JP4070543B2

JP4070543B2 - Power supply for vehicle

Info

Publication number: JP4070543B2
Application number: JP2002255401A
Authority: JP
Inventors: 年勝鴨田; 靖治黒木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004095362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーターに電力を供給して電動機器を駆動する電源装置に関し、とくに、ハイブリッドカーや電気自動車等の自動車のように、大電流で駆動され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。
【０００２】
【従来の技術】
自動車走行用のモーターを駆動する電源に使用される大電流、大出力用の車両用の電源装置は、複数の電池を直列に連結した電池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、１００Ａ以上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。
【０００３】
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、多数の電池モジュールを、縦横に並べて電池ケースに入れている電源装置は、各々の電池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。この傾向は、多数の電池モジュールを備える電源装置において極めて大きな弊害である。それは、なんらかの原因で特定の電池モジュールが劣化すると、この電池モジュールの劣化がさらに加速されるからである。劣化した電池モジュールは充電容量が小さくなる。充電容量が減少した電池モジュールは、過充電され、あるいは過放電される傾向が強くなり、この状態が劣化を加速する。車両用の電源装置は、多数の電池モジュールを備えると共に、大電流で放電されるので、全ての電池モジュールを均一に冷却するのは極めて難しい。にもかかわらず、この種の電源装置は、長い寿命特性が要求されることから、全ての電池モジュールを均一温度に冷却して、特定の電池モジュールの劣化を確実に阻止することが特に大切である。多数の電池モジュールを備える電源装置は、製造コストが高額で簡単には交換できない。また、いずれかの電池モジュールが劣化すると、これを交換するのにも相当な手間がかかる。電源装置のメンテナンスを簡単にしかも経済的にすることから、多数の電池モジュールは全てを均一に冷却することが特に大切である。
【０００４】
電池ケースに複数の電池モジュールを収納して、各々の電池モジュールを均等に冷却する構造は、たとえば以下の公報に記載される。
(1) 特開平１０−２７００９５号
(2) 特開平１１−１８０１６８号
(3) 特開２００１−１６７８０６
(4) 特開２００２−５０４１２
これ等の公報に記載される電源装置は、多数の電池モジュールを収納している電池ケースを外装ケースに入れて、外装ケースと電池ケースとの間に空気ダクトを設けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
(1)〜(3)の公報に記載される電源装置は、電池ケースに収納している特定の電池モジュールが効率よく冷却されて、全体の電池モジュールを均一に連結するのが極めて難しい。それは、電池ケースに連結している供給ダクトと排気ダクトとが、電池ケースの全体に均一に冷却空気を供給して排気するのが難しいからである。(4)の公報に記載される電源装置は、多段に積層して配設している電池モジュールを均一に冷却するのが難しい。冷却空気を、１段目に積層している電池モジュールを通過した空気を、２段目に積層している電池モジュールの表面に通過させるからである。このため、電池モジュールを多段に積層して、いいかえると平面積の小さい電池ケースに、多数の電池モジュールを多段に積層する状態で収納すると、全ての電池モジュールを均一に冷却するのが難しくなる。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解消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、電池ケースに多数の電池モジュールを複数段に収納して、しかも電池ケースに収納している全ての電池モジュールを均一に冷却できる車両用の電源装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。電源装置は、複数の電池モジュール１を収納すると共に、一端面に冷却空気の供給口２を設けて、他の端面には冷却空気の排気口３を設けている電池ケース４と、この電池ケース４の供給口２に連結されて電池ケース４に冷却空気を供給するケース外供給ダクト５と、電池ケース４の排気口３に連結されて電池ケース４内の空気を排気するケース外排気ダクト６と、ケース外供給ダクト５に強制的に冷却空気を供給し、あるいはケース外排気ダクト６から強制的に空気を排気する強制送風器７とを備える。電池ケース４は、複数の電池モジュール１を平行な姿勢で複数段に積層して、各段に配設している電池モジュール１の間に、電池モジュール１の積層方向に電池間供給ダクト８と電池間排気ダクト９とを交互に設けており、さらに上下に隣接する電池間供給ダクト８と電池間排気ダクト９に連結して、電池モジュール１の表面に冷却空気を流す冷却ダクト１０を設けて、電池間供給ダクト８から冷却ダクト１０を通過して電池間排気ダクト９に冷却空気を流して電池モジュール１を冷却するようにしている。電池ケース４に開口している供給口２は、電池間供給ダクト８と平行な方向に伸びるように開口されると共に、ケース外供給ダクト５を電池間供給ダクト８に連結している。電池ケース４の排気口３は、電池間排気ダクト９と平行な方向に伸びるように開口されると共に、ケース外排気ダクト６を電池間排気ダクト９に連結している。ケース外供給ダクト５は、供給口２を設けている電池ケース４の端面に沿って伸びる細長い形状であり、ケース外排気ダクト６は排気口３を設けている電池ケース４の端面に沿って伸びる細長い形状である。ケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６は、互いに反対側の端部を開口部とすると共に、空気の通過方向に向かってほぼ同じ形状に成形している。ケース外供給ダクト５に開口部から供給される冷却空気は、ケース外供給ダクト５から供給口２を通過して電池ケース４内の電池間供給ダクト８に流入し、電池間供給ダクト８の空気は冷却ダクト１０を通過して各々の電池モジュール１を冷却し、冷却した空気は電池間排気ダクト９と排気口３とケース外排気ダクト６とを通過して外部に排気される。
【０００８】
本発明の車両用の電源装置は、電池間供給ダクト８を供給側から排気側に向かって幅が次第に狭く形成し、電池間排気ダクト９を供給側から排気側に向かって幅を次第に広くすることができる。さらに、本発明の車両用の電源装置は、電池ケース４を四角形として、互いに対向する面に供給口２と排気口３を設けることができる。
【０００９】
また、本発明の車両用の電源装置は、電池ケース４の一端面に電池間供給ダクト８の方向に伸びるスリット状の供給口２を開口して、電池ケース４の他端面にも電池間排気ダクト９の方向に伸びるスリット状の排気口３を開口することができる。また、本発明の電源装置は、ケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６を、空気の送風方向に向かって断面積をほぼ一定とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
図１の平面図と図２の断面図に示す車両用の電源装置は、複数の電池モジュール１を収納すると共に、一端面に冷却空気の供給口２を設けて、他の端面には冷却空気の排気口３を設けている電池ケース４と、この電池ケース４の供給口２に連結されて、供給口２を通過させて電池ケース４に冷却空気を供給するケース外供給ダクト５と、電池ケース４の排気口３に連結されて、電池ケース４内の空気を排気口３に通過させて排気するケース外排気ダクト６と、このケース外供給ダクト５に強制的に冷却空気を供給する強制送風器７とを備える。図の電源装置は、ケース外供給ダクト５に強制送風器７を設けているが、強制送風器７は、図の鎖線で示すように、ケース外排気ダクト６に設けてケース外排気ダクト６から強制的に空気を排気することもできる。
【００１３】
電池ケース４は、複数の電池モジュール１を平行な姿勢で複数段に積層して、各段に配設している電池モジュール１の間に、電池モジュール１の積層方向に電池間供給ダクト８と電池間排気ダクト９とを交互に設けている。図の電池ケース４は、複数の電池モジュール１を４段に積層して収納している。電池間排気ダクト９は、１段目と２段目の電池モジュール１の間と、３段目と４段目の電池モジュール１の間とに設けている。電池間排気ダクト９は、供給側から排気側に向かって間隔を次第に広くしている。電池間排気ダクト９は、上下に配設している電池モジュール１の間に配設される。したがって、上下の電池モジュール１の間隔を狭くして、電池間排気ダクト９の幅を狭くしている。電池間供給ダクト８は、２段目と３段目の電池モジュール１の間に設けている。さらに、電池間供給ダクト８は、１段目の電池モジュール１とケース内面との間、さらに４段目の電池モジュール１とケース内面との間にも設けている。電池間供給ダクト８は、供給側から排気側に向かって幅を次第に狭くしている。
【００１４】
電池ケース４には、上下に隣接する電池間供給ダクト８と電池間排気ダクト９に連結して、電池モジュール１の表面に冷却空気を流す冷却ダクト１０を設けている。電池ケース４は、電池モジュール１を収納するインナーケース１１を内蔵して、このインナーケース１１で冷却ダクト１０を設けている。インナーケース１１はプラスチックを成形したもので、複数の収納筒１２を同一平面に平行に連結している。各々の収納筒１２は内部に電池モジュール１を収納している。収納筒１２の内形は電池モジュール１の外形よりも大きく、ここに電池モジュール１を収納して、電池モジュール１の表面と収納筒１２の内面との間に冷却ダクト１０を設けている。図の電池モジュール１は円柱状で、収納筒１２を円筒状に成形している。電池モジュールは、細長い角柱状とすることができる。この電池モジュールを収納する収納筒は、角筒状に成形される。電池モジュール１は、Ｏリング等のリング状のスペーサー（図示せず）を介して収納筒１２に配設される。スペーサーはゴム状弾性体をリング状に成形したものである。複数のリング状のスペーサーは所定の間隔でひとつの電池モジュール１に装着される。リング状のスペーサーは、電池モジュール１を収納筒１２に配設すると共に、電池モジュール１の全周と収納筒１２の内面との間に等間隔の冷却ダクト１０を設ける。インナーケース１１は、図において電池モジュール１の中心で上下に分割されている。上下のインナーケース１１でＯリング等のスペーサーを入れた電池モジュール１を挟着して、電池モジュール１を定位置に保持する。このとき、Ｏリング等のスペーサーは多少変形する程度に押し潰されて、収納筒１２の内面に密着し、電池モジュール１を遊びのない状態でしっかりと保持する。
【００１５】
インナーケース１１の収納筒１２は、上下に貫通孔１３を設けている。貫通孔１３は、電池モジュール１の縦方向に伸びて開口されている。貫通孔１３は、冷却ダクト１０を電池間排気ダクト９又は電池間供給ダクト８に連結する。この電池ケース４は、図２と図３に示すように、電池間供給ダクト８に供給される空気を、一方の貫通孔１３から冷却ダクト１０に供給し、冷却ダクト１０を通過するときに電池モジュール１の表面に沿って流して電池モジュール１を強制冷却し、その後、他方の貫通孔１３から電池間排気ダクト９に排出する。電池ケース４の供給口２から電池間供給ダクト８に供給される冷却空気は、複数の冷却ダクト１０に分岐して流れて、同一平面に並べている電池モジュール１を冷却し、その後、電池間排気ダクト９に集合されて排気口３から電池ケース４の外部に排気される。すなわち、冷却空気は、
ケース外供給ダクト５→供給口２→電池間供給ダクト８→貫通孔１３→冷却ダクト１０→貫通孔１３→電池間排気ダクト９→排気口３→ケース外排気ダクト６を流れて電池モジュール１を冷却する。
【００１６】
電池ケース４の供給口２は、電池間供給ダクト８に沿って開口されて、ケース外供給ダクト５を電池間供給ダクト８に連結している。図の電池ケース４は、複数段に積層している１段目の電池モジュール１の下と、４段目の電池モジュール１の上と、２段目と３段目の電池モジュール１の間に電池間供給ダクト８を設けているので、電池ケース４には、最下段と最上段と中間とに供給口２を開口している。供給口２は、電池間供給ダクト８と平行な方向に伸びるように開口されて、ケース外供給ダクト５から供給される冷却空気を、電池間供給ダクト８の全体に均一に供給する。
【００１７】
電池ケース４の排気口３は、電池間排気ダクト９に沿って開口されて、ケース外排気ダクト６を電池間排気ダクト９に連結している。図の電池ケース４は、複数段に積層している１段目と２段目の電池モジュール１の間と、３段目と４段目の電池モジュール１の間に電池間排気ダクト９を設けているので、電池ケース４には、１段目と２段目の電池モジュール１の間と、３段目と４段目の電池モジュール１の間に排気口３を開口している。排気口３は、電池間排気ダクト９と平行な方向に伸びるように開口されて、電池間排気ダクト９の空気をむらなくケース外排気ダクト６に排気する。
【００１８】
図１に示す電池ケース４は四角形で、互いに対向する面に供給口２と排気口３を設けている。図において電池ケース４は、右側の面に供給口２を開口して、左側の面に排気口３を開口している。図４は、供給口２と排気口３の位置をわかりやすくするために、電池モジュール１を除いた電池ケース４とケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６とを示している。この電池ケース４は、電池ケース４の一端面（図において右上面）に電池間供給ダクト８の方向に伸びるスリット状の供給口２を開口して、電池ケース４の他端面（図において左下面）には電池間排気ダクト９の方向に伸びるスリット状の排気口３を開口している。
【００１９】
図１と図４に示すように、ケース外供給ダクト５は、供給口２を設けている電池ケース４の端面に沿って伸びる細長い形状であり、ケース外排気ダクト６は、排気口３を設けている電池ケース４の端面に沿って伸びる細長い形状である。ケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６は、複数の電池間供給ダクト８及び電池間排気ダクト９に冷却空気を均一に送風できるように、互いに反対側の端部を開口部とすると共に、空気の通過方向に向かってほぼ同じ形状に成形している。さらに、図１と図４のケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６は、空気の送風方向に向かって断面積をほぼ一定としている。ただし、図示しないが、ケース外供給ダクトとケース外排気ダクトは、空気の送風方向にむかって次第に断面積を小さくすることもできる。
【００２０】
図１の電源装置は、ケース外供給ダクト５の上端を開口して、ケース外排気ダクト６の下端を開口し、ケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６は互いに反対側を開口している。ほぼ同じ形状で互いに反対側を開口しているケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６は、図１のＡ、Ｂ、Ｃで示すような異なる送風部分において均一に冷却空気を送風できる。それは、Ａ、Ｂ、Ｃの送風部分において、両端の圧力差が等しくなるからである。たとえば、図１に示すように、ケース外供給ダクト５に強制送風器７を連結して冷却空気を圧送する場合、ケース外供給ダクト５の内部の圧力は、Ａ、Ｂ、Ｃの部分で順番に高くなる。それは、ケース外供給ダクト５の内部に送風される空気に送風抵抗があるからである。またケース外排気ダクト６内の圧力もＡ、Ｂ、Ｃの順番に高くなる。ケース外排気ダクト６内に送風される空気も送風抵抗があるからである。電池ケース４内をＡ、Ｂ、Ｃの経路で通過する空気は、各々流入側と排気側がＡ、Ｂ、Ｃの順番で圧力が高くなるので、Ａ、Ｂ、Ｃの経路において流入側と排出側の圧力差はほぼ等しくなり、Ａ、Ｂ、Ｃに均等に冷却空気が送風される。この状態は、ケース外供給ダクト５を、供給口２を設けている電池ケース４の端面に沿って伸びる細長い形状とし、ケース外排気ダクト６を排気口３を設けている電池ケース４の端面に沿って伸びる細長い形状とし、さらに、ケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６の開口部を、互いに反対側の端部に開口し、さらに、空気の通過方向に向かってほぼ同じ形状に成形することによって実現される。
【００２１】
ところで、本明細書においてケース外供給ダクトとケース外排気ダクトとをほぼ同じ形状に成形するとは、完全に一致する形状に限定することなく、ケース外供給ダクトとケース外排気ダクトが、実質的に同じように空気を送風できる形状を意味するものとする。したがって、たとえば、ケース外供給ダクトとケース外排気ダクトを横に切断した断面積の差が１０％以下である場合には、ケース外供給ダクトとケース外排気ダクトはほぼ同じ形状であるとする。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の車両用の電源装置は、電池ケースに多数の電池モジュールを収納して、全ての電池モジュールを冷却空気で均一に冷却できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、複数の電池を収納している電池ケースの反対側に供給口と排気口を設けて、供給口をケース外供給ダクトに、排気口をケース外排気ダクトに連結しており、電池ケースには電池モジュールを複数段に積層するように収納して多段に積層している電池モジュールの間に電池間供給ダクトと電池間排気ダクトを交互に設けており、さらに電池間供給ダクトと電池間排気ダクトに連結して、電池モジュールの表面に冷却空気を流す冷却ダクトを設け、さらにまた、電池ケースの供給口を電池間供給ダクトと平行な方向に開口すると共に、排気口を電池間排気ダクトと平行な方向に開口し、また、ケース外供給ダクトは、供給口を設けている電池ケースの端面に沿って伸びる細長い形状で、ケース外排気ダクトは排気口を設けている電池ケースの端面に沿って伸びる細長い形状とし、かつ、ケース外供給ダクトとケース外排気ダクトは、互いに反対側の端部を開口部とすると共に、空気の通過方向に向かってほぼ同じ形状に成形しているからである。この構造の電源装置は、ケース外供給ダクトとケース外排気ダクトでもって、電池ケースの内部にむらなく冷却空気を送風できると共に、電池ケースには多段に電池モジュールを収納しているが、全ての電池モジュールを新鮮な冷却空気で冷却して、電池モジュールを通過した空気が再び別の電池モジュールを冷却することはない。このため、電池ケースに多段に収納している全ての電池モジュールを均一に斑なく冷却できる優れた特徴が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる電源装置の平面図
【図２】図１に示す電源装置の断面斜視図
【図３】図１に示す電源装置の冷却空気が送風される状態を示す概略断面図
【図４】図１に示す電源装置のケース外供給ダクトとケース外排気ダクトと電池ケースを示す斜視図
【符号の説明】
１…電池モジュール
２…供給口
３…排気口
４…電池ケース
５…ケース外供給ダクト
６…ケース外排気ダクト
７…強制送風器
８…電池間供給ダクト
９…電池間排気ダクト
１０…冷却ダクト
１１…インナーケース
１２…収納筒
１３…貫通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device that supplies electric power to a motor to drive an electric device, and in particular, a large current used for the power supply of a motor driven by a large current, such as an automobile such as a hybrid car or an electric vehicle. The present invention relates to a power supply device.
[0002]
[Prior art]
A high-current, high-power vehicle power supply device used as a power source for driving a motor for driving a car is a battery module in which a plurality of batteries are connected in series to further connect in series to increase the output voltage. Yes. This is to increase the output of the drive motor. A very large current flows in a power supply device used for this type of application. For example, in a hybrid vehicle or the like, when starting or accelerating, the vehicle is accelerated by the output of the battery, and thus a very large current of 100 A or more flows. Furthermore, a large current flows even when charging rapidly in a short time.
[0003]
It is necessary to forcibly cool a power supply device used by passing a large current when the temperature of the battery rises. In particular, in a power supply device in which a large number of battery modules are arranged in a battery case vertically and horizontally, it is important to cool each battery module equally. This is because if the temperature of the battery to be cooled becomes uneven, the performance of the battery that increases in temperature decreases. This tendency is a very serious adverse effect in a power supply device including a large number of battery modules. This is because when a specific battery module deteriorates for some reason, the deterioration of the battery module is further accelerated. A deteriorated battery module has a small charge capacity. A battery module having a reduced charge capacity is more likely to be overcharged or overdischarged, and this state accelerates deterioration. A power supply device for a vehicle includes a large number of battery modules and is discharged with a large current. Therefore, it is extremely difficult to uniformly cool all the battery modules. Nevertheless, since this type of power supply device requires long life characteristics, it is particularly important to cool all battery modules to a uniform temperature and to prevent the deterioration of specific battery modules. is there. A power supply device including a large number of battery modules is expensive to manufacture and cannot be easily replaced. In addition, if any of the battery modules deteriorates, it takes a considerable amount of time to replace them. In order to make the maintenance of the power supply device simple and economical, it is particularly important to cool all the battery modules uniformly.
[0004]
A structure in which a plurality of battery modules are accommodated in a battery case and each battery module is uniformly cooled is described in, for example, the following publications.
(1) Japanese Patent Laid-Open No. 10-270095
(2) Japanese Patent Laid-Open No. 11-180168
(3) JP 2001-167806 A
(4) JP-A-2002-50412
In the power supply devices described in these publications, a battery case containing a large number of battery modules is placed in an outer case, and an air duct is provided between the outer case and the battery case.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the power supply device described in the publications (1) to (3), it is very difficult to uniformly connect the entire battery modules because the specific battery modules housed in the battery case are efficiently cooled. This is because it is difficult for the supply duct and the exhaust duct connected to the battery case to uniformly supply cooling air to the entire battery case and exhaust it. In the power supply device described in the publication (4), it is difficult to uniformly cool battery modules arranged in multiple stages. This is because the cooling air is allowed to pass through the surface of the battery module stacked in the second stage after passing through the battery module stacked in the first stage. For this reason, when battery modules are stacked in multiple stages, in other words, when a large number of battery modules are stacked in a multistage stack in a battery case with a small flat area, it becomes difficult to uniformly cool all the battery modules.
[0006]
The present invention has been developed for the purpose of eliminating such drawbacks. An important object of the present invention is to provide a power supply device for a vehicle in which a large number of battery modules are accommodated in a plurality of stages in a battery case and all the battery modules accommodated in the battery case can be uniformly cooled. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The vehicle power supply device of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object. The power supply device houses a plurality of battery modules 1 and has a battery case 4 provided with a cooling air supply port 2 on one end surface and a cooling air exhaust port 3 on the other end surface, and the battery case. 4 is connected to the supply port 2 of the battery case 4 to supply cooling air to the battery case 4, and is connected to the exhaust port 3 of the battery case 4 to exhaust the air in the battery case 4. And a forced blower 7 that forcibly supplies cooling air to the outside-case supply duct 5 or forcibly exhausts air from the outside-case exhaust duct 6. The battery case 4 includes a plurality of battery modules 1 stacked in a plurality of stages in a parallel posture, and an inter-battery supply duct 8 in the stacking direction of the battery modules 1 between the battery modules 1 arranged in each stage. The inter-battery exhaust ducts 9 are alternately provided, and further connected to the inter-battery supply ducts 8 and the inter-battery exhaust ducts 9, and provided with a cooling duct 10 for flowing cooling air on the surface of the battery module 1. The battery module 1 is cooled by flowing cooling air from the inter-battery supply duct 8 through the cooling duct 10 to the inter-battery exhaust duct 9. The supply port 2 opened in the battery case 4 is opened so as to extend in a direction parallel to the inter-battery supply duct 8 and connects the outside-case supply duct 5 to the inter-battery supply duct 8. The exhaust port 3 of the battery case 4 is opened so as to extend in a direction parallel to the inter-battery exhaust duct 9 and connects the outside-case exhaust duct 6 to the inter-battery exhaust duct 9. The outside case supply duct 5 has an elongated shape extending along the end surface of the battery case 4 provided with the supply port 2, and the outside case exhaust duct 6 extends along the end surface of the battery case 4 provided with the exhaust port 3. It has an elongated shape. The outside-case supply duct 5 and the outside-case exhaust duct 6 have ends opposite to each other as openings, and are formed in substantially the same shape in the air passage direction. The cooling air supplied to the outside case supply duct 5 from the opening passes through the supply port 2 from the outside case supply duct 5 and flows into the inter-cell supply duct 8 in the battery case 4, and the air in the inter-cell supply duct 8. Passes through the cooling duct 10 to cool each battery module 1, and the cooled air passes through the inter-battery exhaust duct 9, the exhaust port 3, and the outside-case exhaust duct 6 and is exhausted to the outside.
[0008]
In the power supply device for a vehicle according to the present invention, the width of the inter-battery supply duct 8 is gradually narrowed from the supply side to the exhaust side, and the width of the inter-cell exhaust duct 9 is gradually widened from the supply side to the exhaust side. be able to. Furthermore, the power supply device for a vehicle according to the present invention can be provided with the supply port 2 and the exhaust port 3 on the surfaces facing each other with the battery case 4 having a rectangular shape.
[0009]
In the vehicle power supply device of the present invention, a slit-shaped supply port 2 extending in the direction of the inter-battery supply duct 8 is opened on one end surface of the battery case 4, and the inter-battery exhaust is also formed on the other end surface of the battery case 4. A slit-like exhaust port 3 extending in the direction of the duct 9 can be opened. Moreover, the power supply device of this invention can make cross-sectional area substantially constant toward the ventilation direction of air about the supply duct 5 outside a case, and the exhaust duct 6 outside a case.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below exemplify a power supply device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the power supply device as follows.
[0011]
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are referred to as “the scope of claims” and “the means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
[0012]
The power supply device for a vehicle shown in the plan view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. 2 houses a plurality of battery modules 1 and is provided with a cooling air supply port 2 on one end surface and cooling air on the other end surface. A battery case 4 provided with the exhaust port 3, a case supply duct 5 connected to the supply port 2 of the battery case 4, passing the supply port 2 and supplying cooling air to the battery case 4, and a battery Connected to the exhaust port 3 of the case 4 to exhaust the air inside the battery case 4 through the exhaust port 3 and exhaust the cooling air to the external supply duct 5 And a blower 7. In the illustrated power supply apparatus, a forced blower 7 is provided in the supply duct 5 outside the case. However, the forced blower 7 is provided in the exhaust duct 6 outside the case, as shown by the chain line in the figure, from the exhaust duct 6 outside the case. It is also possible to exhaust air forcibly.
[0013]
The battery case 4 includes a plurality of battery modules 1 stacked in a plurality of stages in a parallel posture, and an inter-battery supply duct 8 in the stacking direction of the battery modules 1 between the battery modules 1 arranged in each stage. Inter-battery exhaust ducts 9 are provided alternately. The battery case 4 shown in the figure contains a plurality of battery modules 1 stacked in four stages. The inter-battery exhaust duct 9 is provided between the first-stage and second-stage battery modules 1 and between the third-stage and fourth-stage battery modules 1. The space between the battery exhaust ducts 9 is gradually increased from the supply side toward the exhaust side. The inter-battery exhaust duct 9 is disposed between the battery modules 1 disposed above and below. Therefore, the space between the upper and lower battery modules 1 is reduced, and the width of the inter-battery exhaust duct 9 is reduced. The inter-battery supply duct 8 is provided between the second and third battery modules 1. Further, the inter-battery supply duct 8 is provided between the first-stage battery module 1 and the case inner surface, and further between the fourth-stage battery module 1 and the case inner surface. The inter-battery supply duct 8 is gradually narrowed from the supply side toward the exhaust side.
[0014]
The battery case 4 is provided with a cooling duct 10 that is connected to the inter-battery supply duct 8 and the inter-battery exhaust duct 9 that are adjacent to each other in the vertical direction so that cooling air flows on the surface of the battery module 1. The battery case 4 includes an inner case 11 that houses the battery module 1, and the inner case 11 provides a cooling duct 10. The inner case 11 is formed of plastic and connects a plurality of storage cylinders 12 in parallel to the same plane. Each storage cylinder 12 stores the battery module 1 therein. The inner shape of the storage cylinder 12 is larger than the outer shape of the battery module 1. The battery module 1 is stored here, and the cooling duct 10 is provided between the surface of the battery module 1 and the inner surface of the storage cylinder 12. The battery module 1 shown in the figure has a columnar shape, and a storage cylinder 12 is formed in a cylindrical shape. The battery module can be in the shape of an elongated prism. The storage cylinder that stores the battery module is formed in a rectangular tube shape. The battery module 1 is disposed in the storage cylinder 12 via a ring-shaped spacer (not shown) such as an O-ring. The spacer is a rubber-like elastic body formed into a ring shape. A plurality of ring-shaped spacers are attached to one battery module 1 at a predetermined interval. The ring-shaped spacer arranges the battery module 1 in the storage cylinder 12 and provides cooling ducts 10 at equal intervals between the entire circumference of the battery module 1 and the inner surface of the storage cylinder 12. The inner case 11 is vertically divided at the center of the battery module 1 in the figure. The battery module 1 in which a spacer such as an O-ring is inserted is sandwiched between the upper and lower inner cases 11 to hold the battery module 1 in a fixed position. At this time, a spacer such as an O-ring is crushed so as to be slightly deformed, and is closely attached to the inner surface of the storage cylinder 12 to hold the battery module 1 firmly without play.
[0015]
The storage cylinder 12 of the inner case 11 is provided with through holes 13 at the top and bottom. The through hole 13 extends and opens in the vertical direction of the battery module 1. The through hole 13 connects the cooling duct 10 to the inter-cell exhaust duct 9 or the inter-battery supply duct 8. As shown in FIGS. 2 and 3, the battery case 4 supplies air supplied to the inter-battery supply duct 8 from one through hole 13 to the cooling duct 10 and passes through the cooling duct 10. The battery module 1 is forcedly cooled by flowing along the surface of the module 1, and then discharged from the other through-hole 13 to the inter-cell exhaust duct 9. The cooling air supplied from the supply port 2 of the battery case 4 to the inter-cell supply duct 8 branches and flows into the plurality of cooling ducts 10 to cool the battery modules 1 arranged in the same plane, and then the inter-cell exhaust. Collected in the duct 9 and exhausted from the exhaust port 3 to the outside of the battery case 4. That is, the cooling air is
Out-case supply duct 5 → supply port 2 → battery supply duct 8 → through hole 13 → cooling duct 10 → through hole 13 → battery exhaust duct 9 → exhaust port 3 → outside case exhaust duct 6 and the battery module 1 Cooling.
[0016]
The supply port 2 of the battery case 4 is opened along the inter-battery supply duct 8 to connect the outside-case supply duct 5 to the inter-battery supply duct 8. The battery case 4 shown in the figure is below the first battery module 1 stacked in a plurality of stages, above the fourth battery module 1, and between the second and third battery modules 1. Since the inter-battery supply duct 8 is provided, the battery case 4 has the supply ports 2 opened at the lowermost, uppermost, and intermediate positions. The supply port 2 is opened so as to extend in a direction parallel to the inter-battery supply duct 8, and uniformly supplies the cooling air supplied from the outside-case supply duct 5 to the entire inter-battery supply duct 8.
[0017]
The exhaust port 3 of the battery case 4 is opened along the inter-cell exhaust duct 9 to connect the external exhaust duct 6 to the inter-cell exhaust duct 9. In the illustrated battery case 4, an inter-battery exhaust duct 9 is provided between the first and second battery modules 1 stacked in a plurality of stages and between the third and fourth battery modules 1. Therefore, the battery case 4 has an exhaust port 3 opened between the first and second battery modules 1 and between the third and fourth battery modules 1. The exhaust port 3 is opened so as to extend in a direction parallel to the inter-cell exhaust duct 9, and exhausts the air in the inter-cell exhaust duct 9 to the out-case exhaust duct 6 without unevenness.
[0018]
The battery case 4 shown in FIG. 1 has a quadrangular shape, and is provided with a supply port 2 and an exhaust port 3 on opposite surfaces. In the figure, the battery case 4 has a supply port 2 opened on the right side and an exhaust port 3 opened on the left side. FIG. 4 shows the battery case 4, the case outside supply duct 5, and the case outside exhaust duct 6 excluding the battery module 1 for easy understanding of the positions of the supply port 2 and the exhaust port 3. The battery case 4 has a slit-shaped supply port 2 extending in the direction of the inter-battery supply duct 8 at one end surface (the upper right surface in the figure) of the battery case 4, and the other end surface (the lower left surface in the figure). ) Has a slit-like exhaust port 3 extending in the direction of the inter-battery exhaust duct 9.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 4, the outside case supply duct 5 has an elongated shape extending along the end surface of the battery case 4 provided with the supply port 2, and the outside case exhaust duct 6 is provided with the exhaust port 3. The battery case 4 has an elongated shape extending along the end surface. The outside case supply duct 5 and the outside case exhaust duct 6 have ends opposite to each other as openings so that cooling air can be uniformly blown to the plurality of inter-battery supply ducts 8 and the inter-battery exhaust ducts 9. It is formed in substantially the same shape in the air passage direction. Further, the outside-case supply duct 5 and the outside-case exhaust duct 6 in FIGS. 1 and 4 have a substantially constant cross-sectional area in the air blowing direction. However, although not shown, the cross-sectional area of the outside-case supply duct and the outside-case exhaust duct can be gradually reduced toward the air blowing direction.
[0020]
1 opens the upper end of the outside case supply duct 5 and opens the lower end of the outside case exhaust duct 6, and the outside case supply duct 5 and the outside case exhaust duct 6 open opposite sides. . The outside-case supply duct 5 and the outside-case exhaust duct 6 that are open to opposite sides with substantially the same shape can blow cooling air uniformly at different blowing portions as shown by A, B, and C in FIG. This is because the pressure difference between both ends becomes equal in the air blowing portions A, B, and C. For example, as shown in FIG. 1, when the forced air blower 7 is connected to the supply duct 5 outside the case to pump the cooling air, the pressure inside the supply duct 5 outside the case is in order of A, B, and C. To be high. This is because the air blown into the outside case supply duct 5 has blowing resistance. Moreover, the pressure in the outside case exhaust duct 6 also increases in the order of A, B, and C. This is because the air blown into the outside case exhaust duct 6 also has blowing resistance. The air passing through the battery case 4 along the paths A, B, and C increases in pressure in the order of A, B, and C on the inflow side and the exhaust side, respectively. The pressure differences on the sides are substantially equal, and cooling air is blown evenly to A, B, and C. In this state, the supply duct 5 outside the case has an elongated shape extending along the end surface of the battery case 4 provided with the supply port 2, and the exhaust duct 6 outside the case is formed on the end surface of the battery case 4 provided with the exhaust port 3. Further, the openings of the outside-case supply duct 5 and the outside-case exhaust duct 6 are opened at opposite ends, and are formed into substantially the same shape in the air passage direction. Is realized.
[0021]
By the way, in the present specification, forming the outside-case supply duct and the outside-case exhaust duct into substantially the same shape is not limited to a shape that completely matches, and the outside-case supply duct and the outside-case exhaust duct are substantially Similarly, it means a shape that can blow air. Therefore, for example, when the difference in cross-sectional area obtained by laterally cutting the outside-case supply duct and the outside-case exhaust duct is 10% or less, the outside-case supply duct and the outside-case exhaust duct have substantially the same shape.
[0022]
【The invention's effect】
The power supply device for a vehicle according to the present invention has a feature that a large number of battery modules are housed in a battery case and all the battery modules can be uniformly cooled with cooling air. The power supply device of the present invention is provided with a supply port and an exhaust port on the opposite side of the battery case containing a plurality of batteries, and the supply port is connected to the external supply duct and the exhaust port is connected to the external exhaust duct. In the battery case, battery modules are housed in a plurality of layers, and inter-battery supply ducts and inter-battery exhaust ducts are alternately provided between the battery modules stacked in multiple stages. Connected to the inter-cell supply duct and inter-battery exhaust duct, a cooling duct for flowing cooling air is provided on the surface of the battery module. Further, the battery case supply port is opened in a direction parallel to the inter-battery supply duct, and the exhaust is exhausted. Open the opening in a direction parallel to the inter-battery exhaust duct, and the outside supply duct has an elongated shape extending along the end surface of the battery case provided with the supply opening. The battery case has an elongated shape that extends along the end face of the battery case, and the case outside supply duct and the case outside exhaust duct have openings at opposite ends and are substantially the same in the air passage direction. This is because it is formed into a shape. The power supply device with this structure has a supply duct outside the case and an exhaust duct outside the case, and can blow cooling air evenly inside the battery case, and the battery case houses the battery modules in multiple stages. The battery module is cooled with fresh cooling air, and the air that has passed through the battery module does not cool another battery module again. For this reason, the outstanding characteristic which can cool all the battery modules accommodated in the battery case in multiple stages uniformly without unevenness is implement | achieved.
[Brief description of the drawings]
1 is a plan view of a power supply device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the power supply device shown in FIG. 1. FIG. 3 shows a state where cooling air is blown from the power supply device shown in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the power supply apparatus shown in FIG. 1. FIG.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery module 2 ... Supply port 3 ... Exhaust port 4 ... Battery case 5 ... Outside-case supply duct 6 ... Outside-case exhaust duct 7 ... Forced air blower 8 ... Inter-battery supply duct 9 ... Inter-battery exhaust duct 10 ... Cooling duct 11 ... Inner case 12 ... Storage cylinder 13 ... Through hole

Claims

複数の電池モジュール(1)を収納すると共に、一端面に冷却空気の供給口(2)を設けて、他の端面には冷却空気の排気口(3)を設けている電池ケース(4)と、この電池ケース(4)の供給口(2)に連結されて電池ケース(4)に冷却空気を供給するケース外供給ダクト(5)と、電池ケース(4)の排気口(3)に連結されて電池ケース(4)内の空気を排気するケース外排気ダクト(6)と、ケース外供給ダクト(5)に強制的に冷却空気を供給し、あるいはケース外排気ダクト(6)から強制的に空気を排気する強制送風器(7)とを備えており、
電池ケース(4)は、複数の電池モジュール(1)を平行な姿勢で複数段に積層して、各段に配設している電池モジュール(1)の間に、電池モジュール(1)の積層方向に電池間供給ダクト(8)と電池間排気ダクト(9)とを交互に設けており、さらに上下に隣接する電池間供給ダクト(8)と電池間排気ダクト(9)に連結して、電池モジュール(1)の表面に冷却空気を流す冷却ダクト(10)を設けて、電池間供給ダクト(8)から冷却ダクト(10)を通過して電池間排気ダクト(9)に冷却空気を流して電池モジュール(1)を冷却するようにしており、
電池ケース(4)に開口している供給口(2)は、電池間供給ダクト(8)と平行な方向に伸びるように開口されると共に、ケース外供給ダクト(5)を電池間供給ダクト(8)に連結しており、電池ケース(4)の排気口(3)は、電池間排気ダクト(9)と平行な方向に伸びるように開口されると共に、ケース外排気ダクト(6)を電池間排気ダクト(9)に連結しており、
ケース外供給ダクト(5)は、供給口(2)を設けている電池ケース(4)の端面に沿って伸びる細長い形状であり、ケース外排気ダクト(6)は排気口(3)を設けている電池ケース(4)の端面に沿って伸びる細長い形状であり、さらに、ケース外供給ダクト(5)とケース外排気ダクト(6)は、互いに反対側の端部を開口部とすると共に、空気の通過方向に向かってほぼ同じ形状に成形され、
ケース外供給ダクト(5)に開口部から供給される冷却空気が、ケース外供給ダクト(5)から供給口(2)を通過して電池ケース(4)内の電池間供給ダクト(8)に流入し、電池間供給ダクト(8)の空気が冷却ダクト(10)を通過して各々の電池モジュール(1)を冷却し、冷却した空気が電池間排気ダクト(9)と排気口(3)とケース外排気ダクト(6)とを通過して外部に排気されるようにしてなる車両用の電源装置。A battery case (4) that houses a plurality of battery modules (1), has a cooling air supply port (2) on one end surface, and has a cooling air exhaust port (3) on the other end surface. Connected to the supply port (2) of the battery case (4) and connected to the external supply duct (5) for supplying cooling air to the battery case (4) and the exhaust port (3) of the battery case (4) The cooling air is forcibly supplied to the outside case exhaust duct (6) that exhausts the air inside the battery case (4) and the outside case supply duct (5), or is forced from the outside case exhaust duct (6). With a forced air blower (7) that exhausts air,
The battery case (4) includes a plurality of battery modules (1) stacked in a plurality of stages in a parallel posture, and the battery modules (1) stacked between the battery modules (1) disposed in each stage. In the direction, the inter-battery supply duct (8) and the inter-battery exhaust duct (9) are alternately provided, and further connected to the inter-battery supply duct (8) and the inter-battery exhaust duct (9) that are vertically adjacent to each other, A cooling duct (10) for flowing cooling air is provided on the surface of the battery module (1), and the cooling air is passed from the inter-cell supply duct (8) through the cooling duct (10) to the inter-battery exhaust duct (9). To cool the battery module (1)
The supply port (2) opened in the battery case (4) is opened to extend in a direction parallel to the inter-battery supply duct (8), and the external supply duct (5) is connected to the inter-battery supply duct ( 8), the exhaust port (3) of the battery case (4) is opened so as to extend in a direction parallel to the inter-cell exhaust duct (9), and the external exhaust duct (6) is connected to the battery. It is connected to the exhaust duct (9) between
The supply duct (5) outside the case has an elongated shape extending along the end surface of the battery case (4) provided with the supply port (2), and the exhaust duct (6) outside the case has an exhaust port (3). The battery case (4) has an elongated shape extending along the end surface of the battery case (4), and the case outside supply duct (5) and the case outside exhaust duct (6) have ends opposite to each other as openings and air. Are formed in the same shape toward the passing direction of
Cooling air supplied from the opening to the supply duct (5) outside the case passes through the supply port (2) from the supply duct (5) outside the case to the supply duct (8) between the batteries in the battery case (4). Inflow, the air in the inter-cell supply duct (8) passes through the cooling duct (10) to cool each battery module (1), and the cooled air flows between the inter-battery exhaust duct (9) and the exhaust port (3). And a power supply device for a vehicle that is exhausted to the outside through the exhaust duct outside the case (6).

電池間供給ダクト(8)が供給側から排気側に向かって幅が次第に狭くなっており、電池間排気ダクト(9)は供給側から排気側に向かって幅が次第に広くなっている請求項１に記載される車両用の電源装置。The inter-battery supply duct (8) is gradually narrowed from the supply side to the exhaust side, and the inter-battery exhaust duct (9) is gradually widened from the supply side to the exhaust side. The power supply device for vehicles described in 2.

電池ケース(4)が四角形で、互いに対向する面に供給口(2)と排気口(3)を設けている請求項１に記載される車両用の電源装置。The power supply device for a vehicle according to claim 1, wherein the battery case (4) has a quadrangular shape, and a supply port (2) and an exhaust port (3) are provided on surfaces facing each other.

電池ケース(4)の一端面に電池間供給ダクト(8)の方向に伸びるスリット状の供給口(2)を開口して、電池ケース(4)の他端面にも電池間排気ダクト(9)の方向に伸びるスリット状の排気口(3)を開口している請求項１に記載される車両用の電源装置。A slit-shaped supply port (2) extending in the direction of the inter-battery supply duct (8) is opened on one end surface of the battery case (4), and the inter-battery exhaust duct (9) is also formed on the other end surface of the battery case (4). The power supply device for vehicles described in Claim 1 which has opened the slit-shaped exhaust port (3) extended in the direction.

ケース外供給ダクト(5)とケース外排気ダクト(6)が、空気の送風方向に向かって断面積をほぼ一定としている請求項１に記載される車両用の電源装置。The power supply device for a vehicle according to claim 1, wherein the outside-case supply duct (5) and the outside-case exhaust duct (6) have a substantially constant cross-sectional area in the air blowing direction.