WO2014010437A1

WO2014010437A1 - 電源装置及びこの電源装置を備える車両

Info

Publication number: WO2014010437A1
Application number: PCT/JP2013/067808
Authority: WO
Inventors: 大隅　信幸; 坂田　英樹; 真明廣岡
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-01-16
Also published as: JP2014022114A

Abstract

【課題】円筒形電池を用いた電源装置において、省スペース性に優れた冷却機構を備えた電源装置を提供する。【解決手段】複数の円筒形電池１０と、複数の円筒形電池１０を収納する電池ホルダ４０とを備え、電池ホルダ４０は、複数の円筒形電池１０の一部の側面に沿う放熱壁６１と、放熱壁６１を介して、複数の円筒形電池１０を挾持する保持壁５１とを有し、放熱壁６１は、複数の円筒形電池１０と熱的に接触すると共に、保持壁５１よりも薄肉に形成される。さらに好ましくは、電池ホルダ４０は、放熱壁６１が設けられる放熱ケース６０と、保持壁５１が設けられる保持ケース５０とを有すると共に、電池ホルダ４０は、複数の円筒形電池１０を、軸を同一方向へ向けて平面状に配置した状態で収納し、放熱ケース６０は、電池ホルダ４０の表面に露出する側の面に、複数の円筒形電池１０の軸に対して直交する溝６４を有し、この溝６４内に放熱壁６１が位置する。

Description

電源装置及びこの電源装置を備える車両

　本発明は、複数の円筒形電池を収納して集合一体化してなる電源装置に関する。

　ハイブリッドカーや電気自動車等には、電動機駆動用の高電圧出力の電源装置が備えられており、この電源装置は、複数の電池セルで構成されている。電池セルは直列に接続することで電源装置の出力電圧を高く、並列に接続することで電源装置の電流容量を大きくすることができる。電源装置を構成する電池セルとしては、繰り返し充放電ができるように、二次電池が使用される。

　この種の電源装置として、円筒形電池を用いた電源装置が知られている（特許文献１）。特許文献１の電源装置は、複数の円筒形電池と、円筒形電池を保持する電池ホルダとを有し、電池ホルダには、円筒形電池を冷却するための冷却風が送風される冷却流路が形成されている。

　一方、駆動源としてエンジンを備えた車両においても、鉛電池を補助バッテリとして備えており、補助バッテリから給電することでエアコンやセルモータ等の電装部品を作動させることができる。近年、一時停車した際に、自動的にエンジンを停止させ、発車時に再度エンジンを始動させることで、一時停車時のアイドリングによる燃費効率の低下を抑制する技術がある（特許文献２）。この種の用途で使用される補助バッテリは、頻繁にエンジンを始動させることになるため、比較的電池性能が要求される。そのため、回生制動で発生する回生エネルギーを有効に蓄電に利用できる車載用の電装用バッテリとして、ニッケル水素電池等の二次電池で構成される補助バッテリが注目されている。

特開２０１０－１７６９９８号公報特開２０１２－１２７３１８号公報

　円筒形電池は、生産性が高いが角形電池と比較して、複数の電池を集合化して組電池を形成する場合、デッドスペースが生じやすく、エネルギー密度が低くなる傾向にある。特許文献１の電源装置は、電池ホルダに保持されている円筒形電池を均一に冷却できるが、円筒形電池の周囲を流れる冷却風路を形成する必要があり、電源装置として大型化してエネルギー密度が低くなるという問題がある。

　本発明の主な目的は、円筒形電池を用いた電源装置において、省スペース性に優れた冷却機構を備えた電源装置を提供することにある。これにより、生産性の高い円筒形電池を使用しながら、円筒形電池を均一に冷却することが可能で、省スペース性に優れた電源装置を提供することができる。

　また、補助バッテリとして、電源装置を使用する場合、電源装置はエンジンルームに配置される。エンジンルーム内は、比較的高温になりやすく、二次電池が劣化しやすいという問題がある。

　本発明の他の目的は、エンジンルーム内に配置される電源装置において、最適な冷却構造を備えた電源装置を提供することにある。

　複数の円筒形電池と、該複数の円筒形電池を収納する電池ホルダとを備える電源装置であって、前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池の少なくとも一部の側面に沿う放熱壁と、該放熱壁を介して、前記複数の円筒形電池を挾持する保持壁とを有し、前記放熱壁は、前記複数の円筒形電池と熱的に接触すると共に、前記保持壁よりも薄肉に形成される。

　さらに、前記放熱壁は、均一な厚さに形成されることが好ましい。

　さらに、前記放熱壁と前記複数の円筒形電池の間に配置される熱伝導性シートを備えることが好ましい。

　さらに、前記放熱壁は、前記複数の円筒形電池と対向する面が、粗面加工されていることが好ましい。

　さらに、前記放熱壁は、電池ホルダの表面に露出する面を有しており、この電池ホルダの表面に露出する面が、粗面加工されていることが好ましい。

　さらに、前記電池ホルダは、前記放熱壁が設けられる放熱ケースと、前記保持壁が設けられる保持ケースとを有することが好ましい。

　さらに、前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池を、軸を同一方向へ向けて平面状に配置した状態で収納しており、
　さらに、前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池を、軸を同一方向へ向けて平面状に配置した状態で収納し、前記放熱ケースは、前記電池ホルダの表面に露出する側の面に、前記複数の円筒形電池の軸に対して直交する溝を有すると共に、この溝内に前記放熱壁が位置することが好ましい。

　さらに、前記放熱ケースは、前記放熱壁に隣接して設けられる補強壁を有し、該補強壁は、前記放熱壁に対して厚肉に形成されることが好ましい。

　さらに、温度を検出する温度センサを備え、前記保持壁は、前記複数の円筒形電池と対向する面に、前記温度センサを保持する温度センサ保持部を有することが好ましい。

　さらに、前記放熱壁は、前記電池モジュールを前記保持壁と挾持する固定部と、該固定部に固定されると共に、電池ホルダの表面に露出する金属製の放熱プレートとを備えており、前記熱伝導シートは、前記放熱プレートと前記固定部との間に位置すると共に、前記放熱プレートと熱的に接触することが好ましい。

　さらに、前記熱伝導シートは、異方性に優れたグラファイトシートであることが好ましい。

　さらに、外形が直方体形状の外装ケース内に電解液が封入される鉛電池を有すると共に、該鉛電池は、前記外装ケースの幅広面を前記電池ホルダの保持壁と隣接させて配置されることが好ましい。

　さらに、前記電池ホルダは、外形が直方体形状に形成されると共に、前記鉛電池の外装ケースと対向する対向面が、該外装ケースの対向面と同一面積としており、外形が直方体形状となるように、前記電池ホルダと前記外装ケースとが連結されることが好ましい。

　さらに、前記鉛電池は、正負の出力端子が同一面に設けられており、
　前記電池ホルダは、前記鉛電池の正負の出力端子と同一面に、正負のサブバッテリ接続端子が設けられ、前記正負の出力端子と前記正負のサブバッテリ接続端子とが並列接続されることが好ましい。

　請求項１の構成によると、円筒形電池を保持壁でしっかりと保持できるようになっているので、放熱壁の厚さを薄肉に形成することができ、放熱壁の熱抵抗を抑制し、放熱壁側への伝熱により円筒形電池を冷却できる等の効果を奏する。従って、請求項１の構成の電源装置は、円筒形電池を電池ホルダで保持する構成でありながら、電池ホルダ内に風路を設けることなく、円筒形電池を冷却できる。

　請求項２の構成によると、放熱壁が均一な厚さに形成されるので、さらに均一に電池ホルダに収納されている円筒形電池を冷却できる等の効果を奏する。また、放熱壁は、円筒形電池に沿って均一な厚さで形成されるので、電池ホルダの表面に露出する部分の表面積を増やすことができ、冷却効率を向上させることもできる。

　請求項３の構成によると、放熱壁と円筒形電池との密着性を高めることができ、冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。

　請求項４の構成によると、放熱壁の受熱を効率よくすることができ、冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。

　請求項５の構成によると、放熱壁の放熱を効率よくすることができ、冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。

　請求項６の構成によると、組立性を向上させることができる等の効果を奏する。

　請求項７の構成によると、放熱壁が冷却風の流路となる溝内に位置するため、効果的に円筒形電池の冷却を行なうことができる等の効果を奏する。

　請求項８の構成によると、放熱壁に隣接して補強壁が設けられるので、放熱ケースの物理的な強度の低下させることを抑制しながら、放熱壁の厚さを薄くすることができ、電池ホルダの強度を維持したまま、円筒形電池の冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。

　請求項９の構成によると、電池ホルダの内部に温度センサを配置することができ、温度が上昇しやすい場所の温度を検出できる等の効果を奏する。

　請求項１０の構成によると、金属製の放熱プレートを介して、円筒形電池を冷却できるので、効率よく円筒形電池を冷却できる等の効果を奏する。

　請求項１１の構成によると、異方性に優れたグラファイトシートを使用することで、熱伝導シートの厚さ方向だけでなく、幅方向の伝熱性を高めることができ、放熱プレートを介した冷却効率を高めることができる等の効果を奏する。

　請求項１２の構成によると、鉛電池と円筒形電池を使った電源装置において、円筒形電池の発熱が鉛電池に伝熱されることを抑制することができる等の効果を奏する。

　請求項１３の構成によると、鉛電池と円筒形電池を使った電源装置において、外形を直方体形状とすることができ、ハンドリングを良好にすることができる等の効果を奏する。

　請求項１４の構成によると、鉛電池と円筒形電池を並列接続した電源装置を提供することができ、鉛電池の電流負荷を軽減することができる等の効果を奏する。特に鉛電池は、二次電池と比較して、寿命が短いが、鉛電池の電流負荷を軽減することで、鉛電池の交換時期を遅らせることができる。

本発明の第一実施形態における電源装置の斜視図である。同電池モジュールの分解斜視図である。同サブバッテリの斜視図である。同保持ケースの斜視図である。同放熱ケースの斜視図である。同電池ホルダの鉛直方向の断面図である。同電池ホルダの水平方向の断面図である。同上ケースの斜視図である。同下ケースの斜視図である。同サブバッテリの断面図である。本発明の第二実施形態における電源装置の斜視図である。同断面図である。同保持ブロックの構成を説明するための斜視図である。同保持ブロックの斜視図である。同保持ブロックにグラファイトシートを貼付した状態の斜視図である。

　本発明の電源装置の第一の実施形態を図１乃至図１０に基づいて以下に詳述する。

　（電源装置）
　図１は、本発明の第一実施形態における電源装置を構成する電源装置の斜視図である。二次電池が内部に収納されているサブバッテリＢと、鉛電池Ｐとが並列に接続されている。図３乃至図１０は、サブバッテリの構成を説明するための図であり、電池ホルダ４０の内部に十個の円筒形電池が収納されている。本発明の実施形態における円筒形電池１０は、ニッケル水素電池であるが、それ以外の二次電池、例えばリチウムイオン電池など、種々の二次電池が利用可能である。サブバッテリＢと鉛電池Ｐは、それぞれ、外形が直方体形状に形成されておりサブバッテリＢと鉛電池Ｐとを隣接して配置する際、突出する部分ができないように構成されている。具体的にはサブバッテリＢと鉛電池Ｐとは、それぞれ、対向する面を有しており、この対向する面の寸法が略等しくなるようになっている。尚、本実施形態では、二次電池で構成されるサブバッテリＢと、鉛電池Ｐとを並列接続して電源装置を構成しているが、電源装置をサブバッテリＢのみで構成しても良い。

　（円筒形電池）
　円筒形電池１０は、上面を開口した筒状の外装缶１１内に、電解液や捲回電極等の発電要素が挿入されている。外装缶１１の上面開口には封口体１２配設され、封口体１２と外装缶１１とが溶接される。この構成により、発電要素は外装缶１１内部に封止される。本発明の実施形態における円筒形電池１０は、封口体１２が正極端子、外装缶１１が負極端子となっている。

　（電池モジュール）
　図２に示すように、第一実施形態の電源装置は、二つの円筒形電池１０を軸方向に並設して、直列に接続した電池モジュール２０を有している。隣接する円筒形電池１０は、接続リング２１及び絶縁リング２２を介して連結されており、接続リング２１と夫々の円筒形電池１０が溶接されることで、二つの円筒形電池１０が電気的に接続されるようになっている。図６及び図７、図１０に示すように、電池モジュール２０は、軸を同一方向へ向けた状態で、電池ホルダ４０の内部に平面状に配置されており、各電池モジュールの正極端子（円筒形電池１０の封口体１２）と負極端子（円筒形電池１０の外装缶１１底部）とがバスバー３０を介して、電気的に接続されている。

　（電池ホルダ）
　図３乃至図７に示すように、電池ホルダ４０の内部には、電池モジュール収納室４２が形成されており、複数の電池モジュール２０が電池モジュール収納室４２に収納されている。第一実施形態における電池ホルダ４０は、複数の電池モジュール２０を収納する収納ケース４１と、収納ケース４１の上下に配置される上ケース７０及び下ケース８０とで構成される。収納ケース４１は、さらに、保持ケース５０と、放熱ケース６０とで構成されており、保持ケース５０に電池モジュール２０を保持させた状態で、保持ケース５０と放熱ケース６０とを固定できるようになっている。保持ケース５０には、保持壁５１が形成され、放熱ケース６０には、放熱壁６１が形成されている。この構成により、保持ケース５０と放熱ケース６０とを固定することで、保持壁５１と放熱壁６１とで電池モジュール２０を挾持することができる。

　（保持ケース）
　図４に示すように、保持ケース５０は、保持壁５１の一面に電池モジュール２０が配置される電池モジュール配置部５２ｂが形成されている。電池モジュール配置部５２ｂには、電池モジュール２０の側面の一部を保持する電池モジュール保持部５２ｃが形成されている。電池モジュール保持部５２ｃは、円筒形電池１０の少なくとも一部の側面に沿う円弧状断面に形成されており、電池モジュール２０を面で保持することができるようになっている。保持ケース５０は、保持ケース５０に放熱ケース６０が固定されることで、電池モジュール配置部５２ｂの位置に電池モジュール収納室４２が形成される。また、電池モジュール配置部５２ｂには、サーミスタ保持部５２ｄが形成されており、温度センサとして、サーミスタ５３がサーミスタ保持部５２ｄに保持される。この構成によると、図７に示すように、電池モジュール保持部５２ｃが電池モジュール２０を保持した状態で、サーミスタ５３と電池モジュール２０が熱結合状態となり、電池モジュール２０の温度を検出できるようになっている。

　尚、サーミスタ保持部５２ｄは、電池ホルダ４０内に収納される電池モジュール２０のうち、中央に位置する電池モジュール２０の温度を検出するように形成されている。中央に位置する電池モジュール２０は、両側に電池モジュール２０が配置されているため、比較的温度が高くなる傾向にある。従って、この構成によると、サーミスタ５３により、温度が上昇しやすい電池モジュール２０の温度を検出できる。

　また、保持壁５１は、保持ケース５０の電池モジュール配置部５２ｂの反対側の面に、平坦面５１ａが形成されている。鉛電池Ｐは平坦面５１ａと対向するように配置されるようになっており、平坦面５１ａの面積は、鉛電池Ｐの対向する面と略同一の面積となっている。さらに、保持壁５１は比較的肉厚に形成される。例えば、本発明の実施形態では、保持壁５１は、鉛電池Ｐの外装ケースの肉厚より厚く形成している。この構成により、電池モジュール２０の発熱の鉛電池Ｐへの伝熱を抑制するように構成されている。

　（放熱ケース）
　図５に示すように、放熱ケース６０は、電池モジュール２０を保持した保持ケース５０に固定できるように構成されている。具体的には、放熱ケース６０及び保持ケース５０は、四隅と、上下端部の中央にネジ６３が挿通可能に形成された貫通孔６２が形成されており、貫通孔６２に螺合されるネジ６３によって放熱ケース６０と保持ケース５０とが固定される。放熱ケース６０は、電池モジュール２０と対向する位置に放熱壁６１が設けられており、電池モジュール２０と対向する面が、円筒形電池１０の少なくとも一部の側面に沿う円弧状断面に形成されている。また、放熱ケース６０の表側（電池モジュールと対向する面の反対側）には、二つの溝６４が形成されており、溝６４の開口から放熱ケース６０の放熱壁６１が露出するようになっている。また、溝６４は、電池モジュール２０の軸に対して直交する方向に延びており、サブバッテリＢの表面を流れる冷却風の冷却流路となっている。溝６４を流れる冷却風により、放熱壁６１を介して、電池モジュール２０が冷却される。尚、溝６４は、電池モジュール２０を構成する円筒形電池１０の中央部分と対応する位置に形成されることが好ましい。

　図７に示すように、放熱壁６１は均一な厚さに形成されており、溝６４から露出している面も、断面が円弧状となるように形成されている。このように構成することで、溝６４を流れる冷却風との接触面積を増やすことができ、電池モジュール２０の冷却効率を向上させることができる。尚、溝６４から露出した面を粗面加工して、表面積を増やすこともできる。また、電池モジュール２０との対向面についても、同様に粗面加工することができる。

　放熱壁６１は、比較的薄肉に形成されており、保持壁５１の厚さよりも薄く形成されている。電池モジュール２０は、放熱ケース６０と保持ケース５０とで挾持され、保持壁５１を比較的厚く構成することで、放熱壁６１の厚さを薄くしても、電池モジュール２０の固定に影響がないようになっている。つまり、保持壁５１を厚肉に形成することで、放熱壁６１を薄肉に形成することができる。また、放熱壁６１と電池モジュール２０の間には、熱伝統シート６５が配置されており、放熱壁６１と電池モジュール２０の接触性を向上させるようになっている。

　尚、図３に示す溝６４は、両端が閉じた形状となっているが、両端を開口する形状、すなわち、溝が放熱ケースの両端まで延在している形状とすることもできる。図３の溝６４の形状は、放熱ケースの強度を向上させることができ、放熱ケースの両端まで溝が延在している構成では、冷却風が溝に沿って流れやすくすることができる。溝の形状については、それぞれ、目的の構成に応じて適宜選択できる。尚、本実施形態の電源装置は、エンジンルームに配置され、補助バッテリとして使用されることを想定しているが、冷却構造としては、送風ファンを備えて強制的に冷却する構成としても良いし、車両走行によって生じる風の流れを利用して冷却する構成としても良い。

　（補強壁）
　放熱ケース６０は、薄肉の放熱壁６１の周囲に、厚肉の補強壁６６が形成されている。冷却効率を向上させるためには、放熱壁６１の厚さをできる限り薄くすることが効果的であるが、放熱壁６１を薄くすると、強度が弱くなるという問題がある。本発明の実施形態では、放熱壁６１の周囲には、放熱壁６１より厚肉に形成される補強壁６６が形成されているので、電池ホルダ４０の強度低下を抑制しながら、冷却効率を向上させることができるようになっている。補強壁６６の厚さは、保持壁５１の厚さと同程度とすることが好ましい。より好ましくは、補強壁６６の厚さは、放熱壁６１の厚さより厚く、保持壁５１の厚さより薄く形成される。尚、補強壁６６も、電池モジュール２０と対向する面を有しており、その対向面の形状は、電池モジュール２０の側面の少なくとも一部に沿う形状となっている。この構成により、補強壁６６と保持壁５１とで電池モジュール２０を強固に固定しながら、薄く形成しても電池モジュール２０の固定に影響放熱壁６１は薄肉に形成することができる。

　（上ケース）
　図８に示すように、収納ケース４１の内部には、電池モジュール収納室４２の上方及び下方にバスバー収納室４３が形成されており、上方に位置するバスバー収納室４３を、上側バスバー収納室４３Ａ、下方に位置するバスバー収納室４３を、下側バスバー収納室４３Ｂとする。また、電池モジュール収納室４２と各バスバー収納室４３とは、開口４２ａを介して連通されており、この開口４２ａから露出した電池モジュールの正極端子と負極端子とをバスバー３０を介して接続できるようになっている。一方で、バスバー３０を介して、隣接する電池モジュールを接続した状態であっても、この開口４２ａは閉塞されず、円筒形電池１０から発生した水素が上側バスバー収納室４３Ａへ誘導されるようになっている。上側バスバー収納室４３Ａは、上面を開口しており、収納ケース４１の上面に配置される上ケース７０によって、上側バスバー収納室４３Ａの開口が閉塞されるようになっている。上ケース７０には、水素ガス排出孔７１が形成されており、バスバー収納室４３に誘導された水素ガスは、この水素ガス排出孔７１を介して、外部へ排出されるようになっている。

　（下ケース）
　上述したとおり、収納ケース４１内部の下方には、下側バスバー収納室４３Ｂが形成されており、下側バスバー収納室４３Ｂは、下面を開口している。収納ケース４１の下面には、下ケース８０が配置され、下側バスバー収納室４３Ｂの開口を閉塞できるようになっている。また、下ケース８０は、側面に水抜き孔８１が形成されており、下側バスバー収納室４３Ｂと連通している。具体的には、下ケース８０は、水受けとなる凹部８２が形成されており、凹部８２と水抜き孔８１とが連通している。さらに、下ケース８０を収納ケース４１の下面に固定した状態において、下側バスバー収納室４３Ｂの開口と対応する位置に、凹部８２が配置されるようになっている。この構成により、結露水や、雨水などが電池ホルダ４０内に混入しても、水抜き孔８１から排出することができる。尚、図示はしないが、凹部８２の形状を水抜き孔８１にむけて傾斜をつけ、水を排出しやすい構造とすることもできる。

　（端子）
　上ケース７０の上面には、三つの端子が設けられており、夫々、電池モジュール２０の正極端子と電気的に接続される正極側サブバッテリ接続端子Ｂ１及び出力端子Ｂ１２、電池モジュールの負極端子と電気的に接続される負極側サブバッテリ接続端子Ｂ２となっている。この三つの端子は、上ケース７０の保持壁５１側に設けられており、鉛電池Ｐと接続しやすいように構成されている。正極側サブバッテリ接続端子Ｂ１及び負極側サブバッテリ接続端子Ｂ２は、鉛電池の正負の出力端子と並列接続されサブバッテリＢの出力端子Ｂ１２と鉛電池の負極端子が電源装置の出力端子として使用される。尚、図１ではサブバッテリＢの正極側の端子において、サブバッテリの端部に位置する端子を正極側サブバッテリ接続端子Ｂ１、中央側に位置する端子を出力端子Ｂ１２としているが、サブバッテリの端部に位置する端子を出力端子、中央側に位置する端子を正極側サブバッテリ接続端子Ｂ１とすることもできる。

　また、正極側サブバッテリ接続端子Ｂ１は、直接、電池モジュール２０の正極端子と接続されており、正極側の出力端子Ｂ１２は、スイッチング素子を介して、正極側サブバッテリ接続端子Ｂ１と接続されている。この構成により、スイッチング素子をオフすることで、鉛電池ＰとサブバッテリＢの並列接続を切り離すことができるようになっている。スイッチング素子を設けることで様々な制御を行なうことができるが、例えば、鉛電池ＰとサブバッテリＢのＳＯＣに応じて、サブバッテリＢの充放電を制御すること等ができる。鉛電池ＰとサブバッテリＢを並列接続すると、鉛電池ＰよりもサブバッテリＢに多くの電流が流れるため、鉛電池Ｐにかかる電流負荷を低減できる効果があるが、一方でサブバッテリＢのＳＯＣが８０％付近まで充電されている状態であった場合にはサブバッテリＢが過充電となるおそれがある。このような場合、スイッチング素子を切り離し、鉛電池Ｐのみを充電するように制御することで、回生エネルギーを有効に活用することができる。

　（鉛電池）
　図１に示す電源装置は、全体の形状を直方体とする鉛電池Ｐと、この鉛電池Ｐと並列に接続しているサブバッテリＢとを備えており、サブバッテリＢが、鉛電池Ｐの短手方向の端部外側に配置される。鉛電池Ｐは、正極端子Ｐ１と負極端子Ｐ２とを備えており、夫々サブバッテリＢの接続端子Ｂ１、Ｂ２と接続バスバーＣＢを介して並列接続される。鉛電池ＰとサブバッテリＢとは、接続バスバーＣＢを介して一体構造に連結され、あるいは、周囲をバインドバー等（図示せず）で結束して、一体構造に連結される。連結構造はそのほか様々な構成とすることができるが、サブバッテリＢは、脱着できる一体構造で鉛電池Ｐと連結されることが好ましい。この構成によると、サブバッテリＢより寿命の短い鉛電池Ｐが劣化した際に、一体構造を解除して、鉛電池Ｐを交換できるのでサブバッテリＢを有効に使用できる。

　第一実施形態における電源装置は、電池ホルダ４０によって、電池モジュールを保持する構成としながら、外部に露出する放熱壁６１を介して、円筒形電池を冷却することができる。この構成では、電池ホルダ４０の内部に冷却風が流れる流路を形成せずに円筒形電池を均一に冷却することができ、省スペース性に優れた電源装置を提供することができる。

　また、放熱壁６１は、保持壁５１と比較して薄肉に形成されているので、電池モジュール２０の発熱は、放熱壁６１側へ伝熱されやすく、保持壁５１側へは伝熱されにくくなるように構成されているサブバッテリＢの保持壁５１側には、鉛電池Ｐが配置されるが、この構成によると、電池モジュール２０の発熱が鉛電池Ｐに伝わることを抑制できるので、鉛電池Ｐの温度上昇を抑制することができる。

　さらに、放熱ケース６０は、電池モジュール２０を冷却するための放熱壁６１と、放熱ケース６０の強度を高めるための補強壁６６を一体に構成することで、放熱壁６１の厚さをより薄くすることができるようになっている。特に、放熱壁６１は、円筒形電池１０の中央部分に対応する位置に設けられており、円筒形電池１０を効率よく冷却できる。

　次に、本発明の第二実施形態を図１１乃至図１５に基づいて以下に詳述する。なお、上述した第一実施形態と同一部品は同一符号を附して説明を省略する。

　（電池モジュール）
　図１２及び図１３に示すように、第二実施形態の電源装置は、五つの円筒形電池１０を軸方向に並設して、直列に接続した電池モジュール１２０を有している。隣接する円筒形電池１０は、接続リング２１及び絶縁リング２２を介して連結されており、接続リング２１と夫々の円筒形電池１０が溶接されることで、二つの円筒形電池１０が電気的に接続されるようになっている。

　（電池ホルダ）
　第二実施形態の電源装置は、電池ホルダ１４０の内部には、複数の電池モジュール１２０を収納可能に形成される電池モジュール収納室４２が収納されている。具体的には、図１２及び図１３に示すように、電池ホルダ１４０は、四つの電池モジュール１２０を２段２列に配置して保持している。電池ホルダ１４０は、二つの保持壁５１と、放熱壁６１とを有しており、保持壁５１と放熱壁６１とで電池モジュール１２０を挾持するようになっている。

　（放熱壁）
　図１２に示すように、放熱壁６１は、電池モジュール１２０を取り付けるための保持ブロック１６２と、電池ホルダ１４０の表面に露出する金属製の放熱プレート１６７とで構成されている。保持ブロック１６２は、電池モジュール１２０と対向する面が、円筒形電池１０の少なくとも一部の側面に沿う円弧状断面に形成されている。

　（熱伝導シート）
　電池モジュール１２０と保持ブロック１６２との間及び放熱プレート１６７と保持ブロック１６２との間には、熱伝導シートとして、一枚のグラファイトシート１６５が配置されている。グラファイトシート１６５は、異方性に優れており、シートの厚さ方向だけでなく、幅方向にも優れた熱伝導性を有している。グラファイトシート１６５は、電池モジュール２０の側面に沿うように形成されている放熱壁６１に貼付されており、円筒形電池１０と熱的に接触し、円筒形電池１０の発熱を放熱プレートへ伝熱するようになっている。尚、グラファイトシート１６５は、保持ブロック１６２の側面に設けられたネジ穴１６２ａと対向する位置に固定用の孔を有しており、このネジ穴１６２ａを介して位置決めすることができる。

　（放熱プレート）
　図１２に示すように、放熱プレート１６７は、中央部分にネジ止め用の孔が設けられており、このネジ止め用の孔に挿通されるネジ１６７ｂを介して、保持ブロック１６２に固定される。具体的には、グラファイトシート１６５が貼付された状態の保持ブロック１６２に、保持ブロックのネジ穴１６２ａに対応させて放熱プレート１６７を配置し、放熱プレートのネジ止め用の孔に挿通されるネジ１６７ｂを介して、放熱プレート１６７が保持ブロック１６２に固定されるようになっている。この際、グラファイトシート１６５は、放熱プレート１６７と保持ブロック１６２とで挾着され、放熱プレート１６７と保持ブロック１６２とが熱的に接触した状態となる。この構成により、電池モジュール２０の発熱は、グラファイトシート１６５を介して、放熱プレート１６７へ伝熱され、放熱プレートにより冷却される。さらに、放熱プレート１６７には、冷却効率を高めるために、放熱フィン１６７ａが設けられている
　第二実施形態における電源装置は、金属製の放熱プレート１６７を介して、電池モジュール１２０を冷却できるので、電池モジュール１２０の冷却を効率よく行なうことができる。また、放熱プレート１６７と電池モジュール１２０とは、グラファイトシート１６５を介して熱的に接触するように構成されているため、放熱プレート１６７を任意の位置に配置することができる。例えば、自然対流で生じる風を冷却風として利用する場合、風の流れが偏ることがあるが、この構成の電源装置は、放熱プレート１６７が任意の位置に配置することができるので、風が当たりやすい位置に放熱プレート１６７を配置することができる。

　以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。また、セルモータやエアコン等を駆動させるための電源装置であって、エンジンルームに配置される電源装置としても好適に使用することができる。

　本発明に係る電源装置は、車載用電源装置として広く利用可能である。

　　１０　　円筒形電池
　　１１　　外装缶
　　１２　　封口体
　　２０　　電池モジュール
　　２１　　接続リング
　　２２　　絶縁リング
　　３０　　バスバー
　　４０　　電池ホルダ
　　４１　　収納ケース
　　４２　　電池モジュール収納室
　　４２ａ　開口
　　４３　　バスバー収納室
　　４３Ａ　上側バスバー収納室
　　４３Ｂ　下側バスバー収納室
　　５０　　保持ケース
　　５１　　保持壁
　　５１ａ　平坦面
　　５２ｂ　電池モジュール配置部
　　５２ｃ　電池モジュール保持部
　　５２ｄ　サーミスタ保持部
　　５３　　サーミスタ
　　６０　　放熱ケース
　　６１　　放熱壁
　　６２　　貫通孔
　　６３　　ネジ
　　６４　　溝
　　６５　　熱伝導シート
　　６６　　補強壁
　　７０　　上ケース
　　７１　　水素ガス排出孔
　　８０　　下ケース
　　８１　　水抜き孔
　　８２　　凹部
　１２０　　電池モジュール
　１４０　　電池ホルダ
　１５１　　保持壁
　１６１　　放熱壁
　１６２　　保持ブロック
　１６２ａ　ネジ穴
　１６５　　グラファイトシート
　１６７　　放熱プレート
　１６７ａ　放熱フィン
　１６７ｂ　ネジ
　　Ｂ　　　サブバッテリ
　　Ｂ１　　正極側サブバッテリ接続端子
　　Ｂ１２　出力端子
　　Ｂ２　　負極側サブバッテリ接続端子
　　Ｐ　　　鉛電池
　　Ｐ１　　正極端子
　　Ｐ２　　負極端子
　　ＣＢ　　接続バスバー

Claims

　複数の円筒形電池と、該複数の円筒形電池を収納する電池ホルダとを備える電源装置であって、
　前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池の少なくとも一部の側面に沿う放熱壁と、該放熱壁を介して、前記複数の円筒形電池を挾持する保持壁とを有し、
　前記放熱壁は、前記複数の円筒形電池と熱的に接触すると共に、前記保持壁よりも薄肉に形成されることを特徴とする電源装置。
　請求項１記載の電源装置であって、
　前記放熱壁は、均一な厚さに形成されることを特徴とする電源装置。
　請求項１記載の電源装置であって、
　さらに、前記放熱壁と前記複数の円筒形電池の間に配置される熱伝導性シートを備えることを特徴とする電源装置。
　請求項１記載の電源装置であって、
　前記放熱壁は、前記複数の円筒形電池と対向する面が、粗面加工されていることを特徴する電源装置。
　請求項１記載の電源装置であって、
　前記放熱壁は、電池ホルダの表面に露出する面を有しており、この電池ホルダの表面に露出する面が、粗面加工されていることを特徴する電源装置。
　請求項１記載の電源装置であって、
　前記電池ホルダは、前記放熱壁が設けられる放熱ケースと、前記保持壁が設けられる保持ケースとを有することを特徴とする電源装置。
　請求項６記載の電源装置であって、
　前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池を、軸を同一方向へ向けて平面状に配置した状態で収納し、
　前記放熱ケースは、前記電池ホルダの表面に露出する側の面に、前記複数の円筒形電池の軸に対して直交する溝を有すると共に、この溝内に前記放熱壁が位置することを特徴とする電源装置。
　請求項７記載の電源装置であって、
　前記放熱ケースは、前記放熱壁に隣接して設けられる補強壁を有し、該補強壁は、前記放熱壁に対して厚肉に形成されることを特徴とする電源装置。
　請求項１記載の電源装置であって、
　さらに、温度を検出する温度センサを備え、
　前記保持壁は、前記複数の円筒形電池と対向する面に、前記温度センサを保持する温度センサ保持部を有することを特徴とする電源装置。
　請求項３記載の電源装置であって、
　前記放熱壁は、前記電池モジュールを前記保持壁と挾持する固定部と、該固定部に固定されると共に、電池ホルダの表面に露出する金属製の放熱プレートとを備えており、
　前記熱伝導シートは、前記放熱プレートと前記固定部との間に位置すると共に、前記放熱プレートと熱的に接触することを特徴とする電源装置。
　請求項１０記載の電源装置であって、
　前記熱伝導シートは、異方性に優れたグラファイトシートであることを特徴とする電源装置。
　請求項１記載の電源装置であって、
　さらに、外形が直方体形状の外装ケース内に電解液が封入される鉛電池を有すると共に、該鉛電池は、前記外装ケースの幅広面を前記電池ホルダの保持壁と隣接させて配置されることを特徴とする電源装置。
　請求項１２記載の電源装置であって、
　前記電池ホルダは、外形が直方体形状に形成されると共に、前記鉛電池の外装ケースと対向する対向面が、該外装ケースの対向面と同一面積としており、
　外形が直方体形状となるように、前記電池ホルダと前記外装ケースとが連結されることを特徴とする電源装置。
　請求項１３記載の電源装置であって、
　前記鉛電池は、正負の出力端子が同一面に設けられており、
　前記電池ホルダは、前記鉛電池の正負の出力端子と同一面に、正負のサブバッテリ接続端子が設けられ、
　前記正負の出力端子と前記正負のサブバッテリ接続端子とが並列接続されることを特徴とする電源装置。