(57)【要約】【課題】空調装置からの冷風を蓄電デバイスなどの回生用機器に供給するための専用のファンが不要である、回生用機器の冷却構造を提供する。【解決手段】エアコンディショナ１０の送風ファン３２が駆動されると、冷風が送風ダクト３４を送風口３３に向けて流れ、送風口３３から車室５内の前部に冷風が供給される。キャパシタ１２およびインバータユニット２０を収容するハウジング１１には、取込口２３および放出口２５が形成されている。取込口２３には、エアコンディショナ１０の送風ダクト３４から分岐した分岐ダクト３９が接続されている。エアコンディショナ１０の送風口３３が車室５内の前部に臨み、キャパシタ１２およびインバータユニット２０が車室５内の前部に配置されているので、送風ファン３２と送風口３３との間の送風ダクト３４から分岐する分岐ダクト３９が短い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内の前部に臨む送風口、前記送風口に向けて冷風を送風するための送風ファンおよび前記送風ファンから前記送風口に向かう冷風が流れる送風通路を有する空調装置と、ハウジング内に収容され、少なくとも回生された電力の蓄積または利用のために使用される回生用機器とを備える車両に適用され、前記回生用機器を冷却するための構造であって、
前記回生用機器は、前記車室内の前部に配置され、
前記ハウジングには、空気を取り込むための取込口および空気を放出するための放出口が形成されており、
前記送風通路から分岐して形成され、前記取込口に接続された分岐通路と、
前記分岐通路を流れる冷風の流量を調節する流量調節弁とを含む、回生用機器の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッドカーなどの車両に適用され、蓄電デバイスなどの回生用機器を冷却するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護などの観点から、電動機を駆動源とする電気自動車や電動機および内燃機関の両方を駆動源とするハイブリッドカーに関心が高まっている。
【０００３】
電気自動車やハイブリッドカーなどの車両では、減速時に運動エネルギーが電力に回生されて、その電力でキャパシタまたは二次電池などの蓄電デバイスが充電される。この充電時には、蓄電デバイスが発熱する。発熱によって蓄電デバイスが高温になると、蓄電デバイスの性能および寿命の低下を招く。そのため、蓄電デバイスを冷却するための構成が必要となる。
【０００４】
たとえば、ハイブリッドカーの二次電池を冷却するための構造として、二次電池が収容されたケースを運転席と助手席との間に配置し、また、空調装置からの冷風を運転席および助手席の後側に送るための冷風ダクトを設けて、ケースに接続された排気ダクトに介在されているファンを作動させて、冷風ダクトから放出される冷風によって冷却された車室内の空気をケースに形成された吸気口からケース内に吸い込むようにした構造が提案されている。
【０００５】
また、電気自動車の車室下部の後方寄りの位置に配置されたバッテリ収容室内のバッテリを冷却するための構造として、バッテリ収容室に接続された空気ダクトに空調装置からの空気を取り入れる空気取入れ口と外気を取り入れる外気取入れ口とを形成し、空気取入れ口と外気取入れ口とを選択的に開閉するダンパを設けて、バッテリ収容室に設けられたファンを作動させて、バッテリ収容室内に空調装置からの空気または外気を選択的に取り入れるようにした構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５４６０７号公報
【特許文献２】特開平５−２６２１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
いずれの提案に係る構成においても、二次電池（バッテリ）に冷却用の空気を取り込むための専用のファンが備えられている。そのため、二次電池を含むシステムの小型化が困難であり、また、コストが高くついてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、空調装置からの冷風を蓄電デバイスなどの回生用機器に供給するための専用のファンが不要である、回生用機器の冷却構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る回生用機器の冷却構造は、車室内の前部に臨む送風口、前記送風口に向けて冷風を送風するための送風ファンおよび前記送風ファンから前記送風口に向かう冷風が流れる送風通路を有する空調装置と、ハウジング内に収容され、少なくとも回生された電力の蓄積または利用のために使用される回生用機器とを備える車両に適用され、前記回生用機器を冷却するための構造であって、前記回生用機器は、前記車室内の前部に配置され、前記ハウジングには、空気を取り込むための取込口および空気を放出するための放出口が形成されており、前記送風通路から分岐して形成され、前記取込口に接続された分岐通路と、前記分岐通路を流れる冷風の流量を調節する流量調節弁とを含む。
【００１０】
車両には、車室内の前部に冷風を供給するための空調装置と、少なくとも回生された電力の蓄積または利用のために使用される回生用機器とが備えられている。回生された電力の蓄積のために使用される回生用機器としては、キャパシタまたは二次電池などの蓄電デバイス、回生された交流電力を変換して得られる直流電力を変圧するコンバータを例示することができる。回生された電力の利用のために使用される回生用機器としては、蓄電デバイスからの直流電力を交流電力に変換するインバータを例示することができる。
【００１１】
空調装置は、送風口、送風ファンおよび送風通路を備えている。空調装置の送風ファンが駆動されると、冷風が送風通路を送風口に向けて流れ、送風口から車室内の前部に冷風が供給される。
【００１２】
回生用機器は、ハウジング内に収容されている。ハウジングには、空気を取り込むための取込口および空気を放出するための放出口が形成されている。
【００１３】
そして、取込口には、空調装置の送風通路から分岐した分岐通路が接続されている。また、分岐通路を流れる冷風の流量を調節する流量調節弁が設けられている。流量調節弁を開くことにより、送風通路から分岐通路に冷風を流すことができる。
【００１４】
空調装置の送風口が車室内の前部に臨み、回生用機器が車室内の前部に配置されているので、送風ファンと送風口との間の送風通路から分岐する分岐通路が短い。そのため、送風ファンのみの働きにより、分岐通路を流れる冷風の流量を確保することができ、分岐通路からハウジング内に冷風を十分な流量で供給することができる。その結果、ハウジング内の回生用機器を冷風で良好に冷却することができる。
【００１５】
よって、空調装置からの冷風を回生用機器に供給するための専用のファンが不要である。言い換えれば、専用のファンを設けることなく、空調装置からの冷風を回生用機器に供給することができる。専用のファンが不要であるので、空調装置からの冷風を回生用機器に供給するための構成の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００１６】
ハウジング内の回生用機器に冷風をむらなく供給するために、ハウジング内に、冷風の流れを均一化するための整流板が設けられてもよい。
【００１７】
また、回生用機器の温度を直接的または間接的に検出するための温度検出手段（温度センサ）が設けられて、この温度検出手段によって検出される温度に基づいて、流量調節弁の開度が制御されてもよい。
【００１８】
これにより、回生用機器の温度に応じた流量の冷風を分岐通路に流すことができる。その結果、回生用機器が異常高温となることを良好に防止できる。また、回生用機器が比較的低温のときに、分岐通路に大流量の冷風が流れることを防止でき、送風口から車室内に供給される冷風の流量を確保することができる。
【００１９】
さらに、送風口から車室内に供給される冷風の流量（風量）を設定する風量設定手段が設けられる場合には、温度検出手段によって検出される温度および風量変更手段によって設定される風量に基づいて、送風ファンの回転数が制御されてもよい。
【００２０】
これにより、車室内に供給される冷風の流量と回生用機器に供給される冷風の流量とのバランスを保つことができ、車室内の良好な冷却と回生用機器の良好な冷却とを両立させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、専用のファンを設けることなく、空調装置からの冷風を回生用機器に供給することができ、回生用機器の冷却を達成することができる。また、専用のファンが不要であるので、小型化およびコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る回生用機器の冷却構造が適用された車両の図解的な平面図である。
【図２】図２は、回生ユニットおよびエアコンディショナの構成を図解的に示す断面図である。
【図３】図３は、制御部による制御の内容の一例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る回生用機器の冷却構造が適用された車両の図解的な平面図である。
【００２５】
車両１は、エンジン（図示せず）およびモータジェネレータ２を搭載するハイブリッドカーである。車両１の前部には、エンジンルーム３が設けられており、エンジンおよびモータジェネレータ２は、エンジンルーム３内に収容されている。
【００２６】
エンジンは、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンであり、車両１の走行に必要な駆動力を発生する。
【００２７】
モータジェネレータ２は、車両１の走行に必要な駆動力を発生するモータとして機能するとともに、車両１の減速時などに車輪４から伝達される運動エネルギーを電力に回生する発電機（ジェネレータ）として機能する。
【００２８】
車両１におけるエンジンルーム３の後方には、車室５が設けられている。車室５内の前部には、運転席６および助手席７が車幅方向（左右方向）に並べて配置されている。また、車室５内の前部には、運転席６および助手席７の前方かつ車幅方向の中央部に、回生ユニット８が配置されている。回生ユニット８は、モータジェネレータ２と電気的に接続されている。車室５内にはさらに、運転席６および助手席７の後方に、後部座席９が配置されている。
【００２９】
車両１には、エアコンディショナ（Ａ／Ｃ）１０が装備されている。エアコンディショナ１０により、車室５内に冷風を供給することができ、その冷風により、車室５内の気温を調整することができる。また、車両１では、エアコンディショナ１０からの冷風を回生ユニット８に供給することができ、その冷風により、回生ユニット８を冷却することができるようになっている。
【００３０】
図２は、回生ユニットおよびエアコンディショナの構成を図解的に示す断面図である。
【００３１】
回生ユニット８は、中空の直方体形状のハウジング１１を備えている。
【００３２】
ハウジング１１内には、モータジェネレータ２で回生された電力を蓄えるためのキャパシタ１２が収容されている。キャパシタ１２は、車両１の上下方向と直交する方向（たとえば、前後方向）に並べられた複数のキャパシタセル１３を備えている。複数のキャパシタセル１３は、ハウジング１１の上壁１５および下壁１６からそれぞれ間隔を空けて設けられた上挟持板１７および下挟持板１８に挟持されている。上挟持板１７および下挟持板１８には、各キャパシタセル１３間と対向する位置に、キャパシタセル１３に沿う方向に長く延びるスリット１９が形成されている。
【００３３】
また、ハウジング１１内には、下挟持板１８の下方のスペースに、キャパシタ１２に蓄えられた直流電力を交流電力に変換するインバータ回路などを内蔵したインバータユニット２０が収容されている。インバータユニット２０の上部には、インバータ回路などで発生する熱を放散するためのヒートシンク２１が設けられている。
【００３４】
ハウジング１１の側壁（たとえば、前壁）２２の上端部には、空気（具体的には、エアコンディショナ１０からの冷風）をハウジング１１内に取り込むための取込口２３が形成されている。取込口２３は、上挟持板１７の上方のスペースに臨んでいる。一方、ハウジング１１の側壁２２と対向する側壁２４の下端部には、ハウジング１１内から空気を放出するための放出口２５が形成されている。
【００３５】
また、ハウジング１１内における上挟持板１７の上方のスペースには、多数の孔を有する整流板２６が設けられている。整流板２６は、ハウジング１１の側壁２２側の端部が取込口２３よりも下方に位置し、ハウジング１１の上壁１５との間隔が側壁２４側ほど狭くなるように傾斜して配置されている。
【００３６】
エアコンディショナ１０は、エバポレータ３１、送風ファン３２、送風口３３および送風ダクト３４を備えている。
【００３７】
送風ファン３２は、たとえば、シロッコファンからなる。
【００３８】
送風口３３は、車室５内の最前部（運転席６および助手席７の前方）に配置されるインストルメントパネル（ダッシュボード）に設けられている。
【００３９】
送風ダクト３４は、送風ファン３２から送風口３３に向かって延び、送風口３３に接続されている。送風ファン３２が駆動されると、送風ダクト３４に向けて流れる送風が形成される。この送風は、エバポレータ３１を通過する際に冷却されることにより冷風となって、送風ダクト３４内を送風口３３に向けて流れる。
【００４０】
送風ダクト３４の途中部には、分岐口３５が形成されている。
【００４１】
分岐口３５は、流量調節弁３６によって開閉されるようになっている。具体的には、流量調節弁３６は、弁体３７および開閉機構３８とを備えている。弁体３７は、分岐口３５を閉塞可能なサイズに形成されている。そして、弁体３７は、開閉機構３８により、分岐口３５を閉塞する全閉位置と分岐口３５を大きく開放する全開位置との間で変位される。また、送風ダクト３４の断面形状および弁体３７の形状により、弁体３７が全開位置に位置する状態において、送風ダクト３４が弁体３７によって閉塞される。
【００４２】
分岐口３５の近傍には、分岐ダクト３９の一端が配置されている。分岐ダクト３９は、回生ユニット８のハウジング１１に向けて延び、その他端がハウジング１１の取込口２３に接続されている。
【００４３】
また、車両１には、マイクロコンピュータからなる制御部４１が備えられている。
【００４４】
制御部４１には、ヒートシンク２１の温度を検出するための温度センサ４２が電気的に接続されており、温度センサ４２の検出信号が入力される。
【００４５】
また、エアコンディショナ１０は、送風口３３から車室５内に供給される冷風の流量（風量）を設定する風量スイッチ４３を備えており、制御部４１には、その風量スイッチ４３からの信号が入力される。風量スイッチ４３は、車室５内のインストルメントパネルに設けられており、手動によって操作することができる。風量スイッチ４３の手動操作により、たとえば、送風口３３から車室５内への風量を１速〜４速の４段階で設定することができる。
【００４６】
そして、制御部４１には、送風ファン３２および流量調節弁３６の開閉機構３８が制御対象として接続されている。
【００４７】
制御部４１は、温度センサ４２および風量スイッチ４３から入力される信号に基づいて、送風ファン３２および開閉機構３８を制御する。
【００４８】
図３は、制御部による制御の内容の一例を示す表である。
【００４９】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が３０℃未満である場合には、弁体３７が全閉位置に位置したままの状態が維持される。そして、風量スイッチ４３によって設定された風量（以下「設定風量」という。）が１速以上である場合には、制御部４１により、送風ファン３２が設定風量に応じた回転数で回転するように制御される。
【００５０】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が３０℃以上４０℃未満であり、設定風量が１速以上である場合には、制御部４１により、送風ファン３２が設定風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、全閉位置に対する弁体３７の角度が１０°となるように開閉機構３８が制御される。
【００５１】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が３０℃以上４０℃未満であり、設定風量が零である場合（風量スイッチ４３によってエアコンディショナ１０が停止されている場合）には、制御部４１により、送風ファン３２が１速の風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、弁体３７が全開位置に位置するように開閉機構３８が制御される。
【００５２】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が４０℃以上５０℃未満であり、設定風量が１速以上である場合には、制御部４１により、送風ファン３２が設定風量から１速アップさせた風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、全閉位置に対する弁体３７の角度が２０°となるように開閉機構３８が制御される。たとえば、設定風量が３速であった場合、送風ファン３２が４速の風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、弁体３７の全閉位置に対する角度が２０°となるように開閉機構３８が制御される。
【００５３】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が４０℃以上５０℃未満であり、設定風量が零である場合には、制御部４１により、送風ファン３２が２速の風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、弁体３７が全開位置に位置するように開閉機構３８が制御される。
【００５４】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が５０℃以上６０℃未満であり、設定風量が１速以上である場合には、制御部４１により、送風ファン３２が設定風量から２速アップさせた風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、全閉位置に対する弁体３７の角度が３０°となるように開閉機構３８が制御される。たとえば、設定風量が２速であった場合、送風ファン３２が４速の風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、弁体３７の全閉位置に対する角度が３０°となるように開閉機構３８が制御される。
【００５５】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が５０℃以上６０℃未満であり、設定風量が零である場合には、制御部４１により、送風ファン３２が３速の風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、弁体３７が全開位置に位置するように開閉機構３８が制御される。
【００５６】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が６０℃以上であり、設定風量が１速以上である場合には、制御部４１により、送風ファン３２が設定風量から３速アップさせた風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、全閉位置に対する弁体３７の角度が４０°となるように開閉機構３８が制御される。たとえば、設定風量が３速であった場合、送風ファン３２が６速の風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、弁体３７の全閉位置に対する角度が４０°となるように開閉機構３８が制御される。
【００５７】
なお、風量スイッチ４３から設定可能な風量は、１速〜４速であるが、送風ファン３２の目標回転数は、１速〜７速の７段階の風量に応じた回転数が用意されている。
【００５８】
温度センサ４２によって検出されるヒートシンク２１の温度が６０℃以上であり、設定風量が零である場合には、制御部４１により、送風ファン３２が４速の風量に応じた回転数で回転するように制御されるとともに、弁体３７が全開位置に位置するように開閉機構３８が制御される。
【００５９】
弁体３７の全閉位置に対する角度が１０〜４０°である場合、送風ダクト３４を送風ファン３２から送風口３３に向けて流れる冷風の一部は、分岐口３５を通り、分岐ダクト３９に流入する。このとき、弁体３７の全閉位置に対する角度が大きいほど、分岐ダクト３９に流入する冷風の流量が増す。また、弁体３７が全開位置に位置する場合、送風ダクト３４を送風ファン３２から送風口３３に向けて流れる冷風はすべて、分岐口３５を通り、分岐ダクト３９に流入する。
【００６０】
分岐ダクト３９に流入する冷風は、分岐ダクト３９を流通し、回生ユニット８のハウジング１１の取込口２３を介して、ハウジング１１内に流入する。ハウジング１１内に整流板２６が設けられていることにより、ハウジング１１内に流入した冷風は、上挟持板１７の上方のスペースからその下方にほぼ均一に分散して流れる。そして、冷風は、上挟持板１７のスリット１９を通して、キャパシタセル１３の間をキャパシタセル１３の熱を奪いながら流れ、下挟持板１８のスリット１９を通して、下挟持板１８の下方のスペースに流入する。さらに、冷風は、下挟持板１８の下方のスペースをヒートシンク２１の熱を奪いながら流れ、放出口２５からハウジング１１外に放出される。その結果、キャパシタ１２（キャパシタセル１３）およびインバータユニット２０（ヒートシンク２１）が冷却される。
【００６１】
弁体３７の全閉位置に対する角度が大きいほど、送風ファン３２が設定風量よりも多い風量に応じた回転数で回転するように制御される。これにより、弁体３７が大きく開かれて、送風ダクト３４から分岐ダクト３９に流れる冷風の流量が増えても、送風ダクト３４から送風口３３を介して車室５内に供給される冷風の流量が低下するのを抑制することができる。その結果、車室５内に供給される冷風の流量とハウジング１１内に供給される冷風の流量とのバランスを保つことができ、車室５内の良好な冷却とキャパシタ１２およびヒートシンク２１の良好な冷却とを両立させることができる。
【００６２】
また、設定風量が零であり、ヒートシンク２１の温度が３０℃以上である場合には、弁体３７が全開位置にされるので、送風ファン３２が作動しても、送風口３３から車室５内に冷風が供給されない。よって、車室５内の乗員に送風ファン３２の作動に気づかれることなく、キャパシタ１２およびヒートシンク２１を冷却することができる。
【００６３】
以上のように、車両１には、車室５内の前部に冷風を供給するためのエアコンディショナ１０と、少なくとも回生された電力を蓄積するために使用されるキャパシタ１２およびその電力の利用のために使用されるインバータユニット２０とが備えられている。
【００６４】
エアコンディショナ１０は、送風ファン３２、送風口３３および送風ダクト３４を備えている。エアコンディショナ１０の送風ファン３２が駆動されると、冷風が送風ダクト３４を送風口３３に向けて流れ、送風口３３から車室５内の前部に冷風が供給される。
【００６５】
キャパシタ１２およびインバータユニット２０は、ハウジング１１内に収容されている。ハウジング１１には、空気を取り込むための取込口２３および空気を放出するための放出口２５が形成されている。
【００６６】
そして、取込口２３には、エアコンディショナ１０の送風ダクト３４から分岐した分岐ダクト３９が接続されている。また、分岐ダクト３９を流れる冷風の流量を調節する流量調節弁３６が設けられている。流量調節弁３６を開くことにより、送風ダクト３４から分岐ダクト３９に冷風を流すことができる。
【００６７】
エアコンディショナ１０の送風口３３が車室５内の前部に臨み、キャパシタ１２およびインバータユニット２０が車室５内の前部に配置されているので、送風ファン３２と送風口３３との間の送風ダクト３４から分岐する分岐ダクト３９が短い。そのため、送風ファン３２のみの働きにより、分岐ダクト３９を流れる冷風の流量を確保することができ、分岐ダクト３９からハウジング１１内に冷風を十分な流量で供給することができる。その結果、ハウジング１１内のキャパシタ１２およびインバータユニット２０を冷風で良好に冷却することができる。
【００６８】
よって、エアコンディショナ１０からの冷風をキャパシタ１２およびインバータユニット２０に供給するための専用のファンが不要である。言い換えれば、専用のファンを設けることなく、エアコンディショナ１０からの冷風をキャパシタ１２およびインバータユニット２０に供給することができる。専用のファンが不要であるので、回生ユニット８の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００６９】
また、ハウジング１１内に整流板２６が設けられているので、ハウジング１１内に流入した冷風は、上挟持板１７の上方のスペースからその下方にほぼ均一に分散して流れる。その結果、ハウジング１１内のキャパシタ１２およびインバータユニット２０に冷風をむらなく供給することができ、キャパシタ１２およびインバータユニット２０をむらなく冷却することができる。
【００７０】
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。
【００７１】
たとえば、回生用機器として、キャパシタ１２およびインバータユニット２０を例示したが、この他にも、回生された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ、その変換後の直流電力を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータなどを例示することができる。
【００７２】
また、車両１は、ハイブリッドカーに限らず、モータを駆動源とする電気自動車、エンジンを駆動源とする自動車であってもよい。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
１    車両
５    車室
９    エアコンディショナ（空調装置）
１１  ハウジング
１２  キャパシタ（回生用機器）
２０  インバータユニット（回生用機器）
２３  取込口
２５  放出口
３２  送風ファン
３３  送風口
３４  送風ダクト（送風通路）
３６  流量調節弁
３９  分岐ダクト（分岐通路）
【図１】
2013071527.tif 000003
【図２】
2013071527.tif 000004
【図３】
2013071527.tif 000005