JP5417932B2 - 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、燃料自動車、電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用に使用される車両用の電源装置に関する。

自動車を走行させるモータ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接続して出力電圧を高くしている。駆動モータ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、大きな電流で充放電される。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回生制動するときは、大きな電流で充電される。

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。電池の温度が高くなると、性能が低下するからである。電池の温度が設定温度よりも高くなると、車外の空気を強制送風して冷却できる。しかしながら、この構造は、外気温度が高いときに、電池を速やかに冷却できない。この弊害を解消する手段として冷媒の気化熱を利用して電池を冷却するものがある。（特許文献１参照）
冷媒の気化熱で電池を冷却する電源装置を図８に示す。この電源装置は、複数の電池セル９１をホルダーブロック９２の定位置に収納している。電池セル９１を冷却するために、ホルダーブロック９２の下に冷却プレート９３を配置している。冷却プレート９３は、内部に冷媒通路９５を設けている。この電源装置は、冷媒通路９５に供給される冷媒の気化熱で冷却プレート９３を冷却し、冷却された冷却プレート９３に電池セル９１の熱を伝導して電池セル９１を冷却する。図８の電源装置は、冷媒で冷却される冷却プレート９３で電池セル９１を冷却する。冷媒の気化熱で冷却される冷却プレート９３は、電池セル９１が外気温度より高い状態にあっても冷却して低温にすることができる。ただ、この電源装置は、冷却して電池セル９１を空気中の水分が結露する露点温度よりも低くすることが可能であるため、空気中の水分が結露して電池の表面に付着する欠点を阻止できない。特に、空気の相対湿度が高い状態で運転されると、多量の結露水が付着する。この結露水は、電極端子をショートさせる等の種々の弊害の原因となる。

冷却して結露を防止するために、冷媒の気化熱で冷却される冷却器の表面温度を空気中の水分が結露する露点温度よりも高く制御する技術は開発されている。（特許文献２参照）

特開２００８−５９９５０号公報 特開２００７−４０５８３号公報

特許文献２は、冷却器の温度を露点温度よりも高く制御する。言い換えると、冷却器の最低温度を露点温度よりも高く制御する。この技術を利用して冷却プレートを制御して結露を防止できる。すなわち、冷却プレートの最低温度を露点温度よりも高く制御することで結露を防止できる。露点温度は、空気の絶対湿度と温度から演算できる。図７は、空気の絶対湿度と温度である乾球温度の飽和特性を示している。空気の温度と絶対湿度が特定されると、空気中に含まれる水分量が特定され、この水分量から、冷却して飽和しない温度、すなわち露点温度が演算できる。絶対湿度は相対湿度から検出できる。冷却プレートの温度を、この露点温度よりも高く制御することで、原理的には結露を防止できる。

たとえば、３０℃で相対湿度が８０％の空気は、２６℃に冷却すると飽和するので、露点温度は２６℃となる。したがって、この温度と湿度環境において、冷却プレートの温度を２６℃よりも高く制御して結露を防止できる。この方法で結露を防止しながら、電池を冷却する電源装置は、空気の温度と湿度を検出して露点温度を特定する。この状態で、電池の温度が冷却を必要とする所定の上限温度（第１の温度）（たとえば４５℃）よりも高くなると、冷却プレートに冷媒を供給して冷却を開始する。冷却プレートの温度が露点温度に近づくと、冷媒の供給を停止して、冷却プレートの冷却を停止する。その後、冷却プレートの温度が再び設定温度まで上昇すると、冷媒の供給を開始して冷却し、以後、この工程を繰り返して電池を冷却する。この状態で冷却される冷却プレートは、上限温度の４５℃と露点温度付近の２６℃の範囲を上下して電池を冷却する。

この電源装置は、冷却プレートの温度が露点温度よりも低くなると結露する。このため、冷却プレートの温度を常に露点温度よりも高く制御する必要がある。冷却プレートの温度が露点温度まで低下する状態で冷媒の供給を停止すると、冷却プレートに供給された冷媒が気化して気化熱で冷却プレートの温度をさらに低くする。冷媒の供給を停止した後の冷却プレートの温度低下は、冷却プレートの熱容量、冷却プレートに供給される冷媒量、放熱される熱エネルギーなどにより変化する。このため、現実には、冷却プレートを露点温度まで低下させることは極めて難しく、結露を防止するには、冷却プレートを露点温度よりも高く制御する必要がある。また、露点温度は空気の湿度と温度から特定されるので、温度と湿度を正確に検出する必要がある。ところが、空気の湿度を正確に検出するには高価な湿度センサを必要とし、さらに長期間にわたって、とくに車の外部の空気の湿度を正確に検出するのは極めて難しい。このため、空気の温度を検出して結露を防止する車両用の電源装置は、冷却プレートの温度を露点温度まで低下させず、空気温度まで低下して電池を冷却している。このため、この電源装置は、冷却プレートの温度を低く制御できず、電池を効率よく冷却できない欠点がある。

本発明は、さらに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、電池の結露による弊害を防止しながら、冷媒の気化熱で冷却プレートを可能な限り低い温度まで冷却して、電池を冷却プレートで効率よく冷却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、複数の電池セルを並列に配置してなる電池ブロックと、
この電池ブロックの下面に絶縁シートを介して熱結合されると共に、供給される冷媒の気
化熱で冷却されて熱結合している電池ブロックを下から冷却する冷却プレートと、この冷
却プレートに冷媒を供給する冷却機構と、この冷却機構を制御して冷却プレートの冷却状
態を制御する制御回路と、この制御回路に接続されて前記電池セルの温度を検出する温度
センサと、この制御回路に接続されて前記冷却プレートの結露を検出する結露センサと、
を備え、前記制御回路が、前記温度センサの検出温度が第１の温度よりも高くなると前記冷却プレートを冷却し、前記温度センサの検出温度が第１の温度以下で、前記第１の温度よりも低い第２の温度よりも高い状態において、前記結露センサが結露を検出しない場合は前記冷却プレートを冷却し、前記温度センサの検出温度が第１の温度以下で前記第２の温度よりも高い状態において、前記結露センサが結露を検出した場合は前記冷却プレートの冷却を停止し、前記温度センサの検出温度が第２の温度以下の場合は前記結露センサによる結露の検出の有無にも関らず冷却プレートの冷却を停止することを特徴とする。

本発明の車両用の電源装置は、電池の結露による弊害を防止しながら、冷媒の気化熱で冷却プレートを可能な限り低い温度まで冷却して、電池を冷却プレートで効率よく冷却できる。

本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 電池セルの一部断面斜視図である。 図１に示す電源装置の結露センサの拡大図である。 図２に示す電源装置の結露センサの拡大図である。 結露水を吸水する絶縁シートの電気抵抗を示すグラフである。 空気の絶対湿度と乾球温度の飽和特性を示すグラフである。 従来の電源装置の分解斜視図である。

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車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。

図１と図２に示す電源装置は、車両用の電源装置は、複数の電池セル１を連結している電池ブロック２と、この電池ブロック２の下面に絶縁シート８を介して熱結合している冷却プレート３と、この冷却プレート３に冷媒を供給して冷却プレート３を冷媒の気化熱で冷却する冷却機構４と、この冷却機構４を制御して冷却プレート３の冷却状態を制御する制御回路７と、この制御回路７に接続されて電池セル１の温度を検出する温度センサ１７と、制御回路７に接続されて冷却プレート３の結露を検出する結露センサ３５とを備える。

電池セル１は、充電できるリチウムイオン電池であって、厚さよりも幅の広い薄型の角型電池である。ただし、電池セルは、必ずしもリチウムイオン電池とする必要はなく、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の全ての二次電池とすることもできる。また、電池セルは、必ずしも薄型の角型電池とする必要もない。図示しないが、電池セルには水平断面図を四角形とする角型電池とすることができる。

電池セル１の内部構造を図３に示している。この電池セル１は、外装缶１１に電極組１２と電解液とを入れて密閉している。電極組１２は、正負の電極板１３をセパレータ１４を介して積層している。電極組１２は、正極板１３Ａと負極板１３Ｂの各々に引出リード１５を接続している。引出リード１５は、外装缶１１の上面に固定している、正極端子１６Ａ及び負極端子１６Ｂからなる電極端子１６に接続している。この電池セル１は、正極端子１６Ａと負極端子１６Ｂを引出リード１５を介して正極板１３Ａと負極板１３Ｂに接続している。

電池ブロック２は、複数の電池セル１を積層して両端のエンドプレート９で挟着して固定している。積層される電池セル１は、プラスチックなどの絶縁材からなるスペーサー１０を間に挟着して互いに絶縁している。スペーサー１０は、電池セル１との間に送風隙間を設け、ここに冷却空気を強制送風して冷却することができる。

冷却プレート３は、電池ブロック２の下面に固定されて、各々の電池セル１の下面に絶縁シート８を介して熱結合される。冷却プレート３は、全体の形状を所定の厚さの板状とし、その外形を電池ブロック２の外形に等しくしている。冷却プレート３は、金属製として、各々の電池セル１を効果的に冷却する。この冷却プレート３は、たとえば、アルミニウム等の金属を鋳造して製作することができる。また、冷却プレート３は、アルミニウムダイキャストとすることもできる。アルミニウム等の金属製の冷却プレート３は、熱伝導に優れるので、熱結合される電池セル１の熱を効率よく伝導して、各々の電池セル１を冷却できる特徴がある。また、後述する冷媒通路１９に供給される冷媒との熱交換の効率が良くなるので、冷媒によって効果的に低温に冷却できる特長がある。

絶縁シート８は、金属製の冷却プレート３と、電池セル１の金属製の外装缶１１を絶縁するものであり、例えば、低分子のシロキサンシリコンシートなどを用いる。金属製の外装缶１１は、電極端子１６に接続され、あるいは電極端子１６に接続されない構造においても、電解液を介して電極に電気的に接続されて電位を有する。したがって、複数の電池セル１を隣接して配置する電池ブロック２は、隣接する電池セル１の外装缶１１に電位差がある。このため、各々の電池セル１の外装缶１１が金属製の冷却プレート３に接触すると、隣接する電池セル１を短絡するショート電流が流れる。絶縁シート８は、冷却プレート３と電池セル１の外装缶１１とを絶縁して、隣接する電池セル１の短絡を防止する。ただ、電池セル１は、絶縁シート８を介して冷却プレート３に冷却されるので、絶縁シート８にはできるかぎり熱伝導の優れたシートを使用する。絶縁シート８の熱抵抗が電池セル１の冷却効率を低くするからである。絶縁シート８には優れた熱伝導特性のシートを使用するが、熱抵抗があって、冷却プレート３と電池セル１の外装缶１１との間に温度差を発生させる。本発明は、冷却プレート３と電池セル１との温度差を利用して、電池セル１の結露を防止する。すなわち、冷却プレート３が結露する状態で冷却プレート３の冷却を停止して、電池セル１の結露を防止する。結露は、冷却プレート３に発生した後、時間遅れがあって電池セル１に発生するからである。

電池ブロック２の電池セル１は、その下面を絶縁シート８を介して冷却プレート３に熱結合して、冷却プレート３で冷却される。冷却プレート３に熱結合される電池セル１は、発熱した熱を絶縁シート８を介して冷却プレート３に熱伝導して放熱する。電池セル１は、絶縁シート８を挟着する状態で冷却プレート３に面接触状態で接触して、好ましい状態で熱結合される。冷却プレート３は、熱結合された電池セル１を冷媒の気化熱で冷却するために、内部に冷媒通路１９を設けている。

冷却プレート３の冷媒通路１９は、冷却機構４に連結される。冷却機構４は冷媒通路１９に冷媒を供給し、この冷媒の気化熱で冷却プレート３を強制冷却する。図１の冷却機構４は、気化された冷媒を加圧するコンプレッサ４２と、このコンプレッサ４２で加圧された冷媒を冷却して液化させる放熱器４３と、この放熱器４３に連結している膨張弁４４とを備える。コンプレッサ４２は、車両のエンジン５０やモータで駆動されて気化された冷媒を加圧する。放熱器４３は熱交換器４５で、ファン４６に強制送風されて気体状の冷媒を冷却して液化させる。放熱器４３は、ハイブリッドカーにおいては、エンジン５０の冷却水を冷却するラジエータの前方に配設される。ラジエータを冷却するファンで４６放熱器４３も冷却される。冷却プレート３の冷媒通路１９の出口側はコンプレッサ４２に連結され、コンプレッサ４２が、冷媒通路１９から排出される気化した冷媒を加圧する。加圧された冷媒は、放熱器４３で冷却されて液化される。液化された冷媒は、レシーバタンク２７、膨張弁４４を介して冷媒通路１９に連結される。レシーバタンク２７は、余剰冷媒を貯留し、冷媒の異常高圧を防止するものである。膨張弁４４は、冷却プレート３の冷媒通路１９の出口側において、全ての冷媒を気化できる流量に開度をコントロールする調整弁である。冷媒は、膨張弁４４を通過して断熱膨張され、冷媒通路１９内で気化される。膨張弁４４を通過して、冷媒通路１９内で気化される冷媒は、気化熱を奪って冷却プレート３を強制冷却する。したがって、冷却機構４に連結される冷却プレート３は、供給される液状の冷媒を、冷媒通路１９内で気化し、冷媒の気化熱で冷却させる。冷媒で強制冷却された冷却プレート３に絶縁シート８を介して熱結合する電池セル１は、発熱した熱を冷却プレート３に伝導して、効率よく冷却される。ここで冷媒は、車両の冷房（エアコン）に搭載されているＲ１３４ａ（フロン系冷媒）を使用しているが、二酸化炭素などの自然冷媒を用いても良い。

図１の冷却機構４は、車両の冷房に使用される冷却機構４０を利用している。車両の冷房に使用される冷却機構４０は、電磁クラッチ５１を介してエンジン５０のクランク軸に連結される。コンプレッサ４２は、電磁クラッチ５１を連結してエンジン５０で回転され、電磁クラッチ５１を切って回転を停止する。この冷却機構４０は、室内の冷房を必要とするとき、あるいは冷却プレート３を冷却するとき、電磁クラッチ５１を連結状態としてコンプレッサ４２を回転させる。車両の冷房と冷却プレート３の冷却に使用される冷却機構４は、車両の熱交換器４７と冷却プレート３のいずれか又は両方に冷媒を供給する。冷媒の供給を制御するために、車両用の熱交換器４７と冷却プレート３の入口側に開閉弁４１、４８を連結している。開閉弁４１は膨張弁４４の入口側に、開閉弁４８は膨張弁４９の入口側に連結される。

冷却プレート３の出口側の配管には、冷却プレート３から流出される冷媒の温度を検出する温度センサ１８Ａが設けられ、コンプレッサ４２の入口側で冷媒の過熱度が所定値となるように、制御回路７は、コンプレッサ４２の回転数と膨張弁４４の開度に基づき、予め実験により求められた飽和温度と温度センサ１８Ａにより検出された冷媒の温度との差が所定値になるように膨張弁４４を制御する。

熱交換器４７の出口側の配管には、熱交換器４７から流出される冷媒の温度を検出する温度センサ１８Ｂが設けられ、コンプレッサ４２の入口側で冷媒の過熱度が所定値となるように、制御回路７は、コンプレッサ４２の回転数と膨張弁４９の開度により計算された飽和温度と温度センサ１８Ｂにより検出された冷媒の温度との差が所定値になるように膨張弁４９を制御する。

冷却機構４０が車両を冷房する時には、車内を冷房する熱交換器４７に連結している開閉弁４８を開いて、この熱交換器４７に冷媒を供給すると共に、制御回路７が冷却プレート３に連結している開閉弁４１を開いて冷却プレート３を冷却する。

冷却プレート３のみを冷却する（車両冷房なし）時には、制御回路７が車内を冷房する熱交換器４７に連結している開閉弁４８を閉じて、この熱交換器４７に冷媒が供給されないようにする。

図２の冷却機構４は、車両の冷房用の冷却機構と別に設けた専用の冷却機構２０であり、気化された冷媒を加圧するコンプレッサ２２と、このコンプレッサ２２で加圧された冷媒を冷却して液化させる放熱器２３と、この放熱器２３に連結している膨張弁２４とを備える。放熱器２３は熱交換器２５で、ファン２６に強制送風されて気体状の冷媒を冷却して液化させる。冷却プレート３の冷媒通路１９の排出側はコンプレッサ２２に連結され、コンプレッサ２２が、冷媒通路１９から排出される気化した冷媒を加圧する。加圧された冷媒は、放熱器２３で冷却されて液化される。液化された冷媒は、レシーバタンク２７、膨張弁２４を介して冷媒通路１９に供給される。冷媒通路１９に供給された液体状の冷媒は、冷媒通路１９内で気化されて、気化熱を奪って冷却プレート３を強制冷却する。この冷却機構２０は、冷却プレート３を冷却するときにモータ２１でコンプレッサ２２を回転して、冷却プレート３を冷却しないときにモータ２１の回転を停止する。

冷却プレート３の出口側の配管には、冷却プレート３から流出される冷媒の温度を検出する温度センサ１８Ａが設けられ、コンプレッサ２２の入口側で冷媒の過熱度が所定値となるように、制御回路７は、コンプレッサ２２の回転数と膨張弁２４の開度に基づき、予め実験により求められた飽和温度と温度センサ１８Ａにより検出された冷媒の温度との差が所定値になるように膨張弁２４を制御する。

冷却プレート３は、冷媒の気化熱で低温に冷却できる。ただ、冷却プレート３は、低温に冷却されると、表面に結露が発生する。さらに冷却プレート３を冷却し続けると、電池セル１の冷却された表面に結露が発生する。電池セル１に発生する結露水による弊害を防止するために、冷却プレート３の冷却状態は制御回路７でコントロールされる。

制御回路７は、電池セル１の温度を検出する温度センサ１７と、冷却プレート３の結露を検出する結露センサ３５の信号で、冷却プレート３の冷却状態を制御する。温度センサ１７は、好ましくは冷媒通路１９の流入側に位置する電池セル１の温度を検出する。

電池セル１は、充放電すると温度が上昇する。とくに、大電流での充放電は電池温度を相当に上昇させる。電池の温度上昇は、電気性能が低下して、寿命を短くする原因となる。電池セル１は所定の上限温度（第１の温度）（例えば４５℃）以下になるように、冷却プレート３で冷却される。電池セル１を速やかに冷却できるように、冷却プレート３の冷却状態が制御回路７でコントロールされる。

制御回路７は、電池セル１の結露を防止しながら冷却プレート３を冷却するために、結露センサ３５の信号で、冷却プレート３の冷却状態をコントロールする。図４は、冷却プレート３の結露を検出する結露センサ３５を示す。この結露センサ３５は、冷却プレート３の表面に接近して配設してなる絶縁電極３６を備えている。絶縁電極３６は絶縁材３７を介して冷却プレート３に固定される。この結露センサ３５は、絶縁電極３６と冷却プレート３との間の導通状態、すなわち電気抵抗で結露を検出する。この結露センサ３５は、冷却プレート３の表面に結露して、この結露水が絶縁電極３６と冷却プレート３との間を導通すると、絶縁電極３６と冷却プレート３との間の電気抵抗が小さくなって結露を検出する。絶縁電極３６と冷却プレート３との間に結露水がない状態、すなわち冷却プレート３に結露しない状態で、絶縁電極３６と冷却プレート３との電気抵抗は、ほぼ無限大に大きくなる。このため、電気抵抗が大きくなると結露しない状態と判定できる。

この結露センサ３５は、構造を極めて簡単にして、確実に結露を検出することができる。

結露センサ３８は、図５に示すように、絶縁シート８の電気抵抗を検出して、冷却プレート３の結露を検出することもできる。絶縁シート８の電気抵抗を検出する結露センサ３８は、絶縁シート８に互いに分離して一対の絶縁電極３９を配設している。絶縁電極３９は、冷却プレート３と電池セル１の外装缶１１からも絶縁されて絶縁シート８に配設される。絶縁シート８は、冷却プレート３に結露して結露水が絶縁シート８に吸水されると、結露水によって電気抵抗が小さくなる。したがって、この結露センサ３５は、一対の絶縁電極３９の電気抵抗（Ｒ）が設定値よりも小さくなると結露したと判定して、結露を検出できる。図６は、結露水が絶縁シート８に吸水されるにしたがって電気抵抗（Ｒ）が低下する状態を示している。この図に示すように、絶縁シート８は、結露水を吸水するにしたがって電気抵抗（Ｒ）が低下する。絶縁シート８の電気抵抗（Ｒ）で結露を検出する結露センサ３８は、絶縁シート８の電気抵抗（Ｒ）が設定値よりも小さくなると結露と判定する。

この結露センサ３８は、冷却プレート３の結露を広い面積で正確に検出することができる。

冷却プレート３は、冷媒の気化熱で冷却される状態で、冷媒の冷却能力が最も高い部分、すなわち冷却通路１９の流入側が最も結露しやすい。このため、結露センサ３５、３８は冷却プレート３の冷媒の流入側に配置される。冷却プレート３の冷媒通路１９の流入側に配置される結露センサ３５、３８は、最も速く結露を検出して、電池セル１の結露を最も有効に阻止できる。図１の電源装置は、冷却プレート３の下面の低温領域に結露センサ３５を配置している。図２の電源装置は、冷却プレート３の上面の低温領域に結露センサ３８を配置している。

制御回路７は、温度センサ１７の検出温度が所定の上限温度よりも高くなると、冷却プレート３に冷媒を供給するように制御して、冷却プレート３を冷媒の気化熱で冷却する。図１の電源装置は、検出温度が所定の上限温度より高くなると、制御回路７で冷却プレート３に連結している開閉弁４１を開いて冷却プレート３に冷媒を供給する。冷却プレート３は、供給される冷媒を内部で気化させ、その気化熱で冷却されて温度が下がる。温度が下がった冷却プレート３は、絶縁シート８を介して熱結合している電池セル１を冷却する。冷媒が冷却プレート３を冷却する冷却熱量は、電池の発熱量よりも大きく設定される。したがって、冷却プレート３は、電池セル１を冷却しながら温度が次第に低下し所定の上限温度以下になる。さらに温度が低下すると冷却プレート３は、表面に結露が発生する。この結露は、結露センサ３５に検出される。結露センサ３５が結露を検出すると、制御回路７は開閉弁４１を閉じて冷却プレート３への冷媒の供給を停止する。冷却プレート３は電池セル１よりも低温にあるので、冷却プレート３が結露する状態で電池セル１は結露しない。冷却プレート３の冷却が停止されると、電池セル１の熱が冷却プレート３に伝導して、冷却プレート３の温度が上昇する。温度が上昇した冷却プレート３は結露が解消される。このことは、結露センサ３５に検出される。したがって、結露センサ３５が結露を検出しない状態になると、制御回路７は再び開閉弁４１を開いて、冷却プレート３に冷媒を供給して冷却プレート３を冷却する。

電池の温度下降は、電気性能が低下して、寿命を短くする原因となる。電池セル１は所定の下限温度（第２の温度）（例えば２０℃）よりも高くなるように、冷却プレート３で冷却される。

そのため、冷却プレート３が結露することなく、電池セル１の温度で所定の下限温度以下になると、開閉弁４１を閉じる状態に保持して、冷却プレート３に冷媒を供給しない状態に保持する。

制御回路７は、温度センサ１７の検出温度が所定の下限温度よりも高い状態において、結露センサ３５が結露を検出すると開閉弁４１を閉じて冷却プレート３への冷媒供給を停止し、結露が解消されると開閉弁４１を開いて、冷却プレート３への冷媒供給を再開するようにコントロールして、冷却プレート３の冷却状態を制御する。

また、本発明の電源装置の制御回路７は、結露センサ３５が結露を検出する状態で冷却プレート３の冷却を停止し、また、温度センサ１７の検出温度が所定の上限温度まで上昇すると冷却プレート３の冷却を再開するように制御することもできる。たとえば、制御回路７は、温度センサ１７の検出温度が所定の上限温度の４５℃よりも高くなると、開閉弁４１を開いて冷却プレート３に冷媒を供給して冷却し、冷却プレート３の温度が低下して結露センサ３５が結露を検出すると冷却プレート３への冷媒供給を停止し、その後、結露の解消を検出するのでなく、温度センサ１７の検出温度が所定の上限温度の４５℃になると、冷却プレート３への冷媒供給を再開するように制御することもできる。

尚、図１の冷却機構４電池セル１が何らかの不具合により異常高温（第３の温度）（例えば６０℃）になった場合は、制御回路７は開閉弁４８を閉じて、全ての冷媒を冷却プレート３に供給することも可能である。

さらに、制御回路７は、結露センサが結露を検出した場合、冷却プレート３に強制送風して結露を速やかに解消できる。この電源装置は、制御回路７で冷却プレート３に空気を強制送風する送風機構６０である送風ファン６０Ａの運転を制御する。送風ファン６０Ａは、電池セル１を冷却して電池セル１で加温された空気を冷却プレート３に強制送風して、より速やかに冷却プレート３の結露を解消できる。

また、制御回路７は、結露センサが結露を検出した場合、冷却プレート３に振動機構６１を連結し、振動機構６１で冷却プレート３を振動させて、結露を振り落として速やかに解消することもできる。振動機構６１は、偏心モータや断続して通電される電磁石などが使用できる。

尚、送風ファン６０Ａと振動機構６１を同時に動かすことも可能である。

以上の電源装置は、電池の結露による弊害を防止しながら、冷媒の気化熱で冷却プレートを可能な限り低い温度まで冷却して、電池を冷却プレートで効率よく冷却できる特徴がある。それは、本発明の電源装置が、冷却プレートの結露を検出して冷却プレートの冷却を制御するからである。冷却プレートは冷媒で冷却される状態にあっては、電池よりも低温になる。このため、電池よりも先に結露が発生する。とくに、本発明の電源装置は、電池セルと冷却プレートとの間に、電池セルを冷却プレートから絶縁する絶縁シートを配置している。この絶縁シートは、冷却プレートと電池セルとの間の熱抵抗となる。したがって、絶縁シートを配置する構造は、冷却プレートと電池セルとの温度差を大きくして、冷却プレートの温度をより低温にする。したがって、冷却プレートが結露する状態となっても、電池セルは結露しない。本発明は、冷却プレートの結露を結露センサで検出して、冷却プレートの冷却を制御するので、冷却プレートは結露しても、電池セルの結露を防止しながら冷却プレートで電池セルを冷却できる。この構造は、冷却プレートを結露するまで冷却するので、冷却プレートを冷却する温度を相当に低くできる。低温に冷却される冷却プレートは、電池を効率よく冷却する。

また、結露センサは、従来の露点温度を判定するのに使用される湿度センサに比較して構造が簡単で、しかも長期間にわたって確実に安定して結露を検出できる。したがって、以上の電源装置は、部品コストを低減しながら、長期間にわたって電池の結露を防止しながら、電池を効率よく冷却できる極めて優れた特徴を実現する。

１…電池セル
２…電池ブロック
３…冷却プレート
４…冷却機構
７…制御回路
８…絶縁シート
９…エンドプレート
１０…スペーサー
１１…外装缶
１２…電極組
１３…電極板
１３Ａ…正極板
１３Ｂ…負極板
１４…セパレータ
１５…引出リード
１６…電極端子
１６Ａ…正極端子
１６Ｂ…負極端子
１７…温度センサ
１８Ａ…温度センサ
１８Ｂ…温度センサ
１９…冷媒通路
２０…冷却機構
２１…モータ
２２…コンプレッサ
２３…放熱器
２４…膨張弁
２５…熱交換器
２６…ファン
２７…レシーバタンク
３５…結露センサ
３６…絶縁電極
３７…絶縁材
３８…結露センサ
３９…絶縁電極
４０…冷却機構
４１…開閉弁
４２…コンプレッサ
４３…放熱器
４４…膨張弁
４５…熱交換器
４６…ファン
４７…熱交換器
４８…開閉弁
４９…膨張弁
５０…エンジン
５１…電磁クラッチ
６０…送風機構
６０Ａ…送風ファン
６１…振動機構
９１…電池セル
９２…ホルダーブロック
９３…冷却プレート
９５…冷媒通路

Claims (6)

1. 複数の電池セルを並列に配置してなる電池ブロックと、
   この電池ブロックの下面に絶縁シートを介して熱結合されると共に、供給される冷媒の
   気化熱で冷却されて熱結合している電池ブロックを下から冷却する冷却プレートと、
   この冷却プレートに冷媒を供給する冷却機構と、
   この冷却機構を制御して冷却プレートの冷却状態を制御する制御回路と、
   この制御回路に接続されて前記電池セルの温度を検出する温度センサと、
   この制御回路に接続されて前記冷却プレートの結露を検出する結露センサと、を備え、
   前記制御回路が、
   前記温度センサの検出温度が第１の温度よりも高くなると前記冷却プレートを冷却し、
   前記温度センサの検出温度が第１の温度以下で、前記第１の温度よりも低い第２の温度よりも高い状態において、前記結露センサが結露を検出しない場合は前記冷却プレートを冷却し、
   前記温度センサの検出温度が第１の温度以下で前記第２の温度よりも高い状態において、前記結露センサが結露を検出した場合は前記冷却プレートの冷却を停止し、
   前記温度センサの検出温度が第２の温度以下の場合は前記結露センサによる結露の検出の有無にも関らず冷却プレートの冷却を停止することを特徴とする車両用の電源装置。
2. 前記結露センサが、前記冷却プレートに結露する結露水で短絡する絶縁電極を有するセンサであることを特徴とする請求項１記載の車両用の電源装置。
3. 前記結露センサが、前記絶縁シートの電気抵抗を検出して結露を検出することを特徴とする請求項１記載の車両用の電源装置。
4. 前記結露センサが結露を検出した場合、前記冷却プレートに強制送風する送風機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車両用の電源装置。
5. 前記結露センサが結露を検出した場合、前記冷却プレートを振動させる振動機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両用の電源装置。
6. 前記冷却プレートに供給される冷媒は、車両の冷房に使用される冷媒の一部であって、前記温度センサの検出温度が前記第１の温度よりも高い第３の温度以上である場合、冷媒を車両の冷房には使用せず、前記冷却プレートに全て供給することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の車両用の電源装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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