(57)【要約】【課題】製造コストの増大を抑えつつ、配線を冷却する冷媒配管および車両、を提供する。【解決手段】冷却水配管１０は、発熱体に供給する冷却水を流通させる冷却水通路２６を形成し、外周面２１ａを含むホース２１と、外周面２１ａに設けられ、ホース２１を補強する補強部材とを備える。補強部材は、配線３１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に供給する冷媒を流通させる冷媒通路を形成し、外表面を含む管部材と、
前記外表面に設けられ、前記管部材を補強する補強部材とを備え、
前記補強部材は、配線である、冷媒配管。
【請求項２】
前記配線には、高圧電流が流れる、請求項１に記載の冷媒配管。
【請求項３】
前記配線は、金属線からなる、請求項１または２に記載の冷媒配管。
【請求項４】
前記管部材の外周上で前記配線を覆うように設けられ、樹脂から形成された樹脂層をさらに備える、請求項３に記載の冷媒配管。
【請求項５】
前記配線は、前記外表面に前記管部材の延びる方向に沿って螺旋状に巻回される、請求項１から４のいずれか１項に記載の冷媒配管。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の冷媒配管を備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、冷媒配管および車両に関し、より特定的には、高圧電流が流れる配線とともに設置される冷媒配管およびその冷媒配管を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷媒配管に関して、たとえば、特開平１０−１０６３６２号公報には、冷媒を使った強制冷却が可能でありながら取り扱い易く、かつ、冷媒用管路の損傷等を防ぐことを目的とした電気自動車充電用の冷却ケーブルが開示されている（特許文献１）。特許文献１では、充電用ケーブルが、電気自動車の車体外部に形成された受容部に差し込まれる。充電用ケーブルは、リッツ線を束ね合わせた内側芯線と、内側芯線の外周上でリッツ線を螺旋状に巻きつけてなる外側芯線と、内側芯線と外側芯線との間に介在する層間絶縁層とを含む。冷媒を循環させる冷媒管が、外側芯線を構成するリッツ線とともに並行に螺旋状に配置されている。
【０００３】
また、特開２０００−１３３０５８号公報には、充電時の発熱を抑制するとともに、コスト性および取り扱い性を向上させることを目的とした給電用ケーブルが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された給電用ケーブルは、電気自動車に搭載された受電側カプラに接続される。給電用ケーブルは、往路用水路と、複数の導体を備える同軸ケーブルと、復路用水路とから構成されている。複数の導体は、往路用水路を中心として同心上に配置した状態で固定されている。
【０００４】
また、特開平１０−２５２９５５号公報には、ホースの耐久性を維持しつつ、ホースの柔軟性を向上させることを目的とした冷媒ホースが開示されている（特許文献３）。また、特開２００２−５３４５号公報には、補強層と、内側ゴム層および外側ゴム層の少なくとも外側ゴム層との接着性を、硫黄加硫ゴムを用いた高圧ホースと同等にすることを目的とした耐熱高圧ホースが開示されている（特許文献４）。また、特開２００６−２５０３０１号公報には、曲げ易さを犠牲にすることなく、損傷や破断等の耐カット性を向上させることを目的としたガスホースが開示されている（特許文献５）。
【特許文献１】特開平１０−１０６３６２号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３０５８号公報
【特許文献３】特開平１０−２５２９５５号公報
【特許文献４】特開２００２−５３４５号公報
【特許文献５】特開２００６−２５０３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１では、冷媒管に冷媒を流通させることによって、電気自動車の充電時に発熱する充電用ケーブルを冷却する。しかしながら、このような構成では、充電用ケーブルを冷却するための冷媒管を専用に設ける必要がある。このため、製造コストが増大するおそれがある。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、製造コストの増大を抑えつつ、配線を冷却する冷媒配管および車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った冷媒配管は、発熱体に供給する冷媒を流通させる冷媒通路を形成し、外表面を含む管部材と、外表面に設けられ、管部材を補強する補強部材とを備える。補強部材は、配線である。
【０００８】
このように構成された冷媒配管によれば、発熱体に冷媒を供給するための管部材に、その管部材を補強する補強部材として配線が設けられる。つまり、管部材および配線がそれぞれの補強および冷却のために相互を利用する。これにより、製造コストの増大を抑えつつ、配線を冷却することができる。
【０００９】
また好ましくは、配線には、高圧電流が流れる。このように構成された冷媒配管によれば、高圧電流が流れることによって高温に発熱した配線を、冷媒通路を流通する冷媒によって冷却できる。
【００１０】
また好ましくは、配線は、金属線からなる。このように構成された冷媒配管によれば、管部材の強度をより効果的に向上させることができる。
【００１１】
また好ましくは、冷媒配管は、管部材の外周上で配線を覆うように設けられ、樹脂から形成された樹脂層をさらに備える。このように構成された冷媒配管によれば、樹脂層を、配線間を絶縁する絶縁部材および配線から冷媒配管の周囲への放熱を促す放熱部材として機能させることができる。
【００１２】
また好ましくは、配線は、外表面に管部材の延びる方向に沿って螺旋状に巻回される。このように構成された冷媒配管によれば、配線を互いに交差させることなく外表面に設けることができる。これにより、配線間の絶縁を確保できる。
【００１３】
この発明に従った車両は、上述のいずれかに記載の冷媒配管を備える。このように構成された車両によれば、車両上に搭載された発熱体に冷媒を供給するための管部材を利用して、配線を冷却する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、この発明に従えば、製造コストの増大を抑えつつ、配線を冷却する冷媒配管および車両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】
【００１５】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における冷却水配管を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った冷却水配管の断面図である。図１および図２を参照して、本実施の形態における冷却水配管１０は、ホース２１と、電流が流れる配線３１とを含む。
【００１７】
ホース２１は、冷却水（たとえば、エチレングリコール系のクーラント）が流通する冷却水通路２６を形成する。ホース２１は、筒形状を有し、その内部に冷却水通路２６が形成されている。ホース２１は、円筒形状を有する。ホース２１は、柔軟性を有する材料から形成されている。ホース２１は、ゴムから形成されており、たとえばEPDM（エチレンプロピレンゴム）から形成されている。ホース２１は、外周面２１ａを含む。
【００１８】
配線３１は、導電性の金属線から形成されている。配線３１は、たとえば銅やアルミニウムから形成されている。配線３１は、外周面２１ａに設けられている。配線３１は、外周面２１ａを覆うように設けられている。配線３１は、外周面２１ａに接触している。配線３１は、外周面２１ａに巻回されている。配線３１は、所定の押圧力でホース２１を締め付けるように設けられている。配線３１は、外周面２１ａ上で交差しないように設けられている。配線３１は、ホース２１の延びる方向に沿って螺旋状に巻回されている。配線３１は、ホース２１の延びる方向にずれながら外周面２１ａの周方向に延びるように配索されている。配線３１は、ホース２１の延びる方向に沿って一定のピッチで巻回されている。配線３１が螺旋状に巻回されている場合、ホース２１が曲った時に配線３１に過大な応力が負荷することを抑制できる。
【００１９】
冷却水配管１０は、樹脂層２８を含む。樹脂層２８は、ホース２１の外周上で配線３１を覆うように設けられている。樹脂層２８は、外周面２１ａ上で隣接する配線３１間を隔てるように設けられている。樹脂層２８は、絶縁性の樹脂から形成されている。樹脂層２８は、柔軟性を有する樹脂から形成されている。樹脂層２８は、熱伝導性に優れた樹脂から形成されている。樹脂層２８は、たとえばシリコーンゴムから形成されている。配線３１は、樹脂層２８によって外周面２１ａに対して固定されている。
【００２０】
なお、配線３１と外周面２１ａとは必ずしも接触している必要はなく、配線３１と外周面２１ａとの間に樹脂層２８の一部が介在する構成であってもよい。複数の配線が、樹脂層２８を介在させた状態で、内周側と外周側との間のずれた位置で多重に巻回される構成であってもよい。
【００２１】
配線３１は、ホース２１を補強する補強部材として設けられている。外周面２１ａに配線３１を巻回することによって、ホース２１の耐圧性や耐久性を向上させることができる。本実施の形態では、金属線からなる配線３１が、絶縁被膜された状態ではなく直接外周面２１ａに巻回されているため、ホース２１の強度をより効果的に向上させることができる。また、配線３１は、通電されることにより発熱する。本実施の形態では、通電時に発熱した配線３１が、配線３１と冷却水通路２６を流通する冷却水との間の熱交換により冷却される。これにより、配線３１における発熱損失を低減させることができる。
【００２２】
樹脂層２８は、配線３１を保護する機能とともに、隣接する配線３１間の絶縁性を向上させる機能を有する。また、配線３１を樹脂層２８で取り囲むことによって、配線３１が空気中に露出している場合と比較して、配線３１から冷却水配管１０の周囲への放熱性を向上させることができる。これにより、配線３１の発熱が大きい場合であっても、冷却水および大気中への放熱により配線３１を効果的に冷却することができる。また、冷却水配管１０において冷却水の流れが停止するタイミングであっても、配線３１の冷却が著しく滞ることを防止できる。
【００２３】
図３は、図１中の冷却水配管の変形例を示す断面図である。図中には、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った位置に対応する断面形状が示されている。図３を参照して、本変形例では、ホース２１に溝２１ｃが形成されている。溝２１ｃは、外周面２１ａから凹む。溝２１ｃは、配線３１が配索される線上に沿って延びる。配線３１は、溝２１ｃに配置されている。配線３１は、その一部が溝２１ｃに埋設するように設けられている。配線３１と溝２１ｃの壁面とが面接触する。
【００２４】
このような構成により、配線３１とホース２１との接触面積が増大するため、配線３１から冷却水通路２６内の冷却水への放熱を促進させることができる。
【００２５】
冷却水配管１０は、配線３１とは別の発熱体、本実施の形態ではハイブリッド車両に搭載された発熱体を冷却するために設けられた配管である。以下、具体的な冷却水配管１０の使用例について説明する。
【００２６】
図４は、ＨＶ（Hybrid Vehicle）システムを示す電気回路図である。図中に示すＨＶシステムは、モータと、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とを動力源として駆動するハイブリッド車両に搭載される。
【００２７】
図４を参照して、ＨＶシステム２００は、ＰＣＵ（Power Control Unit）１６０と、モータジェネレータ１１０と、バッテリ８０と、制御装置１４０と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ４と、出力ライン２２０，２４０，２６０とを含む。ＰＣＵ１６０は、インバータ１３０と、昇圧コンバータ１２０と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００２８】
モータジェネレータ１１０は、実際には、主に発電用のジェネレータとして機能するＭＧ１と、主に駆動用のモータとして機能するＭＧ２とから構成されているが、以降の説明を簡単にするため、図中では１つのモータジェネレータとして示されている。
【００２９】
昇圧コンバータ１２０は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３を介してバッテリ８０と接続されている。インバータ１３０は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ４を介して昇圧コンバータ１２０と接続されている。インバータ１３０は、出力ライン２２０，２４０，２６０を介してモータジェネレータ１１０と接続されている。バッテリ８０は、直流電源であって、たとえばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の２次電池から形成されている。バッテリ８０は、蓄えた直流電力を昇圧コンバータ１２０に供給したり、昇圧コンバータ１２０から受け取る直流電力によって充電される。
【００３０】
モータジェネレータ１１０は、たとえば３相交流同期電動発電機であって、インバータ１３０から受け取る交流電力によって駆動力を発生する。モータジェネレータ１１０は、発電機としても使用され、減速時の発電作用（回生発電）により交流電力を発生させ、その発生した交流電力をインバータ１３０に供給する。
【００３１】
昇圧コンバータ１２０は、半導体モジュールから構成された上アームおよび下アームと、リアクトルＬとを含む。上アームおよび下アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ４間に直列に接続されている。電源ラインＰＬ２に接続される上アームは、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）Ｑ１と、パワートランジスタＱ１に逆並列に接続されるダイオードＤ１とからなる。電源ラインＰＬ４に接続される下アームは、パワートランジスタＱ２と、パワートランジスタＱ２に逆並列に接続されるダイオードＤ２とからなる。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１と、上アームおよび下アームの接続点との間に接続されている。
【００３２】
昇圧コンバータ１２０は、バッテリ８０から受け取る直流電圧（たとえば、２００Ｖ以上の電圧）をリアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。昇圧コンバータ１２０は、インバータ１３０から受け取る直流電圧を降圧してバッテリ８０を充電する。なお、昇圧コンバータ１２０は必ずしも設けられる必要はない。
【００３３】
インバータ１３０は、Ｕ相アーム１５２と、Ｖ相アーム１５４と、Ｗ相アーム１５６とを含む。Ｕ相アーム１５２、Ｖ相アーム１５４およびＷ相アーム１５６は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ４間に並列に接続されている。Ｕ相アーム１５２、Ｖ相アーム１５４およびＷ相アーム１５６の各々は、半導体モジュールから構成された上アームおよび下アームからなる。各相アームの上アームおよび下アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ４間に直列に接続されている。
【００３４】
Ｕ相アーム１５２の上アームは、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ３と、パワートランジスタＱ３に逆並列に接続されるダイオードＤ３とからなる。Ｕ相アーム１５２の下アームは、パワートランジスタＱ４と、パワートランジスタＱ４に逆並列に接続されるダイオードＤ４とからなる。Ｖ相アーム１５４の上アームは、パワートランジスタＱ５と、パワートランジスタＱ５に逆並列に接続されるダイオードＤ５とからなる。Ｖ相アーム１５４の下アームは、パワートランジスタＱ６と、パワートランジスタＱ６に逆並列に接続されるダイオードＤ６とからなる。Ｗ相アーム１５６の上アームは、パワートランジスタＱ７と、パワートランジスタＱ７に逆並列に接続されるダイオードＤ７とからなる。Ｗ相アーム１５６の下アームは、パワートランジスタＱ８と、パワートランジスタＱ８に逆並列
に接続されるダイオードＤ８とからなる。各相アームのパワートランジスタの接続点は、対応する出力ライン２２０，２４０，２６０を介してモータジェネレータ１１０の対応する相のコイルの反中性点側に接続されている。
【００３５】
なお、図中では、Ｕ相アーム１５２からＷ相アーム１５６の上アームおよび下アームが、それぞれ、パワートランジスタとダイオードとからなる１つの半導体モジュールから構成されている場合が示されているが、複数の半導体モジュールにより構成されてもよい。
【００３６】
インバータ１３０は、制御装置１４０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受け取る直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１１０へ出力する。インバータ１３０は、モータジェネレータ１１０によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。
【００３７】
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ４間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００３８】
制御装置１４０は、モータジェネレータ１１０のトルク指令値、各相電流値、およびインバータ１３０の入力電圧に基づいて、モータジェネレータ１１０の各相コイル電圧を演算する。制御装置１４０は、その演算結果に基づいて、パワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してインバータ１３０へ出力する。モータジェネレータ１１０の各相電流値は、インバータ１３０の各アームを構成する半導体モジュールに組込まれた電流センサによって検出される。この電流センサは、Ｓ／Ｎ比が向上するように半導体モジュール内に配設されている。制御装置１４０は、上述したトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ１３０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算する。制御装置１４０は、その結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成して昇圧コンバータ１２０へ出力する。
【００３９】
さらに、制御装置１４０は、モータジェネレータ１１０によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ８０に充電するため、昇圧コンバータ１２０およびインバータ１３０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。
【００４０】
図５は、図１中の冷却水配管の使用例を模式的に表わす図である。図５を参照して、ハイブリッド車両は、モータジェネレータ（ＭＧ１）１１０ｍ、モータジェネレータ（ＭＧ２）１１０ｎおよびＰＣＵ１６０に冷却水を流通させるための給水ホース５１および排水ホース５２を含む。冷却水は、図示しないラジエータやウォータポンプを含む管路上で循環される。冷却水は、給水ホース５１を通じてモータジェネレータ（ＭＧ１）１１０ｍ、モータジェネレータ（ＭＧ２）１１０ｎおよびＰＣＵ１６０に導入され、排水ホース５２を通じてこれらから排出される。給水ホース５１の外周面に配線３１が設けられている。
【００４１】
図６は、図１中の冷却水配管の別の使用例を模式的に表わす図である。図６を参照して、本使用例では、ハイブリッド車両が、モータジェネレータ（ＭＧ１）１１０ｍ、モータジェネレータ（ＭＧ２）１１０ｎおよびＰＣＵ１６０の各々に冷却水を流通させるための給水ホース５１ｐ，５１ｑ，５１ｒおよび排水ホース５２ｐ，５２ｑ，５２ｒを含む。給水ホース５１ｐ，５１ｑ，５１ｒの外周面に配線３１が設けられている。
【００４２】
図５および図６において、配線３１は、図４中の電源ラインＰＬ１，ＰＬ３であってもよいし、出力ライン２２０，２４０，２６０であってもよい。配線３１は、排水ホース５２に設けられてもよいし、給水ホース５１および排水ホース５２の双方に設けられてもよい。
【００４３】
図７は、図１中の冷却水配管のさらに別の使用例を模式的に表わす図である。図７を参照して、ホース２１には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の出力ライン２２０，２４０，２６０が巻回されている。出力ライン２２０，２４０，２６０は、互いに配線３１の延びる方向に一定のピッチずれながら螺旋状に巻回されている。このような構成により、出力ライン２２０，２４０，２６０を互いに接触させることなく、ホース２１に巻回することができる。
【００４４】
この発明の実施の形態１における冷媒配管としての冷却水配管１０は、発熱体としてのモータジェネレータ（ＭＧ１）１１０ｍ、モータジェネレータ（ＭＧ２）１１０ｎおよびＰＣＵ１６０に供給する冷媒としての冷却水を流通させる冷媒通路としての冷却水通路２６を形成し、外表面としての外周面２１ａを含む管部材としてのホース２１と、外周面２１ａに設けられ、ホース２１を補強する補強部材とを備える。補強部材は、配線３１である。
【００４５】
このように構成された、この発明の実施の形態１における冷却水配管１０によれば、モータジェネレータ（ＭＧ１）１１０ｍ、モータジェネレータ（ＭＧ２）１１０ｎおよびＰＣＵ１６０を冷却するために設けられた冷却水配管１０を利用して、配線３１を冷却する。このため、配線３１を冷却するために専用の配管を設ける必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、配線３１は、ホース２１の補強部材を兼ねるため、部品点数の削減を図ることができる。
【００４６】
なお、本発明を、燃料電池と２次電池とを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド車両では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド車両で基本的に変わらない。
【００４７】
（実施の形態２）
図８は、この発明の実施の形態２における冷却風配管の使用例を模式的に表わす図である。本実施の形態における冷却風配管には、図１中の冷却水配管の構造が同様に適用される。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００４８】
図８を参照して、ハイブリッド車両は、バッテリ８０と、空調装置としてのリヤクーラ７３とを含む。バッテリ８０およびリヤクーラ７３は、リヤシート７２の後方に設置されている。リヤクーラ７３は、温度調節された冷気をリヤシート７２の乗員に向けて送風する。バッテリ８０には、吸気ホース８２および排気ホース８３が接続されている。リヤクーラ７３から車両室内に送風される冷気の一部が、吸気ホース８２を流れ、冷却風としてバッテリ８０に導入される。冷却風は、発熱したバッテリ８０を冷却する。バッテリ８０の冷却によって温度上昇した冷却風は、排気ホース８３を流れ、ラゲージルーム７１に排出される。
【００４９】
本実施の形態では、バッテリ８０からＰＣＵ１６０に向けて延びる電源ラインＰＬ１，ＰＬ３が、吸気ホース８２の外周面に設けられている。電源ラインＰＬ１，ＰＬ３は、吸気ホース８２に流通する冷却風によって冷却される。同時に、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３は、吸気ホース８２を補強する補強部材として機能する。
【００５０】
このように構成された、この発明の実施の形態２における冷却風配管によれば、実施の形態１に記載された効果と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、本発明における冷媒通路に流通する冷媒は、水や空気に限定されず、たとえばオイルであってもよい。実施の形態１および２に説明した冷却水配管および冷却風配管の構造を適宜、組み合わせて、新たな冷媒配管を構成してもよい。
【００５２】
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】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１における冷却水配管を示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った冷却水配管の断面図である。
【図３】図１中の冷却水配管の変形例を示す断面図である。
【図４】ＨＶシステムを示す電気回路図である。
【図５】図１中の冷却水配管の使用例を模式的に表わす図である。
【図６】図１中の冷却水配管の別の使用例を模式的に表わす図である。
【図７】図１中の冷却水配管のさらに別の使用例を模式的に表わす図である。
【図８】この発明の実施の形態２における冷却風配管の使用例を模式的に表わす図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  冷却水配管、２１  ホース、２１ａ  外周面、２６  冷却水通路、２８  樹脂層、３１  配線、５１，５１ｐ，５１ｑ，５１ｒ  給水ホース、５２，５２ｐ，５２ｑ，５２ｒ  排水ホース、８２  吸気ホース、８３  排気ホース、１１０，１１０ｍ，１１０ｎ  モータジェネレータ、１６０  ＰＣＵ。
【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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【図７】
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【図８】
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