JP2009289636A - 電源装置の温度調節構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電源装置の大型化を抑制しつつ、好適な温度調節が可能な電源装置の温度調節構造を提供する。
【解決手段】本発明の電源装置の温度調節構造は、積層された複数の電源体（３５）からなる電源集合体（３０）と、電源集合体（３０）に付属する電気・電子部品を含む付属ユニット（４０）と、電源集合体（３０）の積層方向に隣接して設けられ、電源集合体（３０）の温度を調節するための温度調節媒体が流通する流路を形成するガイドユニット（５０）と、を有し、ガイドユニット（５０）の少なくとも一部が、付属ユニット（４０）で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置の温度調節構造に関する。

ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、動力源としてモータが搭載され、そのモータに電力を供給する２次電池等の電池パックが搭載されている。

この電池パックは、特許文献１に記載のように、積層された複数の単電池で構成される組電池を含み、組電池の両側には吸気ダクト及び排気ダクト（チャンバ）が設けられ、吸気ダクト及び排気ダクトを流通する冷却風により、組電池の温度調節を行っている。

また、特許文献２、３には、冷却ファンを備えた電池パックが提案され、特許文献４では、冷却風が流通する冷却通路をバッテリと該バッテリに付随する電気機器との間に形成し、バッテリと電気機器とを冷却するが提案されている。

特開２００６−３２４０４１号公報 特開２００６−２４５１０号公報 特開２００４−３１１１５７号公報 特開２００４−３０６７２６号公報

上記特許文献２、３に記載の電池パックは、一対の組電池間に形成された冷却通路に冷却風を流通させることで組電池の冷却効率を向上させているが、流通する冷却風の拡散や乱流による冷却効率の低下の防止や均一な冷却を実現するためには、上記特許文献１のように、組電池に対して冷却風を導くダクト等のガイド部材（チャンバ）を設けることが好ましい。

しかしながら、特許文献１の冷却構造は、電池パック内にダクトが配置されることから、部品点数が多くなるとともに電池パックが大型化してしまう課題を有する。

そこで、本発明の目的は、電源装置の大型化を抑制しつつ、好適な温度調節が可能な電源装置の温度調節構造を提供することにある。

本発明の１つの観点としての電源装置の温度調節構造は、積層された複数の電源体からなる電源集合体と、電源集合体に付属する電気・電子部品を含む付属ユニットと、電源集合体の積層方向に隣接して設けられ、電源集合体の温度を調節するための温度調節媒体が流通する流路を形成するガイドユニットとを有し、上記ガイドユニットの少なくとも一部が、上記付属ユニットで構成されていることを特徴とする。

また、上記ガイドユニットは、温度調節媒体の吸気口側に設けられる吸気ガイドユニットと、温度調節媒体の排気口側に設けられる排気ガイドユニットとを含み、上記排気ガイドユニットの少なくとも一部を、上記付属ユニットで構成することができる。

また、上記付属ユニットは、少なくともコントロールユニット、ワイヤーハーネスユニット、及びジャンクションユニットの各ユニットで構成することができ、上記流路が形成されるように各ユニットを組み合わせて上記ガイドユニットを構成することができる。

また、上記コントロールユニットが、温度調節媒体の排気口側に位置に配置されるように構成することができる。

また、上記コントロールユニット及びジャンクションユニットは、電源集合体の側面側に所定の間隔を空けて配置されるとともに、電源集合体の積層方向に略平行に並列配置され、上記ワイヤーハーネスユニットが、上記所定の間隔における電源集合体の側面側上方であって、コントロールユニット及びジャンクションユニットとともに上記経路を形成するにように該コントロールユニット及びジャンクションユニットの上方に配置されるように構成することができる。

本発明によれば、ガイドユニットを付属ユニットで構成しているため、部品点数を低減できるとともに、電源装置の小型化を図りつつ、好適な温度調節が可能な電源装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電源装置の温度調節構造について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、本実施例では、電源装置として蓄電装置を一例について説明するが、燃料電池等の電源装置にも適用可能である。図１（ａ）は、蓄電装置としての電池パック１００の冷却構造を示した斜視図であり、図１（ｂ）は、電気・電子部品を含む付属ユニットの構成斜視図である。図２（ａ）は、図１（ａ）における複数の電源体（電池セル）の積層方向に直交する面内でのＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は、電池パック１００の上面図である。

図１及び図２において、電池パック１００は、複数の電池セル３５が積層された組電池（電源集合体）３０と、組電池３０に付属する電気・電子部品を含む付属ユニット４０と、組電池３０の積層方向に隣接して設けられ、組電池３０の温度を調節するための温度調節媒体が流通する流路を形成するガイドユニット５０とを備え、アッパーケース１０及びロアーケース２０で構成されるケース部材に収容されている。

組電池３０は、複数の電池セル３５と、電池セル３５の積層方向の両端部に配置される一対のエンドプレート３６とで構成され、一対のエンドプレート３６が不図示の拘束バーにより接続され、各電池セル３５が、一対のエンドプレート３６間で拘束されている。また、組電池３０の上面には、端子３７を覆うカバー部材Ｃが配設されている。そして、組電池３０は、各電池セル３５に設けられた固定部３８を通じて不図示のボルト等の締結部材によりロアーケース２０に固定されてケース内に収容される。本実施例の電池パック１００は、車両のボディフロアに固定され、ハイブリット自動車や電気自動車等に搭載される。

また、本実施例の電池パック１００は、外部から冷却風（温度調節媒体）を取り入れて組電池３０を冷却する。このため、冷却風が流通するチャンバスペース（冷却風の経路）Ｒ１、Ｒ２を形成するチャンバ５０が、組電池３０の両側面（左右方向）に隣接して設けられている。

チャンバ５０は、電池パック１００の外部に設けられる不図示の冷却装置に接続された冷却風の吸気ダクト６１に接続される吸気チャンバ（吸気ガイドユニット）５１と、電池パック１００外に排気される冷却風が流通する排気ダクト６２に接続される排気チャンバ（排気ガイドユニット）５２とで構成される。つまり、吸気チャンバ５１は、電池パック１００の冷却風の吸気口側に設けられ、吸気された冷却風を組電池３０（複数の電池セル３５）にガイドし、排気チャンバ５２は、電池パック１００の冷却風の排気口側に設けられ、吸気チャンバ５１のチャンバスペースＲ１、ケース内のスペースＲ３、及び組電池３０を流通した冷却風を電池パック１００の外部にガイドする。

そして、本実施例の排気チャンバ５２は、電池パック１００を構成する電気・電子部品が収容された付属ユニット４０で構成される。具体的には、付属ユニット４０は、電池ＥＣＵ等のコントロールユニット４２１と、コンバータやサービスプラグを含むジャンクションユニット４２２と、組電池３０とコントロールユニット４２１及びコンバータやサービスプラグとを接続する電線やターミナル、コネクターなどが収容されるＷ／Ｈユニット（ワイヤーハーネスユニット）４２３とで構成される。各ユニットは、図１（ｂ）に示すように、各々独立した筐体ユニットとして形成されている。なお、本実施例では、付属ユニット４０が、コントロールユニット４２１、ジャンクションユニット４２２、及びＷ／Ｈユニット４２３の３つの電気・電子部品を収納する各ユニットボックスを含んで構成されているが、他の電気・電子部品（例えば、インバータ等）ユニットを含むように構成することも可能である。

図１（ｂ）に示すように、コントロールユニット４２１はＬ字状の筐体、ジャンクションユニット４２２は矩形状の筐体で構成され、Ｗ／Ｈユニット４２３はコントロールユニット４２１のＬ字状の突出部４２１ａに対応した切り欠き部４２３ａを有する矩形状の筐体で構成されている。

本実施例では、これら各ユニット４２１、４２２、４２３を組み合わせて組電池３０の側面側に配置し、チャンバスペースＲ２を形成する。つまり、コントロールユニット４２１とジャンクションユニット４２２とが、組電池３０の側面側において所定の間隔離間して配置されるとともに、該組電池３０の積層方向に略平行にコントロールユニット４２１及びジャンクションユニット４２２が並列配置される。この場合、コントロールユニット４２１は、電池パック１００の冷却風の排気口側に配置される。Ｗ／Ｈユニットは４２３の底面は、ジャンクションユニット４２２の上面４２２ａと当接（接続）し、Ｗ／Ｈユニットは４２３の切り欠き部４２３ａにコントロールユニット４２１の突出部４２１ａが挿入（係合）される。なお、これらの各ユニット４２１、４２２、４２３は、互いに不図示の接続部材によって連結されて一体に組み付けられる。また、付属ユニット４０は、組電池３０、アッパーケース１０及びロアーケース２０に対して不図示の固定部材を通じて固定される。

言い換えれば、Ｗ／Ｈユニット４２３が、組電池３０の側面側上方であって、積層方向に略平行に並列配置されたコントロールユニット４２１及びジャンクションユニット４２２と共にチャンバスペースＲ２を形成するにように、該コントロールユニット４２１及びジャンクションユニット４２２の上方に配置される。各ユニット４２１、４２２、４２３が組み付けられた状態の付属ユニット４０は、図２（ａ）に示すように、積層方向に直交する方向における断面視においてＬ字状に構成され、所定の間隔を空けて並列配置された該コントロールユニット４２１及びジャンクションユニット４２２が排気チャンバ５２（チャンバスペースＲ２）の上下方向の側壁、Ｗ／Ｈユニット４２３が排気チャンバ５２の左右方向の側壁として構成される。

つまり、組電池３０の側面、Ｗ／Ｈユニット４２３、該コントロールユニット４２１及びジャンクションユニット４２２、ロアーケース２０の底面で囲まれる領域がチャンバスペースＲ２として形成され、付属ユニット４０が、チャンバスペースＲ２を形成して冷却風をガイドする排気チャンバ５２として構成される。

図２（ｂ）は、本実施例の電池パック１００の温度調節構造における冷却風の流通過程を示した電池パック１００の上面図であり、同図に示すように、吸気ダクト６１を流通する冷却風は、チャンバ５０の吸気チャンバ５１に導かれ、吸気チャンバ５１は、組電池３０に対して冷却風をガイドする。吸気チャンバ５１を介してケース内のスペースＲ３に流通した冷却風及び組電池３０の電池セル３５間を流通した冷却風は、排気ダクト６２が接続される排気チャンバ５２のチャンバスペースＲ２を流通し、排気ダクト６２を通じて電池パック１００の外部に排気される。このとき、チャンバスペースＲ２を流通する冷却風は、付属ユニット４０との間でも熱交換を行い、付属ユニット４０を冷却する。

図３は、本実施例における電池パック１００の温度調節構造における付属ユニット４０と組電池３０との間の配線を示した該電池パック１００の上面図である。

図３に示すように、本実施例の温度調節構造は、Ｗ／Ｈユニット４２３が組電池３０の側面側に配置されるとともに、コントロールユニット４２１及びジャンクションユニット４２２がＷ／Ｈユニット４２３に当接して組み付けされているため、Ｗ／Ｈユニット４２３を通じたコントロールユニット４２１及びジャンクションユニット４２２の配線を好適に行うことが可能となる。

より具体的に説明すると、組電池３０の正極及び負極は、ジャンクションユニット４２２の端子部に各々接続されるが、このときの配線は、組電池３０の側面側に配設されたＷ／Ｈユニット４２３内に収容され、Ｗ／Ｈユニットは４２３の底面は、ジャンクションユニット４２２の上面４２２ａと当接しているので、ユニット外部への配線の露出が低減されるとともに、最短距離での配線を実現することができる。コントロールユニット４２１についても同様に、組電池３０に対して好適な配線を実現できる。

このように本実施例の電池パック１００の温度調節構造は、冷却風のガイドユニットとしてのチャンバ５０を電気・電子部品を含む付属ユニット４０で構成しているため、従来別部品で構成されていたチャンバ部材が必要なくなり、部品点数及びコストの低減を図ることが可能となる。

さらには、従来、チャンバを組み付けるスペース（チャンバスペース）と、電気・電子部品を含む付属ユニット４０を配置するスペースが個別に設けられていたため、チャンバと付属ユニット４０との間にデットスペースが形成され、配置スペースの効率化を十分に図ることができなかった。また、チャンバを備える電池パックは、必然的にチャンバスペース及び付属ユニット４０の配置スペースを個別に確保しなければならなかったため、電池パックを小型化することが困難であった。

これに対して、本実施例の温度調節構造は、付属ユニット４０によってチャンバスペースを確保しているため、小型化を図りつつ、好適な温度調節が可能な電源装置を提供することができる。

また、付属ユニット４０は、様々な回路等が組み込まれているため、その動作時において発熱するが、チャンバスペースＲ２を形成する付属ユニット４０は、冷却風と接触するため、付属ユニット４０を好適に冷却することも可能となる。

なお、上記実施例では、排気チャンバ５２を付属ユニット４０で構成した場合を一例に説明したが、吸気チャンバ５１を付属ユニット４０で構成することもでき、また、吸気チャンバ５１及び排気チャンバ５２の両チャンバを、付属ユニット４０で構成することも可能である。なお、上述のように、チャンバ５０を付属ユニット４０で構成する場合、付属ユニット４０も組電池３０と共に冷却することが可能であるが、組電池３０に対する冷却効率を維持するために、上記実施例のように排気チャンバ５１を付属ユニット４０で構成することが好ましい。

すなわち、電池ＥＣＵは、その動作時に比較的高い温度となり、吸気チャンバ５１を電池ＥＣＵを含む付属ユニット４０で構成すると、組電池３０に対する冷却効率が低下してしまう恐れがある。このため、吸気チャンバ５１及び複数の電池セル３５間を流通した冷却風が排気ダクト６１に向かって流通する排気チャンバ５２を付属ユニット４０で構成し、組電池３０を冷却した後の冷却風により付属ユニット４０を冷却するように構成する。また、付属ユニット４０を構成する電池ＥＣＵは、他の電気・電子部品よりも比較的高い温度となるため、他のユニットよりも電池ＥＣＵ（コントロールユニット４２１）を電池パック１００の冷却風の排気口側に近い位置に配置されるように構成することができる。

また、上記付属ユニット４０は、個別の各ユニット４２１、４２２、４２３が個別の筐体で構成されているが、これらの筐体を一体に形成した断面Ｌ字状のユニット筐体で構成することも可能である。この場合、複数の部屋を仕切部材で仕切って形成し、各電器・電子部品を各部屋に収容することができる。

また、上記実施例では、組電池３０を冷却風によって冷却するケースを一例に説明しているが、これに限らず、組電池３０を温風により温める場合であっても適用可能である。例えば、寒冷地などにおいて、電池パック１００を充放電動作に最適な温度まで加熱する場合、温度調節媒体として温風を用いることができる。

本発明の実施例における電源装置の温度調節構造を示す斜視図であり、（ａ）は、電池パックの温度調節構造を示した斜視図、（ｂ）は、電気・電子部品を含む付属ユニットの構成斜視図である。 （ａ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、電池パックの上面図である。 本発明の実施例における電源装置の温度調節構造における組電池及び付属ユニットの配線の一例を示す図である。

符号の説明

１０ アッパーケース
１００ 電池パック
２０ ロアーケース
３０ 組電池
３５ 電池セル
４０ 付属ユニット
４２１ コントロールユニット
４２２ ジャンクションユニット
４２３ Ｗ／Ｈユニット
５０ チャンバ（ガイドユニット）
５１ 吸気チャンバ
５２ 排気チャンバ

Claims (5)

1. 積層された複数の電源体からなる電源集合体と、
   前記電源集合体に付属する電気・電子部品を含む付属ユニットと、
   前記電源集合体の積層方向に隣接して設けられ、前記電源集合体の温度を調節するための温度調節媒体が流通する流路を形成するガイドユニットと、を有し、
   前記ガイドユニットの少なくとも一部が、前記付属ユニットで構成されていることを特徴とする電源装置の温度調節構造。
2. 前記ガイドユニットは、前記温度調節媒体の吸気口側に設けられる吸気ガイドユニットと、前記温度調節媒体の排気口側に設けられる排気ガイドユニットとを含み、
   前記排気ガイドユニットの少なくとも一部が、前記付属ユニットで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置の温度調節構造。
3. 前記付属ユニットは、少なくともコントロールユニット、ワイヤーハーネスユニット、及びジャンクションユニットの各ユニットで構成され、
   前記流路が形成されるように前記各ユニットを組み合わせて前記ガイドユニットを構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置の温度調節構造。
4. 前記コントロールユニットが、前記温度調節媒体の排気口側に配置されることを特徴とする請求項３に記載の電源装置の温度調節構造。
5. 前記コントロールユニット及びジャンクションユニットが、前記電源集合体の側面側に所定の間隔を空けて配置されるとともに、該電源集合体の積層方向に略平行に並列配置され、
   前記ワイヤーハーネスユニットが、前記所定の間隔における前記電源集合体の側面側上方であって、前記コントロールユニット及びジャンクションユニットとともに前記経路を形成するにように前記コントロールユニット及びジャンクションユニットの上方に配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の電源装置の温度調節構造。

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