JP2001313090A - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
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- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
ル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する。 【解決手段】 電源装置は、複数本の電源モジュール1
と、ホルダーケース2と、ファン9とを備える。ホルダ
ーケース2は両面に第1表面プレート2aと第2表面プ
レート2bを有する箱形で、第1表面プレート2aと第
2表面プレート2bと平行な面内に、複数列に電源モジ
ュール1を横に並べて配設している。さらに、ホルダー
ケース2は、電源モジュール1の間に隔壁3を有し、こ
の隔壁3で内部を複数の区画室4に区画して電源モジュ
ール1を配設している。電源装置は、ファン9でもっ
て、第1表面プレート2aの流入口13から区画室4に
空気を流入させて、第2表面プレート2bの排気口14
から区画室4の空気を排気して、区画室4の電源モジュ
ール1を冷却している。
Description
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。
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。
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。複数本の電源モジュールを、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、各々の電源モジ
ュール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、温度が高くなる電池の性
能が低下しやすいからである。
収納して、各々の電源モジュール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電源装置は、図1の
断面図に示すように、ホルダーケース22の下部を空気
の流入口23として上部を排出口24とし、下部の流入
口23から上部の排出口24に空気を流動させて、内部
に収納している電源モジュール21を冷却する。ホルダ
ーケース22の内部には、電源モジュール21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25を
配設している。
配設される電源モジュール21の表面を流れる空気の流
速を、下部の電源モジュール21の表面を流れる空気の
流速よりも速くしている。上部と下部の電源モジュール
21の表面を流れる空気の流速を同じにすると、下部の
電源モジュール21の表面を通過する空気温度が低いた
めに、下部の電源モジュール21が上部よりも効果的に
冷却されて、上部と下部で電源モジュール21に温度差
ができるからである。
ール21の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25と電源モジュール21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。
は、下部の電源モジュールを冷たい空気で冷却し、上部
の電源モジュールを速い流速で冷却して、上下の電源モ
ジュール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、上下の電源モジュールを均一な条件で冷
却するのが極めて難しい。それは、下部の電源モジュー
ルを冷却する空気温度が低く、上部の電源モジュールを
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源モジュールは、表面を流れる空気
の流速を速くしても、下部の電源モジュールと同じよう
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源モジュールは効率よく冷却さ
れるが、空気の排出口の近傍に配設される電源モジュー
ルを効率よく冷却するのが難しく、ホルダーケースに収
納している電源モジュール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
て難しい電源モジュールは、高温になって劣化しやすい
弊害がある。
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源
モジュール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電源装置を提供
することにある。
数本の電源モジュール1と、この電源モジュール1を内
部に平行に複数列に並べて収納しており、かつ、内部を
通過する空気で収納している電源モジュール1を冷却す
るホルダーケース2と、ホルダーケース2に冷却空気を
強制的に供給または吸引して送風するファン9とを備え
る。ホルダーケース2は両面に対向して、第1表面プレ
ート2aと第2表面プレート2bを有する箱形で、第1
表面プレート2aと第2表面プレート2bと平行な面内
に、複数列に電源モジュール1を横に並べて配設してい
る。さらに、ホルダーケース2は、横に並べて収納して
いる電源モジュール1の間に隔壁3を設け、この隔壁3
を第1表面プレート2aと第2表面プレート2bまで延
長して、内部を複数の区画室4に区画して、各々の区画
室4に電源モジュール1を配設している。さらにまた、
ホルダーケース2は、第1表面プレート2aを貫通し
て、各々の区画室4に分流して空気を流入させる流入口
13を開口しており、かつ、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口
14を開口している。電源装置は、ファン9でもって、
第1表面プレート2aの流入口13から区画室4に空気
を流入させて、第2表面プレート2bの排気口14から
区画室4の空気を排気して、区画室4の電源モジュール
1を冷却している。
aの表面に、空気の流入ダクト15を設けることができ
る。この電源装置は、流入ダクト15から流入口13に
空気を通過させて区画室4に空気を流入できる。さら
に、第1表面プレート2aに開口している流入口13
は、好ましくは、流入ダクト15の上流側を下流側より
も小さくする。この構造の装置は、全ての区画室4に均
一に冷却空気を供給できる。
レート2bの表面に空気の排出ダクト16を設けること
もできる。この電源装置は、各々の区画室4を通過して
排気口14から排出される空気を、排出ダクト16で一
緒にして排気する。さらに、第2表面プレート2bに開
口している排気口14は、好ましくは、排出ダクト16
の上流側を下流側よりも大きくする。この構造の装置
は、全ての区画室4に均一に冷却空気を供給できる。
は、流入口13と排気口14を、電源モジュール1の縦
方向に延長しているスリットとする。
は、各々の区画室4に、1〜4本の電源モジュール1を
配設する。さらに好ましくは、各々の区画室4に、互い
に離して2段2列の電源モジュール1を配設して、電源
モジュール1の中央に通過する空気の拡散プレート11
を配設する。
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。
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。
ュール1と、この電源モジュール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の電源モジュール1
を冷却するファン9とを備える。ホルダーケース2の外
観斜視図を図3に示し、ホルダーケース2の一部を切断
した斜視図を図4に示す。これ等の図に示すように、ホ
ルダーケース2は、電源モジュール1を内部に平行に複
数列に並べて収納しており、内部を通過する空気で電源
モジュール1を冷却するようにしている。
るいは静電容量の大きなスーパーキャバシタを直線状に
接続したもので、電源モジュール1は、たとえば、6本
の二次電池6を、直線状に直列に連結している。スーパ
ーキャバシタを使用する電源モジュールは、複数のスー
パーキャバシタを並列または直列に接続している。ただ
し、電源モジュールは、1本の二次電池やスーパーキャ
バシタで構成することもできる。図5に示す電源モジュ
ール1は、円筒型の二次電池6を皿状接続体7で直線状
に連結している。電源モジュール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。
する構造を、図5と図6に示している。この構造の電源
モジュール1は、皿状接続体7の円盤部7Aを、円筒型
の二次電池6の正極に溶接して接続している。皿状接続
体7の円盤部7Aは、二次電池6の正極に溶接するプロ
ジェクション7aを設けている。皿状接続体7のプロジ
ェクション7aが正極に溶接されるとき、プロジェクシ
ョン7aの上面に溶接用電極棒が押圧される。皿状接続
体7と二次電池6とのショートを阻止するために、皿状
接続体7と二次電池6との間に、リング状に絶縁体8が
挟着される。
の内側に二次電池6を挿入して、フランジ部7Bを二次
電池6の負極である外装缶6Aに溶接する。フランジ部
7Bも、円盤部7Aと同じように、内面に設けたプロジ
ェクション7aを外装缶6Aに溶接する。このとき、フ
ランジ部7Bには、プロジェクション7aの外側に溶接
用電極棒が押圧される。
が、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
電源モジュールは、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、電源モジュールは、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。
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。
た電源モジュール1は、二次電池6の正極側には正極端
子5Aを接続し、負極側には負極端子5Bを接続する。
ル−水素電池である。ただ、電源モジュール1の二次電
池6は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン二
次電池等を使用することもできる。
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、電池温度で電気抵抗が変化する
に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、電源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、表
面を被覆する熱収縮チューブ等で二次電池の表面に固定
される。
すように、両面に対向して、第1表面プレート2aと第
2表面プレート2bを有する箱形で、第1表面プレート
2aと第2表面プレート2bと平行な面内に、複数列に
電源モジュール1を横に並べて配設している。図のホル
ダーケース2は、内部に2段10列に電源モジュール1
を収納している。
と、蓋ケース2Aの間に配設される中間ケース2Bとを
備える。蓋ケース2Aは、第1表面プレート2aを一体
成形している第1蓋ケースと、第2表面プレート2bを
一体成形している第2蓋ケースとからなる。蓋ケース2
Aと中間ケース2Bは、全体をプラスチックで成形して
おり、これ等を組み立ててホルダーケース2としてい
る。
に示すように、横に並べて収納している電源モジュール
1の間に隔壁3を設けている。隔壁3は、第1表面プレ
ート2aと第2表面プレート2bまで延長されて、内部
を複数の区画室4に区画している。図に示すホルダーケ
ース2は、隔壁3を、蓋ケース2Aに一体成形している
両側部3Aと、中間ケース2Bに一体成形している中央
部3Bとの3領域に分割し、その境界を隙間なく当接し
ている。この構造の隔壁3は、両側部3Aを、第1表面
プレート2aと第2表面プレート2bに連結する構造と
なる。ただし、図示しないが、隔壁の全体を蓋ケースに
一体成形し、あるいは、中間ケースに一体成形すること
もできる。中間ケースに全体を一体成形している隔壁
は、その両側縁を第1表面プレートと第2表面プレート
の内面に当接する位置まで延長して、空気漏れしないよ
うに第1表面プレートと第2表面プレートに密着させ
る。
配設される。図のホルダーケース2は、各々の区画室4
に2段2列に電源モジュール1を収納している。電源モ
ジュール1を区画室4の定位置に配設するために、図4
に示すように、区画室4の内面に突出して、保持リブ1
0を一体成形している。保持リブ10は、蓋ケース2A
と中間ケース2Bに一体成形して設けられ、蓋ケース2
Aと中間ケース2Bの保持リブ10で電源モジュール1
を挟着して定位置に保持する。電源モジュール1は、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、保持リブ10で保持される。保持リブ10は、
電源モジュール1に対して横方向に延長して設けられ
る。
ジュール1を均一に冷却するために、区画室4は、電源
モジュール1の中央に位置して拡散プレート11を配設
している。拡散プレート11は、横断面を十字状とし、
電源モジュール1の縦方向に延長して設けられる。拡散
プレート11は中間ケース2Bに一体成形して設けられ
る。拡散プレート11は、一定の間隔で設けている複数
の保持リブ10を介して中間ケース2Bに連結される。
拡散プレート11は、4本の電源モジュール1の隙間に
向かって延長される十字状で、区画室4を通過する冷却
空気を矢印で示すように、拡散させて全体の電源モジュ
ール1を均一に冷却する。したがって、十字状の拡散プ
レート11は、電源モジュール1表面との間に空気を通
過できる隙間を設けている。
壁3の両側に分流リブ12を設けている。分流リブ12
は、中間ケース2Bに一体成形して設けられる。分流リ
ブ12は、2段に配列している電源モジュール1の間に
あって、表面プレートと平行な方向に延長して設けられ
る。この分流リブ12は、拡散プレート11で分流され
た冷却空気を、さらに図の矢印で示すように分流して、
電源モジュール1の全面を均一に冷却する。
2段に2本の電源モジュール1を収納することもでき
る。このホルダーケース2は、隔壁3の両側に分流リブ
12を一体成形して設けている。分流リブ12は、電源
モジュール1と区画室4の内面との間を通過する空気の
流動方向を、矢印で示すように変更して、2段の電源モ
ジュール1の間を効率よく冷却する。
ように、1段に電源モジュール1を収納することもでき
る。このホルダーケース2は、中間ケースを省略して、
上下の蓋ケース2Aで構成している。上下の蓋ケース2
Aは、電源モジュール1の間に隔壁3を一体成形して設
けており、これらの隔壁3で内部を複数の区画室4に区
画している。図に示すホルダーケース2は、各区画室4
に2列に電源モジュール1を配設すると共に、図におい
て右端の区画室4には1列に電源モジュール1を配設し
ている。ただ、ホルダーケースは、各区画室に、1列に
電源モジュールを配設することも、3列以上に電源モジ
ュールを配設することもできる。
分流された冷却空気を通過させる。このことを実現する
ために、第1表面プレート2aを貫通して、各々の区画
室4を分流して空気を流入させる流入口13を開口して
おり、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口14を開口している。
電源モジュール1の間を溝形に成形している。溝形は、
電源モジュール1の谷間の部分で、表面プレートを電源
モジュール1の表面に沿わせる形状である。図2ないし
図4のホルダーケース2は、溝形に成形している底の部
分に、スリット状に空気の流入口13を開口し、溝形に
成形している中間にスリット状の排気口14を開口して
いる。図7のホルダーケース2は、溝形に成形している
中間にスリット状の流入口13と排気口14を開口して
いる。図8に示すホルダーケース2は、溝形に成形して
いる底の部分の近傍に、スリット状に空気の流入口13
と排気口14を開口している。さらに、図8の排気口1
4は、溝形の底部に対称な位置には配設されず、多少偏
在して開口している。さらに、図9のホルダーケース2
は、溝形に成形している底の部分に、スリット状に空気
の排気口14を開口し、溝形に成形している中間にスリ
ット状の流入口13を開口している。スリット状の流入
口13と排気口14は、電源モジュール1の縦方向に延
長して開口される。この形状のホルダーケース2は、電
源モジュール1の表面に沿って、冷却空気を速やかに流
動させて、効率よく冷却できる特長がある。
の表面に空気の流入ダクト15を設けている。流入ダク
ト15はファン9に連結され、ファン9は流入ダクト1
5に冷却空気を強制的に供給する。流入ダクト15の冷
却空気は、各々の流入口13に分流されて、各々の区画
室4に流入される。全ての区画室4に均一に冷却空気を
通過させるために、図の装置は、流入ダクト15の上流
側の流入口13を、下流側の流入口13よりも小さくし
ている。流入ダクト15の上流側は、ファン9から供給
される冷却空気の圧力が高いので、小さい流入口13か
ら多量の空気が供給される。流入ダクト15の下流側に
おいては、冷却空気の圧力が低くなるので、流入口13
を大きくして区画室4に供給される空気量を多くしてい
る。したがって、この構造の装置は、全ての区画室4に
均一に冷却空気を供給できる。
2表面プレート2bの表面に空気の排出ダクト16を設
けている。排出ダクト16はファン9に連結され、ファ
ン9は排出ダクト16の冷却空気を強制的に吸引して排
気する。排出ダクト16は、各々の区画室4から排出さ
れる空気を一緒にして排気する。各々の区画室4に均一
に冷却空気を通過させるために、図8と図9の装置は、
排出ダクト16の上流側の排出口14を、下流側の排出
口14よりも大きくしている。排出ダクト16の下流側
は、ファン9で効率よく冷却空気が吸引されるので、小
さい排出口14から多量の空気が排出される。したがっ
て、この構造の装置は、全ての区画室4に均一に冷却空
気を通過できる。
ト16の上流側の排出口14に対向する流入口13を、
下流側の排出口14に対向する流入口13よりも小さく
している。流入口13は、図において、右側から左側に
向かって次第に小さくしている。この電源装置は、狭い
流入口13から流入される空気の流速を、広い流入口1
3から流入される空気よりも速くできる。このため、フ
ァン9から離れた位置にある電源モジュール1であって
も効率よく冷却できる。図に示す電源装置は、ファン9
で冷却空気を強制的に吸引してホルダーケース2に送風
しているが、ファンで冷却空気をホルダーケースに強制
的に供給して、電源モジュールを冷却することもでき
る。
収納している電源モジュール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、両面に対
向して第1表面プレートと第2表面プレートを有する箱
形のホルダーケースの内部に、第1表面プレートと第2
表面プレートと平行な面内に複数列に並べて複数本の電
源モジュールを収納しており、さらに、ホルダーケース
は、隔壁で内部を複数の区画室に区画して、各々の区画
室に電源モジュールを配設しており、さらにまた、ホル
ダーケースは、第1表面プレートを貫通して、各々の区
画室に分流して空気を流入させる流入口を開口すると共
に、第2表面プレートを貫通して、各々の区画室の空気
を外部に排出する排気口を開口しているからである。こ
の電源装置は、ファンでもって、第1表面プレートの流
入口から区画室に空気を流入させて、第2表面プレート
の排気口から区画室の空気を排気できるので、区画室の
電源モジュールを効率よく冷却できる。
視図
ルの側面図
…中間ケース 2a…第1表面プレート 2b…第2表面プレート 3…隔壁 3A…両側部 3B
…中央部 4…区画室 5…電極端子 5A…正極端子 5B
…負極端子 6…二次電池 6A…外装缶 7…皿状接続体 7A…円盤部 7B
…フランジ部 7a…プロジェクション 8…絶縁体 9…ファン 10…保持リブ 11…拡散プレート 12…分流リブ 13…流入口 14…排気口 15…流入ダクト 16…排出ダクト 21…電源モジュール 22…ホルダーケース 23…流入口 24…排出口 25…冷却調整フィン
Claims (8)
- 【請求項1】 複数本の電源モジュール(1)と、この電
源モジュール(1)を内部に平行に複数列に並べて収納し
ており、かつ、内部を通過する空気で収納している電源
モジュール(1)を冷却するホルダーケース(2)と、ホルダ
ーケース(2)に冷却空気を強制的に供給または吸引して
送風するファン(9)とを備え、 ホルダーケース(2)は両面に対向して、第1表面プレー
ト(2a)と第2表面プレート(2b)を有する箱形で、第1表
面プレート(2a)と第2表面プレート(2b)と平行な面内
に、複数列に電源モジュール(1)を横に並べて配設して
おり、 さらに、ホルダーケース(2)は、横に並べて収納してい
る電源モジュール(1)の間に隔壁(3)を設け、この隔壁
(3)を第1表面プレート(2a)と第2表面プレート(2b)ま
で延長して、内部を複数の区画室(4)に区画して、各々
の区画室(4)に電源モジュール(1)を配設しており、 さらにまた、ホルダーケース(2)は、第1表面プレート
(2a)を貫通して、各々の区画室(4)に分流して空気を流
入させる流入口(13)を開口しており、かつ、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
に排出する排気口(14)を開口しており、 ファン(9)でもって、第1表面プレート(2a)の流入口(1
3)から区画室(4)に空気を流入させて、第2表面プレー
ト(2b)の排気口(14)から区画室(4)の空気を排気して、
区画室(4)の電源モジュール(1)を冷却するようにしてな
る電源装置。 - 【請求項2】 第1表面プレート(2a)の表面に空気の流
入ダクト(15)を設けている請求項1に記載の電源装置。 - 【請求項3】 第1表面プレート(2a)に開口している流
入口(13)が、流入ダクト(15)の上流側を下流側よりも小
さくしている請求項2に記載の電源装置。 - 【請求項4】 第2表面プレート(2b)の表面に空気の排
出ダクト(16)を設けている請求項1に記載の電源装置。 - 【請求項5】 第2表面プレート(2b)に開口している排
気口(14)が、排出ダクト(16)の上流側を下流側よりも大
きくしている請求項4に記載の電源装置。 - 【請求項6】 流入口(13)と排気口(14)が、電源モジュ
ール(1)の縦方向に延長しているスリットである請求項
1に記載の電源装置。 - 【請求項7】 各々の区画室(4)に、1〜4本の電源モ
ジュール(1)を配設している請求項1に記載の電源装
置。 - 【請求項8】 各々の区画室(4)に、互いに離して2段
2列の電源モジュール(1)を配設しており、電源モジュ
ール(1)の中央に通過する空気の拡散プレート(11)を配
設している請求項1に記載の電源装置。
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