JP4083632B2 - バッテリー式電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池からなるバッテリー式電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば略箱形のバッテリーケース内に、複数の円柱状のバッテリーセルを、各バッテリーセルの中心軸が平行となるように配列した状態で抱持し、各バッテリーセルの中心軸に直交する方向に冷却空気を流通させることで、複数のバッテリーセルを冷却する電池電源の冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電池電源の冷却装置においては、冷却空気の流路となる各バッテリーセル間および各バッテリーセルとバッテリーケースの内壁面との間に、各バッテリーセルの中心軸に平行な方向に伸びる冷却調整用の複数の部材（フィン）が設けられている。これらのフィンは、例えば、冷却空気の流通方向の上流側においてバッテリーセルの表面に冷却空気が直接に吹き付けられることを抑制するようにしてバッテリーセルの表面を遮蔽するフィンと、各バッテリーセルに吹き付けられる冷却空気の流速が冷却空気の流通方向の上流側から下流側に向かい漸次増大するようにして、例えば各フィンの軸方向に対する断面積を上流側から下流側に向かい漸次増大させることで各バッテリーセル間の間隔つまり冷却空気の流路の断面積を上流側から下流側に向かい漸次狭める流路絞り用のフィンとを備えて構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２７００９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係る電池電源の冷却装置においては、各バッテリーセルの中心軸に直交する方向において、冷却空気の流通方向を変更したり、流速を変更するだけであって、例えばバッテリーケースに接続された吸気ダクトからバッテリーケース内に導入される冷却空気の流通方向や、例えばバッテリーケースに接続された吸気ダクトから排気ダクトに向かいバッテリーケース内を流通する冷却空気の流通方向等が、各バッテリーセルの中心軸に直交する方向と同等になっていることがいわば前提とされている。
このため、例えば各ダクトの形状や、例えばバッテリーケースに対する各ダクトの接続状態や、例えばバッテリーケース内における各バッテリーセルの配置状態等に応じて、バッテリーケース内を流通する冷却空気の流通方向が各バッテリーセルの中心軸に直交する方向からずれた場合には、複数のバッテリーセルの温度分布において不均一性が増大してしまう虞がある。特に、複数のバッテリーセルを直列に接続してセルモジュールを形成し、複数のセルモジュールを各セルモジュールの中心軸が平行となるように配列した場合には、各セルモジュールを構成する複数のバッテリーセルの温度分布、さらには、各バッテリーセルの中心軸方向の温度分布において不均一性が増大してしまう虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数の単電池が直列に接続されてなる電池構造体の中心軸方向の温度分布や複数の電池構造体の温度分布の均一性を向上させることが可能なバッテリー式電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のバッテリー式電源装置は、複数の単電池（例えば、実施の形態での単電池２１）を互いの中心軸が同軸となるように直列接続してなる電池構造体（例えば、実施の形態での電池構造体２２）と、前記電池構造体を着脱可能に収容するバッテリーボックス（例えば、実施の形態でのバッテリーボックス１１）とを備えるバッテリー式電源装置であって、前記バッテリーボックスは、冷却媒体を前記バッテリーボックスの内部に導入する導入口（例えば、実施の形態での導入口２０ａ）および前記冷却媒体を外部に排出する排出口（例えば、実施の形態での排出口２０ｂ）を前記中心軸の直交方向に備え、前記バッテリーボックスの内部を前記導入口から前記排出口へと向かい流通する前記冷却媒体の流通方向を、前記電池構造体の中心軸に対して所定の傾斜角度をなす傾斜方向に設定する複数の整流部材（例えば、実施の形態での整流部材３２）を前記中心軸と平行な方向に備えることを特徴としている。
【０００７】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、整流部材によって冷却媒体の流通方向が、電池構造体の中心軸に対して所定の傾斜角度をなす傾斜方向に設定されることで、例えば流通方向が電池構造体の中心軸に直交する方向に設定される場合に比べて、電池構造体の中心軸に沿った方向での冷却媒体による冷却作用を適切に制御することができ、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布の均一性を向上させることができる。
すなわち、冷却媒体の流通方向が電池構造体の中心軸に対する傾斜方向に設定されることで、電池構造体の中心軸に沿った方向において局所的に冷却媒体が電池構造体に接触してしまうことを防止すると共に、例えば流通方向が電池構造体の中心軸に直交する方向に設定される場合に比べて、相対的に熱交換効率を低下させ、局所的に過剰な冷却が行われてしまうことを防止することができる。
しかも、整流部材を備えることによって、例えば導入口および排出口の形状や配置位置、さらには導入口および排出口に接続される流通管の形状や接続状態等に関わらず、バッテリーボックスの内部における冷却媒体の流通方向を所望の方向に設定することができる。
【０００８】
さらに、請求項２に記載の本発明のバッテリー式電源装置では、前記バッテリーボックスは、複数の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向と、前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向とが、前記電池構造体の中心軸に沿った方向に対して互いに異なる方向に向かう異方向となるように設定されてなることを特徴としている。
【０００９】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体の流通方向に沿って隣り合う複数の電池構造体間において、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布に過剰な差異が生じてしまうことを防止することができる。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の本発明のバッテリー式電源装置では、前記バッテリーボックスは、少なくとも３つ以上の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、任意の自然数ｎに対し、前記流通方向に沿ったｎ番目の前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向と、前記流通方向に沿った（ｎ＋２）番目の前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向とが、前記電池構造体の中心軸に沿った方向に対して互いに同じ方向に向かう同方向となるように設定されてなることを特徴としている。
【００１１】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体の流通方向に沿って隣り合う複数の電池構造体間において、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布に過剰な差異が生じてしまうことを防止することができる。
【００１２】
さらに、請求項４に記載の本発明のバッテリー式電源装置では、前記バッテリーボックスは、複数の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜角度が、前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜角度よりも大きくなるように設定されてなることを特徴としている。
【００１３】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体が流通方向の上流部から下流部に向かうに従い、電池構造体の中心軸に対する傾斜角度が徐々に大きくなるように変更され、これに伴い、冷却媒体による熱交換効率が徐々に増大するようになる。
これにより、冷却媒体の流通方向の上流側において電池構造体が過剰に低温になったり、流通方向の下流側において冷却媒体の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを抑制することができ、しかも、上流側の電池構造体との熱交換によって相対的に高温となった冷却媒体であっても、下流側の電池構造体に対して所望の冷却を行うことができる。
【００１４】
さらに、請求項５に記載の本発明のバッテリー式電源装置は、複数の前記整流部材が前記中心軸に平行な方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材に対する前記間隔が、前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材に対する前記間隔よりも大きくなるように設定されてなることを特徴としている。
【００１５】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体が流通方向の上流部から下流部に向かうに従い、整流部材による整流作用が弱くなることで、電池構造体の中心軸に対する冷却媒体の流通方向の傾斜角度が徐々に大きくなるように変更され、これに伴い、冷却媒体による熱交換効率が徐々に増大するようになる。
これにより、冷却媒体の流通方向の上流側において電池構造体が過剰に低温になったり、流通方向の下流側において冷却媒体の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを抑制することができ、しかも、上流側の電池構造体との熱交換によって相対的に高温となった冷却媒体であっても、下流側の電池構造体に対して所望の冷却を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るバッテリー式電源装置について添付図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施の形態によるバッテリー式電源装置１０は、例えばハイブリッド車両等の車両に搭載される蓄電装置とされ、例えば図１および図２に示すように、解体可能な箱型のバッテリーボックス１１と、バッテリーボックス１１内に着脱可能に設けられた複数のバッテリー保持部材１２，…，１２と、複数のバッテリー保持部材１２，…，１２によって保持される複数の電池モジュール１３，…，１３と、複数の電池モジュール１３，…，１３を電気的に直列に接続するバスバープレート１４と、複数のセパレータ１５，…，１５とを備えて構成されている。
【００１８】
バッテリーボックス１１は、例えば図１に示すように、上下方向（例えば図１のＺ方向）の上部および横方向（例えば図１のＹ方向）の一方の側部が開口した略箱型のバッテリーカバー１６と、バッテリーカバー１６の開口した上部を閉塞する略板状のベースプレート１７と、バッテリーカバー１６の開口した側部を閉塞する略板状のサイドカバー１８とを備えて構成されている。
【００１９】
そして、例えばバッテリーカバー１６の前後方向（図１のＸ方向）の前部において下部側にずれた位置には、バッテリーボックス１１の内部空間に外部から冷却空気を導入するための導入口２０ａが設けられ、バッテリーカバー１６の前後方向の後部において上部側にずれた位置には、バッテリーボックス１１の内部空間に導入された冷却空気を外部に排出するための排出口２０ｂが設けられ、バッテリーボックス１１の内部空間は冷却空気が流通する通路とされている。これにより、バッテリーボックス１１の内部空間に導入される冷却空気は、バッテリーボックス１１の内部空間で複数のバッテリー保持部材１２，…，１２によって保持された各電池モジュール１３，…，１３と熱交換を行い、各電池モジュール１３，…，１３を冷却する。
【００２０】
電池モジュール１３は、例えば図３に示すように、円柱状の複数（例えば、６個）の単電池２１，…，２１を互いの中心軸が同軸となるように一体に直列接続してなる電池構造体２２に対し、隣り合う２つの電池構造体２２，２２を互いの中心軸が所定間隔をおいて平行となるように、かつ、互いの正負の極性が反転するように配置した状態で保持する保持部材２３と、電池モジュール１３の一方の端部おいて隣り合う２つの電池構造体２２，２２の正極と負極とを短絡する短絡部材２４と、電池モジュール１３の他方の端部において隣り合う２つの電池構造体２２，２２の正極および負極に接続される正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂを有するキャップ部材２５と、各電池構造体２２，２２の外周面上の適宜の位置に配置されたサーミスタ等からなる温度センサ２６，２６とを備えて構成されている。
【００２１】
略板状のキャップ部材２５において、正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂは、例えば電池構造体２２の中心軸に沿った方向にキャップ部材２５の内部を貫通するようにして設けられ、電池構造体２２，２２の各端部に対向するキャップ部材２５の裏面２５Ａ側において電池構造体２２，２２の正極および負極に当接すると共に、キャップ部材２５の表面２５Ｂ上から電池構造体２２，２２の各中心軸に沿った方向に突出し、バスバープレート１４に具備される互いに異なるバスバー（図示略）に当接するようになっている。
これにより、先ず、電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２が短絡部材２４によって電気的に直列に接続され、さらに、複数の電池モジュール１３，…，１３がバスバープレート１４によって電気的に直列に接続される。
【００２２】
また、例えば図４に示すように、単電池２１の外周面上で中心軸に平行な方向に沿って正極側にずれた位置には、周方向に沿って外周面上から突出する突出部２１ａが形成されている。そして、キャップ部材２５には、裏面２５Ａ上で単電池２１の突出部２１ａに臨む位置から電池構造体２２の中心軸に平行な方向に突出し、電池構造体２２の径方向内方に向かい屈曲する略鉤状の爪部２５ｃが設けられ、この爪部２５ｃが、正極端子２５ａと当接する正極を有する単電池２１の突出部２１ａに係合するようになっている。
すなわち、キャップ部材２５を隣り合う２つの電池構造体２２，２２の各端部に装着する際に、キャップ部材２５の各正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂを、一方の電池構造体２２の正極（つまり単電池２１の正極）および他方の電池構造体２２の負極（つまり単電池２１の負極）に対向するように配置した状態で、キャップ部材２５を電池構造体２２，２２の各中心軸に平行な方向に沿って電池構造体２２，２２の各端部に近接するように移動させると、先ず、キャップ部材２５の爪部２５ｃが一方の電池構造体２２の端部に配置された単電池２１の突出部２１ａに当接する。
【００２３】
さらに、キャップ部材２５を電池構造体２２，２２の各中心軸に平行な方向に沿って移動させると、略鉤状の爪部２５ｃが単電池２１の突出部２１ａを乗り越えるようにして単電池２１の負極側に向かい移動し、キャップ部材２５の各正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂが電池構造体２２，２２の各正極および負極に当接した状態で固定される。
このため、キャップ部材２５の各正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂが、一方の電池構造体２２の正極（つまり単電池２１の正極）および他方の電池構造体２２の負極（つまり単電池２１の負極）に対向していない状態、例えばキャップ部材２５の正極端子２５ａと他方の電池構造体２２の負極が対向配置される状態では、キャップ部材２５を電池構造体２２，２２に対して装着および固定することができないようになっている。
【００２４】
また、電池構造体２２の外周面上の適宜の位置には、例えばサーミスタ等からなる温度センサ２６が配置され、隣り合う２つの電池構造体２２，２２に具備される各温度センサ２６，２６の各検出信号を伝達する各検出線２６ａ，２６ａに接続される各検出端子２５ｄ，２５ｄが、キャップ部材２５の表面２５Ｂ上で中心位置に対して点非対称となる位置から、電池構造体２２，２２の各中心軸に平行な方向に正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂよりも突出するように設けられている。そして、バスバープレート１４には、キャップ部材２５の各検出端子２５ｄ，２５ｄを装着可能な各嵌合孔（図示略）がバスバー（図示略）の配置に応じた所定位置に形成されている。
すなわち、電池モジュール１３とバスバープレート１４とが当接する際には、先ず、バスバープレート１４の所定位置に設けられた２つの嵌合孔にキャップ部材２５の表面２５Ｂ上から突出する２つの検出端子２５ｄ，２５ｄが装着され、次に、電池モジュール１３の正極および負極、つまりキャップ部材２５の正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂが各バスバーに当接するようになっている。これにより、バスバープレート１４の適宜のバスバーに対して、例えば、正極端子２５ａと負極端子２５ｂとが入れ替わって当接してしまうことがないように設定されている。
【００２５】
さらに、キャップ部材２５の表面２５Ｂ上で中心位置からずれた適宜の位置には、電池構造体２２，２２の各中心軸に平行な方向に正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂよりも突出する突出部２５ｅが設けられ、バスバープレート１４には、キャップ部材２５の突出部２５ｅを装着可能な嵌合凹部（図示略）がバスバー（図示略）の配置に応じた所定位置に形成されている。
すなわち、電池モジュール１３とバスバープレート１４とが当接する際には、先ず、バスバープレート１４の所定位置に設けられた嵌合凹部にキャップ部材２５の表面２５Ｂ上から突出する突出部２５ｅが装着され、次に、電池モジュール１３の正極および負極、つまりキャップ部材２５の正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂが各バスバーに当接するようになっている。これにより、バスバープレート１４の適宜のバスバーに対して、例えば、正極端子２５ａと負極端子２５ｂとが入れ替わって当接してしまうことがないように設定されている。
【００２６】
バッテリーボックス１１内に配置されたバッテリー保持部材１２，…，１２は、例えば図１および図２に示すように、円柱状の複数の電池構造体２２，…，２２の各中心軸Ｐがバッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）と直交する横方向（例えば図１に示すＹ方向）に対して平行となるように、かつ、この横方向に対する断面（例えば図１に示すＺ−Ｘ平面）において各中心軸Ｐが所定格子配列の格子点位置に配置されるようにして、複数の電池モジュール１３，…，１３を保持する。
【００２７】
例えば、図２に示すように、複数（例えば、７個）の電池モジュール１３，…，１３は、後述する第１のセパレータ１５ａを介してバッテリーカバー１６の底部に配置された第１のバッテリー保持部材１２ａと、この第１のバッテリー保持部材１２ａの上方の位置に配置された第２のバッテリー保持部材１２ｂとによって、バッテリーボックス１１の上下方向（例えば図２のＺ方向）に沿った両側から挟み込まれるようにして保持されている。ここで、各電池モジュール１３は、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合うように、かつ、バッテリーボックス１１の前後方向（例えば図２のＸ方向）で電池モジュール１３，１３の正極同士あるいは負極同士が隣り合うことがないように、つまり隣り合う電池モジュール１３，１３の正極と負極とが隣り合うように配置されている。
ここで、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２の間には、後述する第２のセパレータ１５ｂが装着され、この第２のセパレータ１５ｂは各電池モジュール１３と一体に形成されている。
【００２８】
さらに、複数（例えば、３個）の電池モジュール１３，１３，１３は、後述する第３のセパレータ１５ｃを介して第２のバッテリー保持部材１２ｂに載置されるようにして第２のバッテリー保持部材１２ｂの上方の位置に配置された第３のバッテリー保持部材１２ｃと、この第３のバッテリー保持部材１２ｃの上方の位置に配置された第４のバッテリー保持部材１２ｄとによって、バッテリーボックス１１の上下方向に沿った両側から挟み込まれるようにして保持されている。
ここで、各電池モジュール１３は、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の前後方向に沿って隣り合うように、かつ、前後方向および上下方向で隣り合う電池構造体２２，２２の正極同士あるいは負極同士が隣り合うことがないように、つまり隣り合う電池構造体２２，２２の正極と負極とが隣り合うように配置されている。そして、第４のバッテリー保持部材１２ｄに載置されるようにして第４のバッテリー保持部材１２ｄの上方の位置に、後述する第４のセパレータ１５ｄが配置されている。
【００２９】
第１〜第４のセパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄをなす略板状のセパレータ１５は、バッテリーボックス１１内にて冷却空気を流通させるための複数の流通孔３１，…，３１を備え、さらに、セパレータ本体に設けられた各流通孔３１の内周面３１Ａ上からセパレータ本体に滑らかに連なるようにして、各流通孔３１の内方に向かう方向であって電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向に向かい突出する整流部材３２を備えて構成されている。
複数の流通孔３１，…，３１は、例えば図５に示すように、板状のセパレータ本体をバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図５のＺ方向）に貫通し、中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒを有する貫通孔であって、電池構造体２２の外周面に臨むようにして、かつ、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向（例えば図５のＹ方向）に沿って所定間隔Ｌをおいて設けられている。
【００３０】
そして、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第１のセパレータ１５ａにおいて、整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出している。
そして、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂにおいて、整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが他方の端部に向かう方向、例えばバッテリーボックス１１の他方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
すなわち、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２と第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２とは、冷却空気の流通方向の上流側に配置された電池構造体２２に対する傾斜方向Ｑ１と、下流側に配置された電池構造体２２に対する傾斜方向Ｑ２とが、電池構造体２２の中心軸Ｐに沿った方向に対して互いに異なる方向に向かう異方向となるように配置されている。
そして、冷却空気の流通方向にて第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃにおいて、整流部材３２は、第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２と同じ方向、つまり電池構造体２２の中心軸Ｐが他方の端部に向かう方向に対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向にて第３のセパレータ１５ｃの下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、整流部材３２は、第３のセパレータ１５ｃの整流部材３２と同じ方向、つまり電池構造体２２の中心軸Ｐが他方の端部に向かう方向に対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
【００３１】
本実施の形態によるバッテリー式電源装置１０は上記構成を備えており、次に、このバッテリー式電源装置１０のバッテリーボックス１１内に冷却空気を流通させ、各電池モジュール１３，…，１３を冷却する動作について説明する。
【００３２】
例えば車両に搭載されるバッテリー式電源装置１０においては、車室内空気が冷却空気としてバッテリーカバー１６の導入口２０ａからバッテリーボックス１１内に導入される。
導入口２０ａから導入された冷却空気は、導入口２０ａから排出口２０ｂに向かい、先ず、各電池構造体２２の中心軸Ｐに直交すると共にバッテリーボックス１１の略上下方向に沿って下方から上方に向かって流通する。そして、冷却空気がセパレータ１５の複数の流通孔３１，…，３１を通過する際に、冷却空気の流通方向は、各流通孔３１に設けられた整流部材３２によって、電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１または傾斜方向Ｑ２に変更される。
【００３３】
導入口２０ａから導入された冷却空気の流通方向は、例えば図５に示すように、先ず、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２によって、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かって電池構造体２２の中心軸Ｐが伸びる方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１になるように設定される。
そして、冷却空気は、各電池モジュール１３においてバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図５のＺ方向）に沿って隣り合う２つの電池構造体２２，２２のうち、先ず、下部側の電池構造体２２の外周面に吹き付けられ、さらに、バッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合うように配置された２つの電池構造体２２，２２の間を流通してバッテリーボックス１１の下部側から上部側へと流通する過程において、各電池構造体２２と熱交換を行う。この結果、各電池構造体２２は冷却され、冷却空気は加熱されて若干温度が上昇する。
【００３４】
次に、流通方向が傾斜方向Ｑ１とされた冷却空気は、第２のセパレータ１５ｂの複数の流通孔３１，…，３１を通過する際に、整流部材３２によって、流通方向が、例えばバッテリーボックス１１の他方の側部に向かって電池構造体２２の中心軸Ｐが伸びる方向に対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２になるように変更される。
そして、冷却空気は、各電池モジュール１３においてバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図５のＺ方向）に沿って隣り合う２つの電池構造体２２，２２のうち、上部側の電池構造体２２の外周面に吹き付けられ、さらに、バッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合うように配置された２つの電池構造体２２，２２の間を流通してバッテリーボックス１１の下部側から上部側へと流通する過程において、各電池構造体２２と熱交換を行う。この結果、各電池構造体２２は冷却され、冷却空気は加熱されて、さらに温度が上昇する。
【００３５】
次に、流通方向が傾斜方向Ｑ２とされた冷却空気は、第３のセパレータ１５ｃの複数の流通孔３１，…，３１を通過する際に、例えば、整流部材３２によって、流通方向が傾斜方向Ｑ２になるように整流される。
そして、冷却空気は、各電池モジュール１３においてバッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合う２つの電池構造体２２，２２の間を流通してバッテリーボックス１１の下部側から上部側へと流通する過程において、各電池構造体２２と熱交換を行う。この結果、各電池構造体２２は冷却され、冷却空気は加熱されて、さらに温度が上昇した状態で、第４のセパレータ１５ｄの複数の流通孔３１，…，３１を通過する際に、例えば、整流部材３２によって、流通方向が傾斜方向Ｑ２になるように整流され、排出口２０ｂから外部に排出される。
【００３６】
上述したように、本実施の形態によるバッテリー式電源装置１０によれば、複数の電池構造体２２，…，２２の温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制することができる。
すなわち、冷却空気の流通方向が電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向に設定されることで、例えば流通方向が電池構造体２２の中心軸Ｐに直交する方向に設定される場合に比べて、電池構造体２２の中心軸に沿った方向での温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制することができ、しかも、冷却空気と電池構造体２２との間の熱交換効率を相対的に低下させ、例えば冷却空気の流通方向の上流側において電池構造体２２が過剰に低温になったり、流通方向の下流側において冷却空気の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを防止することができる。
【００３７】
なお、上述した本実施形態において、整流部材３２は、各流通孔３１の開口部３１ａから流通孔３１の内方に向かう方向であって電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向に向かい突出するとしたが、これに限定されず、例えば図６に示す本実施形態の第１変形例に係るバッテリー式電源装置１０のように、整流部材３２が、各流通孔３１の開口部下端３１ａからセパレータ本体に滑らかに連なるようにして流通孔３１の外方に向かう方向であって電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向に向かい突出してもよい。
【００３８】
なお、上述した本実施形態においては、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２が傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出し、第２〜第４のセパレータ１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの各整流部材３２が、傾斜方向Ｑ１と異なる方向、つまり傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出するとしたが、これに限定されず、例えば図７に示す本実施形態の第２変形例に係るバッテリー式電源装置１０のように、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合う各セパレータ１５の整流部材３２が、互いに異なる方向に向かいセパレータ本体から突出するように設定してもよい。
【００３９】
すなわち、図７に示す本実施形態の第２変形例に係るバッテリー式電源装置１０においては、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って複数の段状（例えば、３段状）に複数の電池構造体２２，…，２２が配列され、例えば上下方向の下方から上方に向かい、順次、第１のセパレータ１５ａと、第１段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第２のセパレータ１５ｂと、第２段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第３のセパレータ１５ｃと、第３段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第４のセパレータ１５ｄとが配列されている。
【００４０】
そして、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第１のセパレータ１５ａにおいて、整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出している。
また、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂにおいて、整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが他方の端部に向かう方向、例えばバッテリーボックス１１の他方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向にて第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃにおいて、整流部材３２は、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２と同様にして、傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向にて第３のセパレータ１５ｃの下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、整流部材３２は、第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２と同様にして、傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
【００４１】
すなわち、冷却空気の流通方向に沿って隣り合う上流側のセパレータ１５および下流側のセパレータ１５の各整流部材３２（つまり、上流側の第１のセパレータ１５ａの整流部材３２と下流側の第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２、および、上流側の第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２と下流側の第３のセパレータ１５ｃの整流部材３２、および、上流側の第３のセパレータ１５ｃの整流部材３２と下流側の第４のセパレータ１５ｄの整流部材３２）は、冷却空気の流通方向の上流側に配置された電池構造体２２に対する傾斜方向と、下流側に配置された電池構造体２２に対する傾斜方向とが、電池構造体２２の中心軸Ｐに沿った方向に対して互いに異なる方向に向かう異方向となるように配置されている。
さらに、冷却空気の流通方向に沿って配置された複数のセパレータ１５，…，１５において、任意の自然数ｎに対し、冷却空気の流通方向に沿ったｎ番目のセパレータ１５の整流部材３２と（ｎ＋２）番目のセパレータ１５の整流部材３２（つまり、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２と第３のセパレータ１５ｃの整流部材３２、および、第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２と第４のセパレータ１５ｄの整流部材３２）とは、電池構造体２２の中心軸Ｐに沿った方向に対して互いに同じ方向に向かう同方向となるように配置されている。
【００４２】
この本実施形態の第２変形例に係るバッテリー式電源装置１０によれば、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って複数の段状（例えば、３段状）に配列された電池構造体２２，…，２２に対して、各段の電池構造体２２毎に冷却空気の流通方向が電池構造体２２の中心軸Ｐに沿った反対側に向かう方向となるように交互に変更されることで、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合う電池構造体２２，２２間において温度分布に不均一が生じてしまうことを、より一層、抑制することができる。
【００４３】
また、上述した本実施形態において、セパレータ１５は、電池構造体２２の中心軸に平行な方向に沿って所定間隔Ｌをおいて設けられた複数の流通孔３１，…，３１を備えるとしたが、これに限定されず、例えば図８に示す本実施形態の第３変形例に係るバッテリー式電源装置１０のセパレータ１５（例えば、第１〜第４のセパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）のように、冷却空気の流通方向の下流側に配置されたセパレータ１５の流通孔３１の大きさが、上流側に配置されたセパレータ１５の流通孔３１よりも大きくなるように設定し、さらに、下流側に配置されたセパレータ１５に対する所定間隔Ｌが、上流側に配置されたセパレータ１５に対する所定間隔Ｌよりも大きくなるように設定してもよい。
【００４４】
すなわち、図８に示す本実施形態の第３変形例に係るバッテリー式電源装置１０においては、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って複数の段状（例えば、３段状）に複数の電池モジュール１３，…，１３が配列され、例えば上下方向の下方から上方に向かい、順次、第１のセパレータ１５ａと、第１段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第２のセパレータ１５ｂと、第２段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第３のセパレータ１５ｃと、第３段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第４のセパレータ１５ｄとが配列されている。
【００４５】
そして、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、例えば中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒ１を有するの複数の流通孔３１ａ，…，３１ａは、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向（例えば図８のＹ方向）に沿って所定間隔Ｌ１をおいて設けられている。
また、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂにおいて、例えば中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）を有する複数の流通孔３１ｂ，…，３１ｂは、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向に沿って所定間隔Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）をおいて設けられている。
さらに、冷却空気の流通方向において第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃにおいて、例えば中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒ３（Ｒ３＞Ｒ２）を有する複数の流通孔３１ｃ，…，３１ｃは、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向に沿って所定間隔Ｌ３（Ｌ３＞Ｌ２）をおいて設けられている。
さらに、冷却空気の流通方向において第３のセパレータ１５ｃの下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、例えば中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒ４（Ｒ４＞Ｒ３）を有する複数の流通孔３１ｄ，…，３１ｄは、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向に沿って所定間隔Ｌ４（Ｌ４＞Ｌ３）をおいて設けられている。
なお、各セパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出している。
【００４６】
この本実施形態の第３変形例に係るバッテリー式電源装置１０によれば、冷却空気の流通方向に沿って上流側から下流側に向かい、セパレータ１５に具備される複数の整流部材３２，…，３２の数が減少することで、冷却空気の流通方向に対する複数の整流部材３２，…，３２の整流作用が低下する。
これにより、例えば図８に示すように、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第１のセパレータ１５ａの流通孔３１ａを通過した冷却空気の流通方向が、電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θ１をなす方向に設定されるのに対して、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂの流通孔３１ｂを通過した冷却空気の流通方向は、電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θ２（θ２＞θ１）をなす方向に設定される。さらに、冷却空気の流通方向にて第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃの流通孔３１ｃを通過した冷却空気の流通方向は、電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θ３（θ３＞θ２）をなす方向に設定される。
【００４７】
ここで、電池構造体２２の中心軸Ｐに対し、冷却空気の流通方向の傾斜角度が小さくなるほど、電池構造体２２に対する冷却空気の冷却効率が低下することから、例えば冷却空気の流通方向の上流側において電池構造体２２が過剰に低温になったり、例えば流通方向の下流側において冷却空気の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを防止し、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合う電池構造体２２，２２間において温度分布に不均一が生じてしまうことを、より一層、抑制することができる。
【００４８】
また、上述した本実施形態の第３変形例においては、冷却空気の流通方向の上流側に配置されたセパレータ１５と、下流側に配置されたセパレータ１５とに対して、流通孔３１の大きさと、隣り合う流通孔３１，３１間の間隔を変更するとしたが、これに限定されず、例えば図９に示す本実施形態の第４変形例に係るバッテリー式電源装置１０のセパレータ１５（例えば、第１〜第４のセパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）のように、電池構造体２２の中心軸Ｐに対する整流部材３２の傾斜方向を各セパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ毎に変更してもよい。
【００４９】
すなわち、図９に示す本実施形態の第４変形例に係るバッテリー式電源装置１０において、各セパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄには、例えば開口幅Ｒの複数の流通孔３１，…，３１が、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向（例えば図９のＹ方向）に沿って所定間隔Ｌをおいて設けられている。
そして、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第１のセパレータ１５ａにおいて、整流部材３２ａは、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θ１をなす傾斜方向Ｑａに向かいセパレータ本体から突出している。
また、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂにおいて、整流部材３２ｂは、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θ２（θ２＞θ１）をなす傾斜方向Ｑｂに向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向において第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃにおいて、整流部材３２ｃは、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θ３（θ３＞θ２）をなす傾斜方向Ｑｃに向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向において第３のセパレータ１５ｃの下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、整流部材３２ｄは、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θ４（θ４＞θ３）をなす傾斜方向Ｑｄに向かいセパレータ本体から突出している。
【００５０】
この本実施形態の第４変形例に係るバッテリー式電源装置１０によれば、冷却空気の流通方向に沿って上流側から下流側に向かい、順次、電池構造体２２の中心軸Ｐに対する整流部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの傾斜角度が大きくなるように設定されることで、電池構造体２２に対する冷却空気の冷却効率が増大する。
これにより、例えば冷却空気の流通方向の上流側において電池構造体２２が過剰に低温になったり、例えば流通方向の下流側において冷却空気の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを防止し、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合う電池構造体２２，２２間において温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制することができる。
【００５１】
なお、上述した本実施形態においては、最も下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて整流部材３２を省略してもよい。
【００５２】
なお、上述した本実施形態においては、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図１のＺ方向）に沿って隣り合うように配置された複数（例えば、７個）の電池モジュール１３，…，１３と、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合うように配置された複数（例えば、３個）の電池モジュール１３，１３，１３とを、バッテリーボックス１１内の上下方向に沿って配置したが、これに限定されず、例えば各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合うように配置された複数の電池モジュール１３，…，１３のみをバッテリーボックス１１内の上下方向に沿って配置してもよいし、例えば各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図１のＺ方向）に沿って隣り合うように配置された複数の電池モジュール１３，…，１３のみをバッテリーボックス１１内の上下方向に沿って配置してもよい。
【００５３】
また、上述した本実施形態においては、バッテリーボックス１１の横方向に対する断面（例えば図１に示すＺ−Ｘ平面）において複数の電池構造体２２，…，２２の各中心軸Ｐが所定格子配列の格子点位置に配置されるように設定するとしたが、これに限定されず、適宜の位置に配置してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明のバッテリー式電源装置によれば、例えば流通方向が電池構造体の中心軸に直交する方向に設定される場合に比べて、電池構造体の中心軸に沿った方向での冷却媒体による冷却作用を制御することができ、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布の均一性を向上させることができる。しかも、整流部材を備えることによって、例えば導入口および排出口の形状や配置位置、さらには導入口および排出口に接続される流通管の形状や接続状態等に関わらず、バッテリーボックスの内部における冷却媒体の流通方向を所望の方向に設定することができる。
【００５５】
さらに、請求項２または請求項３に記載の本発明のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体の流通方向に沿って隣り合う複数の電池構造体間において、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布に過剰な差異が生じてしまうことを防止することができる。
【００５６】
さらに、請求項４または請求項５に記載の本発明のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体の流通方向の上流側において電池構造体が過剰に低温になったり、流通方向の下流側において冷却媒体の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを抑制することができ、しかも、上流側の電池構造体との熱交換によって相対的に高温となった冷却媒体であっても、下流側の電池構造体に対して所望の冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るバッテリー式電源装置の要部分解斜視図である。
【図２】 図１に示すバッテリー式電源装置のバッテリーボックスの内部を示す斜視図である。
【図３】 図１に示すバッテリー式電源装置の電池モジュールの側面図である。
【図４】 図３に示す電池モジュールの要部斜視図である。
【図５】 図１に示すバッテリー式電源装置のバッテリーボックスの内部の前後方向に対する断面図である。
【図６】 本実施形態の第１変形例に係るバッテリー式電源装置のバッテリーボックスの内部の前後方向に対する断面図である。
【図７】 本実施形態の第２変形例に係るバッテリー保持部材を示す断面図である。
【図８】 本実施形態の第３変形例に係るバッテリー保持部材を示す断面図である。
【図９】 本実施形態の第４変形例に係るバッテリー保持部材を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ バッテリー式電源装置
１１ バッテリーボックス
２０ａ 導入口
２０ｂ 排出口
２１ 単電池
２２ 電池構造体
３２ 整流部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池からなるバッテリー式電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば略箱形のバッテリーケース内に、複数の円柱状のバッテリーセルを、各バッテリーセルの中心軸が平行となるように配列した状態で抱持し、各バッテリーセルの中心軸に直交する方向に冷却空気を流通させることで、複数のバッテリーセルを冷却する電池電源の冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電池電源の冷却装置においては、冷却空気の流路となる各バッテリーセル間および各バッテリーセルとバッテリーケースの内壁面との間に、各バッテリーセルの中心軸に平行な方向に伸びる冷却調整用の複数の部材（フィン）が設けられている。これらのフィンは、例えば、冷却空気の流通方向の上流側においてバッテリーセルの表面に冷却空気が直接に吹き付けられることを抑制するようにしてバッテリーセルの表面を遮蔽するフィンと、各バッテリーセルに吹き付けられる冷却空気の流速が冷却空気の流通方向の上流側から下流側に向かい漸次増大するようにして、例えば各フィンの軸方向に対する断面積を上流側から下流側に向かい漸次増大させることで各バッテリーセル間の間隔つまり冷却空気の流路の断面積を上流側から下流側に向かい漸次狭める流路絞り用のフィンとを備えて構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２７００９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係る電池電源の冷却装置においては、各バッテリーセルの中心軸に直交する方向において、冷却空気の流通方向を変更したり、流速を変更するだけであって、例えばバッテリーケースに接続された吸気ダクトからバッテリーケース内に導入される冷却空気の流通方向や、例えばバッテリーケースに接続された吸気ダクトから排気ダクトに向かいバッテリーケース内を流通する冷却空気の流通方向等が、各バッテリーセルの中心軸に直交する方向と同等になっていることがいわば前提とされている。
このため、例えば各ダクトの形状や、例えばバッテリーケースに対する各ダクトの接続状態や、例えばバッテリーケース内における各バッテリーセルの配置状態等に応じて、バッテリーケース内を流通する冷却空気の流通方向が各バッテリーセルの中心軸に直交する方向からずれた場合には、複数のバッテリーセルの温度分布において不均一性が増大してしまう虞がある。特に、複数のバッテリーセルを直列に接続してセルモジュールを形成し、複数のセルモジュールを各セルモジュールの中心軸が平行となるように配列した場合には、各セルモジュールを構成する複数のバッテリーセルの温度分布、さらには、各バッテリーセルの中心軸方向の温度分布において不均一性が増大してしまう虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数の単電池が直列に接続されてなる電池構造体の中心軸方向の温度分布や複数の電池構造体の温度分布の均一性を向上させることが可能なバッテリー式電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のバッテリー式電源装置は、複数の単電池（例えば、実施の形態での単電池２１）を互いの中心軸が同軸となるように直列接続してなる電池構造体（例えば、実施の形態での電池構造体２２）と、前記電池構造体を着脱可能に収容するバッテリーボックス（例えば、実施の形態でのバッテリーボックス１１）とを備えるバッテリー式電源装置であって、前記バッテリーボックスは、冷却媒体を前記バッテリーボックスの内部に導入する導入口（例えば、実施の形態での導入口２０ａ）および前記冷却媒体を外部に排出する排出口（例えば、実施の形態での排出口２０ｂ）を前記中心軸の直交方向に備え、前記バッテリーボックスの内部を前記導入口から前記排出口へと向かい流通する前記冷却媒体の流通方向を、前記電池構造体の中心軸に対して所定の傾斜角度をなす傾斜方向に設定する複数の整流部材（例えば、実施の形態での整流部材３２）を前記中心軸と平行な方向に備えることを特徴としている。
【０００７】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、整流部材によって冷却媒体の流通方向が、電池構造体の中心軸に対して所定の傾斜角度をなす傾斜方向に設定されることで、例えば流通方向が電池構造体の中心軸に直交する方向に設定される場合に比べて、電池構造体の中心軸に沿った方向での冷却媒体による冷却作用を適切に制御することができ、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布の均一性を向上させることができる。
すなわち、冷却媒体の流通方向が電池構造体の中心軸に対する傾斜方向に設定されることで、電池構造体の中心軸に沿った方向において局所的に冷却媒体が電池構造体に接触してしまうことを防止すると共に、例えば流通方向が電池構造体の中心軸に直交する方向に設定される場合に比べて、相対的に熱交換効率を低下させ、局所的に過剰な冷却が行われてしまうことを防止することができる。
しかも、整流部材を備えることによって、例えば導入口および排出口の形状や配置位置、さらには導入口および排出口に接続される流通管の形状や接続状態等に関わらず、バッテリーボックスの内部における冷却媒体の流通方向を所望の方向に設定することができる。
【０００８】
さらに、請求項２に記載の本発明のバッテリー式電源装置では、前記バッテリーボックスは、複数の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向と、前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向とが、前記電池構造体の中心軸に沿った方向に対して互いに異なる方向に向かう異方向となるように設定されてなることを特徴としている。
【０００９】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体の流通方向に沿って隣り合う複数の電池構造体間において、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布に過剰な差異が生じてしまうことを防止することができる。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の本発明のバッテリー式電源装置では、前記バッテリーボックスは、少なくとも３つ以上の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、任意の自然数ｎに対し、前記流通方向に沿ったｎ番目の前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向と、前記流通方向に沿った（ｎ＋２）番目の前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向とが、前記電池構造体の中心軸に沿った方向に対して互いに同じ方向に向かう同方向となるように設定されてなることを特徴としている。
【００１１】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体の流通方向に沿って隣り合う複数の電池構造体間において、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布に過剰な差異が生じてしまうことを防止することができる。
【００１２】
さらに、請求項４に記載の本発明のバッテリー式電源装置では、前記バッテリーボックスは、複数の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜角度が、前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜角度よりも大きくなるように設定されてなることを特徴としている。
【００１３】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体が流通方向の上流部から下流部に向かうに従い、電池構造体の中心軸に対する傾斜角度が徐々に大きくなるように変更され、これに伴い、冷却媒体による熱交換効率が徐々に増大するようになる。
これにより、冷却媒体の流通方向の上流側において電池構造体が過剰に低温になったり、流通方向の下流側において冷却媒体の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを抑制することができ、しかも、上流側の電池構造体との熱交換によって相対的に高温となった冷却媒体であっても、下流側の電池構造体に対して所望の冷却を行うことができる。
【００１４】
さらに、請求項５に記載の本発明のバッテリー式電源装置は、複数の前記整流部材が前記中心軸に平行な方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材に対する前記間隔が、前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材に対する前記間隔よりも大きくなるように設定されてなることを特徴としている。
【００１５】
上記構成のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体が流通方向の上流部から下流部に向かうに従い、整流部材による整流作用が弱くなることで、電池構造体の中心軸に対する冷却媒体の流通方向の傾斜角度が徐々に大きくなるように変更され、これに伴い、冷却媒体による熱交換効率が徐々に増大するようになる。
これにより、冷却媒体の流通方向の上流側において電池構造体が過剰に低温になったり、流通方向の下流側において冷却媒体の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを抑制することができ、しかも、上流側の電池構造体との熱交換によって相対的に高温となった冷却媒体であっても、下流側の電池構造体に対して所望の冷却を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るバッテリー式電源装置について添付図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施の形態によるバッテリー式電源装置１０は、例えばハイブリッド車両等の車両に搭載される蓄電装置とされ、例えば図１および図２に示すように、解体可能な箱型のバッテリーボックス１１と、バッテリーボックス１１内に着脱可能に設けられた複数のバッテリー保持部材１２，…，１２と、複数のバッテリー保持部材１２，…，１２によって保持される複数の電池モジュール１３，…，１３と、複数の電池モジュール１３，…，１３を電気的に直列に接続するバスバープレート１４と、複数のセパレータ１５，…，１５とを備えて構成されている。
【００１８】
バッテリーボックス１１は、例えば図１に示すように、上下方向（例えば図１のＺ方向）の上部および横方向（例えば図１のＹ方向）の一方の側部が開口した略箱型のバッテリーカバー１６と、バッテリーカバー１６の開口した上部を閉塞する略板状のベースプレート１７と、バッテリーカバー１６の開口した側部を閉塞する略板状のサイドカバー１８とを備えて構成されている。
【００１９】
そして、例えばバッテリーカバー１６の前後方向（図１のＸ方向）の前部において下部側にずれた位置には、バッテリーボックス１１の内部空間に外部から冷却空気を導入するための導入口２０ａが設けられ、バッテリーカバー１６の前後方向の後部において上部側にずれた位置には、バッテリーボックス１１の内部空間に導入された冷却空気を外部に排出するための排出口２０ｂが設けられ、バッテリーボックス１１の内部空間は冷却空気が流通する通路とされている。これにより、バッテリーボックス１１の内部空間に導入される冷却空気は、バッテリーボックス１１の内部空間で複数のバッテリー保持部材１２，…，１２によって保持された各電池モジュール１３，…，１３と熱交換を行い、各電池モジュール１３，…，１３を冷却する。
【００２０】
電池モジュール１３は、例えば図３に示すように、円柱状の複数（例えば、６個）の単電池２１，…，２１を互いの中心軸が同軸となるように一体に直列接続してなる電池構造体２２に対し、隣り合う２つの電池構造体２２，２２を互いの中心軸が所定間隔をおいて平行となるように、かつ、互いの正負の極性が反転するように配置した状態で保持する保持部材２３と、電池モジュール１３の一方の端部おいて隣り合う２つの電池構造体２２，２２の正極と負極とを短絡する短絡部材２４と、電池モジュール１３の他方の端部において隣り合う２つの電池構造体２２，２２の正極および負極に接続される正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂを有するキャップ部材２５と、各電池構造体２２，２２の外周面上の適宜の位置に配置されたサーミスタ等からなる温度センサ２６，２６とを備えて構成されている。
【００２１】
略板状のキャップ部材２５において、正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂは、例えば電池構造体２２の中心軸に沿った方向にキャップ部材２５の内部を貫通するようにして設けられ、電池構造体２２，２２の各端部に対向するキャップ部材２５の裏面２５Ａ側において電池構造体２２，２２の正極および負極に当接すると共に、キャップ部材２５の表面２５Ｂ上から電池構造体２２，２２の各中心軸に沿った方向に突出し、バスバープレート１４に具備される互いに異なるバスバー（図示略）に当接するようになっている。
これにより、先ず、電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２が短絡部材２４によって電気的に直列に接続され、さらに、複数の電池モジュール１３，…，１３がバスバープレート１４によって電気的に直列に接続される。
【００２２】
また、例えば図４に示すように、単電池２１の外周面上で中心軸に平行な方向に沿って正極側にずれた位置には、周方向に沿って外周面上から突出する突出部２１ａが形成されている。そして、キャップ部材２５には、裏面２５Ａ上で単電池２１の突出部２１ａに臨む位置から電池構造体２２の中心軸に平行な方向に突出し、電池構造体２２の径方向内方に向かい屈曲する略鉤状の爪部２５ｃが設けられ、この爪部２５ｃが、正極端子２５ａと当接する正極を有する単電池２１の突出部２１ａに係合するようになっている。
すなわち、キャップ部材２５を隣り合う２つの電池構造体２２，２２の各端部に装着する際に、キャップ部材２５の各正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂを、一方の電池構造体２２の正極（つまり単電池２１の正極）および他方の電池構造体２２の負極（つまり単電池２１の負極）に対向するように配置した状態で、キャップ部材２５を電池構造体２２，２２の各中心軸に平行な方向に沿って電池構造体２２，２２の各端部に近接するように移動させると、先ず、キャップ部材２５の爪部２５ｃが一方の電池構造体２２の端部に配置された単電池２１の突出部２１ａに当接する。
【００２３】
さらに、キャップ部材２５を電池構造体２２，２２の各中心軸に平行な方向に沿って移動させると、略鉤状の爪部２５ｃが単電池２１の突出部２１ａを乗り越えるようにして単電池２１の負極側に向かい移動し、キャップ部材２５の各正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂが電池構造体２２，２２の各正極および負極に当接した状態で固定される。
このため、キャップ部材２５の各正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂが、一方の電池構造体２２の正極（つまり単電池２１の正極）および他方の電池構造体２２の負極（つまり単電池２１の負極）に対向していない状態、例えばキャップ部材２５の正極端子２５ａと他方の電池構造体２２の負極が対向配置される状態では、キャップ部材２５を電池構造体２２，２２に対して装着および固定することができないようになっている。
【００２４】
また、電池構造体２２の外周面上の適宜の位置には、例えばサーミスタ等からなる温度センサ２６が配置され、隣り合う２つの電池構造体２２，２２に具備される各温度センサ２６，２６の各検出信号を伝達する各検出線２６ａ，２６ａに接続される各検出端子２５ｄ，２５ｄが、キャップ部材２５の表面２５Ｂ上で中心位置に対して点非対称となる位置から、電池構造体２２，２２の各中心軸に平行な方向に正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂよりも突出するように設けられている。そして、バスバープレート１４には、キャップ部材２５の各検出端子２５ｄ，２５ｄを装着可能な各嵌合孔（図示略）がバスバー（図示略）の配置に応じた所定位置に形成されている。
すなわち、電池モジュール１３とバスバープレート１４とが当接する際には、先ず、バスバープレート１４の所定位置に設けられた２つの嵌合孔にキャップ部材２５の表面２５Ｂ上から突出する２つの検出端子２５ｄ，２５ｄが装着され、次に、電池モジュール１３の正極および負極、つまりキャップ部材２５の正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂが各バスバーに当接するようになっている。これにより、バスバープレート１４の適宜のバスバーに対して、例えば、正極端子２５ａと負極端子２５ｂとが入れ替わって当接してしまうことがないように設定されている。
【００２５】
さらに、キャップ部材２５の表面２５Ｂ上で中心位置からずれた適宜の位置には、電池構造体２２，２２の各中心軸に平行な方向に正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂよりも突出する突出部２５ｅが設けられ、バスバープレート１４には、キャップ部材２５の突出部２５ｅを装着可能な嵌合凹部（図示略）がバスバー（図示略）の配置に応じた所定位置に形成されている。
すなわち、電池モジュール１３とバスバープレート１４とが当接する際には、先ず、バスバープレート１４の所定位置に設けられた嵌合凹部にキャップ部材２５の表面２５Ｂ上から突出する突出部２５ｅが装着され、次に、電池モジュール１３の正極および負極、つまりキャップ部材２５の正極端子２５ａおよび負極端子２５ｂが各バスバーに当接するようになっている。これにより、バスバープレート１４の適宜のバスバーに対して、例えば、正極端子２５ａと負極端子２５ｂとが入れ替わって当接してしまうことがないように設定されている。
【００２６】
バッテリーボックス１１内に配置されたバッテリー保持部材１２，…，１２は、例えば図１および図２に示すように、円柱状の複数の電池構造体２２，…，２２の各中心軸Ｐがバッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）と直交する横方向（例えば図１に示すＹ方向）に対して平行となるように、かつ、この横方向に対する断面（例えば図１に示すＺ−Ｘ平面）において各中心軸Ｐが所定格子配列の格子点位置に配置されるようにして、複数の電池モジュール１３，…，１３を保持する。
【００２７】
例えば、図２に示すように、複数（例えば、７個）の電池モジュール１３，…，１３は、後述する第１のセパレータ１５ａを介してバッテリーカバー１６の底部に配置された第１のバッテリー保持部材１２ａと、この第１のバッテリー保持部材１２ａの上方の位置に配置された第２のバッテリー保持部材１２ｂとによって、バッテリーボックス１１の上下方向（例えば図２のＺ方向）に沿った両側から挟み込まれるようにして保持されている。ここで、各電池モジュール１３は、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合うように、かつ、バッテリーボックス１１の前後方向（例えば図２のＸ方向）で電池モジュール１３，１３の正極同士あるいは負極同士が隣り合うことがないように、つまり隣り合う電池モジュール１３，１３の正極と負極とが隣り合うように配置されている。
ここで、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２の間には、後述する第２のセパレータ１５ｂが装着され、この第２のセパレータ１５ｂは各電池モジュール１３と一体に形成されている。
【００２８】
さらに、複数（例えば、３個）の電池モジュール１３，１３，１３は、後述する第３のセパレータ１５ｃを介して第２のバッテリー保持部材１２ｂに載置されるようにして第２のバッテリー保持部材１２ｂの上方の位置に配置された第３のバッテリー保持部材１２ｃと、この第３のバッテリー保持部材１２ｃの上方の位置に配置された第４のバッテリー保持部材１２ｄとによって、バッテリーボックス１１の上下方向に沿った両側から挟み込まれるようにして保持されている。
ここで、各電池モジュール１３は、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の前後方向に沿って隣り合うように、かつ、前後方向および上下方向で隣り合う電池構造体２２，２２の正極同士あるいは負極同士が隣り合うことがないように、つまり隣り合う電池構造体２２，２２の正極と負極とが隣り合うように配置されている。そして、第４のバッテリー保持部材１２ｄに載置されるようにして第４のバッテリー保持部材１２ｄの上方の位置に、後述する第４のセパレータ１５ｄが配置されている。
【００２９】
第１〜第４のセパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄをなす略板状のセパレータ１５は、バッテリーボックス１１内にて冷却空気を流通させるための複数の流通孔３１，…，３１を備え、さらに、セパレータ本体に設けられた各流通孔３１の内周面３１Ａ上からセパレータ本体に滑らかに連なるようにして、各流通孔３１の内方に向かう方向であって電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向に向かい突出する整流部材３２を備えて構成されている。
複数の流通孔３１，…，３１は、例えば図５に示すように、板状のセパレータ本体をバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図５のＺ方向）に貫通し、中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒを有する貫通孔であって、電池構造体２２の外周面に臨むようにして、かつ、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向（例えば図５のＹ方向）に沿って所定間隔Ｌをおいて設けられている。
【００３０】
そして、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第１のセパレータ１５ａにおいて、整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出している。
そして、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂにおいて、整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが他方の端部に向かう方向、例えばバッテリーボックス１１の他方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
すなわち、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２と第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２とは、冷却空気の流通方向の上流側に配置された電池構造体２２に対する傾斜方向Ｑ１と、下流側に配置された電池構造体２２に対する傾斜方向Ｑ２とが、電池構造体２２の中心軸Ｐに沿った方向に対して互いに異なる方向に向かう異方向となるように配置されている。
そして、冷却空気の流通方向にて第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃにおいて、整流部材３２は、第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２と同じ方向、つまり電池構造体２２の中心軸Ｐが他方の端部に向かう方向に対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向にて第３のセパレータ１５ｃの下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、整流部材３２は、第３のセパレータ１５ｃの整流部材３２と同じ方向、つまり電池構造体２２の中心軸Ｐが他方の端部に向かう方向に対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
【００３１】
本実施の形態によるバッテリー式電源装置１０は上記構成を備えており、次に、このバッテリー式電源装置１０のバッテリーボックス１１内に冷却空気を流通させ、各電池モジュール１３，…，１３を冷却する動作について説明する。
【００３２】
例えば車両に搭載されるバッテリー式電源装置１０においては、車室内空気が冷却空気としてバッテリーカバー１６の導入口２０ａからバッテリーボックス１１内に導入される。
導入口２０ａから導入された冷却空気は、導入口２０ａから排出口２０ｂに向かい、先ず、各電池構造体２２の中心軸Ｐに直交すると共にバッテリーボックス１１の略上下方向に沿って下方から上方に向かって流通する。そして、冷却空気がセパレータ１５の複数の流通孔３１，…，３１を通過する際に、冷却空気の流通方向は、各流通孔３１に設けられた整流部材３２によって、電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１または傾斜方向Ｑ２に変更される。
【００３３】
導入口２０ａから導入された冷却空気の流通方向は、例えば図５に示すように、先ず、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２によって、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かって電池構造体２２の中心軸Ｐが伸びる方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１になるように設定される。
そして、冷却空気は、各電池モジュール１３においてバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図５のＺ方向）に沿って隣り合う２つの電池構造体２２，２２のうち、先ず、下部側の電池構造体２２の外周面に吹き付けられ、さらに、バッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合うように配置された２つの電池構造体２２，２２の間を流通してバッテリーボックス１１の下部側から上部側へと流通する過程において、各電池構造体２２と熱交換を行う。この結果、各電池構造体２２は冷却され、冷却空気は加熱されて若干温度が上昇する。
【００３４】
次に、流通方向が傾斜方向Ｑ１とされた冷却空気は、第２のセパレータ１５ｂの複数の流通孔３１，…，３１を通過する際に、整流部材３２によって、流通方向が、例えばバッテリーボックス１１の他方の側部に向かって電池構造体２２の中心軸Ｐが伸びる方向に対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２になるように変更される。
そして、冷却空気は、各電池モジュール１３においてバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図５のＺ方向）に沿って隣り合う２つの電池構造体２２，２２のうち、上部側の電池構造体２２の外周面に吹き付けられ、さらに、バッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合うように配置された２つの電池構造体２２，２２の間を流通してバッテリーボックス１１の下部側から上部側へと流通する過程において、各電池構造体２２と熱交換を行う。この結果、各電池構造体２２は冷却され、冷却空気は加熱されて、さらに温度が上昇する。
【００３５】
次に、流通方向が傾斜方向Ｑ２とされた冷却空気は、第３のセパレータ１５ｃの複数の流通孔３１，…，３１を通過する際に、例えば、整流部材３２によって、流通方向が傾斜方向Ｑ２になるように整流される。
そして、冷却空気は、各電池モジュール１３においてバッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合う２つの電池構造体２２，２２の間を流通してバッテリーボックス１１の下部側から上部側へと流通する過程において、各電池構造体２２と熱交換を行う。この結果、各電池構造体２２は冷却され、冷却空気は加熱されて、さらに温度が上昇した状態で、第４のセパレータ１５ｄの複数の流通孔３１，…，３１を通過する際に、例えば、整流部材３２によって、流通方向が傾斜方向Ｑ２になるように整流され、排出口２０ｂから外部に排出される。
【００３６】
上述したように、本実施の形態によるバッテリー式電源装置１０によれば、複数の電池構造体２２，…，２２の温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制することができる。
すなわち、冷却空気の流通方向が電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向に設定されることで、例えば流通方向が電池構造体２２の中心軸Ｐに直交する方向に設定される場合に比べて、電池構造体２２の中心軸に沿った方向での温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制することができ、しかも、冷却空気と電池構造体２２との間の熱交換効率を相対的に低下させ、例えば冷却空気の流通方向の上流側において電池構造体２２が過剰に低温になったり、流通方向の下流側において冷却空気の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを防止することができる。
【００３７】
なお、上述した本実施形態において、整流部材３２は、各流通孔３１の開口部３１ａから流通孔３１の内方に向かう方向であって電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向に向かい突出するとしたが、これに限定されず、例えば図６に示す本実施形態の第１変形例に係るバッテリー式電源装置１０のように、整流部材３２が、各流通孔３１の開口部下端３１ａからセパレータ本体に滑らかに連なるようにして流通孔３１の外方に向かう方向であって電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θをなす傾斜方向に向かい突出してもよい。
【００３８】
なお、上述した本実施形態においては、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２が傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出し、第２〜第４のセパレータ１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの各整流部材３２が、傾斜方向Ｑ１と異なる方向、つまり傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出するとしたが、これに限定されず、例えば図７に示す本実施形態の第２変形例に係るバッテリー式電源装置１０のように、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合う各セパレータ１５の整流部材３２が、互いに異なる方向に向かいセパレータ本体から突出するように設定してもよい。
【００３９】
すなわち、図７に示す本実施形態の第２変形例に係るバッテリー式電源装置１０においては、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って複数の段状（例えば、３段状）に複数の電池構造体２２，…，２２が配列され、例えば上下方向の下方から上方に向かい、順次、第１のセパレータ１５ａと、第１段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第２のセパレータ１５ｂと、第２段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第３のセパレータ１５ｃと、第３段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第４のセパレータ１５ｄとが配列されている。
【００４０】
そして、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第１のセパレータ１５ａにおいて、整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出している。
また、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂにおいて、整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが他方の端部に向かう方向、例えばバッテリーボックス１１の他方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向にて第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃにおいて、整流部材３２は、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２と同様にして、傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向にて第３のセパレータ１５ｃの下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、整流部材３２は、第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２と同様にして、傾斜方向Ｑ２に向かいセパレータ本体から突出している。
【００４１】
すなわち、冷却空気の流通方向に沿って隣り合う上流側のセパレータ１５および下流側のセパレータ１５の各整流部材３２（つまり、上流側の第１のセパレータ１５ａの整流部材３２と下流側の第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２、および、上流側の第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２と下流側の第３のセパレータ１５ｃの整流部材３２、および、上流側の第３のセパレータ１５ｃの整流部材３２と下流側の第４のセパレータ１５ｄの整流部材３２）は、冷却空気の流通方向の上流側に配置された電池構造体２２に対する傾斜方向と、下流側に配置された電池構造体２２に対する傾斜方向とが、電池構造体２２の中心軸Ｐに沿った方向に対して互いに異なる方向に向かう異方向となるように配置されている。
さらに、冷却空気の流通方向に沿って配置された複数のセパレータ１５，…，１５において、任意の自然数ｎに対し、冷却空気の流通方向に沿ったｎ番目のセパレータ１５の整流部材３２と（ｎ＋２）番目のセパレータ１５の整流部材３２（つまり、第１のセパレータ１５ａの整流部材３２と第３のセパレータ１５ｃの整流部材３２、および、第２のセパレータ１５ｂの整流部材３２と第４のセパレータ１５ｄの整流部材３２）とは、電池構造体２２の中心軸Ｐに沿った方向に対して互いに同じ方向に向かう同方向となるように配置されている。
【００４２】
この本実施形態の第２変形例に係るバッテリー式電源装置１０によれば、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って複数の段状（例えば、３段状）に配列された電池構造体２２，…，２２に対して、各段の電池構造体２２毎に冷却空気の流通方向が電池構造体２２の中心軸Ｐに沿った反対側に向かう方向となるように交互に変更されることで、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合う電池構造体２２，２２間において温度分布に不均一が生じてしまうことを、より一層、抑制することができる。
【００４３】
また、上述した本実施形態において、セパレータ１５は、電池構造体２２の中心軸に平行な方向に沿って所定間隔Ｌをおいて設けられた複数の流通孔３１，…，３１を備えるとしたが、これに限定されず、例えば図８に示す本実施形態の第３変形例に係るバッテリー式電源装置１０のセパレータ１５（例えば、第１〜第４のセパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）のように、冷却空気の流通方向の下流側に配置されたセパレータ１５の流通孔３１の大きさが、上流側に配置されたセパレータ１５の流通孔３１よりも大きくなるように設定し、さらに、下流側に配置されたセパレータ１５に対する所定間隔Ｌが、上流側に配置されたセパレータ１５に対する所定間隔Ｌよりも大きくなるように設定してもよい。
【００４４】
すなわち、図８に示す本実施形態の第３変形例に係るバッテリー式電源装置１０においては、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って複数の段状（例えば、３段状）に複数の電池モジュール１３，…，１３が配列され、例えば上下方向の下方から上方に向かい、順次、第１のセパレータ１５ａと、第１段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第２のセパレータ１５ｂと、第２段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第３のセパレータ１５ｃと、第３段の複数の電池モジュール１３，…，１３と、第４のセパレータ１５ｄとが配列されている。
【００４５】
そして、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、例えば中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒ１を有するの複数の流通孔３１ａ，…，３１ａは、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向（例えば図８のＹ方向）に沿って所定間隔Ｌ１をおいて設けられている。
また、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂにおいて、例えば中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）を有する複数の流通孔３１ｂ，…，３１ｂは、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向に沿って所定間隔Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）をおいて設けられている。
さらに、冷却空気の流通方向において第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃにおいて、例えば中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒ３（Ｒ３＞Ｒ２）を有する複数の流通孔３１ｃ，…，３１ｃは、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向に沿って所定間隔Ｌ３（Ｌ３＞Ｌ２）をおいて設けられている。
さらに、冷却空気の流通方向において第３のセパレータ１５ｃの下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、例えば中心軸Ｐに平行な方向において開口幅Ｒ４（Ｒ４＞Ｒ３）を有する複数の流通孔３１ｄ，…，３１ｄは、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向に沿って所定間隔Ｌ４（Ｌ４＞Ｌ３）をおいて設けられている。
なお、各セパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの整流部材３２は、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θをなす傾斜方向Ｑ１に向かいセパレータ本体から突出している。
【００４６】
この本実施形態の第３変形例に係るバッテリー式電源装置１０によれば、冷却空気の流通方向に沿って上流側から下流側に向かい、セパレータ１５に具備される複数の整流部材３２，…，３２の数が減少することで、冷却空気の流通方向に対する複数の整流部材３２，…，３２の整流作用が低下する。
これにより、例えば図８に示すように、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第１のセパレータ１５ａの流通孔３１ａを通過した冷却空気の流通方向が、電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θ１をなす方向に設定されるのに対して、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂの流通孔３１ｂを通過した冷却空気の流通方向は、電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θ２（θ２＞θ１）をなす方向に設定される。さらに、冷却空気の流通方向にて第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃの流通孔３１ｃを通過した冷却空気の流通方向は、電池構造体２２の中心軸Ｐに対して所定の傾斜角度θ３（θ３＞θ２）をなす方向に設定される。
【００４７】
ここで、電池構造体２２の中心軸Ｐに対し、冷却空気の流通方向の傾斜角度が小さくなるほど、電池構造体２２に対する冷却空気の冷却効率が低下することから、例えば冷却空気の流通方向の上流側において電池構造体２２が過剰に低温になったり、例えば流通方向の下流側において冷却空気の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを防止し、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合う電池構造体２２，２２間において温度分布に不均一が生じてしまうことを、より一層、抑制することができる。
【００４８】
また、上述した本実施形態の第３変形例においては、冷却空気の流通方向の上流側に配置されたセパレータ１５と、下流側に配置されたセパレータ１５とに対して、流通孔３１の大きさと、隣り合う流通孔３１，３１間の間隔を変更するとしたが、これに限定されず、例えば図９に示す本実施形態の第４変形例に係るバッテリー式電源装置１０のセパレータ１５（例えば、第１〜第４のセパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）のように、電池構造体２２の中心軸Ｐに対する整流部材３２の傾斜方向を各セパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ毎に変更してもよい。
【００４９】
すなわち、図９に示す本実施形態の第４変形例に係るバッテリー式電源装置１０において、各セパレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄには、例えば開口幅Ｒの複数の流通孔３１，…，３１が、電池構造体２２の中心軸Ｐに平行な方向（例えば図９のＹ方向）に沿って所定間隔Ｌをおいて設けられている。
そして、冷却空気の流通方向の上流側に配置された第１のセパレータ１５ａにおいて、整流部材３２ａは、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θ１をなす傾斜方向Ｑａに向かいセパレータ本体から突出している。
また、冷却空気の流通方向にて第１のセパレータ１５ａの下流側に配置された第２のセパレータ１５ｂにおいて、整流部材３２ｂは、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θ２（θ２＞θ１）をなす傾斜方向Ｑｂに向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向において第２のセパレータ１５ｂの下流側に配置された第３のセパレータ１５ｃにおいて、整流部材３２ｃは、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θ３（θ３＞θ２）をなす傾斜方向Ｑｃに向かいセパレータ本体から突出している。
さらに、冷却空気の流通方向において第３のセパレータ１５ｃの下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて、整流部材３２ｄは、電池構造体２２の中心軸Ｐが一方の端部に向かう方向、例えばバスバープレート１４が配置されるバッテリーボックス１１の一方の側部に向かう方向に対して、所定の傾斜角度θ４（θ４＞θ３）をなす傾斜方向Ｑｄに向かいセパレータ本体から突出している。
【００５０】
この本実施形態の第４変形例に係るバッテリー式電源装置１０によれば、冷却空気の流通方向に沿って上流側から下流側に向かい、順次、電池構造体２２の中心軸Ｐに対する整流部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの傾斜角度が大きくなるように設定されることで、電池構造体２２に対する冷却空気の冷却効率が増大する。
これにより、例えば冷却空気の流通方向の上流側において電池構造体２２が過剰に低温になったり、例えば流通方向の下流側において冷却空気の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを防止し、バッテリーボックス１１の上下方向に沿って隣り合う電池構造体２２，２２間において温度分布に不均一が生じてしまうことを抑制することができる。
【００５１】
なお、上述した本実施形態においては、最も下流側に配置された第４のセパレータ１５ｄにおいて整流部材３２を省略してもよい。
【００５２】
なお、上述した本実施形態においては、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図１のＺ方向）に沿って隣り合うように配置された複数（例えば、７個）の電池モジュール１３，…，１３と、各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合うように配置された複数（例えば、３個）の電池モジュール１３，１３，１３とを、バッテリーボックス１１内の上下方向に沿って配置したが、これに限定されず、例えば各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の前後方向（例えば図１のＸ方向）に沿って隣り合うように配置された複数の電池モジュール１３，…，１３のみをバッテリーボックス１１内の上下方向に沿って配置してもよいし、例えば各電池モジュール１３を構成する２つの電池構造体２２，２２がバッテリーボックス１１の上下方向（例えば図１のＺ方向）に沿って隣り合うように配置された複数の電池モジュール１３，…，１３のみをバッテリーボックス１１内の上下方向に沿って配置してもよい。
【００５３】
また、上述した本実施形態においては、バッテリーボックス１１の横方向に対する断面（例えば図１に示すＺ−Ｘ平面）において複数の電池構造体２２，…，２２の各中心軸Ｐが所定格子配列の格子点位置に配置されるように設定するとしたが、これに限定されず、適宜の位置に配置してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明のバッテリー式電源装置によれば、例えば流通方向が電池構造体の中心軸に直交する方向に設定される場合に比べて、電池構造体の中心軸に沿った方向での冷却媒体による冷却作用を制御することができ、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布の均一性を向上させることができる。しかも、整流部材を備えることによって、例えば導入口および排出口の形状や配置位置、さらには導入口および排出口に接続される流通管の形状や接続状態等に関わらず、バッテリーボックスの内部における冷却媒体の流通方向を所望の方向に設定することができる。
【００５５】
さらに、請求項２または請求項３に記載の本発明のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体の流通方向に沿って隣り合う複数の電池構造体間において、電池構造体の中心軸に沿った方向での温度分布に過剰な差異が生じてしまうことを防止することができる。
【００５６】
さらに、請求項４または請求項５に記載の本発明のバッテリー式電源装置によれば、冷却媒体の流通方向の上流側において電池構造体が過剰に低温になったり、流通方向の下流側において冷却媒体の温度が過剰に高温になって冷却能力が低下してしまうことを抑制することができ、しかも、上流側の電池構造体との熱交換によって相対的に高温となった冷却媒体であっても、下流側の電池構造体に対して所望の冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るバッテリー式電源装置の要部分解斜視図である。
【図２】 図１に示すバッテリー式電源装置のバッテリーボックスの内部を示す斜視図である。
【図３】 図１に示すバッテリー式電源装置の電池モジュールの側面図である。
【図４】 図３に示す電池モジュールの要部斜視図である。
【図５】 図１に示すバッテリー式電源装置のバッテリーボックスの内部の前後方向に対する断面図である。
【図６】 本実施形態の第１変形例に係るバッテリー式電源装置のバッテリーボックスの内部の前後方向に対する断面図である。
【図７】 本実施形態の第２変形例に係るバッテリー保持部材を示す断面図である。
【図８】 本実施形態の第３変形例に係るバッテリー保持部材を示す断面図である。
【図９】 本実施形態の第４変形例に係るバッテリー保持部材を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ バッテリー式電源装置
１１ バッテリーボックス
２０ａ 導入口
２０ｂ 排出口
２１ 単電池
２２ 電池構造体
３２ 整流部材
Claims (5)
- 複数の単電池を互いの中心軸が同軸となるように直列接続してなる電池構造体と、前記電池構造体を着脱可能に収容するバッテリーボックスとを備えるバッテリー式電源装置であって、
前記バッテリーボックスは、冷却媒体を前記バッテリーボックスの内部に導入する導入口および前記冷却媒体を外部に排出する排出口を前記中心軸の直交方向に備え、
前記バッテリーボックスの内部を前記導入口から前記排出口へと向かい流通する前記冷却媒体の流通方向を、前記電池構造体の中心軸に対して所定の傾斜角度をなす傾斜方向に設定する複数の整流部材を前記中心軸と平行な方向に備えることを特徴とするバッテリー式電源装置。 - 前記バッテリーボックスは、複数の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、
前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向と、前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向とが、前記電池構造体の中心軸に沿った方向に対して互いに異なる方向に向かう異方向となるように設定されてなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー式電源装置。 - 前記バッテリーボックスは、少なくとも３つ以上の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、
任意の自然数ｎに対し、前記流通方向に沿ったｎ番目の前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向と、前記流通方向に沿った（ｎ＋２）番目の前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜方向とが、前記電池構造体の中心軸に沿った方向に対して互いに同じ方向に向かう同方向となるように設定されてなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー式電源装置。 - 前記バッテリーボックスは、複数の前記電池構造体を互いの中心軸が平行となるように配置しており、
前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜角度が、前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材の前記電池構造体に対する前記傾斜角度よりも大きくなるように設定されてなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー式電源装置。 - 複数の前記整流部材が前記中心軸に平行な方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、
前記流通方向の下流側に配置された前記整流部材に対する前記間隔が、前記流通方向の上流側に配置された前記整流部材に対する前記間隔よりも大きくなるように設定されてなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー式電源装置。
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