(57)【要約】【課題】回路基板の表面での結露を抑制するＤＣ／ＤＣコンバータを提供する。【解決手段】車室を有する自動車に配置されるＤＣ／ＤＣコンバータ１であって、冷却空気として、車室の空気を取り込むように形成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、電気回路を有する回路基板３と、回路基板３を内部に配置するためのコンバータケース２と、空気の流れに抵抗を与えるスポンジ１９とを備える。コンバータケース２は、冷却空気を内部に導入するための開口部２ａを有する。スポンジ１９は、開口部２ａに流路を閉塞するように配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人が乗車する車室を有する自動車に配置される電気装置であって、
電気回路を有する回路基板と、
前記回路基板を内部に配置するための基板ケースと、
前記基板ケースに冷却空気を送るための給気ダクトと、
空気の流れに抵抗を与える抵抗部材と
を備え、
前記基板ケースは、前記冷却空気を内部に導入するための導入口を有し、
前記抵抗部材は、前記給気ダクトおよび前記導入口のうち少なくとも一方に、流路を閉塞するように配置され、
前記冷却空気として、前記車室の空気を取り込むように形成されている、電気装置。
【請求項２】
前記抵抗部材は、スポンジを含む、請求項１に記載の電気装置。
【請求項３】
前記電気回路は、直流の電圧を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ回路を含む、請求項１または２に記載の電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載される電気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機を駆動源として用いる電気自動車や、電動機とエンジンなどのその他の駆動源とを組み合わせたいわゆるハイブリッド電気自動車が実用化されている。このような自動車においては、電動機にエネルギである電気を供給するための蓄電機器が搭載される。蓄電機器としては、たとえば、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、またはリチウムイオン電池などに代表される繰り返し充放電が可能な二次電池やキャパシタなどが用いられる。蓄電機器は、ケースに収容されて蓄電パックとして車体に搭載される。
【０００３】
蓄電パックには、蓄電機器の他に、たとえば、直流の電圧を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータや、直流の電気を交流に変換するためのインバータなどが載置される場合がある。
【０００４】
これらのＤＣ／ＤＣコンバータやインバータなどの電気の状態を変換する電力変換器は、駆動することにより発熱する。また、蓄電機器においても充電または放電を行なうことにより発熱する。蓄電パックには、蓄電機器および電力変換器などを冷却するために、冷却空気が導入される場合がある。
【０００５】
特開２００５−９４９２８号公報においては、車室内と隔離された荷室内に設置された車両走行用の動力源としての電池と、車室内の空気を電池に導くための冷却通路と、冷却通路の途中から分岐して荷室と連通する通路と、冷却通路の分岐部付近に介装され、通路の切替えを行なう切替え弁と、冷却通路に車室内から電池側へ向けて空気を流すための送風手段とを有する車両用電池の冷却装置が開示されている。
【０００６】
特開２００６−１１７０９６号公報においては、電池パックに接続される吸気ダクトと、電池パックを冷却するための冷却風を送風することで電池パックを冷却する送風ファンと、吸気ダクトに設けられ、吸気ダクト内の圧力が所定の範囲外となれば吸気ダクト内と吸気ダクト外とを連通する非常弁とを備える電池パックの冷却構造が開示されている。
【０００７】
また、特開２００４−２９３５５４号公報においては、吸入冷媒の通過する吸入通路の下方にインバータ装置の発熱源であるインバータ回路を配置することにより、インバータ回路自体のほか、下降冷気によりインバータ回路以外の部品も冷却されるとともに、対流冷気によりインバータ装置内を効率的に冷却して温度差を低減することにより結露を防止できる電動圧縮機が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−９４９２８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１７０９６号公報
【特許文献３】特開２００４−２９３５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電気自動車やハイブリッド自動車においては、車体のいずれかの位置に蓄電機器を備える蓄電パックが配置され、蓄電パックが冷却空気により冷却される。上記の特開２００６−１１７０９６号公報に開示されているように、人が乗車する車室内の空気を取り入れることによって蓄電パックなどを冷却する場合がある。
【０００９】
車室内の空気は、人が適する温度に調節される。たとえば、温度の高い夏期においては冷房が行なわれる。温度の低い冬期においては暖房が行なわれる。このように、車室内の空気の温度は、季節を問わずにほぼ一定であるために、車室の空気を冷却空気として用いることにより蓄電パックの安定した冷却を行なうことができる。
【００１０】
車室内の空気を取り込んで蓄電パックを冷却する自動車においては、蓄電パックに配置されている電力変換器などの回路基板の表面で結露する場合があるという問題があった。たとえば、夏期に、自動車を太陽光の当たる場所に放置する。夜間には太陽光が当たらないために、蓄電パックおよび車室内の空気の温度が下降する。この状態で、たとえば、昼間に太陽光が自動車に当たると車室の温度が上昇する。
【００１１】
一方で、蓄電パックは、トランクルームなどの外気と直接的に触れない位置や太陽光が直接的に当たらない位置に配置されているために温度が低い状態にある。車室内の高い温度の空気がダクトを通じて蓄電パックに侵入したときに、温度の低い回路基板の表面等で結露する場合があるという問題があった。
【００１２】
本発明は、回路基板の表面での結露を抑制する電気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】
【００１３】
本発明に基づく電気装置は、人が乗車する車室を有する自動車に配置される電気装置であって、電気回路を有する回路基板を備える。上記回路基板を内部に配置するための基板ケースを備える。上記基板ケースに冷却空気を送るための給気ダクトを備える。空気の流れに抵抗を与える抵抗部材を備える。上記基板ケースは、上記冷却空気を内部に導入するための導入口を有する。上記抵抗部材は、上記給気ダクトおよび上記導入口のうち少なくとも一方に、流路を閉塞するように配置されている。電気装置は、上記冷却空気として、上記車室の空気を取り込むように形成されている。
【００１４】
上記発明において好ましくは、上記抵抗部材は、スポンジを含む。
【００１５】
上記発明において好ましくは、上記電気回路は、直流の電圧を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ回路を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回路基板の表面での結露を抑制する電気装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１から図６を参照して、実施の形態における電気装置について説明する。本実施の形態における電気装置は、自動車に搭載され、電気を蓄えるための蓄電パックを備える。
【００１８】
図１は、本実施の形態における自動車の電池パックの部分の概略透視斜視図である。図２は、本実施の形態における自動車の電池パックの部分の概略透視側面図である。図１および図２は、自動車の後部を示す図である。矢印３００は、車体の幅方向を示す。
【００１９】
蓄電パックは、二次電池やキャパシタ等の蓄電機器を備える。蓄電機器は、蓄電池ケースに収容されて自動車に搭載される。本実施の形態においては、蓄電機器と、蓄電機器を収容するための蓄電池ケースと、電気の状態を変換する電力変換器とを含む装置を蓄電パックという。電力変換器は、たとえば、電圧を変換するＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータを含む。蓄電パックには、その他の構成部品が含まれていても構わない。
【００２０】
図１および図２を参照して、本実施の形態の形態における自動車は、蓄電パックとしての電池パック５を備える。本実施の形態における電池パック５は、荷物室としてのラゲージスペース１８に配置されている。
【００２１】
ラゲージスペース１８は、荷物などを積む空間である。ラゲージスペース１８は、後部座席２８の後側に配置されている。ラゲージスペース１８は、後輪としてのタイヤ２９の側方に形成されている。ラゲージスペース１８は、車体後部に形成されている。電池パック５は、ラゲージスペース１８の床面を構成するフロアパネル１５に固定されている。
【００２２】
本実施の形態における電池パック５は、蓄電機器としての電池モジュール６を備える。本実施の形態における電池モジュール６は、二次電池である。電池パック５は、電池モジュール６から出力された電気の電圧を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１を備える。本実施の形態においては、電池モジュール６およびＤＣ／ＤＣコンバータ１は、蓄電池ケース１１の内部に配置されている。
【００２３】
本実施の形態における電気装置は、電池パック５に冷却空気を供給するための給気ダクト２０を備える。給気ダクト２０は、蓄電池ケース１１に接続されている。電気装置は、給気ダクト２０に接続されている送風機としての送風ファン２１を含む。送風ファン２１は、空気を送風できるように形成されている。送風ファン２１は、吸気ダクト２２に接続されている。吸気ダクト２２は、吸気口２３を有する。吸気口２３は、車室で開口している。
【００２４】
本実施の形態における自動車は、トノーカバー２６を備える。トノーカバー２６は、板状に形成されている。トノーカバー２６は、後部座席２８の上部とほぼ同じ高さに配置されている。トノーカバー２６とフロアパネル１５とに挟まれる空間によって、ラゲージスペース１８が構成されている。トノーカバー２６の側方には、ラゲージサイドトリム棚部２７が配置されている。本実施の形態における吸気ダクト２２の吸気口２３は、ラゲージサイドトリム棚部２７に配置されている。
【００２５】
送風ファン２１は、駆動することにより、矢印３０１に示すように、吸気口２３から吸気ダクト２２を介して冷却空気を取込む。本実施の形態においては、人が乗車する車室内の空気を取り込む。送風ファン２１に取込まれた冷却空気は、矢印３０２に示すように、給気ダクト２０を介して電池パック５に供給される。電池パック５の内部では、電池モジュール６およびＤＣ／ＤＣコンバータ１が冷却空気によって冷却される。
【００２６】
電気装置は、電池パック５から冷却空気を排出するための排気ダクト２４を備える。排気ダクト２４は、蓄電池ケース１１に接続されている。排気ダクト２４は、車外に冷却空気を排気するように形成されている。排気ダクト２４は、ボディの側面に形成された排気口２５に接続されている。電池パック５から排出された空気は、矢印３０５に示すように、排気ダクト２４を通って排気口２５から排出される。
【００２７】
図３に、本実施の形態における電池パックの概略平面図を示す。本実施の形態における電池モジュール６は、直方体状に形成されている。電池モジュール６は、複数の電池セル７を含む。本実施の形態におけるそれぞれの電池セル７は、直方体状に形成されている。複数の電池セル７は、並んで配置されて一体的に固定されている。
【００２８】
本実施の形態における電池パック５は、電池モジュール６およびＤＣ／ＤＣコンバータ１に冷却空気を供給するための給気側流路１２を備える。給気側流路１２は、給気ダクト２０に接続されている。電池パック５は、電池モジュール６およびＤＣ／ＤＣコンバータ１からの冷却空気を排気するための排気側流路１３を備える。排気側流路１３は、排気ダクト２４に接続されている。
【００２９】
本実施の形態における給気側流路１２および排気側流路１３は、平面視したときに、電池モジュール６およびＤＣ／ＤＣコンバータ１を挟むように配置されている。
【００３０】
本実施の形態における給気側流路１２および排気側流路１３は、電池モジュール６の側方に配置されている。給気側流路１２は、それぞれの電池セル７同士の間に、冷却空気を供給するように形成されている。排気側流路１３は、それぞれの電池セル７同士の間から冷却空気を取り込むように形成されている。
【００３１】
冷却空気は、給気ダクト２０から給気側流路１２に流入する。給気側流路１２に流入した空気は、矢印３０３ｂに示すように電池モジュール６に送られる。冷却空気が、電池セル７同士の間の空間を通ることにより、電池セル７が冷却される。電池セル７を冷却した空気は、矢印３０４ｂに示すように排気側流路１３に流入する。排気側流路１３に流入した空気は、排気ダクト２４から排出される。
【００３２】
本実施の形態における給気側流路１２および排気側流路１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の側方に配置されている。給気側流路１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の内部に、冷却空気を供給するように形成されている。排気側流路１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の内部から冷却空気を取り込むように形成されている。
【００３３】
図４に、本実施の形態における電池パックのＤＣ／ＤＣコンバータの部分の概略断面図を示す。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図である。図５に、本実施の形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの概略斜視図を示す。
【００３４】
本実施の形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１は、回路基板を内部に配置するための基板ケースとして、コンバータケース２を備える。コンバータケース２は、箱型に形成されている。コンバータケース２の内部には、電気回路が形成されている回路基板３が配置されている。本実施の形態における電気回路は、直流電圧を変換できるように形成されているＤＣ／ＤＣコンバータ回路を含む。
【００３５】
本実施の形態におけるコンバータケース２は、冷却空気を導入するための導入口としての開口部２ａを有する。コンバータケース２は、冷却空気を排出するための排出口としての開口部２ｂを有する。開口部２ｂは、開口部２ａが形成されている面と反対側の面に形成されている。それぞれの回路基板３は、開口部２ａと開口部２ｂとが互いに向かい合う方向とほぼ平行な方向に延びるように配置されている。それぞれの回路基板３は、電気回路が形成されている面が冷却空気の流れとほぼ平行になるように配置されている。
【００３６】
本実施の形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１は、回路基板３を冷却するためのヒートシンク４を備える。ヒートシンク４は、熱伝導板４ａを有する。熱伝導板４ａは、板状に形成されている。回路基板３は、熱伝導板４ａに接触するように配置されている。ヒートシンク４は、フィン４ｂを有する。本実施の形態におけるフィン４ｂは、板状に形成されている。フィン４ｂは、面積の最大になる面が熱伝導板４ａの面積が最大になる面と互いに垂直になるように配置されている。
【００３７】
本実施の形態においては、送風ファンが駆動することにより、給気側流路１２に流入した冷却空気は、矢印３０３ａに示すように、開口部２ａを通ってコンバータケース２の内部に流入する。コンバータケース２の内部を空気が流れることにより回路基板３が冷却される。回路基板３を冷却した空気は、矢印３０４ａに示すように開口部２ｂを通って、排気側流路１３に排出される。
【００３８】
また、給気側流路１２に流入した冷却空気は、矢印３０３ｃに示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の下側を流れる。蓄電池ケース１１とヒートシンク４の熱伝導板４ａとに挟まれる空間によって、冷却空気の流路が構成されている。冷却空気は、ヒートシンク４に沿って流れる。冷却空気が、ヒートシンク４に沿って流れることにより、熱伝導板４ａおよびフィン４ｂが冷却される。回路基板３は、熱伝導板４ａを介して冷却される。ヒートシンク４を冷却した空気は、矢印３０４ｃに示すように排気側流路１３に排出される。
【００３９】
本実施の形態においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の内部およびＤＣ／ＤＣコンバータ１の外部を冷却空気が流れることにより、コンバータケース２の内部に配置されている回路基板３を冷却することができる。
【００４０】
図４および図５を参照して、本実施の形態における蓄電パックは、空気の流れに対して抵抗を与える抵抗部材としてのスポンジ１９を備える。抵抗部材は、抵抗部材を空気が通過するときに圧損を生じるように形成されている。本実施の形態におけるスポンジ１９は、コンバータケース２の開口部２ａに配置されている。スポンジ１９は、開口部２ａを閉塞するように配置されている。
【００４１】
一方で、スポンジ１９は、送風ファン２１（図１参照）が駆動することによりコンバータケース２の内部に冷却空気が導入されるように形成されている。本実施の形態におけるスポンジ１９は、送風ファンが駆動して、スポンジの両側に人工的な圧力差が生じることにより、空気が流れるように形成されている。このように、送風ファン２１が駆動しているときには、矢印３０３ａ，３０４ａに示すように、コンバータケース２の内部を冷却空気が流れて回路基板３を冷却することができる。
【００４２】
本実施の形態における蓄電パックは、送風ファン２１が停止しているときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の内部に空気が流入することを抑制できる。自動車が停止しているときに車室内の温度がＤＣ／ＤＣコンバータ１の回路基板３の温度よりも高くなる場合がある。この場合に、スポンジ１９が空気の流れに対して抵抗を与える抵抗部材であるために、空気はスポンジ１９の内部を流れずに、選択的にヒートシンク４のフィン４ｂが配置されている流路や電池モジュール６を流れる。このように、送風ファンが停止しているときに、車室の空気がコンバータケース２の内部に流入することを抑制でき、回路基板３の表面で結露することを抑制できる。
【００４３】
たとえば、夏期に自動車を野外に放置している場合に、夜間においては車室の温度および電池パックの回路基板の温度は、ともに低くなる。一方で、昼間においては、太陽光が照射されることにより、または、自動車の周りの空気の温度が上昇することにより、車室内の空気の温度が上昇する。このような状況においては、車室内の空気の温度が電池パックの温度よりも高くなる。また、車室内の湿度が高い場合がある。この車室の空気がＤＣ／ＤＣコンバータに流入すると、回路基板の表面で結露してしまう場合がある。しかしながら、本実施の形態においては、送風ファンが停止しているときに、車室の空気がＤＣ／ＤＣコンバータの回路基板が配置されている空間に流入することを抑制でき、回路基板の表面で結露が生じることを抑制できる。
【００４４】
本実施の形態における抵抗部材はスポンジを含む。この構成により、抵抗部材を容易に形成することができる。抵抗部材としてはこの形態に限られず、空気の流れに対して抵抗を生じるように形成されている部材であればよい。たとえば、抵抗部材は布などを含んでいても構わない。
【００４５】
本実施の形態においては、回路基板が内部に配置されている基板ケースが車室の外側に配置されている。基板ケースが車室の外側に配置されていることにより、車室の空気の温度と回路基板の温度との差が開きやすくなる。このため、回路基板の表面で結露が生じ易くなる。このために、回路基板の表面での結露を抑制する効果が顕著になる。基板ケースが配置される位置は、車室の外側に限られず、車室の内部であっても構わない。たとえば、後部座席の下側に基板ケースが配置されていても構わない。
【００４６】
本実施の形態においては、基板ケースの冷却空気の導入口に抵抗部材が配置されているが、この形態に限られず、基板ケースに接続されている給気ダクトに抵抗部材が配置されていても構わない。
【００４７】
図６に、本実施の形態における他の電気装置の概略断面図を示す。他の電気装置は、回路基板３を有するＤＣ／ＤＣコンバータ１０を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、コンバータケース８を含む。コンバータケース８は、箱型に形成されている。コンバータケース８は、冷却空気の導入口としての開口部８ａを有する。コンバータケース８は、冷却空気の排出口としての開口部８ｂを有する。
【００４８】
ヒートシンク４は、コンバータケース８の内部に配置されている。他の電気装置は、コンバータケース８とヒートシンク４の熱伝導板４ａとに挟まれる空間によって形成される流路を有する。この流路には、ヒートシンク４のフィン４ｂが配置されている。
【００４９】
本実施の形態における他の電気装置は、コンバータケース８の内部に冷却空気を供給するための給気ダクト３１を備える。また、コンバータケース８から冷却空気を排出するための排気ダクト３２を有する。給気ダクト３１は、開口部８ａに接続されている。排気ダクト３２は、開口部８ｂに接続されている。給気ダクト３１は、コンバータケース８の回路基板が配置されている空間のみに冷却空気を供給するように形成されている。
【００５０】
他の電気装置においては、給気ダクト３１に、抵抗部材としてのスポンジ１９が配置されている。スポンジ１９は、給気ダクト３１を閉塞するように配置されている。スポンジ１９は、給気ダクト３１の流路の断面全体に亘って配置されている。
【００５１】
他の電気装置は、フィン４ｂが配置されている流路に冷却空気を供給するための給気ダクト３３を備える。また、フィン４ｂが配置されている流路から空気を排出するための排気ダクト３４を備える。フィン４ｂが配置されている流路においては、矢印３０３ｃに示すように、給気ダクト３３を通って冷却空気が供給される。また、矢印３０４ｃに示すように、排気ダクト３４を通って冷却空気が排出される。
【００５２】
他の電気装置においては、コンバータケース８に接続されている給気ダクト３１に抵抗部材としてのスポンジ１９が配置されている。このために、送風ファンが停止しているときに、車室の空気がＤＣ／ＤＣコンバータ１０の回路基板３が配置されている空間に流入することを抑制でき、回路基板３の表面での結露を抑制できる。一方で、送風ファンを駆動することにより、スポンジ１９を冷却空気が通過して、回路基板３を冷却することができる。
【００５３】
本実施の形態における電気装置は、電圧を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ回路を含むが、この形態に限られず、電気装置としては、電気回路が形成されている回路基板を備えていればよい。
【００５４】
また、本実施の形態においては、基板ケースの空気の導入口または給気ダクトに抵抗部材が配置されているが、この形態に限られず、基板ケースの空気の導入口または給気ダクトの少なくとも一方に抵抗部材が配置されていればよい。また、基板ケースの空気の排出口または排気ダクトに抵抗部材が配置されていていも構わない。
【００５５】
上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。
【００５６】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施の形態における自動車の後部の概略透視斜視図である。
【図２】実施の形態における自動車の後部の概略透視側面図である。
【図３】実施の形態における電池パックの概略平面図である。
【図４】実施の形態における電池パックの概略断面図である。
【図５】実施の形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの概略斜視図である。
【図６】実施の形態における他の自動車の電気装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２，８  コンバータケース、２ａ，８ａ  開口部、２ｂ，８ｂ  開口部、３  回路基板、４  ヒートシンク、４ａ  熱伝導板、４ｂ  フィン、５  電池パック、６  電池モジュール、７  電池セル、１１  蓄電池ケース、１２  給気側流路、１３  排気側流路、１５  フロアパネル、１８  ラゲージスペース、１９  スポンジ、２０  給気ダクト、２１  送風ファン、２２  吸気ダクト、２３  吸気口、２４  排気ダクト、２５  排気口、２６  トノーカバー、２７  ラゲージサイドトリム棚部、２８  後部座席、２９  タイヤ、３１，３３  給気ダクト、３２，３４  排気ダクト、３００，３０１，３０２，３０３ａ〜３０３ｃ，３０４ａ〜３０４ｃ，３０５  矢印。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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