WO2016132641A1 - 車両用電源装置及び冷却回路 - Google Patents

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WO2016132641A1
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battery module
cooling unit
converter
battery
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聡子 伊藤
滝沢　大二郎
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle power supply device and a cooling circuit provided in an electric vehicle or the like.
  • Patent Document 2 A vehicle power supply apparatus that includes a battery and a high-voltage system device and cools them with the same cooling circuit is known (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • the cooling circuit described in Patent Document 2 includes a DC-DC converter that is a high-voltage system device, two high-voltage system cooling units that cool the charger, and a battery cooling unit that cools the battery. All are connected in series, and the battery cooling section is disposed downstream of the two high-voltage system cooling sections.
  • the management temperature of the battery is generally lower than the management temperature of the high-voltage equipment, it is necessary to cool the battery preferentially.
  • the high-voltage equipment cooling section Since the battery cooling unit is disposed on the downstream side of the battery, the high voltage battery may not be appropriately cooled due to the influence of the high voltage system equipment.
  • the present invention provides a vehicle power supply apparatus that can cool a battery and a high-voltage system device with the same cooling circuit, and can reliably cool them while reducing pressure loss and suppressing the discharge capacity of a cooling pump. And providing a cooling circuit.
  • the present invention provides the following aspects.
  • the first aspect is A plurality of battery modules (for example, battery modules 31 to 33 in the embodiments described later) each having a plurality of batteries (for example, high voltage batteries 31a to 33a in the embodiments described later); High-voltage equipment (for example, a DC-DC converter 22 and a charger 21 in the embodiment described later), A plurality of battery module cooling units (for example, battery module cooling units 131 to 133 in the embodiments described later) for cooling the plurality of battery modules, and a high-pressure system cooling unit (for example, implementation described later) for cooling the high-voltage devices And a cooling circuit (for example, a cooling circuit 100 according to an embodiment to be described later) having a cooling circuit (for example, a vehicle power supply device 1 according to an embodiment to be described later).
  • a cooling circuit for example, a cooling circuit 100 according to an embodiment to be described later
  • a cooling circuit for example, a vehicle power supply device 1 according to an embodiment to be described later.
  • the plurality of battery module cooling units are connected in parallel, On the upstream side of the plurality of battery module cooling units, a branching unit (for example, a branching unit 108 in an embodiment described later) is provided, A merging portion (for example, a merging portion 109 in an embodiment described later) is provided on the downstream side of the plurality of battery module cooling portions, The high-pressure equipment cooling unit is provided on the downstream side of the junction.
  • a branching unit for example, a branching unit 108 in an embodiment described later
  • a merging portion for example, a merging portion 109 in an embodiment described later
  • the high-pressure equipment cooling unit is provided on the downstream side of the junction.
  • the second aspect is A vehicle power supply device according to a first aspect
  • the high-voltage system device includes a DC-DC converter (for example, a DC-DC converter 22 in an embodiment described later) and a charger (for example, a charger 21 in an embodiment described later),
  • the high-voltage equipment cooling unit includes a DC-DC converter cooling unit that cools the DC-DC converter (for example, a DC-DC converter cooling unit 122 in an embodiment described later), and a charger cooling unit that cools the charger.
  • the DC-DC converter cooling part and the charger cooling part are arranged in parallel downstream of the junction part.
  • the third aspect is A vehicle power supply device according to a second aspect,
  • the cooling circuit has flow rate control means (for example, an orifice 107 in an embodiment described later) on the upstream side or the downstream side of the DC-DC converter cooling unit.
  • the fourth aspect is A vehicle power supply device according to first to third aspects,
  • the cooling circuit is A bypass flow path (for example, a bypass flow in an embodiment described later) that connects the upstream side of the plurality of battery module cooling units to the upstream side of the high-pressure system cooling unit and the downstream side of the plurality of battery module cooling units.
  • a flow path switching device for example, an electromagnetic three-way valve 106 in an embodiment described later provided on the upstream side of the plurality of battery module cooling units.
  • the fifth aspect is A vehicle power supply device according to a fourth aspect,
  • the flow path switching device is an electromagnetic valve (for example, an electromagnetic three-way valve 106 according to an embodiment described later).
  • the sixth aspect is A vehicle power supply device according to a fourth or fifth aspect,
  • the flow path switching device includes an electromagnetic three-way valve (for example, an electromagnetic three-way valve 106 according to an embodiment described later) provided at a branch portion between the bypass flow path and a plurality of upstream flow paths of the battery module cooling section. ).
  • an electromagnetic three-way valve for example, an electromagnetic three-way valve 106 according to an embodiment described later
  • the seventh aspect is A radiator (for example, a radiator 101 in an embodiment described later); A cooling pump (for example, a cooling pump 102 in an embodiment described later); A plurality of battery module cooling units for cooling a plurality of battery modules (for example, battery module cooling units 131 to 133 in the embodiments described later); A cooling circuit (for example, a cooling circuit 100 according to an embodiment described later) having a high pressure system cooling unit (for example, a high voltage system cooling unit 120 according to an embodiment described later) that cools the high-pressure system device,
  • the plurality of battery module cooling units are connected in parallel, On the upstream side of the plurality of battery module cooling units, a branching unit (for example, a branching unit 108 in an embodiment described later) is provided, A merging portion (for example, a merging portion 109 in an embodiment described later) is provided on the downstream side of the plurality of battery module cooling portions,
  • the high-pressure equipment cooling unit is provided on the downstream side of the junction.
  • the eighth aspect is A cooling circuit according to a seventh aspect,
  • the high-voltage equipment cooling unit is a DC-DC converter cooling unit (for example, a DC-DC converter cooling unit 122 of an embodiment described later) that cools a DC-DC converter (for example, a DC-DC converter 22 of an embodiment described later).
  • a charger cooling unit for example, a charger cooling unit 121 of an embodiment described later for cooling a charger (for example, a charger 21 of an embodiment described later)
  • the DC-DC converter cooling part and the charger cooling part are arranged in parallel downstream of the junction part.
  • the ninth aspect is A cooling circuit according to an eighth aspect, On the upstream side or downstream side of the DC-DC converter cooling unit, flow rate control means (for example, an orifice 107 in an embodiment described later) is provided.
  • flow rate control means for example, an orifice 107 in an embodiment described later
  • the tenth aspect is A cooling circuit according to seventh to ninth aspects,
  • a bypass flow path (for example, a bypass flow in an embodiment described later) that connects the upstream side of the plurality of battery module cooling units to the upstream side of the high-voltage system cooling unit and the downstream side of the plurality of battery module cooling units.
  • a flow path switching device (for example, an electromagnetic three-way valve 106 in an embodiment described later) provided on the upstream side of the plurality of battery module cooling units.
  • the eleventh aspect is A cooling circuit according to a tenth aspect
  • the flow path switching device is a cooling circuit that is an electromagnetic valve (for example, an electromagnetic three-way valve 106 in an embodiment described later).
  • the twelfth aspect is A cooling circuit according to the tenth or eleventh aspect,
  • the flow path switching device includes an electromagnetic three-way valve (for example, an electromagnetic three-way valve 106 according to an embodiment described later) provided at a branch portion between the bypass flow path and a plurality of upstream flow paths of the battery module cooling section. ).
  • an electromagnetic three-way valve for example, an electromagnetic three-way valve 106 according to an embodiment described later
  • the battery module cooling unit is disposed upstream of the high-voltage system cooling unit, the temperature of the high-voltage system is affected even when both the battery and the high-voltage system are cooled.
  • a battery having a low management temperature inferior in heat resistance
  • the plurality of battery module cooling units are connected in parallel, a temperature difference between the battery module positioned on the upstream side and the battery module positioned on the downstream side can be suppressed.
  • the cooling pump can be reduced in size and weight.
  • the DC-DC converter cooling unit and the charger cooling unit which are high-voltage system cooling units, are arranged in parallel, the DC-DC converter cooling unit and the charger cooling unit are The pressure loss can be reduced as compared with the case where they are arranged in series. Even if the required refrigerant flow rates of the DC-DC converter cooling unit and the charger cooling unit are different, the required refrigerant flow rate can be supplied to each cooling unit without waste, so that the discharge capacity of the cooling pump can be suppressed. it can.
  • the flow rate control means is provided on the upstream side or downstream side of the DC-DC converter cooling unit, the refrigerant flow rate supplied to the DC-DC converter cooling unit can be adjusted with high accuracy, and The remaining refrigerant flow rate can be supplied to the charger cooling unit with a large required refrigerant flow rate to cool the charger reliably.
  • the refrigerant supply to the battery module cooling section can be performed with a simple circuit configuration. It can be selectively blocked.
  • the flow path switching device is constituted by a solenoid valve, the battery temperature can be appropriately managed based on the flow path switching control according to the battery request.
  • the flow path switching device is composed of the electromagnetic three-way valve provided at the branch portion between the bypass flow path and the flow path upstream of the battery module cooling section. Based on the switching control of the three-way valve, it is possible to select a state in which the total amount of refrigerant is supplied to the battery module cooling unit and the high-pressure system cooling unit and a state in which only the high-pressure system cooling unit is supplied.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a vehicle equipped with a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention. It is a disassembled perspective view which shows the battery unit of the vehicle power supply device which concerns on embodiment of this invention. It is an internal top view which shows the battery unit of the vehicle power supply device which concerns on embodiment of this invention. It is a circuit diagram which shows the structure of the cooling circuit of the vehicle power supply device which concerns on embodiment of this invention. It is a schematic block diagram of the cooling circuit of the power supply device for vehicles concerning the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic block diagram illustrating a refrigerant flow when the electromagnetic three-way valve is OFF in the cooling circuit of FIG. 5. It is a schematic block diagram which shows the refrigerant
  • a vehicle power supply device 1 As shown in FIG. 1, a vehicle power supply device 1 according to an embodiment of the present invention mainly includes a plurality of battery modules 31 to 33, a DC-DC converter 22, a charger 21, and a cooling circuit 100 for cooling them. It is mounted on a vehicle V such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a fuel cell vehicle.
  • the plurality of battery modules 31 to 33, the DC-DC converter 22 and a part of the cooling circuit 100 are unitized to form the battery unit 10 and are disposed below the floor panel 3 that forms the floor surface of the passenger compartment 2. Is done.
  • a radiator 101 and a cooling pump 102 constituting the cooling circuit 100 are arranged in the front part of the vehicle V with the battery unit 10 interposed therebetween, and battery modules 31 to 33 are connected to the rear part of the vehicle V with electric power supplied from an external power source.
  • the above-described charger 21 for charging is arranged.
  • the cooling circuit 100 includes an internal cooling circuit 100 ⁇ / b> A disposed inside the battery unit 10 and an external cooling circuit 100 ⁇ / b> B disposed outside the battery unit 10.
  • the battery unit 10 includes a plurality of battery modules 31 to 33, a DC-DC converter 22, a battery ECU 40, an internal cooling circuit 100A, and a case 50 for housing them. Prepare.
  • the case 50 includes a bottom plate 51 on which a plurality of battery modules 31 to 33, a DC-DC converter 22, a battery ECU 40, and an internal cooling circuit 100A are mounted, and a cover 52 that covers these from above.
  • a plurality of brackets 53 that run to the left and right under the plate 51 are fastened to a floor frame (not shown) arranged side by side on the side sill disposed on both sides of the vehicle V, so that the battery unit 10 is placed on the floor. It is attached so as to be suspended below the panel 3.
  • the plurality of battery modules 31 to 33 include a front battery module 31 housed in the front part of the case 50 and two rear battery modules 32 and 33 housed in the rear part of the case 50.
  • Each battery module Each of 31 to 33 has a plurality of high voltage batteries 31a to 33a.
  • the front battery module 31 is configured by a total of six high voltage batteries 31a arranged in two in the left-right direction and three in the front-rear direction.
  • the front battery module 31 is arranged in a total of two in the left-right direction and three in the front-back direction.
  • the six high voltage batteries 32a constitute one rear battery module 32 (hereinafter also referred to as the lower rear battery module 32), and the other rear battery module 33 (hereinafter referred to as the upper rear part) is constituted by two high voltage batteries 33a arranged in the left-right direction. Also referred to as battery module 33).
  • the plurality of battery modules 31 to 33 are disposed below the front seat 4 and the rear seat 5 of the vehicle V (see FIG. 1). Specifically, the front battery module 31 is disposed below the front seat 4, and the lower rear battery module 32 and the upper rear battery module 33 are disposed below the rear seat 5.
  • the front battery module 31 When the front battery module 31 is disposed below the front seat 4, the front battery module 31 is placed flat without overlapping.
  • the lower rear battery module 32 and the upper rear battery module 33 are vertically arranged in front of the seat surface of the rear seat 5 when arranged below the rear seat 5.
  • the two high voltage batteries 33a constituting the upper rear battery module 33 are arranged above the two high voltage batteries 32a arranged in the foremost side. .
  • the DC-DC converter 22 is a high voltage system device that transforms a direct current, and is disposed between the front battery module 31 and the rear battery modules 32 and 33 and in the center of the battery unit 10 in the width direction.
  • the battery ECU 40 is a battery controller that manages charging / discharging and temperature of the high-voltage batteries 31a to 33a, and is disposed behind the upper rear battery module 33 and above the lower rear battery module 32.
  • the DC-DC converter 22 and the charger 21 have higher heat resistance and higher management temperature than the high voltage batteries 31a to 33a.
  • the upper limit temperature of the high voltage batteries 31a to 33a is 60 ° C.
  • the upper limit temperatures of the DC-DC converter 22 and the charger 21 are set to 80 ° C.
  • the high voltage batteries 31a to 33a are preferentially used in a high temperature environment. It needs to be cooled.
  • the charger 21 becomes hot at the time of charging or the like, there is a case where only the DC-DC converter 22 and the charger 21 are desired to be cooled without the need to cool the high voltage batteries 31a to 33a.
  • the internal cooling circuit 100A will be described below together with the external cooling circuit 100B.
  • the cooling circuit 100 includes a radiator 101, a cooling pump 102, a high-voltage battery cooling unit 130, a DC-DC converter cooling unit 122, and a charger cooling unit 121 arranged outside the battery unit 10.
  • a refrigerant circulation path is formed by connecting the pipe 103 and the inner pipe 104 routed inside the battery unit 10.
  • the radiator 101 dissipates the heat of the refrigerant flowing in from the inflow port 101a, and discharges the refrigerant cooled by the heat dissipation from the discharge port 101b.
  • the inlet 101a of the radiator 101 is connected to the discharge port 121b of the charger cooling unit 121 via the first outer pipe 103a and the second outer pipe 103b, and the first outer pipe 103a, the third outer pipe 103c, and the second outer pipe 103b. It is connected to the discharge port 122b of the DC-DC converter cooling unit 122 via the internal pipe 104a.
  • the discharge port 101b of the radiator 101 is connected to the suction port 102a of the cooling pump 102 via the fourth outer pipe 103d.
  • the cooling pump 102 discharges the refrigerant sucked from the suction port 102a from the discharge port 102b according to driving of an electric motor (not shown).
  • the discharge port 102b of the cooling pump 102 is connected to the branching unit 108 that is an inlet of the high-pressure battery cooling unit 130 via the fifth outer pipe 103e and the sixth outer pipe 103f.
  • the high-voltage battery cooling unit 130 includes a plurality of battery module cooling units 131 to 133 that cool the plurality of battery modules 31 to 33.
  • the front battery module cooling unit 131 that cools the front battery module 31 has three cooling jackets 131a that cool two high voltage batteries 31a arranged on the left and right as a set, arranged in the front-rear direction, and these are arranged in the second inner pipe 104b, The third internal pipe 104c is connected in series.
  • the lower rear battery module cooling unit 132 that cools the lower rear battery module 32 has three cooling jackets 132a arranged in the front-rear direction to cool two high-voltage batteries 32a arranged side by side as a set, and these are arranged in the fourth inner pipe.
  • the upper rear battery module cooling unit 133 that cools the upper rear battery module 33 includes a single cooling jacket 133a that cools the two high voltage batteries 33a arranged on the left and right as a set.
  • a plurality of battery module cooling units 131 to 133 are arranged in parallel.
  • the inlet 131b of the front battery module cooling part 131 is connected to the branch part 108 via the sixth inner pipe 104f
  • the inlet 132b of the lower rear battery module cooling part 132 is connected to the seventh inner pipe 104g and It is connected to the branch part 108 via the eighth inner pipe 104h
  • the inlet 133b of the upper rear battery module cooling part 133 is connected to the branch part 108 via the ninth inner pipe 104i and the eighth inner pipe 104h.
  • the discharge port 131c of the front battery module cooling unit 131 is connected to the merging unit 109 via the tenth inner pipe 104j, and the discharge port 132c of the lower rear battery module cooling unit 132 is merged via the eleventh inner pipe 104k.
  • the discharge port 133c of the upper rear battery module cooling unit 133 is connected to the merging unit 109 via the twelfth inner pipe 104m.
  • the branch unit 108 and the plurality of battery module cooling units 131 provided on the upstream side of the plurality of battery module cooling units 131 to 133 are arranged.
  • a junction 109 provided on the downstream side of ⁇ 133 is provided in the case 50.
  • the battery module cooling units 131 to 131 that cool the battery modules 31 to 33 having a small battery capacity among the plurality of battery modules 31 to 33 are arranged.
  • Orifices 110 and 111 as flow rate control means are provided on the upstream side (or downstream side) of 133 and on the downstream side of the branching unit 108.
  • the upstream side of the front battery module cooling unit 131 that cools the front battery module 31 ( The sixth inner pipe 104f) is provided with an orifice 110 as a flow control means.
  • the flow rate is increased to the upstream side (the ninth inner pipe 104i) of the upper rear battery module cooling unit 133 that cools the upper rear battery module 33.
  • An orifice 111 is provided as a control means.
  • the DC-DC converter cooling unit 122 is a cooling jacket built in the DC-DC converter 22 or a cooling jacket arranged adjacent to the DC-DC converter 22, and the charger cooling unit 121 is built in the charger 21. A cooling jacket or a cooling jacket disposed adjacent to the charger 21.
  • the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121 are connected in parallel to each other and disposed on the downstream side of the high-voltage battery cooling unit 130.
  • the inflow port 122a of the DC-DC converter cooling unit 122 is connected to the branch unit 112 via the 13th inner pipe 104n and the seventh outer pipe 103g, and the inflow port 121a of the charger cooling unit 121 is the eighth. It is connected to the branch part 112 via the outer pipe 103h.
  • the discharge port 122b of the DC-DC converter cooling unit 122 is connected to the merging unit 113 via the first inner pipe 104a and the third outer pipe 103c, and the discharge port 121b of the charger cooling unit 121 is connected to the second outer pipe 103b. Is connected to the confluence 113.
  • the branch portion 112 is connected to the junction portion 109 of the high-voltage battery cooling portion 130 via the fourteenth inner pipe 104p, and the junction portion 113 is connected to the inlet 101a of the radiator 101 via the first outer pipe 103a.
  • the orifice 107 is provided as a flow rate control means. Specifically, an orifice 107 is provided in the seventh outer pipe 103 g to limit the flow rate of the refrigerant flowing into the DC-DC converter cooling unit 122 and supply the remaining flow rate to the charger cooling unit 121.
  • a charger generates a larger amount of heat than a DC-DC converter, so that the flow rate of the refrigerant that cools the charger 21 is set higher than the flow rate of the refrigerant that cools the DC-DC converter 22.
  • the charger 21 is actively cooled.
  • the cooling circuit 100 includes an upstream side of the high-voltage battery cooling unit 130, an upstream side of the high-voltage system cooling unit 120 (the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121), and a downstream side of the high-voltage battery cooling unit 130.
  • a bypass channel 105 is provided to connect the two sides.
  • a connecting portion between the fifth outer pipe 103e and the sixth outer pipe 103f is a branching portion 114, and the branching portion 114 is cooled through a ninth outer piping 103i that constitutes the bypass flow path 105.
  • the branch part 114 is provided with an electromagnetic three-way valve 106 as a flow path switching device.
  • the electromagnetic three-way valve 106 When the electromagnetic three-way valve 106 is turned OFF, the fifth outer pipe 103e and the sixth outer pipe 103f are connected, and the refrigerant discharged from the cooling pump 102 is supplied to the high-pressure battery cooling unit 130, and the fifth outer pipe 103e. And the bypass flow path 105 (the ninth outer pipe 103i) are blocked, and the refrigerant supply to the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121 is blocked.
  • the electromagnetic three-way valve 106 when the electromagnetic three-way valve 106 is turned ON, the fifth outer pipe 103e and the bypass flow path 105 (the ninth outer pipe 103i) are connected, and the refrigerant discharged from the cooling pump 102 is supplied to the DC-DC converter cooling unit 122 and the charging unit.
  • the fifth outer pipe 103e and the sixth outer pipe 103f are cut off, and the refrigerant supply to the high-pressure battery cooling unit 130 is cut off.
  • the arrow in FIG. 4 shows the flow direction of a refrigerant
  • FIG. 5 is a schematic block diagram of the cooling circuit 100 described in detail with reference to FIG.
  • symbol CHG indicates a charger cooling unit 121
  • symbol DCDC indicates a DC-DC converter cooling unit 122
  • symbol BATT indicates a battery module cooling unit 131 to 133 (the same applies to FIGS. 6 to 9 hereinafter).
  • a high-voltage system device including a radiator 101, a cooling pump 102, a high-voltage battery cooling unit 130, a charger cooling unit 121, and a DC-DC converter cooling unit 122.
  • the cooling unit 120 is connected in series, and the high-voltage system cooling unit 120 is disposed on the downstream side of the high-voltage battery cooling unit 130.
  • the upstream side of the high-voltage battery cooling unit 130 and the upstream side of the high-voltage system cooling unit 120 and the downstream side of the high-voltage battery cooling unit 130 are connected by the bypass channel 105, and the bypass channel 105 and the high-voltage battery cooling unit 130 are connected.
  • An electromagnetic three-way valve 106 is provided at a branching portion 114 with the upstream flow path.
  • the high-voltage battery cooling unit 130 includes three battery module cooling units 131 to 133 arranged in parallel.
  • the high-voltage system device cooling unit 120 includes a DC-DC converter cooling unit 122 and a charger arranged in parallel.
  • the cooling unit 121 is configured.
  • the refrigerant supplied to the high-voltage battery cooling unit 130 is first distributed to the front battery module cooling unit 131 and the rear battery module cooling units 132 and 133 at the branching unit 108. At this time, the refrigerant flow rate toward the front battery module cooling unit 131 is limited by the orifice 110, and more refrigerant than the front battery module cooling unit 131 is supplied to the rear battery module cooling units 132 and 133. The refrigerant supplied to the rear battery module cooling units 132 and 133 is further distributed to the lower rear battery module cooling unit 132 and the upper rear battery module cooling unit 133. At this time, the refrigerant flow rate toward the upper rear battery module cooling unit 133 is limited by the orifice 111, and more refrigerant than the upper rear battery module cooling unit 133 is supplied to the lower rear battery module cooling unit 132.
  • the refrigerant discharged from the cooling pump 102 does not flow to the high-pressure battery cooling unit 130, and the entire amount is supplied to the bypass flow path 105.
  • the refrigerant supplied to the bypass channel 105 bypasses the high-pressure battery cooling unit 130 and is distributed to the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121 via the branch unit 112.
  • the refrigerant flow rate toward the DC-DC converter cooling unit 122 is limited by the orifice 107, and more refrigerant than the DC-DC converter cooling unit 122 is supplied to the charger cooling unit 121.
  • the refrigerant that has passed through the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121 merges at the junction unit 113 and then returns to the radiator 101 where it is cooled.
  • the high-voltage battery cooling unit 130 is disposed on the upstream side of the high-voltage system cooling unit 120 in the cooling circuit 100. Therefore, the high-voltage batteries 31a to 33a and Even in a situation where both of the high-voltage devices are cooled, the high-voltage batteries 31a to 33a having a low management temperature (inferior in heat resistance) can be reliably cooled without being affected by the temperature of the high-voltage devices.
  • the plurality of battery module cooling units 131 to 133 constituting the high-voltage battery cooling unit 130 are connected in parallel, a temperature difference between the battery module positioned on the upstream side and the battery module positioned on the downstream side can be suppressed. Furthermore, since an increase in pressure loss can be suppressed, the cooling pump can be reduced in size and weight.
  • the high voltage system device includes a DC-DC converter 22 and a charger 21, and the high voltage system device cooling unit 120 includes a DC-DC converter cooling unit 122 that cools the DC-DC converter 22, and the charger 21.
  • a cooling unit 121 for cooling, and the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121 are arranged in parallel in the cooling circuit 100. Therefore, the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit The pressure loss can be reduced as compared with the case where 121 is arranged in series. Further, even if the required refrigerant flow rates of the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121 are different, the required refrigerant flow rate is supplied to the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121 without waste. Therefore, the discharge capacity of the cooling pump 102 can be suppressed.
  • the orifice 107 is provided on the upstream side or downstream side of the DC-DC converter cooling unit 122, the flow rate of refrigerant supplied to the DC-DC converter cooling unit 122 can be adjusted with high accuracy, and the remaining refrigerant flow rate is set to the required refrigerant flow rate. The entire amount is supplied to the charger cooling unit 121 having a large flow rate, and the charger 21 can be reliably cooled.
  • the cooling circuit 100 includes a bypass flow path 105 that bypasses the high-pressure battery cooling unit 130 and an electromagnetic three-way valve 106 that is an electromagnetic valve as a flow path switching device that switches the flow path.
  • the refrigerant supply to the battery cooling unit 130 can be selectively cut off.
  • the temperature of the high voltage batteries 31a to 33a can be appropriately managed based on the flow path switching control according to the request of the high voltage batteries 31a to 33a.
  • the electromagnetic three-way valve 106 is provided at a branching portion 114 between the bypass flow passage 105 and the flow passage on the upstream side of the high-pressure battery cooling portion 130, the total amount of refrigerant is based on the switching control of the electromagnetic three-way valve 106. Can be selected between a state in which the high voltage battery cooling unit 130 and the high voltage system device cooling unit 120 (the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121) are supplied and a state in which only the high voltage system device cooling unit 120 is supplied. .
  • the high-voltage battery cooling unit 130 is configured from the three battery module cooling units 131 to 133 corresponding to the three battery modules 31 to 33. Two or more need only be connected in parallel.
  • the DC-DC converter 22 and the charger 21 are exemplified as the high-voltage equipment. However, any one of them may be used, and other high-voltage equipment such as an inverter may be used. Good.
  • the DC-DC converter cooling unit 122 and the charger cooling unit 121 are provided on the downstream side of the high-voltage battery cooling unit 130, they may be connected in series.
  • the cooling circuit 100 of the above embodiment may be a water-cooled cooling circuit using water as a refrigerant, or an oil-cooled cooling circuit using oil as a refrigerant.
  • Vehicle power supply 21
  • Charger (high-voltage equipment) 22
  • DC-DC converter (high voltage equipment) 31a-33a High voltage battery (battery) 31 to 33
  • Battery module 100
  • Cooling circuit 101
  • Radiator 102
  • Cooling pump 103f
  • Sixth external pipe flow path upstream of high-pressure battery cooling section
  • Bypass flow path 106
  • Electromagnetic three-way valve flow path switching device
  • Orifice flow rate control means
  • Branching section 109 Junction section 120
  • High-voltage system equipment cooling section 121
  • Charger cooling section 122
  • DC-DC converter cooling section 130
  • High-voltage battery cooling sections 131 to 133 Battery module cooling section

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Abstract

　冷却回路（１００）では、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、バッテリモジュール冷却部（１３１～１３３）の上流側には分岐部（１０８）が設けられ、バッテリモジュール冷却部（１３１～１３３）の下流側には合流部（１０９）が設けられる。合流部（１０９）の下流側には、高圧系機器冷却部（１２０）が設けられている。

Description

車両用電源装置及び冷却回路
　本発明は、電動車両等に設けられる車両用電源装置及び冷却回路に関する。
　バッテリ及び高圧系機器を備えるとともに、これらを同一の冷却回路で冷却する車両用電源装置が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。このような車両用電源装置において、特許文献２に記載の冷却回路では、高圧系機器であるＤＣ－ＤＣコンバータ及び充電器を冷却する２つの高圧系機器冷却部とバッテリを冷却するバッテリ冷却部が全て直列に接続されており、２つの高圧系機器冷却部の下流側にバッテリ冷却部が配置されている。また、特許文献３に記載の冷却回路では、高圧系機器であるインバータ及びモータを冷却する２つの高圧系機器冷却部と４つのバッテリからなるバッテリモジュールを冷却するバッテリ冷却部が全て直列に接続されており、２つの高圧系機器冷却部の下流側にバッテリ冷却部が配置されている。
日本国特開２００５－１２８９０号公報 日本国特開２０１０－２７２２８４号公報 日本国特開平７－７３９０８号公報
　しかしながら、一般的にバッテリの管理温度は高圧系機器の管理温度よりも低いため、バッテリを優先的に冷却する必要があるが、特許文献２及び３に記載の冷却回路では、高圧系機器冷却部の下流側にバッテリ冷却部が配置されているため、高圧バッテリが高圧系機器の影響を受けて適切に冷却できない場合がある。
　また、複数のバッテリモジュールを冷却する場合、これら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が直列に接続されていると、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が大きくなる虞がある。また、圧損が大きくなって冷却ポンプに高い吐出能力が求められる。
　本発明は、バッテリと高圧系機器とを同一の冷却回路で冷却するものでありながら、これらを確実に冷却しつつ、圧損を低減して冷却ポンプの吐出能力を抑えることができる車両用電源装置及び冷却回路を提供する。
　本発明は以下の態様を提供するものである。
　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２態様は、
　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３態様は、
　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４態様は、
　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１０６）である。
　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。
　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る。
　第８態様は、
　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９態様は、
　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１０態様は、
　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。
　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。
　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。
　第２及び第８態様によれば、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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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。 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。 本発明の実施形態に係る車両用電源装置の冷却回路の概略ブロック図である。 図５の冷却回路において電磁式三方弁のＯＦＦ時の冷媒流れを示す概略ブロック図である。 図５の冷却回路において電磁式三方弁のＯＮ時の冷媒流れを示す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。
［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、これらを収容するケース５０とを備える。
　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とから構成されており、ボトムプレート５１の下を左右に走る複数のブラケット５３が車両Ｖの両側方に配設されるサイドシルの内方に並設されるフロアフレーム（不図示）に締結されることにより、バッテリユニット１０がフロアパネル３の下方に吊り下げられるように取り付けられる。
　複数のバッテリモジュール３１～３３には、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、ケース５０の後部に収容される２つの後部バッテリモジュール３２、３３とが含まれ、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、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によって一方の後部バッテリモジュール３２（以下、下後部バッテリモジュール３２とも呼ぶ。）が構成され、左右方向に並べた２つの高圧バッテリ３３ａによって他方の後部バッテリモジュール３３（以下、上後部バッテリモジュール３３とも呼ぶ。）が構成される。
　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（図１参照）。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。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３２、３３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。
　なお、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。
　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及び第６外配管１０３ｆを介して高圧バッテリ冷却部１３０の流入口である分岐部１０８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。
　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を介して分岐部１０８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を介して分岐部１０８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を介して分岐部１０８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分岐部１０８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合流部１０９がケース５０内に設けられる。
　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、分岐部１０８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及び第７外配管１０３ｇを介して分岐部１１２に接続され、充電器冷却部１２１の流入口１２１ａが第８外配管１０３ｈを介して分岐部１１２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を介して合流部１１３に接続される。そして、分岐部１１２は、第１４内配管１０４ｐを介して高圧バッテリ冷却部１３０の合流部１０９に接続され、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。
　冷却回路１００では、ＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１とを並列に接続するにあたり、充電器冷却部１２１よりも要求流量が少ないＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２の上流側（又は下流側）に、流量制御手段としてのオリフィス１０７が設けられている。具体的には、第７外配管１０３ｇにオリフィス１０７を設けてＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２に流入する冷媒の流量を制限し、残りの流量を充電器冷却部１２１に供給する。一般的に、充電器はＤＣ－ＤＣコンバータに比べて発熱量が大きいので、充電器２１を冷却する冷媒の流量を、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２を冷却する冷媒の流量に比べて多く設定することで、充電器２１が積極的に冷却される。
　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との接続部を分岐部１１４とし、該分岐部１１４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の分岐部１１２に接続している。そして、分岐部１１４には、流路切替装置としての電磁式三方弁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。
　図５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（以降の図６～９においても同様。）。
　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。
［冷却回路の動作］
　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。
　高圧バッテリ冷却部１３０に供給された冷媒は、まず、分岐部１０８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１３２、１３３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１３２、１３３へ供給される。後部バッテリモジュール冷却部１３２、１３３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、合流部１０９で合流した後、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。
＜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。
　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、冷却回路１００において高圧系機器冷却部１２０の上流側に高圧バッテリ冷却部１３０が配置されるので、高圧バッテリ３１ａ～３３ａ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）高圧バッテリ３１ａ～３３ａを確実に冷却することができる。また、高圧バッテリ冷却部１３０を構成する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、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。
　また、高圧系機器は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２と充電器２１とを有し、高圧系機器冷却部１２０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２を冷却するＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２と、充電器２１を冷却する充電器冷却部１２１とを有し、冷却回路１００においてＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１とが並列に配置されるので、ＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１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１２２と充電器冷却部１２１との要求冷媒流量が相違しても、ＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２と充電器冷却部１２１と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１０２の吐出能力を抑えることができる。
　また、ＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２の上流側又は下流側に、オリフィス１０７を有するので、ＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２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１２１に全量供給し、充電器２１を確実に冷却することができる。
　また、冷却回路１００は、高圧バッテリ冷却部１３０を迂回するバイパス流路１０５と、その流路を切り替える流路切替装置として電磁弁である電磁式三方弁１０６を有するので、簡単な回路構成で高圧バッテリ冷却部１３０への冷媒供給を選択的に遮断することができる。また、高圧バッテリ３１ａ～３３ａの要求に応じた流路切替制御に基づいて、高圧バッテリ３１ａ～３３ａの温度を適切に管理することができる。
　また、電磁式三方弁１０６は、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に設けられるので、電磁式三方弁１０６の切替制御に基づいて、冷媒の全量を高圧バッテリ冷却部１３０及び高圧系機器冷却部１２０（ＤＣ－ＤＣコンバータ冷却部１２２及び充電器冷却部１２１）に供給する状態と、高圧系機器冷却部１２０にのみ供給する状態と、を選択できる。
　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、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。
　なお、本出願は、２０１５年２月１９日出願の日本特許出願（特願２０１５－０３０６８０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１　車両用電源装置
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
 

Claims (12)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　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。
  10. 　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。
  11. 　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。
  12. 　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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