JPWO2016132641A1 - 車両用電源装置及び冷却回路 - Google Patents
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Abstract
Description
第1態様は、
それぞれ複数のバッテリ(例えば、後述の実施形態の高圧バッテリ31a〜33a)を有する、複数のバッテリモジュール(例えば、後述の実施形態のバッテリモジュール31〜33)と、
高圧系機器(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ22、充電器21)と、
複数の前記バッテリモジュールを冷却する複数のバッテリモジュール冷却部(例えば、後述の実施形態のバッテリモジュール冷却部131〜133)と、前記高圧系機器を冷却する高圧系機器冷却部(例えば、後述の実施形態の高圧系機器冷却部120)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、
前記冷却回路において、
複数の前記バッテリモジュール冷却部は、並列に接続され、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側には、分岐部(例えば、後述の実施形態の分岐部108)が設けられ、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側には、合流部(例えば、後述の実施形態の合流部109)が設けられ、
該合流部の下流側に、前記高圧系機器冷却部が設けられる。
第1態様の車両用電源装置であって、
前記高圧系機器は、DC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ22)と、充電器(例えば、後述の実施形態の充電器21)と、を有し、
前記高圧系機器冷却部は、前記DC−DCコンバータを冷却するDC−DCコンバータ冷却部(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ冷却部122)と、前記充電器を冷却する充電器冷却部(例えば、後述の実施形態の充電器冷却部121)と、を有し、
該DC−DCコンバータ冷却部と該充電器冷却部とは、前記合流部の下流側に並列に配置される。
第2態様の車両用電源装置であって、
前記冷却回路は、前記DC−DCコンバータ冷却部の上流側又は下流側に、流量制御手段(例えば、後述の実施形態のオリフィス107)を有する。
第1〜第3態様の車両用電源装置であって、
前記冷却回路は、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側と、前記高圧系機器冷却部の上流側且つ複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側と、を接続するバイパス流路(例えば、後述の実施形態のバイパス流路105)と、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側に設けられた流路切替装置(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)と、を有する。
第4態様の車両用電源装置であって、
前記流路切替装置は、電磁弁(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)である。
第4又は第5態様の車両用電源装置であって、
前記流路切替装置は、前記バイパス流路と複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側の流路との分岐部に設けられた電磁式三方弁(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)である。
ラジエータ(例えば、後述の実施形態のラジエータ101)と、
冷却ポンプ(例えば、後述の実施形態の冷却ポンプ102)と、
複数のバッテリモジュールを冷却する複数のバッテリモジュール冷却部(例えば、後述の実施形態のバッテリモジュール冷却部131〜133)と、
高圧系機器を冷却する高圧系機器冷却部(例えば、後述の実施形態の高圧系機器冷却部120)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)であって、
複数の前記バッテリモジュール冷却部は、並列に接続され、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側には、分岐部(例えば、後述の実施形態の分岐部108)が設けられ、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側には、合流部(例えば、後述の実施形態の合流部109)が設けられ、
該合流部の下流側に、前記高圧系機器冷却部が設けられる。
第7態様の冷却回路であって、
前記高圧系機器冷却部は、DC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ22)を冷却するDC−DCコンバータ冷却部(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ冷却部122)と、充電器(例えば、後述の実施形態の充電器21)を冷却する充電器冷却部(例えば、後述の実施形態の充電器冷却部121)と、を有し、
該DC−DCコンバータ冷却部と該充電器冷却部とは、前記合流部の下流側に並列に配置される。
第8態様の冷却回路であって、
前記DC−DCコンバータ冷却部の上流側又は下流側に、流量制御手段(例えば、後述の実施形態のオリフィス107)を有する。
第7〜第9態様の冷却回路であって、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側と、前記高圧系機器冷却部の上流側且つ複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側と、を接続するバイパス流路(例えば、後述の実施形態のバイパス流路105)と、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側に設けられた流路切替装置(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)と、を有する。
第10態様の冷却回路であって、
前記流路切替装置は、電磁弁(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)である、冷却回路。
第10又は第11態様の冷却回路であって、
前記流路切替装置は、前記バイパス流路と複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側の流路との分岐部に設けられた電磁式三方弁(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)である。
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、主として複数の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内に配置される内部冷却回路100Aと、バッテリユニット10外に配置される外部冷却回路100Bと、を有している。
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、これらを収容するケース50とを備える。
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がバッテリユニット10の外側に配索される外配管103とバッテリユニット10の内側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。
図5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114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。
つぎに、冷却回路100の動作について、図6及び図7を参照して説明する。図6及び図7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6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。
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7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、分岐部112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。このとき、DC−DCコンバータ冷却部122側への冷媒流量はオリフィス107で制限され、DC−DCコンバータ冷却部122よりも多くの冷媒が充電器冷却部121へ供給される。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、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。
例えば、上記実施形態では、高圧バッテリ冷却部130を3つのバッテリモジュール31〜33に対応させて3つのバッテリモジュール冷却部131〜133から構成したが、これに限らず、バッテリモジュール冷却部は、2つ以上が並列に接続されていればよい。
また、上記実施形態では、高圧系機器として、DC−DCコンバータ22及び充電器21を例示したが、いずれか1つでもよく、インバータ等の他の高圧系機器でもよく、これらを複数含むものでもよい。
また、DC−DCコンバータ冷却部122と充電器冷却部121とは、高圧バッテリ冷却部130の下流側に設けられている限り、これらが直列に接続されていてもよい。
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。
21 充電器(高圧系機器)
22 DC−DCコンバータ(高圧系機器)
31a〜33a 高圧バッテリ(バッテリ)
31〜33 バッテリモジュール
100 冷却回路
101 ラジエータ
102 冷却ポンプ
103f 第6外配管(高圧バッテリ冷却部の上流側の流路)
105 バイパス流路
106 電磁式三方弁(流路切替装置)
107 オリフィス(流量制御手段)
108 分岐部
109 合流部
120 高圧系機器冷却部
121 充電器冷却部
122 DC−DCコンバータ冷却部
130 高圧バッテリ冷却部
131〜133 バッテリモジュール冷却部
述の実施形態の合流部109)が設けられ、
該合流部の下流側に、前記高圧系機器冷却部が設けられ、
前記高圧系機器は、DC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ22)と、充電器(例えば、後述の実施形態の充電器21)と、を有し、
前記高圧系機器冷却部は、前記DC−DCコンバータを冷却するDC−DCコンバータ冷却部(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ冷却部122)と、前記充電器を冷却する充電器冷却部(例えば、後述の実施形態の充電器冷却部121)と、を有し、
該DC−DCコンバータ冷却部と該充電器冷却部とは、前記合流部の下流側に並列に配置される。
[0008]
[0009]
第3態様は、
第1態様の車両用電源装置であって、
前記冷却回路は、前記DC−DCコンバータ冷却部の上流側又は下流側に、流量制御手段(例えば、後述の実施形態のオリフィス107)を有する。
[0010]
第4態様は、
第1又は第3態様の車両用電源装置であって、
前記冷却回路は、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側と、前記高圧系機器冷却部の上流側且つ複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側と、を接続するバイパス流路(例えば、後述の実施形態のバイパス流路105)と、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側に設けられた流路切替装置(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)と、を有する。
[0011]
第5態様は、
第4態様の車両用電源装置であって、
前記流路切替装置は、電磁弁(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁1
06)である。
[0012]
第6態様は、
第4又は第5態様の車両用電源装置であって、
前記流路切替装置は、前記バイパス流路と複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側の流路との分岐部に設けられた電磁式三方弁(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)である。
[0013]
第7態様は、
ラジエータ(例えば、後述の実施形態のラジエータ101)と、
冷却ポンプ(例えば、後述の実施形態の冷却ポンプ102)と、
複数のバッテリモジュールを冷却する複数のバッテリモジュール冷却部(例えば、後述の実施形態のバッテリモジュール冷却部131〜133)と、
高圧系機器を冷却する高圧系機器冷却部(例えば、後述の実施形態の高圧系機器冷却部120)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)であって、
複数の前記バッテリモジュール冷却部は、並列に接続され、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側には、分岐部(例えば、後述の実施形態の分岐部108)が設けられ、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側には、合流部(例えば、後述の実施形態の合流部109)が設けられ、
該合流部の下流側に、前記高圧系機器冷却部が設けられ、
前記高圧系機器冷却部は、DC−DCコンバータ(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ22)を冷却するDC−DCコンバータ冷却部(例えば、後述の実施形態のDC−DCコンバータ冷却部122)と、充電器(例えば、後述の実施形態の充電器21)を冷却する充電器冷却部(例えば、後述の実施形態の充電器冷却部121)と、を有し、
該DC−DCコンバータ冷却部と該充電器冷却部とは、前記合流部の下流側に並列に配置される。
[0014]
[0015]
第9態様は、
第7態様の冷却回路であって、
前記DC−DCコンバータ冷却部の上流側又は下流側に、流量制御手段(例えば、後述の実施形態のオリフィス107)を有する。
[0016]
第10態様は、
第7又は第9態様の冷却回路であって、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側と、前記高圧系機器冷却部の上流側且つ複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側と、を接続するバイパス流路(例えば、後述の実施形態のバイパス流路105)と、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側に設けられた流路切替装置(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)と、を有する。
[0017]
第11態様は、
第10態様の冷却回路であって、
前記流路切替装置は、電磁弁(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)である、冷却回路。
[0018]
第12態様は、
第10又は第11態様の冷却回路であって、
前記流路切替装置は、前記バイパス流路と複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側の流路との分岐部に設けられた電磁式三方弁(例えば、後述の実施形態の電磁式三方弁106)である。
発明の効果
[0019]
第1及び第7態様によれば、高圧系機器冷却部の上流側にバッテリモジュール冷却部が配置されるので、バッテリ及び高圧系機器の両方を冷却する状況でも、高圧系機器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が並列に接続されるので、上流側に位置するバッテリモジュールと下流側に位置するバッテリモジュールと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を小型、軽量化できる。
[0020]
また、高圧系機器冷却部であるDC−DCコンバータ冷却部と充電器冷却部とが並列に配置されるので、DC−DCコンバータ冷却部と充電器冷却部とを直列に配置する場合に比べ、圧損を低減できる。また、DC−DCコンバータ冷却部と充電器冷却部との要求冷媒流量が相違しても、各冷却部に要求冷媒流量を無駄なく供給することができるので、冷却ポンプの吐出能力を抑えることができる。
[0021]
第3及び第9態様によれば、DC−DCコンバータ冷却部の上流側又は下流側に、流量制御手段を有するので、DC−DCコンバータ冷却部に供給する冷媒流量を高精度に調整できるとともに、残りの冷媒流量を要求冷媒流量が大きい充電器冷却部に全量供給し、充電器を確実に冷却することができる。
[0022]
第4及び第10態様によれば、バッテリモジュール冷却部を迂回するバイパス流路と、その流路を切り替える流路切替装置とを有するので、簡単な回路構成でバッテリモジュール冷却部への冷媒供給を選択的に遮断することができる。
[0023]
第5及び第11態様によれば、流路切替装置が電磁弁で構成されるので、バッテリの要求に応じた流路切替制御に基づいて、バッテリの温度を適切に管理することができる。
[0024]
第6及び第12態様によれば、流路切替装置は、バイパス流路とバッテリモジュール冷却部の上流側の流路との分岐部に設けられた電磁式三方弁で構成されているので、電磁式三方弁の切替制御に基づいて、冷媒の全量をバッテリモジュール冷却部及び高圧系機器冷却部に供給する状態と、高圧系機器冷却部にのみ供給する状態と、を選択できる。
図面の簡単な説明
[0025]
[図1]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。
[図2]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
Claims (12)
- それぞれ複数のバッテリを有する、複数のバッテリモジュールと、
高圧系機器と、
複数の前記バッテリモジュールを冷却する複数のバッテリモジュール冷却部と、前記高圧系機器を冷却する高圧系機器冷却部と、を有する冷却回路と、を備えた車両用電源装置であって、
前記冷却回路において、
複数の前記バッテリモジュール冷却部は、並列に接続され、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側には、分岐部が設けられ、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側には、合流部が設けられ、
該合流部の下流側に、前記高圧系機器冷却部が設けられた、車両用電源装置。 - 請求項1に記載の車両用電源装置であって、
前記高圧系機器は、DC−DCコンバータと、充電器と、を有し、
前記高圧系機器冷却部は、前記DC−DCコンバータを冷却するDC−DCコンバータ冷却部と、前記充電器を冷却する充電器冷却部と、を有し、
該DC−DCコンバータ冷却部と該充電器冷却部とは、前記合流部の下流側に並列に配置された、車両用電源装置。 - 請求項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DC−DCコンバータ冷却部の上流側又は下流側に、流量制御手段を有する、車両用電源装置。 - 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、
前記冷却回路は、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側と、前記高圧系機器冷却部の上流側且つ複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側と、を接続するバイパス流路と、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側に設けられた流路切替装置と、を有する、車両用電源装置。 - 請求項4に記載の車両用電源装置であって、
前記流路切替装置は、電磁弁である、車両用電源装置。 - 請求項4又は5に記載の車両用電源装置であって、
前記流路切替装置は、前記バイパス流路と複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側の流路との分岐部に設けられた電磁式三方弁である、車両用電源装置。 - ラジエータと、
冷却ポンプと、
複数のバッテリモジュールを冷却する複数のバッテリモジュール冷却部と、
高圧系機器を冷却する高圧系機器冷却部と、を有する冷却回路であって、
複数の前記バッテリモジュール冷却部は、並列に接続され、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側には、分岐部が設けられ、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側には、合流部が設けられ、
該合流部の下流側に、前記高圧系機器冷却部が設けられた、冷却回路。 - 請求項7に記載の冷却回路であって、
前記高圧系機器冷却部は、DC−DCコンバータを冷却するDC−DCコンバータ冷却部と、充電器を冷却する充電器冷却部と、を有し、
該DC−DCコンバータ冷却部と該充電器冷却部とは、前記合流部の下流側に並列に配置された、冷却回路。 - 請求項8に記載の冷却回路であって、
前記DC−DCコンバータ冷却部の上流側又は下流側に、流量制御手段を有する、冷却回路。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載の冷却回路であって、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側と、前記高圧系機器冷却部の上流側且つ複数の前記バッテリモジュール冷却部の下流側と、を接続するバイパス流路と、
複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側に設けられた流路切替装置と、を有する、冷却回路。 - 請求項10に記載の冷却回路であって、
前記流路切替装置は、電磁弁である、冷却回路。 - 請求項10又は11に記載の冷却回路であって、
前記流路切替装置は、前記バイパス流路と複数の前記バッテリモジュール冷却部の上流側の流路との分岐部に設けられた電磁式三方弁である、冷却回路。
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