JP6365331B2 - 電源装置の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置の冷却構造に関し、特に、バッテリモジュールおよびインバータを冷却媒体によって冷却する電源装置の冷却構造に関する。

従来から、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＶ）、およびプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）等は、走行用のモータを駆動するためバッテリモジュールやインバータ等を具備する電源装置を備えている。

従来、車両用の電源装置は、バッテリモジュールの容量が大きいことから、電源装置のケース本体にバッテリモジュールやインバータを収容するとケース本体の剛性が低下することがある。

ケース本体の剛性を高めることができる電源装置としては、ケース本体を構成する上ケースと下ケースとの間にセンタープレートを設け、このセンタープレートにバッテリモジュールやインバータ等を取付けることで、センタープレートを設けた分だけ、ケース本体の剛性を高めるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１２９３９１号公報

しかしながら、上記従来の電源装置にあっては、センタープレート自体の剛性を高める形状となっていないので、容量の大きいバッテリモジュールやインバータを支持した場合にセンタープレートが変形するおそれがある。

また、従来の電源装置では、高温となるバッテリモジュールやインバータを冷却する必要がある。この場合には、ケース本体に吸気ダクトや排気ダクトを設ける必要があり、電源装置の構成が複雑になるおそれがある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、バッテリモジュールまたはインバータを支持する板状部材の剛性を高くしつつ、簡素な構成でバッテリモジュールおよびインバータを冷却することができる電源装置の冷却構造を提供することを目的とするものである。

本発明は、第１の開口端を有する上ケースおよび第１の開口端に接合される第２の開口端を有する下ケースを備え、バッテリモジュールおよびインバータの少なくとも一方を収容するケース本体と、冷却媒体を取り入れる取入口を有し、取入口から取り入れられた冷却媒体をケース本体の内部に導入する吸気ダクトと、第１の開口端および第２の開口端に挟まれるようにしてケース本体に収容され、バッテリモジュールまたはインバータのいずれか一方を載置する板状部材とを備え、車両に搭載される電源装置の冷却構造であって、板状部材は、交互に連続する凹凸形状に形成され、板状部材、第１の開口端および第２の開口端によって、ケース本体の内部とケース本体の外部とを連通する複数の連通孔が形成されるものから構成されている。

このように上記の本発明によれば、板状部材が交互に連続する凹凸形状に形成されるので、板状部材の剛性を高くして容量の大きいバッテリモジュールまたはインバータを板状部材に支持できる。

また、板状部材、第１の開口端および第２の開口端によって、ケース本体の内部とケース本体の外部とを連通する複数の連通孔が形成されるので、吸気ダクトからケース本体に導入された冷却媒体でバッテリモジュールおよびインバータの少なくとも一方を冷却した後に、この冷却媒体を、連通孔を通してケース本体の外部に排出できる。
これにより、ケース本体に排気ダクトを設けることを不要にでき、排気ダクトを不要にできる分だけ、電源装置の構成を簡素化できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、電源装置の斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ケース本体を車両の前後方向に切断した斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ケース本体の分解図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、下ケースおよびセンタープレートの斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ケース本体の要部正面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、折り曲げ部の構成を示すケース本体の要部側面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、下ケースおよびセンタープレートの要部斜視図である。 図９は、本発明の実施の形態に係る電源装置の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、上ケースの開口端、下ケースの開口端およびセンタープレートにより形成される連通孔の構成を示す図である。

以下、本発明に係る電源装置の冷却構造の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１〜図９は、本発明に係る実施の形態の電源装置の冷却構造を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１に示すように、車両１は、内燃機関から構成されるエンジン２、動力分配装置３、ファイナルギア４、発電モータ５、駆動モータ６および電源装置７を備えている。

エンジン２は、動力分配装置３に接続されており、動力分配装置３は、エンジン２の接続先をファイナルギア４および発電モータ５の何れかに選択して、エンジン２の動力をファイナルギア４および発電モータ５のいずれかに伝達する。

発電モータ５は、動力分配装置３によってエンジン２に接続されている状態で、エンジン２の動力を電気に変換する発電機およびエンジン２を始動させるスタータの何れかとして機能する。

電源装置７は、バッテリモジュール１１およびインバータ１２を備えている。発電モータ５は、発電機またはスタータとして機能する際に、インバータ１２を介してバッテリモジュール１１との間で電力の授受を行う。

インバータ１２は、バッテリモジュール１１からの電流を直流から交流に変換して発電モータ５（エンジン始動時の発電モータ５）や駆動モータ６に供給する。また、インバータ１２は、発電モータ５（発電機として機能している発電モータ５）からの電流を交流から直流に変換してバッテリモジュール１１に供給する。

バッテリモジュール１１は、積層される複数のバッテリセルとこのバッテリセルの積層方向両端に配置される一対のエンドプレートとを有し、バッテリモジュール１１は、複数個設けられている。このように本実施の形態の車両１は、ハイブリッド車両から構成されている。

図２、図３において、電源装置７は、ケース本体２１を備えており、ケース本体２１は、開口端２２Ａ（図４参照）を有する上ケース２２、開口端２２Ａが接合される開口端２３Ａ（図４参照）を有する下ケース２３およびセンタープレート２４を備えている（図６参照）。ここで、センタープレート２４は、本発明の板状部材を構成する。また、開口端２２Ａは、本発明の第１の開口端を構成し、開口端２３Ａは、本発明の第２の開口端を構成する。
ケース本体２１の内部にはバッテリモジュール１１、インバータ１２、ＤＣＤＣコンバータ１３およびケーブル１４が収容されている。

ケース本体２１には吸気ダクト２５が取付けられている。吸気ダクト２５は、上流端に冷却媒体としての空気を取り入れる取入口２５Ａを備えており、取入口２５Ａは、車両１の前方に対向している。吸気ダクト２５の延びる方向の途中には冷却ファン２６が設けられている。冷却ファン２６が作動すると、車両１の前方から取入口２５Ａに空気が取り入れられ、この空気が吸気ダクト２５からケース本体２１に導入される。

センタープレート２４は、上ケース２２の開口端２２Ａおよび下ケース２３の開口端２３Ａに挟まれるようにして、ケース本体２１に収容されている。センタープレート２４にはブラケット２７が取付けられており、インバータ１２は、図示しないボルトによってブラケット２７に固定されることにより、センタープレート２４に載置される。また、インバータ１２の下部には放熱フィン１２Ａが形成されており、放熱フィン１２Ａに空気が当たることで、インバータ１２が冷却される。

バッテリモジュール１１は、下ケース２３とセンタープレート２４との間に位置するようにして、図示しないボルトによって下ケース２３に固定されており、ケーブル１４は、バッテリモジュール１１、インバータ１２およびＤＣＤＣコンバータ１３を電気的に接続している。

ＤＣＤＣコンバータ１３は、センタープレート２４に固定されるようにしてセンタープレート２４に載置されており、ＤＣＤＣコンバータ１３は、バッテリモジュール１１の出力電圧を昇圧し、昇圧電圧をインバータ１２に出力する。ここで、本実施の形態のインバータ１２およびＤＣＤＣコンバータ１３は、センタープレート２４に載置されているが、バッテリモジュール１１をセンタープレート２４に載置し、インバータ１２およびＤＣＤＣコンバータ１３が下ケース２３とセンタープレート２４との間に設けられてもよい。

図６、図８、図９において、センタープレート２４は、凹部２４Ａおよび凸部２４Ｂが交互に連続して形成された凹凸形状に形成されており、凹部２４Ａおよび凸部２４Ｂは、センタープレート２４の延びる方向（車幅方向）の一端部から他端部まで交互に連続している。

本実施の形態のセンタープレート２４は、図９に示すように、上ケース２２の開口端２２Ａおよび下ケース２３の開口端２３Ａに挟まれているため、センタープレート２４および開口端２２Ａ、２３Ａによって、ケース本体２１の内部とケース本体２１の外部とを連通する複数の連通孔２８が形成されている。

図３、図４において、開口端２２Ａの車幅方向の両端には折り曲げ部２２ａ、２２ｂが形成されており、折り曲げ部２２ａ、２２ｂは、連通孔２８に対向するように開口端２２Ａから下方に折り曲げられている。

本実施の形態の電源装置７は、連通孔２８および取入口２５Ａの開口方向が同一方向（車両１の前後方向）であり、取入口２５Ａは、連通孔２８に対し、連通孔２８の開口方向と直交する方向（車幅方向）に離隔して設置されている。これにより、取入口２５Ａと連通孔２８は、車両１の前後方向に重ならない。

次に、作用を説明する。
本実施の形態の電源装置７は、センタープレート２４にインバータ１２およびＤＣＤＣＤＣコンバータ１３が載置され、センタープレート２４の下方にバッテリモジュール１１が搭載されている。
これにより、電源装置７の車両１の前後方向および車幅方向の長さを短くすることができ、車両１の前後方向および車幅方向の電源装置７の設置スペースを低減できる。

図２において、冷却ファン２６の作動によって取入口２５Ａから吸気ダクト２５に取り入れられる空気Ａｉは、吸気ダクト２５からケース本体２１に導入される。ケース本体２１に導入される空気Ａｉは、バッテリモジュール１１およびインバータ１２を冷却する。
バッテリモジュール１１およびインバータ１２を冷却した後の空気Ａｉは、連通孔２８からケース本体２１の外部に排出される。

このように本実施の形態の電源装置７によれば、開口端２２Ａ、２３Ａに挟まれるようにしてケース本体２１に収容され、インバータ１２を載置するセンタープレート２４を備え、センタープレート２４が、交互に連続する凹部２４Ａおよび凸部２４Ｂを備えて凹凸形状に形成され、センタープレート２４および開口端２２Ａ、２３Ａによって、ケース本体２１の内部とケース本体２１の外部とを連通する複数の連通孔２８が形成される。
これにより、センタープレート２４の剛性を高くして容量の大きいインバータ１２をセンタープレート２４に支持できる。

また、センタープレート２４および開口端２２Ａ、２３Ａによって、ケース本体２１の内部とケース本体２１の外部とを連通する複数の連通孔２８を形成したので、吸気ダクト２５からケース本体２１に導入された空気Ａｉでバッテリモジュール１１およびインバータ１２を冷却した後に、この空気Ａｉを、連通孔２８を通してケース本体２１の外部に排出できる。

これにより、ケース本体２１に排気ダクトを設けることを不要にでき、排気ダクトを不要にできる分だけ、電源装置７の構成を簡素化できる。また、排気ダクトを不要にできるので、排気ダクトに連通する開口をケース本体２１に形成することを不要にできる。
これにより、ユーザが、ケース本体２１の内部の高電圧のバッテリモジュール１１やインバータ１２に不用意に触れる機会を無くすことができる。

また、本実施の形態の電源装置７によれば、上ケース２２の開口端２２Ａが折り曲げ部２２ａ、２２ｂを有し、折り曲げ部２２ａ、２２ｂが、連通孔２８に対向するように開口端２２Ａから下方に折り曲げられる。

これにより、上方からケース本体２１に滴下した液体が上ケース２２を伝わって連通孔２８からケース本体２１に侵入することを折り曲げ部２２ａ、２２ｂによって防止でき、電源装置７の防水性を向上できる。

また、本実施の形態の電源装置７によれば、連通孔２８および取入口２５Ａの開口方向が同一方向であり、取入口２５Ａが、連通孔２８に対し、連通孔２８の開口方向と直交する方向に離隔して設置される。

これにより、連通孔２８と取入口２５Ａとが車両１の前後方向に重なることを防止できる。このため、バッテリモジュール１１やインバータ１２を冷却した後に、連通孔２８を通してケース本体２１の外部に排出された高温の空気が、取入口２５Ａから再び吸気ダクト２５に吸い込まれることを防止でき、バッテリモジュール１１やインバータ１２の冷却性が低下することを防止できる。

また本実施の形態の電源装置７によれば、センタープレート２４が、センタープレート２４の延びる方向の一端部から他端部まで交互に連続する凹凸形状に形成されるので、センタープレート２４の剛性をより効果的に高めることができ、容量の大きいインバータ１２をセンタープレート２４により効果的に安定して載置することができる。
なお、本実施の形態の電源装置７においては、バッテリモジュール１１およびインバータ１２の両方をケース本体２１に収容しているが、ケース本体２１にはバッテリモジュール１１のみ、またはインバータ１２のみを収容するようにしてもよい。

本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...車両、７...電源装置、１１...バッテリモジュール、１２...インバータ、２１...ケース本体、２２...上ケース、２２Ａ...開口端（第１の開口端）、２２ａ，２２ｂ...折り曲げ部、２３...下ケース、２３Ａ...開口端（第２の開口端）、２４...センタープレート（板状部材）、２５...吸気ダクト、２５Ａ...取入口、２８...連通孔

Claims (4)

1. 第１の開口端を有する上ケースおよび前記第１の開口端に接合される第２の開口端を有する下ケースを備え、バッテリモジュールおよびインバータの少なくとも一方を収容するケース本体と、
   冷却媒体を取り入れる取入口を有し、前記取入口から取り入れられた冷却媒体を前記ケース本体の内部に導入する吸気ダクトと、
   前記第１の開口端および前記第２の開口端に挟まれるようにして前記ケース本体に収容され、前記バッテリモジュールまたは前記インバータのいずれか一方を載置する板状部材とを備え、車両に搭載される電源装置の冷却構造であって、
   前記板状部材は、交互に連続する凹凸形状に形成され、
   前記板状部材、前記第１の開口端および前記第２の開口端によって、前記ケース本体の内部と前記ケース本体の外部とを連通する複数の連通孔が形成されることを特徴とする電源装置の冷却構造。
2. 前記第１の開口端が折り曲げ部を有し、前記折り曲げ部は、前記連通孔に対向するように前記第１の開口端から下方に折り曲げられることを特徴とする請求項１に記載の電源装置の冷却構造。
3. 前記連通孔および前記取入口の開口方向が同一方向であり、
   前記取入口は、前記連通孔に対し、前記連通孔の開口方向と直交する方向に離隔して設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置の冷却構造。
4. 前記板状部材は、延びる方向の一端部から他端部まで交互に連続する凹凸形状に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電源装置の冷却構造。
   

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