JP7119928B2 - 制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、制御ユニットに関し、詳しくは、制御装置が収容される制御ユニットに関する。

従来、この種の制御ユニットとしては、制御装置（電気機器）が収容されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。制御装置は、車載される受電装置に対して非接触で電力を送電する送電装置（コイルユニット）を制御する。このユニットでは、制御装置と共に送電装置を筐体に収納した状態で車両の駐車スペースの床部に埋め込まれている。

特開２０１６－７３０１８号公報

ところで、送電装置と制御装置とをそれぞれ別のユニットに収納するものにおいて、制御装置を収納する制御ユニット内の温度が上昇することがある。こうした温度上昇の原因としては、制御装置の発熱や日差しなど設置場所の環境の影響などを挙げることができる。制御ユニット内の温度が上昇すると、制御装置が熱の影響を受けてしまうことから、制御ユニットに何らかの冷却構造を設けることが望まれてる。こうした冷却構造では、制御ユニットの内部を効率よく冷却するという課題がある。

本発明の制御ユニットは、内部の冷却効率を向上させることを主目的とする。

本発明の制御ユニットは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の制御ユニットは、
車載される受電装置に対して非接触で電力を送電する送電装置を制御する制御装置が収容される制御ユニットであって、
内部に冷却風が流通するヒートシンクと、
表面に前記制御装置に取り付けられると共に裏面に前記ヒートシンクの一面が取り付けられ、一部が前記ヒートシンクの前記一面より外側に張り出すように一体成形されたブラケットと、
を備えることを要旨とする。

この本発明の制御ユニットでは、内部に冷却風が流通するヒートシンクと、表面に制御装置に取り付けれると共に裏面にヒートシンクの一面が取り付けられ、一部が前記ヒートシンクの前記一面より外側に張り出すように一体成形されたブラケットと、を備えている。ブラケットは、制御装置に取り付けられているから、制御装置で発生した熱をより多く回収することができる。また、ブラケットは、一部がヒートシンクの一面から外側に張り出しているから、空気からより多くの熱を回収することができる。更に、ブラケットは、一体成形されていることから、複数の部材で構成されるものに比して、熱抵抗が小さい。こうしてより多くの熱を回収し熱抵抗が低いブラケットとヒートシンク内を流通する冷却風とがヒートシンクを介して熱交換することから、制御ユニット内の冷却効率の向上を図ることができる。

こうした本発明の制御ユニットにおいて、前記ブラケットは、前記ヒートシンクの前記一面より外側に張り出した張り出し部が略直角に曲げられて、前記ヒートシンクと離間して前記ヒートシンクの一部を覆う形状としてもよい。こうすれば、ブラケットと空気とが触れる面積をより大きくなるから、ブラケットは、より空気からより多くの熱を回収することができ、制御ユニット内の冷却効率をより向上させることができる。

また、本発明の制御ユニットにおいて、前記制御装置と前記ヒートシンクと前記ブラケットとを収容し、長手方向を立てた状態で所定の部材に取り付けられ、前記所定の部材側の壁部の前記長手方向の下部に吸気口が形成されると共に前記長手方向の上部に排気口が形成される筐体と、前記筐体内の空気が排出されるように送風する冷却ファンと、を備え、前記ヒートシンクは、前記長手方向に延在し、前記ブラケットは、前記長手方向の両端部において前記張り出し部が略直角に曲げられて前記ヒートシンクと離間して前記ヒートシンクの一部を覆い、前記両端部をつなぐ接続部において前記ヒートシンクの前記一部を除く残部が覆われないないように前記張り出し部が曲げられていない形状としてもよい。ブラケットの両端部とヒートシンクとの間で熱が籠もった空気をブラケットの中間部で解放することができるから、冷却効率をより向上させることができる。この場合において、前記ヒートシンクは、前記残部にフィンが形成されていてもよい。こうすれば、ヒートシンクが空気と触れている表面積を増加させるから、冷却効率を更に向上させることができる。

本発明の一実施例としての制御ユニット２０を含む給電システム１０の構成の概略を示す構成概略図である。 本発明の一実施例としての制御ユニット２０の側面の概略を示す概略図である。 制御ユニット２０を図２におけるＡ方向から視た概略を示す概略図である。 制御ユニット２０を図２におけるＢ方向から視た概略を示す概略図である。 制御ユニット２０を図４のＡ’Ａ’線で切断し蓋体２７を外した外観の概略を示す概略図である。 図５の要部をＣ方向から視た概略を示す概略図である。 制御ユニット２０を図３のＡＡ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。 制御ユニット２０を図３のＢＢ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。 制御ユニット２０を図７のＣＣ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。 制御ユニット２０を図７のＤＤ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。 制御ユニット２０を図７のＥＥ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。 制御ユニット２０における主な熱輸送経路の一例を示す説明図である。 ケース２４内の空気の流れの概略を説明するための説明図である。 吸気口２８から導入した空気の流れの概略を説明するための説明図である。 変形例のヒートシンク１３４の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての制御ユニット２０を含む給電システム１０の構成の概略を示す構成概略図である。図２は、本発明の一実施例としての制御ユニット２０の側面の概略を示す概略図である。図３は、制御ユニット２０を図２におけるＡ方向から視た概略を示す概略図である。図４は、制御ユニット２０を図２におけるＢ方向から視た概略を示す概略図である。図４では、説明の都合上、図２、図３の壁Ｗの記載を省略している。図５は、制御ユニット２０を図４のＡ’Ａ’線で切断し蓋体２７を外した外観の概略を示す概略図である。図６は、図５の要部をＣ方向から視た概略を示す概略図である。図７は、制御ユニット２０を図３のＡＡ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。図８は、制御ユニット２０を図３のＢＢ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。なお、図８では、ケース２４の蓋体２７の記載を省略している。図９は、制御ユニット２０を図７のＣＣ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。図１０は、制御ユニット２０を図７のＤＤ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。図１１は、制御ユニット２０を図７のＥＥ線で切断した断面の概略を示す断面概略図である。なお、図６～図１１において、説明の便宜上、ブラケットＢＣＫ３に斜め斜線のハッチングを施している。

給電システム１０は、図１に示すように、受電装置１２と、送電装置１４と、制御ユニット２０と、を備える。

受電装置１２は、図１に示すように、モータやバッテリ（いずれも図示せず）を有する車両１に搭載されている。受電装置１２は、送電装置１４から送電される電力を非接触で受電してその電力で車両１に搭載されるバッテリを充電するよう構成されており、フェライトコア上に配置された受電コイルや、受電コイルと共に共振回路を構成するコンデンサなどを備えている。

送電装置１４は、図１に示すように、駐車場等の車両１の停車スペースの地面に埋め込まれている。送電装置１４は、受電装置１２に対して非接触で電力を送電する装置として構成されており、フェライトコア上に配置された送電コイルや、送電コイルと共に共振回路を構成するコンデンサや、家庭用電源２などの所定周波数の交流電力を送電コイルに供給するための複数の電力機器を備えている。

制御ユニット２０は、図２～図１３に示すように、制御装置２２と、電源装置２３と、ケース２４と、冷却ファン３２と、ヒートシンク３４と、ブラケットＢＣＫ３と、を備え、駐車場等の車両１の停車スペース付近に設置された壁Ｗに取り付けられており、太陽Ｓからの日射にさらされている。制御装置２２と、電源装置２３と、冷却ファン３２と、ヒートシンク３４と、ブラケットＢＣＫ３とは、ケース２４に収容されている。

制御装置２２は、図８～図１０に示すように、図１に例示した送電装置１４を制御するコントローラとして構成されており、制御基板上に制御用の各種素子（制御基板、素子は図示せず）が搭載されている。制御装置２２は、支持台２２ａに支持された状態で、ブラケットＢＣＫ３に取り付けられている。なお、制御基板に搭載される素子のうち、比較的高温となる素子Ｈｅについては、ヒートシンク３４に直接取り付けている。

電源装置２３は、図７、図８、図１１に示すように、図１に例示した家庭用電源２などの所定周波数の交流電力を送電コイルへ供給するための装置として構成されている。電源装置２３を構成する各種素子は、電源基板（図示せず）に搭載されている。電源装置２３は、支持台２３ａに支持された状態で、ブラケットＢＣＫ３に取り付けられている。

ケース２４は、図２～図４に示すように、全体として扁平状に樹脂により形成されている。ケース２４は、底面を構成する底部２６と、底部２６と共に制御装置２２を収容する空間を形成する蓋体２７と、を備える。底部２６には、長手方向Ｌｄの下部に吸気口２８が形成されており、長手方向Ｌｄの上部に排気口３０が形成されている。ケース２４は、底部２６の壁Ｗと対向する面の上部および下部に取り付けられたブラケットＢＣＫ１、ＢＣＫ２により、長手方向Ｌｄが立てられた状態で壁Ｗに取り付けられている。ケース２４の長手方向Ｌｄの下面には、図１～図４に示すように、図１に例示する家庭用電源２からの配線や送電装置１４からの配線を接続する複数のコネクタＣが取り付けられている。

冷却ファン３２は、図７、図８、図１１に示すように、底部２６の排気口３０に取り付けられており、ケース２４内の空気がケース２４外へ排出されるように送風する。冷却ファン３２の長手方向Ｌｄの上方には、図２、図３に示すように、空気が冷却ファン３２より長手方向Ｌｄの上方へ移動することを妨げるための仕切り板３３が設けられている。

ヒートシンク３４は、図７，図８に示すように、吸気口２８と排気口３０との間で空間Ｓ１、Ｓ２を形成するように配置されている。ヒートシンク３４は、図６，図９～図１１に示すように、空気の流路となる導風路３６ａ～３６ｇを備えている。導風路３６ａ～３６ｇは、長手方向Ｌｄに延在し、長手方向Ｌｄに垂直な短手方向Ｓｄに並んで配置されている。導風路３６ａ～３６ｇのうち短手方向Ｓｄの中央部に配置される導風路３６ｃ、３６ｄは、導風路３６ｃ、３６ｄの外側に配置される導風路３６ａ、３６ｂ、３６ｅ～３６ｇと図６の上下方向における下端が揃うように、且つ、導風路３６ａ、３６ｂ、３６ｅ～３６ｇに比して図６の上下方向において高さが低くなって狭くなるように形成されている。ヒートシンク３４は、中間部において、図５の短手方向Ｓｄの両側壁Ｓｗ１，Ｓｗ２の上下端に短手方向Ｓｄへ張り出す張り出し部Ｏｖ１～Ｏｖ４を備え、断面がコの字状となるように形成されている。

ブラケットＢＣＫ３は、図５に示すように、長手方向Ｌｄに延在するように一体成形されている。ブラケットＢＣＫ３は、図６、図９～図１１に示すように、各図における上面（表面）が固定具Ｆｓにより支持台２２ａ、２３ａに取り付けられて、下面（裏面）が固定具Ｆｈによりヒートシンク３４に取り付けられている。ブラケットＢＣＫ３は、図５、図９、図１１に示すように、長手方向Ｌｄの端部ＢＣＫＴ１，ＢＣＫＴ３では、ヒートシンク３４の上面で短手方向Ｓｄの両側に張り出した張り出し部が略直角に曲げられて、ヒートシンク３４と離間してヒートシンク３４を覆う形状となっている。ブラケットＢＣＫ３の端部ＢＣＫＴ１と端部ＢＣＫＴ３とを接続する接続部ＢＣＫＴ２では、図５、図６、図７、図８、図１０に示すように、ヒートシンク３４の上面で短手方向Ｓｄの両側に張り出した張り出し部のうち、図５、図６、図１０の左の張り出し部が曲げられずにヒートシンク３４を覆わない形状に形成されている。

次に、こうして構成された実施例の制御ユニット２０内の熱輸送の経路について説明する。図１２は、制御ユニット２０における主な熱輸送経路の一例を示す説明図である。図中、実線矢印は、直接接続された各部材間の伝熱の経路を示している。破線矢印は、ケース２４内の空気への放熱による熱の伝搬経路を示している。一点鎖線矢印は、吸気口２８から取り入れた空気（冷却風）の経路を示している。実施例の制御ユニット２０では、太陽Ｓからの日射と制御装置２２の素子の発熱とが主な熱源となる。日射により蓋体２７が温められると、その熱は、底部２６、ブラケットＢＣＫ３、ヒートシンク３４の経路で伝搬する。制御装置２２の素子が発熱すると、その熱は、制御基板、ブラケットＢＣＫ３、ヒートシンク３４の経路で伝搬する。蓋体２７や制御装置２２（素子および制御基板）、ブラケットＢＣＫ３の熱は、ケース２４内の空気へ放熱される。制御装置２２やケース２４内の空気は、ヒートシンク３４を介して吸気口２８から導入されヒートシンク３４内を流通する空気（冷却風）で冷却される。

図１３は、ケース２４内の空気の流れの概略を説明するための説明図である。図中、太線矢印は、空気の流れを模式的に示している。ケース２４では、蓋体２７は太陽Ｓからの日射にさらされ、底部２６は壁Ｗにより日射にさらされない。したがって、蓋体２７の日射にさらされている表面Ｐ１が最も温度が高く、蓋体２７の日射にさられていない面、底部２６の順に温度が低くなる。そのため、ケース２４内の空気は、底部２６側に比して蓋体２７側の空気の温度がより上昇する。そして、蓋体２７の表面Ｐ１側では暖められた空気は上昇して、仕切り板３３で滞留し、冷えている下方向へ降りてくる。このとき、蓋体２７の表面Ｐ１側の空気がより温度が高くなっていることから、下降する空気は、ヒートシンク３４より底部２６側や短手方向Ｓｄでサイド側を通りやすい。ヒートシンク３４は、中間部の断面がコの字状となるように形成されているから、ヒートシンク３４より短手方向Ｓｄでサイド側を通った空気が中間部のコの字の中を通りやすい。したがって、ヒートシンク３４を介してヒートシンク３４の外側の空気と内部の冷却風とが熱交換しやすい。これにより、ケース内の空気をより冷却することができる。

図１４は、吸気口２８から導入した空気（冷却風）の流れの概略を説明するための説明図である。図中、太線矢印は、吸気口２８から導入した空気の流れを示している。実施例の制御ユニット２０では、ケース２４の底部２６の長手方向Ｌｄの下部に吸気口２８が形成されており、長手方向Ｌｄの上部に排気口３０が形成されており、排気口３０に冷却ファン３２が取り付けられて、吸気口２８と排気口３０との間に長手方向Ｌｄに延在する導風路３６ａ～３６ｇを有するヒートシンク３４が配置されている。吸気口２８と排気口３０とヒートシンク３４との間には、図７に示すように、空間Ｓ１，Ｓ２が形成されている。そのため、吸気口２８から導入した空気は、空間Ｓ１で流れが拡散した後に、ヒートシンク３４の導風路３６ａ～３６ｇへ流入する。そして、ヒートシンク３４の導風路３６ａ～３６ｇへ流入した空気は、導風路３６ａ～３６ｇを長手方向Ｌｄにおいて上方へ向かって流れながらヒートシンク３４を介して制御装置２２や電源装置２３、ケース２４内の空気を冷却し、空間Ｓ２へ導入され、排気口３０から排出される。制御ユニット２０では、底部２６から熱交換して温められた空気を排出するから、熱交換して温められた空気が蓋体２７側の制御装置２２，電源装置２３へ熱を与えることを抑制できる。

実施例の制御ユニット２０では、ブラケットＢＣＫ３は、固定具Ｆｓにより支持台２２ａ、２３ａに取り付けられているから、支持台２２ａ、２３ａに支持された制御装置２２や電源装置２３の熱を回収することができる。また、ブラケットＢＣＫ３は、図５に例示するように、一部がヒートシンク３４の上面より外側に張り出しているから、空気からより多くの熱を回収することができる。また、端部ＢＣＫＴ１，ＢＣＫＴ３でヒートシンク３４を覆うことにより、ヒートシンク３４の一面のみを覆うものに比して、より広い面積で空気と接して、より多くの熱を回収できる。更に、ブラケットＢＣＫ３は、一体成形されているから、複数の部材により構成されるブラケットに比して熱抵抗が小さい。こうしてより多くの熱を回収し熱抵抗が低いブラケットＢＣＫ３とヒートシンク３４の内部を流通する冷却風とを熱交換させることにより、冷却効率を向上させることができる。

以上説明した実施例の制御ユニット２０を含む給電システム１０によれば、内部に冷却風が流通するヒートシンク３４と、上面（表面）が制御装置２２に取り付けられると共に下面（裏面）がヒートシンク３４の上面が取り付けられ、一部がヒートシンク３４の上面より外側に張り出すように一体成形されたブラケットＢＣＫ３を備えているから、制御ユニット２０内の冷却効率を向上させることができる。

実施例の制御ユニット２０では、ヒートシンク３４は、側壁Ｓｗ１，Ｓｗ２を張り出し部ＯＶ１～ＯＶ４を有するコの字状に形成しているが、図１５に例示するように、側壁Ｓｗ１，Ｓｗ２に短手方向Ｓｄや張り出す複数のフィンＦｉｎを形成してもよい。こうすれば、ヒートシンク３４が空気に触れる面積が増加するから、制御ユニット内の空気をより冷却することができる。

実施例の制御ユニット２０では、実施例の制御ユニット２０では、ヒートシンク３４の導風路３６ａ～３６ｇのうち短手方向Ｓｄの中央部に配置される導風路３６ｃ、３６ｄは、導風路３６ｃ、３６ｄの外側に配置される導風路３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄと図９～図１１の上下方向における下端が揃うように、且つ、導風路３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄに比して図９～図１１の上下方向において高さが低くなって狭くなるように形成されている。しかしながら、導風路３６ｃ、３６ｄを導風路３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄと同じ大きさになるように形成しても構わない。

実施例の制御ユニット２０では、ヒートシンク３４は、７つの導風路３６ａ～３６ｇを備えているが、導風路の個数は７つに限定しておらず、複数個とすればよい。

実施例の制御ユニット２０では、ケース２４は、底部２６と蓋体２７との２つの部材を備えているが、底部２６と蓋体２７とが一つの部材となった一体型のものとしてもよい。

実施例の制御ユニット２０は、駐車場等の壁Ｗに取り付けられているが、屋外の壁Ｗに取り付けるものに限定したもではなく、所定の部材に長手方向Ｌｄを立てた状態で取り付けられていればよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ヒートシンク３４が「ヒートシンク」に相当し、ブラケットＢＣＫ３が「ブラケット」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、制御ユニットの製造産業などに利用可能である。

１ 車両、２ 家庭用電源、１０ 給電システム、１２ 受電装置、１４ 送電装置、２０ 制御ユニット、２２ 制御装置、２２，２３ａ 支持台、２３ 電源装置、２４ ケース、２６ 底部、２７ 蓋体、２８ 吸気口、３０ 排気口、３２ 冷却ファン、３３ 仕切り板、３４、１３４ ヒートシンク、３６ａ～３６ｇ 導風路、ＢＣＫ１～ＢＣＫ３ ブラケット、ＯＶ１～ＯＶ４ 張り出し部、Ｐ１ 表面、Ｓ１，Ｓ２ 空間。

Claims (2)

1. 車載される受電装置に対して非接触で電力を送電する送電装置を制御する制御装置が収容される制御ユニットであって、
   内部に冷却風が流通するヒートシンクと、
   表面に前記制御装置に取り付けられると共に裏面に前記ヒートシンクの一面が取り付けられ、一部が前記ヒートシンクの前記一面より外側に張り出すように一体成形されたブラケットと、
   を備え、
   前記ブラケットの前記ヒートシンクの前記一面より外側に張り出した張り出し部は、略直角に曲げられて、前記ヒートシンクと離間して前記ヒートシンクの一部を覆う形状である
   制御ユニット。
2. 請求項１記載の制御ユニットであって、
   前記制御装置と前記ヒートシンクと前記ブラケットとを収容し、長手方向を立てた状態で所定の部材に取り付けられ、前記所定の部材側の壁部の前記長手方向の下部に吸気口が形成されると共に前記長手方向の上部に排気口が形成される筐体と、
   前記筐体内の空気が排出されるように送風する冷却ファンと、
   を備え、
   前記ヒートシンクは、前記長手方向に延在し、
   前記ブラケットの前記張り出し部は、前記長手方向の両端部において略直角に曲げられて前記ヒートシンクと離間して前記ヒートシンクの一部を覆い、前記両端部をつなぐ接続部において前記ヒートシンクの前記一部を除く残部が覆われないないように曲げられていない形状である
   制御ユニット。

Images