JP2009238644A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外形を小さくして電池ブロックの出力を大きくしながら、制御機器を電池ブロックの熱から断熱して配置する。
【解決手段】車両用の電源装置は、安全弁４０を備える複数の素電池１からなる電池ブロック２と、この電池ブロック２を構成する素電池１の安全弁４０の開口部に連結されて、開弁する安全弁４０からの排出物を排出する排出ダクト４１と、電池ブロック２に接続されて電池１の充放電をコントロールする制御機器５０を備える。電池ブロック２は、安全弁４０の開口部を同一面に位置するように素電池１を配列している。電源装置は、安全弁４０の開口部が位置する電池ブロック２の安全弁開口面２Ａと対向して制御機器５０を配設している。さらに、電源装置は、この制御機器５０と安全弁開口面２Ａとの間に排出ダクト４１を配置して、排出ダクト４１でもって、電池ブロック２と制御機器５０とを断熱している。
【選択図】図６

Description

本発明は、主としてハイブリッドカーなどの電動車両に搭載されて走行用のモータに電力を供給する車両用の電源装置に関する。

車両用の電源装置は、多数の素電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。この電源装置は、素電池に安全弁を設けている。安全弁は、素電池の内圧が異常に上昇すると開弁して、外装缶が破壊されるのを防止する。開弁する安全弁は、ガスや電解液等を排出する。安全弁から排出されるガスや電解液を外部に排出するために、排出ダクトを設けた電源装置は開発されている。（特許文献１参照）
特開２００７−１５７６３３号公報

特許文献１の電源装置は、角形電池を安全弁の開口部が上面となるように積層して電池ブロックとしている。電池ブロックの上面には、各々の安全弁の開口部に排気チューブを連結している。この構造の電源装置は、安全弁から排出されるガスなどを排気チューブで外部に排気できる。しかしながら、この電源装置は、電池の充放電を制御する制御機器を電池ブロックに並べて配置するので、外形が大きくなる。この電源装置は、車両に搭載するために外形が制限されると、電池ブロックを小さくする必要があって、出力が小さく制限される欠点がある。

本発明は、さらに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、外形を小さくして電池ブロックの出力を大きくしながら、制御機器を電池ブロックの熱から断熱して配置できる車両用の電源装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置は、内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する安全弁４０を備える複数の素電池１からなる電池ブロック２と、この電池ブロック２を構成する素電池１の安全弁４０の開口部に連結されて、開弁する安全弁４０からの排出物を排出する排出ダクト４１と、電池ブロック２に接続されて電池１の充放電をコントロールする制御機器５０を備える。電池ブロック２は、安全弁４０の開口部を同一面に位置するように素電池１を配列している。電源装置は、安全弁４０の開口部が位置する電池ブロック２の安全弁開口面２Ａと対向して制御機器５０を配設している。さらに、電源装置は、この制御機器５０と安全弁開口面２Ａとの間に排出ダクト４１を配置して、排出ダクト４１でもって、電池ブロック２と制御機器５０とを断熱している。

以上の電源装置は、外形を小さくして電池ブロックの出力を大きくしながら、制御機器を電池ブロックの熱から断熱して配置できる特徴がある。それは、制御機器と電池ブロックとの間に排出ダクトを配設して、排出ダクトで制御機器を断熱しながら、電池ブロックの安全弁開口面に配設するからである。

本発明の請求項２の車両用の電源装置は、電池ブロック２の素電池１を、上面に安全弁４０の開口部を設けてなる角形電池１Ｘとして、この角形電池１Ｘを水平方向に積層状態に配列して電池ブロック２を構成している。さらに、電池ブロック２の上面を安全弁開口面２Ａとして、電池ブロック２の上に排出ダクト４１を挟んで制御機器５０を配置している。
この電源装置は、制御機器を電池ブロックの上方に配置するので、安全弁から排出される電解液が制御機器に悪い影響を与えることがない。それは、制御機器を電池ブロックの上に配置して、しかも電池ブロックとの間に排出ダクトを配置するからである。制御機器の電子部品やコンタクタなどに電解液が接触すると、内部ショートする等の弊害が発生するが、この電源装置は、開弁する安全弁から排出される電解液が、制御機器を配置している上に流れることがなく、その弊害を確実に防止できる。

本発明の請求項３の車両用の電源装置は、電池ブロック２の素電池１を、上面に安全弁４０の開口部を有すると共に電極端子８を有する角形電池１Ｘとして、この角形電池１Ｘを水平方向に積層状態に配列して電池ブロック２を構成している。さらに、電池ブロック２の上面を安全弁開口面２Ａとして、電池ブロック２の上に排出ダクト４１を介して制御機器５０を配置すると共に、排出ダクト４１と電池ブロック２の安全弁開口面２Ａとの間に、素電池１の電極端子８を接続する接続隙間５３を設けて、接続隙間５３と排出ダクト４１とで電池ブロック２と制御機器５０とを断熱している。
この電源装置は、制御機器が電解液の悪影響から防止されることに加えて、さらに接続隙間と排出ダクトの両方で断熱されることから、電池ブロックの熱が制御機器に伝わるのをさらに少なくして、制御機器の熱による弊害を有効に防止できる。

本発明の請求項４の車両用の電源装置は、制御機器５０を、電池１の保護回路を実現する電子部品を実装する保護回路基板を内蔵する回路ケース５１と、電池ブロック２の出力側に接続しているコンタクタを内蔵するジャンクションボックス５２とで構成している。

本発明の請求項５の車両用の電源装置は、電池ブロック２の安全弁開口面２Ａを除く表面に熱結合状態で配置される冷却プレート３を備え、この冷却プレート３に排出ダクト４１を熱結合状態に配置して、冷却プレート３で排出ダクト４１を冷却している。
この電源装置は、排出ダクトが冷却プレートで冷却されることから、制御機器が排出ダクトで断熱されることに加えて、さらに排出ダクトを冷却プレートで冷却することで、制御機器の熱による弊害をさらに確実に防止できる。

本発明の請求項６の車両用の電源装置は、電池ブロック２の安全弁開口面２Ａを除く表面に熱結合状態で配置される冷却プレート３を備え、この冷却プレート３が、冷媒の気化熱で冷却される冷却パイプ１３を内蔵しており、この冷却パイプ１３の流入側に回路ケース５１を配設している。
この電源装置は、冷却パイプに供給される冷媒でもって回路ケースをジャンクションボックスよりも確実に冷却できる。とくに、冷却パイプに供給される冷媒量が少なくなっても、冷却パイプの流入側で気化される冷媒の気化熱で回路ケースを効率よく冷却できる。

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車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の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ないし図６は、車両用の電源装置の詳細図を示している。これ等の図に示す電源装置は、内部に冷媒を循環して冷媒の気化熱で強制冷却する熱交換器４を内蔵してなる冷却プレート３と、この冷却プレート３の上に固定されると共に、複数の素電池１を接続してなる電池ブロック２と、この電池ブロック２を構成する素電池１の安全弁４０の開口部１Ｃに連結されて、開弁する安全弁４０からの排出物を排出する内部を中空状とする排出ダクト４１と、電池ブロック２に接続されて素電池１の充放電をコントロールする制御機器５０と、冷却プレート３を固定しているフレーム構造体５とを備える。この電源装置は、電池ブロック２の素電池１の安全弁４０から排出されるガスや電解液を排出ダクト４１で外部に排出する。

冷却プレート３は、図３と図４に示すように、上面板１１と底板１２を周囲で連結して内部を閉鎖室１０としている。この閉鎖室１０に、熱交換器４として、液化された冷媒を循環させる銅やアルミなどの冷却パイプ１３を内蔵している。冷却パイプ１３は、冷却プレート３の上面板１１に密着するように固定されて上面板１１を冷却し、底板１２との間には断熱材（図示せず）を配設して、底板１２との間を断熱している。

冷却パイプ１３は、供給される液状の冷媒を内部で気化させて、気化熱で上面板１１を冷却する。この冷却パイプ１３は、図５に示すように、膨張弁１４を介して、車両に搭載されるコンデンサ１５に連結され、膨張弁１４を介してコンデンサ１５から液化された冷媒が供給される。膨張弁１４は、冷却パイプ１３に供給する冷媒量を調整して、冷媒を断熱膨張させる。冷媒の供給量は、冷却プレート３の冷却パイプ１３で、供給される冷媒を完全に気化させて排出する量に制御される。コンデンサ１５は、コンプレッサ１６から供給される気体状の冷媒を冷却して液化させる。コンデンサ１５は、冷媒の熱を放熱して液化させるので、車両に設けたラジエータの近傍に配設される。コンプレッサ１６は、車両のエンジンで駆動され、あるいはモータに駆動されて、冷却パイプ１３から排出される気体状の冷媒を加圧してコンデンサ１５に供給する。この冷却システムは、コンプレッサ１６で加圧された冷媒をコンデンサ１５で冷却して液化し、液化された冷媒を冷却プレート３に供給し、冷却プレート３の冷却パイプ１３の内部で冷媒を気化させて気化熱で上面板１１を冷却する。図５の冷却システムは、バイパス弁１７を介して、車両に搭載している車内冷房用のコンデンサ１５の排出側に膨張弁１４を連結している。この冷却システムは、電池１の温度が設定温度よりも高くなると、バイパス弁１７を開いて冷却プレート３に冷媒を供給し、冷却プレート３で電池１を冷却する。電池１が冷却されて設定温度よりも低くなると、バイパス弁１７を閉じて冷却プレート３の冷却を停止する。

図５に示す電源装置は、冷却プレート３を細長い四角形として、この上に２組の電池ブロック２を並べて固定している。１組の電池ブロック２を図７と図８に示している。この電池ブロック２は、複数の角形電池１Ｘからなる素電池１を積層してなる電池ユニット２２と、この電池ユニット２２の両端面にあって複数の角形電池１Ｘを積層方向に挟着して積層状態に固定するエンドプレート２０と、電池ユニット２２の両端に配設される一対のエンドプレート２０を連結する連結具２１とを備える。図の電池ブロック２は、複数の角形電池１Ｘを、垂直姿勢で水平面内で積層するように並べて底面を平面状としている。

素電池１の角形電池１Ｘは、底を閉塞して筒状に金属板をプレス加工してなる外装缶１Ａの開口部を、封口板１Ｂで気密に密閉している。外装缶１Ａは、厚さよりも幅を広くする筒状にアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板をプレス加工して製作される。外装缶１Ａの上面開口部を閉塞する封口板１Ｂは、両端部に正負の電極端子８を固定して、中間部には安全弁４０の開口部１Ｃを設けている。正負の電極端子８は、バスバー（図示せず）に連結されて、隣接する角形電池１Ｘを直列に接続している。安全弁４０の開口部１Ｃは、外装缶１Ａの内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する弁体で閉塞している。この弁体は、たとえば、設定圧力よりも高くなると破壊する金属箔からなる。ただし、安全弁は、設定圧力よりも高くなると弁座から離れて開弁する弁体を内蔵することもできる。

この電池ブロック２は、冷却プレート３の上面に固定されて、各々の角形電池１Ｘを密着状態に固定する。角形電池１Ｘは、外装缶１Ａをアルミなどの金属としている。金属製の外装缶１Ａは熱伝導がよく、底面を冷却プレート３の表面に密着するように固定して、底面から全体を均一に冷却できる。角形電池１Ｘは、リチウムイオン電池である。ただし、電池には、リチウムイオン電池に代わって、ニッケル水素電池などの充電できる全ての電池とすることができる。

電池ブロック２は、安全弁４０の開口部１Ｃを同一面に位置するように素電池１の角形電池１Ｘを積層状態に配列している。図７と図８の電池ブロック２の素電池１は、上面に安全弁４０の開口部１Ｃを設けてなる角形電池１Ｘとしている。複数の角形電池１Ｘが垂直姿勢で水平方向に積層されて、電池ブロック２としている。この電池ブロック２は、図３に示すように、上面を安全弁開口面２Ａとして、電池ブロック２の上に排出ダクト４１を配設している。図８の電池ブロック２は、素電池１である角形電池１Ｘの封口板１Ｂの中央部に開口部１Ｃを設けている。したがって、電池ブロック２は、安全弁開口面２Ａに、角形電池１Ｘの積層方向に各々の素電池１の安全弁４０の開口部１Ｃが配置される。

図７の電池ブロック２は、２列の電池ユニット２２を、角形電池１Ｘの積層方向を平行とする姿勢に並べて、その両端をエンドプレート２０で挟着している。この電池ブロック２は、２列に配列される各々の角形電池１Ｘに安全弁４０の開口部１Ｃを設けているので、上面にある安全弁開口面２Ａには、２列に安全弁４０の開口部１Ｃが配列される。図７の電池ブロック２は、一対のエンドプレート２０で２列の電池ユニット２２を挟着して固定するので、エンドプレート２０は２列の電池ユニット２２の両端面を挟着できる幅としている。さらに、図の電池ブロック２は２列の電池ユニット２２の間に中間セパレータ２３を配設しているので、エンドプレート２０は、電池ユニット２２の幅の２倍に、中間セパレータ２３の厚さを加算した幅としている。図の電池ブロック２は、２列の電池ユニット２２を平行に並べて、一対のエンドプレート２０が両端面を挟着しているが、電池ブロックは、３列以上の電池ユニットを平行に並べて、一対のエンドプレートで挟着することもできる。複数列の電池ユニット２２を平行に並べてなる電池ブロック２は、電池ユニット２２の間に中間セパレータ２３を配設する。

エンドプレート２０は、図３、図９及び図１０に示すように、絶縁性のプラスチック２４に補強金属２５をインサート成形している。これ等の図に示すエンドプレート２０は、図９の鎖線で示すように、長手方向の伸びる細長い補強金属２５をインサート成形している。図の補強金属２５は、金属ロッドである。図のエンドプレート２０は、金属ロッドからなる補強金属２５をプラスチック２４に埋設するようにインサート成形している。補強金属２５は、金属ロッドに代わって、金属パイプや金属板をプレス加工したものも使用できる。補強金属２５をプラスチック２４にインサート成形して埋設するエンドプレート２０は、表面に補強金属が表出されず、プラスチック２４で補強金属２５の表出全体を絶縁できる。また、補強金属２５をプラスチック２４にインサート成形するエンドプレート２０は、図７ないし図９に示すように、角形電池１Ｘと対向する面と反対側の外側面に補強リブ２０ａを設けて補強することができる。ただし、電池ブロックは、必ずしも補強金属をプラスチックにインサート成形して埋設する必要はない。エンドプレートは、補強金属を角形電池との対向面であって角形電池との接触面には表出させず、その反対側の外側面には表出させるように、補強金属をプラスチックにアウトサート成形して製作することもできる。このエンドプレートは、角形電池との対向面に成形されるプラスチックで、角形電池との間を絶縁する。

一対のエンドプレート２０は、電池ユニット２２の外側にあって両端部に連結している端部連結具２１Ａと、エンドプレート２０の中間部を連結している中間連結具２１Ｂとで連結される。端部連結具２１Ａと中間連結具２１Ｂに連結するために、エンドプレート２０は、両端部の上下に端部連結具２１Ａの止ネジ２７をねじ込むネジ孔２０ｂを設けて、中間部の上下に中間連結具２１Ｂの固定具２８を挿通する貫通孔２０ｃを設けている。端部連結具２１Ａは、両端を内側に折曲している金属板２６と、この金属板２６をエンドプレート２０に固定する止ネジ２７を備える。この端部連結具２１Ａは、金属板２６の両端の折曲部２６Ａに設けた貫通孔２６ａに止ネジ２７を挿通して、この止ネジ２７で金属板２６をエンドプレート２０に固定する。エンドプレート２０は、止ネジ２７をねじ込んで固定するナット（図示せず）をインサート成形して埋設しており、あるいは内側面にナットを配設する嵌着凹部（図示せず）を設けている。止ネジ２７は、金属板２６の貫通孔２６ａとエンドプレート２０のネジ孔２０ｂに挿通され、ナットにねじ込まれて、金属板２６をエンドプレート２０に固定する。

さらに、エンドプレート２０の中間を連結する中間連結具２１Ｂは、隣接する電池ユニット２２の間に配設している中間セパレータ２３と、エンドプレート２０を中間セパレータ２３に固定する固定具２８を備える。中間セパレータ２３は、隣接して配列される複数列の電池ユニット２２を絶縁し、また、電池ブロック２を固定台９に固定するための部材にも併用される。したがって、中間セパレータ２３は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作される。中間セパレータ２３は、電池１を積層している電池ユニット２２の積層方向の長さ、すなわち電池ユニット２２の長さに等しく、エンドプレート２０の内面との対向面をエンドプレート２０に密閉する形状に成形している。内面を平面状とするエンドプレート２０を連結する中間セパレータ２３は、エンドプレート２０との対向面を平面状に成形している。エンドプレート２０を中間セパレータ２３に固定する固定具２８は、エンドプレートを貫通して挿通される止ネジ２８Ａと、中間セパレータ２３に設けられて、止ネジ２８Ａがねじ込まれるナット２８Ｂとからなる。図１０に示す中間セパレータ２３は、エンドプレート２０を貫通する止ネジ２８Ａをねじ込むナット２８Ｂをインサート成形して固定している。止ネジ２８Ａは、エンドプレート２０に設けた貫通孔２０ｃに挿通され、中間セパレータ２３に固定しているナット２８Ｂにねじ込んで、エンドプレート２０を中間セパレータ２３に連結する。ただ、ナットは、必ずしも中間セパレータにインサート成形して固定する必要はない。中間セパレータにナットを配設する上方開口の凹部を設け、この凹部に連結されるように、エンドプレートに止ネジを挿通する貫通孔を設け、エンドプレートの貫通孔に挿通される止ネジを凹部のナットにねじ込んでエンドプレートを中間セパレータに固定することもできる。

さらに、中間連結具は、中間セパレータに止ネジで固定することなく、止ネジを中間セパレータに貫通させて、他方のエンドプレートに固定することもできる。この中間連結具は、一方のエンドプレートに止ネジを挿通する貫通孔を設け、他方のエンドプレートには止ネジをねじ込んで固定するナットをインサート成形して固定して実現される。この中間連結具は、止ネジを一方のエンドプレートと中間セパレータに貫通し、他方のエンドプレートのナットにねじ込んで一対のエンドプレートを連結して固定できる。この中間連結具は、一対のエンドプレートで中間セパレータを挟着して固定できる。また、この中間連結具は、ナットを他方のエンドプレートにインサート成形して固定することなく、両方のエンドプレートに止ネジの貫通孔を設け、ナットをエンドプレートの外側に配設することもできる。この構造の中間連結具は、止ネジをエンドプレートと中間セパレータに貫通し、先端部をナットにねじ込んで一対のエンドプレートを連結して固定する。

さらに、図７ないし図９のエンドプレート２０は、電池ブロック２の上に固定される排出ダクト４１を連結するための固定片４７（図４及び図１１参照）を止ネジ４８で固定するねじ穴２０ｄを設けている。このねじ穴２０ｄは、端部連結具２１Ａを連結するネジ孔２０ｂと中間連結具２１Ｂを連結する貫通孔２０ｃの中間に設けている。このねじ穴２０ｄは、図１１に示すように、ナット４９をインサート成形して固定しており、止ネジ４８で固定片４７を電池ブロック２に固定する。

さらに、中間セパレータ２３は、図１０に示すように、電池ブロック２を冷却プレート３に固定する固定ボルト２９を上下に貫通させる上下貫通孔２３ａを設けている。固定ボルト２９は、中間セパレータ２３の上下貫通孔２３ａに挿通され、下端を冷却プレート３にねじ込んで、電池ブロック２を冷却プレート３に固定する。この電池ブロック２は、２列の電池ユニット２２の間に挟着して固定される中間セパレータ２３を介して、電池ブロック２を冷却プレート３にしっかりと固定できる。

図６はフレーム構造体５を除いた電源装置の斜視図を示し、図１１は電池ブロックと排出ダクトの連結部の拡大断面図を示している。図１ないし図３、図６、及び図１１に示す電源装置は、電池ブロック２の安全弁開口面２Ａである上面に排出ダクト４１を配設し、この排出ダクト４１の上に制御機器５０を配置している。すなわち、制御機器５０と電池ブロック２との間に排出ダクト４１を設けて、排出ダクト４１で制御機器５０を電池ブロック２から断熱している。

排出ダクト４１は、２列に配列している電池ブロック２の安全弁開口面２Ａのほぼ全面をカバーする幅と長さを有し、かつ安全弁４０から排出されるガスをスムーズに排出できる厚さの四角筒状で、２列の電池ブロック２の上に配設している。この排出ダクト４１は、下面に流入口４１ａを設けて、この流入口４１ａを集合ダクト４２に連結して、集合ダクト４２を各々の角形電池１Ｘの安全弁４０の開口部１Ｃに連結している。さらに、図の排出ダクト４１は、電池ブロック２を配置する冷却プレート３に熱結合するために、端部にＵ曲ダクト４３を連結して、冷却プレート３の下に下方排出部４４を設けている。下方排出部４４は、冷却プレート３に熱結合されるフレーム構造体５に熱結合されて、フレーム構造体５を介して冷却プレート３に熱結合される。この排出ダクト４１は、下方排出部４４をフレーム構造体５を介して冷却プレート３で冷却する。下方排出部４４が冷却される排出ダクト４１は、熱伝導されて電池ブロック２の上部に配設される部分も冷却する。この排出ダクト４１は、電池ブロック２をより確実に遮断して、制御機器５０の熱による弊害を防止できる。下方排出部４４は、その先端に排出口４５を開口している。排出ダクト４１に流入される安全弁４０からのガスや電解液は、この排出口４５から外部に排出される。

図の電源装置は、角形電池１Ｘを２列に並べている電池ブロック２を、さらに２列に配置するので、２列の電池ブロック２の安全弁開口面２Ａには、４列の安全弁４０の開口部１Ｃが設けられる。４列の安全弁４０の開口部１Ｃの上に、４列に集合ダクト４２を配置している。４列の集合ダクト４２は、下側を、各々の角形電池１Ｘの安全弁４０の開口部１Ｃに連結している。集合ダクト４２と角形電池１Ｘの上面との間にはパッキン４６を挟着して、安全弁４０の開口部１Ｃのガスを外部に漏らさない構造としている。さらに、集合ダクト４２は、その両端面を下方に延長して、貫通孔４７ａのある固定片４７を設けている。この集合ダクト４２は、固定片４７の貫通孔４７ａに止ネジ４８を挿通し、この止ネジ４８をエンドプレート２０にねじ込んで、エンドプレート２０に固定される。さらに、この集合ダクト４２の上に排出ダクト４１を連結している。排出ダクト４１は、図１１に示すように、その幅を集合ダクト４２の全長よりも短くして、側面には、外側に突出する突出片５５を固定し、この突出片５５を集合ダクト４２の上面に止ネジ５６で固定している。集合ダクト４２は、止ネジ５６にねじ込むナット５７を溶接などの方法で固定している。集合ダクト４２に固定される排出ダクト４１は、内部を集合ダクト４２にガス漏れしないように連結して、安全弁４０から排出されるガスを集合ダクト４２から流入して外部に排気する。

集合ダクト４２の上に排出ダクト４１を固定する構造によって、図１と図２に示すように、電池ブロック２と排出ダクト４１との間に接続隙間５３を設けることができる。この接続隙間５３において、隣接する角形電池１Ｘの電極端子８を互いに直列に接続している。この構造は、接続隙間５３と排出ダクト４１の両方で制御機器５０を電池ブロック２から断熱して配置できる。

排出ダクト４１の上に制御機器５０を固定している。制御機器５０は、電池１の保護回路を実現する電子部品を実装する保護回路基板を内蔵する回路ケース５１と、電池ブロック２の出力側に接続しているコンタクタを内蔵するジャンクションボックス５２とからなる。さらに、回路ケース５１は２段に積層されて、下段の回路ケース５１Ａには、車載バッテリで動作する電池の保護回路基板を内蔵し、上段の回路ケース５１Ｂには、各々の素電池１の電圧を検出する電圧検出回路を内蔵する回路基板を内蔵している。ジャンクションボックス５２は、電池ブロック２の正負の出力側に接続しているコンタクタや、車両側の負荷であるコンデンサーを充電するためのプリチャージ回路を実現するリレーやプリチャージ抵抗を内蔵している。

図１と図６の電源装置は、保護回路基板を内蔵する回路ケース５１を、冷却パイプ１３の流入側に配設している。この構造は、冷却パイプ１３に流入される冷媒で回路ケース５１側にある電池ブロック２をより効率よく冷却する。とくに、冷媒供給量が少なくなっても、回路ケース５１側の電池ブロック２を確実に冷却して、ジャンクションボックス５２よりも低温にできる。このため、回路基板の温度上昇をより確実に阻止して、温度による弊害を防止できる。回路ケース５１やジャンクションボックス５２からなるいずれの制御機器５０も、正常な動作を保証するために設定温度よりも低く保持する必要があるが、排出ダクト４１で電池ブロック２から断熱して配置して、電池ブロック２からの加熱を防止している。

フレーム構造体５は、図４に示すように、冷却プレート３との対向面に、断熱隙間６と固定凸部７を設けて、固定凸部７を介して冷却プレート３をフレーム構造体５に固定して、断熱隙間６でもって、冷却プレート３とフレーム構造体５とを断熱している。図５の電源装置は、冷却プレート３の下面に３列の細長い固定凸部７を設けて、この固定凸部７をフレーム構造体５のベースプレート３０に固定している。固定凸部は、冷却プレートの下面に、断面形状を四角形とする金属ロッドを固定して設けることができ、また、冷却プレートの底板を固定凸部ができるようにプレス加工して設けることができる。図の電源装置は、冷却プレート３に固定凸部７を設けているが、電源装置は、冷却プレートに固定凸部を設けるのではなく、フレーム構造体に固定凸部を設けて、これを冷却プレートに固定して、冷却隙間ができるように、冷却プレートをフレーム構造体に固定することもできる。

図５のフレーム構造体５は、冷却プレート３を上面に固定するベースプレート３０と、このベースプレート３０を固定しているラダーフレーム３１と、このラダーフレーム３１を固定しているシャーシフレーム３２とを備える。

ベースプレート３０は、鉄や鉄合金、あるいはアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板をプレス加工して製作される。このベースプレート３０は、冷却プレート３の下面に設けている複数列（図５において３列）の固定凸部７を、上面に固定している。さらに、ベースプレート３０は、上下に貫通する排出口３０ｃを設けて、この排出口３０ｃに向かって下り勾配の排水溝３０ｄを有する形状にプレス加工している。この形状のベースプレート３０は、外周の周壁３０ｅと、排水溝３０ｄを設けるための溝加工によって、曲げ強度を向上しながら、冷却プレート３から流下する電解液や角形電池１Ｘ及び冷却プレート３の表面に付着した結露水などを排出口３０ｃから外部に排出できる。

ベースプレート３０は、図３に示すように、その幅を吊下フレーム３３の間隔よりも狭くして、両側を吊下フレーム３３に接触しない形状として、吊下フレーム３３との間に非接触隙間３５を設けている。このベースプレート３０は、吊下フレーム３３との間に非接触隙間３５を設けて、吊下フレーム３３との熱伝導を制限している。ベースプレート３０は、吊下フレーム３３に直接に連結されず、マウントフレーム３４を介して吊下フレーム３３に連結している。

図４は、冷却プレート３をベースプレート３０に固定する部分を示している。この図のベースプレート３０は、冷却プレート３の下面に設けている固定凸部７の両側に上に突出する補強リブ３０ａを設けており、一対の補強リブ３０ａの間に固定凸部７を固定している。この取り付け構造は、ベースプレート３０における、固定凸部７の固定部３０ｆを補強リブ３０ａで補強して固定できる。したがって、ベースプレート３０は、固定凸部７を固定する固定部３０ｆの強度を向上できる。補強リブ３０ａは、図４に示すように、上面を冷却プレート３から離す高さとして、冷却プレート３との熱伝導を少なくでき、また、上面を冷却プレートの下面に接触させて、ベースプレートが冷却プレートを支持する強度を向上できる。

ベースプレート３０は、冷却プレート３の外形よりも大きな細長い長方形であって、その外周に周壁３０ｅを設けている。細長い長方形のベースプレート３０は、両端部と中間部に３列の固定凸部７を固定している。固定凸部７は、細長いベースプレート３０の長手方向に直交する姿勢でベースプレート３０に固定している。

ラダーフレーム３１は、ベースプレート３０を固定している複数列のマウントフレーム３４と、このマウントフレーム３４の両端部を固定している吊下フレーム３３とを備える。図５のラダーフレーム３１は、３列のマウントフレーム３４を吊下フレーム３３に連結している。マウントフレーム３４は、両端を吊下フレーム３３に、溶接などの方法で固定している。マウントフレーム３４は、固定凸部７の位置に配設されて、言い換えると、マウントフレーム３４の位置に固定凸部７を配設して、マウントフレーム３４の位置で冷却プレート３をベースプレート３０に固定している。したがって、マウントフレーム３４は、吊下フレーム３３の両端部と中間部とで吊下フレーム３３に固定している。マウントフレーム３４は、金属板を溝型にプレス加工したもので、その両側に位置する溝の開口縁に沿って外側に折曲している折曲片３４ａを設けている。折曲片３４ａは、上に突出するようにベースプレート３０に設けた補強リブ３０ａの下面にできるリブ溝３０ｂに案内されて、ベースプレート３０に溶接して固定される。

金属板を溝型にプレス加工しているマウントフレーム３４は、折曲片３４ａのみでベースプレート３０に接触して固定され、両側の折曲片３４ａの間はベースプレート３０から下方に離されて、非接触状態としている。このため、溝型のマウントフレーム３４は、溝の深さを補強リブ３０ａの突出高さよりも深くしている。この構造のマウントフレーム３４は、ベースプレート３０との接触面積を狭くして、ベースプレート３０との熱伝導を少なく制限できる。また、両側の折曲片３４ａでベースプレート３０の補強リブ３０ａの下面を支持するので、ベースプレート３０をしっかりと強固に支持できる特徴がある。

マウントフレーム３４は、ベースプレート３０に固定凸部７を固定する止ネジ３６を挿通する貫通孔３４ｂを設けている。この貫通孔３４ｂは、止ネジ３６のネジ頭よりも大きく、ネジ頭を貫通孔３４ｂに入れてネジ頭を回転できるようにしている。止ネジ３６は、ベースプレート３０を貫通して、固定凸部７に設けている雌ネジ孔（図示せず）にねじ込まれて、冷却プレート３をベースプレート３０に固定する。

吊下フレーム３３は２本の金属パイプで、両端部に上方に伸びる吊下部３３Ａを有する形状に加工して、吊下部３３Ａの上端を、溶接して車両に固定されるシャーシフレーム３２に固定している。図のラダーフレーム３１は、２本の吊下フレーム３３を、マウントフレーム３４の両端を固定できる幅に配設して、両端をシャーシフレーム３２に固定している。

本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の底面斜視図である。 図１に示す車両用の電源装置の側面図である。 図１に示す車両用の電源装置のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す車両用の電源装置の要部拡大断面斜視図である。 図１に示す車両用の電源装置の概略分解斜視図である。 図１に示す車両用の電源装置のフレーム構造体を除いた背面斜視図である。 電池ブロックの斜視図である。 図７に示す電池ブロックの分解斜視図である。 エンドプレートの正面図である。 図７に示す電池ブロックを冷却プレートに固定する状態を示す断面図であって、図７のＢ−Ｂ線断面に相当する図である。 図３に示す車両用の電源装置の要部拡大断面図である。

符号の説明

１…電池 １Ｘ…角形電池
１Ａ…外装缶
１Ｂ…封口板
１Ｃ…開口部
２…電池ブロック ２Ａ…安全弁開口面
３…冷却プレート
４…熱交換器
５…フレーム構造体
６…断熱隙間
７…固定凸部
８…電極端子
１０…閉鎖室
１１…上面板
１２…底板
１３…冷却パイプ
１４…膨張弁
１５…コンデンサ
１６…コンプレッサ
１７…バイパス弁
２０…エンドプレート ２０ａ…補強リブ
２０ｂ…ネジ孔
２０ｃ…貫通孔
２０ｄ…ねじ穴
２１…連結具 ２１Ａ…端部連結具
２１Ｂ…中間連結具
２２…電池ユニット
２３…中間セパレータ ２３ａ…上下貫通孔
２４…プラスチック
２５…補強金属
２６…金属板 ２６Ａ…折曲部
２６ａ…貫通孔
２７…止ネジ
２８…固定具 ２８Ａ…止ネジ
２８Ｂ…ナット
２９…固定ボルト
３０…ベースプレート ３０ａ…補強リブ
３０ｂ…リブ溝
３０ｃ…排出口
３０ｄ…排水溝
３０ｅ…周壁
３０ｆ…固定部
３１…ラダーフレーム
３２…シャーシフレーム
３３…吊下フレーム ３３Ａ…吊下部
３４…マウントフレーム ３４ａ…折曲片
３４ｂ…貫通孔
３５…非接触隙間
３６…止ネジ
４０…安全弁
４１…排出ダクト ４１ａ…流入口
４２…集合ダクト
４３…Ｕ曲ダクト
４４…下方排出部
４５…排出口
４６…パッキン
４７…固定片 ４７ａ…貫通孔
４８…止ネジ
４９…ナット
５０…制御機器
５１…回路ケース ５１Ａ…下段の回路ケース
５１Ｂ…上段の回路ケース
５２…ジャンクションボックス
５３…接続隙間
５５…突出片
５６…止ネジ
５７…ナット

Claims (6)

1. 内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する安全弁(40)を備える複数の素電池(1)からなる電池ブロック(2)と、この電池ブロック(2)を構成する素電池(1)の安全弁(40)の開口部(1C)に連結されて、開弁する安全弁(40)からの排出物を排出する排出ダクト(41)と、前記電池ブロック(2)に接続されて電池(1)の充放電をコントロールする制御機器(50)を備える車両用の電源装置であって、
   前記電池ブロック(2)は、安全弁(40)の開口部(1C)を同一面に位置するように素電池(1)を配列しており、安全弁(40)の開口部(1C)が位置する電池ブロック(2)の安全弁開口面(2A)と対向して制御機器(50)を配設すると共に、この制御機器(50)と安全弁開口面(2A)との間に排出ダクト(41)を配置して、排出ダクト(41)でもって電池ブロック(2)と制御機器(50)とを断熱してなる車両用の電源装置。
2. 前記電池ブロック(2)の素電池(1)が、上面に安全弁(40)の開口部(1C)を設けてなる角形電池(1X)で、この角形電池(1X)が水平方向に積層状態に配列されて電池ブロック(2)を構成しており、電池ブロック(2)の上面を安全弁開口面(2A)として、電池ブロック(2)の上に排出ダクト(41)を挟んで制御機器(50)を配置している請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 前記電池ブロック(2)の素電池(1)が、上面に安全弁(40)の開口部(1C)を有すると共に、電極端子(8)を有する角形電池(1X)で、この角形電池(1X)が水平方向に積層状態に配列されて電池ブロック(2)を構成しており、電池ブロック(2)の上面を安全弁開口面(2A)として、電池ブロック(2)の上に排出ダクト(41)を介して制御機器(50)を配置すると共に、排出ダクト(41)と電池ブロック(2)の安全弁開口面(2A)との間に、素電池(1)の電極端子(8)を接続する接続隙間(53)を設けて、接続隙間(53)と排出ダクト(41)とで電池ブロック(2)と制御機器(50)とを断熱している請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 前記制御機器(50)が、電池(1)の保護回路を実現する電子部品を実装する保護回路基板を内蔵する回路ケース(51)と、電池ブロック(2)の出力側に接続しているコンタクタを内蔵するジャンクションボックス(52)とからなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
5. 前記電池ブロック(2)の安全弁開口面(2A)を除く表面に熱結合状態で配置される冷却プレート(3)を備え、この冷却プレート(3)に前記排出ダクト(41)を熱結合状態に配置して、冷却プレート(3)で排出ダクト(41)を冷却するようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
6. 前記電池ブロック(2)の安全弁開口面(2A)を除く表面に熱結合状態で配置される冷却プレート(3)を備え、この冷却プレート(3)が、冷媒の気化熱で冷却される冷却パイプ(13)を内蔵しており、この冷却パイプ(13)の流入側に回路ケース(51)を配設してなる請求項４に記載される車両用の電源装置。

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