JP2002367684A - 電池電源装置 - Google Patents
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Abstract
る電池性能の低下を回避するとともに、電子部品の結露
による電池性能の低下を回避する。 【解決手段】複数個の単電池11aを電気的かつ機械的
に直列接続してロッド状に構成された複数本の電池モジ
ュール11が、ホルダー12内に相互に平行な状態で立
体的に保持された電池パック10が設けられている。電
池パック10の内部には、複数の通風孔11cを通っ
て、それぞれ、空気が流入および流出するようになって
おり、ホルダー12内を通流する空気の流速分布が均一
になるように、流入側および流出側における各通風孔1
2cの開口面積の分布が設定されている。
Description
少なくとも一部として使用するHEV、PEV、FCE
Vなどの電気自動車に好適に使用される電池電源装置に
関する。
動車は、その電動機を駆動するために高電圧の電池電源
装置を搭載している。従来の電池電源装置の概略構成
を、図3に示す。
収容された電池パック2を備えている。電池パック2
は、それぞれがロッド状に構成された複数本の電池モジ
ュール3と、ホルダー4とを有しており、ホルダー4内
に各電池モジュール3が、相互に平行な状態で立体的に
配置されている。各電池モジュール3は、それぞれ、複
数個の単電池5を電気的かつ機械的に直列接続すること
により構成されており、それぞれが、ホルダー4の両側
に設けられた各エンドプレート4aによって、保持され
ている。電池パック1における各電池モジュール3は、
それぞれ相互に電気的に直列あるいは並列に接続されて
いる。これにより、多数の単電池5が電気的に直列に接
続されて、所定の高電圧が得られる。
は、ホルダー4内に並列に配置された複数本の電池モジ
ュール3の性能を維持するために、各電池モジュール3
の温度上昇を抑制する必要がある。このため、電池パッ
ク2は、ホルダー4内に流入した冷媒である空気が、各
電池モジュール3の一方の端部から他方の端部に沿っ
て、それぞれの周囲を流通するように構成されている。
また、このために、電池パック2の両端部には、吸気側
ダクト6および排気側ダクト7がそれぞれ設けられてお
り、吸気側のダクト6内には冷却ファン8が設けられて
いる。吸気側ダクト6および排気側ダクト7は、それぞ
れ、ケース1の外部に突出した状態になっている。
ン8が作動すると、ケース1外の空気が吸気側のダクト
6を介してケース1内の電池パック2に供給され、電池
パック2内の各電池モジュール3の周囲を、各電池モジ
ュール3に沿って通流する。これにより、各電池モジュ
ール3が冷却される。各電池モジュール3を冷却した空
気は、排気側のダクト7を介してケース1の外部へ排出
される。
電源装置においては、 電池パック2におけるホルダー
4の各エンドプレート4aに、空気が通流するように、
多数の通風孔4bが、それぞれ設けられている。各エン
ドプレート4aに設けられた各通風孔4bは、それぞれ
等しい大きさおよび形状になっており、各エンドプレー
ト4aの全面にわたって均一に分布している。また、吸
気側のダクト6は、その断面積が、空気の通流方向の上
流側から下流側になるにつれて、順次、大きくなってお
り、また、排気側ダクト7は、反対に、その断面積が、
空気の通流方向の上流側から下流側になるにつれて、順
次、小さくなっている。また、空気の粘性により、ダク
ト壁面近傍では、空気の流速が低下する。
る空気は、エンドプレート4aに対して均一な流速分布
にはならず、エンドプレート4aのそれぞれの大きさが
等しい各通気孔4bを通ってホルダー4内に流入した空
気は、均一な流速分布でホルダー4の内部を通流しな
い。その結果、ホルダー4の内部において、空気の流速
分布が不均一になって、その流量も不均一になるという
問題がある。
面における中央部において、空気の流速が最大になって
おり、左右方向および上下の両側になるにつれて、順次
流速が低下している。従って、空気の通流方向の直交す
る断面における中央部から周縁側になるにつれて、冷却
のために使用される空気の流量が少なくなっており、そ
の周縁部側に位置する電池モジュール3ほど、効率よく
冷却されず、ホルダー4内の各電池モジュール3が均等
に冷却されないという問題がある。
上、圧力損失が大きな形状とされることによっても、ホ
ルダー4内の電池モジュール3を効率よく均一に冷却す
ることができない。
8が設けられているために、冷却ファン8が駆動される
ことによって発熱し、それにより、ホルダー4内に流入
する空気が加熱されるおそれがある。その結果、ホルダ
ー4内の電池モジュールを効率よく冷却することができ
ないという問題もある。
装備される各種の電子機器は、電池パック2と共にケー
ス1内に収容されているが、ケース1内に結露が生じる
ことによって、電子部品に錆、ショートの発生、あるい
は劣化が促進されるおそれがある。
性能低下の原因になる。
あり、その目的は、電池モジュールに対する冷却能力の
不均一を解消して、電池モジュールを効率よく均一に冷
却することができる電池電源装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、電池パック内の電子部品の結
露による劣化等を防止することができる電池電源装置を
提供することにある。
め、本発明の電池電源装置は、複数個の単電池を電気的
かつ機械的に直列接続した複数個の電池モジュールがホ
ルダー内に収容され、各単電池および/または各電池モ
ジュールの周囲を冷媒が通流する電池パックを有する電
池電源装置であって、該電池パックは、複数の通風孔を
有し、前記通風孔は流入側および流出側の少なくともい
ずれか一方における各通風孔の開口面積の分布が、各単
電池および/または各電池モジュールを通流する冷媒の
流量分布が均一になるように設定されていることを特徴
とする。
トに形成されていることが好ましい。
および/または各電池モジュールの周囲を通流する冷媒
の流量分布が均一となり、各単電池および/または各電
池モジュールを均一に冷却することができる。
置は、複数個の単電池を電気的かつ機械的に直列接続し
た複数個の電池モジュールが、ホルダー内に収容され、
各単電池および/または各電池モジュールの周囲を冷媒
が通流するようになった電池パックと、該電池パック
を、その周囲に空間が形成された状態で収容するケース
とを具備し、該ケースの外部の冷媒が、ダクトを介して
電池パックの内部に流入するとともに、前記電池パック
内の冷媒が、該ケース内の空間を介して、ケースに設け
られた排気口から外部に排出されることを特徴とする。
の電子機器が設けられていることが好ましい。
側に冷却ファンが配置されていることが好ましい。
路として積極的に活用すると共に、ケース空間内に設置
されている電子部品の結露による劣化等を防止できる。
の単電池を電気的かつ機械的に直列接続した複数個の電
池モジュールがホルダー内に収容され、各単電池および
/または各電池モジュールの周囲を冷媒が通流するよう
になった電池パックと、該電池パックを、その周囲に空
間が形成された状態で収容するケースと、該電池パック
内に冷媒を強制的に通流させる冷却手段とを具備した電
池電源装置において、該ホルダーの側面プレートに設け
られた複数の通風孔を通って各単電池および/または各
電池モジュールのそれぞれの周囲に冷媒が流入および流
出するようになっており、各単電池および/または各電
池モジュールのそれぞれの周囲を通流する冷媒の流量分
布が均一になるように、流入側および流出側の少なくと
もいずれか一方における各通風孔の開口面積の分布が設
定されているとともに、前記冷却手段が、該電池パック
の冷媒通流方向下流側に設けられた冷却ファンによって
該ケースの外部の冷媒をダクトを介して電池パックの内
部に流入させて、該ケース内の空間を介して、ケースに
設けられた排気口から外部に排出する構成になっている
ことを特徴とする。
の実施の形態を説明する。
一例を示す分解斜視図である。この電池電源装置は、例
えばHEVに搭載されて使用されるものであり、高電圧
電源としての電池パック10と、この電池パック10を
収容するケース20と、電池パック10の吸気側に設け
られたダクト30と、電池パック10の排気側に設けら
れたフード40と、電池バック10と共にケース20内
に収容された電池パック用の電子機器50とを備えてい
る。
池パック10およびその近傍部分の排気側からの斜視図
である。電池パック10は、図2に示すように、それぞ
れがロッド状に構成された所定本数の電池モジュール1
1と、各電池モジュール11を相互に平行な状態で立体
的に保持する樹脂製のホルダー12とを有している。各
電池モジュール11は、所定個数の単電池11aを電気
的かつ機械的に直列接続することによって構成されてい
る。
ー本体12aと、このホルダー本体12aの両端開口部
にそれぞれ嵌合する一対のエンドプレート12bとを有
している。各エンドプレート12bは、ホルダー12内
に供給される冷媒としての冷却風の流量調整プレートを
兼ねており、ホルダー本体12aに一体的に連結されて
いる。隣接する電池モジュール11は、隣接する端部同
士の極性が異なるように、相互に反転した状態で配置さ
れており、各エンドプレート12bは、ホルダー本体1
2a内において、相互に適当な間隔をあけて平行に配置
された各電池モジュール11の端部を、それぞれ支持し
ている。
ール11の各端部にそれぞれ設けられた端子部が嵌合す
る開口部12dが、それぞれ設けられている。また、隣
接する一対の電池モジュール11の端子部同士を相互に
接続するバスバーが、モールド成形によって、各エンド
プレート12b内に埋め込まれた状態で設けられてい
る。各バスバーの両端部は、隣接する一対の電池モジュ
ール11の各端子部が嵌合する開口部12d内に突出し
ており、ナット構造をした1組の端子部にボルトがねじ
込まれることによって、1組の端子部と、それぞれ電気
的かつ機械的に接続される。
ュール11とが電気的に接続されることにより、ホルダ
ー12内の全ての電池モジュール11が電気的に直列に
接続される。また、1つのバスバーと一対の電池モジュ
ール11とが機械的に接続されることにより、各電池モ
ジュール11の各端部の端子部が、各エンドプレート1
2bにそれぞれ固定される。
2内に吸気側から排気側へ冷媒である空気を通流させる
ために、多数の通風孔12cが設けられている。各通風
孔12cは、各電池モジュール11の端部が挿入される
各開口部12dに対して、上下方向および左右方向にそ
れぞれずれた状態でそれぞれ配置されている。
bの中央部から左右方向の両側、および上下方向の両側
になるにつれて、それぞれの開口面積が、順次大きくな
るように、それぞれ構成されている。
ルダー本体12aにおける各側面にそれぞれ設けられた
各一対の脚部12eにより、図1に示すように、ケース
20内に固定されている。また、電池パック10の各タ
ーミナル13および14は、導電ケーブル13aおよび
14aによって、それぞれケース20の外部に引き出さ
れている。
したケース本体21と、ケース本体21の開口部を閉鎖
するように装着される蓋体22とを有している。ケース
本体21の各側部には、車両への取り付けに使用される
各一対の取り付け部23がそれぞれ設けられている。こ
のケース20内には、電池パック10が、その周囲に十
分な広さの空間70を有した状態で収容されて固定され
ている。ケース本体21の一方の端部には、吸気口21
aと、排気口21bとが、相互に隣接して設けられてい
る。吸気口21aは、ケース本体21内に収容された電
池パック10の吸気側の端面に対向している。
ト30は、一方の端部が、電池パック10の吸気側の端
部に接続されており、電池パック10から離れるにつれ
て、順次、断面積が小さくなったロート状に形成されて
いる。ダクト30の中央部には、ケース20のケース本
体21に設けられた吸気口21a内に挿入されるように
突出した接続管部32が形成されている。この接続管部
32は、吸気口21aを通って、ケース本体21の外部
へ突出している。
ド40は、電池パック10から離れるにつれて、順次、
断面積が小さくなっており、その中央部に、開口部41
が設けられている。そして、この開口部41内に冷却フ
ァン60が取り付けられている。
フード40内に設けられた冷却ファン60は、電池パッ
ク10内の空気を吸引することにより、吸気側のダクト
30を通してケース20の外部から電池パック10内へ
空気を導入し、電池パック10内をダクト30側からフ
ード40側に通流させた後に、ケース20の内部へ直接
排出する。ケース20の内部に排出された空気は、電池
パック10の周囲に形成されたケース20内の空間70
を通って、吸気口21aおよび排気口21bが設けられ
たケース本体21の端面側に通流し、ケース本体21の
端面に設けられた排気口21bからケース20の外部へ
排出される。
を通流する空気と接触するように、ケース本体21の内
面に、電池パック10の制御用の電子機器50が取り付
けられている。
ス20内に配置された電池パック10のフード40内に
設けられている冷却ファン60が駆動されることによ
り、電池パック10のホルダー12の内部の空気が吸引
されてホルダー12の外部に排出される。これに伴っ
て、ケース20の外部の空気が、ダクト30内に吸引さ
れる。
ー12の吸気側のエンドプレート12bに設けられた多
数の通風孔12cを通って、ホルダー12内に導入され
る。エンドプレート12bに設けられた多数の通風孔1
2cの開口面積は、ホルダー12の中央部に配置された
通風孔12cが小さく、左右および上下のそれぞれの両
側になるにつれて順次大きくなっているために、断面積
が、空気の下流側になるにつれて順次大きくなっている
ダクト30内にて、空気は、各電池モジュール11の1
本当りの流量が、ほぼ均一な状態となって、ホルダー1
2内に流入する。
モジュール11の周囲を、各電池モジュール11に沿っ
て通流して、他方のエンドプレート12bの各通風孔1
2cからフード40内に排出される。
数の通風孔12cの開口面積も、ホルダー12の中央部
に配置された通風孔12cが小さく、左右および上下の
それぞれの両側になるにつれて順次大きくなっているた
めに、空気の通流方向下流側になるにつれて断面積が順
次小さくなったフード40内にて、各電池モジュール1
1の1本当りの空気の流量をほぼ均一に維持できる。
なった空気によって、各電池モジュール11が冷却され
る。従って、ホルダー12内の各電池モジュール11
は、全体にわたってほぼ均一に効率よく冷却される。
って、ケース20内に排出された空気は、ケース20内
に配置された電池パック10の周囲の空間70を通っ
て、排気口21bが設けられた端面側に通流し、その排
気口21bからケース20の外部へ排出される。
る空気は、フード40の開口部41から、直接、ケース
20の内部に排出されて、ケース20と電池パック10
の周囲を通過しているために、大きな圧力損失を防止し
ている。その結果、ホルダー12内の空気の流量が低下
するおそれがなく、電池モジュール11を効率よく冷却
することができる。
は、電池モジュール11を冷却することにより、絶対温
度が上昇して、相対湿度が低下した状態になっているた
めに、ケース20内に配置された電池バック10用の電
子機器50が、このように相対湿度が低下した空気と接
触することによって、電子機器50に結露が生じること
が防止される。その結果、結露に起因する錆、劣化、シ
ョート等の発生が防止される。
発熱するが、電池パック10の排気側に配置されている
ために、各電池パック10内に吸引される空気を加熱す
るおそれがなく、従って、このように加熱されない空気
によって、電池パック10内の各電池モジュール11
は、効率よく冷却される。
に、各電池モジュール11を効率よく冷却することがで
きるために、電池性能の低下が効果的に抑制される。
両側に設けられた各エンドプレート12bのそれぞれに
おいて、開口面積の異なる複数種類の通風孔12cを配
置する構成であったが、いずれか一方のエンドプレート
12bにのみ、開口面積の異なる複数種類の通風孔12
cを配置する構成であってもよい。また、開口面積の異
なる複数種類の通風孔12cを配置する構成に代えて、
等しい開口面積の多数の通風孔12cを、中央部におけ
る配置個数を多く、周縁部において、配置個数を少なく
なるように分布するようにしてもよい。また、両者を併
用するようにしてもよい。
ず、三角形、四角形、スリット状等であってもよい。
cを設ける構成に代えて、通風孔12cのみが設けられ
たプレートをホルダー12に設けるようにしてもよい。
電池パックの電池モジュールは、ロッド状に構成されて
いたが、これに限定されず、角形単電池によって電池モ
ジュールを構成してもよい。この場合にも、電池モジュ
ールの周囲に空気の流通路が確保される。さらには、角
形単電池を内部接続方式にて接続して電池モジュールを
構成してもよい。
電池パックの少なくとも一方の端部に、電池パック内に
配置された複数本の電池モジュールの各周囲を均一な流
量の冷媒が通流するように、多数の通風孔の開口面積の
分布が設定されているために、電池モジュールを均一に
しかも、効率よく冷却することができる。
されるようにケース内に収容し、ケース外部の空気をダ
クトを介して吸引するとともに、電池パック内の冷媒
を、直接、ケース内に排出してケースに設けられた排気
口から排出する構成になっているために、電池モジュー
ルに対する冷却能力の低下を抑制できる。
ックから排出される冷媒と接触するように配置すること
により、電子部品の結露を防止できる。
配置されていることにより、電池モジュールの冷却に使
用される空気の冷却ファンの発熱による加熱を回避する
ことができるために、電池モジュールに対する冷却能力
の低下を抑制できる。
す分解斜視図である。
その近傍の分解斜視図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数個の単電池を電気的かつ機械的に直
列接続した複数個の電池モジュールがホルダー内に収容
され、各単電池および/または各電池モジュールの周囲
を冷媒が通流する電池パックを有する電池電源装置であ
って、 該電池パックは、複数の通風孔を有し、前記通風孔は流
入側および流出側の少なくともいずれか一方における各
通風孔の開口面積の分布が、各単電池および/または各
電池モジュールを通流する冷媒の流量分布が均一になる
ように設定されていることを特徴とする電池電源装置。 - 【請求項2】 前記通風孔は、前記ホルダーの側面プレ
ートに形成されている請求項1に記載の電池電源装置。 - 【請求項3】 複数個の単電池を電気的かつ機械的に直
列接続した複数個の電池モジュールが、ホルダー内に収
容され、各単電池および/または各電池モジュールの周
囲を冷媒が通流するようになった電池パックと、 該電池パックを、その周囲に空間が形成された状態で収
容するケースとを具備し、 該ケースの外部の冷媒が、ダクトを介して電池パックの
内部に流入するとともに、前記電池パック内の冷媒が、
該ケース内の空間を介して、ケースに設けられた排気口
から外部に排出されることを特徴とする電池電源装置。 - 【請求項4】 前記ケース内の空間に電池パック用の電
子機器が設けられている請求項3に記載の電池電源装
置。 - 【請求項5】 前記電池パックの冷媒通流方向下流側に
冷却ファンが配置されている請求項3に記載の電池電源
装置。 - 【請求項6】 複数個の単電池を電気的かつ機械的に直
列接続した複数個の電池モジュールがホルダー内に収容
され、各単電池および/または各電池モジュールの周囲
を冷媒が通流するようになった電池パックと、 該電池パックを、その周囲に空間が形成された状態で収
容するケースと、 該電池パック内に冷媒を強制的に通流させる冷却手段と
を具備した電池電源装置において、 該ホルダーの側面プレートに設けられた複数の通風孔を
通って各単電池および/または各電池モジュールのそれ
ぞれの周囲に冷媒が流入および流出するようになってお
り、各単電池および/または各電池モジュールのそれぞ
れの周囲を通流する冷媒の流量分布が均一になるよう
に、流入側および流出側の少なくともいずれか一方にお
ける各通風孔の開口面積の分布が設定されているととも
に、前記冷却手段が、該電池パックの冷媒通流方向下流
側に設けられた冷却ファンによって該ケースの外部の冷
媒をダクトを介して電池パックの内部に流入させて、該
ケース内の空間を介して、ケースに設けられた排気口か
ら外部に排出する構成になっていることを特徴とする電
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