(57)【要約】【課題】  単一の筐体によって電源装置を構成するすべての構成部をまとめること。【解決手段】  自動車に搭載され、かつ電動機および発電機、あるいはそのいずれかとして機能可能な少なくとも１つの電気機械１２を、自動車のバッテリ１６に接続する自動車用電源装置１０であって、冷却手段を有し、底部３４が少なくとも１つの蓄電装置２０を収容する箱を構成する、単一の筐体３２を備える電源装置１０を提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載され、かつ電動機および発電機、あるいはそのいずれかとして機能可能な少なくとも１つの電気機械（１２）を、自動車のバッテリ（１６）に接続する自動車用電源装置（１０）であって、冷却手段を有し、底部（３４）が少なくとも１つの蓄電装置（２０）を収容する箱を構成する、単一の筐体（３２）を備えることを特徴とする電源装置（１０）。
【請求項２】
筐体（３２）は、
−複数の蓄電装置（２０）を収容する箱を構成する底部（３４）と、
−底部の上部に取り付けられた少なくとも１つの頂部（３６）とを備え、
各底部（３４）または頂部（３６）は対応する冷却手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電源装置（１０）。
【請求項３】
単一の筐体（３２）内に配置された少なくとも１つの電子コンバータ（１８、２２、３０）をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の電源装置（１０）。
【請求項４】
筐体（３２）の頂部（３６）は、少なくとも１つの電子制御カード（３８）と、１または複数の電子コンバータ（１８、２２）を含む少なくとも１つの電力カード（４０）とを収容することを特徴とする、請求項３に記載の電源装置（１０）。
【請求項５】
底部（３４）は、その上端（４２）が開放された略平行六面体の第１の箱を形成しており、長さまたは幅または高さ方向に、少なくとも２つの、直列接続される「スーパーコンデンサ」として知られる蓄電装置（２０）を収容し、底部冷却手段を備えることを特徴とする、請求項２に記載の電源装置（１０）。
【請求項６】
複数の蓄電装置（２０）は段階的に配置され、第１段階の装置が第２段階に対してずれをもって配置されており、これによって第２段階の２つの装置は第1段階の対応する装置と接線接触していることを特徴とする、請求項５に記載の電源装置（１０）。
【請求項７】
頂部（３６）は、第１の箱（３４）の上端（４２）の上に取り付けられた第２の箱（４８）と、第２の箱（４８）の上端の上に取り付けられ、頂部冷却手段を含むカバー（５４）とを備え、ここで第２の箱（４８）はその上端（５０）が開放されており、第２の箱（４８）の底面から頂面に向かって順番に、電子制御カード（３８）、絶縁シール（５２）、電子コンバータ（１８、２２）を含む電力カード（４０）を収容することを特徴とする、請求項４に記載の電源装置（１０）。
【請求項８】
少なくとも底部（３４）または頂部（３６）の底部または頂部冷却手段は、液状の冷却手段であることを特徴とする、請求項２に記載の電源装置（１０）。
【請求項９】
蓄電装置（２０）は、特定のパラフィン等の温度調節材（５６）に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１に記載の電源装置（１０）。
【請求項１０】
底部冷却手段を形成するために、底部の第１の箱（３４）は、その厚みにおいて冷却液を流すための複数の長手方向の導管（６０）が形成された長手方向の壁（５８）と、それぞれの厚みにおいて空洞（６４）が形成された垂直横断方向の壁（６２）を備えており、ここで空洞（６４）は少なくとも
−長手方向の壁（５８）に設けられた導管（６０）のすべての対応する端部と、
−そのノズル（７０、７２）が各横断方向の壁（６２）の外面上に突出している、冷却液を供給または排出するための第１の対応導管（６６、６８）と
連通していることを特徴とする、請求項８に記載の電源装置（１０）。
【請求項１１】
頂部冷却手段を形成するために、頂部（３６）のカバー（５４）には、その厚みにおいて冷却液を流すための長手および横断方向の空洞（７４）が形成され、ここで空洞（７４）はその端部において冷却液を供給または排出するための第２の対応導管（８０、８２）と連通していることを特徴とする、請求項１０に記載の電源装置（１０）。
【請求項１２】
底部（３４）の第１の箱の各横断方向の壁（６２）における各空洞（６４）は、頂部（３６）のカバー（５４）において第２の対応導管（８０、８２）と連通している第３の導管（８４、８６）と連通しており、これにより底部（３４）のノズル（７０、７２）によって底部（３４）の導管（６０）およびカバー（５４）の空洞（７４）の特異な供給および排出を可能とすることを特徴とする、請求項１１に記載の電源装置（１０）。
【請求項１３】
第３の導管（８４、８６）は、チューブ（９０、８８）によって第２の導管（８０、８２）と連通していることを特徴とする、請求項１２に記載の電源装置（１０）。
【請求項１４】
チューブ（９０）は独立しており、最初に第３の導管（８４、８６）を形成する第１の箱に設けられた孔に直接収容され、次に第２の導管（８０、８２）を形成するカバー（５４）に設けられた孔に収容されるエラストマ材からなるスリーブ（９２）に収容され、これによって特に加圧冷却液に対する不透過性を確保することを特徴とする、請求項１３に記載の電源装置（１０）。
【請求項１５】
少なくとも底部（３４）または頂部（３６）の底部または頂部冷却手段は空冷手段であることを特徴とする、請求項２に記載の電源装置（１０）。
【請求項１６】
底部冷却手段を形成するために、底部（３４）の第１の箱は、それぞれ通気路（１００、１０２）が設けられた相対する横断方向の壁（６２）を備えており、相対する通気路（１００、１０２）によって、直列接続された蓄電装置（２０）を冷却するための空気が底部（３４）の箱を通り抜け、少なくとも横断方向の壁（６２）の１つに設けられた１つの通気路（１００）は当該横断方向の壁（６２）に形成された開口部からなり、開口部には、その内部空洞（１０６）において少なくとも１つの電力ファン（１０８）を内部に収容するとともに、その外部導管（１１０）は対応する自動車の外気取入れ導管に接続される、鐘状の空気循環部（１０４）が当接していることを特徴とする、請求項１５に記載の電源装置（１０）。
【請求項１７】
頂部冷却手段を形成するために、頂部（３６）の第２の箱のカバー（５４）は複数のひれ（１１２）を備えており、鐘状の空気循環部（１０４）の内部空洞（１０６）の少なくとも１つの縁部（１１４）は、ひれ（１１２）の上端から突出しており、これによって空気が少なくとも部分的にひれ（１１２）を越えて流れることを特徴とする、請求項１６に記載の電源装置（１０）。
【請求項１８】
第２の箱（４８）から水平方向に突出する弁（１１６）が、鐘状の空気循環部（１０４）の空洞の内側に延出し、これによって電動ファン（１０８）とひれ（１１２）との間に空気を誘導することを特徴とする、請求項１７に記載の電源装置（１０）。
【請求項１９】
横断方向の壁に設けられた通気路（１００）のうち１つのみが鐘状の空気循環部（１０４）を収容し、相対する横断方向の壁（６２）は格子状の空気排出口を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の電源装置（１０）。
【請求項２０】
相対する横断方向の壁（６２）に設けられた２つの通気路（１００、１０２）はそれぞれ開口部を備え、開口部にはそれぞれ排出または吸入のための少なくとも１つの電動ファン（１０８）が設けられた鐘状の空気循環部（１０４）が当接しており、各循環部（１０４）の内部空洞（１０６）の１つの縁部（１１４）はひれ（１１２）に対向して延出し、各循環部（１０４）の外部導管（１１０）は対応する自動車の外気取入れまたは熱風排出導管に接続され、これによって底部の箱（３４）およびひれ（１１２）間に空気を供給または排出することを特徴とする、請求項１６に記載の電源装置（１０）。
【請求項２１】
ひれ（１１２）の端部の上方に誘導壁が延出し、これによってひれ（１１２）間に空気の流れを誘導することを特徴とする、請求項２０に記載の電源装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用の電源装置に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、電動機および発電機、あるいはそのいずれかとして機能可能な少なくとも１つの電気機械を、自動車のバッテリに接続するための、少なくとも１つの電子コンバータを備える自動車用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
上記の種類の電源装置として、様々な例が知られている。
【０００４】
このような電源装置は、例えば電気自動車およびハイブリッド自動車、あるいはそのいずれかの電気機械の電力供給用に使用される。ハイブリッド自動車においては、電気機械と従来の熱機関とを組み合わせており、自動車のバッテリを再充電し、車載システムに電力供給するために、運動エネルギを回復できることが重要である。この機能は、一般的に回生制動と呼ばれる。例えば、金属水素化物を用いたバッテリが使用される。
【０００５】
しかし、これらの電源装置には多くの問題がある。
【０００６】
これは、蓄電装置が幾度もの充放電サイクルを経るためである。例えば、自動車が停止する際には大変強い放電が発生する。また、蓄電装置は、回生制動時には高電流で充電される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
放電中に電流を放出する場合、あるいは充電中に電力を貯蔵する場合、蓄電装置は熱を発する。ここで発せられる熱量は、充電または放電モードにおいて流れる電流の強度に比例する。
【０００８】
さらに、これらの充放電サイクルは、特に自動車が市街地を走行中にドライバが自動車を頻繁に停車・発進させる場合には、高速で繰り返される傾向がある。
【０００９】
しかし、蓄電装置が効果的に電力を貯蔵するためには、装置を最高作動温度から最低作動温度までの作動温度の範囲内に維持する必要がある。
【００１０】
充放電サイクルが高速で繰り返される場合、蓄電装置の温度は急激に最高作動温度を超えてしまう傾向にある。蓄電装置が閉じた箱内に設けられている場合、この温度上昇は一層大きなものになる。
【００１１】
これらの問題を考慮し、本発明は、上記の種類の自動車に搭載される、冷却手段を有し、底部が少なくとも１つの蓄電装置を収容する箱を構成する、単一の筐体を備える自動車用の電源装置を提案する。
【００１２】
本発明により、蓄電装置は十分に冷却される。
【００１３】
さらに、冷却手段により、その他の問題も抑制することができる。
【００１４】
これは、インバータやバッテリ等の電子コンバータ等の電源装置を構成する様々な構成部は、一般的に自動車内の様々な位置に配置され、接続ケーブルによって相互接続されているためである。
【００１５】
このように離れて配置されているものを接続すると、構成部間の電圧リップルや共鳴、あるいは機器の様々な要素間でやり取りされる信号のグラウンドシフトの原因となる、（特にインバータとバッテリとの間で）接続のインダクタンスが発生する。
【００１６】
さらに、離れて配置されているものを接続することにより、寄生電流のフィルタリングの問題も発生する。
【００１７】
これらの問題を考慮して、本発明では、単一の筐体によって電源装置を構成するすべての構成部をまとめることを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明による電源装置は、冷却手段を有し、１または複数の電子コンバータと、少なくとも１つの蓄電装置とが少なくとも配置された、単一の筐体を備えている。
【００１９】
このようにして、回生制動をおこなうために、バッテリを蓄電装置によって置き換える。したがって、バッテリとインバータとの間の接続のインダクタンスが発生するという懸念がなくなる。さらに、電源装置のすべての構成部を、蓄電装置と共に単一の筐体にまとめることにより、蓄電装置と１または複数の電子コンバータとの間に発生する接続のインダクタンスを抑制できる一方、１または複数の電子コンバータおよび１または複数の蓄電装置をまとめて冷却することが可能になる。
【００２０】
本発明の別の態様によると、以下の特徴を単独あるいは組合せで備えてもよいが、本発明はこれに限定されるものではない。
筐体（３２）は、以下を備える。
−複数の蓄電装置を収容する箱を構成する底部。
−底部の上部に取り付けられた少なくとも１つの頂部。各底部または頂部は対応する冷却手段を備えている。
−頂部は、少なくとも１つの電子制御カードと、１または複数の電子コンバータを含む少なくとも１つの電力カードとを収容する。
この構成により、装置の組立てが容易になり、その小型化を図ることができる。
【００２１】
−底部は、その上端が開放された略平行六面体の第１の箱を形成しており、長さまたは幅または高さ方向に、少なくとも２つの、直列接続される「スーパーコンデンサ」として知られる蓄電装置を収容し、底部冷却手段を備えている。
−複数の蓄電装置は段階的に配置され、第１段階の装置が第２段階に対してずれをもって配置されており、これによって第２段階の２つの装置は第1段階の対応する装置と接線接触している。
−頂部は、第１の箱の上端に取り付けられた第２の箱と、第２の箱の上端に取り付けられ、頂部冷却手段を含むカバーとを備え、ここで第２の箱はその上端が開放されており、第２の箱の底面から頂面に向かって順番に、電子制御カード、絶縁シール、電子コンバータを含む電力カードを収容するものである。
この構成により、装置をその機能中十分に冷却することができる。
【００２２】
−少なくとも底部または頂部の底部または頂部冷却手段は、液状の冷却手段である。
−蓄電装置は、特定のパラフィン等の温度調節材に埋め込まれている。
−底部冷却手段を形成するために、底部の第１の箱は、その厚みにおいて冷却液を流すための複数の長手方向の導管が形成された長手方向の壁と、それぞれの厚みにおいて空洞が形成された横断方向の壁を備えており、ここで空洞は少なくとも
・長手方向の壁に設けられた導管（６０）のすべての対応する端部と、
・そのノズルが各横断方向の壁の外面上に突出している、冷却液を供給または排出するための第１の対応導管と
連通している。
−頂部冷却手段を形成するために、頂部のカバーには、その厚みにおいて冷却液を流すための長手および横断方向の空洞が形成されており、ここで空洞はその端部において冷却液を供給および排出する第２の対応導管と連通している。
−底部の第１の箱の各横断方向の壁における各空洞は、頂部のカバーの第２の対応導管と連通している第３の導管と連通しており、これにより底部のノズルによって底部の導管およびカバーの空洞の特異な供給および排出を可能とする。
−第３の導管は、チューブによって第２の導管と連通している。
−チューブは独立しており、最初に第３の導管を形成する第１の箱に設けられた孔に直接収容され、次に第２の導管を形成するカバーに設けられた孔に収容されるエラストマ材からなるスリーブに収容され、これによって特に加圧冷却液に対する不透過性を確保する。
−少なくとも底部または頂部の底部または頂部冷却手段は、空冷手段である。
この構成により、装置の高集積化を図ることができる（自動車の冷却用回路等の専用回路への接続が不要となる）。
【００２３】
−底部冷却手段を形成するために、底部の第１の箱は、それぞれ通気路が設けられた相対する横断方向の壁を備えており、相対する通気路によって、直列接続された蓄電装置を冷却するための空気が箱を通り抜け、少なくとも横断方向の壁の１つに設けられた１つの通気路は当該横断方向の壁に形成された開口部からなり、開口部には、その内部空洞において少なくとも１つの電力ファンを内部に収容するとともに、その外部導管は対応する自動車の外気取入れ導管に接続される、鐘状の空気循環部が当接している。
−頂部冷却手段を形成するために、頂部の第２の箱のカバーは複数のひれを備えており、鐘状の空気循環部の内部空洞の少なくとも１つの縁部は、ひれの上端から突出しており、これによって空気が少なくとも部分的にひれを越えて流れる構造となっている。
この構成により、熱交換面を制限された容量において最大化し、熱消散を最適化することができる。
【００２４】
−第２の箱から水平方向に突出する弁が、鐘状の空気循環部の空洞の内側に延出し、これによって電動ファンとひれとの間に空気を誘導する。
−横断方向の壁の通気路のうち１つのみが鐘状の空気循環部を収容し、相対する横断方向の壁は格子状の空気排出口を備える。
−相対する横断方向の壁の２つの通気路はそれぞれ開口部を備え、開口部にはそれぞれ排出または吸入のための少なくとも１つの電動ファンが設けられた鐘状の空気循環部が当接しており、各循環部の内部空洞の１つの縁部はひれに対向して延出し、各循環部の外部導管は対応する自動車の外気取入れまたは熱風排出導管に接続され、これによって底部の箱およびひれ間に空気を供給または排出する。
−ひれの端部の上方に誘導壁が延出し、これによってひれ間に空気の流れを誘導する。
−箱は、２つの電子コンバータを備えている。
−少なくとも１つの電子コンバータは、インバータである。
この構成により、インバータと蓄電装置との間の接続のインダクタンスが抑制される。さらに、インバータがＰＷＭ（パルス幅変調）と呼ばれるチョッピング技術を使ったインバータである場合、電源装置および自動車の車載システムにおける干渉を防ぐことができる。
【００２５】
−少なくとも１つの電子コンバータは、ＤＣ（直流）−ＤＣコンバータである。
この構成により、インバータとコンバータとの間の接続のインダクタンスが抑制される。
【００２６】
−筐体は、さらに二位式スイッチを備えている。
この構成により、インバータと蓄電装置との間の接続のインダクタンスが抑制される。
【００２７】
−筐体は、特に自動車用の標準バッテリと実質的に同等の大きさである。
この構成により、筐体を従来のバッテリと同様の位置に配置することができ、バッテリを例えばトランク内に載置することが可能になる。したがって、電気機械と電源装置とをできるだけ近接させて配置し、これらを接続する配線の長さを縮めることができる。
−筐体は、アルミニウム合金を成型することにより製造する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下の説明において、同様の構成部あるいは同様の機能を持つものは同様の参照符号で示されている。
【００２９】
図１は、本発明によって製造された自動車用の電源装置１０の全体を示している。
【００３０】
電源装置１０は、少なくとも１つの電気機械１２を自動車のバッテリ１６に接続するものである。電気機械１２は、センサ１４を備え、例えば自動車の少なくとも１つの車輪を駆動するための電動機として、ならびに例えばブレーキ中に自動車の運動エネルギを回復するための発電機として、あるいはそのいずれかとして機能可能である。この電気機械は、例えばオルタネータスタータであるが、反転可能とされる。また、この機械は以下において例として示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
なお、オルタネータスタータは反転可能なオルタネータであり、第１には、発電機モードで機能している場合に、特にバッテリを再充電するため、また自動車の少なくとも１つの車載システムのユーザに電力供給するため、あるいはそのいずれかの目的のために、機械エネルギを電気エネルギに変換することが可能である。第２には、スタータモードと呼ばれる電動機モードで機能している場合に、特に自動車の内燃機関または熱機関を始動させるため、さらに一実施形態においては熱機関の機能停止を防ぐために、電気エネルギを機械エネルギに変換することが可能である。このオルタネータスタータは、例えばフランス国特許公開第２７４５４４４号、２７４５４４５号公報に記載されるような電子作動制御部によって制御されるＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタ等を備える、インバータと呼ばれる電流整流手段を備えている。
【００３２】
電子作動制御部は、機械のロータの角度位置センサから送られる信号を受信し、電力素子でありＭＯＳＦＥＴ型トランジスタを制御する、ドライバと呼ばれる制御部を備えている。これらのドライバは、一実施形態によると、発電機モードにおいて「ＡＣ／ＤＣ」と呼ばれる交流から直流への可逆コンバータをなすインバータのＭＯＳＦＥＴ型トランジスタを備える電力段に配置されている。電動機モードにおいて、インバータのＭＯＳＦＥＴ型トランジスタは、機械のステータの巻きを全波にわたって制御するために２状態モードで制御されており、あるいは変形例ではパルス幅制御、すなわちＰＷＭ（パルス幅変調）と呼ばれるチョッピング技術によって制御されている。
【００３３】
制御素子は、より低電力の制御段に配置されている。
【００３４】
一実施形態によると、電力段にはＭＯＳＦＥＴ型トランジスタやドライバ等の電力素子を担持する電力カードが設けられており、制御段には制御素子を担持する電子制御カードが設けられている。上記の特許文献においては、オルタネータスタータは多相であり、少なくとも２つの蓄電装置を備えた自動車の一構成部をなしていた。これらの蓄電装置の一方はバッテリであり、他方はスーパーコンデンサ、すなわちウルトラコンデンサと呼ばれる高付加価値コンデンサである。なお、上記の構成によって、（電動機モードで機能する）スタータモードにおいてオルタネータスタータに、発電機モードよりも高い電圧を印加することが可能である。
【００３５】
このような構成では、ブレーキ中のエネルギ回復が可能となり、２つの配電網と、少なくとも１つのスイッチまたは２つのスイッチを備える１つの回路と、「ＤＣ／ＤＣコンバータ」と呼ばれる、電圧を変換し２つの異なる電圧で機能するＤＣ−ＤＣコンバータとを備えている。
【００３６】
より詳細には、インバータは電流コンバータを指すことを踏まえた上で上記の特許文献を参照されたい。
【００３７】
上記の構成では、バッテリに電気的に接続された単純な構造のオルタネータ等の回転電気機械を使用している。
【００３８】
一実施形態によると、このオルタネータは、アース接続された第１の端末と回路に接続された第２の端末の間でオルタネータと並列接続されたスタータと対応している。この構成により、一実施形態では、例えば１２Ｖの２つのバッテリを直列接続し、自動車の始動時にスタータに２４Ｖを供給し、始動後にはこれらのバッテリを並列接続することが可能である。よって、電源装置１０は、少なくとも１つの電子コンバータ１８、２２、３０と、蓄電装置２０とを備えている。この電源装置は２つの電気系統を備えている。その一方は動力専用であり（蓄電装置２０が直列に配置され、エネルギ回復に使用される）、他方は特に自動車の車載システムに接続されたバッテリ１６を再充電するため、ならびに車載システムに電力供給するため、あるいはそのいずれかの目的のためのエネルギ専用である。
【００３９】
第１の実施形態において、電源装置１０はＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ２２を備えるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４０】
第２の実施形態において、電源装置１０はインバータ１８を備えるが、本発明はこれに限定されるものではない。このインバータは可逆ＤＣ／ＡＣコンバータである。より詳細には、機械が発電機モードの際にはＡＣ／ＤＣコンバータ（ブリッジ整流器と呼ばれることも多い）として機能し、電動機モードの際にはＤＣ／ＡＣコンバータとして機能する。
【００４１】
第３の実施形態において、電源装置１０はインバータ１８およびＤＣ−ＤＣコンバータ２２を備えるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
第４の実施形態において、図１に示す例では電源装置１０は３つの電子コンバータ、すなわちインバータ１８と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２と、二位式スイッチ３０または図示しない母線などの電力接続部によって接続された２つのスイッチを備えるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
第５の実施形態において、電源装置は電子コンバータ、インバータ、電子カードを備えておらず、その頂部３６は単純なカバー構造をなしている。
【００４４】
上記の構成では、インバータ１８は、発電機モードにおいては「ＡＣ／ＤＣ」と呼ばれる交流から直流への可逆コンバータであり、電動機モードにおいては「ＤＣ／ＡＣ」と呼ばれる直流から交流への可逆コンバータである。
【００４５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、特に蓄電装置２０側の電圧（電圧値はここでは６Ｖから３５Ｖの範囲とするが、本発明はこれに限定されるものではない）をバッテリ１６（車載システムに対して例えば約１２Ｖの電力を供給する）に適合する電圧に変換させることが可能である。
【００４６】
一方、二位式スイッチ３０または２つのスイッチは、電気機械１２の動作モードを決定するために使用される。
【００４７】
本例では、発電機モードにはいわゆるオルタネータ相およびいわゆるエネルギ回復相の２相があり、電動機モードには始動相および動的援助相がある。
【００４８】
二位式スイッチを備える機械の動作モードは、以下のような状態である。
―電動機モードおよびエネルギ回復相において、スイッチによってインバータ１８と蓄電装置２０とが接続される。
―オルタネータ相において、スイッチによってインバータ１８とバッテリ１６とが接続される。
【００４９】
なお、別の実施形態においてはスイッチが設けられていないこともある。
【００５０】
上記の構成を実現するため、電源装置１０は、ケーブル２４によって電気機械に、ケーブル２６によってバッテリに、さらにケーブル２８によって自動車の電源系に接続されている。
【００５１】
電源装置１０は、電気機械によって自動車の運動エネルギを回復することが可能であり、この方式は特に「１４＋Ｘ」方式として知られている。
【００５２】
図１から図８に示すように、電源装置１０は自動車に搭載され、冷却手段を有し、１または複数の蓄電装置２０が配置された単一の筐体３２を備えている。
【００５３】
自動車に実装されたこの筐体には、電子コンバータ１８、２２、３０および１または複数の電気コンバータが設けられており、その目的は特に以下のとおりである。
―上記の構成部間の接続に要する距離を縮めて、接続のインダクタンスによる影響を抑制すること。
―電子コンバータ１８、２２、３０および１または複数の蓄電装置２０をまとめて冷却すること。
【００５４】
一般的に、筐体３２は、複数の蓄電装置２０を収容するための箱３４を形成する底部３４を備えている。
【００５５】
この底部３４は、底部３４の上部に取り付けられた少なくとも１つの頂部３６で補完されており、少なくとも１つの電子制御カード３８および少なくとも１つの電力カード４０を収容している。電力カード４０は、１または複数の電子コンバータ１８、２２、３０、すなわちインバータ１８と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２と、二位式スイッチ３０とを備えている。
【００５６】
ある態様によると、底部３４は少なくとも１つの蓄電装置２０を冷却する冷却手段を備えている。
【００５７】
ここで、底部３４および頂部３６は、それぞれに対応する冷却手段を備えていることが望ましい。
【００５８】
より詳細には、底部３４はその上端４２が開放された略平行六面体の第１の箱を形成しており、少なくとも２つの、直列接続される「スーパーコンデンサ」またはウルトラコンデンサとして知られる蓄電装置２０を収容している。
【００５９】
第１の実施例において、蓄電装置は長さ方向に配置されるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６０】
第２の実施例において、蓄電装置は幅方向に配置されるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６１】
第３の実施例において、蓄電装置は高さ方向に配置されるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６２】
蓄電装置２０の寸法については、筐体に組み込まれる電子部品に必要なスペースを最適化するため、上記の３つのモードのうち最適の構成が採用されるが、本明細書では高さ方向に配置される例について説明する。
【００６３】
この３つのモードに適用可能な第１の変形例では、蓄電装置２０は段階的に配置され、第１段階の装置が第２段階に対してずれをもって配置されることにより、第２段階の２つの装置は第1段階の対応する装置と接線接触をしている。その接触は直接的でも間接的でもよい。
【００６４】
この３つのモードに適用可能な第２の変形例では、図２から図８に示すように、底部は長さ方向に配置された蓄電装置２０の軸方向の配列４４を収容するが、本発明はこの配列に限定されるものではない。蓄電装置２０の配列４４は、幅方向に配置することも可能である。２つの隣接した配列の蓄電装置は、保持手段４６によって保持されている。本発明の実施について、いかなる形態の保持手段も好適に用いられる。図示されている保持手段は伸縮性の環状部品４６からなるが、底部３４と一体型の形状であってもよいし、蓄電装置２０自体と一体型の形状であってもよい。後者の場合、各蓄電装置２０は、隣接する蓄電装置２０と連動するように入れ子手段を備えている。
【００６５】
蓄電装置２０は、図２に示す実施形態では、略円筒形の断面形状を有している。
【００６６】
変形例として、この細長い形状の蓄電装置２０は、例えば多角形（六角形等）等の別の断面形状を有していてもよい。
【００６７】
別の変形例では、楕円形の断面形状を有している。
【００６８】
底部３４の第１の箱は、ある態様によると、対応する底部冷却手段を備えている。
【００６９】
頂部３６は、第１の箱３４の上端４２の上に取り付けられた第２の箱４８を備えている。
【００７０】
この第２の箱は、特に制御信号を受信するためのコネクタ２３および電力を受信するためのコネクタ２５等の外部コネクタを担持可能である。
【００７１】
第２の箱４８は、その上端５０が開放されており、望ましくは第２の箱４８の底面から頂面に向かって順番に、電子制御カード３８、絶縁シール５２、インバータ１８およびＤＣ−ＤＣコンバータ２２を含む電力カード４０、第２の箱４８の上端５０の上部に取り付けられたカバー５４を収容する。このカバー５４は、頂部冷却手段を備えている。電力カード４０は、この頂部冷却手段にできるだけ近接して配置されることが望ましい。この構成により、電力カードの発する熱によって蓄電装置２０が熱せられるのを防ぐことができる。
【００７２】
図２から図４に図示する第１の実施形態による筐体３２において、少なくとも底部３４または頂部３６の底部または頂部冷却手段は、例えば水等の液体にグリコールを加えた液状の冷却手段、あるいは別の例では気体の冷却手段である。
【００７３】
さらに、蓄電装置２０の温度を安定化するために、また蓄電装置と冷却手段との間の熱交換を改善して熱を消散させるために、図３および図４に詳細に図示するように、ある態様による蓄電装置２０は特定のパラフィン等の温度調節材５６に埋め込まれている。
【００７４】
上記の構造により、流体循環領域に向かう熱伝導を向上させることができる。また、電動機モードにおいて、特にエネルギ回復相において過度に熱せられた回転電気機械をよりよく冷却することができる。さらに、蓄電装置２０の密閉性を向上させることができる。
【００７５】
ここで、パラフィン等の温度調節材５６の、温度変化を伴わない状態変化（パラフィンであれば固体・液体の変化）に由来する潜熱を利用する。パラフィンは、一般的に温度調節材であり、熱を貯蔵するように機能し、微増減する温度の過熱を制限する。このようにして、状態変化の熱によってパラフィンは液化し、大量の潜熱を吸収し、温度が状態変化温度より低下して固化する際には、パラフィンはこの潜熱を再貯蔵する。
【００７６】
この温度低下は、特に底部冷却手段によるものである。
【００７７】
このようにして、温度が極値に達するのを防ぐことができる。
【００７８】
別の実施形態では、これらの特性を有する別の素材を使用することも可能である。例えば、液体から気体へと変化する水性の液状物質を使用することも可能である。
【００７９】
底部冷却手段を形成するために、底部３４の第１の箱は、垂直水平方向の壁５８（図３参照）を備えている。壁５８の厚みには、熱交換係数を最適化するよう配置され、冷却液をこの壁に流すための複数の長手方向の導管６０が形成されている。例えば、この導管は平行に設けられている。
【００８０】
底部３４の第１の箱はまた、垂直横断方向の壁６２（図４を参照）を備えている。壁６２の厚みには空洞６４が形成されており、この空洞６４は少なくとも
―垂直水平方向の壁５８に形成された導管６０の対応する端部と、
―その対応するノズル７０、７２が図４に示すように各横断方向の壁６２の外面上に突出している、第１の対応供給導管６６または冷却液を排出するための第１の導管６８と
連通している。
【００８１】
さらに、図４に示すように、頂部冷却手段を形成するために、頂部３６のカバー５４には、その厚みにおいて冷却液を流す長手横断方向の空洞７４が形成されており、この長手横断方向の空洞７４はその端部７６、７８において冷却液を供給または排出するための第２の対応導管８０、８２と連通している。
【００８２】
冷却液の底部３４および頂部３６への供給および排出は、独立しておこなうこともできる。しかし、本発明の好適な実施形態では、底部３４および頂部３６へは共通の方法で供給される。
【００８３】
このために、図４に示すように、底部３４の第１の箱の各横断方向の壁に設けられた各空洞６４は、頂部３６のカバー５４の第２の対応導管８０、８２と連通している第３の対応導管８４、８６と連通している。これにより、底部３４のノズル７０、７２によって底部３４の導管６０およびカバー５４の空洞７４の特異な供給および排出を可能にする。
【００８４】
一方で第２の導管８０と第３の導管８４とを連通させ、他方で第２の導管８２と第３の導管８６とを連通させるには、本発明の本質から逸脱することなく、いかなる方法を使用することもできる。
【００８５】
しかし、第３の導管８４、８６は、対応するチューブ９０、８８によってそれぞれ対応する第２の導管８０、８２と連通していることが望ましい。
【００８６】
各チューブ９０、８８は、カバー５４または底部３４と一体的に製造してもよい。しかし、寸法に関する製造時の分散性を考慮してそれぞれの構成部を調整するには、各チューブ９０、８８は独立しているほうがよい。
【００８７】
より詳細には、図４に示すように、各チューブ９０、８８は、一方では第３の導管８４、８６を形成する第１の箱３４に設けられた対応する孔に直接収容され、他方では第２の導管８０、８２を形成するカバー５４に設けられた孔に収容されるエラストマ材からなる対応するスリーブ９２に収容されるのが望ましい。
【００８８】
この構成によると、特に加圧冷却液に対する完全な不透過性を確保することができる。
【００８９】
図５から図８に示す第２の実施形態によると、少なくとも底部３４または頂部３６の底部または頂部冷却手段は空冷手段である。これらの冷却手段は、鐘状部１０４に載置された電動ファン１０８を備えている（図７および図８を参照）。
【００９０】
上記の構成のように底部冷却手段を形成するために、底部３４の第１の箱は、それぞれ通気路１００、１０２が設けられた相対する垂直横断方向の壁６２を備えており、相対する通気路１００、１０２によって直列接続された蓄電装置２０を冷却するための空気が底部３４の箱を通り抜ける構造となっている。
【００９１】
少なくとも垂直横断方向の壁の１つに設けられた１つの通気路１００は、当該垂直横断方向の壁６２に形成された開口部からなり、この開口部には、その内部空洞１０６において少なくとも１つの電力ファン１０８を内部に収容するとともに、その外部導管１１０は対応する自動車の外気取入れ導管（図示せず）に接続される、鐘状の空気循環部１０４が当接している。
【００９２】
さらに、図７および図８に示すように、頂部冷却手段を形成するために、頂部３６の第２の箱４８のカバー５４は、例えば平行に長手方向に配向された、所与の高さの複数のひれ１１２を備えており、鐘状の空気循環部１０４の内部空洞１０６の少なくとも１つの縁部１１４は、ひれ１１２の上端から突出しており、これにより空気が少なくとも部分的にひれ１１２を越えて流れる構造となっている。
【００９３】
カバー５４は底部に、ねじ１３１等によって固定されている。このカバー５４は、ある実施形態においてはアルミニウム等の金属製であり、これにより放熱性を向上させることができる。
【００９４】
ひれの上方に起きる乱気流を抑制するために、第２の箱４８から水平方向に突出する弁１１６が、鐘状の空気循環部１０４の空洞１０６の内側に延出し、これにより電動ファン１０８とひれ１１２との間に空気を誘導する構造となっていることが望ましい。
【００９５】
空冷手段１４について、少なくとも２つの変形例が考えられる。
【００９６】
図５および図７に示す第２の実施形態の第１の変形例によると、垂直横断方向の壁６２のうち１つに設けられた通気路１００のみが鐘状の空気循環部１０４を収容し、その相対する横断方向の壁６２には格子状の空気排出口が設けられている。
【００９７】
図８に示す第２の実施形態の第２の変形例によると、相対する横断方向の壁６２に設けられた２つの通気路１００、１０２はそれぞれ開口部を備え、この開口部にはそれぞれ排出または吸入のための少なくとも１つの電動ファン１０８が設けられた鐘状の空気循環部１０４が当接しており、各循環部１０４の内部空洞１０６の１つの縁部１１４はひれ１１２に対向して延出し、各循環部１０４の外部導管１１０は対応する自動車の外気取入れまたは熱風排出導管（図示せず）に接続されて底部の箱３４およびひれ１１２間に空気を供給または排出する構造となっている。
【００９８】
後者の構造では、ひれ１１２の端の上方に延出する、金属シート等からなる誘導壁（図示せず）を付属させ、ひれ１１２間の気流を誘導することにより、ひれ１１２の冷却性をさらに向上することが可能である。
【００９９】
なお、いずれの実施形態においても、蓄電装置２０が発した熱は箱３２へと伝えられ、この箱は当該熱によって変形しないことが重要である。このために、いずれの実施形態においても、箱３２はアルミニウム合金を成型して製造されることが望ましい。
【０１００】
さらに、箱３２は特に自動車用の標準バッテリと実質的に同等の大きさであることが望ましい。これにより、第１には熱機関を搭載する自動車に電気駆動およびハイブリッド駆動、あるいはそのいずれかを適用するために、第２には電源装置の大きさおよび重量を制限して衝突防止安全基準を満たすために、従来のバッテリの代わりに電源装置１０を実装することが可能になる。
【０１０１】
したがって、本発明では、小型で新規な自動車用の電源供給装置を提案している。
【０１０２】
この小型の装置によって、構成部間の電圧リップルや共鳴、あるいは機器の様々な要素間でやり取りされる信号のグラウンドシフトの原因となる、（特にインバータとＤＣ−ＤＣコンバータとの間、あるいはインバータとスーパーコンデンサとの間で発生する）接続のインダクタンスを抑制することができる。
【０１０３】
接続のインダクタンスを抑制することにより、熱問題を引き起こすおそれのある、当業者によく知られたインバータにおけるなだれ現象を抑制することができる。
【０１０４】
さらに、この小型の装置によって、この種の電源装置の設計がばらばらになり、自動車における電子装置の数が増え、その結果、各装置の密閉要件および冷却要件が増え、自動車における配線や接続部の保守といった様々な問題を防ぐことができる。
【０１０５】
このようにして、自動車に搭載する蓄電装置、コンバータ、スイッチの集積性および大きさ、ならびに電源装置の動作時におけるこれらの構成部の熱挙動および電気的挙動を改良することができる。
【０１０６】
なお、本発明は上記の例示的な実施形態に限定されるものではなく、これらを組み合わせることも可能である。
【０１０７】
例えば、底部冷却手段は、図５から図８に示すように空冷手段であってもよく、頂部冷却手段は、図２から図４に示すように液状の冷却手段であってもよい。
【０１０８】
単一の頂部または底部冷却手段を、温度調節材と連動するように設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図１は、本発明に係る電源装置の概観図である。
【図２】図２は、本発明に係る電源装置の第１の実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す電源装置の線３−３に沿った断面図である。
【図４】図４は、図２に示す電源装置の線４−４に沿った断面図である。
【図５】図５は、本発明に係る電源装置の第２の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す電源装置の線６−６に沿った断面図である。
【図７】図７は、図５に示す電源装置の線７−７に沿った断面図である。
【図８】図８は、図５に示す電源装置の第２の実施形態の変形例として、図５に示す電源装置を線７−７に沿って示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  電源装置
１２  電気機械
１４  空冷手段
１６  バッテリ
１８  電子コンバータ（インバータ）
２０  蓄電装置
２２  電子コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
３０  電子コンバータ（二位式スイッチ）
３２  筐体
３４  底部、第１の箱
３６  頂部
３８  電子制御カード
４０  電力カード
４８  第２の箱
５２  絶縁シール
５４  カバー
５６  温度調節材
５８  長手方向の壁
６０  導管
６２  横断方向の壁
６６、６８  第１の対応導管
８０、８２  第２の対応導管
８４、８６  第３の導管
８８、９０  チューブ
９２  スリーブ
１００、１０２  通気路
１０４  空気循環部
１０８  電力ファン
１１０  外部導管
１１２  ひれ
【図１】
2009508465.tif 000003
【図２】
2009508465.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009508465.tif 000008
【図７】
2009508465.tif 000009
【図８】
2009508465.tif 000010
【国際調査報告】
2009508465.tif 000011
2009508465.tif 000012
2009508465.tif 000013
2009508465.tif 000014