JP2016222057A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化を図ることができる車両用電源装置を提供する。
【解決手段】高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０と、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０内の半導体スイッチング素子１１をスイッチング制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０内の半導体スイッチング素子２１をスイッチング制御する制御モジュール３０と、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０及び制御モジュール３０を収納するケース４０と、を備え、ケース４０は、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０が設置される設置箇所が少なくとも金属部材によって構成され、設置箇所に対応するケース４０の外側に放熱フィン４２が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用電源装置に関する。

従来、車両のバッテリからの電力を負荷に供給するための車両用電源装置が提案されている。このような車両用電源装置には、バッテリと負荷との間に半導体スイッチング素子を備えるものが提案されている（例えば特許文献１参照）。また、バッテリからの電圧をＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧させて負荷（補機）に供給するものも提案されている（例えば特許文献２〜４参照）。

特開２０１０−３６５９４号公報 特開２０１１−２１１７６１号公報 特開２０１２−１８６９７０号公報 特開２００７−３３５２０２号公報

本件発明者らは、バッテリと負荷との導通及び遮断を半導体スイッチング素子によって制御すると共に、一部の負荷についてはＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧させて電圧供給する車両用電源システムを検討している。

しかし、特にハイブリッドカーではエンジン、モータ及びインバータ等の機器が密集して配置され搭載スペースに制約があることから、上記車両用電源システムを実現するにあたっては省スペース化が望まれる。なお、搭載スペースは小さいことが好ましいことから、省スペース化は、ハイブリッドカーに限らずガソリン車や電気自動車においても共通するものである。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、省スペース化を図ることができる車両用電源装置を提供することにある。

本発明に係る車両用電源装置は、車両のバッテリからの電力を負荷に供給するための車両用電源装置であって、第１の電圧値の電圧を有するバッテリと前記第１の電圧値の電圧で駆動する第１負荷との間を遮断又は導通させると共に、前記バッテリと前記第１の電圧値よりも低い第２の電圧値の電圧で駆動する第２負荷との間を遮断又は導通させる第１半導体素子を有するスイッチモジュールと、前記スイッチモジュールと、前記第２負荷との間に配置され、前記第１の電圧値の電圧を降圧して前記第２の電圧値とする第２半導体素子を有し、前記第２半導体素子のスイッチングによって得られた前記第２の電圧値の電圧を前記第２負荷に印加させる降圧モジュールと、前記スイッチモジュール内の前記第１半導体素子をスイッチング制御すると共に、前記降圧モジュール内の前記第２半導体素子をスイッチング制御する制御モジュールと、前記スイッチモジュール、前記降圧モジュール及び前記制御モジュールを収納するケースと、を備え、前記ケースは、前記スイッチモジュール及び前記降圧モジュールが設置される設置箇所が少なくとも金属部材によって構成され、前記設置箇所に対応する前記ケースの外側に冷却手段が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る車両用電源装置によれば、バッテリと第１及び第２負荷との間を導通又は遮断させるスイッチモジュールと、バッテリ電圧を降圧して第２負荷に印加する降圧モジュールとを備える車両用電源装置において、スイッチモジュール内の第１半導体素子をスイッチング制御すると共に、降圧モジュール内の第２半導体素子をスイッチング制御する制御モジュールを備えるため、各モジュール内の半導体素子をスイッチング制御するそれぞれの制御部を同一筐体内や同一基板上に形成するなどして共通化でき、制御部の設置スペースを小さくすることができる。また、スイッチモジュール、降圧モジュール及び制御モジュールを収納するケースを備え、ケースは、スイッチモジュール及び降圧モジュールが設置される設置箇所が少なくとも金属部材によって構成され、その外側に冷却手段を有するため、それぞれのモジュール内の半導体素子をスイッチング制御することにより生じる熱を金属部材を通じて冷却手段によって冷却することができる。このように、放熱構造についても共通化でき、放熱に関する部材の設置スペースについても小さくすることができる。従って、省スペース化を図ることが可能な車両用電源装置を提供することができる。

また、本発明の車両用電源装置において、前記ケースは、前記バッテリを収納することが好ましい。

この車両用電源装置によれば、ケースはバッテリを収納するため、高電圧バッテリ等の保護ケースを利用した放熱構造とすることができ、一層省スペース化を図ることができる。

また、本発明の車両用電源装置において、前記制御モジュールは、前記バッテリの電圧値及び温度の少なくとも一方の状態を監視する監視機能を有することが好ましい。

この車両用電源装置によれば、制御モジュールは、バッテリの電圧値及び温度の少なくとも一方の状態を監視する監視機能を有するため、同一ケース内のバッテリについて、監視する制御部についても共通化でき、より一層の省スペース化を図ることができる。

また、本発明の車両用電源装置において、前記ケースは、箱状に形成され、前記スイッチモジュール及び前記降圧モジュールは、箱状の前記ケースにおける同一面に設置されていることが好ましい。

この車両用電源装置によれば、スイッチモジュール及び降圧モジュールは、箱状のケースにおける同一面に設置されているため、ケースの外側の冷却手段についても当該同一面を冷却できる構造であればよく、ケースの複数面を冷却可能とする必要が無く、構成の簡素化に寄与することができる。

また、本発明の車両用電源装置において、前記制御モジュールは、前記スイッチモジュール及び前記降圧モジュールが設置される前記同一面において、前記スイッチモジュールと前記降圧モジュールとに挟まれて配置されていることが好ましい。

この車両用電源装置によれば、制御モジュールは、スイッチモジュール及び降圧モジュールが設置される同一面において両者に挟まれて配置されているため、スイッチモジュール及び降圧モジュールの近くに設置されることとなり、制御モジュールから半導体素子をオンオフする制御信号の信号伝達経路について短くすることができる。

また、本発明の車両用電源装置において、前記制御モジュールは、前記スイッチモジュール及び前記降圧モジュールが設置される前記同一面と離間して前記ケース内に設けられることが好ましい。

この車両用電源装置によれば、制御モジュールは、スイッチモジュール及び降圧モジュールが設置される同一面と離間してケース内に設けられるため、スイッチモジュール及び降圧モジュールからの熱によって温度が高まる当該面と、制御モジュールとを離間することとなり、制御モジュール内の制御部に悪影響を及ぼし難くすることができる。

本発明によれば、省スペース化を図ることができる車両用電源装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用電源装置の構成を示す概略的な回路図である。 本実施形態に係る車両用電源装置の構成を示す斜視図である。 図２に示す高電圧Ｊ／Ｂモジュールに収納される半導体モジュールとケースの内側面との接触状態を示す側面図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示している。 本発明の第２実施形態に係る車両用電源装置の構成を示す概略的な回路図である。 第２実施形態に係る車両用電源装置の斜視図である。 第２実施形態に係る車両用電源装置の側面図である。 参考例に係る車両用電源装置を示す斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用電源装置の構成を示す概略的な回路図である。図１に示す車両用電源装置１は、車両のバッテリＢからの電力を負荷に供給するためのものであって、高電圧バッテリＢと、高電圧Ｊ／Ｂモジュール（スイッチモジュール）１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール（降圧モジュール）２０と、制御モジュール３０と、ケース４０とを備えた電池パックとして構成されている。

高電圧バッテリＢは、複数のセルを直列接続してなるリチウムイオン電池等の電池であって、例えば２００Ｖのバッテリ電圧（第１の電圧値の電圧）を有するものとなっている。

高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０は、高電圧バッテリＢと、２００Ｖ電圧で駆動する高圧系負荷（第１負荷）との間を遮断又は導通させると共に、高電圧バッテリＢと１２Ｖ又は４８Ｖ電圧（第２の電圧値の電圧）で駆動する低圧系負荷（第２負荷）との間を遮断又は導通させる半導体スイッチング素子（第１半導体素子）１１を有するものである。このようなモジュール１０は、半導体スイッチング素子１１がケーシングにより覆われる構造であってもよいし、剥き出しとなる構造であってもよい。また、本実施形態において半導体スイッチング素子１１が樹脂でモールドされて半導体モジュールとなっている。半導体モジュールは、回路基板上に載置されていてもよいし、離間して設けられていてもよい。

図１にも示すように、半導体スイッチング素子１１は、正極側と負極側とにそれぞれ設けられており、双方が異なるタイミングで個別にオンオフするように制御される。これらの半導体スイッチング素子１１のオン時において、高電圧バッテリＢからの電圧が負荷（第１負荷及び第２負荷）に印加されるようになっている。

ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０と低圧系負荷との間に配置され、２００Ｖ電圧を降圧して１２Ｖ又は４８Ｖとするための半導体スイッチング素子（第２半導体素子）２１を内蔵するものである。図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０に内蔵される回路は、一般的なＤＣ／ＤＣコンバータであるため、半導体スイッチング素子２１以外の構成については符号を付して説明することを省略する。

このようなＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、半導体スイッチング素子２１のスイッチングによって得られた１２Ｖ又は４８Ｖ電圧を低圧系負荷に印加させる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０と同様に、半導体スイッチング素子２１を含む回路がケーシングにより覆われる構造であってもよいし、剥き出しとなる構造であってもよい。また、本実施形態において半導体スイッチング素子２１が樹脂でモールドされて半導体モジュールとなっている。半導体モジュールは、回路基板上に載置されていてもよいし、離間して設けられていてもよい。

制御モジュール３０は、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０内の２つの半導体スイッチング素子１１をスイッチング制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０内の半導体スイッチング素子２１をスイッチング制御する制御ＥＣＵ３１を備えるものであり、制御ＥＣＵ３１がケーシング（後述の符号３３）内に収納されている。制御ＥＣＵ３１は外部ＥＣＵと通信可能となっている。また、制御モジュール３０は、高電圧バッテリＢの電圧値及び温度の少なくとも一方の状態を監視するバッテリ監視部３２を有している。

ケース４０は、高電圧バッテリＢと、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０と、制御モジュール３０とを収納するものであり、本実施形態では高電圧バッテリＢを収納するバッテリ保護ケース内に各モジュール１０，２０，３０を収納したものとなっている。

図２は、本実施形態に係る車両用電源装置１の構成を示す斜視図である。なお、図２は、高電圧バッテリＢ及びケース４０については一部のみを図示するものとする。特に、図２においては、ケース４０の上蓋を外した状態を図示している。

図２に示すケース４０は、直方体形状となる箱型に形成されており、高電圧バッテリＢの保護ケースとして、その全体が金属部材によって構成されている。高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、ケース４０の内側面（同一面）４１（側壁のうちの１つ）に接するように設置されている。

より詳細に高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、半導体スイッチング素子１１，２１を収納する直方体のケーシング１２，２２を有している。また、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、半導体スイッチング素子１１，２１を樹脂でモールドした半導体モジュールが直接又は他の部材（絶縁シート、又は回路基板及び放熱シート）を介して内側面４１に接するように設けられている。

図３は、図２に示す高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０に収納される半導体モジュールとケース４０の内側面４１との接触状態を示す側面図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示している。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、半導体スイッチング素子１１，２１を樹脂でモールドした半導体モジュールＳは、半導体スイッチング素子１１，２１につながる第１端子Ｓ１と第２端子Ｓ２とを有している。

図３（ａ）に示す例において第１及び第２端子Ｓ１，Ｓ２は金属製の板材からなるバスバによって構成されている。半導体モジュールＳは、絶縁シートＩＳを介して内側面４１に接するように設けられている。なお、半導体モジュールＳは、絶縁シートＩＳを介することなく直接内側面４１に接するように設けられていてもよい。また、絶縁シートＩＳは絶縁性を有するものであれば、その素材を問うものではない。

また、図３（ｂ）に示す例において第１及び第２端子Ｓ１，Ｓ２は回路基板ＰＣＢに電気接続される金属製のピンによって構成されている。このような半導体モジュールＳは、回路基板ＰＣＢ及び放熱シートＨＳを介して内側面４１に接するように設けられている。放熱シートＨＳは、回路基板ＰＣＢと内側面４１との間に介在するものである。

また、図３（ａ）に示す絶縁シートＩＳや図３（ｂ）に示す放熱シートＨＳに代えて、絶縁性の接着剤等の樹脂や、放熱性を有する接着剤等の樹脂が用いられてもよい。

再度、図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、高電圧バッテリＢと高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０とを接続する経路Ｌ１，Ｌ２は、２本の太物電線Ｗによって構成されている。２本の太物電線Ｗの先端にはそれぞれＬＡ端子Ｔ１が取り付けられている。

高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０は、ケーシング１２の背面側（内側面４１と反対側）にそれぞれボルト締め孔Ｈを有する２つのバスバＢ１が露出しており、それぞれのＬＡ端子Ｔ１とバスバＢ１とがボルト締めされることで、高電圧バッテリＢと高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０とは電気的に接続される。

また、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０と高圧系負荷側を接続する経路Ｌ３，Ｌ４、及び、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０とＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０とを接続する経路Ｌ５，Ｌ６は、バスバＢ２によって構成されている。特に、図２に示すように、バスバＢ２は、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０のケーシング１２の側面から突出し、この位置で経路Ｌ３，Ｌ４側のバスバＢ２αと、経路Ｌ５，Ｌ６側のバスバＢ２βとに分岐する。

バスバＢ２αは、内側面４１の一部に形成された開口部ＯＰ１を介してケース４０の外部に露出するようになっている。また、開口部ＯＰ１には、樹脂製の高圧コネクタＨＣが設置され、ケース４０の外部に露出するバスバＢ２αの周囲を覆う構成となっている。

バスバＢ２βは、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０のケーシング２２の側面を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０の内部回路と電気的に接続される。

ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０と低圧系負荷側とを接続する経路Ｌ７，Ｌ８は、バスバＢ３によって構成されている。バスバＢ３は、上記のバスバＢ２αと同様に、内側面４１の一部に形成された開口部ＯＰ２を介してケース４０の外部に露出するようになっている。また、開口部ＯＰ２には、樹脂製の低圧コネクタＬＣが設置され、ケース４０の外部に露出するバスバＢ３の周囲を覆う構成となっている。

さらに、本実施形態においてバスバＢ２は、制御モジュール３０のケーシング３３により覆われる構成となっている。このため、図２にも示すように制御モジュール３０は、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０とによって挟まるように配置されることとなる。

加えて、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０のケーシング１２の側面、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０のケーシング２２の側面には、それぞれの半導体スイッチング素子１１，２１をスイッチングするためのオンオフ信号が入力される制御端子ＳＴが露出している。制御モジュール３０のケーシング３３がバスバＢ２を覆うように組付けられることで、制御モジュール３０の制御ＥＣＵ３１の端子が、それぞれの制御端子ＳＴと電気的に接続されるようになっており、これにより、半導体スイッチング素子１１，２１がスイッチング制御可能となっている。

なお、制御モジュール３０のケーシング３３の背面には、外部ＥＣＵとの接続部となるコネクタ部ＯＣが形成されている。また、図示を省略するが、制御モジュール３０には、高電圧バッテリＢの電圧値及び温度の信号を入力する入力部についても形成され、これらの信号がバッテリ監視部３２に入力されるようになっている。

ここで、本実施形態に係る車両用電源装置１は、さらに、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０が設置される設置箇所（すなわち内側面４１の一部）に対応するケース４０の外側に金属部材からなる放熱フィン（冷却手段）４２を有する。

なお、本実施形態においてケース４０は、その全体が金属部材によって形成されているが、これに限らず、少なくとも上記の設置箇所が金属部材によって形成されるものであってもよい。

このような車両用電源装置１では、制御モジュール３０からの制御によって半導体スイッチング素子１１，２１がオンオフさせられる。このオンオフによって半導体スイッチング素子１１，２１が発熱することとなる。ここで、例えば図３に示すように、半導体モジュールＳが内側面４１に接することから、発生した熱は内側面４１に伝達し易い。特に、本実施形態においてケース４０は、金属部材によって構成されており、各モジュール１０，２０の設置箇所に対応するケース４０の外側には放熱フィン４２が形成されている。よって、半導体スイッチング素子１１，２１からの熱は、内側面４１を導入部としてケース４０に至り、ケース４０から放熱フィン４２に伝達されて、好適に放出されることとなる。

このようにして、第１実施形態に係る車両用電源装置１によれば、高電圧バッテリＢと高圧系及び低圧系負荷との間を導通又は遮断させる高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０と、例えば２００Ｖ電圧を降圧して低圧系負荷に印加するＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０とを備える車両用電源装置１において、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０内の半導体スイッチング素子１１をスイッチング制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０内の半導体スイッチング素子２１をスイッチング制御する制御モジュール３０を備えるため、各モジュール１０，２０内の半導体スイッチング素子１１，２１をスイッチング制御するそれぞれの制御部を同一筐体内や同一基板上に形成するなどして共通化でき、制御部の設置スペースを小さくすることができる。また、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０及び制御モジュール３０を収納するケース４０を備え、ケース４０は、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０が設置される設置箇所が少なくとも金属部材によって構成され、その外側に放熱フィン４２を有するため、それぞれのモジュール１０，２０内の半導体スイッチング素子１１，２１をスイッチング制御することにより生じる熱をケース４０を通じて放熱フィン４２によって冷却することができる。このように、放熱構造についても共通化でき、放熱に関する部材の設置スペースについても小さくすることができる。従って、省スペース化を図ることが可能な車両用電源装置１を提供することができる。

また、ケース４０は高電圧バッテリＢを収納するため、高電圧バッテリＢの保護ケースを利用した放熱構造とすることができ、一層省スペース化を図ることができる。

また、制御モジュール３０は、高電圧バッテリＢの電圧値及び温度の少なくとも一方の状態を監視する監視機能（バッテリ監視部３２）を有するため、同一ケース４０内の高電圧バッテリＢについて、監視する制御部についても共通化でき、より一層の省スペース化を図ることができる。

また、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、箱状のケース４０における同一面（内側面４１）に設置されているため、ケース４０の外側の放熱フィン４２についても当該内側面４１を冷却できる構造であればよく、ケース４０の複数面を冷却可能とする必要が無く、構成の簡素化に寄与することができる。

また、制御モジュール３０は、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０が設置される内側面４１において両者に挟まれて配置されているため、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０の近くに設置されることとなり、制御モジュール３０から半導体スイッチング素子１１，２１をオンオフする制御信号の信号伝達経路について短くすることができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る車両用電源装置は第１実施形態のものと同様であるが、一部構成が第１実施形態のものと異なっている。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図４は、本発明の第２実施形態に係る車両用電源装置の構成を示す概略的な回路図であり、図５は、第２実施形態に係る車両用電源装置の斜視図であり、図６は、第２実施形態に係る車両用電源装置の側面図である。なお、図４〜６では、説明の便宜上、図１〜３に示すものと同一又は同様の構成については図１〜３と同一の符号を付して説明を省略する。

図４〜図６に示すように、第２実施形態に係る車両用電源装置２は、制御基板（制御モジュール）ＣＢを備えており、制御基板ＣＢ上に、バッテリ監視部３２、リレー制御回路３４、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３５が形成されている。

また、車両用電源装置２は、２つの半導体スイッチング素子１１（スイッチモジュール）を有しており、これを樹脂にて封入した半導体モジュールＳが放熱シートＨＳを介して金属板（同一面）ＭＰ上に設けられている。また、車両用電源装置２は、負極側の半導体スイッチング素子１１の高電圧バッテリＢ側に電流センサＡを備えている。電流センサＡからの検出信号はバッテリ監視部３２に入力される。また、高電圧バッテリＢには、バッテリセンサ（電圧センサや温度センサ）ＢＳが設けられており、バッテリセンサＢＳからの検出信号についてもバッテリ監視部３２に入力される。

なお、第１実施形態において図示をしていないが、第１実施形態に係る車両用電源装置１のバッテリ監視部３２にも電流センサＡから検出信号が入力されるようになっていてもよい。また、第１実施形態においてバッテリセンサＢＳの図示を省略しているが、第１実施形態においても高電圧バッテリＢにバッテリセンサＢＳが取り付けられていることはいうまでもない。

さらに、第２実施形態においてＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０についても金属板ＭＰ上に設けられている。第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２４とを備えている。これらの第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２４についても放熱シートＨＳを介して金属板ＭＰ上に設けられている。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、例えば２００Ｖ電圧を降圧して１２Ｖ電圧とするための半導体スイッチング素子２１を内蔵するものであり、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、２００Ｖ電圧を降圧して４８Ｖ電圧とするための半導体スイッチング素子２１を内蔵するものである。

また、第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、入力電圧監視部２５と、出力電圧監視部２６ａ，２６ｂとを備えており、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に入力される電圧の値、並びに第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２４からの出力電圧の値を検出するようになっている。検出信号はＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３５に送信される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３５は、第１及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４内の半導体スイッチング素子２１をスイッチング制御するものであり、スイッチング制御によって１２Ｖ電圧及び４８Ｖ電圧を得る。この際、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３５は、入力電圧監視部２５及び出力電圧監視部２６ａ，２６ｂからの検出信号に基づいて、入力電圧及びそれぞれの出力電圧を監視しつつ適正な電圧値に降圧されるように、それぞれの半導体スイッチング素子２１をスイッチング制御することとなる。

また、第１及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４と各出力電圧監視部２６ａ，２６ｂとの間（負極側の間）には、それぞれ電流センサＡ１，Ａ２が設けられており、検出信号がＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３５に送信されるようになっている。

リレー制御回路３４は、半導体スイッチング素子１１をオンオフ制御するものである。さらに、第２実施形態に係る車両用電源装置２は、高圧系負荷に対する電力供給を制御する機能も備えている。すなわち、車両用電源装置２は、第１の高圧系負荷に常時電力を供給するが、第２高圧系負荷及び第３高圧系負荷に至る経路上には、これらの負荷の駆動用リレー５１，５２（例えばＦＥＴ等の半導体スイッチング素子）がそれぞれ設けられている。このため、リレー制御回路３４は、第２高圧系負荷及び第３高圧系負荷を駆動する場合に駆動用リレー５１，５２がオンし、第２高圧系負荷及び第３高圧系負荷を駆動しない場合に駆動用リレー５１，５２がオフする。

さらに、図５及び図６に示すように、第２実施形態に係る車両用電源装置２において、半導体スイッチング素子１１を樹脂にて封入した半導体モジュールＳ、及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０の半導体モジュールＳ（半導体スイッチング素子２１を内蔵するもの）が金属板ＭＰ上に設けられているが（図５及び図６において入力電圧監視部２５、出力電圧監視部２６ａ，２６ｂ及び電流センサＡ１，Ａ２等を図示せず）、制御基板ＣＢは、支柱Ｐを介して、金属板ＭＰと離間して（半導体スイッチング素子１１及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０が設置される同一面と離間して）設けられている。

さらに、第２実施形態においては、ケース４０が金属板ＭＰとケース部品４３とから構成されて箱状を成すようになっている。詳細に説明すると、金属板ＭＰは例えば一枚板により構成されており、これがケース４０の底板として機能する。ケース部品４３は、金属板ＭＰを底板として、金属板ＭＰ上の半導体スイッチング素子１１及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０、並びに、支柱Ｐを介して金属板ＭＰから離間して設けられる制御基板ＣＢ等を覆う上蓋として機能するものである。このケース部品４３は、樹脂にて構成されていてもよいが、本実施形態では電磁的シールド性能を持たせるために金属で構成されている。

また、第１実施形態と同様に、第２実施形態に係る車両用電源装置２は、半導体スイッチング素子１１及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０が設けられる金属板ＭＰのケース外側に放熱フィン４２が形成されている。この放熱フィン４２は第１実施形態のものと同様である。さらに、第２実施形態においては放熱フィン４２に対して送風することにより放熱フィン４２を冷却するクーリングファン（冷却手段）５０を備えている。

このような第２実施形態に係る車両用電源装置２では、制御基板ＣＢ上のリレー制御回路３４及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３５からの制御によって半導体スイッチング素子１１，２１がオンオフさせられる。このオンオフによって半導体スイッチング素子１１，２１が発熱することとなる。ここで、例えば図５，６に示すように、半導体スイッチング素子１１，２１を内蔵する半導体モジュールＳが放熱シートＨＳを介して金属板ＭＰ上に設けられることから、発生した熱は金属板ＭＰに伝達する。また、金属板ＭＰのうち半導体モジュールＳが設けられる設置箇所に対応するケース４０の外側には放熱フィン４２が形成されている。よって、半導体スイッチング素子１１，２１からの熱は、金属板ＭＰを導入部として放熱フィン４２に伝達されて、好適に放出されることとなる。しかも、第２実施形態においては上記設置箇所に対応するケース４０の外側の部位に風を送り込むクーリングファン５０を備えるため、放熱フィン４２からの放熱は、より良好に行われることとなる。

このようにして、第２実施形態に係る車両用電源装置２によれば、第１実施形態と同様に、省スペース化を図ることが可能な車両用電源装置２を提供することができる。また、ケース４０の複数面を冷却可能とする必要が無く、構成の簡素化に寄与することができる。

さらに、第２実施形態によれば、制御基板ＣＢは、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０が設置される底面（金属板ＭＰ）と離間してケース４０内に設けられるため、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０からの熱によって温度が高まる金属板ＭＰと、制御基板ＣＢとを離間することとなり、制御基板ＣＢ内の制御部（バッテリ監視部３２、リレー制御回路３４、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３５）に悪影響を及ぼし難くすることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で各実施形態に記載の技術や公知の技術を組み合わせるようにしてもよい。

例えば、本実施形態において半導体スイッチング素子１１，２１は、オンオフ制御されるが、この制御には、ＰＷＭ制御のようなスイッチング制御を含むこともいうまでもない。

また、上記実施形態に記載の車両用電源装置１，２は、正極側及び負極側のそれぞれ１つずつ半導体スイッチング素子１１を備えているが、高電圧バッテリＢからの大電流に対応するために、正極側及び負極側にそれぞれ複数のスイッチング素子を備えるようになっていてもよい。

さらに、上記実施形態に記載の車両用電源装置１，２は、放熱フィン４２を備えることなく、上記設置個所に対応するケース４０の外側に送風を行うクーリングファン５０のみで、冷却を行うものであってもよい。

さらに、本実施形態に係る車両用電源装置１，２には、ヒューズなどの他の部品を備えるように構成されていてもよい。

なお、車両用電源装置１，２は、図７に示すような参考例として用いられてもよい。図７は、参考例に係る車両用電源装置３を示す斜視図である。図７の例においては一部構成の図示を省略している。

図７に示す参考例において高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０は、ケース４０の底面４４に載置されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０は、この高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０上に重ねられて設けられ、高電圧Ｊ／Ｂモジュール１０と電気接続されている。さらに、各ケーシング１２，２２には、両側方に張り出すように放熱フィンＦが形成されている。このため、半導体スイッチング素子１１，２１からの熱は、各ケーシング１２，２２から放熱フィンＦを通じてケース４０内の気体側に放出されることとなる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール２０のケーシング２２の背面には、制御モジュール３０と電気接続を可能とするコネクタ部ＯＣが設けられている。

１，２ ：車両用電源装置
１０ ：高電圧Ｊ／Ｂモジュール（スイッチモジュール）
１１ ：半導体スイッチング素子（第１半導体素子）
２０ ：ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール（降圧モジュール）
２１ ：半導体スイッチング素子（第２半導体素子）
３０ ：制御モジュール
３２ ：バッテリ監視部
４０ ：ケース
４１ ：内側面（同一面）
４２ ：放熱フィン（冷却手段）
５０ ：クーリングファン（冷却手段）
Ｂ ：高電圧バッテリ
ＣＢ ：制御基板（制御モジュール）
ＭＰ ：金属板（同一面）
Ｓ ：半導体モジュール

Claims (6)

1. 車両のバッテリからの電力を負荷に供給するための車両用電源装置であって、
   第１の電圧値の電圧を有するバッテリと前記第１の電圧値の電圧で駆動する第１負荷との間を遮断又は導通させると共に、前記バッテリと前記第１の電圧値よりも低い第２の電圧値の電圧で駆動する第２負荷との間を遮断又は導通させる第１半導体素子を有するスイッチモジュールと、
   前記スイッチモジュールと、前記第２負荷との間に配置され、前記第１の電圧値の電圧を降圧して前記第２の電圧値とする第２半導体素子を有し、前記第２半導体素子のスイッチングによって得られた前記第２の電圧値の電圧を前記第２負荷に印加させる降圧モジュールと、
   前記スイッチモジュール内の前記第１半導体素子をスイッチング制御すると共に、前記降圧モジュール内の前記第２半導体素子をスイッチング制御する制御モジュールと、
   前記スイッチモジュール、前記降圧モジュール及び前記制御モジュールを収納するケースと、を備え、
   前記ケースは、前記スイッチモジュール及び前記降圧モジュールが設置される設置箇所が少なくとも金属部材によって構成され、
   前記設置箇所に対応する前記ケースの外側に冷却手段が設けられている
   ことを特徴とする車両用電源装置。
2. 前記ケースは、前記バッテリを収納する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記制御モジュールは、前記バッテリの電圧値及び温度の少なくとも一方の状態を監視する監視機能を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記ケースは、箱状に形成され、
   前記スイッチモジュール及び前記降圧モジュールは、箱状の前記ケースにおける同一面に設置されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
5. 前記制御モジュールは、前記スイッチモジュール及び前記降圧モジュールが設置される前記同一面において、前記スイッチモジュールと前記降圧モジュールとに挟まれて配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。
6. 前記制御モジュールは、前記スイッチモジュール及び前記降圧モジュールが設置される前記同一面と離間して前記ケース内に設けられる
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。

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