JP4293980B2 - 車両用の電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、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。

自動車を走行させるモーターを駆動する電源に使用される大電流、大出力用の電源装置は、複数の電池を直列に連結した電源モジュールをさらに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、電池でモーターを駆動して自動車を加速するので、１００Ａ以上と極めて大きな電流が流れる。さらに、急ブレーキをかけて短時間で急速充電するときにも大きな電流が流れる。

大電流を流して使用される電源装置は、電池の温度が上昇するので強制的に冷却する必要がある。とくに、多数の電源モジュールを、横に並べてホルダーケースに入れている電源装置は、各々の電源モジュールをできるかぎり同じ温度に冷却することが大切である。各々の電池モジュールに温度差ができると、充放電の効率が変化して、各々の電池モジュールに残容量の差ができる。残容量に差ができると、残容量が小さくなる電池モジュールは過放電されやすく、また残容量が大きくなる電池モジュールは過充電されやすくなる。電池モジュールは過充電と過放電で著しく劣化する。このため、電池モジュールの温度差は電池モジュールの劣化を甚だしくして、寿命を著しく短くする。したがって、多数の電池モジュールをホルダーケースに収納する電源装置は、電池モジュールの温度差を極力小さくすることが極めて大切である。

電池モジュールの温度差を小さくすることを目的として、ホルダーケースに複数の電源モジュールを収納して、各々の電源モジュールを均等に冷却する電源装置が開発されている（特許文献１及び２参照）。
特開２００２−５０４１２号公報 特開２００２−１４１１１３号公報

特許文献１の公報の電源装置は、図１に示すように、複数本の電源モジュール３１を複数の行列に平行に並べてホルダーケース３２に収納している。ホルダーケース３２は、隔壁３３で内部を複数列の区画室３４に区画している。隔壁３３は、電源モジュール３１との対向面３３ａを電源モジュール３１の表面に沿う形状として、一定間隔の送風冷却ダクト３７を設けている。ホルダーケース３２は、第１表面プレート３２ａに流入口３５を、第２表面プレート３２ｂに排気口３６を開口している。この電源装置は、ファン３９で流入口３５から複数列の区画室３４に分流して空気を流入させて、送風冷却ダクト３７を通過した空気を排気口３６から排気して区画室３４に収納している電源モジュール３１を冷却する。

この構造の電源装置は、第１区画室３４Ａから第２区画室３４Ｂに空気を送風するので、第２区画室３４Ｂの電池モジュール３１の温度が高くなる。第２区画室３４Ｂに送風される空気温度が、第１区画室３４Ａの空気温度よりも高くなるからである。

この弊害を避けるために、特許文献２の公報の電源装置が開発された。この電源装置は、図２に示すように、ホルダーケース４２の両面に、第１表面プレート４２ａと第２表面プレート４２ｂを設けて、全体の形状を箱形とし、複数の電源モジュール４１を同一平面に平行に横に並べて収納している。さらに、ホルダーケース４２は、横に並べた複数列の電源モジュール４１の間に隔壁４３を設けて、内部を複数列の区画室４４に区画している。各々の列の区画室４４には、１列の電源モジュール４１を配設している。この電源装置は、ファン４９で、第１表面プレート４２ａの流入口４５から複数列の区画室４４に分流して空気を流入させて、第２表面プレート４２ｂの排気口４６から排気して、各区画室４４に収納している電源モジュール４１を冷却する。

この構造の電源装置は、区画室に１列の電池モジュールを収納するので、他の電池モジュールを冷却して温度が上昇した空気が、別の電池モジュールを冷却することがない。したがって、電池モジュールの温度差を小さくできる。しかしながら、ホルダーケースにこの配列で電池モジュールを収納する電源装置は、図１に示す電源装置と同じ個数の電池モジュールをホルダーケースに収納する場合、ケースが厚く、大きくなる。それは、上段に配列される電池モジュールと、下段に配列される電池モジュールとの間に、空気ダクトを配設するからである。

したがって、特許文献１と２に記載される電源装置は、多数の電池モジュールを収納して、ホルダーケースを薄く小さくすると電池モジュールの温度差が大きくなり、また、温度差を小さくするとホルダーケースが厚く大きくなり、小さいホルダーケースで電池モジュールの温度差を小さくできない。

本発明は、従来の電源装置の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、ホルダーケースの全体を小さくしながら、電池モジュールの温度差を小さくできる車両用の電源装置を提供することにある。

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、複数本の電池モジュール１と、この電池モジュール１を収納しているホルダーケース２と、このホルダーケース２に空気を強制送風して電池モジュール１を冷却する送風機構９とを備える。ホルダーケース２は、複数の電池モジュール１を第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂとに平行な姿勢で収納して、空気を第１区画室４Ａから第２区画室４Ｂに流して、第１区画室４Ａに収納している第１電池モジュール１Ａと第２区画室４Ｂに収納している第２電池モジュール１Ｂとを冷却するようにしている。第１区画室４Ａに空気を流入させる流入開口１３は、第１区画室４Ａの両側部にあって第１電池モジュール１Ａの軸方向に沿って開口している。第２区画室４Ｂから空気を排気する排気開口１４は、第２区画室４Ｂの中央にあって第２電池モジュール１Ｂの軸方向に沿って開口している。さらに、ホルダーケース２は、第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂとの間に中間仕切り２ｃを設けて、この中間仕切り２ｃに中間開口１８を設けている。電源装置は、流入開口１３から第１区画室４Ａに流入する空気を第１電池モジュール１Ａの両側に流して第１電池モジュール１Ａを冷却して中間開口１８から第２区画室４Ｂに流入させ、中間開口１８から第２区画室４Ｂに流入する空気で第２電池モジュール１Ｂを冷却して排気開口１４から排出する。

本発明の車両用の電源装置は、中間開口１８を、中間仕切り２ｃの中央であって、電池モジュール１の軸方向に沿って開口することができる。

本発明の車両用の電源装置は、中間開口１８を、中間仕切り２ｃの両側に位置させて、電池モジュール１の軸方向に沿って開口することができる。

本発明の車両用の電源装置は、中間開口１８を、中間仕切り２ｃの両側部と中央に位置させて、電池モジュール１の軸方向に沿って開口することができる。

本発明の車両用の電源装置は、電池モジュール１を円柱状として、第１区画室４Ａの断面形状を四角形とし、第２区画室４Ｂの断面形状を円形とすることができる。

さらに、本発明の車両用の電源装置は、２段のホルダーケース２を、互いの流入開口１３を対向させる姿勢で、間に中間ダクト１９を設けて積層することができる。この電源装置は、中間ダクト１９を流入ダクト１５として、中間ダクト１９から各ホルダーケース２の第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂとに空気を送風することができる。

さらにまた、本発明の車両用の電源装置は、２段のホルダーケース２を、互いの排気開口１４を対向させる姿勢で、間に中間ダクト１９を設けて積層することができる。この電源装置は、中間ダクト１９を排気ダクト１６として、各ホルダーケース２の第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂを通過した空気を中間ダクト１９に送風することができる。

本発明の車両用の電源装置は、ホルダーケースの全体を小さくしながら、電池モジュールの温度差を小さくできる特長がある。それは、本発明の電源装置が、複数の電池モジュールを第１区画室と第２区画室とに平行な姿勢で収納して、第１区画室から第２区画室に空気を流して電池モジュールを冷却する構造としており、第１区画室の両側部に開口している流入開口から第１区画室に流入する空気を第１電池モジュールの両側に流して第１電池モジュールを冷却して中間開口から第２区画室に流入させ、中間開口から第２区画室に流入する空気で第２電池モジュールを冷却して、第２区画室の中央に開口している排気開口から排出するからである。

この構造の電源装置は、第１区画室から第２区画室に空気を流して、第１区画室と第２区画室に収納している電池モジュールを冷却するので、ホルダーケースの中間に空気ダクトを設けることなく、多数の電池モジュールを収納しながら、ホルダーケースを薄く小さくできる。

さらに、この構造の電源装置は、第１区画室の両側に流入開口を設けているので、ここから流入する空気による第１電池モジュールの冷却を抑制して、中間開口から第２区画室に流入される空気温度を低くできる。第１区画室の両側の流入開口から流入する空気は、第１電池モジュールの両側を通過しながら第１電池モジュールを冷却するので、第１電池モジュールの上面への流動が制限されて、第１電池モジュールの上面は効果的に冷却されない。第１電池モジュールを充分に冷却しない空気は、温度上昇が小さく低い温度に保たれて、第２区画室に流入されて、第２電池モジュールを効率よく冷却する。とくに、第２区画室から空気を排気する排気開口は第２区画室の中央に開口しているので、第２電池モジュールをより効率よく冷却できる。このように、第１電池モジュールの冷却を抑制し、第２電池モジュールの冷却を効果的にすることで、冷却が難しい第２電池モジュールを効果的に冷却して、第１電池モジュールと第２電池モジュールとの温度差を小さくできる。

さらに、本発明の請求項６と請求項７の車両用の電源装置は、複数の電池モジュールを４段に収納しながら全体を薄く小さくし、電池モジュールの温度差を小さくできる特長がある。それは、本発明の請求項６の電源装置が、２段のホルダーケースを、互いの流入開口を対向させる姿勢で、間に中間ダクトを設けて積層すると共に、この中間ダクトを流入ダクトとして各ホルダーケースに空気を送風しており、また、本発明の請求項７の電源装置が、２段のホルダーケースを、互いの排気開口を対向させる姿勢で、間に中間ダクトを設けて積層すると共に、この中間ダクトを排気ダクトとして各ホルダーケースに空気を送風しているからである。これらの構造の電源装置は、第１区画室から第２区画室に空気を流す構造のホルダーケースを２段に積層して、間に設けた１列の中間ダクトを流入ダクトまたは排気ダクトとして４段に収納される複数の電池モジュールに送風できるので、多数の電池モジュールを収納しながら全体を薄く小さくし、全ての電池モジュールの温度差を小さくできる。

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。

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３と図４に示す電源装置は、複数本の電池モジュール１と、この電池モジュール１を内蔵しているホルダーケース２と、ホルダーケース２の電池モジュール１を冷却する送風機構９とを備える。ホルダーケース２は、電池モジュール１を内部に２段に平行に並べて収納しており、内部を通過する空気で電池モジュール１を冷却するようにしている。

電池モジュール１は、図５に示すように、複数の二次電池６を直線状に接続している。電池モジュール１は、たとえば、５〜６本の二次電池６を、直線状に直列に連結している。ただし、電池モジュールは、１本の二次電池で構成することもできる。図５に示す電池モジュール１は、円筒型電池を金属板からなる皿状接続体７を介して直線状に連結して、全体の形状を円柱状としている。皿状接続体７は、二次電池６の電極にスポット溶接されて、対向する二次電池６を直列に直線状に連結する。さらに、二次電池６の正負の電極が皿状接続体７でショートするのを阻止するために、皿状接続体７と二次電池６との間に、リング状の絶縁体８を挟着している。

直列に連結される二次電池は、皿状接続体を使用することなく、Ｕ曲したリード板の対向面を互いに溶接して連結することもできる。この電池モジュールは、二次電池を放電させる方向に、大電流をパルス通電して、Ｕ曲したリード板の対向面を溶着する。さらに、電池モジュールは、二次電池の＋−の電極の間に金属板を挟着する状態で、二次電池を放電させる方向に大電流パルス通電処理をして、金属板を二次電池の電極に溶着することもできる。

さらにまた、電池モジュールは、二次電池の間に金属板を挟着することなく、二次電池の＋−の電極を直接に溶着することもできる。この二次電池は、正極端子である封口板の上部表面に円錐状の突起を設け、この突起を隣接する二次電池の負極端子に大電流パルス通電して溶接する。

電池モジュール１の両端には、正極端子５Ａと負極端子５Ｂからなる電極端子５を連結している。複数の二次電池６が互いに直列に連結された電池モジュール１は、二次電池６の正極側に正極端子５Ａを接続し、負極側に負極端子５Ｂを接続する。電池モジュール１は、正極端子と負極端子にバスバー（図示せず）を接続して、直列に接続される。

電池モジュール１の二次電池６は円筒型電池である。円筒型電池を直線状に連結している電池モジュール１は、全体の形状が円柱状となる。ただし、本発明の電源装置は、電池モジュールを円筒型電池を直線状に連結したものには特定しない。電池モジュールは、角形電池を直線状に連結したものとすることもできる。さらに、電池モジュール１の二次電池６は、ニッケル−水素電池である。ただ、電池モジュールの二次電池は、リチウムイオン二次電池やニッケル−カドミウム電池とすることもできる。

電池モジュールは、図示しないが、各二次電池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、温度で電気抵抗が変化するＰＴＣが使用される。各二次電池の表面に固定される温度センサーは、センサーリードを介して直列に、直線状に連結されて、電池モジュールの表面に縦方向に延長して固定される。温度センサーとセンサーリードは、接着して二次電池の表面に固定され、あるいは、二次電池の表面を熱収縮チューブ等で被覆する構造にあっては、熱収縮チューブで固定することもできる。ただ、本発明の電源装置は、区画室に１列の電池モジュールを収納しているので、電池モジュールを隣のものと絶縁する必要がない。このため、電池モジュールは、必ずしも熱収縮チューブ等で被覆して絶縁する必要はない。

ホルダーケース２は、図３と図４に示すように、複数本の電池モジュール１を上下２段に収納している。各々の電池モジュール１は、隔壁３で区画された各々の区画室４に別々に収納している。すなわち、ひとつの電池モジュール１はひとつの区画室４に収納している。同一面に配置される複数の第１区画室４Ａには、複数の第１電池モジュール１Ａを収納して、第１電池モジュール１Ａを同一面に配置している。同一面に配置される複数の第２区画室４Ｂにも、複数の第２電池モジュール１Ｂを収納して、第２電池モジュール１Ｂを同一面に配置している。図３と図４は、ホルダーケース２の上段に第１区画室４Ａを配置して、下段に第２区画室４Ｂを配置して、上下２段に電池モジュール１を収納している。

電池モジュール１は、第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂとに互いに平行な姿勢で、ホルダーケース２に収納される。第１区画室４Ａに収納される第１電池モジュール１Ａは、平行な姿勢で横に並べられて、すなわち、端面に固定している正極端子と負極端子とを同一面に位置させてバスバーを簡単に連結できるように、ホルダーケース２に収納している。第２区画室４Ｂに収納される第２電池モジュール１Ｂも、平行な姿勢で横に並べられて、端面に固定している正極端子と負極端子とを同一面に位置させてバスバーを簡単に連結できるように、ホルダーケース２に収納される。したがって、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂは、第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂとに平行な姿勢で２段に収納される。

ホルダーケース２は、空気を第１区画室４Ａから第２区画室４Ｂに流して、第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂに収納している第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂとを冷却する。したがって、ホルダーケース２は、図において上段の第１区画室４Ａを上流側の区画室、第２区画室４Ｂは下流側の区画室としている。

図３と図４のホルダーケース２は、図において上下の両面に、第１表面プレート２ａと第２表面プレート２ｂを設けて、第１表面プレート２ａと第２表面プレート２ｂを四角形とする箱形としている。第１表面プレート２ａと第２表面プレート２ｂの平行な面内に、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂを同一平面に位置させて、横に並べて収納している。

図３のホルダーケース２は、上下に第１蓋プレート１１と第２蓋プレート１２を設けている。第１蓋プレート１１と第１表面プレート２ａとの間を空気の流入ダクト１５とし、また第２蓋プレート１２と第２表面プレート２ｂとの間を空気の排気ダクト１６としている。

さらに、ホルダーケース２は、図３と図４に示すように、第１表面プレート２ａと第２表面プレート２ｂとの間に、中間仕切り２ｃを設けている。中間仕切り２ｃは、第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂとの間にあって、第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂとを区画している。ホルダーケース２は、第１表面プレート２ａと中間仕切り２ｃとの間に、一定の間隔で第１隔壁３Ａを設けて、複数の第１区画室４Ａを設けている。また、第２表面プレート２ｂと中間仕切り２ｃとの間にも、一定の間隔で第２隔壁３Ｂを設けて、複数の第２区画室４Ｂを設けている。第１隔壁３Ａと第２隔壁３Ｂは、中間仕切り２ｃの両面の同じ位置に配置されて、中間仕切り２ｃの両面に第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂを設けている。

図６ないし図１０は第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂの具体例を示す。図３と図４のホルダーケース２は、図６に示す第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂを備える。ホルダーケース２は、第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂを、図７ないし図１０に示す形状とすることができる。

図６ないし図８に示すホルダーケース２は、内部の断面形状を四角形とする第１区画室４Ａを設けている。これ等の図に示すホルダーケース２の第１区画室４Ａは、上面の第１表面プレート２ａと、両側にある一対の第１隔壁３Ａと、底面の中間仕切り２ｃとで囲まれる。第１表面プレート２ａと第１隔壁３Ａと中間仕切り２ｃは、第１区画室４Ａとの内面を平面状として、第１区画室４Ａの形状を四角形としている。四角形の第１区画室４Ａは、上下方向と幅方向の寸法、すなわち四角形の１辺の長さを電池モジュール１の外径よりも大きくして、電池モジュール１と第１区画室４Ａとの間に空気を通過できる隙間を設けている。図の電源装置は、電池モジュール１を円柱状とするので、円柱の両側と上下の一部が第１区画室４Ａの内面に接近して、空気を通過できる形状としている。

第１区画室４Ａの断面形状を四角形として、ここに円柱状の電池モジュール１を配置する電源装置は、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂの温度差を小さくできる特徴がある。それは、第１区画室４Ａに収納される第１電池モジュール１Ａの冷却能率を抑制して、第２区画室４Ｂに流入される空気温度を低くし、低温の空気で第２電池モジュール１Ｂを効率よく冷却できるからである。第１電池モジュール１Ａの冷却効果を抑制できるのは、第１区画室４Ａの両側に空気を流入させることに加えて、第１電池モジュール１Ａが第１区画室４Ａの内面に接近する領域を、両側の一部と上下の一部とに制限しているからである。第１電池モジュール１Ａが第１区画室４Ａの内面に接近する領域では、空気が通過する隙間が狭くなって空気の流速が速くなるので、電池モジュール１は効率よく冷却される。したがって、図に示すように、第１電池モジュール１Ａが第１区画室４Ａの内面に接近する領域を制限して、空気が速く流動する部分を少なくすることによって、第１電池モジュール１Ａが冷却される効率を低下させて冷却効果を抑制できる。とくに、本発明の電源装置は、第１区画室４Ａの両側に流入開口１３を設けているので、図において第１電池モジュール１Ａの上部の冷却が抑制されて、第２区画室４Ｂに流入される空気温度を低くできる。このため、冷却が難しい第２電池モジュール１Ｂを効果的に冷却して、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂとの温度差を小さくできる。

ただし、本発明は、第１電池モジュールを円柱状には特定しない。第１区画室に角柱状の電池モジュールを収納しても、第１電池モジュールと第２電池モジュールとの温度差を小さくできるからである。四角柱の電池モジュールを断面形状を四角形とする第１区画室に収納する電源装置も、電池モジュール上部の空気による冷却は抑制される。このため、第２区画室に流入される空気の温度を低くして、第２電池モジュールを効率よく冷却できる。

さらに、図９と図１０のホルダーケース２の第１区画室４Ａは、第１隔壁３Ａの上半分、すなわち空気の流入側半分を平面状とし、下半分の排出側半分は電池モジュール１の表面との間に一定の隙間を設ける湾曲面としている。この構造の電源装置は、図６ないし図８に示す装置に比較して、第１電池モジュール１Ａの冷却効率が高くなる。このため、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂの温度差は多少大きくなるが、全ての電池モジュール１の平均温度を低くできる。

図６ないし図１０に示すホルダーケース２の第２区画室４Ｂは、断面形状を円形として、内部に円柱状の電池モジュール１を収納している。このホルダーケース２は、第２区画室４Ｂの内面と第２電池モジュール１Ｂの表面との間に一定の隙間を設け、この隙間に空気を送風して第２電池モジュール１Ｂを冷却する。

第２区画室には、角柱状の電池モジュールを収納することもできる。この電源装置は、第２区画室の内形を、電池モジュールの外形よりもわずかに大きくして、第２区画室の内面と、電池モジュール表面との間に隙間を設け、この隙間に空気を流して第２電池モジュールを冷却する。

ホルダーケース２は、ひとつの区画室４に、ひとつの電池モジュール１を収納する。電池モジュール１を区画室４の定位置に配設するために、図１１に示すように、区画室４の内面に突出して保持凸部１０を設け、あるいは、図示しないが、電池モジュールの表面から区画室の内面に当接する保持凸部（図示せず）を突出して設けている。区画室４の内面に突出する保持凸部１０は、プラスチック製の第１表面プレート２ａ、第２表面プレート２ｂ、中間仕切り２ｃに一体成形して設けられ、保持凸部１０で電池モジュール１を挟着して定位置に保持する。電池モジュール１の保持凸部は、複数の二次電池を連結する境界に沿って設けられて、区画室４の内面に当接して、電池モジュール１を定位置に配置する。保持凸部１０は、電池モジュール１の表面と区画室４の内面との間に、空気を通過できる隙間ができるように、電池モジュール１を区画室４に保持する。

ホルダーケース２は、各々の区画室４に空気を分流して通過させて、区画室４の電池モジュール１を冷却する。各々の区画室４に空気を分流するために、図３と図４ホルダーケース２は、第１表面プレート２ａを貫通して、各々の第１区画室４Ａに分流して空気を流入させる流入開口１３を開口し、中間仕切り２ｃを貫通して中間開口１８を設け、第２表面プレート２ｂを貫通して、各々の区画室４の空気を外部に排出する排気開口１４を開口している。

図６ないし図１０は第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂに空気を通過させる状態を示す。これ等の図は、空気を流入させる一対の第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂを示している。第１区画室４Ａは上流側に位置し、第２区画室４Ｂは下流側に位置する。これ等のホルダーケース２は、第１表面プレート２ａに流入開口１３を、第２表面プレート２ｂに排気開口１４を、中間仕切り２ｃに中間開口１８を設けている。このホルダーケース２は、空気を以下のように流動させて、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂを冷却する。
流入開口１３→第１区画室４Ａ→中間開口１８→第２区画室４Ｂ→排気開口１４

流入開口１３は、第１区画室４Ａの両側部にあって、第１電池モジュール１Ａの軸方向に沿って開口している。この明細書において、「流入開口１３が第１区画室４Ａの両側部にある」とは、図６において、第１区画室４Ａの幅方向の一端から他端までを０〜１００％とするとき、０〜２５％の位置と、７５〜１００％の位置に流入開口１３を設けることを意味する。この位置に設けられた流入開口１３は、図の矢印で示すように、流入開口１３から第１区画室４Ａに流入する空気を第１電池モジュール１Ａの両側に流して第１電池モジュール１Ａを冷却する。この状態で流動する空気は、図において第１電池モジュール１Ａの上面への流動が制限される。このため、第１電池モジュール１Ａの上面は、空気で効果的に冷却されない。第１区画室４Ａに流入した空気は、図６ないし図８においては、第１電池モジュール１Ａと区画室４の対向側面との間、図において垂直な第１隔壁３Ａと電池モジュール１との間で狭くなっている部分を通過するときに、電池モジュール１を効率よく冷却する。図９と図１０の第１区画室４Ａは、第１電池モジュール１Ａの下半分を空気で冷却して、上部を効果的には冷却しない。

したがって、第１区画室４Ａを通過する空気は、第１電池モジュール１Ａの全面を均一に広い面積では冷却しない。この空気は、第１電池モジュール１Ａの局部を効率よく冷却して、他の部分を充分に冷却することなく第２区画室４Ｂに流入される。第１電池モジュール１Ａを充分に冷却しない空気は、第１電池モジュール１Ａの熱を奪って温度が上昇する程度が少なく、低い温度に保たれる。低温の空気は、第２区画室４Ｂに流入されて、第２電池モジュール１Ｂを効率よく冷却する。このように、冷たい空気で冷却される第１電池モジュール１Ａの冷却を抑制し、第２電池モジュール１Ｂの冷却を効果的にすることで、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂの温度差は小さくなる。

図６ないし図１０のホルダーケース２は、排気開口１４を、第２区画室４Ｂの中央に位置させて、第２電池モジュール１Ｂの軸方向に沿って開口している。さらに、第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂの間に中間開口１８を設けて、第１区画室４Ａの空気を第２区画室４Ｂに流入させている。これ等の図に示す第２区画室４Ｂは、第２電池モジュール１Ｂとの間に一定の隙間を設けて、第２表面プレート２ｂの中央の排気開口１４から空気を外部に排気する。したがって、中間開口１８を通過して、第１区画室４Ａから第２区画室４Ｂに流入される空気は、第２電池モジュール１Ｂの表面に沿って流動して、第２電池モジュール１Ｂを広い面積で効果的に冷却する。とくに、図６と図９に示すホルダーケース２は、中間開口１８を第２電池モジュール１Ｂの中央に沿って設けている。このホルダーケース２は、第２区画室４Ｂに流入される空気を、第２電池モジュール１Ｂの全表面に高速流動して、効率よく冷却する。さらに、図９のホルダーケース２は、第１区画室４Ａの下半分も、第１電池モジュール１Ａの表面に沿う湾曲面とするので、第１電池モジュール１Ａの下半分を効果的に冷却して、第１電池モジュール１Ａの温度も低くできる。このため、このホルダーケース２は、全ての電池モジュール１の平均温度を特に低くできる。ただ、第１電池モジュール１Ａの冷却が大きいので、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂとの温度差は大きくなる。

これに対して、図７のホルダーケース２は、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂの温度差を最も小さくできる。それは、このホルダーケース２が、中間開口１８を第１区画室４Ａと第２区画室４Ｂの両側部にのみ設けて、第１区画室４Ａの断面形状を四角形とするからである。このホルダーケース２は、第１電池モジュール１Ａの冷却を大きく抑制する。このため、第１電池モジュール１Ａの温度低下が抑制されて、第２電池モジュール１Ｂとの温度差が最も小さくなる。したがって、電池モジュール１の温度差を最も小さくするには、図７のホルダーケース２が最適であり、電池モジュール１の平均温度を低くするには図６や図９のホルダーケース２が適している。

図８のホルダーケース２は、中間開口１８を第１区画室４Ａの両側と中央に設けており、図１０のホルダーケース２は、中間開口１８を第１区画室４Ａの両側から中央に遍在した位置、図６においては、幅方向の１２〜３８％の位置と、６２〜８８％の位置に設けている。このホルダーケース２は、図７のホルダーケース２に比較して、電池モジュール１の平均温度は低くなるが、第１電池モジュール１Ａと第２電池モジュール１Ｂの温度差は大きくなる。

さらに、図１２ないし図１４に示す電源装置は、２段のホルダーケース２を、間に中間ダクト１９を設けて積層している。これらの図に示す電源装置は、２段のホルダーケース２を、互いに平行な姿勢で上下に積層して、複数の電池モジュール１を４段に収納している。

図１２と図１３の電源装置は、２段のホルダーケース２を、互いの流入開口１３を対向させる姿勢で積層している。この電源装置は、中間ダクト１９を流入ダクト１５として、中間ダクト１９から各ホルダーケース２に空気を送風する。この電源装置は、中間ダクト１９から流入する空気を、各ホルダーケース２の第１区画室４Ａから第２区画室４Ｂへ通過させて、上下の排気ダクト１６から排気する。図の電源装置は、流入ダクト１５である中間ダクト１９に送風機構９を連結しており、送風機構９によって、中間ダクト１９に強制的に空気を供給して、各ホルダーケース２に送風する構造としている。ただ、電源装置は、図示しないが、上下の排気ダクトに送風機構を連結して、中間ダクトから各ホルダーケースに空気を流入させることもできる。

さらに、図１４の電源装置は、２段のホルダーケース２を、互いの排気開口１４を対向させる姿勢で積層している。この電源装置は、中間ダクト１９を排気ダクト１６として、各ホルダーケース２を通過させた空気を中間ダクト１９から排気する。この電源装置は、上下の流入ダクト１５から流入する空気を、第１区画室４Ａから第２区画室４Ｂへ通過させて、中間ダクト１９から排気する。図の電源装置は、排気ダクト１６である中間ダクト１９に送風機構９を連結しており、送風機構９によって、中間ダクト１９から強制的に空気を排気して、各ホルダーケース２に送風する構造としている。ただ、電源装置は、図示しないが、上下の流入ダクトに送風機構を連結して、各ホルダーケースに空気を流入させて、中間ダクトから排気することもできる。

従来の車両用の電源装置の一例を示す断面斜視図である。 従来の車両用の電源装置の他の一例を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の断面図である。 図３に示す車両用の電源装置のホルダーケースの断面斜視図である。 電池モジュールの一例を示す側面図である。 第１区画室と第２区画室の一例を示す拡大断面図である。 第１区画室と第２区画室の他の一例を示す拡大断面図である。 第１区画室と第２区画室の他の一例を示す拡大断面図である。 第１区画室と第２区画室の他の一例を示す拡大断面図である。 第１区画室と第２区画室の他の一例を示す拡大断面図である。 電池モジュールを区画室に配設する状態を示す断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の断面図である。 図１２に示す車両用の電源装置のホルダーケースの断面斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の断面図である。

符号の説明

１…電池モジュール １Ａ…第１電池モジュール
１Ｂ…第２電池モジュール
２…ホルダーケース ２ａ…第１表面プレート
２ｂ…第２表面プレート
２ｃ…中間仕切り
３…隔壁 ３Ａ…第１隔壁
３Ｂ…第２隔壁
４…区画室 ４Ａ…第１区画室
４Ｂ…第２区画室
５…電極端子 ５Ａ…正極端子
５Ｂ…負極端子
６…二次電池
７…皿状接続体
８…絶縁体
９…送風機構
１０…保持凸部
１１…第１蓋プレート
１２…第２蓋プレート
１３…流入開口
１４…排気開口
１５…流入ダクト
１６…排気ダクト
１８…中間開口
１９…中間ダクト
３１…電源モジュール
３２…ホルダーケース ３２ａ…第１表面プレート
３２ｂ…第２表面プレート
３３…隔壁 ３３ａ…対向面
３４…区画室 ３４Ａ…第１区画室
３４Ｂ…第２区画室
３５…流入口
３６…排気口
３７…送風冷却ダクト
３９…ファン
４１…電源モジュール
４２…ホルダーケース ４２ａ…第１表面プレート
４２ｂ…第２表面プレート
４３…隔壁
４４…区画室
４５…流入口
４６…排気口
４９…ファン

Claims (7)

1. 複数本の電池モジュール(1)と、この電池モジュール(1)を第１区画室(4A)と第２区画室(4B)とに平行な姿勢で収納して、空気を第１区画室(4A)から第２区画室(4B)に流して、第１区画室(4A)に収納している第１電池モジュール(1A)と第２区画室(4B)に収納している第２電池モジュール(1B)とを冷却するようにしてなるホルダーケース(2)と、このホルダーケース(2)に空気を強制送風して電池モジュール(1)を冷却する送風機構(9)とを備え、
   第１区画室(4A)に空気を流入させる流入開口(13)は、第１区画室(4A)の両側部にあって第１電池モジュール(1A)の軸方向に沿って開口され、
   第２区画室(4B)から空気を排気する排気開口(14)は、第２区画室(4B)の中央にあって電池モジュール(1)の軸方向に沿って開口され、
   さらに、第１区画室(4A)と第２区画室(4B)の間には中間仕切り(2c)を設けて、この中間仕切り(2c)に中間開口(18)を設けており、
   流入開口(13)から第１区画室(4A)に流入する空気を第１電池モジュール(1A)の両側に流して第１電池モジュール(1A)を冷却して中間開口(18)から第２区画室(4B)に流入させ、中間開口(18)から第２区画室(4B)に流入する空気を、第２電池モジュール(1B)を冷却して排気開口(14)から排出するようにしてなる車両用の電源装置。
2. 中間開口(18)を、中間仕切り(2c)の中央であって、電池モジュール(1)の軸方向に沿って開口している請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 中間開口(18)を、中間仕切り(2c)の両側に位置して、電池モジュール(1)の軸方向に沿って開口している請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 中間開口(18)を、中間仕切り(2c)の両側部と中央であって、電池モジュール(1)の軸方向に沿って開口している請求項１に記載される車両用の電源装置。
5. 電池モジュール(1)が円柱状で、第１区画室(4A)の断面形状が四角形で、第２区画室(4B)の断面形状が円形である請求項１ないし４のいずれかに記載される車両用の電源装置。
6. ２段のホルダーケース(2)を、互いの流入開口(13)が対向する姿勢で、間に中間ダクト(19)を設けて積層しており、この中間ダクト(19)を流入ダクト(15)として、中間ダクト(19)から各ホルダーケース(2)の第１区画室(4A)と第２区画室(4B)とに空気を送風するようにしてなる請求項１ないし５のいずれかに記載される車両用の電源装置。
7. ２段のホルダーケース(2)を、互いの排気開口(14)が対向する姿勢で、間に中間ダクト(19)を設けて積層しており、この中間ダクト(19)を排気ダクト(16)として、各ホルダーケース(2)の第１区画室(4A)と第２区画室(4B)を通過した空気を中間ダクト(19)に送風するようにしてなる請求項１ないし５のいずれかに記載される車両用の電源装置。
   

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