CN101925482B - 车辆用电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供车辆用电源装置，将防水箱体(14)的内部分隔为下侧的第一冷却风通路(39)和上侧的第二冷却风通路(40)，在从管道部件(18)的进气通路部(41)导入并流经下侧的第一冷却风通路(39)的冷却风冷却电池模块(24)后，将该冷却风利用中间管道(36)引导至上侧的第二冷却风通路(40)来冷却高压电气部件(33、34)。在冷却风扇停止后，将被高温的高压电气部件(33、34)加热的空气从管道部件(18)的排气通路部(42)排出而不与位于下侧的电池模块(24)接触。而且由于在设于防水箱体(14)一端侧的管道部件(18)一体地设置进气通路部(41)和排气通路部(42)，因此与将它们分别设于防水箱体(14)的两端的情况相比，能够使电源装置小型化。

Description

车辆用电源装置
技术领域
本发明涉及车辆用电源装置，该车辆用电源装置将由蓄电器和电气部件构成的动力单元配置于箱体的内部，将所述箱体的内部分隔为第一冷却风通路和第二冷却风通路，利用冷却风供给装置向所述第一、第二冷却风通路供给冷却风，以流经所述第一冷却风通路的冷却风冷却蓄电器，并以流经所述第二冷却风通路的冷却风冷却所述电气部件。
背景技术
在下述专利文献1中公知如下的发明：在配置于机动车座椅后方的地板的下方的电源单元中，将电池模块配置于下部，并在其上部沿车宽方向并列配置DC/DC转换器和电动机驱动用逆变器，从车身前方流向后方的冷却空气被上下分开并对下侧的电池模块以及上侧的DC/DC转换器和电动机驱动用逆变器并行地进行冷却。
专利文献1：日本特开2008-062780号公报
然而，上述现有的发明是通过在车身前方侧设置进气通道并在车身后方侧设置排气通道来对电池模块和电气部件并行地冷却的，因此与使进气通道和排气通道于车身前后分离设置对应地，在动力单元存在着前后方向尺寸大型化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述的情况而作出的，其目的在于实现将由蓄电器和电气部件构成的动力单元配置于箱体内部的车辆用电源装置的小型化。
为了达成上述目的，根据本发明，提供一种车辆用电源装置，其第一特征在于，该车辆用电源装置将由蓄电器和电气部件构成的动力单元配置于箱体的内部，将所述箱体的内部分隔为第一冷却风通路和第二冷却风通路，利用冷却风供给装置向所述第一、第二冷却风通路供给冷却风，以流经所述第一冷却风通路的冷却风冷却所述蓄电器，并以流经所述第二冷却风通路的冷却风冷却所述电气部件，其中，在所述箱体的一端侧设置管道部件，所述管道部件一体地具备进气通路部和排气通路部，将所述进气通路部的出口开口与所述第一冷却风通路的上游端连接，并且将所述排气通路部的入口开口与所述第二冷却风通路的下游端连接，并且，在所述箱体的另一端侧利用中间管道连接所述第一冷却风通路的下游端和所述第二冷却风通路的上游端。
此外，根据本发明，在所述第一特征的基础上，车辆用电源装置的第二特征在于，所述第一冷却风通路设于所述第二冷却风通路的下侧。
此外，根据本发明，在所述第一或第二特征的基础上，车辆用电源装置的第三特征在于，所述电气部件包括沿车宽方向并排设置的逆变器和DC-DC转换器，并且使从所述逆变器和所述DC-DC转换器的下表面向下方延伸的散热装置面对所述第二冷却风通路。
此外，根据本发明，在所述第一至第三特征中的任意一项的基础上，车辆用电源装置的第四特征在于，设于所述箱体的一端侧的所述管道部件的进气通路部和排气通路部以夹着分隔壁邻设的方式形成，所述进气通路部的入口开口和所述排气通路部的出口开口分开配置于所述一端侧的长度方向的两端侧，所述进气通路部的出口开口的所述长度方向的宽度与所述第一冷却风通路的所述长度方向的宽度大致一致，所述排气通路部的入口开口设于所述进气通路部的出口开口的所述长度方向的宽度内。
此外，根据本发明，在所述第一至第四特征中的任意一项的基础上，车辆用电源装置的第五特征在于，所述进气通路部的出口开口的通路截面面积比所述中间管道的入口开口的通路截面面积大，所述中间管道的出口开口的通路截面面积比所述排气通路部的入口开口的通路截面面积大。
此外，根据本发明，在所述第一至第五特征中的任意一项的基础上，车辆用电源装置的第六特征在于，所述中间管道形成为从所述第一冷却风通路的下游端向所述第二冷却风通路的上游端光滑地弯曲的U字状。
此外，根据本发明，在所述第一至第六特征中的任意一项的基础上，车辆用电源装置的第七特征在于，与所述管道部件的进气通路部的入口开口连接的进气管道向车身前方延伸，与所述管道部件的排气通路部的出口开口连接的排气管道向车身后方延伸。
此外，根据本发明，在所述第一至第七特征中的任意一项的基础上，车辆用电源装置的第八特征在于，所述动力单元配置于被左右的侧支架夹设的后行李箱的底板下。
另外，实施方式的防水箱体14对应于本发明的箱体，实施方式的冷却风扇21对应于本发明的冷却风供给装置，实施方式的电池模块24对应于本发明的蓄电器，实施方式的逆变器33和DC-DC转换器34对应于本发明的电气部件。
根据本发明的第一特征，在设于配置有由蓄电器和电气部件构成的动力单元的箱体的一端侧的管道部件一体地设置进气通路部和排气通路部，因此，与将它们分别设于箱体的两端的情况相比，能够使电源装置小型化。
根据本发明的第二特征，将第一冷却风通路设于第二冷却风通路的下侧，因此，在以从管道部件的进气通路部导入并流经下侧的第一冷却风通路的冷却风冷却蓄电器后，将该冷却风利用中间管道引导至上侧的第二冷却风通路，冷却电气部件，因此在冷却风供给装置停止后被高温的电气部件加热的空气从管道部件的排气通路部排出而不会与位于下侧的蓄电器接触，能够促进箱体内部的放热，防止蓄电器的耐久性降低。
此外，根据本发明的第三特征，电气部件包括沿车宽方向并排设置的逆变器和DC-DC转换器，从逆变器和DC-DC转换器的下表面向下方延伸的散热装置面对第二冷却风通路，由此，不仅能够紧凑地配置逆变器和DC-DC转换器，而且能够有效地冷却电气部件而不会增加冷却风的流通阻力。
此外，根据本发明的第四特征，进气通路部和排气通路部以夹着分隔壁邻设的方式形成在被设于箱体一端侧的管道部件，由此，不仅能够紧凑地构成管道部件，而且由于将进气通路部的入口开口和排气通路部的出口开口分开配置于所述一端侧的长度方向的两端侧，因此冷却风相对于管道部件的供给和排除是容易的。此外，由于使进气通路部的出口开口的所述长度方向的宽度与所述第一冷却风通路的所述长度方向的宽度大致一致，因此能够最大限度地确保被导入第一冷却风通路的冷却风的量，并且由于排气通路部的入口开口设于进气通路部的出口开口的所述长度方向的宽度内，因此不会因排气通路部的入口开口而增加管道部件的所述长度方向的尺寸。
此外，根据本发明的第五特征，进气通路部的出口开口的通路截面面积比中间管道的入口开口部的通路截面面积大，中间管道的出口开口的通路截面面积比排气通路部的入口开口的通路截面面积大，由此冷却风的通路截面面积从进气通路部向排气通路部逐步减小，冷却风的流速从进气通路部向排气通路部逐步增大。因此能够使流速高的冷却风作用于温度比电池模块高的电气部件，提高冷却效果。
此外，根据本发明的第六特征，将中间管道形成为从第一冷却风通路的下游端向第二冷却风通路的上游端光滑地弯曲的U字状，因此能够顺畅地将冷却风从第一冷却风通路引导至第二冷却风通路。
此外，根据本发明的第七特征，与管道部件的进气通路部的入口开口连接的进气管道向车身前方延伸，与管道部件的排气通路部的出口开口连接的排气管道向车身后方延伸，因此能够防止从排气管道排出的高温的空气从进气管道被吸入。
此外，根据本发明的第八特征，由于将动力单元配置于被左右的侧支架夹持的后行李箱的底板下，因此能够在确保后行李箱的容器的同时有效地保护动力单元。
附图说明
图1是车辆用电源装置的整体立体图。(第一实施方式)
图2是沿图1的2-2线的剖视图。(第一实施方式)
图3是沿图1的3-3线的剖视图。(第一实施方式)
图4是沿图3的4-4线的剖视图。(第一实施方式)
图5是沿图4的5-5线的剖视图。(第一实施方式)
图6是沿图4的6-6线的剖视图。(第一实施方式)
图7是沿图5的7-7线的剖视图。(第一实施方式)
图8是说明冷却风扇停止时的作用说明图。(第一实施方式)
图9是管道部件的分解立体图。(第二实施方式)
标号说明
14：防水箱体(箱体)；18：管道部件；18a：分隔壁；18b：进气通路部的入口开口；18c：排气通路部的出口开口；18d：进气通路部的出口开口；18e：排气通路部的入口开口；19：进气管道；20：排气管道；21：冷却风扇(冷却风供给装置)；24：电池模块(蓄电器)；33：逆变器(电气部件)；34：DC-DC转换器(电气部件)；36：中间管道；36a：中间管道的入口开口；36b：中间管道的出口开口；37：散热装置；38：散热装置；39：第一冷却风通路；40：第二冷却风通路；41：进气通路部；42：排气通路部；43：后行李箱；P：动力单元。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
第一实施方式
首先，基于图1～图8对本发明的第一实施方式进行说明。
如图1所示，利用轮胎盘(tire pan)11收纳用于使混合动力车辆的电动机/发电机动作的电源装置，所述轮胎盘在车身后部的后行李箱43(参照图2和图3)的下方收纳备胎。向下方凹陷的容器状的轮胎盘11的左右侧缘与左右的后纵梁12、12连接。电源装置具备上表面敞开的容器状的防水箱体14和堵塞该防水箱体14的上表面开口部的平板状的盖部件15，前后一对悬吊框架16、16的车宽方向两端部利用螺栓17...固定于左右的后纵梁12、12的上表面，这一对悬吊框架16、16被夹在防水箱体14和盖部件15之间且沿车宽方向延伸。因此，电源装置经由前后一对悬吊框架16、16悬吊支撑于左右的后纵梁12、12。
盖部件15的前边缘在前侧的悬吊框架16的位置终结，在其前方的防水箱体14内收纳管道部件18。在管道部件18的上表面连接有进气管道19的下游端和排气管道20的上游端，进气管道19将车厢内的空气作为冷却风吸入到防水箱体14内，排气管道20将结束了冷却的冷却风从防水箱体14内排出，进气管道19从防水箱体14的左前部向车身左前上方延伸，排气管道20从防水箱体14的右前部在车身的右侧面向后方延伸。在排气管道20的下游端设有电动式的冷却风扇21，利用由该冷却风扇21产生的负压将冷却风吸入进气管道19内。另外，从进气管道19排出的冷却风被排出至后行李箱43的内部安装件和后挡泥板之间，一部分回到车厢内，一部分排出到车外。
如图2和图3所示，在配置于后行李箱43下方的防水箱体14的底部，构成第一冷却风通路39的下部电池箱体22和上部电池箱体23配置成在它们之间形成空间。沿车宽方向串联连接多个电池单元而成的棒状的电池模块24...以前后方向七列、上下方向排列两层，且该电池模块24...在由左右一对U字状的下部电池支承框25、25和结合在下部电池支承框25、25上端的左右一对I字状的上部电池支承框26、26束起的状态下被收纳于所述下部电池箱体22和上部电池箱体23的内部。
设在各个上部电池支承框26的上表面的左右一对支架27、27和悬吊框架16，利用外周嵌合有套管(collar)28、28的长尺寸的螺栓29、29以及螺合于螺栓29、29下端的螺母30、30连接。因此，总计14根电池模块24...由四根螺栓29、29悬吊支撑于前后的悬吊框架16。
下部电气部件箱体31和上部电气部件箱体32固定在上部电池箱体23的上表面，在下部电气部件箱体31和上部电气部件箱体32的内部沿车宽方向左右并排配置有作为高压电气部件的逆变器33、DC-DC转换器34。由此，能够紧凑地配置逆变器33和DC-DC转换器34。
电池模块24...、逆变器33和DC-DC转换器34构成本发明的动力单元P(参照图8)。
在上部电池箱体23的上表面和下部电气部件箱体31的下表面之间形成有第二冷却风通路40，在防水箱体14的后部设有弯曲成U字状的中间管道36，以将对电池模块24...进行过冷却的冷却风引导至第二冷却风通路40。中间管道36的入口开口36a与第一冷却风通路39的下游端连通，中间管道36的出口开口36b与第二冷却风通路40的上游端连通。这样，将中间管道36形成为从第一冷却风通路39的下游端向第二冷却风通路40的上游端平滑地弯曲的U字状，因此能够顺畅地将冷却风从第一冷却风通路39引导到第二冷却风通路40。
从逆变器33、DC-DC转换器34分别向下方延伸的散热装置37、38面对第二冷却风通路40。这样，由于使从逆变器33和DC-DC转换器34的下表面向下方延伸的散热装置37、38面对第二冷却风通路40，因此能够在不增加冷却风的流通阻力的情况下有效地对逆变器33和DC-DC转换器34进行冷却。
接下来，基于图3～图7对管道部件18的结构进行说明。
管道部件18为箱状部件，其内部由分隔壁18a分为进气通路部41和排气通路部42。在管道部件18的平坦的上表面的左侧形成有作为进气通路部41上游端的入口开口18b，并且在管道部件18的平坦的后表面的下部形成有作为进气通路部41下游端的、分为三部分的出口开口18d...。此外，在管道部件18的平坦的上表面的右侧形成有作为排气通路部42下游端的出口开口18c，并且在管道部件18的平坦的后表面的所述出口开口18d...的上侧形成有入口开口18e。进气管道19的下游端连接于管道部件18的进气通路部41的入口开口18b，排气管道20的上游端连接于管道部件18的排气通路部42的出口开口18c。
进气通路部41的出口开口18d...的车宽方向的宽度与管道部件18的车宽方向的宽度基本相等，并且与防水箱体14内的第一冷却风通路39的车宽方向的宽度一致。进气通路部41的出口开口18d...被分为三部分是为了避开将电池模块24...束起的一对下部电池支承框25、25的位置。管道部件18的进气通路部41的内部由两条引导壁18f、18g分为三个通路，所述三个通路与进气通路部41的被分为三部分的出口开口18d...对应。
防水箱体14的第二冷却风通路40分支为左右两股，其中一方面对逆变器33的散热装置37，其中另一方面对DC-DC转换器34的散热装置38。由此，第二冷却风通路40的通路截面面积比第一冷却风通路39的通路截面面积小。
对形成于进气管道18的后表面的排气通路部42的入口开口18e，其左侧部分被尽头的壁所遮挡，因此实质上仅右侧部分开口。即，在管道部件18的后表面，排气通路部42的入口开口18e的车宽方向的宽度比进气通路部41的出口开口18d...的车宽方向的宽度窄，且处于进气通路部41的出口开口18d...的车宽方向的宽度之内。此外，在排气通路部42的上部设有朝向进气通道18的出口开口18c引导冷却风的倾斜的引导壁18h。
接下来，对具备上述结构的本发明的实施方式的作用进行说明。
当驱动混合动力车辆的电动机/发电机时，电池模块24...和由逆变器33、DC-DC转换器34构成的高压电气部件发热。当驱动冷却风扇21后，利用在该冷却风扇21的上游侧产生的负压将车厢内的空气作为冷却风从进气管道19吸入到管道部件18内。冷却风从形成于管道部件18的上表面左侧的入口开口18b流入进气通路部41，并在进气通路部41的内部被两枚引导壁18f、18g导向并向左右方向扩散，从分为三部分的出口开口18d...流入第一冷却风通路39。
如图8(A)所示，当冷却风在第一冷却风通路39中从前方流向后方期间冷却电池模块24...后，经由中间管道36向上掉头(U字形转向)并在通路截面面积比第一冷却风通路39窄的第二冷却风通路40中从后方向前方流动，在该期间，冷却风接触散热装置37、38并冷却逆变器33和DC-DC转换器34。这样，结束冷却后的冷却风偏向右方且通路截面面积变窄，同时从形成于管道部件18的后表面的入口开口18e流入排气通路部42。接着，从形成于管道部件18的上表面右侧的出口开口18c流入排气管道20，并在通过冷却风扇21后分开排出到车厢内和车厢外。
此时，与管道部件18的进气通路部41的入口开口18b连接的进气管道19向车身前方延伸，与管道部件18的排气通路部42的出口开口18c连接的排气管道20向车身后方延伸，因此能够防止从排气通道20排出的高温空气被从进气管道19再次吸入。在本实施方式中，进气通道19的入口和排气通道20的出口配置于隔着防水箱体14的对角位置，因此能够进一步可靠地发挥上述效果。
因而，如图8(B)所示，将防水箱体14的内部分为下侧的第一冷却风通路39和上侧的第二冷却风通路40，以从管道部件18的进气通路部41导入并流经下侧的第一冷却风通路39中的冷却风冷却电池模块24...，然后利用中间管道36将该冷却风引导至上侧的第二冷却风通路40来冷却逆变器33和DC-DC转换器34，由此，在冷却风扇21停止后，与温度比较高的逆变器33和DC-DC转换器34接触并被加热的空气不会流到位于下侧的温度比较低的电池模块24...侧，而从管道部件18的排气通路部42排出，能够在防止电池模块24...的耐久性降低的同时，促进防水箱体14内部的放热。
此外，在第一冷却风通路39中与电池模块24...接触并被加热的空气的一部分流到上方的第二冷却风通路40侧，其余部分从管道部件18的进气通路部41排出。与温度比较低的电池模块24...接触并被加热的空气的温度低于与温度比较高的逆变器33和DC-DC转换器34接触并被加热的空气的温度，因此即使该低温空气流到逆变器33和DC-DC转换器34侧也没有问题，甚至能够有助于冷却逆变器33和DC-DC转换器34。
此外，由于在设于防水箱体14前端的管道部件18一体地设有进气通路部41和排气通路部42，因此与将这些进气通路部41和排气通路部42分别设于防水箱体14的前端和后端的情况相比，能够使电源装置小型化。并且，通过将小型化了的电源装置配置于被夹设在左右后纵梁12、12之间的后行李箱43的底板下，与以往相比能够扩大在后面碰撞时的缓冲区(crushable zone)。
并且，进气通路部41和排气通路部42以夹着分隔壁18a邻设的方式形成在管道部件18，因此能够紧凑地构成管道部件18，通过加厚该分隔壁18a或者采用双重分隔壁，能够抑制流经排气通路部42的高温冷却风的热量传导至流经进气通路部41的低温冷却风。进而，由于进气通路部41的入口开口18b与排气通路部42的出口开口18c沿车宽方向左右地分开配置，因此相对于管道部件18供给和排出冷却风是容易的。
此外，由于使管道部件18的进气通路部41的出口开口18d...的车宽方向宽度与第一冷却风通路39的车宽方向的宽度大致一致，因此能够最大限度地确保导入第一冷却风通路39的冷却风的量，而且，由于排气通路部42的入口开口18e设于进气通路部41的出口开口18d...的车宽方向的宽度内，因此不会因排气通路部42的入口开口18e而增加通道部件18的车宽方向尺寸。
进而，进气通路部41的出口开口18...的通路截面面积比中间管道36的入口开口36a的通路截面面积大，中间管道36的出口开口36b的通路截面面积比排气通路部42的入口开口18e的通路截面面积大，因此冷却风的通路截面面积从进气通路部41向排气通路部42逐步减小，冷却风的流速从进气通路部41向排气通路部42逐步增大。因此，能够使流速高的冷却风作用于比电池模块24...温度更高的逆变器33和DC-DC转换器34，提高冷却效果。
第二实施方式
接下来，基于图9对本发明的第二实施方式进行说明。
第二实施方式的管道部件18是将进气通路部41与排气通路部42以不同部件构成，并将它们一体结合而构成的。在本实施方式中，与第一实施方式相比虽然增加了部件个数，但是提高了管道部件18的形状设计自由度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，然而本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。
例如，在实施方式中以混合动力车辆为例示出，然而本发明也能够应用于电动机动车。
此外，在实施方式中，将管道部件18沿防水箱体14的前表面进行配置，然而也可以将其沿防水箱体14的左侧或者右侧的侧面进行配置。

Claims (7)

1.一种车辆用电源装置，该车辆用电源装置将由蓄电器（24）和电气部件（33、34）构成的动力单元（P）配置于箱体（14）的内部，将所述箱体（14）的内部分隔为第一冷却风通路（39）和第二冷却风通路（40），利用冷却风供给装置（21）向所述第一、第二冷却风通路（39、40）供给冷却风，以流经所述第一冷却风通路（39）的冷却风冷却所述蓄电器（24），并以流经所述第二冷却风通路（40）的冷却风冷却所述电气部件（33、34），其特征在于，
在所述箱体（14）的一端侧设置管道部件（18），所述管道部件（18）一体地具备进气通路部（41）和排气通路部（42），将所述进气通路部（41）的出口开口（18d）与所述第一冷却风通路（39）的上游端连接，并且将所述排气通路部（42）的入口开口（18e）与所述第二冷却风通路（40）的下游端连接，在所述箱体（14）的另一端侧利用中间管道（36）连接所述第一冷却风通路（39）的下游端和所述第二冷却风通路（40）的上游端，并且
所述电气部件包括沿车宽方向并排设置的逆变器（33）和DC-DC转换器（34），并且使从所述逆变器（33）和所述DC-DC转换器（34）的下表面向下方延伸的散热装置（37、38）面对所述第二冷却风通路（40）。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述第一冷却风通路（39）设于所述第二冷却风通路（40）的下侧。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用电源装置，其特征在于，
设于所述箱体（14）的一端侧的所述管道部件（18）的进气通路部（41）和排气通路部（42）以夹着分隔壁（18a）邻设的方式形成，所述进气通路部（41）的入口开口（18b）和所述排气通路部（42）的出口开口（18c）分开配置于所述一端侧的长度方向的两端侧，所述进气通路部（41）的出口开口（18d）的所述长度方向的宽度与所述第一冷却风通路（39）的所述长度方向的宽度大致一致，所述排气通路部（42）的入口开口（18e）设于所述进气通路部（41）的出口开口（18d）的所述长度 方向的宽度内。
4.根据权利要求1或2所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述进气通路部（41）的出口开口（18d）的通路截面面积比所述中间管道（36）的入口开口（36a）的通路截面面积大，所述中间管道（36）的出口开口（36b）的通路截面面积比所述排气通路部（42）的入口开口（18e）的通路截面面积大。
5.根据权利要求1或2所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述中间管道（36）形成为从所述第一冷却风通路（39）的下游端向所述第二冷却风通路（40）的上游端光滑地弯曲的U字状。
6.根据权利要求1或2所述的车辆用电源装置，其特征在于，
与所述管道部件（18）的进气通路部（41）的入口开口（18b）连接的进气管道（19）向车身前方延伸，与所述管道部件（18）的排气通路部（42）的出口开口（18c）连接的排气管道（20）向车身后方延伸。
7.根据权利要求1或2所述的车辆用电源装置，其特征在于，
所述动力单元（P）配置于被左右的侧支架（12）夹设的后行李箱（43）的底板下。 
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