なお、図２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は２つに分割されて放熱ダクト４１に取り付けられている。
【００２７】
放熱ダクト４１内には、高圧バッテリ１０と共通の冷却媒体である冷却風ＣＡが、高圧バッテリ１０と共通のファン３２（図１参照）によって流される。そして、放熱ダクト４１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０において発生した熱を、放熱ダクト４１内を流れる冷却風ＣＡへ向けて放熱させることができる。このように、放熱ダクト４１は、送風ダクト３１の冷却風ＣＡの流れを中継する役割と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０から発生する熱を放熱させる役割とを果たしている。
【００２８】
放熱ダクト４１は、たとえば、アルミニウム等の金属を材料として構成することができる。金属を材料とすれば、熱伝導率が高いため、優れた放熱効果を得ることができる。このため、放熱ダクト４１の外周にＤＣ／ＤＣコンバータ４０を取り付けることによって、十分に冷却を行うことができる。一方、放熱ダクト４１は、樹脂を材料として構成してもよい。樹脂を材料とすれば、成型や送風ダクト３１への接続を容易に行うことができる。
【００２９】
より効率のよい放熱効果を得るために、冷却装置７０を図３のように構成してもよい。図３は、放熱ダクト４１を冷却風ＣＡの流れと平行な平面で切断した断面図である。図３の冷却装置７０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチング素子、トランス、整流ダイオード、平滑コイル等の部品４２を、放熱ダクト４１の部材に直接埋め込んで保持している。そして、これらの部品４２を、放熱ダクト４１の内部流路４１ａに露出させている。このようにすれば、発熱源となる部品４２に直接冷却風ＣＡが当たるため、これらの部品４２を効率よく冷却することができる。
【００３０】
特に、放熱ダクト４１を樹脂により構成する場合には、金属を材料とした場合と比較して熱伝導率は低くなるが、図３のような構成をとれば、放熱効果を向上させることができる。樹脂材料には、気密性を保持したまま部品４２を容易に埋め込むことができる。部品４２の間を接続する電気配線は、放熱ダクト４１の外側や内側を通してもよいし、図３に示した電気配線４３のように、放熱ダクト４１を構成する樹脂の内部に埋め込んでもよい。
【００３１】
以上のように、この電動自動車１においては、高圧バッテリ１０と共通の冷却媒体である冷却風ＣＡによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を冷却している。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０をエンジンコンパートメント９０の外部に設置することができ、エンジンコンパートメント９０の過密化を低減することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０に独自の冷却媒体を与える必要がないため、高圧バッテリ１０付近の設置自由度を大幅に縮小することもない。
【００３２】
特に、この電動自動車１においては、送風ダクト３１の基本的構造を変更することなく、その一部分にＤＣ／ＤＣコンバータ４０の冷却装置７０を介挿している。このため、高圧バッテリ１０付近の設置自由度をさらに向上させることができる。
【００３３】
＜３．その他＞
ファン３２は、所定のコンピュータからの電気信号に基づいて動作させることができる。特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作状況（動作時間や実測温度など）に基づいてファン３２の回転数を制御すれば、効率よくＤＣ／ＤＣコンバータ４０を冷却することができる。
【００３４】
上記の例では、冷却装置７０を、ファン３２と高圧バッテリ１０との間の位置Ｐ１に配置していた。しかしながら、図１に仮想線で示したように、冷却装置７０は、ファン３２よりも上流側の位置Ｐ２に配置してもよいし、高圧バッテリ１０よりも下流側の位置Ｐ３に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の冷却装置を備えた電動自動車の電力系の構成を示したブロック図である。
【図２】ＤＣ／ＤＣコンバータの冷却装置の概略を示した斜視図である。
【図３】放熱ダクトを冷却風の流れと平行な平面で切断した断面図である。
【図４】従来の電動自動車の電力系の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    電動自動車
１０    高圧バッテリ
２０    補機バッテリ
３０    空冷機構
３１    送風ダクト
３２    ファン
４０    コンバータ
４１    放熱ダクト
４３    電気配線
５０    インバータ
６０    水冷機構
７０    冷却装置
９０    エンジンコンパートメント
ＣＡ    冷却風
【図１】
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【図２】
2006282129.tif 000004
【図３】
2006282129.tif 000005
【図４】
2006282129.tif 000006