JP2006040625A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の電池モジュールを均一に効率よく冷却する。
【解決手段】車両用の電源装置は、複数本の電池モジュール１と、複数本の電池モジュール１を収納しているホルダーケース２と、このホルダーケース２内に強制送風して電池モジュール１を強制冷却する送風機構３とを備える。ホルダーケース２は、各々の電池モジュール１に冷却空気を供給する流入ダクト１２を有し、この流入ダクト１２に送風機構３を連結してホルダーケース２内に強制送風するようにしている。ホルダーケース２は、流入ダクト１２に整流壁２６を設けており、整流壁２６でもって流入ダクト１２を通風スペース２７と部品スペース２８に区画している。この電源装置は、部品スペース２８に部品を配置して、整流壁２６で区画された通風スペース２７に送風機構３で強制送風して電池モジュール１を冷却する。
【選択図】図４

Description

本発明は、主として、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車を駆動するモーターの電源用に使用される大電流用の電源装置に関する。

自動車を走行させるモーターを駆動する電源に使用される大電流、大出力用の電源装置は、複数の電池を直列に連結した電池モジュールをさらに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。たとえば、ハイブリッド自動車等では、スタートするときや加速するときに電池の出力で自動車を加速するので、１００〜２００Ａと極めて大きな電流が流れる。さらに、短時間で急速に充電するときにも大きな電流が流れる。

電池モジュールを大電流で充放電する電源装置は、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。とくに、多数の電池モジュールをホルダーケースに入れている電源装置は、各々の電池モジュールを均等に冷却することが大切である。冷却される電池の温度にむらができると、温度が高くなる電池の性能が低下するからである。

多数の電池モジュールをホルダーケースに収納して、冷却空気で強制冷却する電源装置は開発されている（特許文献１参照）。
特開２００２−１４１１１３号公報

この公報に記載される電源装置は、図１に示すように、複数本の電池モジュール４１をホルダーケース４２の内部に平行に並べて収納している。さらに、電池モジュール４１を冷却するために、ホルダーケース４２の内部に送風機構４３で冷却空気を強制的に送風している。冷却空気は、図１のホルダーケース４２の内部を左から右に流動して電池モジュール４１を冷却する。電池モジュール４１を冷却した空気は、ホルダーケース４２の天板４４に開口している排気口４５から外部に排気される。冷却空気は電池モジュール４１に対して横方向に流動し、いいかえると電池モジュール４１と交差するように電池モジュール４１の表面に沿って流動して、電池モジュール４１を冷却する。各々の電池モジュール４１に均一に冷却空気を供給するように、電池モジュール４１の下方には流入ダクト４６を設けている。

この構造の電源装置は、ホルダーケースにワイヤーハーネス等の電子部品を収納する。ワイヤーハーネスは、電池モジュールの電池温度を検出する温度センサーに接続されるリード線、あるいは電池モジュールの電圧を検出するために各々の電池モジュールに接続しているリード線等を束ねたものである。さらに、ワイヤーハーネスを内蔵するホルダーケースは、ワイヤーハーネスを接続するコネクタ等も収納して、ワイヤーハーネスの接続を簡単にできる。ワイヤーハーネスやコネクタ等の部品は、ホルダーケースに供給される冷却空気の流れを乱し、空気の均一な流れを妨害する。とくにワイヤーハーネスやコネクタによる凹凸は、冷却空気の乱れの原因となり、空気の通過抵抗を大きくして、均一な流れを阻害する。部品による冷却空気の乱れは、電池モジュールの冷却効率を悪くして温度を高くするばかりでない。細長い電池モジュールの温度分布を悪くして、温度差を大きくする。このことは、多数の電池モジュールを直列に接続して、大電流で充放電される電源装置の電池寿命を短くする。電池の電気特性が温度に左右されるからである。電池に温度差ができると、全ての電池を直列に接続して同じ電流で充放電しても、いずれかの電池の残容量が大きく、あるいは小さくなる傾向がある。このため、特定の電池が過充電されたり、あるいは特定の電池が過放電されて電池寿命を短くする。車両用の電源装置は、大きな容量の電池を多数に使用するので、電池寿命を長くすることが極めて大切である。このため、全ての電池を均一な温度に保持することが特に大切である。

本発明は、このことを実現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、多数の電池モジュールを均一に効率よく冷却できる車両用の電源装置を提供することにある。

本発明の車両用の電源装置は、複数本の電池モジュール１と、複数本の電池モジュール１を収納しているホルダーケース２と、このホルダーケース２内に強制送風して電池モジュール１を強制冷却する送風機構３とを備える。ホルダーケース２は、各々の電池モジュール１に冷却空気を供給する流入ダクト１２を有し、この流入ダクト１２に送風機構３を連結してホルダーケース２内に強制送風するようにしている。ホルダーケース２は、流入ダクト１２に整流壁２６を設けており、整流壁２６でもって流入ダクト１２を通風スペース２７と部品スペース２８に区画している。この電源装置は、部品スペース２８に部品を配置して、整流壁２６で区画された通風スペース２７に送風機構３で強制送風して電池モジュール１を冷却する。

本発明の車両用の電源装置は、ホルダーケース２の内部を区画壁４で複数列の区画室５に分割して、各々の区画室５に電池モジュール１を収納すると共に、ホルダーケース２の天板７の上方にカバープレート６を固定して、カバープレート６と天板７との間に、各々の区画室５の電池モジュール１を冷却した空気を排気する排気ダクト１３を設けて、各々の区画室５を排気ダクト１３に連結するように、天板７には排気口１５を開口することができる。

本発明の車両用の電源装置は、部品スペース２８にワイヤーハーネス２９を収納することができる。

本発明の車両用の電源装置は、整流壁２６を、垂直壁２６Ａと水平壁２６Ｂを直交するように連結してなる断面形状をＬ字状ととするプラスチック製の板材とし、電池モジュール１に連結しているバスバーの下方に水平壁２６Ｂを配設して、水平壁２６Ｂでバスバーの下方を絶縁することができる。

本発明の車両用の電源装置は、ホルダーケースにワイヤーハーネス等の部品を収納しながら、多数の電池モジュールを均一に効率よく冷却できる特長がある。とくに、電池モジュールの温度差を少なくして、全ての電池モジュールを理想的な温度環境で冷却できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、ホルダーケースの流入ダクトの内部を整流壁で通風スペースと電池スペースに区画し、部品スペースにワイヤーハーネス等の部品を配置して、通風スペースに送風機構で冷却空気を強制送風して電池モジュールを冷却するからである。

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２に示す電源装置は、複数本の電池モジュールを収納しているホルダーケース２と、このホルダーケース２に強制送風して電池モジュールを強制冷却する送風機構３とを備える。この図は、内部構造を示すために、カバープレートと一方（図において右側）の送風機構を除いた状態を示している。この図の電源装置は、ホルダーケース２と送風機構３をベース台２５の上に固定している。図２に示す電源装置の概略図を図３ないし図６に示す。これ等の図は、図２の電源装置の要部を理解しやすい形状に変更しているので、図２とは完全に一致しない。

ホルダーケース２が電池モジュール１を収納する状態を図４ないし図６に示す。図２の電源装置は、図４ないし図６に示すように、上下２段にホルダーケース２を重ねて、電池モジュール１を２段に収納している。下段のホルダーケース２は、上段のホルダーケース２を上下反転している。ただ、本発明の電源装置は、図７ないし図１４に示すように、ホルダーケースを１段として、電池モジュール１を１段に収納することもできる。なお、図７ないし図１４に示す実施例において、図２ないし図６に示す実施例と同じ構成要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。

電池モジュール１は、複数の二次電池を直列接続して直線状に連結している。電池モジュール１は、４〜８本の、たとえば５又は６本の二次電池を、直列接続して直線状に連結している。ただし、電池モジュール１は、１本の二次電池で構成することもできる。電池モジュール１は、円筒型あるいは角型の二次電池を、金属板の接続体を介して、あるいは接続体を介することなく電池端面を直接に直列接続して直線状に連結している。電池モジュール１の両端には、正極端子と負極端子からなる電極端子を連結している。電極端子は、金属板のバスバー（図示せず）をネジ止して、隣接する電池モジュール１を直列に、あるいは並列に連結する。

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、電池モジュールの二次電池は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン二次電池等を使用することもできる。

電池モジュール１は、図示しないが、各二次電池の表面に温度センサーを固定している。温度センサーは、電池温度を電気抵抗の変化で検出する素子である。この温度センサーは、好ましくは、電池温度で電気抵抗が変化するＰＴＣやサーミスタである。各電池の表面に固定される温度センサーはリード線に接続され、このリード線をワイヤーハーネス２９として、ホルダーケース２の外部に引き出している。

ホルダーケース２は、電池モジュール１を定位置にセットして簡単に組み立てできるように、主ケース２Ｂと蓋ケース２Ａに分割している。ホルダーケース２は、主ケース２Ｂと蓋ケース２Ａとを互いの当接面で連結して、内部に電池モジュール１を収納する閉鎖室を設けている。主ケース２Ｂは、底板８を一体的に成形して設けており、蓋ケース２Ａは、天板７を一体的に成形して設けている。ホルダーケース２は、主ケース２Ｂの底板８と、蓋ケース２Ａの天板７とで電池モジュール１を挟着して定位置に保持する。蓋ケース２Ａと主ケース２Ｂは、全体をプラスチックで成形している。

図４ないし図６に示すように、上下２段に積層するホルダーケース２は、上段のホルダーケース２を、主ケース２Ｂの上に蓋ケース２Ａを配置した構造とし、下段のホルダーケース２を、主ケース２Ｂの下に蓋ケース２Ａを配置した構造として、２つの主ケース２Ｂを上下の中間で連結している。さらに、図４ないし図６のホルダーケース２は、上下の主ケース２Ｂを周壁１０で連結して、内部に流入ダクト１２を形成する閉鎖室を設けている。図に示すように、ホルダーケース２を２段に積層する構造は、上下の主ケース２Ｂの底板８の間に空気の流入ダクト１２を設けることができる。

上下の主ケース２Ｂの周壁１０は、空気漏れなく連結できるように、当接面を嵌合構造としている。周壁１０は、空気が漏れる方向の通路を長くする嵌合構造としている。図の周壁１０は、当接面を、内側と外側で高低差のある段差形状として、互いに嵌合できる構造としている。図において下方に位置する主ケース２Ｂの周壁１０は、当接面の形状を、内側に沿って凸条を設けて外側を低くしている。上方に位置する主ケース２Ｂの周壁１０は、当接面の形状を、外側に沿って凸条を設けて、内側を低くして、互いに嵌合できる形状としている。

図７ないし図１３に示す１段のホルダーケース２は、主ケース２Ｂを下に、蓋ケース２Ａを上に配置すると共に、主ケース２Ｂの下面を底ケース２Ｃで閉塞して流入ダクト１２を設けている。底ケース２Ｃも全体をプラスチックで成形している。このホルダーケース２は、主ケース２Ｂと底ケース２Ｃを周壁１０で連結して、内部に流入ダクト１２を形成する閉鎖室を設けている。図のホルダーケース２は、主ケース２Ｂの底板８と底ケース２Ｃの底板９との間に流入ダクト１２を設けている。

主ケース２Ｂと底ケース２Ｃの周壁１０も、前述の上下の主ケース２Ｂと同様に、空気漏れなく連結できるように、当接面を嵌合構造としている。底ケース２Ｃの周壁１０は、当接面の形状を、内側に沿って凸条を設けて外側を低くしている。主ケース２Ｂの周壁１０は、当接面の形状を、外側に沿って凸条を設けて、内側を低くして、互いに嵌合できる形状としている。

以上の嵌合構造は、簡単な構造で周壁１０を空気漏れなく連結できる。ただ、本発明は、周壁の嵌合構造を以上の構造には特定しない。周壁の嵌合構造は、たとえば図示しないが、一方の当接面に沿って凸条を設けて、この凸条を嵌合できる縦溝を他方の周壁の当接面に設けて、凸条を縦溝に嵌合して、空気漏れしないインロー構造で連結することもできる。

ホルダーケース２は、内部を閉鎖構造とする箱形にして、電池モジュール１と部品を収納するようにしている。図のホルダーケース２は、天板７と底板８、９を四角形として、全体を四角形の箱形としている。さらに、図４と図７に示す電源装置は、ホルダーケース２の中間に区画壁４を設けて、ホルダーケース２を複数列の区画室５に区画している。図のホルダーケース２は、蓋ケース２Ａと主ケース２Ｂの左右の中間に位置する周壁を上下に連結して区画壁４を構成している。図の区画壁４は、上下の端縁を天板７と底板８とに連結して、隣接する区画室５が同一水平面に位置するように分割している。以上の図のホルダーケース２は、区画壁４を中央に設けて、内部を第１室５Ａと第２室５Ｂからなる２列の区画室５に分割している。ただし、本発明の電源装置は、ホルダーケースを３列に分割し、あるいは図示しないが４列以上に分割することもできる。

電源装置は、図９ないし図１３に示す構造のホルダーケース２を２列に並べて、図７に示すように、両側２列に配置することができる。また、図９ないし図１３のホルダーケース２を上下に積層して、電池モジュール１を上下２段に配置することもできる。

ホルダーケース２は、図３、図５、図８及び図１２に示すように、内部に複数本の電池モジュール１を平行な姿勢で水平に配設している。これらの図に示すホルダーケース２は、各々の電池モジュール１に冷却空気を供給する流入ダクト１２を設けている。流入ダクト１２は、その一端を、周壁１０に開口している送風口１１に連結している。送風口１１は、送風機構３の送風ファン３Ａに連結されて、送風ファン３Ａから供給される冷却空気を電池モジュール１の間に強制的に送風して冷却する。

ホルダーケース２は、図４ないし図７に示すように、主ケース２Ｂと蓋ケース２Ａで電池モジュール１を挟着して、定位置に保持する。図のホルダーケース２は、主ケース２Ｂの底板８と、蓋ケース２Ａの天板７で電池モジュール１を挟着して定位置に保持する。電池モジュール１は、底板８と天板７との間に、同一平面に位置して横に隣接するように平行に並べて配設される。主ケース２Ｂの底板８は、流入口１４を開口している。流入口１４は、流入ダクト１２に送風される冷却空気を通過させて、電池モジュール１に送風して冷却する。

ホルダーケース２は、図３、図４、図７及び図１０ないし図１３に示すように、流入ダクト１２の内部に整流壁２６を設けている。整流壁２６は、流入ダクト１２の内部を、通風スペース２７と部品スペース２８に区画する。図３、図４及び図７のホルダーケース２は、両側に部品スペース２８を設けて、部品スペース２８の間に通風スペース２７を設けている。図１０ないし図１３に示すホルダーケース２は、一端に部品スペース２８を設けている。部品スペース２８は、制御用電子部品に接近する側にあって、部品スペース２８に配設するワイヤーハーネス２９を制御用電子部品を配設している電子回路に接続する。

流入ダクト１２の内部に整流壁２６を設ける構造を、図３、図４、図７及び図１０ないし図１３に示している。これ等の図に示すホルダーケース２は、流入ダクト１２の内部にＬ字状の整流壁２６を配設して、部品スペース２８と通風スペース２７とに区画している。この整流壁２６は、垂直壁２６Ａと水平壁２６Ｂを直交するように連結して横断面形状をＬ字状とするプラスチック製の板材である。この整流壁２６は、水平壁２６Ｂで垂直壁２６Ａが垂直な姿勢となるように、ホルダーケース２の内部に配置できる。また、整流壁２６を絶縁材のプラスチックで成形して、電池モジュール１に連結しているバスバー（図示せず）等の導電部の下方に水平壁２６Ｂを配設し、水平壁２６Ｂで導電部を絶縁することができる。図１０のホルダーケース２は、電池モジュール１の正極端子あるいは負極端子である電極端子やバスバーを案内する貫通孔３０を設けている。この貫通孔３０に配置されるバスバーや電極端子の下に水平壁２６Ｂを配置して、水平壁２６Ｂでバスバーや電極端子を絶縁できる。

また、Ｌ字状の整流壁２６は、図４、図７及び図１２に示すように、水平壁２６Ｂを部品スペース２８に配置して、水平壁２６Ｂの幅で部品スペース２８の幅を特定することもできる。この整流壁２６は、水平壁２６Ｂをホルダーケース２の内面に、接着、ネジ止、嵌着構造のいずれかまたはこれ等の構造を組み合わせて定位置に固定される。部品スペース２８は、冷却空気を強制送風する必要がないので、冷却用の排気口を開口する必要はない。

以上のように、流入ダクト１２の内部を、整流壁２６で通風スペース２７と部品スペース２８に区画する構造は、流入ダクト１２を通過する冷却空気の流れをスムーズにできる特長がある。それは、ワイヤーハーネス２９やコネクタ等の電子部品を部品スペース２８に配置して、これらの部品に起因する冷却空気の流れの乱れを阻止できるからである。ワイヤーハーネスは複数のリード線等を束ねたものであるので、複数のリード線による不規則な凹凸や、これらのリード線を接続するコネクタの凹凸が流入ダクトに露出する状態では、冷却空気の乱れの原因となり、空気の通過抵抗を大きくして均一な流れを阻害する。しかしながら、整流壁２６で通風スペース２７と部品スペース２８に区画することにより、ワイヤーハーネス２９やコネクタ等の電子部品を、通風スペース２７に露出させることなく部品スペース２８内に隔離できるので、通風スペース２７に送風される冷却空気の流れを乱すことなく均一な流れにできる。このため、流入ダクト１２を通過する冷却空気の流れをスムーズにして、電池モジュール１の冷却効率を向上できる。

さらに、以上の構造は、電池モジュール１に通じる通風スペース２７とワイヤーハーネス２９等の電子部品が配置される部品スペース２８とを、整流壁２６で確実に絶縁できる特長もある。さらにまた、整流壁２６で区画される部品スペース２８にワイヤーハーネス２９を配置する構造は、長くて処理されていないリード線であっても所定のスペースにすっきりと配置しながら、接触不良や断線等の弊害を確実に防止できる特長もある。

図４と図８のホルダーケース２は、隣接する電池モジュール１の間に隔壁１６を設けている。隔壁１６は、主ケース２Ｂと蓋ケース２Ａに一体成形して設けている。隔壁１６は、底板８から天板７まで延長されて、底板８と天板７の内部を複数の独立室１７に区画している。主ケース２Ｂと蓋ケース２Ａに一体成形している隔壁１６は、その境界を隙間なく当接させて、互いに空気の流通しない独立室１７に区画する。

電池モジュール１は、各々の独立室１７に配設される。図５と図８のホルダーケース２は、１列の独立室１７に１本の電池モジュール１を収納している。電池モジュール１を独立室１７の定位置に配設するために、図６に示すように、電池モジュール１は電池の連結部をエラストマ筒３１でカバーして、電池の外径よりも太くしている。エラストマ筒３１は、独立室１７の内面に挟着されて、独立室１７の内面と電池表面との間に、空気を通過できる隙間を設けている。

ホルダーケース２は、各々の独立室１７に分流された冷却空気を強制送風して電池モジュール１を冷却する。このことを実現するために、ホルダーケース２は、図４ないし図８に示すように、底板８を貫通して、各々の独立室１７に分流して空気を流入させる流入口１４を開口しており、天板７を貫通して、各々の独立室１７の空気を外部に排出する排気口１５を開口している。流入口１４は、通風スペース２７に連通するが、部品スペース２８には連通しないように開口される。通風スペース２７から独立室１７に冷却空気を強制送風するためである。

図５と図８のホルダーケース２は、独立室１７の内面を電池モジュール１の表面に沿う円筒状に成形している。この独立室１７は、その内面と電池モジュール１の表面との間に一定の隙間を設けて、冷却空気をスムーズに流動できる。

図４ないし図８のホルダーケース２は、隔壁１６と隔壁１６の間の中央部分にスリット状の流入口１４と排気口１５を開口している。ホルダーケース２は、底板８に流入口１４を開口し、天板７に排気口１５を開口している。スリット状の流入口１４と排気口１５は、電池モジュール１の縦方向に延長して開口される。複数の排気口１５は、排気ダクト１３における冷却空気の流動方向に所定の間隔で配置されている。また複数の流入口１４は、流入ダクト１２における冷却空気の流動方向に離して、所定の間隔で開口される。この形状のホルダーケース２は、電池モジュール１の表面に沿って、冷却空気を速やかに流動させて、効率よく冷却できる特長がある。

流入ダクト１２は送風ファン３Ａに連結される。送風ファン３Ａは流入ダクト１２に冷却空気を供給する。流入ダクト１２の冷却空気は、各々の流入口１４に分流されて、各々の独立室１７に流入される。図示しないが、全ての独立室１７に均一に冷却空気を通過させるために、流入ダクト１２の上流側の流入口１４を、下流側の流入口１４よりも小さくする。流入ダクト１２の上流側は、送風ファン３Ａから供給される冷却空気の圧力が高いので、小さい流入口１４から多量の空気が供給される。流入ダクト１２の下流側においては、冷却空気の圧力が低くなるので、流入口１４を大きくして独立室１７に供給される空気量を多くする。したがって、この構造の装置は、全ての独立室１７に均一に冷却空気を供給できる。

図２ないし図６の電源装置は、ホルダーケース２を２段に積層する。このホルダーケース２は、冷却空気を中央部の流入ダクト１２から電池モジュール１に送風し、電池モジュール１を冷却した空気を排気ダクト１３から外部に排気する。

図の電源装置は、送風機構３の送風ファン３Ａがホルダーケース２に冷却空気を供給するが、ホルダーケース２の空気を吸引して、ホルダーケース２に収納している電池モジュール１を強制冷却する構造とすることもできる。

図４と図５に示す上段のホルダーケース２と、図７と図８のホルダーケース２は、天板７の上側に、天板７と対向するようにカバープレート６を固定して、カバープレート６と天板７との間に排気ダクト１３を設けている。なお、図４と図５に示す下段のホルダーケース２は、上段のホルダーケース２を上下反転させた構造としているので、上段のホルダーケース２と同様にして天板７の下側に排気ダクト１３を設けることができる。ただし、下段のホルダーケース２は、天板７の下側に、天板７と対向するようにベース台２５を固定している。

カバープレート６は、軽くて耐荷重を大きくするために、アルミニウム合金等の金属板で製作される。ただ、耐荷重の要求されないカバープレートは、プラスチックで製作できる。天板７に設けている複数の排気口１５は、排気ダクト１３における冷却空気の流動方向に所定の間隔離されて配置される。

さらに、図４の上段のホルダーケース２と図７のホルダーケース２は、第１室５Ａと第２室５Ｂの区画室５の境界部分の上方に位置して、天板７よりも上方に突出するように支持分割リブ１９を設けている。支持分割リブ１９は、蓋ケース２Ａに一体的に成形される。蓋ケース２Ａは、区画壁４から上方に伸びるように支持分割リブ１９を設けている。図４の上段のホルダーケース２と図７のホルダーケース２は、区画壁４の上に支持分割リブ１９を一体的に成形して設けている。この構造のホルダーケース２は、支持分割リブ１９の垂直荷重を区画壁４で直接に支持して、支持分割リブ１９の耐荷重を大きくできる。このため、支持分割リブ１９の上に固定するカバープレート６の耐荷重を大きくできる。ただ、支持分割リブを区画壁の上に配置する必要はない。図示しないが、支持分割リブは、区画室の境界部分の上方にはあるが、区画壁の上からずれる位置に配置することもできる。この支持分割リブは下端を天板に連結する。天板を区画壁で支持して、支持分割リブを、天板を介して支持する。

さらに、図４と図５に示す下段のホルダーケース２は、上段のホルダーケース２と同様にして、第１室５Ａと第２室５Ｂの区画室５の境界部分の下方に位置して、天板７よりも下方に突出するように支持分割リブ１９を設けている。この構造のホルダーケース２は、支持分割リブ１９に作用する垂直荷重を区画壁４で支持して、支持分割リブ１９の耐荷重を大きくしながらベース台２５に固定できる。

図１４のホルダーケース２は、第１室５Ａと第２室５Ｂの間、すなわち隣接する区画室５の間に一対の区画壁４を設けると共に、一対の区画壁４の上に一対の支持分割リブ１９も設けている。一対の支持分割リブ１９の間には、カバープレート６の内面に当接される連結部２０を設けている。連結部２０は、主ケース２Ｂに一体的に成形して設けられる支柱である。この支柱である連結部２０の上端に、カバープレート６を貫通する止ネジ（図示せず）をねじ込んで、カバープレート６を連結部２０に固定している。図のホルダーケース２は一対の支持分割リブ１９を設けているが、支持分割リブは１列とすることもでき、また支持分割リブの上面にカバープレート６をネジ止して固定することもできる。

支持分割リブ１９は、カバープレート６の下面に当接されて、カバープレート６を下から支持して耐荷重を向上すると共に、排気ダクト１３を各々の区画室５の上方に配設される専用のダクトに分割して、排気ダクト１３を流れる空気を混流しなくして整流して、電池モジュール１の冷却効率を向上させる。図４と図７のホルダーケース２は、支持分割リブ１９でもって、排気ダクト１３を、第１室５Ａに連通される第１排気ダクト１３Ａと、第２室５Ｂに連通される第２排気ダクト１３Ｂとに分割している。支持分割リブ１９は、区画室５の境界の外側に配置されるので、支持分割リブ１９で分割される専用のダクトは、区画室５の外側に配置される。すなわち、第１室５Ａの外側には第１排気ダクト１３Ａが、第２室５Ｂの外側には第２排気ダクト１３Ｂが設けられる。

ホルダーケース２は、各々の区画室５の外側に専用の排気ダクト１３を設けており、区画室５と排気ダクト１３との間にある天板７に排気口１５を開口しているので、各々の区画室５を通過して電池モジュール１を冷却した空気は、排気口１５から専用のダクトに排気される。すなわち、第１室５Ａを通過してここに配設される電池モジュール１を冷却した空気は、第１排気ダクト１３Ａに排気され、第２室５Ｂを通過してここに配設される電池モジュール１を冷却した空気は、第２排気ダクト１３Ｂに排気される。すなわち、各々の区画室５を通過した冷却空気は、排気ダクト１３で混合されることなく、排気ダクト１３を整流して排気される。

図４、図７及び図１４の電源装置は、排気ダクト１３の中間に支持分割リブ１９を設けて、排気ダクト１３を第１排気ダクト１３Ａと第２排気ダクト１３Ｂとからなる専用ダクトに分離しているが、排気ダクト１３の両側を開口している。排気ダクト１３の両側の開口部２３からホルダーケース２の外部に排気される空気は、ホルダーケース２の側部に配設している制御用電子部品を冷却する。図２と図３の電源装置は、ホルダーケース２の両側に制御用電子部品２４を配置して、制御用電子部品２４とホルダーケース２とをベース台２５に固定している。制御用電子部品２４は、電池モジュール１の充放電を制御する電子部品である。この構造の電源装置は、電池モジュール１の冷却空気を、制御用電子部品２４の冷却に併用するので、電子部品を冷却するために専用のファン等を設ける必要がなく、全体の冷却機構を簡単にできる。隙間に空気を通過させる制御用電子部品２４は、空気の通過抵抗がある。このため、排気ダクト１３の側部に制御用電子部品２４を配置する構造は、排気ダクト１３の側部を、一部の空気を通過させる状態で閉塞する構造となる。

以上の電源装置は、ホルダーケース２の内部を複数の区画室５に区画し、さらに各々の区画室５を通過した空気を、支持分割リブ１９で区画している専用ダクトに排気する。この構造の電源装置は、各々の区画室５から排気ダクト１３に排気される空気を混流させず、整流して流すことができる。このため、排気ダクト１３から効率よく空気を排気して、全ての電池モジュール１を効率よく、しかも温度差が小さくなる理想的な状態で冷却できる。たとえば、５．６Ａｈのニッケル水素電池を直列に連結してなる電池モジュール１を１０〜５０Ａと大きな電流で充放電して、電池モジュール１の温度上昇を検出すると、支持分割リブ１９を設けて排気ダクト１３を専用ダクトに分離して、各々の区画室５の空気を専用ダクトに排気する構造における電池モジュール１の温度差が、支持分割リブを設けない構造における電池モジュール１の温度差に対して５〜１０％も低減される。なお、この測定は、電池モジュール１を充放電させる電流を１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、５０Ａと複数の電流値として測定したものを平均したものである。さらに、電池モジュール１を以上の電流値で充放電させる状態における、電池モジュール１の平均温度および電池モジュール１の最高温度も、支持分割リブを設けない構造に対して低下させることができる。

以上の構造は、同じ容量の送風機構３で電池モジュール１の温度を低く、しかも温度差を小さくするので、送風機構３の電力消費は増加せず、また騒音レベルも増加しない。さらに、支持分割リブ１９を設けて、支持分割リブ１９でカバープレート６を支持して、カバープレート６の耐荷重を著しく向上できる。とくに、区画室５の境界部分に支持分割リブ１９を設けるので、この支持分割リブ１９でもって、電池モジュール１の冷却効果を向上させながら、カバープレート６の変形しやすい中間部分を支持して、カバープレート６全体の耐荷重を著しく向上できる。

以上の電源装置は、排気ダクト１３の両側を開口してここから排気する空気で電子部品を冷却するが、排気ダクト１３の両側を側壁（図示せず）で閉塞することもできる。排気ダクト１３を支持分割リブで分離すると共に、排気ダクト１３の両側を側壁で閉塞する電源装置は、電池モジュール１の温度差をさらに小さくできる。前述の測定と同様に、電池モジュール１を充放電させる電流を１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、５０Ａとして、複数の電流値での測定を平均すると、支持分割リブと側壁を設ける構造における電池モジュール１の温度差は、支持分割リブと側壁を設けない構造における電池モジュール１の温度差に対して８〜１５％も低減される。さらに、電池モジュール１を以上の電流値で充放電させる状態における、電池モジュール１の平均温度および電池モジュール１の最高温度も、支持分割リブと側壁のない構造に対して低下する。

以上の測定結果から、排気ダクト１３に支持分割リブ１９を設けることは、排気効率を相当に向上できることがわかる。排気ダクト１３の側部を側壁で閉塞するよりも、区画室５の境界に支持分割リブ１９を設けて、区画室５の空気を独立して排気ダクト１３に排気することがさらに効果がある。たとえば、電池モジュール１の平均温度は、側壁を設けないで支持分割リブを設けた構造が最低となる。同じ送風機構３で電池モジュール１の温度を最低にできることは、空気をスムーズに通過させて、電池モジュール１を効率よく冷却できることを実証する。すなわち、支持分割リブが、各々の区画室５から排気される空気を混流させないで、整流して排気ダクト１３から排気することが、空気の排気効率を向上するためにとくに大切である。ただ、支持分割リブを設ける排気ダクト１３の側部を、さらに側壁で閉塞する構造は、電池モジュール１の温度差を小さくことには効果がある。電池モジュール１の最低温度が高くなるからである。

以上の電源装置は、流入ダクト１２と排気ダクト１３の反対方向に空気を流通させる。ただ、本発明の電源装置は、流入ダクトと排気ダクトに同じ方向に空気を流通する構造とすることもできる。

従来の車両用の電源装置の断面図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の内部構造を示す斜視図である。 図２に示す電源装置の内部構造を示す概略平面図である。 図２に示す電源装置の概略縦断面図である。 図２に示す電源装置の概略横断面図である。 図２に示す電源装置のホルダーケース端部の概略断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の概略縦断面図である。 図７に示す電源装置の概略横断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置のホルダーケースの底面斜視図である。 図９に示すホルダーケースに整流壁を配設する状態を示す斜視図である。 図１０に示すホルダーケースに整流壁を配設した状態を示す斜視図である。 図１１に示すホルダーケースの底面図である。 図９に示すホルダー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車両用の電源装置の概略斜視図である。

符号の説明

１…電池モジュール
２…ホルダーケース ２Ａ…蓋ケース ２Ｂ…主ケース
２Ｃ…底ケース
３…送風機構 ３Ａ…送風ファン
４…区画壁
５…区画室 ５Ａ…第１室 ５Ｂ…第２室
６…カバープレート
７…天板
８…底板
９…底板
１０…周壁
１１…送風口
１２…流入ダクト
１３…排気ダクト １３Ａ…第１排気ダクト １３Ｂ…第２排気ダクト
１４…流入口
１５…排気口
１６…隔壁
１７…独立室
１９…支持分割リブ
２０…連結部
２３…開口部
２４…制御用電子部品
２５…ベース台
２６…整流壁 ２６Ａ…垂直壁 ２６Ｂ…水平壁
２７…通風スペース
２８…部品スペース
２９…ワイヤーハーネス
３０…貫通孔
３１…エラストマ筒
４１…電池モジュール
４２…ホルダーケース
４３…送風機構
４４…天板
４５…排気口
４６…流入ダクト

Claims (4)

1. 複数本の電池モジュール(1)と、複数本の電池モジュール(1)を収納しているホルダーケース(2)と、このホルダーケース(2)内に強制送風して電池モジュール(1)を強制冷却する送風機構(3)とを備える車両用の電源装置であって、
   ホルダーケース(2)は、各々の電池モジュール(1)に冷却空気を供給する流入ダクト(12)を有し、この流入ダクト(12)に送風機構(3)を連結してホルダーケース(2)内に強制送風するようにしており、
   流入ダクト(12)に整流壁(26)を設けて、整流壁(26)でもって流入ダクト(12)を通風スペース(27)と部品スペース(28)に区画しており、部品スペース(28)に部品を配置して、整流壁(26)で区画された通風スペース(27)に送風機構(3)で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車両用の電源装置。
2. ホルダーケース(2)が、内部を区画壁(4)で複数列の区画室(5)に分割して、各々の区画室(5)に電池モジュール(1)を収納しており、さらに、ホルダーケース(2)の天板(7)の上方にカバープレート(6)を固定して、カバープレート(6)と天板(7)との間に、各々の区画室(5)の電池モジュール(1)を冷却した空気を排気する排気ダクト(13)を設けており、
   各々の区画室(5)を排気ダクト(13)に連結するように、天板(7)に排気口(15)を開口している請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 部品スペース(28)にワイヤーハーネス(29)を収納している請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 整流壁(26)が、垂直壁(26A)と水平壁(26B)を直交するように連結してなる断面形状をＬ字状とするプラスチック製の板材で、電池モジュール(1)に連結しているバスバーの下方に水平壁(26B)を配設して、水平壁(26B)でバスバーの下方を絶縁している請求項１に記載される車両用の電源装置。
   

Images