(57)【要約】【課題】小型化され簡素な構成の冷却装置を備えた電源装置を提供する。【解決手段】冷却装置４０は、蓄電装置Ｃ１側に設置された冷却ファンＦ１０と、バッテリＢ側に設置された排気口４４と、冷却ファンＦ１０から取り込まれた冷却風を通流させるための冷却風流路とを備える。蓄電装置Ｃ１とバッテリＢとは、開口部４６によって筐体５０内部の間隙と筐体５２内部の間隙とが連通可能となっている。送風ファンＦ１０から供給された冷却風は、蓄電装置Ｃ１の筐体５０内部に形成された間隙を通流してキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５を冷却する。そして、蓄電装置Ｃ１を経由した冷却風は、開口部４６を通じてバッテリＢの筐体５２内部に導入されると、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の上面と筐体５２との間の間隙、および電池セル間の間隙を通流して電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を冷却した後に排気口４４を介して筐体５２の外部へ排出される。【選択図】図２
2007311290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷へ電力を供給可能に設けられ、前記負荷の駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に大きい第１電源と、
前記負荷に対して前記第１電源と並列に接続され、前記負荷の駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に小さい第２電源と、
前記第１電源および前記第２電源を冷却するための冷却装置とを備え、
前記冷却装置は、
冷却媒体を前記第２電源の上流部に供給する冷却媒体供給部と、
前記冷却媒体供給部により供給された前記冷却媒体を、前記第２電源を経由して前記第１電源に通流させるように形成された冷却媒体流路とを含む、電源装置。
【請求項２】
前記第１電源は、
複数個の第１電源セルが第１の主表面に搭載される第１の基板と、
前記第１の基板を収容し、前記冷却媒体流路を通流する前記冷却媒体を前記電源装置外部へ排出するための第１連通路が設けられた第１の筐体とを含み、
前記第２電源は、
複数個の第２電源セルが第１の主表面に搭載される第２の基板と、
前記第２の基板を収容し、前記冷却媒体を前記冷却媒体供給部から前記冷却媒体流路に導入するための第２連通路が設けられた第２の筐体とを含み、
前記第１連通路と前記第２連通路とは、第３連通路により連通可能に繋がれ、
前記第２の筐体は、前記第１の基板の第２の主表面と熱伝導可能なように前記第１の筐体に接触して配置される、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第３連通路は、前記第１の筐体と前記第２の筐体との接合面上に形成された複数の通風孔からなり、
前記複数の通風孔は、前記冷却媒体供給部との間の距離が長くなるに従って開口面積が大きくなるように形成される、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
負荷へ電力を供給可能に設けられ、前記負荷の駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に大きい第１電源と、
前記負荷に対して前記第１電源と並列に接続され、前記負荷の駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に小さい第２電源と、
前記第１電源および前記第２電源の温度調整を行なう温度調整装置とを備え、
前記温度調整装置は、
冷却媒体を前記第１電源の上流部に供給する冷却媒体供給部と、
前記冷却媒体供給部から供給された前記冷却媒体を、前記第１電源を経由して前記第２電源に通流させるように形成された冷却媒体流路とを含む、電源装置。
【請求項５】
前記第１電源は、
複数個の第１電源セルが第１の主表面に搭載される第１の基板と、
前記第１の基板を収容し、前記冷却媒体流路を通流する前記冷却媒体を前記電源装置外部へ排出するための第１連通路が設けられた第１の筐体とを含み、
前記第２電源は、
複数個の第２電源セルが第１の主表面に搭載される第２の基板と、
前記第２の基板を収容し、前記冷却媒体を前記冷却媒体供給部から前記冷却媒体流路に導入するための第２連通路が設けられた第２の筐体とを含み、
前記第１連通路と前記第２連通路とは、第３連通路により連通可能に繋がれ、
前記第１の筐体は、前記第２の基板の第２の主表面と熱伝導可能なように前記第２の筐体に接触して配置される、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第３連通路は、前記第１の筐体と前記第２の筐体との接合面上に形成された複数の通風孔からなり、
前記複数の通風孔は、前記冷却供給部との間の距離が長くなるに従って開口面積が大きくなるように形成される、請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
負荷へ電力を供給可能に設けられた第１電源と、
前記負荷に対して前記第１電源と並列に接続された第２電源と、
前記第１電源および前記第２電源の温度調整を行なう温度調整装置とを備え、
前記温度調整装置は、
前記第１電源と前記第２電源とが冷却媒体の通流方向に沿って直列に配置されるように形成された冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路の前記第１電源側の一方端に設けられ、前記第１電源の上流部に前記冷却媒体を供給する第１の冷却媒体供給部と、
前記冷却媒体流路の前記第２電源側の他方端に設けられ、前記第２電源の上流部に前記冷却媒体を供給する第２の冷却媒体供給部と、
前記電源装置の雰囲気温度、前記電源の温度および前記蓄電装置の温度に基づいて、前記第１の冷却媒体供給部および前記第２の冷却媒体供給部のいずれか一方を選択的に作動させる選択手段とを含む、電源装置。
【請求項８】
前記選択手段は、前記電源装置の雰囲気温度が所定の閾値よりも高いとき、前記第１電源の温度が前記第２電源の温度よりも高いことに応じて、前記第１の冷却供給部を選択する一方で、前記第２電源の温度が前記第１電源の温度よりも高いことに応じて、前記第２の冷却媒体供給部を選択する、請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
前記選択手段は、前記電源装置の雰囲気温度が前記所定の閾値以下のとき、前記第１電源の温度が前記第２電源の温度よりも高いことに応じて、前記第２の冷却媒体供給部を選択する一方で、前記第２電源の温度が前記第１電源の温度よりも高いことに応じて、前記第１の冷却媒体供給部を選択する、請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記冷却媒体流路への前記冷却媒体の供給量を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１電源の温度が前記第２電源の温度よりも高いとき、前記第１電源の温度に基づいて前記冷却媒体の供給量を決定し、かつ、前記第２電源の温度が前記第１電源の温度よりも高いとき、前記第２電源の温度に基づいて前記冷却媒体の供給量を決定する、請求項９に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記第１電源は、二次電池であり、前記第２電源は、キャパシタである、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記負荷は、車両駆動用のモータであり、
前記電源装置は、車両に前記モータの電力供給源として搭載される、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関し、特に、二次電池とキャパシタとから電力供給可能な電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
【０００３】
また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、車両を適切に走行させつつエネルギー効率を向上させるためには、そのモータに対する負荷に応じた電力を供給し、回生時は効率良くエネルギーを回収することが求められる。
【０００５】
このような要求に対応するために、たとえば特許文献１には、二次電池とキャパシタとを並列に接続した蓄電装置をモータの電力供給源として搭載するハイブリッド型車両が開示される。
【０００６】
これによれば、蓄電部は、二次電池と電気二重層キャパシタとを並列に接続した電源となっている。コントローラは、車両の負荷変動が小さい状態である定速走行時などにおいて、エンジンの動力によって発電モータを動作させて発電を行ない、その発電した電力で蓄電部を充電する。一方、コントローラは、駆動モータの動力による車両駆動や車両の補機の駆動時などにおいて蓄電部を放電する。
【０００７】
ところで、二次電池をモータの電力供給源として搭載した車両においては、通常、充放電時において二次電池内部で発生する熱による電池温度の上昇を抑えるために、冷却装置が搭載される（たとえば特許文献２，３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７４５６５号公報
【特許文献２】特開平１１−１８０１６８号公報
【特許文献３】特開２００１−６６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これによれば、バッテリセルを複数個収納したバッテリボックスには、冷却ファンを駆動することにより冷却風が供給される。そして、供給された冷却風がバッテリセル間に設けられた間隙を通流することによりバッテリセルが冷却される。
【０００９】
上記の特許文献１のようにモータの電力供給源として二次電池とキャパシタとを備える車両においては、二次電池と同様に、キャパシタも充放電によって内部発熱が生じる。したがって、キャパシタに対しても冷却装置が必要となる。
【００１０】
ここで、二次電池とキャパシタとでは、内部抵抗の大小や化学反応の有無などに起因して、充放電時における発熱量に違いが生じる。そのため、二次電池およびキャパシタに別個に冷却装置を設け、それぞれの温度に基づいて冷却ファンから供給する冷却風量を個別に制御する構成が検討されている。
【００１１】
しかしながら、このような構成は、冷却ファンを複数個搭載する必要があるため、冷却装置全体を大型化することになり、搭載スペースの制約が厳しい車両の搭載には適さない場合がある。また、複数の冷却ファンの各々について冷却風量の制御が行なわれるため、制御が複雑化するという問題点が生じる。
【００１２】
さらには、二次電池およびキャパシタは充放電可能電力を維持するのに適した温度範囲を有するため、これらを当該温度範囲内となるように調整できれば、モータに対する電力供給の応答性のさらなる向上が期待される。
【００１３】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型化され簡素な構成の冷却装置を備えた電源装置を提供することである。
【００１４】
また、この発明の別の目的は、簡素な構成で温度調整が可能な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明によれば、電源装置は、負荷へ電力を供給可能に設けられ、負荷の駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に大きい第１電源と、負荷に対して第１電源と並列に接続され、負荷の駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に小さい第２電源と、第１電源および第２電源を冷却する冷却装置とを備える。冷却装置は、冷却媒体を第２電源の上流部に供給する冷却媒体供給部と、冷却媒体供給部により供給された冷却媒体を、第２電源を経由して第１電源に通流させるように形成された冷却媒体流路とを含む。
【００１６】
上記の電源装置によれば、低温側の第２電源を経由して高温側の第１電源に冷却媒体を通流させることにより、第１電源と第２電源とを共通の冷却装置を用いて冷却することができる。この結果、電源装置全体をコンパクトな構成とすることができる。
【００１７】
好ましくは、第１電源は、複数個の第１電源セルが第１の主表面に搭載される第１の基板と、第１の基板を収容し、冷却媒体流路を通流する冷却媒体を電源装置外部へ排出するための第１連通路が設けられた第１の筐体とを含む。第２電源は、複数個の第２電源セルが第１の主表面に搭載される第２の基板と、第２の基板を収容し、冷却媒体を冷却媒体供給部から冷却媒体流路に導入するための第２連通路が設けられた第２の筐体とを含む。第１連通路と第２連通路とは、第３連通路により連通可能に繋がれ、第２の筐体は、第１の基板の第２の主表面と熱伝導可能なように第１の筐体に接触して配置される。
【００１８】
上記の電源装置によれば、低温側の第２電源を経由して高温側の第１電源に冷却媒体を通流させるとともに、第１電源と第２電源との筐体間で熱交換を行なわせることにより、冷却装置を共通化でき、かつ、冷却効率を高めることができる。
【００１９】
好ましくは、第３連通路は、第１の筐体と第２の筐体との接合面上に形成された複数の通風孔からなる。複数の通風孔は、冷却媒体供給部との間の距離が長くなるに従って開口面積が大きくなるように形成される。
【００２０】
上記の電源装置によれば、第１電源に供給される冷却媒体の供給量が筐体内部で不均一になるのが解消される。したがって、第１電源を均等に冷却することができ、冷却効率を一段と高めることができる。
【００２１】
この発明の別の局面によれば、負荷へ電力を供給可能に設けられ、負荷の駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に大きい第１電源と、負荷に対して第１電源と並列に接続され、負荷の駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に小さい第２電源と、第１電源および第２電源の温度調整を行なう温度調整装置とを備える。温度調整装置は、冷却媒体を第１電源の上流部に供給する冷却媒体供給部と、冷却媒体供給部により供給された冷却媒体を、第１電源を経由して第２電源に通流させるように形成された冷却媒体流路とを含む。
【００２２】
上記の電源装置によれば、低温環境下では、高温側の第１電源から回収した熱エネルギーを用いて低温側の第２電源を昇温できるため、電力供給源の充放電可能電力の低下を抑制することができる。
【００２３】
好ましくは、第１電源は、複数個の第１電源セルが第１の主表面に搭載される第１の基板と、第１の基板を収容し、冷却媒体流路を通流する冷却媒体を電源装置外部へ排出するための第１連通路が設けられた第１の筐体とを含む。第２電源は、複数個の第２電源セルが第１の主表面に搭載される第２の基板と、第２の基板を収容し、冷却媒体を冷却媒体供給部から冷却媒体流路に導入するための第２連通路が設けられた第２の筐体とを含む。第１連通路と第２連通路とは、第３連通路により連通可能に繋がれ、第１の筐体は、第２の基板の第２の主表面と熱伝導可能なように第２の筐体に接触して配置される。
【００２４】
上記の電源装置によれば、高温側の第１電源を経由して低温側の第２電源に冷却媒体を通流させるとともに、第１電源と第２電源との筐体間で熱交換を行なわせることにより、第２電源を効率良く昇温することができる。
【００２５】
好ましくは、第３連通路は、第１の筐体と第２の筐体との接合面上に形成された複数の通風孔からなる。複数の通風孔は、冷却供給部との間の距離が長くなるに従って開口面積が大きくなるように形成される。
【００２６】
上記の電源装置によれば、第２電源に供給される冷却媒体の供給量が筐体内部で不均一になるのが解消される。したがって、第２電源を均等に昇温することができ、昇温効率を一段と高めることができる。
【００２７】
この発明の別の局面によれば、電源装置は、負荷へ電力を供給可能に設けられた第１電源と、負荷に対して第１電源と並列に接続された第２電源と、第１電源および第２電源の温度調整を行なう温度調整装置とを備える。温度調整装置は、第１電源と第２電源とが冷却媒体の通流方向に沿って直列に配置されるように形成された冷却媒体流路と、冷却媒体流路の第１電源側の一方端に設けられ、第１電源の上流部に冷却媒体を供給する第１の冷却媒体供給部と、冷却媒体流路の第２電源側の他方端に設けられ、第２電源の上流部に冷却媒体を供給する第２の冷却媒体供給部と、電源装置の雰囲気温度、電源の温度および蓄電装置の温度に基づいて、第１の冷却媒体供給部および第２の冷却媒体供給部のいずれか一方を選択的に作動する選択手段とを含む。
【００２８】
上記の電源装置によれば、第１電源および第２電源を共通して通流する冷却媒体を用いて冷却および昇温を選択的に行なうことができるため、第１電源および第２電源の温度調整装置を簡素に構築することができる。
【００２９】
好ましくは、選択手段は、電源装置の雰囲気温度が所定の閾値よりも高いとき、第１電源の温度が第２電源の温度よりも高いことに応じて、第１の冷却供給部を選択する一方で、第２電源の温度が第１電源の温度よりも高いことに応じて、第２の冷却媒体供給部を選択する。
【００３０】
上記の電源装置によれば、電源装置が常温のときには、低温側から高温側に冷却媒体が通流するように冷却媒体流路を選択することにより、共通の冷却媒体を用いて第１電源および第２電源を冷却することができる。
【００３１】
好ましくは、選択手段は、電源装置の雰囲気温度が所定の閾値以下のとき、第１電源の温度が第２電源の温度よりも高いことに応じて、第２の冷却媒体供給部を選択する一方で、第２電源の温度が第１電源の温度よりも高いことに応じて、第１の冷却媒体供給部を選択する。
【００３２】
上記の電源装置によれば、電源装置は低温のときには、高温側から低温側に冷却媒体が通流するように冷却媒体流路を選択することにより、一方から回収した熱エネルギーを用いて他方を昇温できる。
【００３３】
好ましくは、電源装置は、冷却媒体流路への冷却媒体の供給量を制御する制御手段をさらに備える。制御手段は、第１電源の温度が第２電源の温度よりも高いとき、第１電源の温度に基づいて冷却媒体の供給量を決定し、かつ、第２電源の温度が第１電源の温度よりも高いとき、第２電源の温度に基づいて冷却媒体の供給量を決定する。
【００３４】
上記の電源装置によれば、高温側の温度に基づいて冷却媒体の供給量を決定することにより、冷却媒体を共用することによっても温度調整を効率的に行なうことができる。
【００３５】
好ましくは、第１電源は、二次電池であり、第２電源は、キャパシタである。
上記の電源装置によれば、二次電池およびキャパシタの充放電可能電力の低下が抑えられるため、これらの併用による負荷の駆動応答性を保つことができる。
【００３６】
好ましくは、負荷は、車両駆動用のモータであり、電源装置は、車両にモータの電力源として搭載される。
【００３７】
上記の電源装置によれば、電源装置の小型化が可能であるため、搭載スペースの制約が厳しい車両への搭載に適している。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によれば、小型化され簡素な構成の冷却装置を備えた電源装置を実現することができる。
【００３９】
また、簡素な構成で、電源装置を構成する複数の電源の温度調整を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４１】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源装置が適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【００４２】
図１を参照して、モータ駆動装置１００は、バッテリＢと、昇圧コンバータ１２と、蓄電装置Ｃ１と、コンデンサＣ２と、インバータ１４，３１と、電圧センサ１０，１１，１３と、電流センサ２４，２８と、温度センサ２０〜２２と、冷却装置４０と、システムリレーＳＲＢ１〜ＳＲＢ３，ＳＲＣ１，ＳＲＣ２と、抵抗Ｒ１と、制御装置３０とを備える。
【００４３】
エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの燃料の燃焼エネルギーを源として駆動力を発生する。エンジンＥＮＧの発生する駆動力は、図１の太斜線で示すように、動力分割機構ＰＳＤにより、２つの経路に分割される。一方は、図示しない減速機を介して車輪を駆動する駆動軸に伝達する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１へ伝達する経路である。
【００４４】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、以下に示すように、モータジェネレータＭＧ１は、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２は、主として電動機として動作する。
【００４５】
詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、三相交流回転機であり、加速時において、エンジンＥＮＧを始動する始動機として用いられる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリＢおよび／または蓄電装置Ｃ１からの電力の供給を受けて電動機として駆動し、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。
【００４６】
さらに、エンジンＥＮＧの始動後において、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤを介して伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力によって回転されて発電する。
【００４７】
モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、車両の運転状態や蓄電装置Ｃ１の蓄電エネルギーおよびバッテリＢの充電量によって使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時においては、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、そのままモータジェネレータＭＧ２を駆動させる電力となる。一方、バッテリＢの充電量または蓄電装置Ｃ１の蓄電エネルギーが所定の値よりも低いときには、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、インバータ１４によって交流電力から直流電力に変換されて、バッテリＢまたは蓄電装置Ｃ１に蓄えられる。
【００４８】
モータジェネレータＭＧ２は、三相交流回転機であり、バッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１に蓄えられた電力とモータジェネレータＭＧ１が発電した電力との少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機を介して車輪の駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。
【００４９】
また、車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、減速機を介して車輪により回転されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力は、インバータ３１を介してバッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１に充電される。
【００５０】
バッテリＢは、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池などの二次電池から成る。他にも、バッテリＢは、燃料電池であってもよい。電圧センサ１０は、バッテリＢから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。温度センサ２０は、バッテリＢの温度（以下、バッテリ温度とも称する）Ｔｂを検出し、その検出したバッテリ温度Ｔｂを制御装置３０へ出力する。
【００５１】
システムリレーＳＲＢ１および抵抗Ｒ１は、バッテリＢの正極と昇圧コンバータ１２との間に直列に接続される。システムリレーＳＲＢ２は、バッテリＢの正極と昇圧コンバータ１２との間に、システムリレーＳＲＢ１および抵抗Ｒ１に並列に接続される。システムリレーＳＲＢ３は、バッテリＢの負極と昇圧コンバータ１２との間に接続される。
【００５２】
システムリレーＳＲＢ１〜ＳＲＢ３は、制御装置３０からの信号ＳＥＢによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲＢ１〜ＳＲＢ３は、制御装置３０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥＢによりオンされ、制御装置３０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥＢによりオフされる。
【００５３】
昇圧コンバータ１２は、バッテリＢから供給された直流電圧Ｖｂを任意のレベルを有する昇圧電圧に昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣに応じて昇圧した直流電圧ＶｂをコンデンサＣ２に供給する。また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４および／またはインバータ３１から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。
【００５４】
蓄電装置Ｃ１は、電源ラインＰＬ１とアースラインＰＬ２とに対してバッテリＢを並列に接続される。蓄電装置Ｃ１は、直列に接続された複数個のキャパシタを含む。複数個のキャパシタは、たとえば電気二重層キャパシタからなる。電圧センサ１１は、蓄電装置Ｃ１の両端の電圧（以下、端子間電圧とも称する）Ｖｃを検出して制御装置３０へ出力する。温度センサ２１は、蓄電装置Ｃ１の温度（以下、キャパシタ温度とも称する）Ｔｃを検出し、その検出したキャパシタ温度Ｔｃを制御装置３０へ出力する。
【００５５】
システムリレーＳＲＣ１は、電源ラインＰＬ１と蓄電装置Ｃ１の正電極との間に接続される。システムリレーＳＲＣ２は、アースラインＰＬ２と蓄電装置Ｃ１の負電極との間に接続される。システムリレーＳＲＣ１，ＳＲＣ２は、制御装置３０からの信号ＳＥＣによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲＣ１，ＳＲＣ２は、制御装置３０からのＨレベルの信号ＳＥＣによりオンされ、制御装置３０からのＬレベルの信号ＳＥＣによりオフされる。
【００５６】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４，３１へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍ（インバータ１４，３１の入力電圧に相当）を検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００５７】
インバータ１４は、コンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２または蓄電装置Ｃ１から直流電圧が供給されると、制御装置３０からの制御信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００５８】
また、インバータ１４は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介し蓄電装置Ｃ１または昇圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速を中止）させることを含む。
【００５９】
インバータ３１は、コンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２または蓄電装置Ｃ１から直流電圧が供給されると、制御装置３０からの制御信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００６０】
また、インバータ３１は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して蓄電装置Ｃ１または昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００６１】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。電流センサ２８は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。
【００６２】
制御装置３０は、図示しない外部ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受け、イグニッションキー（図示せず）から信号ＩＧを受ける。なお、信号ＩＧは、ＨレベルまたはＬレベルからなる。
【００６３】
さらに、制御装置３０は、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受け、電圧センサ１１から蓄電装置Ｃ１の端子間電圧Ｖｃを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍを受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴ１を受け、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２を受ける。
【００６４】
制御装置３０は、インバータ１４の入力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１に基づいてインバータ１４がモータジェネレータＭＧ１を駆動するときにインバータ１４のＩＧＢＴ素子（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。
【００６５】
また、制御装置３０は、インバータ３１の入力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて、インバータ３１がモータジェネレータＭＧ２を駆動するときにインバータ３１のＩＧＢＴ素子（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。
【００６６】
さらに、制御装置３０は、インバータ１４がモータジェネレータＭＧ１を駆動するとき、バッテリＢの直流電圧Ｖｂ、インバータ１４の入力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００６７】
また、制御装置３０は、インバータ３１がモータジェネレータＭＧ２を駆動するとき、バッテリＢの直流電圧Ｖｂ、インバータ３１の入力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００６８】
さらに、制御装置３０は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、インバータ３１の入力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。
【００６９】
以上のように、この発明によるモータ駆動装置１００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を力行モードで駆動させるときに必要な電力は、バッテリＢに蓄えられている電力に加えて、蓄電装置Ｃ１に蓄えられている電力を用いる。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を回生モードで駆動させたときに発電した電力を、バッテリＢと蓄電装置Ｃ１とに充電する。特に、蓄電装置Ｃ１を構成するキャパシタに大容量の電気二重層キャパシタを採用することにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に迅速に電力を供給でき、モータ駆動時の応答性を高めることができる。この結果、車両の走行性能を確保することができる。
【００７０】
ここで、モータ駆動装置１００に蓄電装置Ｃ１を搭載した場合、バッテリＢと同様に、蓄電装置Ｃ１に対しても、充放電時の内部発熱による温度上昇を抑えるための冷却装置を設ける必要が生じる。
【００７１】
これには、蓄電装置Ｃ１とバッテリＢとでは充放電動作に伴なう発熱量が互いに異なることに起因して、バッテリＢの冷却装置とは別個に、蓄電装置Ｃ１に対して冷却装置を設置して個別に冷却媒体の供給量を制御する構成とすれば、バッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１をともに確実に冷却することができる。
【００７２】
その一方で、バッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１のそれぞれに冷却装置を設置したことにより、モータ駆動装置１００全体が大型化する、また、冷却装置の制御が複雑化するといった問題が生じてしまう。
【００７３】
そこで、この発明による電源装置は、共通の冷却装置４０を用いてバッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１を冷却する構成とする。以下に、冷却装置４０の構成を説明する。
【００７４】
図２は、この発明の実施の形態１による冷却装置の全体構成図である。
図２を参照して、冷却装置４０は、蓄電装置Ｃ１側に設置された冷却ファンＦ１０と、バッテリＢ側に設置された排気口４４と、冷却ファンＦ１０から取り込まれた冷却風を通流させるための冷却風流路とを備える。
【００７５】
詳細には、蓄電装置Ｃ１は、筐体５０を外装部材として、筐体５０の底面上に搭載された複数個のキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５が収容された構造からなる。複数個のキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５の上面と筐体５０との間、および積層されたキャパシタセルの間には、冷却風流路としての間隙が形成されている。この間隙は、後述するように、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５に対して下流側において、バッテリＢの筐体５２に形成された間隙と連通している。
【００７６】
バッテリＢは、筐体５２を外装部材として、筐体５２内部に積層された複数個の電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を搭載した基板が収容された構造からなる。電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の上面と筐体５２との間、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を搭載した基板の裏面と筐体５２との間、および積層された電池セルの間には、冷却風流路としての間隙が形成されている。
【００７７】
そして、バッテリＢと蓄電装置Ｃ１とは、図２に示すように、筐体５０の上方に筐体５２が積層されるように配置される。このとき、筐体５０と筐体５２との接触面には開口部４６が設けられ、筐体５０内部の間隙と筐体５２内部の間隙とが連通可能となっている。なお、開口部４６は、冷却風流路のキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５に対して下流側に設けられる。
【００７８】
冷却ファンＦ１０は、蓄電装置Ｃ１の筐体５０の一方側面に配置される。冷却ファンＦ１０の上流側には、冷却風を取り込むための吸気ダクト（図示せず）が設けられる。
【００７９】
排気口４４は、バッテリＢの筐体５２の一方側面に配置される。排気口４４の下流側には、冷却風流路を通流した冷却風を外部に排出するための排気ダクト（図示せず）が設けられる。
【００８０】
以上の構成において、送風ファンＦ１０から取り込まれた冷却風は、図中の矢印で示す方向に沿って通流する。具体的には、冷却風は、最初に蓄電装置Ｃ１の筐体５０内部に形成された間隙を通流する。これにより、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５が冷却される。続いて、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５を経由した冷却風は、開口部４６を通じてバッテリＢの筐体５２内部に導入される。筐体５２内部に導入された冷却風は、図中の矢印で示すように、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を搭載した基板の裏面と筐体５２との間の間隙を通流し、その後、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の上面と筐体５２との間の間隙に流れ込む。そして、冷却風は、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の上面と筐体５２との間の間隙、および電池セル間の間隙を通流して電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を冷却する。電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を冷却した後の冷却風は、排気口４４を介して筐体５２の外部へ排出される。
【００８１】
図２の冷却装置４０によれば、蓄電装置Ｃ１を冷却した後の冷却風を用いてバッテリＢが冷却される。これは、以下に述べるように、蓄電装置Ｃ１がバッテリＢに対して負荷駆動に伴なう充放電による発熱量が相対的に小さく、それゆえに、バッテリＢに対して低温であることに基づく。
【００８２】
詳細には、図１のモータ駆動装置１００において、蓄電装置Ｃ１を構成する電気二重層キャパシタは、バッテリＢを構成する二次電池と比較して、急速な充放電が可能である。そのため、ハイブリッド自動車の加速時やエンジン始動時など短時間に大きな出力が必要とされる場合に、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への電力供給を蓄電装置Ｃ１に主として行なわせることにより、モータ駆動時の応答性を確保することができる。
【００８３】
図３は、ハイブリッド自動車の加速時における出力パワー構成を説明するためのタイミングチャートである。
【００８４】
図３を参照して、時刻ｔ０を起点としてアクセルが全開（アクセル開度が１００％）されたことに応じて、車両全体の出力パワー（トータルパワー）は、エンジンによって発生された出力パワー（エンジン出力パワー）に、モータジェネレータＭＧ２によって発生したパワーが加算されて増加する。
【００８５】
このとき、モータジェネレータＭＧ２では、バッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１から供給される電気エネルギーを源として出力パワーを発生する。そして、供給される電気エネルギーは、最初に、急速放電が可能な蓄電装置Ｃ１から出力パワーが供給され、これに追随してバッテリＢから出力パワーが供給される構成となっている。なお、蓄電装置Ｃ１からの出力パワー（図中の斜線領域に相当）は、蓄電装置Ｃ１の端子間電圧Ｖｃとモータ駆動装置１００のシステム電圧（インバータ１４，３１の入力電圧Ｖｍに相当）との電圧差に応じたものとなっている。
【００８６】
これによれば、全開加速時には、蓄電装置Ｃ１からの迅速な電力供給によってモータジェネレータＭＧ２の出力パワーが急峻に増加するため、車両全体の出力パワーを短時間で増加させることができる。これにより、滑らかで応答性の良い加速特性が実現される。
【００８７】
このように蓄電装置Ｃ１は、バッテリＢのアシストを役割とするため、モータジェネレータＭＧ２への電力供給時に通電される時間は、バッテリＢの通電時間に対して相対的に短くなる。そのため、蓄電装置Ｃ１内部の発熱量は、バッテリＢ内部の発熱量と比べて少なく、蓄電装置Ｃ１がバッテリＢよりも低温であることが一般的である。
【００８８】
そこで、本実施の形態による電源装置は、図１における冷却装置４０に、図２に示す冷却構造を採用することにより、バッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１を共通の冷却風で冷却する構成とする。
【００８９】
すなわち、冷却装置４０は、冷却媒体流路において、低温側の蓄電装置Ｃ１を高温側のバッテリＢの上流側に配置することを特徴とする。かかる配置を行なうことにより、蓄電装置Ｃ１を経由してバッテリＢに冷却風を通流させることにより、共通の冷却風を用いてバッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１を冷却することができる。この結果、バッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１にそれぞれ冷却装置を設置するのに対し、モータ駆動装置全体を小型化することができる。
【００９０】
そして、送風ファンＦ１０から冷却風流路に供給される冷却風の送風量を、高温側のバッテリＢの温度に基づいて決定することにより、双方を確実に冷却することができる。
【００９１】
具体的には、制御装置３０は、温度センサ２０からのバッテリ温度Ｔｂに基づいて冷却ファンＦ１０の送風量Ｖ１０を決定し、その決定した送風量Ｖ１０を指示する信号Ｖ１０を生成して冷却ファンＦ１０へ出力する。
【００９２】
これにより、冷却ファンＦ１０では、信号Ｖ１０により指定された送風量Ｖ１０となるように内部のファンモータを駆動するインバータの制御デューティ指令値が決定される。そして、その決定した制御デューティ指令値に基づいてインバータが補機バッテリからの直流電力を交流電力に変換してファンモータを駆動する。この結果、冷却ファンＦ１０から取り込まれ、蓄電装置Ｃ１の上流側に供給された送風量Ｖ１０の冷却風は、低温側の蓄電装置Ｃ１を最初に冷却し、その後高温側のバッテリＢを冷却する。
【００９３】
さらに、図２の冷却装置４０は、蓄電装置Ｃ１およびバッテリＢを、筐体５０の上方に筐体５２が積層されるように配置することにより、バッテリＢをより効率良く冷却することができる。
【００９４】
詳細には、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の内部で発生した熱は、これらを搭載した基板および当該基板裏面に形成された間隙を介して蓄電装置Ｃ１の筐体５２に伝搬する。すなわち、蓄電装置Ｃ１はバッテリＢに対して低温であることから、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６は、冷却風との熱交換によって冷却されるのに加えて、蓄電装置Ｃ１の筐体５２との熱交換によっても冷却される。この結果、バッテリＢを効率良く冷却することができる。
【００９５】
なお、蓄電装置Ｃ１の筐体５０に伝搬された熱は、筐体５０内部を通流する冷却風に吸収されるため、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５に伝わることはない。
【００９６】
［変更例］
図４は、この発明の実施の形態１の変更例による冷却装置の全体構成図である。なお、図４の冷却装置４０Ａは、図２の冷却装置４０に対して、蓄電装置Ｃ１の筐体５０とバッテリＢの筐体５２とが接触する部分の構造を変更したものである。よって、図２と重複する部分についての詳細な説明は繰り返さない。
【００９７】
図４を参照して、バッテリＢと蓄電装置Ｃ１とは、筐体５０の上方に筐体５２が積層されるように配置される。そして、筐体５０の上方側面と筐体５２の下方側面とは、接合面５４により接合される。
【００９８】
接合面５４は、複数の開口部５６を有する。複数の開口部５６により、筐体５０内部の間隙と筐体５２内部の間隙とは連通している。
【００９９】
以上の構成において、送風ファンＦ１０から取り込まれた冷却風は、図中の矢印で示す方向に沿って通流する。具体的には、冷却風は、最初に蓄電装置Ｃ１の筐体５０内部に形成された間隙を通流する。これにより、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５が冷却される。続いて、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５を経由した冷却風は、複数の開口部５６を通じてバッテリＢの筐体５２内部に導入される。筐体５２内部に導入された冷却風は、図中の矢印で示すように、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６と筐体５２との間の間隙、および電池セル間の間隙を通流して電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を冷却する。電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を冷却した後の冷却風は、排気口４４を介して筐体５２の外部へ排出される。
【０１００】
すなわち、図４の冷却装置４０Ａにおいて、接合面５４に設けられた複数の開口部５６は、蓄電装置Ｃ１内部を通流した冷却風をバッテリＢ内部に導入するための通風孔として機能する。
【０１０１】
ここで、複数の開口部５６においては、冷却風流路に対して上流側に位置する開口部と下流側に位置する開口部とでは、冷却風の供給位置（送風ファンＦ１０に相当）から流路長が異なる。そのため、両者では流路抵抗に伴なう圧力損失が異なり、送風量が不均一になる。これにより、開口部５６を通過した冷却風の供給を受けるバッテリＢにおいては、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を均等に冷却することが困難となる。
【０１０２】
そこで、本変更例による冷却装置４０Ａは、接合面５４に配される複数の開口部５６を、冷却風の流れる方向に沿って開口面積が異なるように形成する構成とする。
【０１０３】
具体的には、図５に示すように、複数の開口部５６を、配置位置が冷却風流路に対して下流側になるに従って開口面積が大きくなるように形成する。図５の例では、吸気口４４から最も近くに位置する開口部５６ａが最も開口面積が小さく、かつ、吸気口４４から最も離れて位置する開口部５６ｅが最も開口面積が大きくなるように形成される。なお、開口部５６ａ〜５６ｅの開口面積については、吸気口４４から各々の開口部までの冷却風流路の流路長の違いによる圧力損失差がなくなるように設定される。
【０１０４】
したがって、本変更例による冷却装置４０Ａによれば、個々の電池セルへの冷却風量を均一にすることができる。この結果、バッテリＢを均等に冷却することができ、冷却効率を一段と高めることができる。
【０１０５】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、モータの電力供給源となるバッテリおよび蓄電装置を共通の冷却装置を用いて冷却することができるため、モータ駆動装置全体をコンパクトな構成とすることができる。
【０１０６】
なお、本実施の形態では、バッテリの上方に蓄電装置を配置した構成について説明したが、冷却媒体流路に対して蓄電装置がバッテリの上流側に配置される限りにおいて、必ずしもバッテリと蓄電装置との位置関係を限定するものではない。したがって、蓄電装置の上方にバッテリを配置すること、または蓄電装置とバッテリとを水平方向に並べて配置する構成としても良い。
【０１０７】
［実施の形態２］
先の実施の形態１で説明したように、低温の蓄電装置Ｃ１の上方に高温のバッテリＢを積層して配置し、かつ、低温の蓄電装置Ｃ１から高温のバッテリＢに向かって冷却風が通流するように冷却風流路を形成することにより、共通の冷却風を用いて蓄電装置Ｃ１およびバッテリＢの双方を効率良く冷却することができる。
【０１０８】
その一方で、低温環境下では、蓄電装置Ｃ１の温度が低下することによって蓄電装置Ｃ１の充放電可能電力が低下する場合が起こり得る。この場合、蓄電装置Ｃ１からの迅速な電力供給が不可能となるため、ハイブリッド車両の加速特性を悪化させることになる。
【０１０９】
そこで、低温環境下、たとえば寒冷地などにおいては、図１の冷却装置４０に図７に示す冷却構造を採用することにより、蓄電装置Ｃ１を昇温して充放電特性の低下を抑えることができる。
【０１１０】
図６は、この発明の実施の形態２による冷却装置の全体構成図である。
図６を参照して、冷却装置４０Ｂは、図２の冷却装置４０に対して、バッテリＢと蓄電装置Ｃ１との配置における上下の位置関係を変更したものである。すなわち、バッテリＢの筐体５２の上方に蓄電装置Ｃ１の筐体５０が積層されるように配置される。
【０１１１】
バッテリＢは、筐体５２を外装部材として、筐体５２の底面上に搭載された複数個の電池セルＢＣ１〜ＢＣ６が収容された構造からなる。電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の上面と筐体５２との間、および積層された電池セルの間には、冷却風流路としての間隙が形成されている。この間隙は、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６に対して下流側において、蓄電装置Ｃ１の筐体５０に形成された間隙と連通している。
【０１１２】
蓄電装置Ｃ１は、筐体５０を外装部材として、筐体５０内部に積層された複数個のキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５を搭載した基板が収容された構造からなる。キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５の上面と筐体５０との間、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５を搭載した基板の裏面と筐体５０との間、および積層されたキャパシタセルの間には、冷却風流路としての間隙が形成されている。
【０１１３】
そして、バッテリＢと蓄電装置Ｃ１とは、図６に示すように、筐体５２の上方に筐体５０が積層されるように配置される。このとき、筐体５２と筐体５０との接触面には開口部４６が設けられ、筐体５２内部の間隙と筐体５０内部の間隙とが連通可能となっている。なお、開口部４６は、冷却風流路の電池セルＢＣ１〜ＢＣ６に対して下流側に設けられる。
【０１１４】
冷却ファンＦ１０は、バッテリＢの筐体５２の一方側面に配置される。冷却ファンＦ１０の上流側には、冷却風を取り込むための吸気ダクト（図示せず）が設けられる。
【０１１５】
排気口４４は、蓄電装置Ｃ１の筐体５０の一方側面に配置される。排気口４４の下流側には、冷却風流路を通流した冷却風を外部に排出するための排気ダクト（図示せず）が設けられる。
【０１１６】
以上の構成において、冷却ファンＦ１０から取り込まれた冷却風は、図中の矢印で示す方向に沿って通流する。具体的には、冷却風は、最初にバッテリＢの筐体５２内部に形成された間隙を通流する。続いて、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を経由した冷却風は、開口部４６を通じて蓄電装置Ｃ１の筐体５０内部に導入される。筐体５０内部に導入された冷却風は、図中の矢印で示すように、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５を搭載した基板の裏面と筐体５０との間の間隙を通流し、その後、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５の上面と筐体５０との間の間隙に流れ込む。そして、冷却風は、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５の上面と筐体５０との間の間隙、およびキャパシタセル間の間隙を通流し、その後、排気口４４を介して筐体５０の外部へ排出される。
【０１１７】
図６の冷却装置４０Ｂによれば、バッテリＢとの間の熱交換によって暖められた冷却風は、蓄電装置Ｃ１を通流することにより、蓄電装置Ｃ１は、冷却風の熱エネルギーを回収して暖められる。したがって、冷却風を媒体としてバッテリＢの放熱を用いて蓄電装置Ｃ１を昇温することにより、蓄電装置Ｃ１の充放電可能電力の低下を抑制することができる
さらに、冷却装置４０Ｂによれば、蓄電装置Ｃ１およびバッテリＢを筐体５２の上方に筐体５０が積層されるように配置したことにより、蓄電装置Ｃ１をより効率良く昇温することができる。
【０１１８】
詳細には、電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の内部で発生した熱は、筐体５２およびキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５が搭載された基板の裏面に形成された間隙を介して当該基板に伝搬する。キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５は、冷却風との熱交換により暖められるとともに、当該基板との熱交換によっても暖められる。この結果、蓄電装置Ｃ１を効率良く昇温することができる。
【０１１９】
なお、図６の冷却装置４０Ｂについても、バッテリＢの筐体５２と蓄電装置Ｃ１の筐体５０の接合面に図５に示す構成を適用することができる。これによれば、バッテリＢとの熱交換により暖められた冷却風がキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５に均等に供給されるため、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５の温度むらをなくし、均等に昇温することができる。
【０１２０】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、低温環境下では、バッテリから回収した熱エネルギーを用いて蓄電装置を昇温することができるため、電源装置の充放電電力の低下を抑制することができる。
【０１２１】
［実施の形態３］
図７は、この発明の実施の形態３における冷却装置の概略構成図である。
【０１２２】
図７を参照して、冷却装置４０Ｃは、蓄電装置Ｃ１側に設置された冷却ファンＦ１と、バッテリＢ側に設置された冷却ファンＦ２と、冷却ファンＦ１，Ｆ２から供給された冷却風を通流させるための冷却風流路とを備える。
【０１２３】
具体的には、蓄電装置Ｃ１は、筐体５０を外装部材として、筐体５０内部に積層された複数個のキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５が収容された構造からなる。複数個のキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５は、基本的に同様の構造からなり、電気的に直列に接続される。キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５の上面および下面と筐体５０との間、および、積層されたキャパシタセルの間には、冷却風を通流させることができるように、冷却風流路としての間隙が形成されている。
【０１２４】
バッテリＢは、筐体５２を外装部材として、筐体５２内部に積層された複数個の電池セルＢＣ１〜ＢＣ６が収容された構造からなる。複数個の電池セルＢＣ１〜ＢＣ６は、基本的に同様の構造からなり、電気的に直列に接続される。電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の上面および下面と筐体５２との間、および、積層された電池セルの間には、冷却風を通流させることができるように、冷却風流路としての間隙が形成されている。
【０１２５】
冷却ファンＦ１は、蓄電装置Ｃ１の筐体５０の一方側面に配置される。冷却ファンＦ１の上流側には、冷却風を取り込むための吸気ダクト（図示せず）が設けられる。
【０１２６】
蓄電装置Ｃ１の筐体５０の他方側面は、開口端面となっており、同じく開口端面を構成するバッテリＢの筐体５２の一方側面と連結される。すなわち、筐体５０内部に形成された間隙と筐体５２内部に形成された間隙とは連通しており、共通の冷却風流路を形成する。
【０１２７】
冷却ファンＦ２は、バッテリＢの筐体５０の他方側面に配置される。冷却ファンＦ２の上流側には、冷却風を取り込むための吸気ダクト（図示せず）が設けられる。
【０１２８】
そして、冷却ファンＦ１と冷却ファンＦ２とは、後述する方法によって制御装置３０からの信号Ｖ１，Ｖ２に応じて選択的に駆動される。冷却ファンＦ１を選択的に駆動したときには、冷却ファンＦ１から取り込まれた冷却風は、冷却風流路を図中の矢印ＬＮ１で示す方向に沿って通流する。
【０１２９】
このとき、冷却風は、最初に、蓄電装置Ｃ１の筐体５０内部に形成された間隙を通流してキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５を冷却し、続いて、バッテリＢの筐体５２内部に形成された間隙を通流して電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を冷却する。最後に、冷却ファンＦ２を排気口として外部に排出される。
【０１３０】
すなわち、冷却ファンＦ１を駆動したときには、冷却風は、蓄電装置Ｃ１の上流側に供給され、蓄電装置Ｃ１を経由してバッテリＢに通流する。これにより、バッテリＢは、蓄電装置Ｃ１を冷却した後の冷却風により冷却される。
【０１３１】
一方、冷却ファンＦ２を選択的に駆動したときには、冷却ファンＦ２から取り込まれた冷却風は、冷却風流路を図中の矢印ＬＮ２で示す方向に沿って通流する。
【０１３２】
このとき、冷却風は、最初に、バッテリＢの筐体５２内部に形成された間隙を通流して電池セルＢＣ１〜ＢＣ６を冷却し、続いて、蓄電装置Ｃ１の筐体５０内部に形成された間隙を通流してキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５を冷却する。最後に、冷却ファンＦ１を排気口として外部に排出される。
【０１３３】
すなわち、冷却ファンＦ２を駆動したときには、冷却風は、バッテリＢの上流側に供給され、バッテリＢを経由して蓄電装置Ｃ１に通流する。これにより、蓄電装置Ｃ１は、バッテリＢを冷却した後の冷却風により冷却される。
【０１３４】
以上のように、本実施の形態による冷却装置４０Ｃによれば、共通の冷却風流路に設けられた冷却ファンＦ１，Ｆ２を選択的に駆動することにより、冷却風の流れる方向が切換えられる。冷却装置４０Ｃは、先述の冷却装置４０に対して、冷却ファンの個数が増えるものの、蓄電装置Ｃ１およびバッテリＢを冷却する機能に加えて、これらの昇温する機能を併せ持つ。すなわち、冷却装置４０Ｃは、蓄電装置Ｃ１およびバッテリＢの温度調節装置を構成する。
【０１３５】
以下に、冷却ファンＦ１，Ｆ２の駆動制御について説明する。
冷却ファンＦ１，Ｆ２の駆動制御は、制御装置３０によって行なわれる。制御装置３０は、温度センサ２０からバッテリ温度Ｔｂを受け、温度センサ２１からキャパシタ温度Ｔｃを受け、温度センサ２２から電源装置周辺の雰囲気温度Ｔｉを受ける。そして、制御装置３０は、これらの温度情報に基づいて、駆動させる冷却ファンを選択する。
【０１３６】
詳細には、最初に、制御装置３０は、雰囲気温度Ｔｉが所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄよりも高いか否かを判定する。なお、所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄは、たとえばバッテリＢの入出力可能電力に低下が見られるときの雰囲気温度Ｔｉに設定される。そして、制御装置３０は、その判定結果に応じて、以下に述べる方法によって駆動させる冷却ファンを選択する。これによれば、電源装置が常温時と低温時とでは異なる方法によって駆動用の冷却ファンが選択される。
【０１３７】
（１）電源装置が常温状態のとき
制御装置３０は、雰囲気温度Ｔｉが所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄよりも高いと判定されると、続いて、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃよりも高いか否かを判定する。
【０１３８】
このとき、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃよりも高いと判定されたときには、制御装置３０は、冷却ファンＦ１を駆動用の冷却ファンに選択する。そして、制御装置３０は、バッテリ温度Ｔｂに基づいて冷却ファンＦ１の送風量Ｖ１を決定し、その決定した送風量Ｖ１を指示する信号Ｖ１を生成して冷却ファンＦ１へ出力する。
【０１３９】
これにより、冷却ファンＦ１では、信号Ｖ１により指定された送風量Ｖ１となるように内部のファンモータを駆動するインバータの制御デューティ指令値が決定される。そして、その決定した制御デューティ指令値に基づいてインバータが補機バッテリからの直流電力を交流電力に変換してファンモータを駆動する。この結果、冷却ファンＦ１から取り込まれ、蓄電装置Ｃ１の上流側に供給された送風量Ｖ１の冷却風は、低温側の蓄電装置Ｃ１を最初に冷却し、その後高温側のバッテリＢを冷却する。
【０１４０】
一方、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃ以下と判定されたときには、制御装置３０は、冷却ファンＦ２を駆動用の冷却ファンに選択する。そして、制御装置３０は、キャパシタ温度Ｔｃに基づいて冷却ファンＦ２の送風量Ｖ２を決定し、その決定した送風量Ｖ２を指示する信号Ｖ２を生成して冷却ファンＦ２へ出力する。
【０１４１】
これにより、冷却ファンＦ２では、信号Ｖ２により指定された送風量Ｖ２となるように内部のファンモータを駆動するインバータの制御デューティ指令値が決定される。そして、その決定した制御デューティ指令値に基づいてインバータが補機バッテリからの直流電力を交流電力に変換してファンモータを駆動する。この結果、冷却ファンＦ２から取り込まれ、バッテリＢの上流側に供給された送風量Ｖ２の冷却風は、低温側のバッテリＢを最初に冷却し、その後高温側の蓄電装置Ｃ１を冷却する。
【０１４２】
以上のように、電源装置の雰囲気温度Ｔｉが所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄよりも高いとき、すなわち、電源装置が常温状態にあるときには、低温側の蓄電装置Ｃ１（またはバッテリＢ）から高温側のバッテリＢ（または蓄電装置Ｃ１）に向かって冷却風を通流させることにより、共通の冷却風を用いてバッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１を冷却することができる。
【０１４３】
さらに、冷却風の送風量を高温側のバッテリＢ（または蓄電装置Ｃ１）の温度に基づいて決定することにより、双方を確実に冷却することができる。
【０１４４】
（２）電源装置が低温状態のとき
制御装置３０は、雰囲気温度Ｔｉが所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄ以下と判定されたときには、続いて、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃよりも高いか否かを判定する。
【０１４５】
そして、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃよりも高いと判定されたとき、制御装置３０は、冷却ファンＦ２を駆動用の冷却ファンに選択する。そして、制御装置３０は、バッテリ温度Ｔｂに基づいて冷却ファンＦ２の送風量Ｖ２を決定し、その決定した送風量Ｖ２を指示する信号Ｖ２を生成して冷却ファンＦ２へ出力する。
【０１４６】
これにより、冷却ファンＦ２では、信号Ｖ２により指定された送風量Ｖ２となるように内部のファンモータを駆動するインバータの制御デューティ指令値が決定され、その決定した制御デューティ指令値に基づいてファンモータが駆動される。この結果、冷却ファンＦ２から取り込まれ、バッテリＢの上流側に供給された送風量Ｖ２の冷却風は、高温側のバッテリＢを経由して低温側の蓄電装置Ｃ１を通流する。
【０１４７】
このとき、バッテリＢとの間の熱交換によって暖められた冷却風は、蓄電装置Ｃ１を通流する。これにより、蓄電装置Ｃ１は、冷却風の熱エネルギーを回収して暖められる。蓄電装置Ｃ１を構成する電気二重層キャパシタは、静電容量に温度依存性を有しており、バッテリＢと同様に、温度の低下により充放電可能電力が低下するという性質を有する。そのため、蓄電装置Ｃ１が低温時においては、冷却風を媒体としてバッテリＢの熱を用いて蓄電装置Ｃ１を昇温することにより、充放電可能電力の低下を抑制することができる。
【０１４８】
一方、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃ以下と判定されたときには、制御装置３０は、冷却ファンＦ１を駆動用の冷却ファンに選択する。そして、制御装置３０は、キャパシタ温度Ｔｃに基づいて冷却ファンＦ１の送風量Ｖ１を決定し、その決定した送風量Ｖ１を指示する信号Ｖ１を生成して冷却ファンＦ１へ出力する。
【０１４９】
これにより、冷却ファンＦ１では、信号Ｖ１により指定された送風量Ｖ１となるように内部のファンモータを駆動するインバータの制御デューティ指令値が決定され、その決定した制御デューティ指令値に基づいてファンモータが駆動される。この結果、冷却ファンＦ１から取り込まれ、蓄電装置Ｃ１の上流側に供給された送風量Ｖ１の冷却風は、高温側の蓄電装置Ｃ１を経由して低温側のバッテリＢを通流する。
【０１５０】
このとき、蓄電装置Ｃ１との間の熱交換によって暖められた冷却風は、バッテリＢを通流する。これにより、バッテリＢは、冷却風の熱エネルギーを回収して暖められ、充放電可能電力の低下が抑えられる。
【０１５１】
以上のように、電源装置の雰囲気温度Ｔｉが所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄ以下のとき、すなわち、電源装置が低温状態にあるときには、高温側のバッテリＢ（または蓄電装置Ｃ１）から低温側の蓄電装置Ｃ１（またはバッテリＢ）に向かって冷却風を通流させることにより、低温側の蓄電装置Ｃ１（またはバッテリＢ）を昇温することができる。この結果、低温環境下におけるバッテリＢおよび蓄電装置Ｃ１の充放電可能電力の低下を防止し、本来のハイブリッド車両の燃費性能を発揮することができる。
【０１５２】
図８および図９は、図７の冷却装置４０Ｃの駆動制御を説明するためのフローチャートである。なお、以下の駆動制御は、モータ駆動装置１００全体の制御を担う制御装置３０によって実行される。
【０１５３】
図８を参照して、最初に、イグニッションキーＩＧがオンされたことに応じて（ステップＳ０１）、制御装置３０は、電源装置の雰囲気温度Ｔｉが所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄよりも高いか否かを判定する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２において、雰囲気温度Ｔｉが所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄよりも高いと判定されると、すなわち、電源装置が常温環境下にあると判定されると、制御装置３０は、続いて、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃよりも高いか否かを判定する（ステップＳ０３）。
【０１５４】
ステップＳ０３において、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃよりも高いと判定されると、制御装置３０は、冷却ファンＦ１を駆動用の冷却ファンに選択して作動させる。（ステップＳ０４）。そして、制御装置３０は、バッテリ温度Ｔｂに基づいて冷却ファンＦ１の送風量Ｖ１を決定し、その決定した送風量Ｖ１を指示する信号Ｖ１を生成して冷却ファンＦ１へ出力する（ステップＳ０５）。これにより、冷却ファンＦ１から取り込まれ、蓄電装置Ｃ１の上流側に供給された送風量Ｖ１の冷却風は、低温側の蓄電装置Ｃ１を経由して高温側のバッテリＢへと通流し、それぞれを冷却する（ステップＳ０６）。
【０１５５】
一方、ステップＳ０３において、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃ以下と判定されると、制御装置３０は、冷却ファンＦ２を駆動用の冷却ファンに選択して作動させる。（ステップＳ０７）。そして、制御装置３０は、キャパシタ温度Ｔｃに基づいて冷却ファンＦ２の送風量Ｖ２を決定し、その決定した送風量Ｖ２を指示する信号Ｖ２を生成して冷却ファンＦ２へ出力する（ステップＳ０８）。これにより、冷却ファンＦ２から取り込まれ、バッテリＢの上流側に供給された送風量Ｖ２の冷却風は、低温側のバッテリＢを経由して高温側の蓄電装置Ｃ１へと通流し、それぞれを冷却する（ステップＳ０９）。
【０１５６】
次に、図９を参照して、制御装置３０は、図８のステップＳ０２において雰囲気温度Ｔｉが所定の閾値Ｔ＿ｓｔｄ以下と判定されると、すなわち、電源装置が低温環境下にあると判定されると、続いて、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【０１５７】
ステップＳ１０において、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃよりも高いと判定されると、制御装置３０は、冷却ファンＦ２を駆動用の冷却ファンに選択して作動させる。（ステップＳ１１）。そして、制御装置３０は、バッテリ温度Ｔｂに基づいて冷却ファンＦ２の送風量Ｖ２を決定し、その決定した送風量Ｖ２を指示する信号Ｖ２を生成して冷却ファンＦ２へ出力する（ステップＳ１２）。これにより、冷却ファンＦ２から取り込まれ、バッテリＢの上流側に供給された送風量Ｖ２の冷却風は、高温側のバッテリＢを経由して低温側の蓄電装置Ｃ１へと通流する（ステップＳ１３）。この結果、蓄電装置Ｃ１は、冷却風からバッテリＢの放熱による熱エネルギーを吸収して昇温する。
【０１５８】
一方、ステップＳ１０において、バッテリ温度Ｔｂがキャパシタ温度Ｔｃ以下と判定されると、制御装置３０は、冷却ファンＦ１を駆動用の冷却ファンに選択して作動させる。（ステップＳ１４）。そして、制御装置３０は、キャパシタ温度Ｔｃに基づいて冷却ファンＦ１の送風量Ｖ１を決定し、その決定した送風量Ｖ１を指示する信号Ｖ１を生成して冷却ファンＦ１へ出力する（ステップＳ１５）。これにより、冷却ファンＦ１から取り込まれ、蓄電装置Ｃ１の上流側に供給された送風量Ｖ１の冷却風は、高温側の蓄電装置Ｃ１を経由して低温側のバッテリＢへと通流する（ステップＳ１６）。この結果、バッテリＢは、冷却風から蓄電装置Ｃ１の放熱による熱エネルギーを吸収して昇温する。
【０１５９】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、モータの電力供給源となるバッテリおよび蓄電装置を共通の冷却風を用いて冷却することができるとともに、低温環境下では、一方から回収した熱エネルギーを用いて他方を昇温することができる。この結果、バッテリおよび蓄電装置は所定の許容温度範囲内に調整されるため、性能劣化を抑制することができる。
【０１６０】
なお、上記の実施の形態１〜３では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッド自動車に適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。これらの構成はいずれも、車軸とモータまたは発電機とが接続されており、減速時の回生エネルギーを回収しバッテリおよびキャパシタに蓄えることが可能であるため、本発明を適用することができる。
【０１６１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
この発明は、負荷への電力供給源として電源と蓄電装置とを有する電源装置および電源装置の冷却方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】この発明の実施の形態１による電源装置が適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図２】図１における冷却装置の概略構成図である。
【図３】ハイブリッド自動車の加速時における出力パワー構成を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１の変更例による冷却装置の全体構成図である。
【図５】図４の接合面の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２による冷却装置の全体構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３による冷却装置の全体構成図である。
【図８】図７の冷却装置の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】図７の冷却装置の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６４】
１０，１１，１３  電圧センサ、１２  昇圧コンバータ、１４，３１  インバータ、２０〜２２  温度センサ、２４，２８  電流センサ、３０  制御装置、４０，４０Ａ〜４０Ｃ  冷却装置、４４  排気口、４６，５６，５６ａ〜５６ｅ  開口部、１００  モータ駆動装置、Ｂ  バッテリ、ＢＣ１〜ＢＣ６  電池セル、Ｃ１  蓄電装置、Ｃ２  コンデンサ、ＣＣ１〜ＣＣ５  キャパシタセル、ＥＮＧ  エンジン、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ１０  冷却ファン、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＰＬ１  電源ライン、ＰＬ２  アースライン、ＰＳＤ  動力分割機構、Ｒ１  抵抗、ＳＲＢ１〜ＳＲＢ３，ＳＲＣ１，ＳＲＣ２  システムリレー。
【図１】
2007311290.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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