JP2016004678A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池を積層してそれぞれ構成される第１および第２電池モジュールを含む電源装置において各電池間の温度ばらつきを抑制する。【解決手段】電源装置１００は、複数の単電池１０を積層してそれぞれ構成される第１電池モジュール１および第２電池モジュール２と、電池モジュール１，２を収納するケース５０と、各電池モジュール１，２の電池積層方向Ｘに延在する冷媒供給通路Ｓ２、および、積層された電池１０間に形成される冷媒通路Ｓ３を含む冷却構造とを備える。第１および第２電池モジュール１，２の各冷媒通路Ｓ３からそれぞれ排出される冷媒の一部が、互いに対向してぶつかり合うように第１および第２電池モジュール１，２を配置している。また、第１および第２電池モジュール１，２から排出された冷媒は各電池モジュール１，２とケースとの間に形成される空間に拡散して滞留した後、排出口５９から排出される。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両に搭載される電源装置に関する。

従来、例えば特開２０１１−４４２７５号公報（特許文献１）には、多数の単電池が積層されてそれぞれ構成される複数の電池モジュールを収納ケース内に収納してなる電源装置が記載されている。この電源装置では、収納ケース外部から供給された冷却風が上記各電池モジュールの電池間に形成された冷却風通路を流れることで各単電池が冷却される。また、隣り合う２つの電池モジュール間には収納ケースに形成された排気口に連通する冷却風通路が形成され、各電池モジュールから排出された冷却風は互いに対向する方向に冷却風通路へ排出された後、冷却風通路を介して排気口から収納ケースの外部へ排気することが記載されている。

特開２０１１−４４２７５号公報

上記特許文献１の電源装置のように複数の電池を積層して電池モジュールを構成する場合、冷却風による各電池の冷却性能を同等にしないと、電池間で温度ばらつきが生じる。その場合、電源装置を構成する複数の電池間で充放電特性や劣化具合が異なってくることによって各電池間で寿命にばらつきが生じ、電源装置全体としての寿命が短くなるという問題がある。

また、電源装置が車両に搭載される場合、搭載位置によっては日射などの外部影響によって、電源装置に含まれる特定の電池が他の電池に比べて高温となり、温度ばらつきが生じることがある。これによっても上記と同様の問題が生じることになる。

さらに、特許文献１の電源装置のように、隣り合う電池モジュール間に冷却風通路を形成し、各電池モジュールから排気された冷却風が冷却風通路を介してケース外部に排気される構成では、ケース内に冷却風通路を形成する部材を配置する必要があるため、その分、電源装置が大型化することになる。

本発明の目的は、複数の電池を積層してそれぞれ構成される第１および第２電池モジュールを含む電源装置において各電池間の温度ばらつきを抑制することである。

本発明に係る電源装置は、複数の電池を積層してそれぞれ構成される第１電池モジュールおよび第２電池モジュールと、前記第１および第２電池モジュールを収納するケースと、前記各電池モジュールの電池積層方向に延在する冷媒供給通路、および、前記積層された電池間に形成される冷媒通路を含み、ケース外部から供給される冷媒を前記冷媒供給通路から各冷媒通路に流通させて前記各電池を冷却する冷却構造と、を備える電源装置であって、前記第１電池モジュールの冷媒通路から排出される冷媒の少なくとも一部と、前記第２電池モジュールの冷媒通路から排出される冷媒の少なくとも一部とが、互いに対向してぶつかり合う（衝突する）ように前記第１および第２電池モジュールを配置し、前記第１および第２電池モジュールから排出された冷媒は前記各電池モジュールと前記ケースとの間に形成される空間に拡散して滞留した後、前記ケースに設けられた排出口から排出されるものである。

本発明に係る電源装置において、前記冷媒は、前記電源装置の設置状態において前記第１および第２電池モジュールの下面側から各冷媒通路に導入され、曲がった形状の前記冷媒通路に沿って流れた後、前記第１および第２電池モジュールの互いに対向する各側面からそれぞれ排出されてもよい。

また、本発明に係る電源装置において、前記電源装置が車両に搭載されたときに前記ケースの底部が車両のフロアパネル上に設置されてもよい。

本発明に係る電源装置では、第１電池モジュールの冷媒通路から排出される冷媒と、第２電池モジュールの冷媒通路から排出される冷媒とが、互いに対向してぶつかり合うように前記第１および第２電池モジュールを配置している。これにより、冷媒供給通路の上流側では第１および第２電池モジュール間における冷媒排出時の圧力損失（すなわち流路抵抗）が大きくなるため、電池間の冷媒通路に流入する冷媒流量が抑えられ、他方、冷媒供給通路の下流側に位置する冷媒通路ではその分だけ冷媒流量が増加することになる。その結果、積層方向の全体について電池間の冷媒通路に流通する冷媒流量が平準化され、各電池に対する冷却性能がほぼ同等になる。したがって、電源装置に含まれる各電池モジュールを構成する電池の温度ばらつきを抑制することができる。

また、本発明に係る電源装置では、第１および第２電池モジュールからそれぞれ排出された冷媒は従来のように排出通路を通ることなく、各電池モジュールとケースとの間に形成される空間に拡散して滞留した後、ケースに設けられた排出口から排出される。これにより、上記空間が空気断熱層として機能することで、ケース外部からの熱的影響によって各電池モジュールを構成する電池間に温度ばらつきが生じにくくなる。

さらに、本発明に係る電源装置では、第１および第２電池モジュールから排出された冷媒をケース内に拡散して滞留させた後に排出する構成としたので、ケース内に排出ダクトを設ける必要がなく、その分、電源装置を小型化することができる。

本発明の第１実施形態である電源装置の全体構成を上方視で概略的に示す図である。 図１の電源装置の分解斜視図である。 図２の電源装置のＡ−Ａ断面図である。 図１の電源装置を構成する電池モジュールに含まれる仕切り部材をＸ方向から見たときの一例を概略的に示す図である。 図４の仕切り部材をＹ方向から見たときの一例を概略的に示す図である。 図１の電源装置において冷媒が流れる様子を示す図である。 本発明の第２実施形態である電源装置において冷媒が流れる様子を示す図である。 図７の電源装置を構成する１つの電池モジュールにおいて冷媒が流れる様子を示す図である。 車両に搭載された電源装置の設置状態の一例を示す図である。

以下に、本発明に係る実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態である電源装置１００の全体構成を上方視で概略的に示す図である。図１では、電源装置１００の構成を見易くするためにケース５０の上壁部を取り除いた状態で示されている。図２は、図１の電源装置１００の分解斜視図である。また、図３は、図２の電源装置１００のＡ−Ａ断面図である。

図１〜図３において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する方向である。上下方向や左右方向等は、電源装置１００の搭載状態や見る方向に応じて変化するが、以下では、便宜上、Ｚ方向が鉛直方向（上下方向）に対応しており、図を基準として図の上側を「上側」とする。また、Ｙ方向は、図を基準として左右方向に対応している。さらに、Ｘ方向は、電源装置１００に含まれる電池モジュールを構成する電池の積層方向に対応している。

電源装置１００は、車両に搭載することができる。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、電気モータおよび内燃機関を備える車両である。電気自動車は、車両の動力源として電気モータのみを備える車両である。いずれの場合も、電源装置１００は、電気モータの電力源として使用されてもよい。

電源装置１００は、第１電池モジュール１と、第２電池モジュール２と、ケース５０とを備える。

第１電池モジュール１は、複数の単電池１０を有する。複数の単電池１０は、図１および図２に示すように、Ｘ方向に並んで（積層されて）配置されている。第２電池モジュール２も第１電池モジュール１と同様に構成されている。第１電池モジュール１と第２電池モジュール２とは、寸法ｄ１の隙間を挟んでＹ方向に並んで配置されている。

ケース５０は、第１および第２電池モジュール１，２の全体を収納する外装部材である。ケース５０は、第１および第２電池モジュール１，２に関し、上下面をそれぞれ覆う上壁部５２および底壁部５４と、電池積層方向（Ｘ方向）の両側を覆う側壁部５６ａ，５６ｂと、左右方向（Ｙ方向）の両側を覆う側壁部５８ａ，５８ｂとを有する。ケース５０は、例えば、金属（例えば板金部材）で形成される。

ケース５０のＸ方向における一方の側壁部５６ａには、冷媒供給ダクト６０が固定されている。冷媒供給ダクト６０は、電源装置１００を冷却するための冷媒をケース５０外部からケース内の各電池モジュール１，２に供給するものである。冷媒は、好ましくは空気を用いることができる。ただし、冷媒は、空気に限定されるものではなく、水等の流体であってもよい。

冷媒供給ダクト６０のＸ方向の一端は、側壁部５６ａの外側に突出して冷媒供給口６２を形成する。冷媒供給ダクト６０は、例えば金属、樹脂等によって形成される。また、冷媒供給ダクト６０は、一体に成形されてもよいし、複数の部材で構成されてもよい。冷媒供給ダクト６０のＸ方向の他端は、ケース５０内において二股に分岐して、第１電池モジュール１および第２電池モジュール２の各冷媒供給通路Ｓ２にそれぞれ接続されている。冷媒供給ダクト６０の他端と各電池モジュール１，２の冷媒供給通路Ｓ２の端部との接続箇所は、適当なシール部材によって気密状態に封止するのが好ましい。これにより、上記接続箇所において冷媒が漏れるのを防止できる。

なお、本実施形態では冷媒供給ダクト６０がケース５０内で二股に分岐した形状であると説明するが、これに限定されるものではない。例えば、冷媒供給ダクトは、ケース５０の外部で分岐してからケース５０の側壁部５６ａを介して導入されてもよい。

単電池１０の下面側には、図３に示すように、冷媒供給通路Ｓ２が形成される。冷媒供給通路Ｓ２には、電源装置１００の外部の例えばブロア等の冷媒供給源（図示せず）から冷媒供給ダクト６０を介して冷媒が供給される。冷媒供給通路Ｓ２は、Ｘ方向に延在し、一端が開口し、他端が封止されている（図１参照）。冷媒供給通路Ｓ２の更なる詳細については後述する。

ケース５０のＸ方向両側の側壁部５６ａ，５６ｂには、複数の排出口５９が形成されている。排出口５９は、各電池モジュール１，２から排出されてケース５０に拡散して滞留した冷媒がケース５０外に排出される開口部である。排出口５９の数や形状は、適宜に設定することができる。

一方の側壁部５６ａに形成された排出口５９の総開口面積と、他方の側壁部５６ｂに形成された排出口５９の総開口面積は、等しく設定されるのが好ましい。これにより、ケース５０内において冷媒がＸ方向の両側にほぼ均等に流れるようにできる。さらに、排出口５９は、冷媒排出用に形成されたものでなくてもよく、上壁部５２と各側壁部５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂとの間に形成される隙間であってもよいし、あるいは、電力ケーブルを通すための開口部であってもよい。

また、ケース５０の一方の側壁部５６ａの上部には、切欠部５７が形成されている。切欠部５７には、後述する各電池モジュール１，２の排煙通路Ｓ１をケース５０外部に連通させる排煙ダクト（図示せず）が配置される。この排煙ダクトを介して、各電池モジュール１，２の単電池１０から排煙通路Ｓ１に放出されたガスがケース５０外部へと排気されるように構成される。また、切欠部５７と排煙ダクトの間に隙間を形成して、冷媒をケース５０の外部に排出する排出口として用いてもよい。

第１電池モジュール１と第２電池モジュール２とは同一の構成を有するため、以下においては第１電池モジュール１を例に説明する。

第１電池モジュール１を構成する単電池１０は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった任意の二次電池であってもよい。また、単電池は、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）であってもよい。なお、単電池１０の数は、第１電池モジュール１や電源装置１００の全体の要求出力等に基づいて、適宜決定されてよい。

図２および図３に示すように、単電池１０の上面には、正極端子１１および負極端子１２が設けられる。正極端子１１および負極端子１２は、Ｙ方向で所定距離離間して設けられる。複数の単電池１０は、電気的に直列に接続されている。具体的には、単電池１０の正極端子１１と、これとＸ方向に隣り合う他の単電池１０の負極端子１２とが、バスバー（図示せず）によって電気的に接続されている。

単電池１０の上面には、弁１３が設けられている。弁１３は、単電池１０の内部で発生したガスを単電池１０の外部に排出するために用いられる。単電池１０の内部は、密閉状態となっているため、単電池１０の内部でガスが発生したときには、ガスの発生に伴って、単電池１０の内圧が上昇する。単電池１０の内圧が弁１３の作動圧に到達すると、弁１３は、閉じ状態から開き状態に変化する。これにより、単電池１０の内部で発生したガスを、単電池１０の外部に排出することができる。

弁１３は、Ｙ方向で正極端子１１および負極端子１２の間に配置される。図３に示す例では、正極端子１１および負極端子１２からの距離が等しい位置に、弁１３が配置されている。単電池１０の上面に弁１３を設けることにより、単電池１０の内部で発生したガスを弁１３から容易に排出させることができる。なお、弁１３を設ける位置は、適宜に設定することができる。

Ｘ方向で隣り合う２つの単電池１０の間には、仕切り部材３０が配置されている。仕切り部材３０は、スペーサとしての機能を有する。仕切り部材３０は、樹脂等の絶縁材料で形成されるのが好ましい。仕切り部材３０は、図４に示すように、上側および下側に突出する複数の連結部４２を有する。具体的には、各仕切り部材３０は、上側において、Ｙ方向における弁１３の両側で突出する２つの連結部４２を備え、下側においても、同様の２つの連結部４２を備える。連結部４２の高さ（Ｚ方向の長さ）や位置は、上側と下側で異なってもよい。なお、仕切り部材３０の更なる詳細は後述する。

Ｘ方向における第１電池モジュール１の両端には、図２に示すように、一対のエンドプレート４１が配置されている。エンドプレート４１には、金属製の拘束部材（平板バンド）４６が結合される。拘束部材４６は、第１電池モジュール１の上部側に２本設けられている。２本の拘束部材４６は、それぞれに対してＹ方向で離間した関係で、それぞれＸ方向に延在し、一対のエンドプレート４１に対してそれぞれ両端が結合される。拘束部材４６のエンドプレート４１への固定方法は、任意であり、ボルトを用いた固定方法や、リベットを用いた固定方法や、溶接といった固定方向を用いることができる。同様に、拘束部材４６は、第１電池モジュール１の下部側に２本設けられてもよい。拘束部材４６は、張力が作用した両端が一対のエンドプレート４１に固定されることにより、複数の単電池１０に対して拘束力を与える機能を有する。拘束力は、Ｘ方向において単電池１０の挟む力である。単電池１０に拘束力を与えることにより、例えば、単電池１０の膨張を抑制することができる。なお、第１電池モジュール１の上部側および下部側に、それぞれ２本ずつ、拘束部材４６を用いる構成では、拘束力が１箇所に集中するのを防止して、単電池１０に対して均等な拘束力を与えることができる。

単電池１０の上面側には、図３に示すように、排煙通路Ｓ１が形成されている。排煙通路Ｓ１は、各単電池１０の弁１３を介して各単電池１０の内部と連通する。したがって、排煙通路Ｓ１は、各単電池１０の内部で発生するガスを第１電池モジュール１の外部に排出する役割を有する。排煙通路Ｓ１は、図３に示すように、各仕切り部材３０の上側の連結部４２と、ケース５０の上壁部５２と、各単電池１０の上面とにより区画形成される。排煙通路Ｓ１は、Ｘ方向に延在し、例えば、一端が開口し、他端が封止された構造とすることができる。仕切り部材３０の上側の連結部４２の上縁とケース５０の上壁部５２との間には、好ましくは、シール部材７０が設けられる。シール部材７０は、例えばスポンジやゴム等で形成される。シール部材７０は、各仕切り部材３０の上側の連結された連結部４２に沿って、Ｘ方向に延在する。シール部材７０を備えることにより、気密性が向上し、排煙通路Ｓ１からのガス漏れを低減することができる。なお、排煙通路Ｓ１は、一定断面であってもよいし、Ｘ方向に沿って進むにしたがって断面が変化するものであってもよい。

上述したように単電池１０の下面側には、冷媒供給通路Ｓ２が形成される。冷媒供給通路Ｓ２は、図３に示すように、各仕切り部材３０の下側の連結部４２と、ケース５０の底壁部５４と、各単電池１０の下面とにより区画形成される。各仕切り部材３０の下側の連結部４２の下縁とケース５０の底壁部５４との間には、好ましくは、シール部材７０が設けられる。シール部材７０を備えることにより、気密性が向上し、冷媒供給通路Ｓ２を通る冷媒の漏れを低減することができる。なお、冷媒供給通路Ｓ２は、一定断面であってもよいし、Ｘ方向に沿って進むにしたがって断面が変化するものであってもよい。

図４は、Ｘ方向から見たときの仕切り部材３０の一例を概略的に示す図であり、図５はＹ方向からみたときの仕切り部材３０の一例を概略的に示す図である。

仕切り部材３０は、上部と下部に、連結部４２を有する。連結部４２は、上部に２箇所、下部に２箇所、それぞれ設けられている。連結部４２は、図３に示すように、隣接配置される単電池１０の上面および下面に対して上下でＸ方向にそれぞれ突出する。連結部４２は、図４に示すように、Ｘ方向に見て中空に形成される。すなわち、連結部４２は、Ｘ方向に延在する穴４４を備える。また、連結部４２は、図５に示すように、大径部４２ａと、小径部４２ｂとを備える。連結部４２は、一方の隣接する単電池１０に向かって大径部４２ａがＸ方向に延びており、他方の隣接する単電池１０に向かって小径部４２ｂがＸ方向に延びている。Ｘ方向で隣り合う各２つの仕切り部材３０は、一方の小径部４２ｂを他方の大径部４２ａ内の穴４３に嵌合することにより連結される。この連結状態では、仕切り部材３０の上側の連結部４２は、Ｘ方向に２列で延在する排煙通路Ｓ１の側壁部（図３参照）を形成する。また、連結状態では、連結部４２内の穴４４が連結することでＸ方向に延在する中空部が形成される。この中空部には、金属製の拘束部材（図３参照）が挿通される。また、この連結状態では、Ｘ方向で隣り合う各２つの仕切り部材３０の間に単電池１０が配置されることになる。すなわち、各２つの仕切り部材３０を単電池１０のＸ方向の両側から挟んで各２つの仕切り部材３０を連結することで、Ｘ方向に隣り合う各２つの仕切り部材３０の間に、対応する各単電池１０が配置されることになる。

仕切り部材３０は、図５に示すように、一方の単電池１０と対向する面に、Ｘ方向に突出したリブ３２を有する。これに対し、仕切り部材３０において、リブ３２が形成された面とは反対側の面、すなわち、他方の単電池１０と対向する面は、単電池１０の面と接触するような平坦な面で構成されてもよい。

複数のリブ３２は、図４に示すように、全体として、Ｔ字状に形成される。複数のリブ３２は、下側（給気側）からＺ方向に延在し、その後、Ｙ方向に向きを変えて延在する。これにより、下側（給気側）からＺ方向に延在し、その後、Ｙ方向に曲がって仕切り部材３０のＹ方向の両端部に向かって延在するＴ字状の冷媒通路Ｓ３が区画形成される。すなわち、冷媒が単電池１０のＸ方向の端面上をＴ字状に流れるようにするための冷媒通路Ｓ３が区画形成される。図４に示す例では、複数のリブ３２は、仕切り部材３０のＹ方向の中心を通るＺ方向の中心線に関して対称に形成されている。具体的には、中央のリブ３２ａは、仕切り部材３０の下側のＹ方向の中心位置からＺ方向に延在し、その後、Ｙ方向の両側（左右側）に分岐して延在している。右側のリブ３２ｂ，３２ｃは、仕切り部材３０の下側からＺ方向に延在し、その後、Ｙ方向の１方向（右方向）へ向きを変えて延在し、左側のリブ３２ｂ，３２ｃは、下側からＺ方向に延在し、その後、Ｙ方向の他の１方向（左方向）へ向きを変えて延在している。リブ３２ｄは、Ｙ方向に延在している。

リブ３２の数や、隣り合う２つのリブ３２の間隔は、適宜設定することができる。また、リブ３２の高さ（Ｘ方向の高さ）は、リブ３２により区画形成される各冷媒通路Ｓ３内を流通する冷媒間の混合を防止するため、換言すれば、冷媒が単電池１０の端面（Ｘ方向の端面）上をＴ字状に流れるようにするために、リブ３２の先端が単電池１０のＸ方向の端面と接触するように設定されるのが好ましい。なお、リブ３２は、仕切り部材３０の両側の面に形成されてもよい。

なお、本実施形態における冷媒供給通路Ｓ２および冷媒通路Ｓ３が、本発明における「冷却構造」を構成する冷媒供給通路および冷媒通路に相当する。

図１を再び参照すると、第１電池モジュール１と第２電池モジュール２とは、寸法ｄ１の隙間３を介して互いにＹ方向に並んで配置されている。また、各電池モジュール１，２に含まれる仕切り部材３０は、Ｙ方向において互いに対向している。すなわち、Ｙ方向で互いに対向する電池モジュール１，２の各対向側面に開口する冷媒通路Ｓ３の排出口３３（図４参照）同士が互いに対向した位置関係になっている。これにより、第１および第２電池モジュール１，２の側面の排出口３３から排出された冷媒が、隙間３内で互いに対向してぶつかり合う（衝突する）ように構成されている。

上記隙間３の寸法ｄ１は、冷媒供給通路Ｓ２の上流側、すなわち、冷媒供給ダクト６０に近い側において各電池モジュール１，２から排出される冷媒同士が対向して噴出することで圧力損失（すなわち流路抵抗）が大きくなる程度に設定される。具体的には、上記隙間３の寸法ｄ１は例えば数ｍｍ〜２０ｍｍ程度に設定される。通常、各電池モジュール１，２の仕切り部材３０に形成される冷媒通路Ｓ３には、冷媒供給通路Ｓ２の上流側（すなわち冷媒供給ダクト６０側）において比較的多くの冷媒が流通する一方、冷媒供給通路Ｓ２の下流側（すなわち封止された端部側）に位置する仕切り部材３０の冷媒通路Ｓ３を流通する冷媒は比較的少なくなる。これに対し、本実施形態では、冷媒供給通路Ｓ２の上流側に位置する仕切り部材３０の冷媒通路Ｓ３に流れ込む冷媒流量が上記隙間３で生じる流路抵抗の増大によって抑えられ、その分、冷媒供給通路Ｓ２の下流側に位置する仕切り部材３０の冷媒通路Ｓ３の冷媒流量が増加することになる。その結果、各単電池１０に対する冷却性能が平準化され、各単電池１０間での温度ばらつきを抑制することが可能になる。

各電池モジュール１，２において隙間３とは反対側の各側面は、ケース５０の側壁部５８ａ，５８ｂに隙間４を介して対向している。この隙間４の寸法ｄ２は、各電池モジュール１，２間の隙間３の寸法ｄ１より小さく設定するのが好ましい。このように設定することで、各電池モジュール１，２からケース５０の側壁部５８ａ，５８ｂに向かって排出される冷媒の圧力損失（すなわち流路抵抗）の増大によって、冷媒供給通路Ｓ２の上流側での冷媒流量の低減および冷媒供給通路Ｓ２の下流側での冷媒流量の増加に寄与することができる。

図３を再び参照すると、第１および第２電池モジュール１，２とケース５０との間には、空間８０が形成されている。より詳しくは、ケース５０内部においてＹ方向の中央領域には、電池モジュール１，２間の隙間３を含む略Ｉ状断面の空間８０ａが形成されている。また、ケース５０内部においてＹ方向の両側には、隙間４を含むコ字状断面の空間８０ｂが形成されている。これらの空間８０ａ，８０ｂは、各電池モジュール１，２から排出された冷媒が拡散して滞留することができる空間である。また、上記各空間８０ａ，８０ｂは、ケース５０のＸ方向両側の側壁部５６ａ，５６ｂに設けられた排出口５９に連通している。これにより、各電池モジュール１，２から排出された冷媒は、上記各空間８０ａ，８０ｂからケース５０外部に排出されるようになっている。換言すれば、本実施形態の電源装置１００は、各電池モジュール１，２から排出された冷媒を導いてケース外に排出するためのダクトまたは排気通路部材を設けない構成を採用している。

次に、図６を参照して、上記構成からなる電源装置１００における各電池モジュール１，２の冷却動作について説明する。図６は、図１の電源装置１００において冷媒が流れる様子を示す図である。

図６に示すように、図示しない冷媒供給源から冷媒が冷媒供給ダクト６０の冷媒供給口６２に供給される。冷媒は、冷媒供給ダクトを介してケース５０内に導入され、二股に分岐した後、各電池モジュール１，２の冷媒供給通路Ｓ２の端部に供給される。

冷媒は、各電池モジュール１，２の冷媒供給通路Ｓ２をＸ方向に流れる間に、各単電池１０間の仕切り部材３０によって形成される冷媒通路Ｓ３内に電池モジュール１，２の下面側から導入され、図４を参照して説明したようにＴ字状に流れた後、電池モジュール１，２のＹ方向両側の側面に開口する排出口３３から排出される。このようにＴ字状をなす冷媒通路Ｓ３を流れる間に、冷媒は電池モジュール１，２を構成する各単電池１０から熱を奪って冷却することができる。

図６に示すように、各電池モジュール１，２から電池モジュール１，２間の隙間３に排出された冷媒は、互いに対向して（真逆方向に）吹き出てぶつかり合う。これにより、各電池モジュール１，２に対する冷媒の流れにおける圧力損失を生じることになる。このとき、冷媒供給通路Ｓ２の上流側では第１および第２電池モジュール１，２間における冷媒排出時の圧力損失（流路抵抗）が大きくなるため、単電池１０間の冷媒通路Ｓ３に流入する冷媒流量が抑えられ、他方、冷媒供給通路Ｓ２の下流側に位置する冷媒通路Ｓ３ではその分だけ冷媒流量が増加することになる。その結果、積層方向の全体について単電池１０間の冷媒通路Ｓ３に流通する冷媒流量が平準化され、各単電池１０に対する冷却性能がほぼ同等になる。その結果、電源装置１００に含まれる各電池モジュール１，２を構成する単電池１０の温度ばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源装置１００では、第１および第２電池モジュール１，２から排出された冷媒は各電池モジュール１，２とケース５０との間に形成される空間８０ａ，８０ｂに拡散して滞留した後、ケース５０に設けられた排出口５９（および５７）から排出される。これにより、電池モジュール１，２から排出された冷媒が滞留する空間８０ａ，８０ｂと、排煙通路Ｓ１および冷媒供給通路Ｓ２とは、各電池モジュール１，２の周囲に設けられた空気断熱層として機能する。したがって、ケース５０外部からの熱的影響によって各電池モジュール１，２を構成する単電池１０間に温度ばらつきが生じにくくなる。

さらに、本実施形態に係る電源装置１００では、第１および第２電池モジュール１，２から排出された冷媒をケース５０内に拡散して滞留させた後に排出する構成としたので、ケース５０内にダクトや排出通路部材を設ける必要がなく、その分、電源装置１００を小型化することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態である電源装置１０２について図７，８を参照して説明する。図７は、第２実施形態の電源装置１０２において冷媒が流れる様子を示す図である。図８は、図７の電源装置１０２を構成する第１電池モジュール１において冷媒が流れる様子を示す図である。

第２実施形態の電源装置１０２は、上述した第１実施形態の電源装置１００と比較して、各電池モジュール１，２に対する冷媒の供給方向および仕切り部材の冷媒通路Ｓ３の形状のみが相違する。したがって、下記においては、主としてこの相違点を説明し、同一構成については同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図７および図８に示すように、第２実施形態の電源装置１０２では、各電池モジュール１，２の単電池１０間に形成される冷媒通路Ｓ３がＹ方向に沿って形成されている。具体的には、電源装置１００に用いられる仕切り部材３０ａは、Ｙ方向に延在する複数のリブ３２ｅを有しており、隣り合うリブ３２ｅ間に冷媒通路Ｓ３がＹ方向に沿って形成されている。

また、電源装置１０２では、第１および第２電池モジュール１，２に対してＹ方向の外側（すなわち各電池モジュール１，２が対向する側と反対側）に冷媒供給通路Ｓ２が設けられる。この冷媒供給通路Ｓ２は、第１および第２電池モジュール１，２とケース５０の側壁部５８ａ，５８ｂとの間にそれぞれ配置された供給通路形成部材８２によってそれぞれ形成される。冷媒供給通路Ｓ２は、冷媒供給ダクト６０が接続されるＸ方向の一端が開口し、他端が封止されている。

このように構成される電源装置１０２では、冷媒供給ダクト６０から冷媒供給通路Ｓ２に供給された冷媒は、各電池モジュール１，２の冷媒供給通路Ｓ２をＸ方向に流れる間に、各単電池１０間の仕切り部材３０ａによって形成される冷媒通路Ｓ３内に電池モジュール１，２のＹ方向外側の側面から導入され、電池モジュール１，２内をＹ方向に沿って互いに対向する方向に流れた後、電池モジュール１，２のＹ方向内側の側面に開口する排出口３３から排出される。このように冷媒通路Ｓ３をＹ方向に沿って流れる間に、冷媒は電池モジュール１，２を構成する各単電池１０から熱を奪って冷却する。

各電池モジュール１，２から電池モジュール１，２間の隙間３に排出された冷媒は、互いに対向して（真逆方向に）吹き出ることでぶつかり合う。これにより、各電池モジュール１，２に対する冷媒の流れにおける圧力損失を生じることになる。このとき、冷媒供給通路Ｓ２の上流側では第１および第２電池モジュール１，２間における冷媒排出時の圧力損失（流路抵抗）が大きくなるため、単電池１０間の冷媒通路Ｓ３に流入する冷媒流量が抑えられ、他方、冷媒供給通路Ｓ２の下流側に位置する冷媒通路Ｓ３ではその分だけ冷媒流量が増加することになる。その結果、積層方向の全体について単電池１０間の冷媒通路Ｓ３に流通する冷媒流量が平準化され、各単電池１０に対する冷却性能がほぼ同等になる。その結果、電源装置１００に含まれる各電池モジュール１，２を構成する単電池１０の温度ばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源装置１０２では、第１および第２電池モジュール１，２から排出された冷媒は各電池モジュール１，２とケース５０との間に形成される空間８０ａに拡散して滞留した後、ケース５０に設けられた排出口５９（および５７）から排出される。これにより、電池モジュール１，２から排出された冷媒が滞留する空間８０ａと、電池モジュール１，２の下側に２つの連結部４２とケース５０の底壁部５４とによって区画形成される空間８０ｃと、排煙通路Ｓ１と、電池モジュール１，２の上下面とケース５０の上壁部５２および底壁部５４との間の空間８０ｂとは、各電池モジュール１，２の周囲に設けられた空気断熱層として機能する。したがって、ケース５０外部からの熱的影響によって各電池モジュール１，２を構成する単電池１０間に温度ばらつきが生じにくくなる。

＜車両への搭載状態＞
図９は、上記電源装置１００が車両に搭載された状態の一例を示す概略図である。ここでは、第１実施形態の電源装置１００を例に説明するが、第２実施形態の電源装置１０２についても同様である。

電源装置１００は、車両Ｃのフロアパネル９０上にケース５０の底壁部５４が向いた状態で搭載される。図９に示す例では、電源装置１００は、車両Ｃの後部座席９２の下側に設置されている。電源装置１００から延伸する電力ケーブル９４を介して車両前部に搭載されたモータＭに電力が供給される。これにより、モータが駆動されて、車両を走行させる動力を得ることができる。

モータに加えて内燃機関であるエンジンを動力源として備えるハイブリッド車両の場合、エンジンが車両前部にモータＭと共に搭載され、エンジンから車両後部へ向かって延在する排気管がフロアパネル９０の下側を通って車両後部のマフラへと接続されることがある。この場合、フロアパネル９０上に設置された電源装置１００が高温となる排気管の熱的影響を受けると、電源装置１００に含まれる第１および第２電池モジュール１，２を構成する単電池１０間で温度ばらつきを生じる原因となり得る。

これに対し、本実施形態の電源装置１００によれば、第１および第２電池モジュール１，２の下側にある、冷媒の滞留する空間８０ａ，８０ｂと冷媒供給通路Ｓ２とが空気断熱層として機能する。そのため、フロアパネル９０の下に設けられる排気管等の発熱部品からの受熱による影響を低減することができる。

なお、本発明に係る電源装置は、上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲で種々の変更や改良が可能である。

上記においては各電池モジュール１，２内で冷媒をＴ字状またはＹ方向の直線状に流通させる例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、仕切り部材のリブによって形成される冷媒通路をＬ字状に形成し、各電池モジュールの下面側または上面側から冷媒通路に冷媒を導入し、Ｌ字状に曲がって流れた後に、各電池モジュール１，２の対向する各側面から排出するように構成してもよい。

また、上記においては電源装置が車両の後部座席下のフロアパネル上に設置される例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば車両のエンジンコンパートメントやトランクルーム等に搭載されてもよい。

さらに、車両に搭載された電源装置に供給される冷媒は、車室内から吸引して電源装置に供給するのが好ましい。車室内温度は、冷房や暖房等の空調で電源装置を構成する電池モジュールの冷却に適した温度範囲であることが多いからである。

１ 第１電池モジュール、２ 第２電池モジュール、３，４ 隙間、１０ 単電池（電池）、１１ 正極端子、１２ 負極端子、１３ 弁、３０，３０ａ 仕切り部材、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ リブ、３３ 排出口、４１ エンドプレート、４２ 連結部、４２ａ 大径部、４２ｂ 小径部、４３，４４ 穴、４６ 拘束部材、５０ ケース、５２ 上壁部、５４ 底壁部、５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ 側壁部、５７ 切欠部、５９ 排出口、６０ 冷媒供給ダクト、６２ 冷媒供給口、７０ シール部材、８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ 空間、８２ 供給通路形成部材、９０ フロアパネル、９２ 後部座席、９４ 電力ケーブル、１００，１０２ 電源装置、Ｃ 車両、ｄ１，ｄ２ 寸法、Ｍ モータ、Ｓ１ 排煙通路、Ｓ２ 冷媒供給通路、Ｓ３ 冷媒通路、Ｘ 電池積層方向、Ｙ 左右方向、Ｚ 上下方向。

Claims (3)

1. 複数の電池を積層してそれぞれ構成される第１電池モジュールおよび第２電池モジュールと、
   前記第１および第２電池モジュールを収納するケースと、
   前記各電池モジュールの電池積層方向に延在する冷媒供給通路、および、前記積層された電池間に形成される冷媒通路を含み、ケース外部から供給される冷媒を前記冷媒供給通路から各冷媒通路に流通させて前記各電池を冷却する冷却構造と、を備える電源装置であって、
   前記第１電池モジュールの冷媒通路から排出される冷媒の少なくとも一部と、前記第２電池モジュールの冷媒通路から排出される冷媒の少なくとも一部とが、互いに対向してぶつかり合うように前記第１および第２電池モジュールを配置し、
   前記第１および第２電池モジュールから排出された冷媒は前記各電池モジュールと前記ケースとの間に形成される空間に拡散して滞留した後、前記ケースに設けられた排出口から排出される、
   電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置において、
   前記冷媒は、前記電源装置の設置状態において前記第１および第２電池モジュールの下面側から各冷媒通路に導入され、曲がった形状の前記冷媒通路に沿って流れた後、前記第１および第２電池モジュールの互いに対向する各側面からそれぞれ排出されることを特徴とする、電源装置。
3. 請求項１または２に記載の電源装置において、
   前記電源装置が車両に搭載されたときに前記ケースの底部が車両のフロアパネル上に設置されることを特徴とする、電源装置。

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