JP2005183241A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡単な構造で、多数の電源モジュールの温度差を理想的な状態まで小さくする。
【解決手段】車両用の電源装置は、複数本の電源モジュール１を収納するバッテリーケース２と、バッテリーケース２に冷却空気を送風する送風ファン３Ａと、電源モジュール１の温度を検出して送風ファン３Ａの運転を制御する制御回路２６とを備える。バッテリーケース２は、内部を複数の区画室５に区画して各々の区画室５に複数の電源モジュール１を配置している。各々の区画室５には、別々に送風ファン３Ａを連結して、各々の送風ファン３Ａの運転を別々に制御している。制御回路２６は、各々の区画室５の電源モジュール１の温度から区画室５の電池温度の温度差を検出し、この温度差が設定温度差よりも大きくなると、電池温度の低い区画室５に連結している送風ファン３Ａの電源スイッチ２９をオンオフに切り換えて供給電力を制限する。
【選択図】図２

Description

本発明は、主として、ハイブ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車両用の電源装置に関し、とくに多数の電源モジュールを温度差ができないように冷却する電源装置に関する。

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の出力で自動車を加速するので、１００〜２００Ａと極めて大きな電流が流れる。さらに、短時間で急速に充電するときにも大きな電流が流れる。

電源モジュールを大電流で充放電する電源装置は、電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。とくに、多数の電源モジュールをバッテリ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するからである。

多数の電源モジュールをバッテリーケースに収納して、各々の電源モジュールを均一に冷却する構造は開発されている。（特許文献１参照）
特開２００２−１４１１１３号公報

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、複数本の電源モジュール４１をバッテリーケース４２の内部に平行に並べて収納している。さらに、各々の電源モジュール４１を均一に冷却するために、送風ファン４３で送風される空気を、各々の電源モジュール４１に分流して流す構造としている。すなわち、分流された空気でもって、各々の電源モジュール４１を独立して冷却するようにしている。この構造は、均一に空気を分流して、各々の電源モジュール４１に均一に冷却できる。しかしながら、この構造のバッテリーケース４２によっても、電源モジュール４１を大電流で充放電する極めて厳しい使用環境においては、電源モジュール４１に温度差ができる。このため、厳しい使用環境においても、電源モジュール４１の温度差をさらに少なくすることが要求されている。送風ファンの送風空気量を多くして電源モジュールの温度を低下することで、原理的には温度差を小さくすることは可能であるが、必ずしもこの方法では好ましい状態まで温度差を小さくできない。また、この方法によると、送風ファンの消費電力が増加し、また送風ファンの騒音も大きくなる弊害が発生する。

本発明は、多数の電源モジュールの温度差をさらに小さく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、極めて簡単な構造で、多数の電源モジュールの温度差を理想的な状態まで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、複数本の電源モジュール１を収納するバッテリーケース２と、このバッテリーケース２に電源モジュール１を冷却する空気を送風する送風ファン３Ａと、電源モジュール１の温度を検出して電源モジュール１の温度で送風ファン３Ａの運転を制御する制御回路２６とを備える。バッテリーケース２は、内部を複数の区画室５に区画して、各々の区画室５に複数の電源モジュール１を配置している。各々の区画室５には、別々に送風ファン３Ａを連結しており、各々の送風ファン３Ａの運転を別々に制御して、各々の区画室５の送風量を別々に制御している。さらに、制御回路２６は、各々の区画室５に収納している電源モジュール１の温度から区画室５の電池温度の温度差を検出して、この温度差が設定温度差よりも大きくなると、電池温度の低い区画室５に連結している送風ファン３Ａの電源スイッチ２９をオンオフに切り換えて供給電力を制限して、電源モジュール１の温度差が少なくするように制御している。

本発明の電源装置は、送風ファン３Ａの電源スイッチ２９をオンオフに切り換える周波数を、１Ｈｚ〜１ＭＨｚとすることができる。さらに、本発明の電源装置は、電源スイッチ２９の１周期の時間に対するオン時間の割合を、５０〜９０％として送風ファン３Ａへの平均供給電力を制限することができる。

本発明の電源装置は、送風ファン３Ａへの平均供給電力を制限する時間を設定するタイマーを制御回路２６に備えて、このタイマーがカウントアップすると、全ての送風ファン３Ａの供給電力を制限しないで運転することができる。

本発明の電源装置は、バッテリーケース２の内部を第１室５Ａと第２室５Ｂとに分割して、第１室５Ａには第１送風ファン３Ａを、第２室５Ｂには第２送風ファン３Ａを連結することができる。

さらに、本発明の電源装置は、送風ファン３Ａへの平均供給電力を変更する電源モジュール１の設定温度差を１〜５℃とすることができる。

制御回路２６は、電源モジュール１の温度が設定温度よりも高くなると、全ての送風ファン３Ａを運転し、この運転状態において、区画室５の電池温度の温度差が設定温度よりも大きいと、電池温度の低い区画室５に連結している送風ファン３Ａへの平均供給電力を制限して運転することができる。

本発明の車両用の電源装置は、極めて簡単な構造で、多数の電源モジュールの温度差を理想的な状態まで小さくできる特長がある。それは、本発明の電源装置が、バッテリーケースの内部を複数の区画室に区画すると共に、各々の区画室には別々に送風ファンを連結して、各々の送風ファンの運転を別々に制御するようにしており、各々の区画室の電池温度の温度差が設定温度差よりも大きくなると、電池温度の低い区画室に連結している送風ファンの電源スイッチをオンオフに切り換えて供給電力を制限しているからである。平均供給電力が制限される送風ファンは、平均供給電力の制限されない送風ファンに比較して、送風される空気量が少なくなる。このため、電池温度の低い区画室に収納される電源モジュールの冷却量が、電池温度の高い区画室に収納される電源モジュールの冷却量よりも少なくなって、各々の区画室に収納される電源モジュールの温度差を小さくしながら冷却できる。とくに、本発明の電源装置は、送風空気量を少なくする送風ファンの電源スイッチを、制御回路でオンオフに切り換えて供給電力を制限するので、極めて簡単な構造としながら、多数の電源モジュールの温度差を理想的に小さくできる。

さらに、本発明の電源装置は、送風ファンの送風空気量を多くして電源モジュールの温度を低下させるのではなく、温度の低い電源モジュールに送風する送風ファンの供給電力を少なくして温度差を小さくするので、送風ファンの消費電力を増加させることなく、また送風ファンの騒音を大きくさせることなく理想的に電源モジュールの温度差を小さくできる特長もある。

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２ないし図５に示す電源装置は、複数本の電源モジュール１を収納するバッテリーケース２と、このバッテリーケース２の内部に送風して電源モジュール１を冷却する送風ファン３Ａと、電源モジュール１の温度を検出して電源モジュール１の温度で送風ファン３Ａの運転を制御する制御回路２６とを備える。バッテリーケース２は、内部に複数の列に電源モジュール１を平行に並べて収納しており、送風ファン３Ａで内部に送風される冷却空気で電源モジュール１を冷却するようにしている。

電源モジュール１は、複数の二次電池、あ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連結したものである。電源モジュール１は、４〜８本の、たとえば６本の二次電池を、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。電源モジュール１は、円筒型あるいは角型の二次電池を、金属板の皿状接続体を介して直線状に連結して、その両端には、正極端子と負極端子からなる電極端子を連結している。電極端子に金属板のバスバーをネジ止して、電源モジュール１は直列に、あるいは並列に連結される。

直列に連結される二次電池は、図示しないが、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、二次電池を放電または充電させる方向に、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、二次電池を放電または充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、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。

電源モジュール１の二次電池は、ニッケル−水素電池である。ただ、電源モジュールの二次電池は、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。

電源モジュール１は、表面に温度センサー２７を固定している。温度センサー２７は、電池温度を検出できる素子である。この温度センサー２７には、好ましくは、電池温度で電気抵抗が変化するサーミスタが使用される。温度センサー２７は、センサーリード２８を制御回路２６に接続して、制御回路２６で各々の電源モジュール１を温度を検出できるようにしている。温度センサー２７とセンサーリード２８は、接着して電源モジュール１の表面に固定され、あるいは、熱収縮チューブで電源モジュールの表面に固定される。図４の断面図に示す電源装置は、バッテリーケース２の内部に電源モジュール１を離して収納しているので、電源モジュール１を隣のものと絶縁する必要がない。このため、電源モジュール１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。

バッテリーケース２は、天板７と底板９の周囲を周壁１０で連結して内部を閉鎖構造の箱形としている。図のバッテリーケース２は、天板７と底板９を四角形として、四角形の箱形としている。バッテリーケース２は、内部に区画壁４を設けて、複数列の区画室５に区画している。区画壁４は、上端縁を天板７に、下端縁を底板９に連結して、隣接する区画室５が同一水平面に位置するように分割する。図のバッテリーケース２は、区画壁４を中央に設けて、内部を第１室５Ａと第２室５Ｂからなるふたつの区画室５に分割している。ただし、本発明の電源装置は、図６に示すように、バッテリーケース２を３列に分割し、あるいは図示しないが４列以上に分割することもできる。

各々の区画室５は、図４と図５の断面図に示すように、複数本の電源モジュール１を平行な姿勢で配設して、電源モジュール１の下方に流入ダクト１２を設けている。流入ダクト１２は、その一端を、周壁１０に開口している送風口１１に連結している。送風口１１は送風機構３の送風ファン３Ａに連結されて、送風ファン３Ａから供給される冷却空気を電源モジュール１の間に強制的に送風して冷却する。

バッテリーケース２は、電源モジュール１を冷却できる状態で定位置に保持するために、保持プレート８と天板７を設けている。複数本の電源モジュール１は、保持プレート８と天板７との間に、同一平面に位置して横に隣接するように平行に並べて配設される。

図４と図５のバッテリーケース２は、底板９と対向するように保持プレート８を設けて、保持プレート８と底板９との間に流入ダクト１２を設けている。保持プレート８は流入口１４を開口している。流入口１４は、流入ダクト１２に送風される冷却空気を、保持プレート８の上に配設している電源モジュール１に送風して冷却する。

図のバッテリーケース２は、電源モジュール１を簡単にセットできるように、上下の蓋ケースで構成している。蓋ケースは、保持プレート８と底板９を一体成形している底蓋ケース２Ｂと、天板７を一体成形している上蓋ケース２Ａとを備える。上蓋ケース２Ａと底蓋ケース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バッテリーケース２としている。

図４のバッテリーケース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１６を設けている。隔壁１６は、底蓋ケース２Ｂと上蓋ケース２Ａに一体成形して設けられて、保持プレート８から天板７まで延長されて、保持プレート８と天板７の内部を複数の独立室１７に区画している。底蓋ケース２Ｂと上蓋ケース２Ａに一体成形している隔壁１６は、その境界を隙間なく当接させて、互いに空気の流通しない独立室１７に区画している。

電源モジュール１は、各々の独立室１７に配設される。図のバッテリーケース２は、各々の独立室１７に１列の電源モジュール１を収納している。電源モジュール１を独立室１７の定位置に配設するために、図７に示すように、独立室１７の内面に突出して、保持凸部１８を設けている。保持凸部１８は、プラスチック製の保持プレート８と天板７に一体成形して設けられ、両方の保持凸部１８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、独立室１７の内面との間に、空気を通過できる隙間ができるように、保持凸部１８で保持される。図の保持凸部１８は、リブの形状として設けられて、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。

バッテリーケース２は、各々の独立室１７に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、図４のバッテリーケース２は、保持プレート８を貫通して、各々の独立室１７に分流して空気を流入させるように流入口１４を開口しており、天板７を貫通して、各々の独立室１７の空気を外部に排出する排気口１５を開口している。

この図のバッテリーケース２は、隣接して横に並べている電源モジュール１の間の谷間を溝形に成形して、独立室１７の内側における横断面の形状を八角形としている。この独立室１７は、横断面図の形状を方形状とする区画室に比較して、独立室１７の内面を電源モジュール１の表面に沿わせる形状に接近できる。独立室１７は、内面と電源モジュール１との間に空気を送風して電源モジュール１を冷却する送風冷却ダクト２１が設けられるが、内側の横断面形状を八角形とする独立室１７は、横断面形状を方形状とする区画室に比較して、送風冷却ダクト２１の間隔を均一にできる特長がある。

図４のバッテリーケース２は、独立室１７の中央部分に位置するように、隔壁１６と隔壁１６の間の中央部分にスリット状の流入口１４と排気口１５を開口している。バッテリーケース２は、保持プレート８に流入口１４を開口し、天板７に排気口１５を開口している。スリット状の流入口１４と排気口１５は、電源モジュール１の縦方向に延長して開口される。複数の排気口１５は、排気ダクト１３における冷却空気の流動方向に所定の間隔で配置されている。また複数の流入口１４は、流入ダクト１２における冷却空気の流動方向に離して、所定の間隔で開口される。この形状のバッテリーケース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。

図４の電源装置は、保持プレート８と底板９との間に流入ダクト１２を設けている。流入ダクト１２は送風ファン３Ａに連結され、送風ファン３Ａは流入ダクト１２に冷却空気を強制的に供給する。流入ダクト１２の冷却空気は、各々の流入口１４に分流されて、各々の独立室１７に流入される。全ての独立室１７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１２の上流側の流入口１４を、下流側の流入口１４よりも小さくしている。流入ダクト１２の上流側は、送風ファン３Ａ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１４から多量の空気が供給される。流入ダクト１２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１４を大きくして独立室１７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、全ての独立室１７に均一に冷却空気を供給できる。

バッテリーケース２は、図８に示すように、電源モジュール１を多段に収納することもできる。このバッテリーケース２は、冷却空気を中央部の流入ダクト１２から電源モジュール１に送風し、電源モジュール１を冷却した空気を排気ダクト１３から外部に排気する。

また、本発明の電源装置は、図９に示すように、送風ファン３Ａでバッテリーケース２の空気を吸引して、バッテリーケース２に収納している電源モジュール１を強制冷却することもできる。
なお、図８と図９の実施例において、図２ないし図５に示す実施例と同じ構成要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図３ないし図５に示すバッテリーケース２は、天板７の外側に天板７と対向するようにカバープレート６を固定して、カバープレート６と天板７との間に排気ダクト１３を設けている。このカバープレート６は、金属板とすることができる。金属製のカバープレート６は、耐荷重を大きくできる特長がある。ただ、カバープレート３は、プラスチックとすることもできる。排気ダクト１３は、天板７に設けた排気口１５を介して第１室５Ａと第２室５Ｂからなる各々の区画室５に連結される。天板７に設けている複数の排気口１５は、排気ダクト１３における冷却空気の流動方向に所定の間隔離されて配置される。

さらに、バッテリーケース２は、第１室５Ａと第２室５Ｂの区画室５の境界部分の上方に位置して、天板７よりも上方に突出するように支持分割リブ１９を設けている。支持分割リブ１９は、底蓋ケース２Ｂに一体的に成形される。底蓋ケース２Ｂは、区画壁４を保持プレート８と底板９に一体的に成形して設け、この区画壁４から上方に伸びるように支持分割リブ１９を設けている。図５のバッテリーケース２は、区画壁４の上に支持分割リブ１９を一体的に成形して設けている。この構造のバッテリーケース２は、支持分割リブ１９の垂直荷重を区画壁４で直接に支持して、支持分割リブ１９の耐荷重を大きくできる。このため、支持分割リブ１９の上に固定するカバープレート６の耐荷重を大きくできる。支持分割リブは必ずしも区画壁の上に配置する必要はない。図示しないが、支持分割リブは、区画室の境界部分の上方にはあるが、区画壁の上からずれる位置に配置することもできる。この支持分割リブは下端を天板に連結する。天板を区画壁で支持して、支持分割リブを天板を介して支持する。

図のバッテリーケース２は、第１室５Ａと第２室５Ｂの間、すなわち隣接する区画室５の間に一対の区画壁４を設けると共に、一対の区画壁４の上に一対の支持分割リブ１９も設けている。一対の支持分割リブ１９の間には、カバープレート６の内面に当接される連結部２０を設けている。連結部２０は、底蓋ケース２Ｂに一体的に成形して設けられる支柱である。この支柱である連結部２０の上端に、カバープレート６を貫通する止ネジ２２をねじ込んで、カバープレート６を連結部２０に固定している。図のバッテリーケース２は一対の支持分割リブ１９を設けているが、支持分割リブは１列とすることもでき、また支持分割リブの上面にカバープレートをネジ止して固定することもできる。

支持分割リブ１９は、カバープレート６の下面に当接されて、カバープレート６を下から支持して耐荷重を向上すると共に、排気ダクト１３を各々の区画室５の上方に配設される専用のダクトに分割して、排気ダクト１３を流れる空気を混流しなくして整流して、電源モジュール１の冷却効率を向上させる。図３のバッテリーケース２は、支持分割リブ１９でもって、排気ダクト１３を、第１室５Ａに連通される第１排気ダクト１３Ａと、第２室５Ｂに連通される第２排気ダクト１３Ｂとに分割している。支持分割リブ１９は、区画室５の境界の上方に配置されるので、支持分割リブ１９で分割される専用のダクトは、区画室５の上に配置される。すなわち、第１室５Ａの上には第１排気ダクト１３Ａが、第２室５Ｂの上には第２排気ダクト１３Ｂが設けられる。

バッテリーケース２は、各々の区画室５の上方に専用の排気ダクトを設けており、区画室５と排気ダクト１３との間にある天板７に排気口１５を開口しているので、各々の区画室５を通過して電源モジュール１を冷却した空気は、排気口１５から専用のダクトに排気される。すなわち、第１室５Ａを通過してここに配設される電源モジュール１を冷却した空気は、第１排気ダクト１３Ａに排気され、第２室５Ｂを通過してここに配設される電源モジュール１を冷却した空気は、第２排気ダクト１３Ｂに排気される。すなわち、各々の区画室５を通過した冷却空気は、排気ダクト１３で混合されることなく、排気ダクト１３を整流して排気される。

図３の電源装置は、排気ダクト１３の中間に支持分割リブ１９を設けて、排気ダクト１３を第１排気ダクト１３Ａと第２排気ダクト１３Ｂとからなる専用ダクトに分離しているが、排気ダクト１３の両側を開口している。排気ダクト１３の両側の開口部２３からバッテリーケース２の外部に排気される空気は、バッテリーケース２の側部に配設している制御用電子部品を冷却する。図１０の電源装置は、バッテリーケース２の両側に制御用電子部品２４を配置して、制御用電子部品２４とバッテリーケース２とをベースプレート２５に固定している。制御用電子部品２４は、電源モジュール１の充放電を制御する電子部品である。この構造の電源装置は、電源モジュール１の冷却空気を、制御用電子部品２４の冷却に併用するので、電子部品を冷却するために専用のファン等を設ける必要がなく、全体の冷却機構を簡単にできる。隙間に空気を通過させる制御用電子部品２４は、空気の通過抵抗がある。このため、排気ダクト１３の側部に制御用電子部品２４を配置する構造は、排気ダクト１３の側部を、一部の空気を通過させる状態で閉塞する構造となる。

以上の電源装置は、バッテリーケース２の内部を複数の区画室５に区画し、さらに各々の区画室５を通過した空気を、支持分割リブ１９で区画している専用ダクトに排気する。この構造の電源装置は、各々の区画室５から排気ダクト１３に排気される空気を混流させず、整流して流すことができる。このため、排気ダクト１３から効率よく空気を排気して、全ての電源モジュール１を効率よく、しかも温度差が小さくなる理想的な状態で冷却できる。たとえば、５．６Ａｈのニッケル水素電池を直列に連結してなる電源モジュール１を１０〜５０Ａと大きな電流で充放電して、電源モジュール１の温度上昇を検出すると、支持分割リブ１９を設けて排気ダクト１３を専用ダクトに分離して、各々の区画室５の空気を専用ダクトに排気する構造における電源モジュールの温度差が、支持分割リブを設けない構造における電源モジュールの温度差に対して５〜１０％も低減される。なお、この測定は、電源モジュールを充放電させる電流を１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、５０Ａと複数の電流値として測定したものを平均したものである。さらに、電源モジュール１を以上の電流値で充放電させる状態における、電源モジュール１の平均温度および電源モジュール１の最高温度も、支持分割リブを設けない構造に対して低下させることができる。

以上の構造は、同じ容量の送風機構３で電源モジュール１の温度を低く、しかも温度差を小さくするので、送風機構３の電力消費は増加せず、また騒音レベルも増加しない。さらに、支持分割リブ１９を設けて、支持分割リブ１９でカバープレート６を支持して、カバープレート６の耐荷重を著しく向上できる。とくに、区画室５の境界部分に支持分割リブ１９を設けるので、この支持分割リブ１９でもって、電源モジュール１の冷却効果を向上させながら、カバープレート６の変形しやすい中間部分を支持して、カバープレート６全体の耐荷重を著しく向上できる。

以上の電源装置は、排気ダクト１３の両側を開口してここから排気する空気で電子部品を冷却するが、排気ダクトの両側を側壁（図示せず）で閉塞することもできる。排気ダクトを支持分割リブで分離すると共に、排気ダクトの両側を側壁で閉塞する電源装置は、電源モジュールの温度差をさらに小さくできる。前述の測定と同様に、電源モジュールを充放電させる電流を１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、５０Ａとして、複数の電流値での測定を平均すると、支持分割リブと側壁を設ける構造における電源モジュールの温度差は、支持分割リブと側壁を設けない構造における電源モジュールの温度差に対して８〜１５％も低減される。さらに、電源モジュールを以上の電流値で充放電させる状態における、電源モジュールの平均温度および電源モジュールの最高温度も、支持分割リブと側壁のない構造に対して低下する。

以上の測定結果から、排気ダクト１３に支持分割リブ１９を設けることは、排気効率を向上させる。排気ダクトの側部を側壁で閉塞するよりも、区画室５の境界に支持分割リブ１９を設けて、区画室５の空気を独立して排気ダクト１３に排気することがさらに効果がある。たとえば、電源モジュールの平均温度は、側壁を設けないで支持分割リブを設けた構造が最低となる。同じ送風機構で電源モジュールの温度を最低にできることは、空気をスムーズに通過させて、電源モジュールを効率よく冷却できることを実証する。すなわち、支持分割リブが、各々の区画室から排気される空気を混流させないで、整流して排気ダクトから排気することが、空気の排気効率を向上するためにとくに大切である。ただ、支持分割リブを設ける排気ダクトの側部を、さらに側壁で閉塞する構造は、電源モジュールの温度差を小さくことには効果がある。電源モジュールの最低温度が高くなるからである。

以上の電源装置は、流入ダクト１２と排気ダクト１３の反対方向に空気を流通させる。ただ、本発明の電源装置は、流入ダクトと排気ダクトに同じ方向に空気を流通する構造とすることもできる。

制御回路２６は、送風ファン３Ａの運転を制御して、温度が上昇した電源モジュール１を冷却する。制御回路２６は、各々の区画室５に収納してい電源モジュール１の温度を温度センサー２７で検出し、電源モジュール１の温度が、予め記憶している設定温度よりも高くなると、全ての送風ファン３Ａを運転し、電源モジュール１の温度が設定温度まで低下すると送風ファン３Ａの運転を停止させる。制御回路２６は、各々の区画室５に収納している全ての電源モジュール１の温度を検出し、あるいは代表的な電源モジュール１の温度を検出して、電源スイッチ２９でもって送風ファン３Ａの運転を制御する。複数の電源モジュール１の温度を検出する制御回路２６は、電源モジュール１の平均温度、最高温度、または最低温度を検出して送風ファン３Ａの運転を制御する。この制御回路２６は、複数の電源モジュール１の平均温度又は最高温度が設定温度を越えると全ての送風ファン３Ａを運転する。平均温度又は最高温度あるいは最低温度が設定温度よりも低くなると送風ファン３Ａの運転を停止する。

制御回路２６は、全ての送風ファン３Ａを一緒に運転して停止する。ただ、必ずしも常に全ての送風ファン３Ａを同じ電力で運転しない。制御回路２６は、各々の区画室５に収納している電源モジュール１の温度から区画室５の電池温度を検出し、区画室５の電池温度の温度差が設定温度差よりも大きくなると、電池温度の低い区画室、すなわち温度の低い電源モジュール１を収納している区画室５に連結している送風ファン３Ａの電源スイッチ２９をオンオフに切り換えて供給電力を制限する。送風ファン３Ａに供給する電力は、電源スイッチ２９をオンオフに切り換えるデューティー、すなわちオンオフに切り換える１周期の時間（Ｔ）に対するオン時間（ｔ）の割合（ｔ／Ｔ）で制御できる。制御回路２６は、デューティーを９０％とする電力を供給して、平均供給電力を制限する。ただし、デューティーを５０〜９５％とする電力を供給して、平均供給電力を制限することもできる。デューティーが小さくなると、平均供給電力はより小さくなり、デューティーを大きくすると、平均供給電力の制限量を少なくできる。

制御回路２６は、区画室５の電池温度の温度差が設定温度差よりも大きくなると、電池温度の低い区画室５に連結している送風ファン３Ａへの平均供給電力を制限するが、他の区画室５に連結している送風ファン３Ａの供給電力を制限しない。供給電力を制限しない送風ファン３Ａは、これに連結している電源スイッチ２９を連続してオン状態とする。供給電力を制限する送風ファン３Ａは、これを電源３０に接続する電源スイッチ２９を、たとえば１Ｈｚ〜１ＭＨｚの周期で、また特定の周期でオンオフに切り換える。

この制御回路２６は、図１１に示す以下のフローチャートで、送風ファン３Ａの供給電力を制御する。ただし、以下のフローチャートは、特定の送風ファンに供給する電力を制限するかどうかをコントロールするもので、送風ファンを運転するかどうかは、別のステップで制御している。
［ｎ＝１のステップ］
各々の区画室５の電池温度の温度差が設定温度差よりも大きいかどうかを判定する。設定温度差はたとえば１〜５℃、好ましくは約３℃とする。区画室５の電池温度の温度差が設定温度差よりも大きいと、次のステップに進み、設定温度差よりも小さいと、このステップをループする。
［ｎ＝２のステップ］
区画室５の電池温度の温度差が設定温度差よりも大きいと、このステップで、第１室５Ａの電池温度が、第２室５Ｂの電池温度よりも低いかどうかを判定する。
［ｎ＝３〜４のステップ］
第１室５Ａの電池温度が第２室５Ｂの電池温度よりも低いと、このステップで第１室５Ａに連結している送風ファン３Ａの電源スイッチ２９を、たとえば９０％のデューティーでオンオフして、平均供給電力を９０％に制限する。第２室５Ｂに連結している送風ファン３Ａの電源スイッチ２９はオンオフに切り換えられず、１００％の電力が供給される。平均供給電力を制限する状態で５分経過するまでこのステップをループし、５分経過すると、ｎ＝１のステップにジャンプする。
［ｎ＝５〜６のステップ］
第２室５Ｂの電池温度が第１室５Ａの電池温度よりも低いと、このステップで第２室５Ｂに連結している送風ファン３Ａの電源スイッチ２９を、たとえば９０％のデューティーでオンオフして、平均供給電力を９０％に制限する。第１室５Ａに連結している送風ファン３Ａの電源スイッチ２９はオンオフに切り換えられず、１００％の電力が供給される。平均供給電力を制限する状態で５分経過するまでこのステップをループし、５分経過すると、ｎ＝１のステップにジャンプする。

送風ファン３Ａは、平均供給電力が制限されると送風する空気量が少なくなる。このため、平均供給電力が制限された送風ファン３Ａで冷却される電源モジュール１は、平均供給電力の制限されない送風ファン３Ａで冷却される電源モジュール１に比較して、冷却量が少なくなる。したがって、この状態で送風ファン３Ａを運転すると、電池温度の高い区画室の電源モジュール１は送風ファン３Ａで効率よく冷却され、電池温度の低い区画室の電源モジュール１は冷却量が制限される。したがって、電池温度の高い区画室の電源モジュール１に比較して、電池温度の低い区画室の電源モジュール１の温度の下降が減少して、温度差が少なくなる。

以上の電源装置は、一定のデューティーで平均供給電力を制限するが、区画室の電池温度の温度差が大きくなるにしたがって、デューティーを小さくするように制御することもできる。この電源装置は、何らかの原因で温度差が大きくなっても、温度差を速やかに均一にできる。

従来の車両用の電源装置の概略断面図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略斜視図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の横断面図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の縦断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の斜視図である。 電源モジュールを定位置に配設する構造を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の横断面図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の横断面図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置であって、バッテリーケースの両側に制御用電子部品を配置する状態を示す概略平面図である。 制御回路が送風ファンの運転を制御するフローチャートである。

符号の説明

１…電源モジュール
２…バッテリーケース ２Ａ…上蓋ケース ２Ｂ…底蓋ケース
３…送風機構 ３Ａ…送風ファン
４…区画壁
５…区画室 ５Ａ…第１室 ５Ｂ…第２室
６…カバープレート
７…天板
８…保持プレート
９…底板
１０…周壁
１１…送風口
１２…流入ダクト
１３…排気ダクト １３Ａ…第１排気ダクト １３Ｂ…第２排気ダクト
１４…流入口
１５…排気口
１６…隔壁
１７…独立室
１８…保持凸部
１９…支持分割リブ
２０…連結部
２１…送風冷却ダクト
２２…止ネジ
２３…開口部
２４…制御用電子部品
２５…ベースプレート
２６…制御回路
２７…温度センサー
２８…センサーリード
２９…電源スイッチ
３０…電源
４１…電源モジュール
４２…バッテリーケース
４３…送風機構

Claims (7)

1. 複数本の電源モジュール(1)を収納するバッテリーケース(2)と、このバッテリーケース(2)に電源モジュール(1)を冷却する空気を送風する送風ファン(3A)と、電源モジュール(1)の温度を検出して電源モジュール(1)の温度で送風ファン(3A)の運転を制御する制御回路(26)とを備える車両用の電源装置であって、
   バッテリーケース(2)は内部を複数の区画室(5)に区画して、各々の区画室(5)に複数の電源モジュール(1)を配置しており、さらに、各々の区画室(5)には別々に送風ファン(3A)を連結して、各々の送風ファン(3A)の運転を別々に制御して、各々の区画室(5)の送風量を別々に制御しており、
   さらに、制御回路(26)は各々の区画室(5)に収納している電源モジュール(1)の温度から区画室(5)の電池温度の温度差を検出して、この温度差が設定温度差よりも大きくなると、電池温度の低い区画室(5)に連結している送風ファン(3A)の電源スイッチ(29)をオンオフに切り換えて供給電力を制限して、電源モジュール(1)の温度差が少なくするように制御する車両用の電源装置。
2. 送風ファン(3A)の電源スイッチ(29)をオンオフに切り換える周波数が、１Ｈｚ〜１ＭＨｚである請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 電源スイッチ(29)の１周期の時間に対するオン時間の割合を、５０〜９０％として送風ファン(3A)への平均供給電力を制限する請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 制御回路(26)が、送風ファン(3A)への平均供給電力を制限する時間を設定するタイマーを備えており、このタイマーがカウントアップすると、全ての送風ファン(3A)の供給電力を制限しないで運転する請求項１に記載される車両用の電源装置。
5. バッテリーケース(2)が、内部を第１室(5A)と第２室(5B)とに分割して、第１室(5A)には第１送風ファン(3A)を、第２室(5B)には第２送風ファン(3A)を連結している請求項１に記載される車両用の電源装置。
6. 送風ファン(3A)への平均供給電力を変更する電源モジュール(1)の設定温度差が１〜５℃である請求項１に記載される車両用の電源装置。
7. 制御回路(26)は、電源モジュール(1)の温度が設定温度よりも高くなると、全ての送風ファン(3A)を運転し、この運転状態において、区画室(5)の電池温度の温度差が設定温度よりも大きいと、電池温度の低い区画室(5)に連結している送風ファン(3A)への平均供給電力を制限して運転する請求項１に記載される車両用の電源装置。
   

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