(57)【要約】【課題】車両後方に電気機器を効率よく冷却する。【解決手段】車両後方に搭載された二次電池１００の冷却装置であって、車室内後方に設けられた冷却風吸入口２１０と、冷却風吸入口２１０から二次電池１００に冷却風を供給して排出口から排出する電動冷却ファン２００と、車両の前方に設けられ、車室内の空気温度を調整して吹き出し口から車室内にエアコン冷却風を吹き出すエアコン３００とを含み、エアコン３００に車室内空気を取り入れる取り入れ口３２０と排出口とをダクト４００で接続した、冷却装置。【選択図】図１
2007153053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両後方に搭載された電気機器の冷却装置であって、
車室内後方に設けられた冷却風吸入口と、
前記冷却風吸入口から前記電気機器に冷却風を供給して排出口から排出するための供給手段と、
前記車両の前方に設けられ、前記車室内の空気温度を調整するための調整手段とを含み、
前記調整手段に車室内空気を取り入れる取り入れ口の端部を、前記排出口に近づけた、車両に搭載された電気機器の冷却装置。
【請求項２】
前記取り入れ口の端部を、前記排出口に接続した、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記取り入れ口の端部を、前記車両のフロントシート後方まで伸ばした、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記排出口は、
前記取り入れ口の端部に接続された第１の排出口と、
前記車両の外部へ電気機器からの排風を排出する第２の排出口とを含む、請求項２または３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却装置は、前記第１の排出口からの空気量および前記第２の排出口から空気量を制御するための制御手段をさらに含む、請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却風吸入口は、リヤパッケージトレイに設けられ、
前記リヤパッケージトレイ下方に前記電気機器が設けられた、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項７】
前記調整手段は、エアコンディショナである、請求項１〜６のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項８】
前記電気機器は蓄電機構である、請求項１〜７のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項９】
前記電気機器は電力変換用半導体素子である、請求項１〜７のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記車両は、２種類の動力源を搭載した車両である、請求項１〜９のいずれかに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された電気機器（蓄電機構、電力変換用半導体素子等）の冷却装置に関し、特に、車両前方に空気の取り入れ口および吹き出し口があるエアコンディショナを備えた車両の後方に搭載された電気機器を車室内の空気を吸入して、効率的に冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の機関を用いることが考えられる。）と電気モータとを組合せたハイブリッドシステムと呼ばれるパワートレインを搭載した車両が開発され、実用化されている。このような車両においては、走行用の電気モータを駆動するための二次電池やコンデンサ等の蓄電機構およびインバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換用機器の電気機器を搭載している。この二次電池は、化学反応により放電や充電が行なわれ、この化学反応が発熱を伴うため、冷却する必要がある。また、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータもパワー素子が発熱するため、冷却する必要がある。一般的に、電気機器においては電力線に電流が流れるとジュール熱が発生するため、冷却する必要がある。
【０００３】
このような電気機器は、たとえば、車両後席とラゲッジルームとの間に配置されることがある。この電気機器は、空気通路をなすダクト状のケーシング内に配置されており、ケーシング内の電気機器の吸気上流側であって、電気機器と後部座席との間には、電気機器を冷却する冷却風を発生させる冷却ファンが配置されている。そして、このケーシングの上流端部は、車室内に連通（具体的にはリアパッケージトレイに開口）しているため、電気機器が、車室内の空気にて冷却されることになる。
【０００４】
また、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータは、ＰＣＵ（Power Control Unit）と呼ばれる電気機器として一体化されて車両に搭載されることもある。このＰＣＵも、電気機器として、車両後席とラゲッジルームとの間に配置されることがある。
【０００５】
ハイブリッド車両においては、エンジンに加えてこのような電気機器を搭載しなければならない。特開２００５−１８６８６８号公報（特許文献１）は、車内空間に与える影響および圧損を抑制することができる、蓄電機構の冷却装置を開示する。この公報に開示された蓄電機構の冷却装置は、蓄電機構から車内空間に、蓄電機構との間で熱交換された空気を排出するための手段と、車内空間から車外に、熱交換された空気を排出する排出ファンとを含む。
【０００６】
この蓄電機構の冷却装置によると、蓄電機構との間で熱交換された空気は、蓄電機構から車内空間に排出される。この空気は、排出ファンにより車内空間から車外に排出される。これにより、蓄電機構から車外に通じ、車内空間を迂回する排気ダクトを別途設けなくとも、熱交換された空気を車外に排出することができる。そのため、車内空間に与える影響および圧損を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００５−１８６８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この特許文献１を含む多くの車両において、電気機器を車両後方に搭載して車室内の空気で電気機器を冷却する場合、リヤパッケージトレイに冷却風吸入口を設けることがある。
【０００８】
しかしながら、リヤパッケージトレイに吸入口を設けると、吸入口がリヤガラスの近傍であって太陽光の赤外線が照射されて、その吸入口近傍の空気の温度が上昇してしまう。このため、冷却風温度が高くなり、効率的に電気機器を冷却することができない。
【０００９】
特に、多くの車両においては、エアコンディショナ（以下、エアコンと記載する）が車両前方に設けられ、エアコン吹き出し口も内気循環用の空気取り入れ口も車両前方（前席近傍）に設けられる。このような車両においては、エアコン吹き出し口からリヤパッケージトレイに設けられた吸入口までの距離が長く、エアコンから吹き出された空気がリヤパッケージトレイに設けられた吸入口に到達しにくい。そのため、エアコンで冷房していても吸入口近傍の空気温度が上昇してしまったり、エアコンを内気循環で冷房して場合にはさらにエアコンから吹き出すエアコン冷却風量が低下して十分な空気量がエアコンから吸入口に吹き出されなくなったりすることもある。その結果、エアコンから吹き出されるエアコン冷却風量の低下により、吸気口付近の空気温度が上昇したり、吸気口から取り入れられる電気機器冷却用の空気量が減少したりして、電気機器が十分に冷却されず、電気機器の温度が上昇してしまう。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両後方に電気機器を搭載した車両に好ましく適用される、冷却効率に優れた電気機器の冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る冷却装置は、車両後方に搭載された電気機器を冷却する。この冷却装置は、車室内後方に設けられた冷却風吸入口と、冷却風吸入口から電気機器に冷却風を供給して排出口から排出するための供給手段と、車両の前方に設けられ、車室内の空気温度を調整するための調整手段とを含む。この調整手段に車室内空気を取り入れる取り入れ口の端部を、排出口に近づけたものである。
【００１２】
第１の発明によると、車両の前方に設けられた調整手段（たとえばエアコンディショナ）から車室内後方に設けられた冷却風吸入口に向かって冷却風を吹き出しても、調整手段に車室内空気を取り入れる取り入れ口から取り入れられる空気量が少ない時には（内気循環状態等）、冷却風吸入口までエアコン冷却風が到達しにくい。このため、取り入れ口の端部を、排出口に近づけ（最も近付くのは接続されるとき）、電気機器を冷却した排風を調整手段に取り入れるようにした。これにより、調整手段に取り入れられる空気量が不足することなく、十分な量のエアコン冷却風を冷却風吸入口に向かって吹き出すことができ、車室内後方の冷却風吸入口近傍の空気の温度を低下させ、電気機器を効率的に冷却することができる。その結果、車両後方に電気機器を搭載した車両に好ましく適用される、冷却効率に優れた電気機器の冷却装置を提供することができる。
【００１３】
第２の発明に係る冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、取り入れ口の端部を、排出口に接続したものである。
【００１４】
第２の発明によると、電気機器の排風を調整手段の取り入れ口にダクトで供給するので、多くの空気を調整手段に取り入れさせることができる。
【００１５】
第３の発明に係る冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、取り入れ口の端部を、車両のフロントシート後方まで伸ばしたものである。
【００１６】
第３の発明によると、車両のフロントシート後方から車室内の空気を調整手段が取り入れることができ、車室内の適度な温度（過度に高くない温度）の空気を多量に調整手段に取り入れさせることができる。
【００１７】
第４の発明に係る冷却装置においては、第２または３の発明の構成に加えて、排出口は、取り入れ口の端部に接続された第１の排出口と、車両の外部へ電気機器からの排風を排出する第２の排出口とを含む。
【００１８】
第４の発明によると、電気機器を冷却して排出された排風は、温度が比較的高いので、一部のみを調整手段に取り入れて、他は車外に排出するようにできる。
【００１９】
第５の発明に係る冷却装置は、第４の発明の構成に加えて、第１の排出口からの空気量および第２の排出口から空気量を制御するための制御手段をさらに含む。
【００２０】
第５の発明によると、電気機器の温度や車室内空気温度に基づいて、第１の排出口からの空気量（調整手段に取り入れる量）および第２の排出口から空気量（車外へ排出する量）を制御して、効率的に電気機器および車室内を冷却することができる。
【００２１】
第６の発明に係る冷却装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、冷却風吸入口は、リヤパッケージトレイに設けられ、リヤパッケージトレイ下方に電気機器が設けられたものである。
【００２２】
第６の発明によると、リヤパッケージトレイに設けられた冷却風吸入口近傍の空気の温度を低下させて、リヤパッケージトレイ下方に設けられた電気機器を効率的に冷却することができる。
【００２３】
第７の発明に係る冷却装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、調整手段は、エアコンディショナである。
【００２４】
第７の発明によると、車室内の空気の温度を調整するエアコンディショナへ取り入れる空気量を増やして、十分なエアコン冷却風を冷却風吸入口に向かって吹き出すことができる。
【００２５】
第８の発明に係る冷却装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、電気機器は蓄電機構である。
【００２６】
第８の発明によると、車両後方に搭載された、蓄電機構である二次電池やコンデンサを効率的に冷却することができる。
【００２７】
第９の発明に係る冷却装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、電気機器は電力変換用半導体素子である。
【００２８】
第９の発明によると、車両後方に搭載された、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換用半導体素子を効率的に冷却することができる。
【００２９】
第１０の発明に係る冷却装置においては、第１〜９のいずれかの発明の構成に加えて、車両は、２種類の動力源を搭載した車両である。
【００３０】
第１０の発明によると、２種類の動力源を搭載したハイブリッド車両に好適に用いられる冷却装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下の説明では、蓄電機構の一例である二次電池を電気機器として冷却する車両用冷却装置について説明するが、本発明はこれに限定されない。蓄電機構は二次電池ではなくコンデンサであってもよいし、電気機器は蓄電機構（二次電池やコンデンサ）ではなく、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータを含むＰＣＵであってもよい。また、以下の説明において、車両は、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両を想定するが、電気自動車（ＥＶ）であってもよい（ＥＶの電源は限定されるものでない）。
【００３２】
図１に、本実施の形態に係る車両用冷却装置を搭載した車両の断面図を示す。図１に示すように、この車両用冷却装置は、車室内空間（搭乗空間）より車両後方側のトランクルーム（搭乗空間以外の空間）内に配設される。また、この車両用冷却装置は、車両幅方向の両側のタイヤハウスを避けるように車両幅方向のほぼ中央部に設置されている。
【００３３】
車両用冷却装置は、車両の駆動源である充放電可能な二次電池（ニッケル水素電池やリチウムイオン電池）１００と、二次電池１００の電動冷却ファン２００とを含む。
【００３４】
二次電池１００は、たとえば、角型のバッテリセル（通常１．２Ｖ程度の出力電圧）が６個直列に接続されて１個のバッテリモジュールを形成し、多数（２０〜３０個）のバッテリモジュールを直列に接続してバッテリパックとして構成される。なお、この二次電池１００の体格は、一例として、車両幅方向のリヤサイドメンバの内側に収まるような寸法である。
【００３５】
車両用冷却装置は、車室内空間の空気が、冷却風吸込口２１０からダクトを介して電動冷却ファン２００により吸引されることにより、二次電池１００に供給されて、二次電池１００を冷却する。
【００３６】
冷却風吸込口２１０は、リアガラスの下方部位に位置するリアパッケージトレイ（通常、オーディオのスピーカー等が設置される部材）に開口している。つまり、冷却風吸込口２１０につながるダクトは、図１に示すように上方から下方に延びるように配置されているため、車室内空気は、図１の矢印で示すように上方から下方に流れ、この車室内空気は、電動冷却ファン２００によって二次電池１００に向けて吸い込まれ（バッテリモジュールの間を流れて）、その後、二次電池１００を冷却した空気は、二次電池１００の前方接続されたダクト４００に排出される。
【００３７】
二次電池１００を冷却した排風はダクト４００を通る。ダクト４００は、エアコン３００の内気循環用の取り入れ口３２０に接続されている。このため、二次電池１００を冷却した排風は、エアコン３００の内気循環用の取り入れ口３２０に供給される。
【００３８】
なお、図２に示すように、二次電池１００を冷却した空気は、図１に示すようにその全てをダクト４００に流してエアコン３００の取り入れ口３２０に流すのではなく、一部をダクト５００に流して車外に排出するようにしてもよい。このとき、二次電池１００を冷却した空気を、車外に排出する量と、ダクト４００に流してエアコン３００の取り入れ口３２０に流す量とを、制御弁を設けて調整するようにしてもよい。調整方法は限定されないが、二次電池１００や車室内が所望の状態まで冷却されるものであればよい。
【００３９】
さらに、図３に示すように、二次電池１００からの排風は、ダクト５００を通して車外に排出するとともに、エアコン３００の内気循環用の取り入れ口３２０にダクト６００を接続して、そのダクト６００をリヤシートの足元程度まで伸ばすようにしてもよい。
【００４０】
以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る車両用冷却装置の動作について、説明する。
【００４１】
たとえば、車両がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態になると、二次電池１００の温度であるバッテリ温度ＴＨ（ＢＡ）が検知され、この温度ＴＨ（ＢＡ）が予め定められた冷却必要温度よりも高いと、（作動していなければ）電動冷却ファン２００を駆動するモータに作動指令信号が出力され、電動冷却ファン２００が作動する（なお、車両がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態になると電動冷却ファン２００を駆動するモータに作動指令信号が出力するようにしてもよい）。
【００４２】
図１や図２に示すように、二次電池１００を冷却した排風の全部（図１）やその一部（図２）を、エアコン３００の内気循環用の取り入れ口３２０に供給するようにした。このため、エアコン３００が内気循環状態であっても、十分な車室内空気がエアコン３００の内気循環用の取り入れ口３２０からエアコン３００に供給される。
【００４３】
また、図３に示すように、車室内の中央付近（リヤシートの足元）まで、ダクト６００を伸ばして、エアコン３００の吹き出し口３１０から車室内に吹き出したエアコン冷却風を吸入することにより、二次電池１００を冷却した後の排風よりも温度が低い空気をエアコン３００に取り込むことができる。
【００４４】
図１〜図３に対して、従来は図４に示すように、エアコン３００の吹き出し口３１０から吹き出されたエアコン冷却風は、リヤパッケージトレイに設けられた冷却風吸込口２１０まで到達しにくい。このため、冷却風吸込口２１０近傍の空気の温度が上昇して、二次電池１００に比較的温度の高い空気が送られていた。また、エアコン冷却風は到達しにくいので少量しか二次電池１００に送られていなかった。このため、二次電池１００を効率的に冷却できなかった。
【００４５】
一方、図１〜図３に示すように、エアコン３００の内気循環用の取り入れ口３２０から多くの空気をエアコン３００に取り入れるようにしたので（エアコン３００の冷却能力が十分であると想定して）、エアコン３００の吹き出し口３１０からは、熱交換された多量のエアコン冷却風が車室内に吹き出される。この結果、エアコン３００の吹き出し口３１０から吹き出した多量のエアコン冷却風が、リヤパッケージトレイに設けられた冷却風吸込口２１０まで到達して、リヤパッケージトレイ近傍の車室内空気の温度が低下する。この後、冷却風吸入口２１０から二次電池１００に温度の低い空気が十分に供給されて、二次電池１００を効率的に冷却することができる。
【００４６】
以上のようにして、本実施の形態に係る車両用冷却装置によると、リヤガラス近傍に設けられた吸気口であるために、車両前方に設けられたエアコンの吹き出し口から遠く、エアコンの吹き出し口からのエアコン冷却風が到達しにくい場合でも、エアコンからの吹き出す空気量を多くすることにより、吸気口近傍に多量のエアコンからのエアコン冷却風を到達させることができ、吸気口近傍の空気温度を低下させることができる。特に、車外の温度が高く冷却効率を高めるために内気循環状態が選択されているときであって、エアコンへ取り込まれる空気量が少ない状態であるときでも、エアコンからの吹き出す空気量を多くすることにより、吸気口近傍に多量のエアコンからのエアコン冷却風を到達させることができる。
【００４７】
なお、エアコン３００の内気取り入れ口３２０を、ダクトを用いて、冷却風取り入れ口２１０の近傍まで伸ばすようにしてもよい。
【００４８】
今回開示された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と考えられるべきである。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が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用冷却装置を搭載した車両の断面図（その１）である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用冷却装置を搭載した車両の断面図（その２）である。
【図３】本発明の実施の形態に係る車両用冷却装置を搭載した車両の断面図（その３）である。
【図４】従来の車両用冷却装置を搭載した車両の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  二次電池、２００  電動冷却ファン、２１０  冷却風吸入口、３００  エアコン、３１０  吹き出し口、３２０  取り入れ口、４００、５００、６００  ダクト。
【図１】
2007153053.tif 000003
【図２】
2007153053.tif 000004
【図３】
2007153053.tif 000005
【図４】
2007153053.tif 000006