JP6220826B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、前部バッテリモジュール冷却部によって冷却される前部バッテリモジュールと後部バッテリモジュール冷却部によって冷却される後部バッテリモジュールとがバッテリケースに収容された、車両用電源装置に関する。

従来より、複数のバッテリモジュールがバッテリケースに収容された車両用電源装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の車両用電源装置では、前後に２つ若しくは３つのバッテリモジュール（電池パック）が配置され、それぞれのバッテリモジュールにおいて複数のバッテリ（バッテリセル）がバッテリケースに収容されている。

この特許文献１に記載の車両用電源装置では、前方のバッテリモジュールへ冷却水を供給する冷却配管と後方のバッテリモジュールへ冷却水を供給する冷却配管との分岐部が前方のバッテリモジュールのさらに前方に位置している。

特開２０１３−１７３３８９号公報

特許文献１に記載の車両用電源装置では、分岐部から後方のバッテリモジュールへの冷却配管の長さが長くなる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、分岐部から前後のバッテリモジュールへの経路を短縮可能な車両用電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
複数のバッテリを有する前部バッテリモジュール（例えば、後述の実施形態の前部バッテリモジュール３１）と、
複数のバッテリを有する後部バッテリモジュール（例えば、後述の実施形態の後部バッテリモジュール３４）と、
該前部バッテリモジュール及び該後部バッテリモジュールを収納するバッテリケース（例えば、後述の実施形態のバッテリケース５０）と、
冷却ポンプ（例えば、後述の実施形態の冷却ポンプ１０２）と、前記前部バッテリモジュールを冷却する前部バッテリモジュール冷却部（例えば、後述の実施形態の前部バッテリモジュール冷却部１３１）と、前記後部バッテリモジュールを冷却する後部バッテリモジュール冷却部（例えば、後述の実施形態の後部バッテリモジュール冷却部１３４）と、を有する冷却回路（例えば、後述の実施形態の冷却回路１００）と、を備え、
前記バッテリケースがフロアパネル（例えば、後述の実施形態のフロアパネル３）の下方に配置された車両用電源装置（例えば、後述の実施形態の車両用電源装置１）であって、
前記前部バッテリモジュールと前記後部バッテリモジュールとの間には、高圧系機器（例えば、後述の実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ２２）が設けられ、
前記冷却回路は、前記バッテリケースの内部に設けられ、前記冷却ポンプから冷媒が供給されるとともに冷媒を前記バッテリケースの外部に排出する冷却用内配管（例えば、後述の実施形態の内配管１０４）を備え、
該冷却用内配管は、前記前部バッテリモジュールと前記後部バッテリモジュールとの間に、冷媒を前記前部バッテリモジュール冷却部と前記後部バッテリモジュール冷却部とに分流する分岐部（例えば、後述の実施形態の第１ケース内分岐部１０８ａ）と、一端が該分岐部に接続されるとともに他端が車幅方向において前記バッテリケースの一方から前記バッテリケースの外部に連通する流路（例えば、後述の実施形態の第１５内配管１０４ｑ）と、を有し、
前記冷却用内配管は、前記流路を構成する第１冷却用内配管（例えば、後述の実施形態の第１５内配管１０４ｑ）と、前記前部バッテリモジュール冷却部と前記後部バッテリモジュール冷却部とを通過した後に合流部（例えば、後述の実施形態のケース内合流部１０９）で合流した冷媒を前記バッテリケースの前記一方から前記バッテリケースの外部に排出する第２冷却用内配管（例えば、後述の実施形態の第１６内配管１０４ｒ）と、前記合流部の下流側であって前記分岐部と前記合流部との間に、該高圧系機器に冷媒を供給する第３冷却用内配管（例えば、後述の実施形態の第１３内配管１０４ｎ）と、該高圧系機器を冷却した冷媒を前記バッテリケースの前記一方から前記バッテリケースの外部に排出する第４冷却用内配管（例えば、後述の実施形態の第１内配管１０４ａ）と、を備え、
該第２冷却用内配管は、前記第１冷却用内配管に隣接するように配置された。
該第３冷却用内配管及び該第４冷却用内配管は、前記第１冷却用内配管に隣接するように配置された。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の車両用電源装置であって、
前記バッテリケースは、前記バッテリが搭載されるボトムプレート（例えば、後述の実施形態のボトムプレート５１）と、前記バッテリを上方から覆うカバー（例えば、後述の実施形態のカバー５２）と、を備え、
該ボトムプレートと該カバーとは合わせ部（例えば、後述の実施形態の合わせ部５３）で密封され、
前記第１冷却用内配管と前記第２冷却用内配管は、前記合わせ部の下方に位置し前記ボトムプレートの側面に配置されたシール部材（例えば、後述の実施形態のシール部材５５）を介して前記バッテリケースの外部に連通する。

請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の車両用電源装置であって、
前記冷却回路は、前記バッテリケースの内部に設けられた前記冷却用内配管と、前記バッテリケースの外部に設けられ前記冷却ポンプに接続される冷却用外配管（例えば、後述の実施形態の外配管１０３）と、を備え、
前記バッテリケースは、前記車両の前後方向に延設される一対の第１骨格部材（例えば、後述の実施形態のフロアフレーム８）間に配置され、
一対の前記第１骨格部材の車幅方向外側には、該第１骨格部材に並設される一対の第２骨格部材（例えば、後述の実施形態のサイドシル７）が設けられ、
前記冷却用外配管の一部は、前記一方における前記第１骨格部材と前記第２骨格部材との間に配置される。

請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用電源装置であって、
前記バッテリケースは、前記バッテリが搭載されるボトムプレート（例えば、後述の実施形態のボトムプレート５１）と、前記バッテリを上方から覆うカバー（例えば、後述の実施形態のカバー５２）と、を備え、
該ボトムプレートと該カバーとは合わせ部（例えば、後述の実施形態の合わせ部５３）で密封され、
前記第１冷却用内配管と前記第２冷却用内配管と該第４冷却用内配管とは、前記合わせ部の下方に位置し前記ボトムプレートの側面に配置されたシール部材（例えば、後述の実施形態のシール部材５５）を介して前記バッテリケースの外部に連通する。

請求項５に記載の発明は、
請求項３に記載の車両用電源装置であって、
車幅方向において前記バッテリケースの他方における前記第１骨格部材と前記第２骨格部材との間には、前記冷却用外配管が設けられていない。

請求項６に記載の発明は、
請求項３に記載の車両用電源装置であって、
前記バッテリケースは、前記バッテリが搭載されるボトムプレート（例えば、後述の実施形態のボトムプレート５１）と、前記バッテリを上方から覆うカバー（例えば、後述の実施形態のカバー５２）と、を備え、
該ボトムプレートは、板状のトレー（例えば、後述の実施形態のトレー６４）と、該トレーの下面に設けられ前記車両の車幅方向に延びる複数の横方向補強メンバ（例えば、後述の実施形態のブラケット６３）と、を備え、
前記バッテリケースは、前記横方向補強メンバの締結部（例えば、後述の実施形態のブラケット締結部６３ｑ）が前記第１骨格部材に締結されることで前記フロアパネルの下方に配置され、
前記流路は、前後方向において前記横方向補強メンバの前記締結部に挟まれる位置で前記冷却用外配管に接続される。

請求項１に記載の発明によれば、分岐部から前部バッテリモジュール冷却部と後部バッテリモジュール冷却部への経路を最短化できる。
また、冷却用内配管を構成する第１冷却用内配管と第２冷却用内配管とを一箇所に集約することで、冷却用内配管の組み付け作業性が向上する。
さらに、高圧系機器に接続される第３冷却用内配管及び第４冷却用内配管が、合流部の下流側であって分岐部と合流部との間に第１冷却用内配管に隣接するように配置されるので、高圧系機器へ配管の取り廻しが容易となる。また、冷却用内配管の集約化により組み付け作業性を向上できる。

請求項２に記載の発明によれば、ボトムプレートにバッテリ及び冷却用内配管を配設することで、バッテリケースの組み付け作業性をさらに向上できる。また、ボトムプレートとカバーとの合わせ部から下方に離間したボトムプレート側面において、第１冷却用内配管と第２冷却用内配管とがバッテリケースの外部に連通することで、ボトムプレートとカバーとの合わせ部のシール性能を阻害することなく、バッテリケースと第１冷却用内配管及び第２冷却用内配管とを密封できる。また、第１冷却用内配管と第２冷却用内配管とが一箇所に集約された状態でバッテリケースの外部に連通するので、バッテリケースの車両搭載後における配管の組み付け作業性を向上できる。

請求項３に記載の発明によれば、車両の骨格をなす第１骨格部材と第２骨格部材との間に冷却用外配管が設けられるので、配管の取り廻しが容易になるとともに衝突時に冷却用外配管を保護することができる。

請求項４に記載の発明によれば、ボトムプレートにバッテリ及び冷却用内配管を配設することで、バッテリケースの組み付け作業性をさらに向上できる。また、ボトムプレートとカバーとの合わせ部から下方に離間したボトムプレート側面において、第１冷却用内配管と第２冷却用内配管と第４冷却用内配管とをバッテリケースの外部に連通することで、ボトムプレートとカバーとの合わせ部のシール性能を阻害することなく、バッテリケースと第１冷却用内配管、第２冷却用内配管及び第４冷却用内配管のシール性能を向上できる。また、第１冷却用内配管と第２冷却用内配管と第４冷却用内配管とが一箇所に集約された状態でバッテリケースの外部に連通するので、バッテリケースの車両搭載後における配管の組み付け作業性を向上できる。

請求項５に記載の発明によれば、冷却用外配管がバッテリケースの一方に集約して配置されるので、バッテリケースの他方における第１骨格部材と第２骨格部材との間を他の部材を配置する空間として有効に利用することができる。

請求項６に記載の発明によれば、分岐部に接続された流路と冷却用外配管との接続部が前後方向において剛体である横方向補強メンバの締結部に挟まれるので、衝突時に接続部を保護することができる。

本発明の実施形態に係る車両用電源装置を搭載した車両の概略側面図である。 本発明の実施形態に係る車両用電源装置のバッテリユニットを示す分解斜視図である。 図２のバッテリユニットの内部平面図である。 本発明の実施形態に係る車両用電源装置の冷却回路の構成を示す回路図である。 図２のバッテリユニットのボトムプレートの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両用電源装置を搭載した車両の部分底面図である。 図４の冷却回路の概略ブロック図である。 電磁式三方弁のＯＦＦ時の冷媒流れを示す冷却回路の概略ブロック図である。 電磁式三方弁のＯＮ時の冷媒流れを示す冷却回路の概略ブロック図である。

以下、本発明の車両用電源装置の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

［車両用電源装置］
図１に示すように、本発明の実施形態に係る車両用電源装置１は、主としてバッテリモジュール３１〜３３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、充電器２１、及びこれらを冷却する冷却回路１００を備え、ハイブリッド車両、電気車両、燃料電池車等の車両Ｖに搭載される。これら複数のバッテリモジュール３１〜３３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２及び冷却回路１００の一部は、ユニット化されてバッテリユニット１０を構成し、車室２の床面を形成するフロアパネル３の下方に配置される。バッテリユニット１０を挟んで、車両Ｖの前部には冷却回路１００を構成するラジエータ１０１及び冷却ポンプ１０２が配置され、車両Ｖの後部には外部電源から供給される電力でバッテリモジュール３１〜３３を充電する上記した充電器２１が配置される。冷却回路１００は、バッテリユニット１０の内部に配置される内部冷却回路１００Ａと、バッテリユニット１０の外部に配置される外部冷却回路１００Ｂと、を有している。

［バッテリユニット］
図２及び図３に示すように、バッテリユニット１０は、複数のバッテリモジュール３１〜３３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２と、バッテリ用ＥＣＵ４０と、内部冷却回路１００Ａと、これらを収容するバッテリケース５０とを備える。

バッテリケース５０は、複数のバッテリモジュール３１〜３３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、バッテリ用ＥＣＵ４０及び内部冷却回路１００Ａが搭載されるボトムプレート５１と、これらを上方から覆うカバー５２とから構成されている。ボトムプレート５１とカバー５２との合わせ部５３は、略環状のシール部材５４を介して密封される。

ボトムプレート５１は、図５に示すように、主としてバッテリモジュール３１〜３３の下方に配置されるトレー６４と、トレー６４の上面に固定され車両Ｖの前後方向に延びる複数の縦方向補強メンバ６５（６５Ａ〜６５Ｃ）と、トレー６４の下面に固定され車両Ｖの車幅方向に延びる複数のブラケット６３と、から構成される。複数のブラケット６３は、横方向補強メンバとしてトレー６４を補強するとともに、図６に示すように、車両Ｖの両側方に配設されるサイドシル７の内方に並設されるフロアフレーム８に締結される。これにより、バッテリユニット１０が両側方のフロアフレーム８間であってフロアパネル３の下方に吊り下げられるように取り付けられる。

ブラケット６３は、トレー６４の下方を左右方向に延びてトレー６４にスポット溶接等により固定されるブラケット本体６３ｐと、ブラケット本体６３ｐの左右両端部にトレー６４から左右に露出するように設けられたブラケット締結部６３ｑと、を有する。ブラケット６３は、前方から第１ブラケット６３Ａ，第２ブラケット６３Ｂ，第３ブラケット６３Ｃ，及び第４ブラケット６３Ｄの合計４本設けられ、第１ブラケット６３Ａ〜第４ブラケット６３Ｄのブラケット締結部６３ｑは、前後方向に略等間隔に配置され、トレー６４をバランスよく保持するようになっている。

このように配置されたブラケット６３及び縦方向補強メンバ６５は、トレー６４を挟んで格子状をなし、ボトムプレート５１の剛性を確保している。また、トレー６４の上方には、更なる剛性向上のため、副縦方向補強メンバ６６及びクロスメンバ６８が設けられている。

複数のバッテリモジュール３１〜３３は、バッテリケース５０の前部に収容される前部バッテリモジュール３１と、バッテリケース５０の後部に収容される後部バッテリモジュール３４とから構成され、さらに後部バッテリモジュール３４が下後部バッテリモジュール３２と上後部バッテリモジュール３３とから構成される。各バッテリモジュール３１〜３３は、それぞれ複数の高圧バッテリ３１ａ〜３３ａを有する。本実施形態では、車幅方向中心線Ｏに対し左右方向に２つ、前後方向に３つ並べた合計６つの高圧バッテリ３１ａによって前部バッテリモジュール３１が構成され、同様に左右方向に２つ、前後方向に３つ並べた合計６つの高圧バッテリ３２ａによって下後部バッテリモジュール３２が構成され、左右方向に並べた２つの高圧バッテリ３３ａによって上後部バッテリモジュール３３が構成される。

図１に戻って、複数のバッテリモジュール３１〜３３は、車両Ｖの前部座席４及び後部座席５の下方に配置される。具体的には、前部座席４の下方に前部バッテリモジュール３１が配置され、後部座席５の下方に後部バッテリモジュール３４が配置される。

前部バッテリモジュール３１は、前部座席４の下方に配置するにあたり、重ねることなく平置きされる。後部バッテリモジュール３４は、後部座席５の下方に配置するにあたり、後部座席５の座面前方に上下に配置される。具体的には、下後部バッテリモジュール３２を構成する６つの高圧バッテリ３２ａのうち、最も前側に並ぶ２つの高圧バッテリ３２ａの上方に上後部バッテリモジュール３３を構成する２つの高圧バッテリ３３ａが配置される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、直流電流を変圧する高圧系機器であり、前部バッテリモジュール３１と後部バッテリモジュール３４との間、且つバッテリユニット１０の幅方向中央に配置される。また、バッテリ用ＥＣＵ４０は、高圧バッテリ３１ａ〜３３ａの充放電や温度を管理するバッテリ用のコントローラであり、上後部バッテリモジュール３３の後方、且つ下後部バッテリモジュール３２の上方に配置される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２２及び充電器２１は、高圧バッテリ３１ａ〜３３ａに比べて耐熱性が高く、管理温度が高く設定される。例えば、高圧バッテリ３１ａ〜３３ａの上限温度を６０℃とすると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２及び充電器２１の上限温度は８０℃に設定されており、高温環境下では高圧バッテリ３１ａ〜３３ａを優先的に冷却する必要がある。一方、充電時等には、充電器２１が高温になるため、高圧バッテリ３１ａ〜３３ａを冷却する必要がなくてもＤＣ−ＤＣコンバータ２２及び充電器２１のみを冷却したい場合も生じうる。

内部冷却回路１００Ａについては、外部冷却回路１００Ｂとあわせて以下で説明する。

［冷却回路の構成］
図４に示すように、冷却回路１００は、ラジエータ１０１、冷却ポンプ１０２、高圧バッテリ冷却部１３０、ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２及び充電器冷却部１２１がバッテリケース５０の外部に配索される外配管１０３とバッテリケース５０の内部に配索される内配管１０４とで接続され冷媒循環経路が形成されている。

ラジエータ１０１は、流入口１０１ａから流入する冷媒の熱を放熱し、該放熱によって冷却された冷媒を排出口１０１ｂから排出する。ラジエータ１０１の流入口１０１ａは、第１外配管１０３ａ及び第２外配管１０３ｂを介して充電器冷却部１２１の排出口１２１ｂに接続されるとともに、第１外配管１０３ａ、第３外配管１０３ｃ及び第１内配管１０４ａを介してＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２の排出口１２２ｂに接続される。ラジエータ１０１の排出口１０１ｂは、第４外配管１０３ｄを介して冷却ポンプ１０２の吸入口１０２ａに接続される。

冷却ポンプ１０２は、電動モータ（不図示）の駆動に応じて吸入口１０２ａから吸入した冷媒を吐出口１０２ｂから吐出する。冷却ポンプ１０２の吐出口１０２ｂは、第５外配管１０３ｅ、第６外配管１０３ｆ及び第１５内配管１０４ｑを介して高圧バッテリ冷却部１３０の流入口である第１ケース内分岐部１０８ａに接続される。

高圧バッテリ冷却部１３０は、複数のバッテリモジュール３１〜３３を冷却する複数のバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３を有する。前部バッテリモジュール３１を冷却する前部バッテリモジュール冷却部１３１は、左右に並ぶ２つの高圧バッテリ３１ａを一組として冷却する冷却ジャケット１３１ａを前後方向に３つ並べ、これらを第２内配管１０４ｂ、第３内配管１０４ｃを介して直列に接続して構成される。また、下後部バッテリモジュール３２を冷却する下後部バッテリモジュール冷却部１３２は、左右に並ぶ２つの高圧バッテリ３２ａを一組として冷却する冷却ジャケット１３２ａを前後方向に３つ並べ、これらを第４内配管１０４ｄ、第５内配管１０４ｅを介して直列に接続して構成される。また、上後部バッテリモジュール３３を冷却する上後部バッテリモジュール冷却部１３３は、左右に並ぶ２つの高圧バッテリ３３ａを一組として冷却する１つの冷却ジャケット１３３ａで構成される。なお、本明細書において、下後部バッテリモジュール冷却部１３２と上後部バッテリモジュール冷却部１３３とを合わせて後部バッテリモジュール冷却部１３４と呼ぶことがある。

高圧バッテリ冷却部１３０では、複数のバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３が並列に配置される。具体的には、前部バッテリモジュール冷却部１３１の流入口１３１ｂが第６内配管１０４ｆを介して第１ケース内分岐部１０８ａに接続され、下後部バッテリモジュール冷却部１３２の流入口１３２ｂが第７内配管１０４ｇ及び第８内配管１０４ｈを介して第１ケース内分岐部１０８ａに接続され、上後部バッテリモジュール冷却部１３３の流入口１３３ｂが第９内配管１０４ｉ及び第８内配管１０４ｈを介して第１ケース内分岐部１０８ａに接続される。また、前部バッテリモジュール冷却部１３１の排出口１３１ｃが第１０内配管１０４ｊを介してケース内合流部１０９に接続され、下後部バッテリモジュール冷却部１３２の排出口１３２ｃが第１１内配管１０４ｋを介してケース内合流部１０９に接続され、上後部バッテリモジュール冷却部１３３の排出口１３３ｃが第１２内配管１０４ｍを介してケース内合流部１０９に接続される。

そして、バッテリユニット１０においては、複数のバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３を並列に配置するにあたり、複数のバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３の上流側に設けられる第１ケース内分岐部１０８ａ及び複数のバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３の下流側に設けられるケース内合流部１０９がバッテリケース５０の内部に設けられる。

高圧バッテリ冷却部１３０では、複数のバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３を並列に配置するにあたり、複数のバッテリモジュール３１〜３３のうち電池容量の小さいバッテリモジュール３１〜３３を冷却するバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３の上流側（又は下流側）、且つ、第１ケース内分岐部１０８ａの下流側に、流量制御手段としてのオリフィス１１０、１１１が設けられる。

例えば、前部バッテリモジュール３１は、２つの下後部バッテリモジュール３２及び上後部バッテリモジュール３３の合計電池容量よりも小さいため、前部バッテリモジュール３１を冷却する前部バッテリモジュール冷却部１３１の上流側（第６内配管１０４ｆ）に、流量制御手段としてのオリフィス１１０が設けられる。また、上後部バッテリモジュール３３は、下後部バッテリモジュール３２の電池容量よりも小さいため、上後部バッテリモジュール３３を冷却する上後部バッテリモジュール冷却部１３３の上流側（第９内配管１０４ｉ）に、流量制御手段としてのオリフィス１１１が設けられる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２に内蔵された冷却ジャケット又はＤＣ−ＤＣコンバータ２２に隣接配置された冷却ジャケットであり、充電器冷却部１２１は、充電器２１に内蔵された冷却ジャケット又は充電器２１に隣接配置された冷却ジャケットである。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１とは、互いに並列に接続されるとともに、高圧バッテリ冷却部１３０の下流側に配置される。

具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２の流入口１２２ａが第１３内配管１０４ｎを介して第２ケース内分岐部１０８ｂに接続され、充電器冷却部１２１の流入口１２１ａが第８外配管１０３ｈ、第７外配管１０３ｇ及び第１６内配管１０４ｒを介して第２ケース内分岐部１０８ｂに接続される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２の排出口１２２ｂが第１内配管１０４ａ及び第３外配管１０３ｃを介してケース外合流部１１３に接続され、充電器冷却部１２１の排出口１２１ｂが第２外配管１０３ｂを介してケース外合流部１１３に接続される。そして、第２ケース内分岐部１０８ｂは、第１４内配管１０４ｐを介して高圧バッテリ冷却部１３０のケース内合流部１０９に接続され、ケース外合流部１１３は、第１外配管１０３ａを介してラジエータ１０１の流入口１０１ａに接続される。

さらに、冷却回路１００には、高圧バッテリ冷却部１３０の上流側と、高圧系機器冷却部１２０（ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１）の上流側且つ高圧バッテリ冷却部１３０の下流側とを接続するバイパス流路１０５が設けられている。具体的には、第５外配管１０３ｅと第６外配管１０３ｆとの接続部を第２ケース外分岐部１１２ｂとし、該第２ケース外分岐部１１２ｂをバイパス流路１０５を構成する第９外配管１０３ｉを介して高圧系機器冷却部１２０の第１ケース外分岐部１１２ａに接続している。そして、第２ケース外分岐部１１２ｂには、電磁式三方弁１０６が設けられる。

該電磁式三方弁１０６をＯＦＦにすると、第５外配管１０３ｅと第６外配管１０３ｆとが接続されて冷却ポンプ１０２の吐出冷媒が高圧バッテリ冷却部１３０に供給されるとともに、第５外配管１０３ｅとバイパス流路１０５（第９外配管１０３ｉ）とが遮断されてＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２及び充電器冷却部１２１に対するバイパス流路１０５（第９外配管１０３ｉ）を介する冷媒供給が遮断される。一方、電磁式三方弁１０６をＯＮにすると、第５外配管１０３ｅとバイパス流路１０５（第９外配管１０３ｉ）とが接続されて冷却ポンプ１０２の吐出冷媒がバイパス流路１０５（第９外配管１０３ｉ）を介してＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２及び充電器冷却部１２１に供給されるとともに、第５外配管１０３ｅと第６外配管１０３ｆとが遮断されて高圧バッテリ冷却部１３０に対する冷媒供給が遮断される。なお、図４中の矢印は冷媒の流れ方向を示すものであり、第５外配管１０３ｅに対し第６外配管１０３ｆ及びバイパス流路１０５（第９外配管１０３ｉ）の両方が接続されることはない。

このように構成された冷却回路１００では、図２及び図３に示すように、前後方向において前部バッテリモジュール３１と後部バッテリモジュール３４との間に、冷媒を前部バッテリモジュール冷却部１３１と後部バッテリモジュール冷却部１３４とに分流する第１ケース内分岐部１０８ａが設けられるとともに、車幅方向に延びる４本の内配管が配置されている。１本目は、右端が第１ケース内分岐部１０８ａに接続される第１５内配管１０４ｑであり、２本目は、右端が第２ケース内分岐部１０８ｂに接続される第１６内配管１０４ｒであり、３本目は、右端がＤＣ−ＤＣコンバータ２２に接続され且つ左端が第２ケース内分岐部１０８ｂに接続される第１３内配管１０４ｎであり、４本目は、右端がＤＣ−ＤＣコンバータ２２に接続される第１内配管１０４ａである。

第２ケース内分岐部１０８ｂに接続される２つの第１６内配管１０４ｒと第１３内配管１０４ｎとは車幅方向に一直線上に配置され、第１６内配管１０４ｒ（第１３内配管１０４ｎ）と、第１内配管１０４ａと、第１５内配管１０４ｑとは、車両Ｖの後方から前方にこの順に隣接して配置されている。

また、第１６内配管１０４ｒの左端、第１内配管１０４ａの左端、及び第１５内配管１０４ｑの左端は、いずれも車幅方向においてバッテリケース５０の左側からバッテリケース５０の外部に連通している。より具体的には、第１６内配管１０４ｒの左端、第１内配管１０４ａの左端、及び第１５内配管１０４ｑの左端は、ボトムプレート５１とカバー５２との合わせ部５３の下方に位置し、ボトムプレート５１の左側面に配置されたシール部材５５を介してバッテリケース５０の外部に連通している。そして、第１６内配管１０４ｒの左端は第７外配管１０３ｇに接続され、第１内配管１０４ａの左端は第３外配管１０３ｃに接続され、第１５内配管１０４ｑの左端は第６外配管１０３ｆに接続される。なお、第１６内配管１０４ｒと第７外配管１０３ｇ、第１内配管１０４ａと第３外配管１０３ｃ、及び第１５内配管１０４ｑと第６外配管１０３ｆとは、１本の配管から構成されてもよく、２本の配管が接続されていてもよい。

第１６内配管１０４ｒと第７外配管１０３ｇとの接続部、第１内配管１０４ａと第３外配管１０３ｃとの接続部、及び第１５内配管１０４ｑと第６外配管１０３ｆとの接続部は、前後方向において剛体である第２ブラケット６３Ｂのブラケット締結部６３ｑと同じく剛体である第３ブラケット６３Ｃのブラケット締結部６３ｑとの間に位置している。また、車両Ｖの前後方向に延びる、第７外配管１０３ｇに第１ケース外分岐部１１２ａを介して接続される第９外配管１０３ｉ（バイパス流路１０５）及び第８外配管１０３ｈ、第３外配管１０３ｃにケース外合流部１１３を介して接続される第１外配管１０３ａ及び第２外配管１０３ｂ、及び第６外配管１０３ｆのうち第１５内配管１０４ｑの左端との接続部から屈曲した部分は、図６に示すように、車両Ｖの車幅方向において隣接して配置され、左側のサイドシル７と左側のフロアフレーム８との間に配置される。なお、右側のサイドシル７と右側のフロアフレーム８との間には外配管１０３が配置されておらず、例えば、ハイブリッド車両においては排気管を配置することができる。

図７は、図４を用いて詳細に説明した冷却回路１００の概略ブロック図である。図中、符号ＣＨＧは充電器冷却部１２１、符号ＤＣＤＣはＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２、符号ＢＡＴＴはバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３を示している。
図７に示すように、本実施形態の冷却回路１００では、ラジエータ１０１と、冷却ポンプ１０２と、高圧バッテリ冷却部１３０と、充電器冷却部１２１及びＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２からなる高圧系機器冷却部１２０と、が直列に接続され、高圧バッテリ冷却部１３０の下流側に高圧系機器冷却部１２０が配置される。また、高圧バッテリ冷却部１３０の上流側と、高圧系機器冷却部１２０の上流側且つ高圧バッテリ冷却部１３０の下流側とがバイパス流路１０５で接続され、バイパス流路１０５と高圧バッテリ冷却部１３０の上流側の流路との分岐部（第２ケース外分岐部１１２ｂ）に電磁式三方弁１０６が設けられている。さらに、高圧バッテリ冷却部１３０は、並列に配置された３つのバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３から構成され、高圧系機器冷却部１２０は、並列に配置されたＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１とから構成されている。

［冷却回路の動作］
つぎに、冷却回路１００の動作について、図８及び図９を参照して説明する。図８及び図９において、冷媒の流れている流路を実線で示し、冷媒が流れていない流路を点線で示している。
＜電磁式三方弁［ＯＦＦ］＞
このように構成された冷却回路１００において、冷却ポンプ１０２が駆動すると、冷却ポンプ１０２がラジエータ１０１側から低温の冷媒を吸入し、これを高圧バッテリ冷却部１３０側に向けて吐出する。通常状態では、電磁式三方弁１０６がＯＦＦであるため、図８に示すように、冷却ポンプ１０２が吐出した冷媒は、バイパス流路１０５には流れず、全量が高圧バッテリ冷却部１３０に供給される。

高圧バッテリ冷却部１３０に供給された冷媒は、まず、第１ケース内分岐部１０８ａにおいて、前部バッテリモジュール冷却部１３１と後部バッテリモジュール冷却部１３４とに分配される。このとき、前部バッテリモジュール冷却部１３１側への冷媒流量はオリフィス１１０で制限され、前部バッテリモジュール冷却部１３１よりも多くの冷媒が後部バッテリモジュール冷却部１３４へ供給される。後部バッテリモジュール冷却部１３４に供給された冷媒は、さらに、下後部バッテリモジュール冷却部１３２と上後部バッテリモジュール冷却部１３３とに分配される。このとき、上後部バッテリモジュール冷却部１３３側への冷媒流量はオリフィス１１１で制限され、上後部バッテリモジュール冷却部１３３よりも多くの冷媒が下後部バッテリモジュール冷却部１３２へ供給される。

３つのバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３を通過した冷媒は、ケース内合流部１０９で合流した後、第２ケース内分岐部１０８ｂを介してＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１とに分配される。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２及び充電器冷却部１２１を通過した冷媒は、ケース外合流部１１３で合流した後、ラジエータ１０１に戻り、ここで冷却される。

＜電磁式三方弁［ＯＮ］＞
冷却回路１００において、高圧バッテリ３１ａ〜３３ａの冷却が必要ない場合、若しくは、高圧バッテリ３１ａ〜３３ａの要求温度に対し冷媒温度が適切ではないがＤＣ−ＤＣコンバータ２２及び充電器２１の冷却が必要な場合には、電磁式三方弁１０６をＯＮ制御することにより、図９に示すように、高圧バッテリ冷却部１３０への冷媒供給を遮断し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２及び充電器２１のみを冷却することができる。すなわち、電磁式三方弁１０６をＯＮにすると、冷却ポンプ１０２から吐出される冷媒が高圧バッテリ冷却部１３０に流れず、全量がバイパス流路１０５に供給される。バイパス流路１０５に供給された冷媒は、高圧バッテリ冷却部１３０を迂回し、第１ケース外分岐部１１２ａ及び第２ケース内分岐部１０８ｂを介してＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１とに分配される。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２及び充電器冷却部１２１を通過した冷媒は、ケース外合流部１１３で合流した後、ラジエータ１０１に戻り、ここで冷却される。

以上説明したように、本実施形態の車両用電源装置１によれば、内配管１０４には、前部バッテリモジュール３１と後部バッテリモジュール３２との間に、冷媒を前部バッテリモジュール冷却部１３１と後部バッテリモジュール冷却部１３４とに分流する第１ケース内分岐部１０８ａと、第１５内配管１０４ｑとが設けられる。第１５内配管１０４ｑは、一端が第１ケース内分岐部１０８ａに接続され、他端が車幅方向においてバッテリケース５０の一方である左側からバッテリケース５０の外部に連通する流路を構成している。これにより、第１ケース内分岐部１０８ａから前部バッテリモジュール冷却部１３１と後部バッテリモジュール冷却部１３４への経路を最短化できる。また、バッテリケース５０の側方において第１５内配管１０４ｑがバッテリケース５０の外部の第６外配管１０３ｆに接続されるので、バッテリケース５０の前方において第１５内配管１０４ｑがバッテリケース５０の外部に接続される場合に比べて、走行時のシール性能が高い。また、車両Ｖの側方で配管の組み付け作業を行うことができ、組み付け作業が容易となる。

また、冷却回路１００において第１ケース内分岐部１０８ａを介して前部バッテリモジュール冷却部１３１と後部バッテリモジュール冷却部１３４とを並列に接続することで、直列に接続する場合に比べて圧損を低減できるとともに、冷却ポンプ１０２の吐出能力を抑制できる。

また、前部バッテリモジュール冷却部１３１と後部バッテリモジュール冷却部１３４とを通過した後にケース内合流部１０９で合流した冷媒をバッテリケース５０の左側からバッテリケース５０の外部に排出する第１６内配管１０４ｒが、第１５内配管１０４ｑに隣接するように設けられているので、第１５内配管１０４ｑと第１６内配管１０４ｒとを一箇所に集約することで、内配管１０４の組み付け作業性が向上する。

また、前部バッテリモジュール３１と後部バッテリモジュール３２との間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が設けられ、さらにＤＣ−ＤＣコンバータ２２に冷媒を供給する第１３内配管１０４ｎと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を冷却した冷媒をバッテリケース５０の左側からバッテリケース５０の外部に排出する第１内配管１０４ａとが、ケース内合流部１０９の下流側であって第１ケース内分岐部１０８ａとケース内合流部１０９との間に第１５内配管１０４ｑに隣接するように配置される。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２へ配管の取り廻しが容易となる。また、内配管１０４の集約化により組み付け作業性を向上できる。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ冷却部１２２の上流側に高圧バッテリ冷却部１３０が配置されるので、バッテリモジュール３１〜３３及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２の両方を冷却する状況でも、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の温度に影響を受けることなく、管理温度の低い（耐熱性に劣る）バッテリモジュール３１〜３３を確実に冷却することができる。また、複数のバッテリモジュール冷却部１３１〜１３３が並列に接続されるので、バッテリモジュール３１〜３３の温度差を抑制できる。さらに、圧損の増加を抑制できるので冷却ポンプ１０２を小型、軽量化できる。

さらに、第１５内配管１０４ｑと第１６内配管１０４ｒと第１内配管１０４ａとは、合わせ部５３の下方に位置しボトムプレート５１の側面に配置されたシール部材５５を介してバッテリケース５０の外部に連通するので、ボトムプレート５１とカバー５２との合わせ部５３のシール性能を阻害することなく、バッテリケース５０と第１５内配管１０４ｑ、第１６内配管１０４ｒ、及び第１内配管１０４ａのシール性能を向上できる。このように第１５内配管１０４ｑと第１６内配管１０４ｒと第１内配管１０４ａとが一箇所に集約された状態でバッテリケース５０の外部に連通するので、バッテリケース５０の車両搭載後における配管の組み付け作業性を向上できる。ボトムプレート５１とカバー５２との合わせ部５３は環状のシール部材５４を介して密封されるので、バッテリケース５０のシール性能を高められる。

また、外配管１０３のうち、第９外配管１０３ｉ（バイパス流路１０５）及び第８外配管１０３ｈ、第１外配管１０３ａ及び第２外配管１０３ｂ、及び第６外配管１０３ｆのうち第１５内配管１０４ｑの左端との接続部から屈曲した部分は、車両Ｖの車幅方向において隣接して配置され、左側のサイドシル７と左側のフロアフレーム８との間に配置されるので、配管の取り廻しが容易になるとともに衝突時に外配管１０３を保護することができる。

なお、上記実施形態では、バッテリユニット１０が高圧系機器としてのＤＣ−ＤＣコンバータ２２を搭載したものを例示したが、高圧系機器は必ずしもバッテリユニット１０に搭載されている必要はない。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２に接続される２つの配管、すなわち、第１内配管１０４ａ及び第１３内配管１０４ｎは不要となり、第１６内配管１０４ｒと第１５内配管１０４ｑとが隣接して配置され、第１６内配管１０４ｒと第１５内配管１０４ｑが、合わせ部５３の下方に位置しボトムプレート５１の側面に配置されたシール部材５５を介してバッテリケース５０の外部に連通する。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、第１５内配管１０４ｑと第１６内配管１０４ｒと第１内配管１０４ａとが車両Ｖの左側からバッテリケース５０の外部に連通するように構成したが、車両Ｖの右側からバッテリケース５０の外部に連通するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、１つのシール部材５５で、ボトムプレート５１と３つの配管、即ち、第１５内配管１０４ｑ、第１６内配管１０４ｒ、及び第１内配管１０４ａを密封したが、配管ごとに分割されたシール部材でボトムプレート５１とそれぞれの配管を密封してもよい。

また、上記実施形態では、後部バッテリモジュールとして下後部バッテリモジュール３２及び上後部バッテリモジュール３３を例示したが、いずれか一方のみが設けられていればよく、さらに３つ以上のバッテリモジュールから構成されていてもよい。

また、高圧系機器としてのＤＣ−ＤＣコンバータ２２及び充電器２１を例示したが、車両用電源装置１には高圧系機器が必ずしも設けられる必要はなく、さらにＤＣ−ＤＣコンバータ２２及び充電器２１に代えて、又はこれらとともに他の高圧系機器が設けられていてもよい。

さらに、上記実施形態の冷却回路１００は、冷媒として水を用いた水冷式の冷却回路でもよく、冷媒として油を用いた油冷式の冷却回路でもよい。

１ 車両用電源装置
３ フロアパネル
７ サイドシル（第２骨格部材）
８ フロアフレーム（第１骨格部材）
２２ ＤＣ−ＤＣコンバータ（高圧系機器）
３１ 前部バッテリモジュール
３４ 後部バッテリモジュール
５０ バッテリケース
５１ ボトムプレート
５２ カバー
５３ 合わせ部
５４ シール部材
５５ シール部材
６３ ブラケット
６３ｑ ブラケット締結部（締結部）
１００ 冷却回路
１０２ 冷却ポンプ
１０３ 外配管（冷却用外配管）
１０４ 内配管（冷却用内配管）
１０４ａ 第１内配管（第４冷却用内配管）
１０４ｎ 第１３内配管（第３冷却用内配管）
１０４ｐ 第１４内配管
１０４ｑ 第１５内配管（第１冷却用内配管）
１０４ｒ 第１６内配管（第２冷却用内配管）
１０８ａ 第１ケース内分岐部（分岐部）
１０９ ケース内合流部（合流部）
１３１ 前部バッテリモジュール冷却部
１３４ 後部バッテリモジュール冷却部

Claims (6)

1. 複数のバッテリを有する前部バッテリモジュールと、
   複数のバッテリを有する後部バッテリモジュールと、
   該前部バッテリモジュール及び該後部バッテリモジュールを収納するバッテリケースと、
   冷却ポンプと、前記前部バッテリモジュールを冷却する前部バッテリモジュール冷却部と、前記後部バッテリモジュールを冷却する後部バッテリモジュール冷却部と、を有する冷却回路と、を備え、
   前記バッテリケースがフロアパネルの下方に配置された車両用電源装置であって、
   前記前部バッテリモジュールと前記後部バッテリモジュールとの間には、高圧系機器が設けられ、
   前記冷却回路は、前記バッテリケースの内部に設けられ、前記冷却ポンプから冷媒が供給されるとともに冷媒を前記バッテリケースの外部に排出する冷却用内配管を備え、
   該冷却用内配管は、前記前部バッテリモジュールと前記後部バッテリモジュールとの間に、冷媒を前記前部バッテリモジュール冷却部と前記後部バッテリモジュール冷却部とに分流する分岐部と、一端が該分岐部に接続されるとともに他端が車幅方向において前記バッテリケースの一方から前記バッテリケースの外部に連通する流路と、を有し、
   前記冷却用内配管は、前記流路を構成する第１冷却用内配管と、前記前部バッテリモジュール冷却部と前記後部バッテリモジュール冷却部とを通過した後に合流部で合流した冷媒を前記バッテリケースの前記一方から前記バッテリケースの外部に排出する第２冷却用内配管と、前記合流部の下流側であって前記分岐部と前記合流部との間に、該高圧系機器に冷媒を供給する第３冷却用内配管と、該高圧系機器を冷却した冷媒を前記バッテリケースの前記一方から前記バッテリケースの外部に排出する第４冷却用内配管と、を備え、
   該第２冷却用内配管は、前記第１冷却用内配管に隣接するように配置され、
   該第３冷却用内配管及び該第４冷却用内配管は、前記第１冷却用内配管に隣接するように配置された、車両用電源装置。
2. 請求項１に記載の車両用電源装置であって、
   前記バッテリケースは、前記バッテリが搭載されるボトムプレートと、前記バッテリを上方から覆うカバーと、を備え、
   該ボトムプレートと該カバーとは合わせ部で密封され、
   前記第１冷却用内配管と前記第２冷却用内配管は、前記合わせ部の下方に位置し前記ボトムプレートの側面に配置されたシール部材を介して前記バッテリケースの外部に連通する、車両用電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用電源装置であって、
   前記冷却回路は、前記バッテリケースの内部に設けられた前記冷却用内配管と、前記バッテリケースの外部に設けられ前記冷却ポンプに接続される冷却用外配管と、を備え、
   前記バッテリケースは、前記車両の前後方向に延設される一対の第１骨格部材間に配置され、
   一対の前記第１骨格部材の車幅方向外側には、該第１骨格部材に並設される一対の第２骨格部材が設けられ、
   前記冷却用外配管の一部は、前記一方における前記第１骨格部材と前記第２骨格部材との間に配置される、車両用電源装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用電源装置であって、
   前記バッテリケースは、前記バッテリが搭載されるボトムプレートと、前記バッテリを上方から覆うカバーと、を備え、
   該ボトムプレートと該カバーとは合わせ部で密封され、
   前記第１冷却用内配管と前記第２冷却用内配管と該第４冷却用内配管とは、前記合わせ部の下方に位置し前記ボトムプレートの側面に配置されたシール部材を介して前記バッテリケースの外部に連通する、車両用電源装置。
5. 請求項３に記載の車両用電源装置であって、
   車幅方向において前記バッテリケースの他方における前記第１骨格部材と前記第２骨格部材との間には、前記冷却用外配管が設けられていない、車両用電源装置。
6. 請求項３に記載の車両用電源装置であって、
   前記バッテリケースは、前記バッテリが搭載されるボトムプレートと、前記バッテリを上方から覆うカバーと、を備え、
   該ボトムプレートは、板状のトレーと、該トレーの下面に設けられ前記車両の車幅方向に延びる複数の横方向補強メンバと、を備え、
   前記バッテリケースは、前記横方向補強メンバの締結部が前記第１骨格部材に締結されることで前記フロアパネルの下方に配置され、
   前記流路は、前後方向において前記横方向補強メンバの前記締結部に挟まれる位置で前記冷却用外配管に接続される、車両用電源装置。

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