JP3625683B2

JP3625683B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP3625683B2
Application number: JP9463499A
Authority: JP
Inventors: 良治高崎; 一夫大崎; 達人堀内
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2019-04-01
Also published as: JP2000280759A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
自動車走行用のモーターを駆動する電源に使用される大電流用の電源装置は、複数の電池を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、極めて大きな電流が流れる。さらに、短時間で急速充電するときにも大きな電流が流れる。
【０００３】
大電流を流して使用される電源装置は、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。複数本の電池ユニットを、複数列に横に並べてホルダーケースに入れている電源装置は、各々の電池ユニット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、温度が高くなって電池の性能が低下しやすいからである。
【０００４】
ホルダーケースに複数の電池ユニットを収納して、各々の電池ユニットをより均等に冷却する構造は、たとえば、特開平１０−２７００９５号公報に記載される。この公報に記載されるホルダーケース２は、図１の断面図に示すように、ホルダーケース２の下部を空気の流入口１２として上部を排出口１３とし、下部の流入口１２から上部の排出口１３に空気を流動させて、内部に収納している電池ユニット１を冷却する。ホルダーケース２の内部には、電池ユニット１の表面に流す空気の流速を調整するための冷却調整フィン１４を配設している。
【０００５】
この構造のホルダーケース２は、上部に配設される電池ユニット１の表面を流れる空気の流速を、下部の電池ユニット１の表面を流れる空気の流速よりも速くしている。上部と下部の電池ユニット１の表面を流れる空気の流速を同じにすると、下部の電池ユニット１の表面を通過する空気温度が低いために、下部の電池ユニット１が上部よりも効果的に冷却されて、上部と下部で電池ユニット１に温度差ができるからである。
【０００６】
冷却調整フィンは、上部の電池ユニット表面の空気の流速を下部よりも速くするために、冷却調整フィンと電池ユニットとの間の空気の流動隙間を、上方に向かって次第に狭くしている。流動隙間が狭くなると、空気の流速は速くなるからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の電源装置は、下部の電池ユニットを冷たい空気で冷却し、上部の電池ユニットを速い流速で冷却して、上下の電池ユニットをより均一な環境で冷却する。しかしながら、この構造では、上下の電池ユニットを均一な条件で冷却するのが極めて難しい。それは、下部の電池ユニットを冷却する空気温度が低く、上部の電池ユニットを冷却する空気温度が高くなるからである。高温の空気で冷却される上部の電池ユニットは、表面を流れる空気の流速を速くしても、下部の電池ユニットと同じように効率よく冷却するのが難しい。このため、空気の流入口の近傍に配設される電池ユニットは効率よく冷却されるが、空気の排出口の近傍に配設される電池ユニットを効率よく冷却するのが難しく、ホルダーケースに収納している電池ユニットに温度差ができる欠点がある。排出口の近傍にあって、効率よく冷却するのが極めて難しい電池ユニットは、高温になって劣化しやすい弊害がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の電源装置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、ホルダーケースに収納している電池ユニット全体をより均一に冷却して、温度差に起因する電池性能の低下を有効に防止できる電源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、複数本の電池ユニット１を、内部に平行に複数列に並べて収納しているホルダーケース２を備える。ホルダーケース２は、内部を空気ダクト６として、空気ダクト６に空気を通過させて、内部に収納している電池ユニット１を冷却する。さらに、本発明の請求項１の電源装置は、隣接する電池ユニット１をリードで接続して組電池とし、電池ユニット１を、組電池の状態でホルダーケース２に収納しており、この組電池は、電池ユニット１を横１列に平行に並べて互いに連結したものである。ホルダーケース２は、方形状であって互いに対向して離されて平行に配設してなる２枚の両面プレート部２Ａを備え、この両面プレート部２Ａの周囲が、端部プレート部２Ｂと側面プレート部２Ｃで閉塞されて、内部に空気ダクト６を設けており、端部プレート部２Ｂに排出口８を開口して、両排出口８の中間に位置するように、上側又は上下の両面プレート部２Ａに列状に中間空気流入口７を開口している。さらに、両面プレート部２Ａに対して電池が垂直な姿勢とするようにして、複数の電池ユニットを内蔵している。
中間空気流入口７から、冷却空気が吸入され、中間空気流入口７から流入される外気を、両側に分岐して流して空気ダクト６の内部を通過させて、電池ユニット１を冷却して、排出口８から排出されて、ホルダーケース２の内部に収納している複数の電池ユニット１を強制的に冷却する。
【００１０】
本発明の請求項２の電源装置は、中間空気流入口７の外側に外気供給ダクト１１を設けている。この外気供給ダクト１１には、外気を供給する冷却ファン９を連結している。冷却ファン９は、外気を外気供給ダクト１１に供給する。外気供給ダクト１１に供給された外気は、中間空気流入口７を通過して空気ダクト６に強制的に送風される。
【００１１】
本発明の請求項３の電源装置は、空気を吸引する冷却ファン９を排出口８に連結している。冷却ファン９が、排出口８から空気を吸引すると、中間空気流入口７を通過して外気が空気ダクト６に強制的に流入され、空気ダクト６を通過する空気が電池ユニット１を冷却する。
【００１２】
本発明の請求項４の電源装置は、ホルダーケース２の両端に複数の排出口８を開口している。各々の排出口８には、冷却ファン９を連結している。冷却ファン９は各々の排出口８から空気を吸引して、空気ダクト６に空気を流動させる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項５の電源装置は、ホルダーケース２に、大きさが異なる複数の中間空気流入口７を列状に開口している。この電源装置は、大きさの異なる中間空気流入口７から空気ダクト６に空気を流入させて、空気ダクト６に配設している電池ユニット１を均一に冷却する。
【００１４】
本発明の請求項６の電源装置は、ホルダーケース２の内部には、下側の両面プレート部２Ａの表面に電池ユニット１を固定し、上側の両面プレート部２Ａと電池ユニット１の上端との間に空気を通過できる隙間を設けている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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。
【００１６】
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、「特許請求の範囲の欄」、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。
【００１７】
図２ないし図４に示す電源装置は、複数の電池ユニット１をホルダーケース２に収納している。電池ユニット１は、１本の円筒型の二次電池、または静電容量の大きなスーパーキャバシタである。電池ユニットに使用する二次電池は、ニッケル−水素電池が適している。ただ、電池ユニットの二次電池は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン二次電池とすることもできる。
【００１８】
電池ユニットは、複数の二次電池やスーパーキャバシタを直線状に連結したものとすることもできる。図に示す電池ユニットは、全長が短いので、１〜２本の二次電池やスーパーキャバシタを直線状に連結したものである。
【００１９】
図５に示す電池ユニット１は、隣接するものをリードで直列に接続した組電池としている。電池ユニット１は、組電池の状態でホルダーケース２に収納される。組電池は、図５に示すように、リード３を介して、電池ユニット１を横１列に平行に並べて互いに連結したものである。図の組電池は、複数の電池ユニット１が同一平面に位置するように連結している。図示しないが、組電池は、隣接する電池ユニットを同一平面に配設することなく、凹凸ができるように多少ジグザグ状に連結することもできる。さらに、組電池は、図に示すように、２列に連結した電池ユニット１を、間に隙間ができるように連結した構造とすることもできる。
【００２０】
電池ユニット１を連結して組電池の状態でホルダーケース２に収納する電源装置は、多数の電池ユニット１を能率よくホルダーケース２に収納できる。このため、能率よく組み立てできる。さらに、隣接する電池ユニット１をリード３で連結しているので、多数の電池ユニット１を正確な位置に配設できる特長もある。
【００２１】
図２に示す電源装置は、ホルダーケース２に６列の組電池を収納している。図６と図７に示す電源装置は、２列に連結している電池ユニットを３列に収納している。各列の組電池は、引出用リード線４とコネクター５を介して、互いに直列に接続される。電池ユニット１をスーパーキャバシタとする電源装置は、引出リード線４とコネクター５を介して全てのスーパーキャバシタを並列に接続する。
【００２２】
組電池は、図示しないが、各電池ユニット１の表面に温度センサーを固定している。温度センサーは、電池ユニット１の温度を検出できる素子である。この温度センサーには、好ましくは、電池ユニット１の温度で電気抵抗が変化するにＰＴＣが使用される。各電池ユニット１の表面に固定される温度センサーは、センサーリード（図示せず）を介して直列に連結されて、外部に引き出される。
【００２３】
ホルダーケース２は、図２において上下の両面プレート部２Ａと、両面プレート部２Ａの周囲を閉塞している端部プレート部２Ｂおよび側面プレート部２Ｃとを備える。ホルダーケース２は、両面プレート部２Ａと端部プレート部２Ｂと側面プレート部２Ｃとで内部に空気ダクト６を設けている。この構造のホルダーケース２は、下側の両面プレート部２Ａと上側の両面プレート部２Ａを、プラスチックで別々に成形し、これをネジ止あるいは接着して連結して、内部に空気ダクト６を形成する。下側の両面プレート部２Ａは、端部プレート部２Ｂおよび側面プレート部２Ｃを一体成形して箱型に成形し、上側の両面プレート部２Ａは板状に成形する。箱型に成形している下側の両面プレート部２Ａに電池ユニットを固定した後、下側の両面プレート部２Ａの開口部を閉塞するように上側の両面プレート部２Ａを連結する。
【００２４】
図において、上下の両面プレート部２Ａは中間空気流入口７を開口しており、互いに対向して配設している端部プレート部２Ｂに排出口８を開口している。両面プレート部２Ａの中間空気流入口７は、両端の端部プレート部２Ｂに開口している排出口８の間に位置するように、両面プレート部２Ａの中間に配設している。図４に示すホルダーケース２は、上下両面の両面プレート部２Ａに中間空気流入口７を開口している。
【００２５】
ホルダーケース２の内部には、下側の両面プレート部２Ａの表面に電池ユニット１を固定し、上側の両面プレート部２Ａと電池ユニット１の上端との間に空気を通過できる隙間を設けている。この構造のホルダーケース２は、電池ユニット１と上側の両面プレート部２Ａとの間に空気を流して、空気ダクト６の電池ユニット１をより効率よく冷却できる。ただし、本発明の電源装置は、上下の両面プレート部の内面に電池ユニットを接触させて、電池ユニットを空気ダクトに配設することもできる。この構造の電池ユニットは、電池の間を空気が通過して、電池ユニットを冷却する。
【００２６】
電池ユニット１は、両面プレート部２Ａに対して、電池を垂直な姿勢として、ホルダーケース２に固定される。ホルダーケース２にこの姿勢で電池ユニットを配設する電源装置は、空気ダクト６を通過する空気で、効率よく電池ユニット１を冷却できる。ただし、本発明の電源装置は、必ずしも電池ユニットをこの姿勢に配設する必要はない。たとえば、電池ユニットの電池を、両面プレート部に対して平行な姿勢で収納することもできる。
【００２７】
図２と図３に示すホルダーケース２は、図４の矢印Ａで示す方向に空気を通過させて、空気ダクト６に内蔵している電池ユニット１を強制冷却する。空気を矢印Ａの方向に通風させるために、端部プレート部２Ｂの排出口８に冷却ファン９を配設している。冷却ファン９は、排出口８から空気を吸引して、空気ダクト６内の空気を強制的に排出する。排出口８はプラスチック製の端部プレート部２Ｂに排出ダクト１０を一体成形して設けている。この排出ダクト１０に冷却ファン９を連結している。
【００２８】
空気ダクト６に収納する全ての電池ユニット１を均一に冷却するために、排出口８の中間に位置して、両面プレート部２Ａを貫通して中間空気流入口７を開口している。図のホルダーケース２は、両面プレート部２Ａに複数の中間空気流入口７を開口している。さらに、図に示すホルダーケース２は、大きさが異なる複数の中間空気流入口７を、両面プレート部２Ａに３列に並べて開口している。中央の列の中間空気流入口７は大きく、その両側に小さい中間空気流入口７を２列に開口している。この構造のホルダーケース２は、空気ダクト６に収納している電池ユニットをより均一に冷却できる特長がある。
【００２９】
図に示すホルダーケース２は、円形の中間空気流入口７を多数に開口しているが、中間空気流入口７はスリットとすることもできる。スリット状の中間空気流入口７は、中央の列で幅を広くして、両側で幅を狭くして、空気ダクト６に収納している電池ユニット１を均一に冷却する。
【００３０】
中間空気流入口は、開口面積を大小にするのではなくて、開口する密度を変更して、空気ダクトの電池ユニットを均一に冷却することもできる。このホルダーケースは、たとえば、中央部分に密集させて多数の中間空気流入口を開口してより多くの空気を空気ダクトに供給し、その両側にまばらに中間空気流入口を開口して、空気の流入量を少なくして、空気ダクトの電池ユニットを均一に冷却する構造とすることもできる。
【００３１】
この構造のホルダーケース２は、冷却ファン９で排出口８から空気を吸引すると、内部の空気ダクト６を冷却空気が通過する。空気ダクト６の中間に連結している中間空気流入口７からは、冷たい冷却空気が吸入され、中間空気流入口７から流入される冷たい外気は、両側に分岐して流れて空気ダクト６の内部を通過して、電池ユニット１を冷却し、排出口８から排出される。
【００３２】
この構造のホルダーケース２は、全体を薄くして電池ユニット１を効率よく冷却できる特長がある。排出口８に冷却ファン９を連結しているからである。ただ、本発明の電源装置は、必ずしも冷却ファンで強制的に送風する必要はない。たとえば、自動車が走行することによって発生する風の流れを、ホルダーケースの中間空気流入口に流入させて、電池ユニットを冷却することができるからである。
【００３３】
さらに、図８ないし図１０に示す電源装置は、ホルダーケース２の中間空気流入口７に、冷却ファン９で空気を送風して、電池ユニット１を冷却する。この構造のホルダーケース２は、中間空気流入口７の外側に外気供給ダクト１１を設け、この外気供給ダクト１１に外気を送風させる冷却ファン９を連結している。冷却ファン９は、冷たい外気を吸入して外気供給ダクト１１を供給する。外気供給ダクト１１に供給された外気は、中間空気流入口７を通過して空気ダクト６に強制的に送風される。
【００３４】
これ等の図に示す電源装置は、上側の両面プレート部２Ａにのみ中間空気流入口７を開口して、ここに外気供給ダクト１１を連結している。この構造の電源装置は、図１０の矢印Ｂで示すように空気を流動させる。すなわち、外気は、冷却ファン９で外気供給ダクト１１に供給される。外気供給ダクト１１の空気は、中間空気流入口７を通過して空気ダクト６に流入する。空気ダクト６内で、外気は両側に分岐して流れて、電池ユニット１を冷却し、両端部に開口している排出口８から排出される。
【００３５】
この図のホルダーケース２は、上側の両面プレート部２Ａにのみ外気供給ダクト１１を連結しているが、上下両面の両面プレート部に外気供給ダクトを連結し、両方の外気供給ダクトから外気を空気ダクトに供給することもできる。外気供給ダクト１１を連結している両面プレート部２Ａは、中間空気流入口７を開口して、外気供給ダクト１１から空気ダクト６に空気を流入させる。
【００３６】
ホルダーケース２は、単一で電源装置として使用され、あるいは複数のホルダーケース２に内蔵している電池ユニット１を連結して電源装置として使用させる。複数のホルダーケース２を備える電源装置は、ホルダーケース２を多段に積層して連結する。多段に連結されるホルダーケース２は、間に防振ゴムを挟着して、互いに振動を吸収する状態で連結する。さらに、単一のホルダーケース２を使用する電源装置においても、ホルダーケース２の底面に防振ゴムを設けて、たとえば、自動車等に装着するときに、振動を吸収させる。
【００３７】
複数のホルダーケース２を多段に積層する電源装着は、積層するホルダーケース２の間に外気供給ダクト１１を設けて、各段のホルダーケース２を有効に冷却できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の電源装置は、ホルダーケースに収納している電池ユニットの全体をより均一に冷却して、温度差に起因する電池性能の低下を有効に防止できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、ホルダーケースの両端に空気の排出口を開口すると共に、空気ダクトの途中に中間空気流入口を開口して、中間空気流入口からホルダーケース内の空気ダクトに外気を流入させて、内蔵する電池ユニットを冷却するからである。とくに、本発明の電源装置は、冷却するのが最も難しいとされる、ホルダーケースの中央部分に、中間空気流入口から冷たい外気を供給できるので、ホルダーケースの中央部分に収納している電池ユニットを効率冷却できる。このため、電池ユニットに収納する全電池ユニットを均一に効率よく冷却できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置の断面図
【図２】本発明の実施例の電源装置の斜視図
【図３】図２に示す電源装置の平面図
【図４】図２に示す電源装置の断面図
【図５】ホルダーケースに内蔵される電池ユニットの斜視図
【図６】ホルダーケースに内蔵される電池ユニットの斜視図
【図７】図６に示す電池ユニットを内蔵する本発明の実施例にかかる電源装置の斜視図
【図８】本発明の他の実施例の電源装置を示す斜視図
【図９】図８に示す電源装置の平面図
【図１０】図８に示す電源装置の断面図
【符号の説明】
１…電池ユニット
２…ホルダーケース２Ａ…両面プレート部２Ｂ…端部プレート部
２Ｃ…側面プレート部
３…リード
４…引出用リード線
５…コネクター
６…空気ダクト
７…中間空気流入口
８…排出口
９…冷却ファン
１０…排出ダクト
１１…外気供給ダクト
１２…流入口
１３…排出口
１４…冷却調整フィン

Claims

複数本の電池ユニット(1)を、内部に平行に複数列に並べて収納しているホルダーケース(2)を備え、このホルダーケース(2)の内部を空気ダクト(6)として、この空気ダクト(6)に空気を通過させてホルダーケース(2)の内部に収納している電池ユニット(1)を冷却するように構成してなる電源装置において、
電池ユニット (1) は、隣接する電池ユニット (1) をリードで接続して組電池として、電池ユニット (1) を、組電池の状態でホルダーケース (2) に収納しており、この組電池は、電池ユニット (1) を横１列に平行に並べて互いに連結したもので、
ホルダーケース (2) は、方形状であって互いに対向して離されて平行に配設してなる２枚の両面プレート部 (2A) を備え、この両面プレート部 (2A) の周囲が、端部プレート部 (2B) と側面プレート部 (2C) で閉塞されて、内部に空気ダクト (6) を設けており、互いに対向して配設している端部プレート部 (2B) に排出口 (8) を開口して、両排出口 (8) の中間に位置するように、上側又は上下の両面プレート部 (2A) に列状に中間空気流入口 (7) を開口しており、
さらに、両面プレート部 (2A) に対して電池を垂直な姿勢とするようにして、複数の電池ユニットをホルダーケース (2) に内蔵しており、
中間空気流入口 (7) から、冷却空気が吸入され、中間空気流入口 (7) から流入される外気を、両側に分岐して流して空気ダクト (6) の内部を通過させて、垂直姿勢の電池ユニット (1) を冷却して、排出口 (8) から排出されて、ホルダーケース(2)の内部に収納している複数の電池ユニット(1)を冷却するように構成してなる電源装置。
中間空気流入口(7)の外側に外気供給ダクト(11)を設けて、この外気供給ダクト(11)に外気を送風させる冷却ファン(9)を連結しており、冷却ファン(9)が外気を外気供給ダクト(11)に供給して、供給された外気が中間空気流入口(7)を通過して空気ダクト(6)に強制的に送風されるようにしてなる請求項１に記載される電源装置。
空気を吸引する冷却ファン(9)を排出口(8)に連結しており、冷却ファン(9)が排出口(8)から空気を吸引して、空気ダクト(6)に強制的に空気を流動させるようにしてなる請求項１に記載される電源装置。
ホルダーケース(2)の両端に複数の排出口(8)を開口しており、各々の排出口(8)に冷却ファン(9)を設けている請求項３に記載される電源装置。
ホルダーケース(2)に、大きさが異なる複数の中間空気流入口(7)を列状に開口しており、大きさの異なる中間空気流入口(7)から空気ダクト(6)に空気を流入させて、空気ダクト(6)に配設している電池ユニット(1)を均一に冷却するようにしてなる請求項１に記載される電源装置。
ホルダーケース (2) の内部には、下側の両面プレート部 (2A) の表面に電池ユニット (1) を固定し、上側の両面プレート部 (2A) と電池ユニット (1) の上端との間に空気を通過できる隙間を設けている請求項１に記載される電源装置。