JP2005353557A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却ファンを停止する状態において、自然対流の作用で電池モジュールを効率よく冷却する。
【解決手段】電源装置は、複数本の電池モジュール１と、ケース２と、ケース２に強制送風して電池モジュール１を冷却する冷却ファン９とを備える。ケース２は、一方の表面プレート２Ａと電池群１０との間に吸入ダクト３を、他方の表面プレート２Ａと電池群１０との間に排気ダクト４を設けている。吸入ダクト３は、換気口２８を開口しており、この換気口２８を開閉機構２３を介して連結ダクト２２に連結している。電源装置は、冷却ファン９を運転する状態で開閉機構２３を閉位置とし、空気を吸入ダクト３から排気ダクト４に通過させて電池モジュール１を冷却する。さらに、電源装置は、冷却ファン９を停止する状態で開閉機構２３を開位置とし、換気口２８に空気を通過させてケース２内の空気を換気して電池モジュール１を冷却する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モーターに電力を供給して電動機器を駆動する電源装置に関し、とくに、ハイブリッドカーや電気自動車等の自動車のように、大電流で駆動されるモーターの電源用に使用される大電流用に最適な電源装置に関する。

走行用のモーターを駆動する電源に使用される電源装置は、複数の素電池を直列に接続して電池モジュールとし、さらに複数の電池モジュールを直列に接続して出力電圧を高くしている。駆動モーターの出力を大きくするためである。この種の用途に使用される電源装置は、極めて大きな電流が流れる。

大電流を流して使用される電源装置は、電池の温度が上昇したときに、強制的に冷却する必要がある。このことを実現するために、電池を収納しているケースに冷却ファンを連結する電源装置が開発されている（特許文献１参照）。

特許文献１の公報に記載される電源装置は、電池を収納するケースに冷却ファンを連結している。さらに、冷却ファンの排出側とケースの吸入側にはシャッタを設けている。シャッタは、冷却ファンを運転するときに開かれ、冷却ファンの運転を停止するときに閉じられる。この電源装置は、電池の温度が高くなると、シャッタを開いて冷却ファンを運転する。冷却ファンは、シャッタを通過させて外部の空気をケース内に吸入し、ケース内の空気を強制的に外部に排気する。

この構造の電源装置は、電池モジュールの温度が設定温度よりも高くなると、冷却ファンを運転して冷却する。電池モジュールの温度が設定温度よりも低くなると冷却ファンの運転は停止される。このとき、シャッタは閉じられる。したがって、この状態で電池モジュールの冷却が極めて悪くなる。ケース内の空気を外部に循環しないからである。冷却ファンの運転を停止する状態で、電池モジュールを冷却しないことは、冷却ファンの運転時間を長くする。冷却ファンを停止する状態で電池モジュールの温度が上昇するからである。また、この電源装置は、電池モジュールを小さい電流で充放電するとき、いいかえると電池モジュールの発熱が少ない状態においても、電池モジュールの温度が上昇する。電池モジュールの冷却が悪いために、少ない発熱量でも電池モジュールの温度を上昇させるからである。したがって、冷却ファンを運転しない状態で、電池モジュールの温度が高くなり、電池モジュールの平均温度を高くする。電池モジュールは、温度が高いと電池としての性能が低下するばかりでなく、寿命も短くなる。このことから、電池モジュールは、いかに温度を低くできるかが大切であるが、シャッタのある電源装置は、冷却ファンを停止する状態で電池温度が高くなる欠点を解消できない。

以上の欠点を解消するために、冷却ファンを停止する状態で、ケース内の空気を外部に循環させて電池モジュールを冷却する電源装置が開発されている（特許文献２参照）。特許文献２の公報に記載される電源装置は、電池を収納するケースに、内部の空気を換気する排気開口を開口すると共に、この排気開口に開閉蓋を設けて、この開閉扉を開閉機構で開閉するようにしている。この電源装置は、開閉蓋を閉じる状態で、冷却ファンを運転して空気をケース内に送風して電池モジュールを強制冷却し、冷却ファンを停止した状態で、開閉蓋を開いてケース内の空気を自然対流で換気して電池モジュールを冷却する。したがって、冷却ファンを停止する状態においても、ケース内の空気をケース外に換気して電池モジュールを冷却できる。

しかしながら、この電源装置は、冷却ファンで全ての電池モジュールを均一に冷却するように設計するのが難しい。それは、複数の電池モジュールを隔壁等で区画することなく、ケース内に収納しているからである。区画されることなくケース内に配列される電池モジュールは、個々の電池モジュールを冷却する空気の流路を特定できないので、電池モジュールが配置される場所によって冷却される度合いが異なる。たとえば、空気の供給口の近傍に配置される電池モジュールと排気口の近傍に配置される電池モジュールとでは、電池モジュールの冷却状態に差ができやすくなる。

この弊害は、特許文献３の公報に記載される電源装置のように、各電池モジュールを隔壁等で区画した区画室に配設し、各区画室に通過させる空気の流れをコントロールする構造として解決できる。しかしながら、この構造の電源装置は、各電池モジュールの周囲に隔壁等を配設して区画室を設けるので、たとえ、ケースに排気開口を開口して開閉蓋を設けたとしても、ケース内の電池モジュールを自然対流で効率よく冷却できない。それは、区画室を構成する隔壁等が電池モジュールの周囲の空気の流れを制限して効率よくケース外に換気できないからである。したがって、従来の電源装置では、冷却ファンを運転する状態で、全ての電池モジュールを均一に冷却できる構造としながら、冷却ファンを停止する状態で、ケース内の空気を自然対流で換気して電池モジュールを効率よく冷却することはできない。
特開２００１−９３５８７号公報 特開２００４−４７３６３号公報 特開２００４−９５３６２号公報

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、冷却ファンを運転する状態において、各々の電池モジュールを均一に冷却できると共に、冷却ファンを停止する状態においては、自然対流の作用で電池モジュールを効率よく冷却できる電源装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、極めて簡単な構造で、製造コストを低減しながら各々の電池モジュールを均一に冷却できると共に、冷却ファンの消費電力を少なくしながら、電池モジュールの温度を低くできる電源装置を提供することにある。
さらにまた、本発明の他の大切な目的は、冷却ファンを停止する状態で電池モジュールの温度を低くできる電源装置を提供することにある。

本発明の電源装置は、複数本の電池モジュール１と、電池モジュール１を収納しているケース２と、このケース２に連結ダクト２２を介して連結されてケース２内に強制送風して電池モジュール１を冷却する冷却ファン９とを備える。この電源装置は、冷却ファン９がケース２内に空気を強制送風して電池モジュール１を冷却する。複数本の電池モジュール１は、互いに平行な姿勢でケース２内に配置している。ケース２は、両面に位置する表面プレート２Ａの間に電池群１０を収納して、一方の表面プレート２Ａと電池群１０との間に空気の吸入ダクト３を、他方の表面プレート２Ａと電池群１０との間には空気の排気ダクト４を設けている。さらに、電源装置は、排気ダクト４に、電池群１０の一方の表面に沿うように複数列の溝形凹部１４を設けてなる対向板１３を配置して、この対向板１３の溝形凹部１４に電池モジュール１を入れて、電池モジュール１と対向板１３との間に空気の風路１５を形成している。さらに、対向板１３の溝形凹部１４の底部には、風路１５を通過して電池モジュール１を冷却した空気を透過させる貫通孔１６を開口している。吸入ダクト３は、外気を吸入する吸入口１１と、換気口２８を開口しており、この換気口２８は開閉機構２３を介して連結ダクト２２に連結している。開閉機構２３は、冷却ファン９を停止する状態で開位置となり、冷却ファン９を運転する状態で閉位置となるようにしている。排気ダクト４は、排出口１２を介して連結ダクト２２に連結している。この電源装置は、冷却ファン９を運転する状態で開閉機構２３を閉位置とし、空気を吸入ダクト３から排気ダクト４に通過させて電池モジュール１を冷却する。さらに、電源装置は、冷却ファン９を停止する状態で開閉機構２３を開位置とし、吸入ダクト３の空気を換気口２８に通過させてケース２内の空気を換気して電池モジュール１を冷却する。

さらに、本発明の請求項２の電源装置は、吸入ダクト３が、一端部に吸入口１１を開口すると共に、吸入口１１と反対側の端部に換気口２８を開口している。

さらに、本発明の請求項３の電源装置は、溝形凹部１４に設けている貫通孔１６を通過する空気流量を、排出側の溝形凹部１４に設けている貫通孔１６の流量が、流入側の溝形凹部１４に設けている貫通孔１６の流量よりも多くなるようにしている。

さらに、本発明の請求項４の電源装置は、開閉機構２３が、吸入ダクト３を連結ダクト２２に連結する内部の開閉機構２３と、連結ダクト２２を外部に開口する外部の開閉機構２３を有する。この電源装置は、冷却ファン９を停止する状態で、内部の開閉機構２３と外部の開閉機構２３の両方を開いて、吸入ダクト３の空気を外部に換気する。

さらにまた、本発明の請求項５の電源装置は、開閉機構２３が、冷却ファン９の空気圧の変化で開閉される開閉扉２５を有する。この開閉機構２３は、運転される冷却ファン９の負圧で開閉扉２５が閉じられ、冷却ファン９の停止状態では、開機構２６で開かれるようにしている。

本発明の電源装置は、冷却ファンを運転する状態において、各々の電池モジュールを均一に冷却できると共に、冷却ファンを停止する状態においても、自然対流の作用で電池モジュールを効率よく冷却できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、ケースの一方の表面プレートと電池群との間に空気の吸入ダクトを設けて、吸入ダクトに設けた換気口を開閉機構を介して連結ダクトに連結すると共に、他方の表面プレートと電池群との間には空気の排気ダクトを設けており、冷却ファンを運転する状態で開閉機構を閉位置として、空気を吸入ダクトから排気ダクトに通過させて電池モジュールを冷却し、冷却ファンを停止する状態で開閉機構を開位置として、換気口に空気を通過させてケース内の空気を換気して電池モジュールを冷却するからである。この構造の電源装置は、冷却ファンを運転する状態において、閉位置にある開閉機構に空気を通過させることなく、吸入ダクトから排気ダクトに空気を通過させるので、全ての電池モジュールを効率よく冷却できる。さらに、この電源装置は、冷却ファンを停止する状態において、開位置となる開閉機構を通過させて、ケース内の空気をケース外に換気できるので、自然に対流する空気で電池モジュールを効率よく冷却して電池モジュールの温度を低くできる。とくに、この電源装置は、吸入ダクト側の電池群の表面に風路を設けることなく、電池表面を吸入ダクトに表出させる構造として、電池表面から効率よく放熱させて電池モジュールの温度を低くできる特長がある。このように、冷却ファンの停止状態においても、電池モジュールの温度を低くできる電源装置は、冷却ファンの運転を低減できるので、消費電力を少なくできる特長もある。

さらに、本発明の電源装置は、排気ダクトに、電池群の一方の表面に沿う複数列の溝形凹部を備える対向板を配置して、電池モジュールと対向板との間にのみ空気の風路を形成しているので、ケースを極めて簡単な構造として製造コストを低減しながら、冷却空気の送風状態を均一にできる特長がある。さらに、この構造の電源装置は、冷却ファンを運転する状態において、ケース内に強制送風する空気の圧力損失を小さくできるので、ファンを駆動するモーターの消費電力や騒音を小さくできる特長もある。

さらに、本発明の請求項２の電源装置は、吸入ダクトが、一端部に吸入口を開口すると共に、この吸入口と反対側の端部に換気口を開口しているので、冷却ファンを停止して開閉機構を開位置とする状態では、吸入口から換気口の方向に、あるいはその逆方向に空気を流通させて、全ての電池モジュールを効率よく冷却できる。

さらに、本発明の請求項３の電源装置は、排出側の溝形凹部に設けている貫通孔を通過する空気流量を、流入側の溝形凹部に設けている貫通孔を通過する空気流量よりも多くなるようにしているので、冷却ファンを運転してケース内に空気を強制送風して電池モジュールを冷却する状態において、各々の電池モジュールを均一に冷却できる特長がある。

さらに、本発明の請求項４の電源装置は、吸入ダクトを内部の開閉機構で連結ダクトに連結すると共に、連結ダクトを外部の開閉機構で外部に開口しており、冷却ファンを停止する状態で、内部の開閉機構と外部の開閉機構の両方を開いて、吸入ダクトの空気を外部に換気する構造としている。このため、この電源装置は、ケースから連結ダクトに流入される加温された空気を、冷却ファンに通過させることなく、開位置にある外部の開閉機構から連結ダクトの外部に排気して、ケース内の電池モジュールをより効果的に冷却できる特長がある。

さらに、本発明の請求項５の電源装置は、開閉機構が開閉扉を備え、この開閉扉は、運転される冷却ファンの負圧で閉じられると共に、冷却ファンの停止状態では開機構で開かれるようにしているので、開閉機構の開閉を冷却ファンの運転で自動的に制御できる特長がある。このため、開閉機構を開閉する機構を簡単にできる特長がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１の斜視図と図２及び図３の断面図に示す電源装置は、主として車両の走行モーターを駆動する電源として使用される。これ等の図に示す電源装置は、複数本の電池モジュール１をケース２内に収納している。ケース２は連結ダクト２２を介して冷却ファン９に連結され、冷却ファン９がケース２内の空気を強制的に吸入して、電池モジュール１を冷却する。

さらに、図の電源装置は、冷却ファン９とケース２との間に、冷却ファン９を停止する状態でケース２の一部を外部に開口する開閉機構２３を設けている。この電源装置は、冷却ファン９の運転を停止する状態で開閉機構２３を開き、ケース２内の空気をケース２外に自然の対流作用で換気して電池モジュール１を冷却する。

この電源装置は、複数本の電池モジュール１を、互いに平行な姿勢として同一平面に位置させてケース２内に配置している。図１ないし図３の電源装置は、５本の電池モジュール１を、５列の横並びに平行な姿勢で同一平面に配置している。ただ、本発明の電源装置は、ケースに４列以下、あるいは６列以上の電池モジュールを収納することもできる。さらに、図に示す電源装置は、ケース２を２段に積層して、全体で１０本の電池モジュール１を収納している。ただ、本発明の電源装置は、ケースを１段とし、あるいは３段以上に積層することもできる。すなわち、本発明の電源装置は、１段のケースに配置する電池モジュールの本数と、積層するケースの段数を変更して、全体の電池モジュールの本数を調整できる。

電池モジュール１は、複数の二次電池を直線状に直列に接続して連結している。電池モジュール１は、たとえば、５本の二次電池を、直線状に直列に連結している。ただし、電池モジュールは、１本の二次電池で構成し、あるいは６本以上を直線上に連結することもできる。

複数の二次電池を互いに直列に連結している電池モジュールは、図示しないが、正極側に正極端子を、負極側に負極端子を接続している。正極端子と負極端子がバスバーで連結されて、隣接する電池モジュールを直列に接続している。

電池モジュール１の二次電池は、ニッケル−水素電池である。ただ、電池モジュール１の二次電池は、リチウムイオン二次電池やニッケル−カドミウム電池とすることもできる。

ケース２は、両面に位置する表面プレート２Ａの間に、同一平面に配置している電池群１０を収納し、かつ一方の表面プレート２Ａと電池群１０との間に、電池モジュール１を冷却する空気の吸入ダクト３を設け、他方の表面プレート２Ａと電池群１０との間には空気の排気ダクト４を設けている。図２と図３に示すケース２は、ケース２を２段に積層している。各々のケース２は、上段の半分を吸入ダクト３として、下段の半分を排気ダクト４としている。ケース２は、吸入ダクト３に連結される吸入口１１と、吸入ダクト３に連結されて開閉機構２３で開閉される換気口２８と、排気ダクト４に連結される排出口１２を開口している。吸入口１１と排出口１２は、ケース２の反対側の端部に開口される。図のケース２は、左端に吸入口１１を開口して、右端に排出口１２を開口している。

排出口１２は、連結ダクト２２に連結され、排気ダクト４を連結ダクト２２を介して冷却ファン９に連結している。冷却ファン９が排気ダクト４の空気を強制的に排気して、ケース２内に空気を強制送風して、電池モジュール１を冷却する。

連結ダクト２２は、ケース２の排出口１２側の端部に連結している。図２と図３のケース２は、右端に排出口１２を開口しているので、連結ダクト２２をケース２の右端に連結している。排気ダクト４は、排出口１２を連結ダクト２２の内部に開口して、連結ダクト２２に連結される。すなわち、排気ダクト４は排出口１２を介して常に連結ダクト２２に連結される。

吸入ダクト３は、換気口２８を、開閉機構２３を介して連結ダクト２２に連結している。図の吸入ダクト３は、一端部に吸入口１１を開口して、吸入口１１の反対側の端部に換気口２８を開口している。一端に吸入口１１を開口して、吸入口１１の反対側に開口した換気口２８を開閉機構２３で連結ダクト２２に連結する吸入ダクト３は、開閉機構２３を開位置として、全ての電池モジュール１を効率よく冷却できる。それは、冷却ファン９を停止して開閉機構２３を開位置とする状態で、吸入口１１から換気口２８の方向に、あるいはその逆方向に空気を流通させて、電池モジュール１を冷却するからである。

ただし、本発明の電源装置は、吸入ダクトを、必ずしも吸入口の反対側に換気口を開口して、この換気口を開閉機構で連結ダクトに連結する必要はない。たとえば、吸入ダクトの中間部分に換気口を開口して開閉機構で連結ダクトに連結して、中間部分の電池モジュールを効率よく連結することもできるからである。いかなる構造の電源装置においても、運転の停止された冷却ファン９は、ケース２内に空気を強制送風しない。このため、電池モジュール１を冷却ファン９で効率よく冷却できなくなる。ケース２に開口した換気口２８を開閉機構２３で連結ダクト２２に連結する電源装置は、開位置の開閉機構２３でケース２の換気口２８を連結ダクト２２に連結して、ケース２の空気を連結ダクト２２に自然に対流させて流通できる。このため、開閉機構２３でケース２に開口した換気口２８を連結ダクト２２に連結する電源装置は、ケース２内の電池モジュール１を自然に対流する空気で冷却できる。

さらに、図２と図３に示す電源装置は、連結ダクト２２に上部排気室２４を設け、この上部排気室２４に外部の開閉機構２３を連結している。外部の開閉機構２３は、開位置で上部排気室２４を外部に連結する。上部排気室２４は、ケース２の上側の表面プレート２Ａである天板よりも上方に位置するように設けられる。この連結ダクト２２は、外部の開閉機構２３を開位置とする状態で、連結ダクト２２に流入する加温された空気を、スムーズに対流させて外部に排気する。とくに、連結ダクト２２の空気を冷却ファン９に通過させることなく、開位置の外部の開閉機構２３からスムーズに外部に排気する。このため、ケース２内の電池モジュール１をより効果的に冷却できる。連結ダクト２２を外部の開閉機構２３で外部に連結する電源装置は、内部の開閉機構２３でケース２を連結ダクト２２に連結する。

ただし、連結ダクトは、必ずしも外部の開閉機構を設ける必要はない。冷却ファンに空気を通過させて、連結ダクトの空気を外部に流動できるからである。連結ダクトに外部の開閉機構を設けない電源装置は、開閉機構でケースの換気口を連結ダクトに連結する。

さらに、連結ダクトには、必ずしも上部排気室を設ける必要もない。上部排気室のない連結ダクトは、冷却ファンを透過して空気を外部に排気し、あるいは外部の空気を内部に流動させるからである。

開閉機構２３は、冷却ファン９の運転を停止するときに開位置、冷却ファン９を運転するときに閉位置となる。冷却ファン９を運転するとき、開閉機構２３を閉位置として、ケース２内に所定の状態で空気を強制送風して電池モジュール１を冷却する。冷却ファン９の運転が停止されると、冷却ファン９が空気を強制送風しなくなるので、開閉機構２３を開位置として、空気を自然対流させて電池モジュール１を冷却する。したがって、開閉機構２３は、冷却ファン９の運転で開位置と閉位置に切り換えられる。

図２と図３の開閉機構２３は、冷却ファン９の空気圧の変化で開閉される開閉扉２５を有する。この開閉扉２５は、運転される冷却ファン９の吸入側の負圧で閉じられる。図２と図３の電源装置は、冷却ファン９が運転されると連結ダクト２２の圧力が負圧となる。冷却ファン９が連結ダクト２２の空気を強制的に排気して、連結ダクト２２内の圧力を低下させるからである。開閉扉２５は、連結ダクト２２内の圧力が負圧になると圧力で閉位置となる。開閉扉２５は、冷却ファン９の運転を停止する状態では、開機構２６で開かれる。開機構２６は、開閉扉２５を開位置の方向に付勢するバネ等の弾性体である。

図の開閉扉２５は、回転軸２７を介して、一端をケース２や連結ダクト２２に連結している。回転軸２７は、開閉扉２５を傾動できるように、ケース２や連結ダクト２２に連結する。図の開閉扉２５は、上端を回転軸２７でケース２や連結ダクト２２に連結している。開閉扉２５は、回転できるように回転軸２７に連結し、あるいは回転しないように回転軸２７に連結される。回転しないように開閉扉２５を連結している回転軸２７は、回転できるようにケース２や連結ダクト２２に連結される。自由に傾動される開閉扉２５は、開機構２６で開位置に保持される。図の開機構２６は、引きバネの弾性体である。弾性体は、弾性的に開閉扉２５を引っ張って開閉扉２５を開位置とする。開位置にある開閉扉２５は、冷却ファン９が運転されて、連結ダクト２２内の圧力が負圧になると、その圧力で閉位置に切り換えられる。したがって、開機構２６は開閉扉２５を開位置とするが、負圧が作用すると閉位置となる力で、開閉扉２５を開位置に保持する。

以上の構造の開閉機構２３は、冷却ファン９の運転で自動的に開閉される。このため、冷却ファン９の運転を検出して、開閉機構２３を開位置と閉位置に切り換える必要がなく、開閉機構２３を開閉する機構を簡単にできる。ただ、開閉機構は、冷却ファンの運転を検出して、アクチュエータで強制的に開位置と閉位置に切り換えることもできる。

ケース２は、排気ダクト４に対向板１３を配置している。対向板１３は、電池モジュール１の表面に狭い間隔の風路１５を設ける。風路１５は、空気を速い流速で流動させて、電池モジュール１を強制冷却する。この対向板１３は、電池群１０の一方の表面、図２と図３において、電池群１０の下側面に沿う形状として、複数列の溝形凹部１４を設けている。溝形凹部１４には、電池モジュール１の下半分が入れられて、電池モジュール１と、対向板１３の溝形凹部１４との間に、空気の風路１５を形成する。風路１５は、速い流速で空気を通過させるように、その間隔を、たとえば１〜３ｍｍと狭くしている。電源装置は、風路１５における空気の流速を、吸入ダクト３よりも速くする。したがって、吸入ダクト３における電池モジュール１と表面プレート２Ａとの最小間隔（ｄ）は、風路１５の間隔よりも広く、たとえば風路１５の間隔の３倍以上としている。たとえば、風路１５の平均間隔を１．５ｍｍとして、吸入ダクト３の最小間隔（ｄ）を５〜２０ｍｍとしている。

図２と図３の対向板１３は、溝形凹部１４の内面形状を円筒電池の表面に沿う曲率半径で湾曲する形状としている。この対向板１３は、風路１５に空気をスムーズに流動できる。ただし、対向板の溝形凹部は、内面を多角形に沿う形状とすることもできる。

さらに、対向板１３は、溝形凹部１４の底部に、風路１５を通過して電池モジュール１を冷却した空気を透過させる貫通孔１６を開口している。貫通孔１６は、電池モジュール１の長手方向に細長いスリット、あるいは長手方向に並ぶ複数の孔である。図の対向板１３は、溝形凹部１４の底部に、複数列の貫通孔１６を設けている。風路１５を流動して電池モジュール１を冷却した空気は、貫通孔１６を透過させる。図のケース２は、排気ダクト４を対向板１３でもって風路１５と排出路１７に区画している。風路１５は、対向板１３の溝形凹部１４と電池モジュール１との間に形成され、排出路１７は、対向板１３とケース２の表面プレート２Ａとの間に設けられる。風路１５を通過して、電池モジュール１を冷却した空気は、貫通孔１６を透過して、排出路１７から外部に排出される。排出路１７は、排出口１２に連結されて、排出口１２から空気を排気する。

全ての電池モジュール１を均一に冷却するために、各々の溝形凹部１４に設けている貫通孔１６の空気流量をコントロールしている。すなわち、図２と図３において右側に配置される排出側の溝形凹部１４に設けている貫通孔１６の流量を、図において左側に配置される流入側の溝形凹部１４に設けている貫通孔１６の流量よりも多くしている。排出側の溝形凹部１４の貫通孔１６の流量を多くするのは、排出側に配置される電池モジュール１を冷却する空気温度が、吸入側の電池モジュール１を冷却する空気温度よりも高温になるからである。高温の空気で冷却される電池モジュール１は、効率よく冷却されず、温度が高くなる傾向となるので、強制送風する空気の流速を速くして、電池モジュール１の冷却効率を高くする。

このことを実現するために、図２と図３の電源装置は、溝形凹部１４の底部と表面プレート２Ａとの隙間（Ｓ）を、排気側に向かって次第に広くなるように、対向板１３をケース２にわずかに傾斜させている。隙間（Ｓ）の間隔は、空気を通過させる抵抗を変化させる。隙間（Ｓ）を広くすると、空気はここを通過する抵抗が少なく、スムーズに通過する。反対に隙間（Ｓ）を狭くすると、空気はここを通過する抵抗が大きく、スムーズに通過できなくなる。図に示すように、隙間（Ｓ）を排出側に向かって次第に大きくすると、排出側の溝形凹部１４に設けている貫通孔１６は、ここを透過する空気量が多くなる。反対に図におい左側に位置する吸入側の溝形凹部１４に設けている貫通孔１６は、狭い隙間（Ｓ）を通過する空気量が少なくなって、流量が少なくなる。ただ、吸入側の電池モジュール１は、排出側よりも冷たい空気で冷却されるので、空気の流量を少なくしても効率よく冷却される。すなわち、吸入側の電池モジュール１は冷たい空気で効率よく冷却し、排出側の電池モジュール１は高速流動する空気で効率よく冷却して、吸入側と排出側の電池モジュール１の温度を等しくする。

図の電源装置は、隙間（Ｓ）で貫通孔１６を通過する空気量をコントロールするが、貫通孔を通過する空気量は、貫通孔の開口面積でコントロールすることもできる。貫通孔は、開口面積を大きくして通過する空気流量を多く、開口面積を小さくして空気流量を少なくコントロールできる。したがって、吸入側に配置される溝形凹部に設ける貫通孔は、開口面積を小さくして、通過する空気流量を少なくし、排出側の溝形凹部に設けている貫通孔は、開口面積を大きくして、通過する空気流量を多くする。貫通孔は、開口する大きさと個数で開口面積を調整できる。また、スリット状の貫通孔は、スリットの幅で開口面積を調整できる。

対向板１３は、風路１５の間隔を一定に保持して、電池モジュール１を溝形凹部１４に入れて支持できるように、溝形凹部１４の内面に突出して支持凸部（図示せず）を設けている。この対向板１３は、電池モジュール１を支持凸部で支持して溝形凹部１４に配置して、電池モジュール１と溝形凹部１４との間に所定の間隔の風路１５を設ける。支持凸部の高さは、風路１５の間隔を特定し、支持凸部を高くして風路１５の間隔を広く、支持凸部を低くして風路１５の間隔を狭くできる。

さらに、図４の電源装置は、ケース２内の吸入ダクト３に、電池群１０と表面プレート２Ａとの間に配置されて電池群１０を定位置に保持する保持部品１８を配置している。保持部品１８は、空気の送風方向に伸びる細長い形状である。保持部品１８は、電池モジュール１を嵌入する嵌入凹部１９を設けている。嵌入凹部１９は、電池モジュール１の表面に沿う形状としている。電池モジュール１は、保持部品１８と対向板１３に挟着されて、ケース２の定位置に平行な姿勢で配置される。図の電源装置は、電池モジュール１の上半分を、保持部品１８の嵌入凹部１９に案内し、下半分を溝形凹部１４に案内して、ケース２の定位置に配置される。

複数の二次電池を直線状に連結している電池モジュール１は、完全な直線状として製作するのが極めて難しい。二次電池の連結部で中心軸がずれ、あるいは連結方向がずれることがある。この状態で二次電池を連結して製作された電池モジュール１は、完全な直線状とならない。製作誤差が発生しやすい電池モジュール１に比較して、対向板１３と保持部品１８は高い精度で製作される。プラスチックを金型で成形して対向板１３と保持部品１８を製作するからである。正確な位置に配置される溝形凹部１４と嵌入凹部１９が、製作誤差のある電池モジュール１を挟着して定位置に保持する。電池モジュール１の誤差を吸収するために、図４の電源装置は、電池モジュール１と保持部品１８との間に充填材２０を充填しており、さらに、対向板１３と電池モジュール１との間の一部にも充填材２０を充填している。充填材２０は、未硬化な状態でペースト状をしているシリコン樹脂である。ただし、充填材には、充填するときに自由に変形できるペースト状や液状で、硬化すると変形しない形状に硬化する全てのもの使用できる。

さらに、図５に示す電源装置は、吸入ダクト３に、複数の電池温度を検出する非接触式の温度センサー２１を配置している。この温度センサー２１は、ケース２に収納している複数の電池温度を検出する。温度センサー２１は、赤外線の温度センサーである。温度センサー２１は、入射する赤外線の方向を走査して、各々の電池モジュール１の温度を別々に検出できる。また、各々の電池モジュール１から入射する赤外線を独立して検出して、各々の電池モジュール１の温度を検出することもできる。

本発明の一実施例にかかる電源装置の斜視図である。 本発明の一実施例にかかる電源装置の断面図であって、開閉機構が閉位置の状態を示す図である。 図２に示す電源装置の開閉機構が開位置の状態を示す図である。 図２に示す電源装置のケースの分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる電源装置の断面図である。

符号の説明

１…電池モジュール
２…ケース ２Ａ…表面プレート
３…吸入ダクト
４…排気ダクト
９…冷却ファン
１０…電池群
１１…吸入口
１２…排出口
１３…対向板
１４…溝形凹部
１５…風路
１６…貫通孔
１７…排出路
１８…保持部品
１９…嵌入凹部
２０…充填材
２１…温度センサー
２２…連結ダクト
２３…開閉機構
２４…上部排気室
２５…開閉扉
２６…開機構
２７…回転軸
２８…換気口

Claims (5)

1. 複数本の電池モジュール(1)と、電池モジュール(1)を収納しているケース(2)と、このケース(2)に連結ダクト(22)を介して連結されてケース(2)内に強制送風して電池モジュール(1)を冷却する冷却ファン(9)とを備え、
   冷却ファン(9)がケース(2)内に空気を強制送風して電池モジュール(1)を冷却するようにしてなる電源装置であって、
   複数本の電池モジュール(1)は、互いに平行な姿勢でケース(2)内に配置されており、
   ケース(2)は、両面に位置する表面プレート(2A)の間に電池群(10)を収納して、一方の表面プレート(2A)と電池群(10)との間に空気の吸入ダクト(3)を、他方の表面プレート(2A)と電池群(10)との間には空気の排気ダクト(4)を設けており、
   排気ダクト(4)には、電池群(10)の一方の表面に沿うように複数列の溝形凹部(14)を設けてなる対向板(13)を配置して、この対向板(13)の溝形凹部(14)に電池モジュール(1)を入れて、電池モジュール(1)と対向板(13)との間に空気の風路(15)を形成しており、
   さらに、対向板(13)の溝形凹部(14)の底部には、風路(15)を通過して電池モジュール(1)を冷却した空気を透過させる貫通孔(16)を開口しており、
   吸入ダクト(3)は、外気を吸入する吸入口(11)と、換気口(28)を開口すると共に、この換気口(28)は開閉機構(23)を介して連結ダクト(22)に連結しており、さらに、この開閉機構(23)は、冷却ファン(9)を停止する状態で開位置となり、冷却ファン(9)を運転する状態で閉位置となるようにしており、
   排気ダクト(4)は、排出口(12)を介して連結ダクト(22)に連結しており、
   冷却ファン(9)を運転する状態で開閉機構(23)を閉位置とし、空気を吸入ダクト(3)から排気ダクト(4)に通過させて電池モジュール(1)を冷却し、
   冷却ファン(9)を停止する状態で開閉機構(23)を開位置とし、換気口(28)に空気を通過させてケース(2)内の空気を換気して電池モジュール(1)を冷却するようにしてなる電源装置。
2. 吸入ダクト(3)が、一端部に吸入口(11)を開口すると共に、吸入口(11)と反対側の端部に換気口(28)を開口している請求項１に記載される電源装置。
3. 溝形凹部(14)に設けている貫通孔(16)を通過する空気流量は、排出側の溝形凹部(14)に設けている貫通孔(16)の流量を、流入側の溝形凹部(14)に設けている貫通孔(16)の流量よりも多くなるようにしてなる請求項１に記載される電源装置。
4. 開閉機構(23)が、吸入ダクト(3)を連結ダクト(22)に連結する内部の開閉機構(23)と、連結ダクト(22)を外部に開口する外部の開閉機構(23)を有し、冷却ファン(9)を停止する状態で、内部の開閉機構(23)と外部の開閉機構(23)の両方を開いて、吸入ダクト(3)の空気を外部に換気するようにしてなる請求項１に記載される電源装置。
5. 開閉機構(23)が、冷却ファン(9)の空気圧の変化で開閉される開閉扉(25)を有し、この開閉扉(25)が、運転される冷却ファン(9)の負圧で閉じられ、冷却ファン(9)の停止状態では、開機構(26)で開かれるようにしてなる請求項１ないし４のいずれかに記載される電源装置。
   

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