(57)【要約】【課題】特性の異なる蓄電セルを併用する場合に、各蓄電セルを適正に冷却することができる電源装置、及び電力供給システムを提供することを目的とする。【解決手段】電源装置１０は、外表面に電池セル５１及びキャパシタセル５６が取付けられる取付け面２０有する冷却器２０を備えている。冷却器２０には、第１入出口２２及び第２入出口２３が形成されており、冷媒は、冷却時において、内部流路３０を、第１入出口２２側を上流側とし、かつ第２入出口２３側を下流側とする向きで流れる。そして、電池セル５１は、取付け面２０における、内部流路３０の第１入出口２２側に対応する位置に取付けられており、キャパシタセル５６は、取付け面２０における、内部流路３０の第２入出口２３側に対応する位置に取付けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源として使用される主蓄電セル（５１）と、
前記主蓄電セルよりも内部抵抗及び容量が小さく設定され、前記主蓄電セルに対して補完的に使用される副蓄電セル（５６）と、
冷媒が流れる内部流路（３０）を内部に有し、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルを冷却する冷却器（２０）と、を備え、
前記冷却器は、外表面に前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルが取付けられる取付け面を備え、
前記冷却器には、第１開口（２２）及び第２開口（２３）が形成されており、
前記内部流路は、前記第１開口から前記第２開口まで貫通する流路であり、
前記冷媒は、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの冷却時において、前記内部流路を、前記第１開口側を上流側とし、かつ前記第２開口側を下流側とする向きで流れ、
前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルは、前記取付け面において前記内部流路に対応する位置に取り付けられており、
前記主蓄電セルは、前記取付け面において前記副蓄電セルよりも前記内部流路の上流側に対応する位置に取付けられている、電源装置。
【請求項２】
前記冷媒は、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの暖機時において、前記内部流路を、前記第２開口側を上流側とし、かつ前記第１開口側を下流側とする向きで流れる、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
主電源として使用される主蓄電セル（５１）と、
前記主蓄電セルよりも内部抵抗及び容量が小さく設定され、前記主蓄電セルに対して補完的に使用される副蓄電セル（５６）と、
冷媒が流れる内部流路（３０）を内部に有し、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルを冷却する冷却器（２０）と、を備え、
前記冷却器は、外表面に前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルが取付けられる取付け面を備え、
前記冷却器には、第１開口（２２）及び第２開口（２３）が形成されており、
前記内部流路は、前記冷却器を前記第１開口から第２開口まで貫通する流路であり、
前記冷媒は、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの暖機時において、前記内部流路を、前記第２開口側を上流側とし、かつ前記第１開口側を下流側とする向きで流れ、
前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルは、前記取付け面において前記内部流路に対応する位置に取り付けられており、
前記副蓄電セルは、前記取付け面において前記主蓄電セルよりも前記内部流路の前記上流側に対応する位置に取付けられている、電源装置。
【請求項４】
前記冷却器は、前記第１開口、前記第２開口及び前記内部流路が形成されている冷媒流通部（２４）を備え、
前記冷媒流通部の外表面が前記取付け面とされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記冷却器は、
前記取付け面の内、前記主蓄電セルが配置される主取付け面を有する第１冷却部（１１０）と、
前記取付け面の内、前記副蓄電セルが配置される副取付け面を有する第２冷却部（１２０）と、
前記第１冷却部と、前記第２冷却部とを繋ぐ複数の連通配管（１３０）と、を備え、
前記第１冷却部と前記第２冷却部とは、前記主取付け面と前記副取付け面とが同じ方向に向くよう設けられており、
前記主取付け面及び前記副取付け面が向く方向が上下方向とされ、前記第１冷却部と前記第２冷却部とが隣り合う方向が配置方向とされ、前記上下方向及び前記配置方向にそれぞれ直交する方向が交差方向とされており、
前記第１冷却部のうち、前記配置方向において前記第２冷却部と隣り合う側とは反対側には、前記第１開口が形成されており、
前記第１冷却部のうち、前記配置方向において前記第２冷却部と隣り合う側には、前記連通配管と同数の第１接続開口（１１４）が前記交差方向に並んで形成されており、
前記第２冷却部のうち、前記配置方向において前記第１冷却部と取り合う側とは反対側には、前記第２開口が形成されており、
前記第２冷却部のうち、前記配置方向において前記第１冷却部と取り合う側には、前記連通配管と同数の第２接続開口（１２４）が前記交差方向に並んで形成されており、
前記内部流路は、前記第１冷却部において前記第１開口から前記第１接続開口まで貫通する第１分割流路（３０１）と、前記第２冷却部において前記第２接続開口から前記第２開口までを貫通する第２分割流路（３０２）と、を備え、
前記各第１接続開口及び前記各第２接続開口が前記各連通配管によって接続されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記各第１接続開口及び前記各第２接続開口は、前記交差方向において前記第１開口及び前記第２開口からずれた位置に形成されている、請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記冷却器は、前記第１開口、前記第２開口及び前記内部流路が形成されている冷媒流通部（２４）を備え、
前記冷媒流通部の外表面が前記取付け面とされており、
前記冷媒流通部の前記取付け面と反対側に位置する内周面には、当該内周面から突出する複数の放熱フィン（４０）が備えられており、
前記各放熱フィンは、前記取付け面に配置される前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの各配置位置に応じた前記内周面の位置に備えられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
前記主蓄電セルは２次電池であり、前記副蓄電セルはキャパシタである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電源装置を備える電力供給システムであって、
前記冷媒を前記内部流路に循環させる循環装置（７０）を備え、
前記循環装置は、
前記第１開口と繋がる第１共通流路（７１）と、
前記第２開口と繋がる第２共通流路（７２）と、
前記第１共通流路と前記第２共通流路とを繋ぐ冷却用循環路（７３）と、
前記冷却用循環路に設けられ、前記冷媒の熱を外部に放熱する放熱部（７５）と、
前記第１共通流路と前記第２共通流路とを繋き、かつ、前記冷却用循環路に対して並列に繋がれた暖機用循環路（７４）と、を備え、
前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの冷却時において、前記内部流路を流れる冷媒を、前記冷却用循環路を通じて循環させ、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの暖機時において、前記内部流路を流れる冷媒を前記暖機用循環路を通じて循環させる循環制御部（９５）を備える、電力供給システム。
【請求項１０】
前記暖機用循環路の総流路長は、前記冷却用循環路の総流路長よりも短くされている、請求項９に記載の電力供給システム。
【請求項１１】
前記循環装置は、
前記冷却用循環路を開閉する第１開閉器（８１）と、
前記暖機用循環路を開閉する第２開閉器（８２）と、
前記第１共通流路又は前記第２共通流路に配置されており、前記第１開口から前記第２開口に向かう方向に前記冷媒が流れる方向である第１の流れ方向と、前記第２開口から前記第１開口に向かう方向に前記冷媒が流れる方向である第２の流れ方向とのいずれかに前記冷媒の流れ方向を切り替えるポンプ（１８３）と、を備え、
前記循環制御部は、前記冷却時において、前記第１開閉器を開状態とするとともに前記第２開閉器を閉状態として、かつ、前記冷媒の流れ方向を前記第１の流れ方向とするように前記ポンプを駆動し、
前記循環制御部は、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの暖機時において、前記第１開閉器を閉状態とするとともに前記第２開閉器を開状態として、かつ、前記冷媒の流れを前記第２の流れ方向とするように前記ポンプを駆動する、請求項９〜１０のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電源装置、及びこの電源装置を備える電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池やキャパシタ等の蓄電セルを備える電源装置が知られている。例えば、二次電池は化学反応を利用することで電力を供給する。また、キャパシタは、電極の間に電荷を蓄えることで、この電荷を電力として供給する。二次電池とキャパシタとを比較した場合、二次電池は大容量である反面、内部抵抗が大きく電力の出し入れに要する速度がキャパシタと比べて低いという特性がある。
【０００３】
特許文献１には、第１蓄電セルと、この第１蓄電セルと比べて充放電における発熱量が異なる第２蓄電セルと、第１蓄電セル及び第２蓄電セルに冷却風を送風する冷却ファンとを備える電源装置が開示されている。特許文献１に開示された電源装置では、筐体内部に、冷却ファンから送風される冷却風が流れる冷却風流路を備えており、この冷却風流路上に第１蓄電セルと第２蓄電セルとがそれぞれ配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７―３１１２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電源装置の冷却構造としては、特許文献１に記載したように、冷却ファンにより冷却風を蓄電セルへ供給するものの他、冷媒が流れる冷却器の外表面に蓄電セルを取り付けることで、蓄電セルを冷却するものがある。上述した冷却器を用いて特性の異なる電池セルを冷却する場合、各蓄電セルが適正に冷却されないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みたものであり、特性の異なる蓄電セルを併用する場合に、各蓄電セルを適正に冷却することができる電源装置、及び電力供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために第１の発明では、主電源として使用される主蓄電セルと、前記主蓄電セルよりも内部抵抗及び容量が小さく設定され、前記主蓄電セルに対して補完的に使用される副蓄電セルと、冷媒が流れる内部流路を内部に有し、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルを冷却する冷却器と、を備え、前記冷却器は、外表面に前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルが取付けられる取付け面を備え、前記冷却器には、第１開口及び第２開口が形成されており、前記内部流路は、前記第１開口から前記第２開口まで貫通する流路であり、前記冷媒は、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの冷却時において、前記内部流路を、前記第１開口側を上流側とし、かつ前記第２開口側を下流側とする向きで流れ、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルは、前記取付け面において前記内部流路に対応する位置に取り付けられており、前記主蓄電セルは、前記取付け面において前記副蓄電セルよりも前記内部流路の上流側に対応する位置に取付けられている。
【０００８】
主蓄電セルと、主蓄電セルに対して補完的に使用される副蓄電セルと併用する場合、主蓄電セルの温度が所定温度を超える頻度は、副蓄電セルの温度が所定温度を超える頻度よりも高くなる。そこで、上記構成では、冷却器を第１開口から第２開口まで貫通する流路により内部流路を構成し、冷却時においては、冷媒を、第１開口から第２開口の方向で内部流路内に流す。そして、主蓄電セルと副蓄電セルを内部流路に対応させて取付け面に取り付けるとともに、主蓄電セルを、副蓄電セルよりも内部流路の上流側に対応する位置に取付けることとした。この場合、内部流路の上流側を流れる冷たい冷媒により、所定温度を超える頻度が高い主蓄電セルを、副蓄電セルよりも優先的に冷却し、その後、副蓄電セルを共通の冷媒により冷却することができ、主蓄電セルと副蓄電セルとを適正に冷却することができる。また、冷媒が流れる内部流路を主蓄電セルと副蓄電セルとで共通化することができ、冷却器の体格を小さくすることができ、ひいては、電源装置の体格を小さくすることが可能となる。
【０００９】
第２，第３の発明では、前記冷媒は、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの暖機時において、前記内部流路を、前記第２開口側を上流側とし、かつ前記第１開口側を下流側とする向きで流れる。
【００１０】
上記構成では、暖機時においては、内部流路を流れる冷媒は、副蓄電セルが配置される側を上流とし、主蓄電セルが配置される側を下流となるよう、冷媒が流れることで、副蓄電セルにより暖められた冷媒により、主蓄電セルを暖機することができる。そのため、主蓄電セルの温度が大きく低下するのを抑制し、主蓄電セルの充放電を安定化することができる。
【００１１】
第４の発明では、前記冷却器は、前記第１開口、前記第２開口及び前記内部流路が形成されている冷媒流通部を備え、前記冷媒流通部の外表面が前記取付け面とされている。
【００１２】
上記構成では、冷却時においては、主蓄電セルで生じた熱を、冷媒流通部を介して冷媒に伝える伝熱経路と、この冷媒流通部により副蓄電セルへ伝える伝熱経路とがそれぞれ形成される。そのため、主蓄電セルの温度の上昇を抑制し、また、主蓄電セルに対する冷却性能を高めることができる。
【００１３】
第５の発明では、前記冷却器は、前記取付け面の内、前記主蓄電セルが配置される主取付け面を有する第１冷却部と、前記取付け面の内、前記副蓄電セルが配置される副取付け面を有する第２冷却部と、前記第１冷却部と、前記第２冷却部とを繋ぐ複数の連通配管と、を備えている。そして、第１冷却部と第２冷却部とは、前記主取付け面と前記副取付け面とが同じ方向に向くよう設けられており、前記主取付け面及び前記副取付け面が向く方向が上下方向とされ、前記第１冷却部と前記第２冷却部とが隣り合う方向が配置方向とされ、前記上下方向及び前記配置方向にそれぞれ直交する方向が交差方向とされており、前記第１冷却部のうち、前記配置方向において前記第２冷却部と隣り合う側とは反対側には、前記第１開口が形成されており、前記第１冷却部のうち、前記配置方向において前記第２冷却部と隣り合う側には、前記連通配管と同数の第１接続開口が前記交差方向に並んで形成されており、前記第２冷却部のうち、前記配置方向において前記第１冷却部と取り合う側とは反対側には、前記第２開口が形成されており、前記第２冷却部のうち、前記配置方向において前記第１冷却部と取り合う側には、前記連通配管と同数の第２接続開口が前記交差方向に並んで形成されており、前記内部流路は、前記第１冷却部において前記第１開口から前記第１接続開口まで貫通する第１分割流路と、前記第２冷却部において前記第２接続開口から前記第２開口までを貫通する第２分割流路と、を備え、前記各第１接続開口及び前記各第２接続開口が前記各連通配管によって接続されている。
【００１４】
上記構成では、主蓄電セルと副蓄電セルとの冷却時において、第１開口を通じて第１分割流路に流入する冷媒は、第１接続開口を介して、内部流路の上流側と下流側とを繋ぐ複数の連通配管に流入する。各連通配管に流入した冷媒は、第２接続開口を介して第２分割流路に流入する。そして、冷媒は、第２分割流路から第２開口を通じて冷却器の外部へ流出する。このように、第１冷却部から排出される冷媒は、複数の連通配管を通じて第２冷却部へ流入するため、冷媒の流れが促進され、第１分割流路から第２分割流路への熱の伝わりを促進させることができる。その結果、主蓄電セルの冷却性能を高めることができる。
【００１５】
第６の発明では、前記各第１接続開口及び前記各第２接続開口は、前記交差方向において前記第１開口及び前記第２開口からずれた位置に形成されている。
【００１６】
上記構成では、冷却時において第１開口から第１分割流路に流入した冷媒は、第１開口よりも交差方向においてずれた位置に形成されている第１接続開口及び第２接続開口を通じて第２分割流路に流入する。そして、第２分割流路では冷媒が第１接続開口及び第２接続開口よりも交差方向においてずれた位置に形成されている第２開口を通じて冷却器から流出する。そのため、第１分割流路及び第２分割流路において、冷媒の流れが交差方向で変化し、冷媒が第１分割流路及び第２分割流路の広い領域を流れる。また、冷媒の流れが交差方向で変化することで、各分割流路内で冷媒が淀みにくくなる。その結果、第１分割流路及び第２分割流路において熱の交換を促進し、主蓄電セルの冷却効果を高めることができる。
【００１７】
第７の発明では、前記冷却器は、前記第１開口、前記第２開口及び前記内部流路が形成されている冷媒流通部を備え、前記冷媒流通部の外表面が前記取付け面とされており、前記冷媒流通部の前記取付け面と反対側に位置する内周面には、当該内周面から突出する複数の放熱フィンが備えられており、前記各放熱フィンは、前記取付け面に配置される前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの各配置位置に応じた前記内周面の位置に備えられている。
【００１８】
上記構成では、内部流路が形成される冷媒流通部の内周面には、主蓄電セル及び副蓄電セルの配置位置に応じて放熱フィンが配置されている。これにより、主蓄電セル及び副蓄電セルで生じた熱が放熱フィンを介して冷媒に伝わり易くなり、各蓄電セルに対する冷却性能を高めることができる。
【００１９】
第８の発明では、前記主蓄電セルは、２次電池であり、前記副蓄電セルはキャパシタセルである。
【００２０】
２次電池は、蓄電素子の化学反応により起電力を生じさせるため、この蓄電素子の機械的劣化が生じやすい。一方で、キャパシタは、熱に対する機械的な変異が２次電池よりも小さく、熱に対する耐性が高いといえる。この点、上記構成では、冷却時において、熱の耐性が強いキャパシタを、取付け面における内部流路の下流側に対応する位置に取り付けることで、熱の耐性が低い２次電池を、冷媒の温度が低い内部流路の上流側に対応する位置に取り付けることができる。その結果、２次電池の温度を低い値に維持することが可能となり、２次電池の寿命を延ばすことができる。
【００２１】
また、本発明は、上述した電源装置を備える電力供給システムに対しても適用することができる。そのため、第９の発明では、電源装置を備える電力供給システムであって、前記冷媒を前記内部流路に循環させる循環装置を備え、前記循環装置は、前記第１開口と繋がる第１共通流路と、前記第２開口と繋がる第２共通流路と、前記第１共通流路と前記第２共通流路とを繋ぐ冷却用循環路と、前記冷却用循環路に設けられ、前記冷媒の熱を外部に放熱する放熱部と、前記第１共通流路と前記第２共通流路とを繋き、かつ、前記冷却用循環路に対して並列に繋がれた暖機用循環路と、を備え、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの冷却時において、前記内部流路を流れる冷媒を、前記冷却用循環路を通じて循環させ、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの暖機時において、前記内部流路を流れる冷媒を前記暖機用循環路を通じて循環させる循環制御部を備える。
【００２２】
上記構成では、冷却時には、冷却用循環路を通じて内部流路に冷媒を循環させることで、放熱部により冷媒の熱を外部に放出することで冷却性能を高めることができる。また、暖機時には、暖機用循環路を通じて内部流路に冷媒を循環させることで、冷媒の熱を外部に放熱しにくくし、暖機性能を高めることができ、ひいては、蓄電セルを充放電が安定して実施される温度まで高めやすくすることができる。
【００２３】
第１０の発明では、前記暖機用循環路の総流路長は、前記冷却用循環路の総流路長よりも短くされている。
【００２４】
上記構成では、暖機用循環路の総流路長を冷却用循環路の総流路長よりも短くすることで、暖機時において、冷媒が循環する経路を短くすることができる。そのため、暖機用循環路から外部に漏れる熱量を抑制し、主蓄電セルに対する暖機性能を高めることができる。更に、暖機用循環路を短くすることで流路の抵抗をより下げることができ、低温時において主蓄電セルに対する暖機性能を向上させることができる。
【００２５】
第１１の発明では、前記循環装置は、前記冷却用循環路を開閉する第１開閉器と、前記暖機用循環路を開閉する第２開閉器と、前記第１共通流路又は前記第２共通流路に配置されており、前記第１開口から前記第２開口に向かう方向に前記冷媒が流れる方向である第１の流れ方向と、前記第２開口から前記第１開口に向かう方向に前記冷媒が流れる方向である第２の流れ方向とのいずれかに前記冷媒の流れ方向を切り替えるポンプと、を備えている。そして、循環制御部は、前記冷却時において、前記第１開閉器を開状態とするとともに前記第２開閉器を閉状態とし、かつ、前記冷媒の流れ方向を前記第１の流れ方向とするように前記ポンプを駆動し、前記循環制御部は、前記主蓄電セル及び前記副蓄電セルの暖機時において、前記第１開閉器を閉状態とするとともに前記第２開閉器を開状態として、かつ、前記冷媒の流れを前記第２の流れ方向とするように前記ポンプを駆動する。
【００２６】
上記構成では、冷媒が流れる流路を、冷却用循環路から暖機用循環路へ変更する場合でも、一つのポンプにより循環路の変更に対応することができ、部品点数を削減し、循環装置の体格を小型化することができる。その結果、電源装置の体格の小型化を図ることができ、また、コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】電力供給システムの構成図。
【図２】一例としてのＤＣ・ＤＣコンバータの構成を説明する図。
【図３】電源装置の構成図。
【図４】電源装置の構成図。
【図５】電源装置の構成図。
【図６】車両用制御システムの動作を説明する図。
【図７】冷却モードと暖機モードとを切り替える処理を説明するフローチャート。
【図８】冷却モードと暖機モードとで、制御部が実施する切替え制御を説明する表。
【図９】冷却モード及び暖機モードにおける、内部流路内での冷媒の温度の推移を説明する図。
【図１０】第２実施形態にかかる冷却器の構成図。
【図１１】第３実施形態にかかる冷却器の構成図。
【図１２】第４実施形態にかかる電力供給システムの構成図。
【図１３】第４実施形態において、冷却モードと、暖機モードとでの切替え制御を説明する表。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、電源装置を備える電力供給システムを車載システムとして具体化した例について説明する。電力供給システム１００は、車載の各種電気負荷に電力を供給する。また、この実施形態において、電力供給システム１００が実装される車両は、走行動力源として、内燃機関であるエンジンと、回転電機とを備えるハイブリット車両である。
【００２９】
まずは、本実施形態に係る電力供給システム１００の全体構成を説明する。
【００３０】
図１に示す電力供給システム１００は、電源装置１０と、循環装置７０と、電源装置１０から供給される電力を変換する電力変換部９０と、回転電機９４とを備えている。
【００３１】
電源装置１０は、複数の電池セルを直列接続して構成された主蓄電部５０と、複数のキャパシタセルを直列接続して構成された副蓄電部５５とを備えている。電池セルは、２次電池であり、キャパシタセルと比べて作動電力量が大きく、主電源として使用される。また、キャパシタセルは、電池セルよりも内部抵抗及び容量が小さく設定され、電池セルに対して補完的に使用される。この実施形態では、電池セルとして、リチウムイオン電池を用い、キャパシタセルとして、電気二重層式のキャパシタを用いている。
【００３２】
電源装置１０には、主蓄電部５０に電気的に接続された第１端子Ｔ１、副蓄電部５５に電気的に接続された第２端子Ｔ２、及びグランド端子Ｔ３が設けられている。本実施形態において、第１端子Ｔ１は、主蓄電部５０の放電時において出力端子として機能し、主蓄電部５０の充電時において入力端子として機能する。また本実施形態において、第２端子Ｔ２は、副蓄電部５５の放電時において出力端子として機能し、副蓄電部５５の充電時において入力端子として機能する。グランド端子Ｔ３は電力供給システム１００におけるグランドに接続されている。
【００３３】
回転電機９４は、図示しない車載エンジンの出力軸の回転により発電したり、走行中の車両の運動エネルギにより回生発電したりする発電機能と、出力軸に回転力を付与する動力出力機能とを備えている。
【００３４】
電力変換部９０は、電源装置１０の出力電圧を変圧するＤＣ・ＤＣコンバータ９１と、電源装置１０が出力する直流電圧を回転電機９４の駆動に必要な交流電圧に変換するインバータ９２と、を備えている。本実施形態では、ＤＣ・ＤＣコンバータ９１は、主蓄電部５０から供給される出力電圧を降圧する非絶縁式の降圧コンバータにより構成されている。
【００３５】
図１，図２に示すように、ＤＣ・ＤＣコンバータ９１の入力端子Ｔ４には、第１電気経路Ｌ１を介して電源装置１０の第１端子Ｔ１が接続されている。ＤＣ・ＤＣコンバータ９１の共通端子Ｔ６には、第３電気経路Ｌ３を介してグランド端子Ｔ３が接続されている。ＤＣ・ＤＣコンバータ９１の出力端子Ｔ５には、第２電気経路Ｌ２を介して第２端子Ｔ２が接続されている。また、第２電気経路Ｌ２には、インバータ９２と繋がる第４電気経路Ｌ４が接続されている。
【００３６】
ＤＣ・ＤＣコンバータ９１の入力端子Ｔ４には、スイッチ回路ＳＷ及びコイルＬｃの直列接続体を介して出力端子Ｔ５が接続されている。スイッチ回路ＳＷとコイルＬｃとの接続点には、ダイオードＤのカソードが接続されている。ダイオードＤのアノードには、共通端子Ｔ６が接続されている。そして、出力端子Ｔ５と共通端子Ｔ６とは、コンデンサＣによって接続されている。
【００３７】
ＤＣ・ＤＣコンバータ９１は、スイッチ回路ＳＷをオン・オフさせることで、主蓄電部５０から供給される入力電圧Ｖｉｎを降圧して出力端子Ｔ５及び共通端子Ｔ６から出力する。なお図２には、ＤＣ・ＤＣコンバータ９１の出力電圧をＶｏｕｔにて示した。
【００３８】
インバータ９２は、ＤＣ・ＤＣコンバータ９１から供給される直流電圧を交流電圧に変換して回転電機９４へ供給する。ＤＣ・ＤＣコンバータ９１の駆動時においては、インバータ９２には、ＤＣ・ＤＣコンバータ９１からの出力電圧Ｖｏｕｔ及び副蓄電部５５からの出力電圧が第２電気経路Ｌ２を通じて供給される。また、ＤＣ・ＤＣコンバータ９１の停止時においては、インバータ９２には、副蓄電部５５からの電力が優先的に供給される。
【００３９】
また、インバータ９２は、交流電圧を直流電圧に整流する整流機能を備えている。インバータ９２は、車両の制動時には、回生発電によって回転電機９４から出力された交流電流を直流電流に整流する。整流された電流が電源装置１０に供給されることにより、主蓄電部５０及び副蓄電部５５が充電される。
【００４０】
電力供給システム１００は、自身の駆動を統合的に制御する制御部９５を備えている。制御部９５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える周知のコンピュータとして構成され、運転者による車両操作や車両状態等に基づいて、車両の要求駆動力を算出するとともに、その要求駆動力に基づき電源装置１０及び電力変換部９０を制御する。
【００４１】
また、制御部９５は、電源装置１０を監視しており、この監視結果に基づいて主蓄電部５０及び副蓄電部５５の蓄電状態を示すＳＯＣ（State of Charge）を算出する。このＳＯＣにより、回転電機９４から主蓄電部５０及び副蓄電部５５への充電量や、主蓄電部５０及び副蓄電部５５から回転電機９４等への放電量が制御される。
【００４２】
次に、電源装置１０の構成を説明する。
【００４３】
図３，図４，図５は、電源装置１０の構成図である。図３は、電源装置１０の外観図である。図４は、電源装置１０の内部を上方から見た図である。図５（ａ）は、電源装置１０を主蓄電部５０及び副蓄電部５５の配置方向に沿って示す図である。また、図５（ｂ）は、電源装置１０を主蓄電部５０及び副蓄電部５５の配置方向と直交する方向から見た図である。なお、図５（ａ）では、説明が容易となるように冷却器２０の一部を破断して内部を示している。
【００４４】
電源装置１０は、上述した主蓄電部５０及び副蓄電部５５に加えて、主蓄電部５０と副蓄電部５５とを冷却する冷却器２０と、収容ケース１４と、を備えている。
【００４５】
収容ケース１４は、主蓄電部５０及び副蓄電部５５を収容している。収容ケース１４は、直方体状であり、その周縁部に、第１端子Ｔ１と、第２端子Ｔ２と、グランド端子Ｔ３とが配置される端子配置部１５を有している。端子配置部１５は、収容ケース１４の一辺に沿って、第２端子Ｔ２と、第１端子Ｔ１と、グランド端子Ｔ３とがこの順序で配置されている。
【００４６】
主蓄電部５０は、主蓄電セルに相当する複数の電池セル５１をバスバー６０ａにより直列接続して構成されている。電池セル５１は、厚さ方向において扁平な直方体状をなしており、その一つの面が正極端子５３ｐ及び負極端子５３ｎが配置される端子面とされている。電池セル５１は、その内部に蓄電電力が蓄えられる蓄電素子を備えている。蓄電素子は、正極端子５３ｐと接続された正極電極、負極端子５３ｎと接続された負極電極、及び正極電極と負極電極とを分離するセパレータを含んでいる。
【００４７】
本実施形態では、上述したように電池セル５１としてリチウムイオン電池を用いている。このため、正極電極の材料としてリチウム遷移金属化合物を用い、負極電極の材料としてグラファイトを用いることができる。
【００４８】
主蓄電部５０を構成する各電池セル５１は、厚さ方向を同一方向に向けて配置されている。そして、各電池セル５１は、厚さ方向において隣り合う電池セル５１のうち一方の電池セル５１の正極端子５３ｐと他方の電池セル５１の負極端子５３ｎとが厚さ方向に並ぶように配置されている。厚さ方向に隣り合う電池セル５１のうち、一方の電池セル５１の正極端子５３ｐと他方の電池セル５１の負極端子５３ｎとは、バスバー６０ａによって接続されている。
【００４９】
副蓄電部５５は、副蓄電セルに相当する複数のキャパシタセル５６をバスバー６０ｂにより直列接続して構成されている。キャパシタセル５６は、厚さ方向において扁平な立方体状をなしており、その一つの面が正極端子５８ｐ及び負極端子５８ｎが配置される面となっている。キャパシタセル５６は、その内部に電荷が充電される電荷素子を備えている。電荷素子は、正極端子５８ｐに接続されてかつプラス側に帯電する正極側電極、負極端子５８ｎに接続されてかつマイナス側に帯電する負極側電極、及び正極側電極と負極側電極とを分離するセパレータを含んでいる。
【００５０】
キャパシタセル５６がリチウムイオンキャパシタの場合、正極側電極として、アルミニウムの表面に炭素を塗布したものを用いることができ、負極側電極として、アルミニウムの表面に炭素が塗布されるとともに、この炭素にリチウムイオンが添加されたものを用いることができる。
【００５１】
副蓄電部５５を構成する各キャパシタセル５６は、厚さ方向を同一方向に向けて配置されている。そして、各キャパシタセル５６は、厚さ方向において隣り合うキャパシタセル５６のうち一方のキャパシタセル５６の正極端子５８ｐと他方のキャパシタセル５６の負極端子５８ｎとが厚さ方向に並ぶように配置されている。厚さ方向に隣り合うキャパシタセル５６のうち、一方のキャパシタセル５６の正極端子５８ｐと他方のキャパシタセル５６の負極端子５８ｎとは、バスバー６０ｂによって接続されている。
【００５２】
冷却器２０は、主蓄電部５０及び副蓄電部５５が取り付けられる取付け面２１を備えており、その内部に冷媒が流れる内部流路３０を有している。本実施形態では、冷却器２０は、直方体状とされており、外表面の一つが取付け面２１とされている。取付け面２１は、１対の長手辺と、１対の短手辺とで形成された矩形状の面とされている。内部流路３０は、冷却器２０内に形成された気体又は液体が流れる流路である。また、冷却器２０は、第１開口としての第１入出口２２と、第２開口としての第２入出口２３とを備えている。本実施形態では、第１入出口２２と第２入出口２３とは、取付け面２１の長手辺が延びる方向に向く側面にそれぞれ形成されている。
【００５３】
本実施形態では、冷却器２０は、熱伝導性の高い材料により形成されており、具体的にはアルミニウムや銅等の金属材料により形成されている。冷媒として気体を用いる場合は、空気を用いることができ、液体を用いる場合は、水、又は不凍液を用いることができる。
【００５４】
内部流路３０は、冷却器２０を、第１入出口２２から第２入出口２３まで貫通する一つの流路である。この実施形態では、冷媒流通部に相当する、上壁部２４、下壁部２５、及び一対の側壁部２６,２７により、第１入出口２２、第２入出口２３、及び内部流路３０が形成されている。そして、上壁部２４の外表面が、取付け面２１とされている。そのため、内部流路３０は、取付け面２１の長手辺に沿って直線状に延びた形状とされている。
【００５５】
本実施形態では、上壁部２４には、内周面２８から突出する複数の放熱フィン４０が設けられている。この実施形態では、放熱フィン４０は、上壁部２４の内周面２８から所定長さだけ突出する扁平形状の片により形成されている。また、各放熱フィン４０は、取付け面２１に配置された電池セル５１及びキャパシタセル５６の各配置位置に応じた内周面２８の位置に設けられている。具体的には、内周面２８には、取付け面２１に配置される電池セル５１及びキャパシタセル５６の数と同数の放熱フィン４０が設けられている。
【００５６】
冷媒は、主蓄電部５０及び副蓄電部５５の冷却時において、内部流路３０を、第１入出口２２側を上流側とし、かつ第２入出口２３側を下流側とする向きで流れる。また、冷媒は、主蓄電部５０及び副蓄電部５５の暖機時において、内部流路３０を、第２入出口２３側を上流側とし、かつ第１入出口２２側を下流側とする向きで流れる。
【００５７】
主蓄電部５０及び副蓄電部５５は、取付け面２１における内部流路３０に対応する位置に取り付けられている。また、主蓄電部５０は、副蓄電部５５よりも取付け面２１において内部流路３０の上流側に対応する位置に取付けられている。具体的には、主蓄電部５０を構成する電池セル５１は、取付け面２１の長手辺が延びる方向において、副蓄電部５５を構成するキャパシタセル５６よりも第１入出口２２側に配置されている。
【００５８】
本実施形態では、主蓄電部５０は、各電池セル５１の厚み方向が、取付け面２１の長手辺の延びる方向に沿うよう、取付け面２１に取り付けられている。また、副蓄電部５５は、各キャパシタセル５６の厚み方向が、取付け面２１の長手辺の延びる方向に沿うよう、取付け面２１に取り付けられている。
【００５９】
次に、内部流路３０に冷媒を循環させる循環装置７０を説明する。
【００６０】
図１の説明に戻り、循環装置７０は、第１共通流路７１と、第２共通流路７２と、冷却用循環路７３と、暖機用循環路７４と、ラジエータ７５とを備えている。第１共通流路７１は、冷却器２０の第１入出口２２と繋がっている。また、第２共通流路７２は、冷却器２０の第２入出口２３と繋がっている。
【００６１】
冷却用循環路７３は、第１共通流路７１と第２共通流路７２とに繋がり、その一部に冷媒の熱を外部に放熱するラジエータ７５を備える流路である。ラジエータ７５は、放熱部として機能し、冷却用循環路７３を冷媒が流れる際、この冷媒の熱を外部に放出する。そのため、この冷却用循環路７３を流れる冷媒の温度がラジエータ７５周囲の温度（例えば外気温）よりも高い場合、冷媒はラジエータ７５により熱を奪われ、その温度を低下させる。
【００６２】
暖機用循環路７４は、第１共通流路７１と第２共通流路７２とに繋がっており、かつ、冷却用循環路７３に対して並列に繋がる流路である。この暖機用循環路７４には、ラジエータが備えられていないため、冷媒が暖機用循環路７４を流れる場合でも、冷媒の温度が、冷却用循環路７３を循環する冷媒と比べて低下しにくくなる。
【００６３】
暖機用循環路７４の総流路長は、前記冷却用循環路７３の総流路長よりも短くされている。この実施形態では、冷媒が、暖機用循環路７４を通過するのに要する時間は、冷却用循環路７３を通過するのに要する時間よりも短くなる。
【００６４】
冷却用循環路７３には、第１開閉器として機能する第１バルブ８１と、第１ポンプ８２とが備えられている。第１バルブ８１は、制御部９５の制御により、冷却用循環路７３を開閉する。本実施形態では、第１バルブ８１は、冷却用循環路７３において、ラジエータ７５よりも第２共通流路７２側に備えられている。第１ポンプ８２は、制御部９５の制御により、冷媒を、冷却用循環路７３を通じて内部流路３０に循環させる流れを発生させる。本実施形態では、第１ポンプ８２は、冷却器２０の第２入出口２３から第２共通流路７２へと向かう方向に冷媒を流す。
【００６５】
暖機用循環路７４には、第２開閉器として機能する第２バルブ８３と、第２ポンプ８４とが備えられている。第２バルブ８３は、制御部９５の制御により、暖機用循環路７４を開閉する。第２ポンプ８４は、制御部９５の制御により、冷媒を、暖機用循環路７４を通じて内部流路３０に循環させる流れを発生させる。本実施形態では、第１ポンプ８２は、冷却器２０の第１入出口２２から第１共通流路７１へと向かう方向に冷媒を流す。
【００６６】
循環装置７０には、主蓄電部５０及び副蓄電部５５の周囲温度を検出するための温度センサ９６ａ〜９６ｄが取り付けられている。この内、上流温度センサ９６ａは、第１共通流路７１に取り付けられており、この第１共通流路７１を流れる冷媒の温度を検出する。電池用温度センサ９６ｂは、収容ケース１４内において、主蓄電部５０の周囲に取り付けられており、電池セル５１の温度を検出する。キャパシタ用温度センサ９６ｃは、収容ケース１４内において、副蓄電部５５の周囲に取り付けられており、キャパシタセル５６の温度を検出する。下流温度センサ９６ｄは、第２共通流路７２に取り付けられており、この第２共通流路７２を流れる冷媒の温度を検出する。各温度センサ９６ａ〜９６ｄは、制御部９５に接続されており、制御部９５に対して検出温度に応じた信号を出力する。
【００６７】
制御部９５は、電池セル５１及びキャパシタセル５６の冷却時において、各バルブ８１，８３及び各ポンプ８２，８４を制御することで、内部流路３０を流れる冷媒を、冷却用循環路７３を通じて循環させる。また、制御部９５は、電池セル５１及びキャパシタセル５６の暖機時において、各バルブ８１，８３及び各ポンプ８２，８４を制御することで、内部流路３０を流れる冷媒を、暖機用循環路７４を通じて循環させる。以下では、各蓄電部５０，５５を冷却する場合を冷却モードとして記載し、各蓄電部５０，５５を暖機する場合を暖機モードとして記載する。冷却モードと暖機モードとで、冷媒が流れる経路が変更され、内部流路３０内の冷媒の流れが逆方向となる。そのため、制御部９５が、循環制御部として機能する。
【００６８】
次に、電力供給システム１００の動作を、図７を用いて説明する。
【００６９】
図６（ａ）は、電力供給システム１００を備える車両の速度の推移を示し、図６（ｂ）は、回転電機９４の作動負荷の推移を示す図である。また、図６（ｃ）は、主蓄電部５０及び副蓄電部５５の使用状態の推移を示し、図６（ｄ）は、主蓄電部５０を構成する電池セル５１及び副蓄電部５５を構成するキャパシタセル５６の充放電電力（ｋＷ）を示す図である。図６を用いて、電源装置１０において、電池セル５１が主電源として使用され、キャパシタセル５６が主蓄電部５０に対して補完的に使用される状態を説明する。
【００７０】
図６に示す例では、時刻ｔ１からｔ２において車両の加速走行が実施され、時刻ｔ２からｔ３において２０ｋｍ／ｈで定速度走行が実施され、時刻ｔ３からｔ４において減速走行が実施される。その後、時刻ｔ５からｔ６において加速走行が実施され、時刻ｔ６からｔ７において６０ｋｍ／ｈで定速度走行が実施され、時刻ｔ７からｔ８において減速走行が実施される。
【００７１】
時刻ｔ１からｔ２及び時刻ｔ５からｔ６に示す加速走行時において、副蓄電部５５が主蓄電部５０よりも優先使用され、副蓄電部５５から回転電機９４への供給電力が、主蓄電部５０から回転電機９４への供給電力を上回る。ここで、時刻ｔ５からｔ６の期間では、時刻ｔ１からｔ２の期間と比べて、車両に要求される車速が大きく、電源装置１０から回転電機９４への供給電力が大きくなっている。なお、時刻ｔ５からｔ６の一部の期間において、エンジンによるアシストを加えた状態で車速を加速させている。
【００７２】
時刻ｔ２からｔ３及び時刻ｔ６からｔ７に示す定速度走行時においては、主蓄電部５０が主電源として使用され、回転電機９４に電力が供給される。詳しくは、定速度走行時においては、主蓄電部５０から回転電機９４への供給電力が、副蓄電部５５から回転電機９４への供給電力を上回る。定速度走行時においては、加速走行時と比べて、回転電機９４への供給電力が低く、かつ供給電力の変化が小さくなっている。なお、時刻ｔ６からｔ７の期間では、時刻ｔ２からｔ３の期間と比べて、車速が大きく、電源装置１０から回転電機９４への供給電力が大きくなっている。
【００７３】
そして、時刻ｔ３からｔ４及び時刻ｔ７からｔ８に示す減速回生走行時においては、回転電機９４による回生発電により主蓄電部５０及び副蓄電部５５が充電される。なお、回生発電による副蓄電部５５の充電が主蓄電部５０の充電よりも優先され、副蓄電部５５の充電電力が主蓄電部５０の充電電力よりも大きくされていてもよい。
【００７４】
次に、冷却モードと暖機モードでの冷媒の流れの変化を説明する。
【００７５】
図７は、冷却モードと暖機モードとを切り替える処理を説明するフローチャートである。図７は、制御部９５により所定周期で実施される処理である。また、図８は、冷却モード及び暖機モードにおいて、制御部９５が実施する各バルブ及び各ポンプの切替えを説明する表である。
【００７６】
ステップＳ１１では、各蓄電部５０，５５の温度が、暖機が必要な温度であるかを判定する。制御部９５は、上流温度センサ９６ａ、電池用温度センサ９６ｂ、キャパシタ用温度センサ９６ｃ、及び下流温度センサ９６ｄによる各検出温度に基づいて、現在の温度が、暖機が必要な温度であるか否かを判定する。
【００７７】
この実施形態では、制御部９５は、各温度センサ９６ａ〜９６ｄのいずれかが、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４を下回った場合に、各蓄電部５０，５５の暖機が必要であると判定する。具体的には、上流温度センサ９６ａによる検出温度を第１閾値Ｔｈ１と比較し、電池用温度センサ９６ｂによる検出温度を第２閾値Ｔｈ２と比較し、キャパシタ用温度センサ９６ｃによる検出温度を第３閾値Ｔｈ３と比較し、下流温度センサ９６ｄによる検出温度を第４閾値Ｔｈ４と比較する。そして、いずれかの検出温度が対応する閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４を下回ったと判定した場合に、電池セル５１の温度が使用温度範囲の下限値を下回っていると判定する。
【００７８】
本実施形態では、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４は、電池セル５１の使用温度範囲の下限値に基づいて設定された同じ値を用いている。例えば、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４は、０度を基準として実験的に定められた値である。なお、使用温度範囲は、電池セル５１又はキャパシタセル５６が安定的に充放電を行うことができる温度の上限値と下限値とで規定される温度範囲である。
【００７９】
ステップＳ１１の判定に、各温度センサ９６ａ〜９６ｄによる検出温度を用いているのは、電源装置１０内での温度のばらつきを考慮したためである。無論、これ以外にも、電源装置１０内での温度分布を考慮して、各温度センサ９６ａ〜９６ｄの検出温度を比較する閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４を異なる値にするものであってもよい。
【００８０】
暖機が必要でないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１５では、冷却モードに移行する。冷却モードでは、図８に示すように、制御部９５は、第１バルブ８１を開状態とし、第２バルブ８３を閉状態とする。この状態で、制御部９５は、第１ポンプ８２を稼働させ、第２ポンプ８４を停止する。そのため、冷媒は、内部流路３０を、第１入出口２２から第２入出口２３へ向かう方向に流れる。そして、第２入出口２３から流出した冷媒は、冷却用循環路７３及びラジエータを通過し、第１入出口２２から内部流路３０に流入する。
【００８１】
一方、暖機が必要である判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、暖機モードに移行し、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を実施する。まず、ステップＳ１２において、制御部９５は、図８に示すように、第１バルブ８１を閉状態とし、第２バルブ８３を開状態とする。この状態で、制御部９５は、第１ポンプ８２を停止し、第２ポンプ８４を稼働させる。そのため、冷媒は、内部流路３０を、第２入出口２３から第１入出口２２へ向かう方向に流れる。そして、冷媒は、冷却器２０の第１入出口２２から流出した後、暖機用循環路７４を通過し、第２入出口２３から内部流路３０に流入する。
【００８２】
ステップＳ１３では、副蓄電部５５を主蓄電部５０よりも優先使用する。本実施形態では、制御部９５は、スイッチ回路ＳＷをオフすることで、ＤＣ・ＤＣコンバータ９１の駆動を停止させる。これにより、主蓄電部５０からインバータ９２を介した回転電機９４への電力供給が停止される。その結果、副蓄電部５５から回転電機９４への供給電力が、主蓄電部５０から回転電機９４への供給電力を上回る。
【００８３】
ステップＳ１４では、回転電機９４を駆動させる。そのため、回転電機９４は副蓄電部５５から優先的に供給された電力により駆動する。ここで、副蓄電部５５は主蓄電部５０と比べて使用温度範囲の下限値が低いため、主蓄電部５０の暖機が必要な温度下においても、回転電機９４に電力を安定的に供給することができる。ステップＳ１４の処理が終了した場合、制御部９５は図８の処理を一旦終了する。
【００８４】
次に、冷却モード及び暖機モードにおける、内部流路３０内での冷媒の温度の推移を説明する。
【００８５】
図９（ａ）は、冷却器２０を取付け面２１の長手辺側から見た図である。また、図９（ｂ）では、横軸を内部流路３０の各位置とし、縦軸を冷媒の温度としている。
【００８６】
冷却モードでは、冷媒の流れ方向は、常に、第１入出口２２から第２入出口２３の方向となる。そのため、ラジエータ７５により冷やされた冷媒は、常に、冷却器２０の第１入出口２２から内部流路３０に流入する。そして、冷媒は、内部流路３０の上流側で、主蓄電部５０を冷却することで、その温度が上昇する。また、冷媒は、内部流路３０の下流側で、副蓄電部５５を冷却することで、その温度が上昇する。そのため、冷媒は、内部流路３０では、第１入出口２２側から第２入出口２３側へ移行するに従い、その温度が高くなる。そして、第２入出口２３から流出した冷媒は、冷却用循環路７３のラジエータ７５により冷却された後、再度、第１入出口２２から内部流路３０に流入する。
【００８７】
冷却モードは、内部流路３０の上流側を流れる冷媒の温度は、内部流路３０の下流側を流れる冷媒の温度よりも低くなるため、主蓄電部５０は副蓄電部５５よりも冷却され易くなる。一方で、内部流路３０の下流側を流れる冷媒は、上流側で主蓄電部５０により暖められているため、冷媒の温度が高くなっている。ここで、キャパシタセル５６は、電池セル５１と異なり、化学反応により起電力を生じさせるものではないため、電荷素子の機械的劣化が生じにくい。すなわち、キャパシタセル５６は、電池セル５１よりも熱に対する耐性が高いといえる。そのため、電池セル５１を冷却することで暖められた冷媒によりキャパシタセル５６を冷却する場合でも、キャパシタセル５６を安定的に充放電させることができる。
【００８８】
暖機モードでは、冷媒の流れ方向は、常に、第２入出口２３から第１入出口２２の方向となる。そのため、冷媒は、内部流路３０の上流側で、副蓄電部５５により暖められることで、その温度が上昇する。また、冷媒は、内部流路３０の下流側で、主蓄電部５０を暖機することで、その温度が低下する。すなわち、冷媒は、内部流路３０の上流側で副蓄電部５５から奪った熱により、下流側において主蓄電部５０を暖機することとなる。そして、第１入出口２２から流出した冷媒は、暖機用循環路７４を流れ、再度、第２入出口２３から内部流路３０に流入する。
【００８９】
暖機モードは、電池セル５１の暖機を必要とする温度下で実施されるため、第２入出口２３から内部流路３０に流入する冷媒は、低い温度となっている。しかし、キャパシタセル５６は、充放電を安定的に実施できる使用温度範囲の下限値が電池セル５１よりも低いため、このような温度下においても安定的に充放電を行うことができる。
【００９０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００９１】
冷却器２０内においては、冷却器２０を第１入出口２２から第２入出口２３まで貫通する流路により内部流路３０を構成し、取付け面２１におけるこの内部流路３０の上流側に対応する位置に電池セル５１を配置し、下流側に対応する位置にキャパシタセル５６を配置することとした。そのため、冷却器２０を電池セル５１とキャパシタセル５６とで共通としたため、例えば、電池セル５１とキャパシタセル５６とで別々の冷却器を使用する場合と比べて、電源装置１０の体格を小さくすることが可能となる。
【００９２】
電池セル５１及びキャパシタセル５６に対して冷却ファンから冷却風を直接送風する構成では、冷却風の流入口及び排出口から、ゴミ等の異物が電源装置の内部に侵入する場合がある。そして、内部に侵入した異物が、電池セル５１の各端子５３ｎ，５３ｐ及びキャパシタセル５６の各端子５８ｎ，５８ｐに付着することで、電池セル５１やキャパシタセル５６の充放電性能を低下させるおそれがある。この点、冷却器２０の外表面に電池セル５１及びキャパシタセル５６を取り付けた状態で、電池セル５１及びキャパシタセル５６を収容ケース１４の内部に収容することで、ゴミ等の異物が電池セル５１及びキャパシタセル５６に付着するのを防止することができる。その結果、電源装置１０を安定的に充放電させることができる。
【００９３】
暖機時においては、内部流路３０を流れる冷媒は、キャパシタセル５６が配置される側を上流とし、電池セル５１が配置される側を下流となるようにした。このため、冷媒は、キャパシタセル５６により暖められた後、電池セル５１を暖機する。そのため、電源装置１０の周囲温度が低い場合でも、キャパシタセル５６により暖められた冷媒により電池セル５１を暖めることができるため、電池セル５１の温度が大きく低下するのを抑制し、電池セル５１の充放電を安定化することができる。
【００９４】
電池セル５１とキャパシタセル５６とは、内部流路３０に対向する内壁面を備える上壁部２４に取り付けられている。そのため、冷却時において、電池セル５１で生じた熱を、上壁部２４を介して冷媒に伝える伝熱経路と、この上壁部２４によりキャパシタセル５６へ伝える伝熱経路とがそれぞれ形成される。そのため、電池セル５１の温度の上昇を抑制し、また、電池セル５１に対する冷却性能を高めることができる。また、暖機時においても、キャパシタセル５６の熱がこの上壁部２４を介して電池セル５１に伝わることで、キャパシタセル５６から電池セル５１へ効果的に熱を伝えることができる。その結果、電池セル５１及びキャパシタセル５６の暖機を促進することができる。
【００９５】
内部流路３０を冷却器２０内の一つの流路として構成することで、例えば、配管をつなぎ合わせて内部流路を構成する場合と比べて、コストや、配管からの無駄な熱の漏れを抑制することができる。
【００９６】
内部流路３０において、電池セル５１及びキャパシタセル５６の配置位置に応じて放熱フィン４０が取り付けられている。そのため、放熱フィン４０が、電池セル５１及びキャパシタセル５６と、冷媒との間の熱の交換を促進し、冷却性能及び暖機性能を高めることができる。
【００９７】
冷却時において、熱の耐性が強いキャパシタセル５６を内部流路３０の下流側に配置することで、熱の耐性が低い電池セル５１を冷媒の温度が低い内部流路３０の上流側に配置することができる。その結果、電池セル５１の温度上昇を抑えることが可能となり、電池セル５１の寿命を延ばすことができる。
【００９８】
冷却時において、冷却用循環路７３を通じて内部流路３０に冷媒を循環させることで、この冷却用循環路７３に備えられたラジエータ７５により、暖められた冷媒の熱が外部に放出される。また、暖機時においては暖機用循環路７４を通じて内部流路３０に冷媒を循環させることで、冷媒の熱が外部には放熱しにくくなり、暖機性能を高めることができ、ひいては、電池セル５１の温度を定格温度まで上昇させやすくすることができる。
【００９９】
暖機用循環路７４の総流路長を冷却用循環路７３の総流路長よりも短くすることで、暖機時において、冷媒が循環する経路を短くする。そのため、暖機用循環路７４から外部に漏れる熱量を抑制し、電池セル５１に対する暖機性能を高めることができる。更に、暖機用循環路７４を短くすることで流路の抵抗をより下げることができ、低温時において電池セル５１に対する暖機性能をより向上することができる。
【０１００】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【０１０１】
図１０は、第２実施形態にかかる冷却器２０の構成図である。図１０（ａ）は、冷却器２０を上方から見た上面図である。また、図１０（ｂ）は、側方から見た側面図である。
【０１０２】
冷却器２０は、主蓄電部５０が取り付けられる主取付け面２１１を有する第１冷却部１１０と、副蓄電部５５が取り付けられる副取付け面２１２を有する第２冷却部１２０と、第１冷却部１１０と第２冷却部１２０とを繋ぐ連通配管１３０と、を備えている。この実施形態では、連通配管１３０として、上記配置方向において直線状に延びるものを用いている。また、この実施形態では、第１冷却部１１０の主取付け面２１１と第２冷却部１２０の副取付け面２１２とは、上方に向けられており同じ方向を向いている。
【０１０３】
以下、主取付け面２１１及び副取付け面２１２が向く方向を上下方向とし、第１冷却部１１０と第２冷却部１２０とが隣り合って並ぶ方向を配置方向とし、上下方向及び配置方向にそれぞれ直交する方向を交差方向とする。
【０１０４】
第１冷却部１１０は直方体状であって、主取付け面２１１は長手辺と短手辺とで形成された矩形状とされている。第１冷却部１１０の内部には、内部流路３０の一部を構成する第１分割流路３０１が形成されている。第１冷却部１１０は複数の壁部により構成されている。そして、各壁部により形成される空間により、第１分割流路３０１が形成されている。そして、上側の壁部である第１上側壁部１１１の第１冷却部１１０に対向する面と反対の面が主取付け面２１１とされている。
【０１０５】
第１冷却部１１０には、配置方向において、第２冷却部１２０と隣り合う側とは反対側に、第１入出口２２が形成されている。また、第１冷却部１１０には、配置方向において、第２冷却部１２０と隣り合う側に、第１分割流路３０１と繋がる第１接続開口１１４が形成されている。
【０１０６】
第２冷却部１２０は、第１冷却部１１０に対して、配置方向において隣り合うよう配置されている。第２冷却部１２０は、直方体状であって、副取付け面２１２は長手辺と短手辺とで形成された矩形状とされている。第２冷却部１２０の内部には、内部流路３０の一部を構成する第２分割流路３０２が形成されている。第２冷却部１２０は複数の壁部により構成されている。そして、各壁部により形成される空間により、第２分割流路３０２が形成されている。そして、上側の壁部である第２上側壁部１２１の第１冷却部１１０に対向する面と反対の面が副取付け面２１２とされている。
【０１０７】
第２冷却部１２０には、配置方向において、第１冷却部１１０と取り合う側とは反対側に、第２入出口２３が形成されている。また、第２冷却部１２０には、配置方向において、第２冷却部１２０と隣り合う側に、第２分割流路３０２と繋がる第２接続開口１２４が形成されている。
【０１０８】
第１上側壁部１１１には、第１分割流路３０１を形成する内周面から突出する放熱フィン４０が備えられている。また、第２上側壁部１２１には、第２分割流路３０２を形成する内周面から突出する放熱フィン４０が備えられている。
【０１０９】
連通配管１３０は、第１接続開口１１４及び第２接続開口１２４を接続している。本実施形態では、連通配管１３０は、第１冷却部１１０の対向面１１３に形成された第１接続開口１１４と、第２冷却部１２０の対向面１２３に形成された第２接続開口１２４とを接続している。
【０１１０】
この第２実施形態において、冷却モードでは、第１冷却部１１０の内部に形成された第１分割流路３０１が、内部流路３０の上流側とされ、第２冷却部１２０の内部に形成された第２分割流路３０２が、内部流路３０の下流側とされている。そして、連通配管１３０が、内部流路３０の上流側と下流側とを連通する流路の一部を形成している。
【０１１１】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【０１１２】
冷却器２０を、第１冷却部１１０と第２冷却部１２０との間を連通配管１３０により繋げた構成とすることで、冷却器２０を分割した部材により構成することができ、これにより冷却器２０を製作し易くすることができる。その結果、冷却器２０の製造に要するコストを下げることができる。
【０１１３】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、上記第１実施形態及び第２実施形態との相違点を中心に説明する。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【０１１４】
図１１は、第３実施形態にかかる冷却器２０の構成図である。図１１（ａ）は、冷却器２０を上方から見た上面図である。また、図１１（ｂ）は、側方から見た側面図である。
【０１１５】
冷却器２０は、主蓄電部５０が取り付けられる第１冷却部１１０と、副蓄電部５５が取り付けられる第２冷却部１２０と、第１冷却部１１０と第２冷却部１２０とを繋ぐ連通配管１３１，１３２と、を備えている。本実施形態では、連通配管は、交差方向において隣り合う第１連通配管１３１と第２連通配管１３２とで構成されている。また、図１１では、第１冷却部１１０と第２冷却部１２０は、各取付け面２１１，２１２の短手辺の延びる方向を配置方向に向けた状態で隣り合って配置されている。
【０１１６】
第１冷却部１１０のうち、配置方向において第２冷却部１２０と隣り合う側には、各連通配管１３１，１３２と同数の第１接続開口１１４が交差方向に並んで形成されている。各第１接続開口１１４は、第１入出口２２に対して交差方向にずれて配置されている。
【０１１７】
第２冷却部１２０のうち、配置方向において第１冷却部１１０と取り合う側には、各連通配管１３１，１３２と同数の第２接続開口１２４が交差方向に並んで形成されている。第２接続開口１２４は、第２入出口２３に対して交差方向にずれて配置されている。
【０１１８】
第１連通配管１３１と第２連通配管１３２とは、第１接続開口１１４と第２接続開口１２４とを繋ぐことで、内部流路３０の上流側と下流側とを連通する流路の一部を形成している。なお、第１分割流路３０１を形成する内周面及び第２分割流路３０２を形成する内周面には、放熱フィン４０が備えられている。
【０１１９】
第３実施形態にかかる冷却器２０において、冷却時では、第１入出口２２から第１分割流路３０１に流入する冷媒は、この第１入出口２２よりも交差方向において外側にある第１連通配管１３１と第２連通配管１３２とを通じて第２分割流路３０２に流入する。そして、第２分割流路３０２では、流入した冷媒が第１連通配管１３１と第２連通配管１３２よりも交差方向において内側に位置する第２入出口２３を通じて第２冷却部１２０から流出する。また、暖機時は、第２入出口２３から第２分割流路３０２に流入した冷媒は、副取付け面２１２に取り付けられている副蓄電部５５により暖められる。そして、冷媒は、第２分割流路３０２から第１連通配管１３１及び第２連通配管１３２を通じて第１分割流路３０１に流入する。
【０１２０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【０１２１】
冷却時において、第１冷却部１１０の第１分割流路３０１を流れる冷媒は、内部流路３０の上流側と下流側とを繋ぐ複数の連通配管１３１，１３２に分かれて第２冷却部１２０の第２分割流路３０２に流入する。そして、この第２分割流路３０２から外部へ流出される。そのため、第１冷却部１１０から排出される冷媒は、複数の連通配管１３１，１３２を通じて第２冷却部１２０へ流入するため、冷媒の流れが促進され、第１分割流路３０１から第２分割流路３０２への熱の伝わりを促進させることができる。その結果、電池セル５１の冷却性能を高めることができる。同様に、暖機時においても、電池セル５１の暖機性能を高めることができる。
【０１２２】
冷却時において、第１入出口２２から第１分割流路３０１に流入する冷媒は、この第１入出口２２よりも交差方向において外側に位置する第１連通配管１３１と第２連通配管１３２とを通じて第２分割流路３０２に流入する。そして、第２分割流路３０２では、流入した冷媒が第１連通配管１３１と第２連通配管１３２よりも交差方向において内側に位置する第２入出口２３を通じて冷却器２０の外側に流出する。そのため、第１分割流路３０１及び第２分割流路３０２において冷媒の流れる向きが変化し、冷媒が第１分割流路３０１及び第２分割流路３０２の広い領域を流れる。そのため、冷媒が放熱フィン４０の周囲を流れ易くなり、この放熱フィン４０を通じた、電池セル５１及びキャパシタセル５６と冷媒との間の熱交換を促進させることができる。その結果、電池セル５１に対する冷却性能及び暖機性能を高めることができる。
【０１２３】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【０１２４】
図１２は、第４実施形態にかかる電力供給システム１００を示す図である。第２共通流路７２には、第３ポンプ８５が備えられている。第３ポンプ８５は、制御部９５の制御により、冷媒を第１入出口２２から第２入出口２３に向けて流す順方向の流れと、冷媒を第２入出口２３から第１入出口２２に向けて流す逆方向の流れとに切り替える。なお、順方向の流れが第１の流れ方向に相当し、逆方向の流れが第２の流れ方向に相当する。
【０１２５】
図１３は、第４実施形態において、冷却モードと、暖機モードとでの切替え制御を説明する表である。冷却モードでは、制御部９５は、第１バルブ８１を開状態とし、第２バルブ８３を閉状態とする。この状態で、制御部９５は、第３ポンプ８５を順方向に稼働させる。そのため、冷媒は、冷却器２０の第２入出口２３から流出した後、冷却用循環路７３を通って、冷却器２０の第１入出口２２から流入する。
【０１２６】
暖機モードでは、制御部９５は、第１バルブ８１を閉状態とし、第２バルブ８３を開状態とする。この状態で、制御部９５は、第３ポンプ８５を逆方向に稼働させる。そのため、冷媒は、冷却器２０の第１入出口２２から流出した後、暖機用循環路７４を通って、冷却器２０の第２入出口２３から流入する流れとなる。そのため、暖機モードと冷媒モードとでは、内部流路３０内の冷媒の流れが逆方向となる。
【０１２７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【０１２８】
冷媒が流れる流路を、冷却用循環路７３から暖機用循環路７４へ変更する場合でも、一つの第３ポンプ８５により冷却時と暖機時との冷媒が流れる経路の変更に対応することができる。そのため、部品点数を削減し、循環装置７０の体格を小型化することができる。その結果、電力供給システム１００の体格の小型化を図ることができ、また、コストを下げることができる。
【０１２９】
（その他の実施形態）
・第１実施形態において、冷却器２０内に設けられる内部流路３０は、直線上に冷却器２０を貫通するものに限らず、第１入出口２２と第２入出口２３をＵ字状に繋ぐものであってもよい。
【０１３０】
・冷却器２０内に設けられる放熱フィン４０は、所定長さだけ突出する扁平形状の片により形成されるものに限らず、冷媒との熱交換性の発揮において目的を果たすものであればよい。例えば、柱状、板状の集合体形状のフィン、板をプレス加工したオフセットフィンを用いるものであってもよい。また、放熱フィン４０の数は、電池セル５１及びキャパシタセル５６の数と同数に限らず、電池セル５１及びキャパシタセル５６の数よりも少なくともよい。逆に、放熱フィン４０の数は、電池セル５１及びキャパシタセル５６の数よりも多くともよく、この場合、放熱フィン４０の数を、電池セル５１及びキャパシタセル５６の数の２倍以上とするものであってもよい。
【０１３１】
・電池セル５１は、直方体状のもの以外にも、蓄電素子をラミネートフィルムに収容したいわゆるラミネート型のセルであってもよい。
【０１３２】
・主蓄電部５０は、電池セル５１間に厚みの薄い集熱部材を介在させるものであってもよい。具体的には、例えば、電池セル５１間にシート状の集熱部材を介在させるものであってもよい。また、副蓄電部５５は、キャパシタセル５６の間に、厚みの薄い集熱部材を介在させるものであってもよい。
【０１３３】
・主蓄電セルとして、リチウムイオン電池に代えて、ニッケル水素電池を用いるものであってもよい。また、副蓄電セルとして、電気二重層キャパシタに代えて、電気二重層ハイブリットキャパシタを用いるものであってもよい。また、キャパシタセル５６は、電気二重層式キャパシタ以外でも、リチウムイオンキャパシタを用いてもよい。
【０１３４】
・上記第１実施形態の図８のステップＳ１３では、電池セル５１から回転電機９４への電力供給を停止させたがこれに限らない。例えば、キャパシタセル５６から回転電機９４への供給電力が、電池セル５１から回転電機９４への供給電力を上回ることを条件として、ＤＣ・ＤＣコンバータ９１を駆動させて電池セル５１から回転電機９４へと電力を供給してもよい。
【０１３５】
・第３実施形態において、第１冷却部１１０と第２冷却部１２０とを繋ぐ連通配管を３つ以上としてもよい。例えば、３つの連通配管により、第１冷却部１１０と第２冷却部１２０とを接続する場合に、図１１において、交差方向における第１連通配管１３１と第２連通配管１３２との間に、新たな連通配管を設けるものであってもよい。
【０１３６】
・第３実施形態において、各第１接続開口の１つと各第２接続開口の１つとが、交差方向において第１開口及び第２開口と同じ位置に形成されていてもよい。
【０１３７】
・第４実施形態において、第３ポンプ８５は、第１共通流路７１に設けられていてもよい。この場合においても、第３ポンプ８５は、制御部９５の制御により、冷媒を順方向の流れと逆方向の流れとに切り替える。
【０１３８】
・電源装置が搭載される車両としては、走行動力源としてエンジン及び回転電機を備えるものに限らず、例えば、走行動力源として回転電機のみを備える電気自動車であってもよい。
・電源装置としては、車両に搭載されるものに限定されない。
【符号の説明】
【０１３９】
１０…電源装置、２０…冷却器、２１…取付け面、２２…第１入出口、２３…第２入出口、２６…壁部、３０…内部流路、５１…電池セル、５６…キャパシタセル、１００…電力供給システム。
【図１】
2018078075.tif 000003
【図２】
2018078075.tif 000004
【図３】
2018078075.tif 000005
【図４】
2018078075.tif 000006
【図５】
2018078075.tif 000007
【図６】
2018078075.tif 000008
【図７】
2018078075.tif 000009
【図８】
2018078075.tif 000010
【図９】
2018078075.tif 000011
【図１０】
2018078075.tif 000012
【図１１】
2018078075.tif 000013
【図１２】
2018078075.tif 000014
【図１３】
2018078075.tif 000015