JP2008041461A - Power-supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池を内蔵する電池ケースに吸気ダクトと排気ダクトを連結して冷却用の空気を強制送風して電池を冷却する電源装置に関し、とくに、吸気ダクトと電池ケースと排気ダクトの閉塞状態を検出できる電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that cools a battery by connecting an intake duct and an exhaust duct to a battery case containing a battery and forcibly blowing cooling air, and in particular, a closed state of the intake duct, the battery case, and the exhaust duct. It is related with the power supply device which can detect.
電池ケースに多数の電池を内蔵する電源装置は、出力電圧を高くするために、電池ケースに内蔵する電池を直列に接続している。この種の電源装置は、主として、ハイブリッドカーや電気自動車などの車両を走行させるモータを駆動する電源として使用される。電池ケースに多数の電池を内蔵して出力を大きくしている電源装置は、電池に流れる大きな充放電の電流で電池温度が高くなる。電池は、温度が異常に高くなると電気性能が低下するので強制送風して冷却している。この構造の電源装置は、電池を内蔵する電池ケースに、吸気ダクトと排気ダクトを連結し、ファンで空気を強制送風する。強制送風される空気は、吸気ダクトから電池ケースに流入されて、電池ケース内の電池を冷却する。電池を冷却した空気は電池ケースから排気ダクトに排気される。この構造の電源装置は、吸気ダクトと電池ケース内の空気通路と排気ダクトからなる送風ダクトに冷却用の空気を強制送風する。空気が強制送風される送風ダクトは、空気に含まれる埃などが次第に付着して、空気の流れを悪くする。この弊害を少なくするために、送風ダクトの吸入側にはフィルタを設けて、空気を清澄に濾過している。ただ、フィルタでは空気に含まれる異物を完全には除去できない。とくに、フィルタに、小さい埃を効果的に除去する高密度な不織布や連続気泡のウレタンフォーム等を使用すると、フィルタの空気通過抵抗が大きくなって、空気の風量が減少する。また、高密度なフィルタは目詰まりし易く、メンテナンスに手間がかかる欠点がある。 In a power supply device incorporating a large number of batteries in a battery case, the batteries built in the battery case are connected in series in order to increase the output voltage. This type of power supply device is mainly used as a power source for driving a motor that drives a vehicle such as a hybrid car or an electric vehicle. In a power supply device in which a large number of batteries are built in a battery case to increase the output, the battery temperature is increased by a large charge / discharge current flowing through the battery. The battery is cooled by forcibly blowing air because the electrical performance decreases when the temperature becomes abnormally high. In the power supply device having this structure, an intake duct and an exhaust duct are connected to a battery case containing a battery, and air is forcibly blown by a fan. The forcedly blown air flows into the battery case from the intake duct and cools the battery in the battery case. The air that has cooled the battery is exhausted from the battery case to the exhaust duct. The power supply device having this structure forcibly blows cooling air through a blower duct including an intake duct, an air passage in the battery case, and an exhaust duct. In the air duct in which air is forcibly blown, dust or the like contained in the air gradually adheres to deteriorate the air flow. In order to reduce this harmful effect, a filter is provided on the suction side of the air duct to filter the air clearly. However, the filter cannot completely remove foreign substances contained in the air. In particular, when a high-density nonwoven fabric or open-cell urethane foam that effectively removes small dust is used for the filter, the air passage resistance of the filter increases and the air volume decreases. In addition, the high-density filter has a drawback that it is easily clogged and requires a lot of maintenance.
フィルタの目詰まりによる弊害を解消するために、フィルタの目詰まりを検出し、また送風ダクトの詰まりを検出する装置が開発されている。(特許文献1〜3参照)
特許文献1と2は、フィルタの目詰まりを検出する装置を記載する。これらの公報に記載される装置は、フィルタの目詰まりを検出できるが、送風ダクトに埃が堆積したかどうかを判別できない。特許文献3は、送風ダクトの詰まりとその他の異常を検出する燃焼装置等に使用される送風装置が記載される。特許文献3の送風装置は、送風ダクトの詰まりとその他の異常を検出できるが、電池を内蔵する電池ケースと吸気ダクトと排気ダクトを連結して、どの部分に埃などが詰まったかを判定できない。
本発明は、従来の装置では実現できない、送風ダクトの詰まりに加えて、送風ダクトを構成している電池ケース内と吸気ダクトと排気ダクトのどの部分に埃などが詰まって閉塞状態になったかを、簡単な構成で確実に判定できる電源装置を提供することにある。 In the present invention, in addition to clogging of the air duct, which cannot be realized by the conventional device, the inside of the battery case constituting the air duct and which part of the air intake duct and exhaust duct are clogged with dust and the like. An object of the present invention is to provide a power supply device that can reliably determine with a simple configuration.
本発明の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
電源装置は、電池1を内蔵している電池ケース2と、この電池ケース2に連結されて、ケース内に冷却用の空気を送風する吸気ダクト3と、電池ケース2を通過した空気をケース外に排気する排気ダクト4と、冷却用の空気を吸気ダクト3から電池ケース2を通過して排気ダクト4に強制送風するファン5と、吸気ダクト3と電池ケース2内の空気通路6と排気ダクト4からなる送風ダクト7の異常を検出する検出機構8とを備える。検出機構8は、送風ダクト7に空気を強制送風するファン5のモータ負荷を検出する負荷センサ20と、吸気ダクト3に連結されて所定の圧力で開弁する第1の圧力弁21と、この圧力弁が開弁して排気される空気の温度を検出する第1の温度センサ23と、排気ダクト4に連結されて所定の圧力で開弁する第2の圧力弁22と、この圧力弁が開弁して排気される空気の温度を検出する第2の温度センサ24と、負荷センサ20と第1の温度センサ23と第2の温度センサ24の信号で、送風ダクト7の異常を判定する判定回路25とを備える。電源装置は、判定回路25が、モータ負荷で送風ダクト7の閉塞状態を検出し、送風ダクト7の閉塞状態において、第1の温度センサ23と第2の温度センサ24の検出温度で、吸気ダクト3と電池ケース2と排気ダクト4の閉塞状態を判別する。
The power supply device of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
The power supply device includes a
本発明の電源装置は、負荷センサ20を、モータ26に流れる電流を検出する電流センサとして、この電流センサで検出するモータ26の電流値が設定電流よりも小さいとき、送風ダクト7を閉塞状態と判定することができる。
In the power supply device of the present invention, when the
本発明の電源装置は、負荷センサ20を、モータ26の回転数を検出する回転センサとして、この回転センサで検出するモータ26の回転数が設定回転数よりも大きいとき、送風ダクト7を閉塞状態と判定することができる。
The power supply device of the present invention uses the
本発明の電源装置は、判定回路25が、第1の設定温度を記憶するメモリを備え、このメモリに記憶される第1の設定温度を、第1の温度センサ23が検出する第1の検出温度に比較して、第1の検出温度が第1の設定温度よりも低いとき、吸気ダクト3の閉塞状態と判定することができる。
In the power supply device of the present invention, the
本発明の電源装置は、判定回路25が、第1の設定温度と第2の設定温度を記憶するメモリを備え、このメモリに記憶される第1の設定温度を第1の温度センサ23が検出する第1の検出温度に比較すると共に、メモリに記憶される第2の設定温度を第2の温度センサ24が検出する第2の検出温度に比較することができる。この電源装置は、第1の検出温度が第1の設定温度よりも高く、かつ第2の検出温度が第2の設定温度よりも低いとき、電池ケース2内の閉塞状態と判定し、第1の検出温度が第1の設定温度よりも高く、かつ第2の検出温度が第2の設定温度よりも高いとき、排気ダクト4の閉塞状態と判定することができる。
In the power supply device of the present invention, the
本発明の電源装置は、電池ケース2を内蔵する外ケース9を備え、吸気ダクト3を、外ケース9の内の第1の吸気ダクト3Aと、この第1の吸気ダクト3Aに連結されて外ケース9の外部に設けている第2の吸気ダクト3Bで構成すると共に、排気ダクト4を、外ケース9の内部に設けている第1の排気ダクト4Aと、この第1の排気ダクト4Aに連結されて外ケース9の外部に設けている第2の排気ダクト4Bとで構成し、外ケース9と電池ケース2との間に第1の吸気ダクト3Aと第1の排気ダクト4Aを設けることができる。この電源装置は、第1の圧力弁21を第1の吸気ダクト3Aに連結して、第2の圧力弁22を第1の排気ダクト4Aと第2の排気ダクト4Bのいずれかに連結することができる。
The power supply device of the present invention includes an
本発明は、送風ダクトの詰まりを検出できることに加えて、送風ダクトを構成する、電池ケース内と吸気ダクトと排気ダクトのどこが閉塞状態になったかを、簡単な構成で確実に判定できる特徴がある。それは、本発明の電源装置が、送風ダクトに空気を強制送風するファンのモータ負荷を負荷センサで検出して送風ダクトの閉塞状態を判別し、さらに、吸気ダクトに第1の圧力弁を連結して、この弁から排出される空気の温度を第1の温度センサで検出し、また、排気ダクトには第2の圧力弁を連結して、この弁から排出される空気の温度を第2の温度センサで検出し、第1の温度センサと第2の温度センサの温度から、電池ケースと吸気ダクトと排気ダクトのどの部分が閉塞状態にあるかを判定するからである。とくに、本発明の電源装置は、吸気ダクトと排気ダクトの温度を検出して、この検出温度から閉塞部分を特定するのではなく、吸気ダクトと排気ダクトの各々に圧力弁を連結し、この圧力弁が開弁して排気される空気の温度を検出して閉塞部分を判定するので、電池ケースと吸気ダクトと排気ダクトのどの部分が閉塞状態にあるかを明確に判定できる特徴がある。それは、圧力弁の開弁状態を温度センサで検出して、閉塞部分を特定するからである。 In addition to being able to detect clogging of the air duct, the present invention has a feature that can reliably determine with a simple structure where the air duct, the intake duct, and the exhaust duct constituting the air duct are blocked. . The power supply device of the present invention detects a motor load of a fan that forcibly blows air into the air duct by using a load sensor to determine the closed state of the air duct, and further connects the first pressure valve to the intake duct. The temperature of the air exhausted from the valve is detected by the first temperature sensor, and the second pressure valve is connected to the exhaust duct so that the temperature of the air exhausted from the valve is the second temperature. This is because it is detected by the temperature sensor, and from the temperatures of the first temperature sensor and the second temperature sensor, it is determined which part of the battery case, the intake duct and the exhaust duct is closed. In particular, the power supply apparatus of the present invention detects the temperatures of the intake duct and the exhaust duct and does not specify the blocked portion from the detected temperature, but connects a pressure valve to each of the intake duct and the exhaust duct. Since the closed portion is determined by detecting the temperature of the air exhausted when the valve is opened, it is possible to clearly determine which portion of the battery case, the intake duct and the exhaust duct is in the closed state. This is because the open state of the pressure valve is detected by the temperature sensor to identify the closed portion.
吸気ダクトと排気ダクトの温度を検出して閉塞部分を特定することは原理的に可能である。ただ、この方式では、電池ケースと吸気ダクトと排気ダクトのどの部分が閉塞状態にあるかのみでなく、電池の発熱量や吸気ダクトに吸入される空気の温度等によっても、吸気ダクトと排気ダクトの温度が変化するので、多数の変数から閉塞部分を特定する必要があって、簡単に正確に閉塞部分を特定できない。 In principle, it is possible to identify the closed portion by detecting the temperatures of the intake duct and the exhaust duct. However, in this method, not only the battery case, intake duct, and exhaust duct are blocked, but also the heat generation amount of the battery and the temperature of the air sucked into the intake duct. Therefore, it is necessary to specify the occlusion portion from a number of variables, and the occlusion portion cannot be specified easily and accurately.
これに対して、本発明の電源装置は、吸気ダクトと排気ダクトに連結している圧力弁の開弁状態を温度センサで検出して、圧力弁の開弁状態から閉塞部分を特定する、すなわち、ふたつの圧力弁の開閉から、電池ケースと吸気ダクトと排気ダクトの3カ所の閉塞状態を判定するので、簡単な判別でもって正確に閉塞部分を特定できる特徴がある。 On the other hand, the power supply device of the present invention detects the valve opening state of the pressure valve connected to the intake duct and the exhaust duct with the temperature sensor, and identifies the closed portion from the valve opening state of the pressure valve, that is, The three closed states of the battery case, the intake duct, and the exhaust duct are determined from the opening and closing of the two pressure valves, so that the closed portion can be accurately identified by simple determination.
また、本発明の請求項2の電源装置は、負荷センサに、モータに流れる電流を検出する電流センサを使用し、この電流センサで検出するモータの電流値から送風ダクトの閉塞状態を判別するので、簡単な負荷センサとなる電流センサでもって、送風ダクトの閉塞状態を正確に判定できる特徴がある。ファンを回転するモータは、送風ダクトが閉塞状態になると、送風する空気量が少なくなるので仕事率が低下し、モータの電流は少なくなる。この状態になると、ファンは軽く回転するようになって回転数が増加する。ただ、ファンが回転しても、ファンの仕事率が低下して送風される空気量は減少する。すなわち、空気は送風されずにファンと一緒に回転される状態となり、ファンか軽く回転される状態となる。
In the power supply device according to
さらに、請求項3の電源装置は、負荷センサにモータの回転数を検出する回転センサを使用し、この回転センサで検出するモータの回転数で、送風ダクトを閉塞状態と判定するので、送風ダクトの閉塞状態を正確に判定できる特徴がある。送風ダクトが閉塞状態になると、ファンは軽く回転されるようになって回転数が多くなる。
Furthermore, the power supply device according to
さらにまた、本発明の請求項4の電源装置は、判定回路に、第1の設定温度を記憶するメモリを設け、このメモリに記憶される第1の設定温度を第1の温度センサが検出する第1の検出温度に比較して、第1の検出温度が第1の設定温度よりも低いとき、吸気ダクトの閉塞状態と判定するので、第1の温度センサの検出温度で、吸気ダクトの閉塞状態を確実に判別できる。
Furthermore, in the power supply device according to
また、本発明の請求項5の電源装置は、判定回路が、第1の設定温度と第2の設定温度を記憶するメモリを備え、このメモリに記憶される第1の設定温度を第1の温度センサが検出する第1の検出温度に比較すると共に、メモリに記憶される第2の設定温度を第2の温度センサが検出する第2の検出温度に比較し、第1の検出温度が第1の設定温度よりも高く、かつ第2の検出温度が第2の設定温度よりも低いとき、電池ケース内の閉塞状態と判定し、第1の検出温度が第1の設定温度よりも高く、かつ第2の検出温度が第2の設定温度よりも高いとき、排気ダクトの閉塞状態と判定するので、電池ケースと排気ダクトのいずれの閉塞状態かを正確に判定できる。
In the power supply device according to
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below exemplify a power supply device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the power supply device as follows.
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。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図1に示す電源装置は、複数の電池1を収納する電池ケース2と、この電池ケース2に連結されて冷却用の空気を送風する吸気ダクト3と、電池ケース2に連結されてケース内を通過した空気を排気する排気ダクト4と、冷却用の空気を吸気ダクト3から電池ケース2を通過させて排気ダクト4に強制送風するファン5と、吸気ダクト3と電池ケース2内の空気通路6と排気ダクト4からなる送風ダクト7の異常を検出する検出機構8とを備える。
A power supply device shown in FIG. 1 includes a
図1の電源装置は、内部を電池収納部10とする電池ケース2を外ケース9に入れている。この電源装置は、吸気ダクト3を外ケース9内に設けられる第1の吸気ダクト3Aと、外ケース9の外部に設けられる第2の吸気ダクト3Bとで構成している。また、排気ダクト4も外ケース9内に設けられる第1の排気ダクト4Aと、外ケース9の外部に設けられる第2の排気ダクト4Bとで構成している。
In the power supply device of FIG. 1, a
外ケース9は、多数の電池1を並べて収納する電池収納部10を電池ケース2の内部に設けており、この電池ケース2の上下に空気ダクトを設けている。空気ダクトは、電池ケース2の上方にあって電池1を冷却する空気を電池収納部10に供給する第1の吸気ダクト3Aと、電池ケース2の下方にあって電池1を冷却した空気を電池収納部10から排気する第1の排気ダクト4Aからなる。第1の吸気ダクト3Aは、外ケース9の外部で第2吸気ダクト3に連結され、第1の排気ダクト4Aは外ケース9の外部で第2の排気ダクト4Bに連結される。この電源装置は、空気を、第2の吸気ダクト3B→第1の吸気ダクト3A→電池ケース2の電池収納部10→第1の排気ダクト4A→第2の排気ダクト4Bに通過させて、電池ケース2の電池収納部10を通過するときに、ここに収納している電池1を冷却する。
The
電池収納部10に収納される電池1は、電池モジュール1Aとして収納している。電池モジュール1Aは、複数の素電池を直列に接続して直線状に連結したものである。電池モジュール1Aは、たとえば5〜6個の素電池を直線状に連結している。ただ、電池モジュールは、4個以下、あるいは7個以上の素電池を連結することもできる。素電池はニッケル水素電池である。ただ、素電池は、リチウムイオン二次電池やニッケルカドミウム電池等の他の二次電池とすることもできる。図の電池モジュール1Aは、円筒型電池を直線状に連結して円柱状としている。電池ケースに、電池モジュールを収納する電源装置は、電池モジュールの個数を多くして、出力電圧を高くできる。ただ、本発明の電源装置は、電池ケースに、電池モジュールでない電池、いいかえると、複数の素電池を収納する構造とすることもできる。
The
電池収納部10に収納している複数の電池モジュール1Aは、バスバー(図示せず)を介して互いに直列に接続される。ただ、電池ケースの電池モジュールは、直列と並列に接続することもできる。
The plurality of
図1の電源装置は、電池ケース2の上側に第1の吸気ダクト3Aを設け、電池ケース2の下側に第1の排気ダクト4Aを設けている。この電源装置は、上から下に空気を送風して、電池収納部10の電池1を冷却する。電源装置は、図1の状態から上下を反転して配置することもできる。すなわち、電池ケースの下側に第1の吸気ダクトを設け、電池ケースの上側に第1の排気ダクトを設けることもできる。上下反転された電源装置は、下から上に空気を送風して、電池収納部内の電池を冷却する。下から上に空気を送風する電池収納部は、スムーズに空気を流すことができる。
The power supply device of FIG. 1 is provided with a
図1に示す電池ケース2は、電池モジュール1Aを水平で平行な姿勢として、上下に3段に並べて収納している。電池ケース2は、電池収納部10と第1の吸気ダクト3Aとの間に流入側の隔壁15Aを設け、電池収納部10と第1の排気ダクト4Aとの間に排出側の隔壁15Bを設けている。さらに、流入側の隔壁15Aと排出側の隔壁15Bの間には対向壁16を設けて、対向壁16でもって電池収納部10を複数の閉鎖室17に区画して、各々の閉鎖室17に電池1を複数段に収納している。図の電池収納部10は、一対の対向壁16の内側に3段に電池モジュール1Aを収納すると共に、一対の対向壁16の流入側と排出側を、流入側の隔壁15Aと排出側の隔壁15Bで閉塞している。すなわち、一対の対向壁16及び隔壁15で、密閉されない閉鎖室17を形成し、この閉鎖室17に電池モジュール1Aを3段に収納している。
The
これ等の図に示す電池ケース2は、電池収納部10に収納している電池モジュール1Aに冷却する空気を送風するために、流入側の隔壁15Aと排出側の隔壁15Bに空気口18を開口している。図の電池ケース2は、上の流入側の隔壁15Aに流入側の空気口18Aを、下の排出側の隔壁15Bに排出側の空気口18Bを開口している。空気は、第1の吸気ダクト3Aから、流入側の隔壁15Aに設けた流入側の空気口18Aを通過して閉鎖室17に流入し、閉鎖室17で電池1を冷却した空気は、排出側の隔壁15Bに設けた排出側の空気口18Bを通過して第1の排気ダクト4Aに排出される。
The
流入側の空気口18Aは、閉鎖室17の両側に開口されて、内部に流入させる空気を、最も上段にある電池モジュール1Aと対向壁16との間に送風する。流入側の隔壁15Aは、対向壁16の内面の真上に空気口18を開口している。この空気口18は、対向壁16の内面に沿って空気を送風して、対向壁16と最上段の電池モジュール1Aとの間に空気を通過させる。
The
図の電池ケース2は、流入側の空気口18Aを、閉鎖室17の両側に開口しているが、空気口は、必ずしも図に示すように対向壁の内面の真上に開口する必要はない。たとえば、対向壁の内面の真上から多少は中央に位置するように開口することもできる。ただ、流入口が流入壁の中央に開口されると、空気が最上段の電池モジュールを他の電池モジュールよりも過冷却するおそれがある。最上段の電池モジュール1Aは、その両側部分にあって、対向壁16に接近する空気通路6での熱交換量を大きくするが、他の部分での熱交換量を大きくしない。最上段の電池モジュール1Aを冷却する空気は、他の電池モジュール1Aを冷却する空気よりも温度が低く、狭い空気通路6で効率よく電池モジュール1Aを冷却する。
In the illustrated
仮に、流入側の空気口が閉鎖室の中央に開口されると、空気口から電池収納部内に流入した空気は、図において最上段の電池モジュールの上半分の表面に沿って流動して、電池モジュールを冷却する。最上段の電池モジュール1Aは、上面を空気で冷却することなく、両側にできる対向壁16との空気通路6でのみ冷却して、他の電池モジュール1Aの冷却バランスを均一にする。このことを実現するために、流入側の空気口18Aは、閉鎖室17の中央に位置するようには開口されず、対向壁16の真上から中央に遍在して開口するとしても、閉鎖室17の中央部よりも外側に開口される。
If the air inlet on the inflow side is opened in the center of the closed chamber, the air flowing into the battery compartment from the air outlet flows along the upper half surface of the uppermost battery module in the figure, and the battery Cool the module. The
排出側の空気口18Bは、閉鎖室17の中央に位置するように排出側の隔壁15Bに開口している。図の電池ケース2においては、閉鎖室17から排出される空気を、最も下段に配設している電池モジュール1Aの下部に沿って送風させて、最下段の電池モジュール1Aを効率よく冷却するためである。閉鎖室17の中央に位置して排出側の隔壁15Bに開口される排出側の空気口18Bは、電池モジュール1Aの両側に分流された空気を、最下段の電池モジュール1Aの下半分に沿って送風し、閉鎖室17の中央部に集めて排出側の空気口18Bから排出する。
The discharge-
さらに、図の電池ケース2は、各段の電池モジュール1Aと対向壁16との間の空気通路6の送風状態をコントロールするために、対向壁16の内面に凸条19を突出して設けている。凸条19は、上下に隣接して配設している電池モジュール1Aの谷間に突出して設けられる。さらに、凸条19の内面への突出高さは、風上よりも風下で高くして、風下の電池モジュール1Aの空気通路6の領域、すなわち電池モジュール1Aとの接触面積を広くし、あるいは、空気通路6の間隔を狭くしている。
Further, the
空気が電池モジュール1Aを冷却する熱交換量は、空気と電池モジュール1Aの温度差と、空気の流速と、送風される空気との接触面積で変化する。熱交換量は、空気と電池モジュール1Aの温度差が少なくなると小さくなる。したがって、空気の温度が高くなって、電池モジュール1Aの温度差が小さくなると、熱交換量は小さくなる。空気の温度は、風下になると電池モジュール1Aの熱を奪って上昇する。したがって、風下の電池モジュール1Aは、空気の温度が高くなって熱交換量が減少する。
The amount of heat exchange by which the air cools the
空気の流速を速くして、送風される空気との接触面積を大きくして、熱交換量を大きくできる。凸条19の突出高さは、電池モジュール1Aの表面に送風される空気の流速と接触面積を特定する。凸条19の突出高さが高くなると、凸条19が電池モジュール1Aの表面に接近して、電池モジュール1Aとの間にできる空気通路6を狭くする。また、突出高さの高い凸条19は、電池モジュール1Aとの間にできる空気通路6の面積も広くする。したがって、空気の温度が次第に高くなって、温度に起因する熱交換量の低下を、凸条19で補正して、全体の電池モジュール1Aを均一に冷却する。
The amount of heat exchange can be increased by increasing the flow rate of air, increasing the contact area with the blown air. The protruding height of the
図1の電池ケース2の対向壁16は、最上段の電池モジュール1Aと中段の電池モジュール1Aの間に小さい第1の凸条19Aを設け、中段の電池モジュール1Aと最下段の電池モジュール1Aとの間に第2の凸条19Bを設けている。第2の凸条19Bは、第1の凸条19Aよりも高く、第1の凸条19Aよりも電池モジュール1Aの表面に接近している。
The opposing
さらに、図の電池ケース2は、第2の凸条19Bの両側面を、対向する電池モジュール1Aの表面に沿う湾曲面としている。この凸条19は、電池モジュール1Aとの間に空気通路6を設けて、スムーズに空気を送風できる。また、図の電池収納部10は、排出側の隔壁15Bの内側内面であって電池モジュール1Aとの対向面に湾曲部を設けており、この部分を電池モジュール1Aの下側面の表面に沿う形状として対向壁16に併用している。ただ、電池収納部は、必ずしも排出側の隔壁を対向壁に併用する必要はなく、排出側の隔壁を平面形状とし、対向壁の下部の内面であって電池モジュールとの対向面に湾曲部を設けることもできる。以上のように、湾曲部のある電池収納部10は、電池モジュール1Aの表面に沿って空気を送風し、排出側の空気口18Bに集合させて外部に排気できる。このため、最下段の電池モジュール1Aを効率よく冷却して、空気の温度上昇による熱交換量の減少を補正して、各段の電池モジュール1Aの温度差を少なくできる。
Furthermore, the
電池収納部に3段に電池モジュールを収納する電源装置は、最上段の電池モジュールと最下段の電池モジュールとの間に設ける第1の凸条を必ずしも設ける必要はない。それは、中段の電池モジュールの風下側の半分に、第2の凸条で空気通路を設けて冷却できるからである。ここに設ける空気通路は、最下段の電池モジュールの両側に設ける空気通路よりも幅を広くして空気との接触面積を広くし、あるいは間隔を狭くし、また、最下段の空気通路よりも幅を狭くして空気との接触面積を狭くし、あるいは間隔を広くして、最上段の電池モジュールと中段の電池モジュールと最下段の電池モジュールを均一に冷却できるからである。 The power supply device that stores the battery modules in three stages in the battery storage part does not necessarily need to be provided with the first ridge provided between the uppermost battery module and the lowermost battery module. This is because cooling can be performed by providing an air passage with a second protrusion on the leeward side half of the battery module in the middle stage. The air passage provided here is wider than the air passages provided on both sides of the lowermost battery module to increase the contact area with the air, or the interval is narrower, and is wider than the lowermost air passage. This is because the uppermost battery module, the middle battery module, and the lowermost battery module can be uniformly cooled by narrowing the contact area with the air to narrow the contact area with the air or widen the interval.
以上の電池ケース2は、第1の吸気ダクト3A及び第1の排気ダクト4Aと電池収納部10との間の隔壁15に、ダクト内における空気の流動方向に離して複数の空気口18を開口する。この空気口18に空気を通過させて、第1の吸気ダクト3Aから電池収納部10に、又は電池収納部10から第1の排気ダクト4Aに空気を送風して、電池収納部10の各々の閉鎖室17の電池1を冷却する。
In the
電池ケース2に連結している吸気ダクト3は、ファン5から供給される空気を電池ケース2に強制送風する。ファン5は吸入側にフィルタ11を連結しており、フィルタ11で濾過された空気を吸入して、吸気ダクト3から電池ケース2に強制送風する。電池ケース2に強制送風された空気は、電池収納部10の電池1を冷却して、排気ダクト4からケース外に排気される。図の電源装置は、吸気ダクト3の吸入側にファン5を連結しており、ファン5から吸気ダクト3に空気を供給して、電池ケース2に空気を強制送風する構造としている。ただ、電源装置は、図示しないが、排気ダクトの排出側にファンを連結して、排気ダクトの空気をファンで外部に排気して、電池ケースに空気を強制送風する構造とすることもできる。この電源装置は、吸気ダクトの吸入側にフィルタを配設し、フィルタで濾過された空気を、吸気ダクト→電池ケース→排気ダクトに強制送風して、ファンでケース外に排気する。
The
電源装置は、吸気ダクト3と電池ケース2と排気ダクト4のいずれかが閉塞状態になると、送風する空気量が少なくなって電池1を十分に冷却できなくなる。この弊害を避けるために、検出機構8を設けている。検出機構8は、ファン5のモータ負荷を検出する負荷センサ20と、吸気ダクト3に連結されて所定の圧力で開弁する第1の圧力弁21と、この圧力弁が開弁して排気される空気の温度を検出する第1の温度センサ23と、排気ダクト4に連結されて所定の圧力で開弁する第2の圧力弁22と、この圧力弁が開弁して排気される空気の温度を検出する第2の温度センサ24と、負荷センサ20と第1の温度センサ23と第2の温度センサ24の信号で、送風ダクト7の異常を判定する判定回路25とを備える。
When any of the
負荷センサ20は、ファン5のモータ26に流れる電流を検出する電流センサ、またはモータ26の回転数を検出する回転センサである。ファン5は、前述したように、送風ダクト7が閉塞状態となって送風する空気量が少なくなると、仕事率が小さくなってファン5が軽く回転するようになる。このため、モータ26に流れる電流が減少し、また回転数が大きくなる。したがって、送風ダクト7が閉塞状態になると、電流センサで検出するモータ26の電流値が設定値である設定電流よりも小さくなる。また、回転センサで検出するモータ26の回転数は、設定数である設定回転数よりも大きくなる。
The
図2と図3は、送風ダクト7が閉塞状態になって、ファン5の排出側の圧力が大きくなると、モータ26の電流が減少し、またモータ26の回転数が増加する状態を示している。図2は、横軸が排出側の静圧、縦軸がモータ26の電流を示している。この図から、排出側の静圧が高くなると、モータ26の電流が減少するので、モータ26の電流が設定電流よりも小さくなると送風ダクト7が閉塞状態と判定する。また、送風ダクト7に空気漏れがあると排出側の静圧が低くなるので、モータ26の電流が所定の電流値よりも大きいとき、送風ダクト7に漏れがあると判定する。すなわち、判定回路25は、図2に示すように、送風ダクト7が閉塞状態であると判定する設定電流を最小電流とし、送風ダクト7に空気漏れがあると判定する所定の電流値を最大電流とする適正範囲と、モータ26の電流値とを比較し、モータ26の電流が適正範囲内のとき、正常と判定し、適正範囲よりも小さいと送風ダクト7を閉塞状態と判定し、さらに適正範囲よりも大きいと送風ダクト7の空気漏れと判定することができる。
2 and 3 show a state in which the current of the
図3は、横軸が排出側の静圧、縦軸がモータ26の回転数を示している。この図から、排出側の静圧が高くなると、モータ26の回転数が大きくなるので、モータ26の回転数が設定回転数よりも大きくなると送風ダクト7が閉塞状態と判定する。また、送風ダクト7に空気漏れがあると排出側の静圧が低くなるので、モータ26の回転数が所定の回転数よりも小さいときには、送風ダクト7に漏れがあると判定する。すなわち、判定回路25は、図3に示すように、送風ダクト7が閉塞状態であると判定する設定回転数を最大回転数とし、送風ダクト7に空気漏れがあると判定する所定の回転数を最小回転数とする適正範囲と、モータ26の回転数とを比較し、モータ26の回転数が適正範囲内のとき、正常と判定し、適正範囲よりも大きいと送風ダクト7の閉塞状態と判定し、さらに適正範囲よりも小さいと送風ダクト7の空気漏れと判定することができる。
In FIG. 3, the horizontal axis indicates the static pressure on the discharge side, and the vertical axis indicates the rotation speed of the
図1の電源装置は、第1の圧力弁21を外ケース9内に設けている第1の吸気ダクト3Aに連結している。この構造の電源装置は、第1の温度センサ23で第1の圧力弁21の開弁を正確に検出できる。それは、第1の吸気ダクト3Aを流れる空気が、電池収納部10の電池1に加温されるので、第1の圧力弁21から排出される空気の温度が高くなるからである。吸気ダクト3の閉塞状態は、第1の圧力弁21よりも空気流の上流側で検出される。外ケース9の外部に連結している第2の吸気ダクト3Bの閉塞状態を検出する電源装置は、第1の圧力弁21を、第1の吸気ダクト3Aの端部であって、第2の吸気ダクト3Bに近い部分に連結する。第1の圧力弁は、第1の吸気ダクトの下流側、言い換えると第1の吸気ダクトの終端部に連結して、第1の吸気ダクトと第2の吸気ダクトからなる吸気ダクト全体の閉塞状態を検出できる。
In the power supply device of FIG. 1, the first pressure valve 21 is connected to the
第1の圧力弁21は、連結部分よりも下流側の吸気ダクト3が閉塞状態になって吸気ダクト3の内圧が上昇すると開弁するように開弁圧力を設定している。第1の圧力弁21の開弁圧力を調整して、吸気ダクト3の閉塞状態を検出する感度をコントロールできる。開弁圧力を低くして、吸気ダクト3の閉塞状態を検出する感度を高くできる。ただ、閉塞状態の検出感度が高すぎると、誤動作の原因となるので、誤動作を起こさない範囲で、開弁圧力を低くする。
The first pressure valve 21 sets the valve opening pressure so that it opens when the
図1の電源装置は、第2の圧力弁22も外ケース9内に設けている第1の排気ダクト4Aに連結している。この構造の電源装置は、排気ダクト4の閉塞状態が、第2の圧力弁22よりも上流側と下流側で検出される。外ケース9の外部に連結している第2の排気ダクト4Bの閉塞状態を検出する電源装置は、第1の排気ダクト4Aと第2の排気ダクト4Bの境界に連結される。ただし、第2の圧力弁は、第1の排気ダクトに連結して設け、あるいは第2の排気ダクトに連結することもできる。
In the power supply device of FIG. 1, the second pressure valve 22 is also connected to the
第1の温度センサ23は、第1の圧力弁21が開弁して排出される空気の温度を検出する。第2の温度センサ24は、第2の圧力弁22が開弁して第2の圧力弁22から排気される空気の温度を検出する。これらの温度センサは、圧力弁が開弁されない状態では、周囲の温度を検出し、圧力弁が開弁されると、圧力弁から排出される空気の温度を検出する。開弁する圧力弁から排出される空気は、電池に加温されて周囲温度よりも高くなっている。したがって、温度センサは検出温度で圧力弁の開弁を検出できる。 The first temperature sensor 23 detects the temperature of the air discharged when the first pressure valve 21 is opened. The second temperature sensor 24 detects the temperature of the air exhausted from the second pressure valve 22 when the second pressure valve 22 is opened. These temperature sensors detect the ambient temperature when the pressure valve is not opened, and detect the temperature of the air discharged from the pressure valve when the pressure valve is opened. The air discharged from the pressure valve that is opened is heated by the battery and is higher than the ambient temperature. Therefore, the temperature sensor can detect the opening of the pressure valve at the detected temperature.
判定回路25は、モータ負荷で送風ダクト7の閉塞状態を検出する。送風ダクト7が閉塞状態と判定する状態では、第1の温度センサ23と第2の温度センサ24の検出温度で、第1の圧力弁21と第2の圧力弁22の開弁状態を検出して、吸気ダクト3と電池ケース2と排気ダクト4の閉塞状態を判別する。
The
判定回路25は、図4に示す以下のフローチャートで送風ダクト7の閉塞状態を判定する。
[n=1〜4のステップ]
負荷センサ20でモータ26に流れる電流を検出し、この検出した負荷電流Iが適正範囲にあるかどうかを判定する。負荷電流Iが適正範囲内にあると送風ダクト7を正常と判定し、適正範囲よりも小さいと送風ダクト7の閉塞状態と判定し、適正範囲よりも大きいと送風ダクト7に空気漏れがあると判定する。
[n=5、6のステップ]
第1の温度センサ23の検出温度を第1の設定温度に比較する。第1の設定温度は、第1の圧力弁21が開弁すると検出温度が設定温度よりも高くなり、また、第1の圧力弁21が閉弁状態では第1の設定温度よりも低くなる温度に設定している。第1の設定温度は、あらかじめ判定回路25のメモリに記憶される。第1の温度センサ23の検出温度が第1の設定温度よりも高くない、いいかえると低いと、吸気ダクト3が閉塞状態であると判定する。第1の圧力弁21よりも上流側の吸気ダクト3が閉塞状態にあると、第1の圧力弁21が開弁しないからである。また、電池ケース2と排気ダクト4のいずれかが閉塞状態にあると、第1の圧力弁21が開弁するからである。
[n=7〜9のステップ]
第2の温度センサ24の検出温度を第2の設定温度に比較する。第2の設定温度は、第2の圧力弁22が開弁すると検出温度が設定温度よりも高くなり、また、第2の圧力弁22が閉弁状態では第2の設定温度よりも低くなる温度に設定している。第2の設定温度は、あらかじめ判定回路25のメモリに記憶される。第2の温度センサ24の検出温度が第2の設定温度よりも高くない、いいかえると低いと、電池ケース2内が閉塞状態であると判定する。電池ケース2内が閉塞状態にあると、第2の圧力弁22が開弁しないからである。第2の温度センサ24の検出温度が第2の設定温度よりも高いと、第2の圧力弁22が開弁したと判定し、排気ダクト4が閉塞状態にあると判定する。排気ダクト4が閉塞状態にあると、第2の圧力弁22が開弁するからである。
The
[Steps n = 1-4]
The
[Steps n = 5, 6]
The temperature detected by the first temperature sensor 23 is compared with the first set temperature. The first set temperature is a temperature at which the detected temperature becomes higher than the set temperature when the first pressure valve 21 is opened, and becomes lower than the first set temperature when the first pressure valve 21 is closed. Is set. The first set temperature is stored in advance in the memory of the
[Step n = 7-9]
The temperature detected by the second temperature sensor 24 is compared with the second set temperature. The second set temperature is a temperature at which the detected temperature becomes higher than the set temperature when the second pressure valve 22 is opened, and becomes lower than the second set temperature when the second pressure valve 22 is closed. Is set. The second set temperature is stored in the memory of the
さらに、判定回路25は、図5に示す以下のフローチャートで送風ダクト7の閉塞状態を判定する。
[n=1〜4のステップ]
負荷センサ20でモータ26の回転数rを検出し、この検出した回転数rが適正範囲にあるかどうかを判定する。回転数rが適正範囲内にあると送風ダクト7を正常と判定し、適正範囲よりも大きいと送風ダクト7の閉塞状態と判定し、適正範囲よりも小さいと送風ダクト7に空気漏れがあると判定する。
Further, the
[Steps n = 1-4]
The
n=5〜9のステップは、図4と同じようにして、吸気ダクト3と電池ケース2と排気ダクト4の閉塞状態を判定する。
In steps n = 5 to 9, the closed state of the
1…電池 1A…電池モジュール
2…電池ケース
3…吸気ダクト 3A…第1の吸気ダクト
3B…第2の吸気ダクト
4…排気ダクト 4A…第1の排気ダクト
4B…第2の排気ダクト
5…ファン
6…空気通路
7…送風ダクト
8…検出機構
9…外ケース
10…電池収納部
11…フィルタ
15…隔壁 15A…流入側の隔壁
15B…排出側の隔壁
16…対向壁
17…閉鎖室
18…空気口 18A…流入側の空気口
18B…排出側の空気口
19…凸条 19A…第1の凸条
19B…第2の凸条
20…負荷センサ
21…第1の圧力弁
22…第2の圧力弁
23…第1の温度センサ
24…第2の温度センサ
25…判定回路
26…モータ
DESCRIPTION OF
3B ...
4B ...
15B: Discharge-
18B ... Air port on the
19B ... 2nd
Claims (6)
検出機構(8)が、送風ダクト(7)に空気を強制送風するファン(5)のモータ負荷を検出する負荷センサ(20)と、吸気ダクト(3)に連結されて所定の圧力で開弁する第1の圧力弁(21)と、この圧力弁が開弁して排気される空気の温度を検出する第1の温度センサ(23)と、排気ダクト(4)に連結されて所定の圧力で開弁する第2の圧力弁(22)と、この圧力弁が開弁して排気される空気の温度を検出する第2の温度センサ(24)と、負荷センサ(20)と第1の温度センサ(23)と第2の温度センサ(24)の信号で、送風ダクト(7)の異常を判定する判定回路(25)とを備え、
判定回路(25)が、モータ負荷で送風ダクト(7)の閉塞状態を検出し、送風ダクト(7)の閉塞状態において、第1の温度センサ(23)と第2の温度センサ(24)の検出温度で、吸気ダクト(3)と電池ケース(2)と排気ダクト(4)の閉塞状態を判別するようにしてなる電源装置。 A battery case (2) containing the battery (1), an air intake duct (3) connected to the battery case (2) for blowing cooling air into the case, and a battery case (2) An exhaust duct (4) that exhausts the air that has passed out of the case, a fan (5) that forcibly blows cooling air from the intake duct (3) to the exhaust duct (4) that has passed through the battery case (2), A power supply device comprising a detection mechanism (8) for detecting an abnormality of an air duct (7) comprising an air intake duct (3), an air passage (6) in a battery case (2) and an exhaust duct (4),
The detection mechanism (8) is connected to the load sensor (20) for detecting the motor load of the fan (5) forcing air to the air duct (7) and the intake duct (3) and is opened at a predetermined pressure. A first pressure valve (21) that opens, a first temperature sensor (23) that detects the temperature of the air exhausted when the pressure valve is opened, and a predetermined pressure connected to the exhaust duct (4) A second pressure valve (22) that opens, a second temperature sensor (24) that detects the temperature of the air exhausted by opening the pressure valve, a load sensor (20), and a first sensor A judgment circuit (25) for judging abnormality of the air duct (7) by signals of the temperature sensor (23) and the second temperature sensor (24);
The determination circuit (25) detects the closed state of the air duct (7) by the motor load, and in the closed state of the air duct (7), the first temperature sensor (23) and the second temperature sensor (24) A power supply device configured to determine the closed state of the intake duct (3), the battery case (2), and the exhaust duct (4) based on the detected temperature.
第1の検出温度が第1の設定温度よりも高く、かつ第2の検出温度が第2の設定温度よりも低いとき、電池ケース(2)内の閉塞状態と判定し、
第1の検出温度が第1の設定温度よりも高く、かつ第2の検出温度が第2の設定温度よりも高いとき、排気ダクト(4)の閉塞状態と判定する請求項1に記載される電源装置。 The determination circuit (25) includes a memory for storing the first set temperature and the second set temperature, and the first temperature sensor (23) detects the first set temperature stored in the memory. And the second set temperature stored in the memory is compared with the second detected temperature detected by the second temperature sensor (24),
When the first detected temperature is higher than the first set temperature and the second detected temperature is lower than the second set temperature, it is determined that the battery case (2) is closed.
The first detection temperature is higher than the first set temperature, and when the second detection temperature is higher than the second set temperature, it is determined that the exhaust duct (4) is in a closed state. Power supply.
外ケース(9)と電池ケース(2)との間に第1の吸気ダクト(3A)と第1の排気ダクト(4A)を設けており、第1の圧力弁(21)を第1の吸気ダクト(3A)に連結して、第2の圧力弁(22)を第1の排気ダクト(4A)と第2の排気ダクト(4B)のいずれかに連結している請求項1に記載される電源装置。 It has an outer case (9) containing a battery case (2), and an intake duct (3) is connected to the first intake duct (3A) in the outer case (9) and the first intake duct (3A). It consists of a second intake duct (3B) that is connected and provided outside the outer case (9), and an exhaust duct (4) that is provided inside the outer case (9). (4A) and a second exhaust duct (4B) connected to the first exhaust duct (4A) and provided outside the outer case (9),
A first intake duct (3A) and a first exhaust duct (4A) are provided between the outer case (9) and the battery case (2), and the first pressure valve (21) is connected to the first intake air. The second pressure valve (22) is connected to the duct (3A) and is connected to either the first exhaust duct (4A) or the second exhaust duct (4B). Power supply.
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