(57)【要約】【課題】冷媒の気化熱と空気の両方で全ての電池セルを効率よく、しかも温度差を少なくして冷却しながら、結露水による電極端子のショートを防止する。【解決手段】車両用の電源装置は、上部に電極端子１６を有する複数の電池セル１を連結してなる電池ブロック２と、この電池ブロック２の下面に熱結合されると共に、供給される冷媒の気化熱で冷却されて熱結合している電池セル１を下から冷却する冷却プレート３と、この冷却プレート３に冷媒を供給する冷却機構４と、電池ブロック２の外側に設けられて電池セル１に送風して冷却する冷却ダクト５と、この冷却ダクト５に強制送風する送風ファン６とを備えている。電源装置は、冷媒で冷却される冷却プレート３が熱伝導によって電池セル１を下から冷却すると共に、冷却ダクト５が電池セル１の上部に強制送風して、電極端子１６の結露を防止して冷却する。【選択図】図２
2010040420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に電極端子(16)を有する複数の電池セル(1)を連結してなる電池ブロック(2)と、この電池ブロック(2)の下面に熱結合されると共に、供給される冷媒の気化熱で冷却されて熱結合している電池セル(1)を下から冷却する冷却プレート(3)と、この冷却プレート(3)に冷媒を供給する冷却機構(4)と、前記電池ブロック(2)の外側に設けられて電池セル(1)に送風して冷却する冷却ダクト(5)と、この冷却ダクト(5)に強制送風する送風ファン(6)とを備え、
冷媒で冷却される前記冷却プレート(3)が熱伝導によって電池セル(1)を下から冷却すると共に、前記冷却ダクト(5)が電池セル(1)の上部に強制送風して、電極端子(16)の結露を防止して冷却するようにしてなる車両用の電源装置。
【請求項２】
前記電池ブロック(2)又は冷却プレート(3)の結露を検出する結露センサ(35)と、この結露センサ(35)の信号で前記送風ファン(6)の運転を制御する制御回路(7)とを備える請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項３】
前記結露センサ(35)が冷却プレート(3)の冷媒流入側に配置している請求項２に記載される車両用の電源装置。
【請求項４】
前記冷却機構(4)が、車両を冷房する車両冷房用の冷却機構(40)で、この車両冷房用の冷却機構(4)が過負荷状態を検出して前記送風ファン(6)の運転を制御する制御回路(7)を備えており、車両冷房用の冷却機構(4)が過負荷な状態で送風ファン(6)を運転して電池セル(1)を冷却するようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項５】
前記冷却ダクト(5)が、送風される空気の方向を制御する風向き調整機構(33)を備え、この風向き調整機構(33)が電池セル(1)の上部に送風して電極端子(16)の結露を防止し、電池セル(1)の中央部ないし下部に送風して電池セル(1)を冷却するようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項６】
前記電池ブロック(2)の電池セル(1)の温度差を検出する温度センサ(17)と、この温度センサ(17)で検出される電池セル(1)の温度差で、送風ファン(6)の運転を制御する制御回路(7)とを備え、電池セル(1)の温度差が設定値よりも大きくなると送風ファン(6)を運転するようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ハイブリッド自動車、燃料自動車、電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用に使用される車両用の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車を走行させるモータ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接続して出力電圧を高くしている。駆動モータ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、大きな電流で充放電される。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、電池でモータを駆動して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、急ブレーキをかけて回生制動するときは、大きな電流で充電される。
【０００３】
大電流を流して使用される電源装置は、電池の温度が上昇するので強制的に冷却する必要がある。電池の温度が高くなると、性能が低下するからである。電池の温度が設定温度よりも高くなると、車外の空気を強制送風して冷却できる。しかしながら、この構造は、外気温度が高いときに、電池を速やかに冷却できない。この弊害を防止するために、空気に加えて、冷媒の気化熱を利用して電池を冷却する電源装置が開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００８−５９９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載する電源装置を図１に示す。この電源装置は、複数の電池セル９１をホルダーブロック９２の定位置に収納している。ホルダーブロック９２は、電池セル９１の表面に送風ダクト９４を設けている。さらに電池セル９１を冷却するために、ホルダーブロック９２の下に冷却プレート９３を配置している。冷却プレート９３は、内部に冷媒通路９５を設けている。さらに冷却プレート９３は、空気を通過させて冷却するための冷却ダクト９６を設けている。この電源装置は、冷媒通路９５に供給される冷媒の気化熱で冷却プレート９３を冷却し、冷却された冷却プレート９３に電池セル９１の熱を伝導して電池セル９１を冷却し、さらに、冷媒に冷却される冷却プレート９３が、冷却ダクト９６に送風される空気を冷却し、冷却プレート９３で冷却され空気を送風ダクトに送風して電池セル９１を冷却する。
【０００５】
以上の電源装置は、冷媒で冷却される冷却プレートで直接に電池セルを冷却し、さらに空気で電池セルを冷却できる。冷媒の気化熱で冷却される冷却プレートは、外気温度の高い状態にあっても低温に冷却できる。したがって、電池セルを効率よく冷却できる特徴がある。ただ、冷却プレートは、多数の電池セルを温度むらなく冷却するのが難しい。それは、冷却プレートの全体を均一な温度とすることが難しく、冷媒の流入側と排出側で温度差ができるからである。さらに、図１に示す電源装置は、空気に含まれる水分が結露して電池の表面に付着する欠点を阻止できない。とくに、空気の相対湿度が高い状態で運転されると、多量の結露水が付着する。この結露水は、電極端子をショートさせる等の種々の弊害の原因となる。
【０００６】
本発明は、さらにこの欠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、冷媒の気化熱と空気の両方で全ての電池セルを効率よく、しかも温度差を少なくして冷却しながら、結露水による電極端子のショートを防止できる車両用の電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
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。
車両用の電源装置は、上部に電極端子１６を有する複数の電池セル１を連結してなる電池ブロック２と、この電池ブロック２の下面に熱結合されると共に、供給される冷媒の気化熱で冷却されて熱結合している電池セル１を下から冷却する冷却プレート３と、この冷却プレート３に冷媒を供給する冷却機構４と、電池ブロック２の外側に設けられて電池セル１に送風して冷却する冷却ダクト５と、この冷却ダクト５に強制送風する送風ファン６とを備えている。電源装置は、冷媒で冷却される冷却プレート３が熱伝導によって電池セル１を下から冷却すると共に、冷却ダクト５が電池セル１の上部に強制送風して、電極端子１６の結露を防止して冷却する。
【０００８】
以上の電源装置は、冷媒の気化熱と空気の両方で全ての電池セルを効率よく、しかも温度差を少なくして冷却しながら、結露水による電極端子のショートを防止できる特徴がある。本発明は、空気を直接に電池セルに送風して冷却し、また、冷却プレートを冷媒で冷却して電池セルを冷却する。空気を直接に送風して冷却する構造は、多数の電池セルを温度差ができないように冷却できる。また、冷媒の気化熱で冷却される冷却プレートで冷却する構造は、外気温度が高い状態にあっても電池セルを速やかに低い温度まで冷却できる。とくに、本発明の電源装置は、電極端子を設けている電池セルの上部に空気を強制送風するので、電極端子に結露が発生するのを確実に防止できる。このため、冷却プレートで電池セルを効率よく冷却しながら、結露水による電極端子等のショートを確実に阻止できる。
【０００９】
本発明の車両用の電源装置は、電池ブロック２又は冷却プレート３の結露を検出する結露センサ３５と、この結露センサ３５の信号で送風ファン６の運転を制御する制御回路７とを備えることができる。
この電源装置は、結露が発生しない状態で送風ファンの運転を停止して騒音レベルを低くできる。
【００１０】
本発明の車両用の電源装置は、結露センサ３５を冷却プレート３の冷媒流入側に配置することができる。
この電源装置は、最も結露が発生しやすい部分に結露センサを配置して、送風ファンの運転を制御するので、電極端子に発生する結露を確実に阻止できるように送風ファンを運転できる。
【００１１】
本発明の車両用の電源装置は、冷却機構４を、車両を冷房する車両冷房用の冷却機構４０とし、この車両冷房用の冷却機構４０の過負荷状態を検出して送風ファン６の運転を制御する制御回路７を備えることができる。この電源装置は、車両冷房用の冷却機構４０が過負荷な状態で送風ファン６を運転して電池セル１を冷却することができる。
この電源装置は、電池セルを冷却するために専用の冷却機構を設ける必要がなく、しかも車両の冷房を阻害することなく、電池セルを空気で冷却できる特徴がある。
【００１２】
本発明の車両用の電源装置は、冷却ダクト５に、送風される空気の方向を制御する風向き調整機構３３を備えて、この風向き調整機構３３で、電池セル１の上部に送風して電極端子１６の結露を防止し、電池セル１の中央部ないし下部に送風して電池セル１を冷却するようにことができる。
この電源装置は、空気でもって電極端子の結露を防止しながら、電池セルを効果的に冷却できる特徴がある。
【００１３】
本発明の車両用の電源装置は、電池ブロック２の電池セル１の温度差を検出する温度センサ１７と、この温度センサ１７で検出される電池セル１の温度差で、送風ファン６の運転を制御する制御回路７とを備えて、電池セル１の温度差が設定値よりも大きくなると送風ファン６を運転することができる。
この電源装置は、空気でもって電池の温度差が少なくなるように冷却できる特徴がある。とくに、冷却プレートで効率よく冷却しながら、電池セルの温度差を少なくすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。
【００１５】
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。
【００１６】
図２ないし図４に示す電源装置は、車両用の電源装置は、上部に電極端子１６を有する複数の電池セル１を連結してなる電池ブロック２と、この電池ブロック２の下面に熱結合されると共に、供給される冷媒の気化熱で冷却されて熱結合している電池セル１を下から冷却する冷却プレート３と、この冷却プレート３に冷媒を供給する冷却機構４と、電池ブロック２の外側に設けられて電池セル１に送風して冷却する冷却ダクト５と、この冷却ダクト５に強制送風する送風ファン６と、この送風ファン６の運転をコントロールする制御回路７を備える。
【００１７】
電池セル１は、充電できるリチウムイオン電池であって、厚さよりも幅の広い薄型の角型電池である。ただし、電池セルは、必ずしもリチウムイオン電池とする必要はなく、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の全ての二次電池とすることもできる。また、電池セルは、必ずしも薄型の角型電池とする必要もない。図示しないが、電池セルには水平断面図を四角形とする角型電池とすることができる。
【００１８】
電池セル１の内部構造を図５に示している。この電池セル１は、電池ケース１１に電極組１２と電解液とを入れて密閉している。電極組１２は、正負の電極板１３をセパレータ１４を介して積層している。電極組１２は、正極板１３Ａと負極板１３Ｂの各々に引出リード１５を接続している。引出リード１５は、電池ケース１１の上面に固定している、正極端子１６Ａ及び負極端子１６Ｂからなる電極端子１６に接続している。この電池セル１は、正極端子１６Ａと負極端子１６Ｂを引出リード１５を介して正極板１３Ａと負極板１３Ｂに接続している。
【００１９】
電池ブロック２は、複数の電池セル１を積層して両端のエンドプレート９で挟着して固定している。積層される電池セル１は、プラスチックなどの絶縁材からなるスペーサー１０を間に挟着して互いに絶縁している。スペーサー１０は、電池セル１との間に送風隙間を設け、ここに冷却空気を強制送風して冷却することができる。
【００２０】
冷却プレート３は、電池ブロック２の下面に固定されて、各々の電池セル１の下面に熱結合される。冷却プレート３は、全体の形状を所定の厚さの板状とし、その外形を電池ブロック２の外形に等しくしている。冷却プレート３は、電池ブロック２の下面に、絶縁材であって熱伝導特性の優れた絶縁シート８を介して熱結合される。冷却プレート３は、金属製として、各々の電池セル１を効果的に冷却できる。この冷却プレート３は、たとえば、アルミニウム等の金属を鋳造して製作することができる。また、冷却プレート３は、アルミニウムダイキャストとすることもできる。アルミニウム等の金属製の冷却プレート３は、熱伝導に優れるので、熱結合される電池セル１の熱を効率よく伝導して、各々の電池セル１を冷却できる特徴がある。また、後述する冷媒通路１９に供給される冷媒との熱交換の効率が良くなるので、冷媒によって効果的に低温に冷却できる特長がある。ただ、冷却プレート３は、熱伝導特性に優れたプラスチックやセラミック製とすることもできる。
【００２１】
電池ブロック２の電池セル１は、その下面を冷却プレート３に熱結合して、冷却プレート３で冷却される。冷却プレート３に熱結合される電池セル１は、発熱した熱を冷却プレート３に熱伝導して放熱する。電池セル１は、冷却プレート３に面接触状態で接触して、好ましい状態で熱結合される。また、シリコン等の熱結合剤を介し、あるいは金属等を介して熱結合することもできる。冷却プレート３は、熱結合された電池セル１を冷却するために、内部に冷媒通路１９を設けている。
【００２２】
冷却プレート３の冷媒通路１９は、冷却機構４に連結される。冷却機構４は冷媒通路１９に冷媒を供給し、この冷媒の気化熱で冷却プレート３を強制冷却する。図２と図３の冷却機構４は、気化された冷媒を加圧するコンプレッサ４２と、このコンプレッサ４２で加圧された冷媒を冷却して液化させる放熱器４３と、この放熱器４３に連結している膨張弁４４とを備える。コンプレッサ４２は、車両のエンジン５０やモータで駆動されて気化された冷媒を加圧する。放熱器４３は熱交換器４５で、ファン４６に強制送風されて気体状の冷媒を冷却して液化させる。放熱器４３は、ハイブリッドカーにおいては、エンジン５０の冷却水を冷却するラジエータの前方に配設される。ラジエータを冷却するファンで４６放熱器４３も冷却される。冷却プレート３の冷媒通路１９の排出側はコンプレッサ４２に連結され、コンプレッサ４２が、冷媒通路１９から排出される気化した冷媒を加圧する。加圧された冷媒は、放熱器４３で冷却されて液化される。液化された冷媒は、膨張弁４４を介して冷媒通路１９に連結される。膨張弁４４は、冷媒通路１９の排出側において、全ての冷媒を気化できる流量に開度をコントロールする調整弁、あるいは細管からなるキャピラリーチューブである。冷媒は、膨張弁４４を通過して断熱膨張され、冷媒通路１９内で気化される。膨張弁４４を通過して、冷媒通路１９内で気化される冷媒は、気化熱を奪って冷却プレート３を強制冷却する。したがって、冷却機構４に連結される冷却プレート３は、供給される液状の冷媒を、冷媒通路１９内で気化し、冷媒の気化熱で冷却させる。冷媒で強制冷却された冷却プレート３に絶縁シート８を介して熱結合する電池セル１は、発熱した熱を冷却プレート３に伝導して、効率よく冷却される。
【００２３】
図の冷却機構４は、車両の冷房に使用される冷却機構４０を利用している。車両の冷房に使用される冷却機構４０は、電磁クラッチ５１を介してエンジン５０のクランク軸に連結される。コンプレッサ４２は、電磁クラッチ５１を連結してエンジン５０で回転され、電磁クラッチ５１を切って回転を停止する。この冷却機構４０は、室内の冷房を必要とするとき、あるいは冷却プレート３を冷却するとき、電磁クラッチ５１を連結状態としてコンプレッサ４２を回転させる。車両の冷房と冷却プレート３の冷却に使用される冷却機構４は、車両の熱交換器４７と冷却プレート３のいずれか又は両方に冷媒を供給する。冷媒の供給を制御するために、車両用の熱交換器４７と冷却プレート３の流入側に開閉弁４１、４８を連結している。開閉弁４１は膨張弁４４の流入側に、開閉弁４８は膨張弁４９の流入側に連結される。冷却機構４０が車両を冷房するとき、車内を冷房する熱交換器４７に連結している開閉弁４８を開いて、この熱交換器４７に冷媒を供給する。冷却プレート３を冷却するときは、制御回路７が冷却プレート３に連結している開閉弁４１を開いて、冷却プレート３に冷媒を供給する。制御回路７が冷却プレート３の開閉弁４１を閉じると、冷却プレート３に冷媒の供給が停止されて冷却プレート３の冷媒による冷却は停止される。この冷却機構４は、開閉弁４１を開閉して、冷却プレート３を冷却する状態と、冷却しない状態とに切り換えできる。
【００２４】
冷却機構４は、図４に示すように、コンプレッサ２２をモータ２１で駆動することができる。モータ２１で駆動されるコンプレッサ２２は、モータ２１の回転と停止を切り換えて冷却プレート３の冷却と非冷却とを制御できる。また、モータ２１の回転数を調整して、冷却プレート３に供給する冷媒量をコントロールして、冷却プレート３の冷却状態を制御することもできる。電源装置の電池ブロック２は、多数の電池セル１を直列に接続して出力電圧を高くしているので、ＤＣ／ＡＣインバータ（図示せず）を介してコンプレッサ２２を回転するモータ２１に接続し、ＤＣ／ＡＣインバータの出力電圧と周波数を調整してモータ２１の回転数をコントロールできる。
【００２５】
コンプレッサ２２をモータ２１で回転する冷却機構４は、車両の冷房用の冷却機構と別に設けた専用の冷却機構２０とすることができる。この冷却機構２０も、気化された冷媒を加圧するコンプレッサ２２と、このコンプレッサ２２で加圧された冷媒を冷却して液化させる放熱器２３と、この放熱器２３に連結している膨張弁２４とを備える。放熱器２３は熱交換器２５で、ファン２６に強制送風されて気体状の冷媒を冷却して液化させる。冷却プレート３の冷媒通路１９の排出側はコンプレッサ２２に連結され、コンプレッサ２２が、冷媒通路１９から排出される気化した冷媒を加圧する。加圧された冷媒は、放熱器２３で冷却されて液化される。液化された冷媒は、膨張弁２４を介して冷媒通路１９に供給される。冷媒通路１９に供給された液体状の冷媒は、冷媒通路１９内で気化されて、気化熱を奪って冷却プレート３を強制冷却する。この冷却機構２０は、冷却プレート３を冷却するときにモータ２１でコンプレッサ２２を回転して、冷却プレート３を冷却しないときにモータ２１の回転を停止する。また、この冷却機構２０は、モータ２１の回転数をコントロールして、コンプレッサ２２の回転数を制御して、冷却プレート３に供給する冷媒量をコントロールできる。
【００２６】
以上のように、冷媒通路１９で冷媒を気化させて、その気化熱で冷却プレート３を冷却する構造は、冷却プレート３を極めて低い温度に冷却して、電池セル１を効果的に冷却できる。
【００２７】
冷却プレート３は、熱伝導で電池セル１を冷却する。熱伝導で直接に電池セル１を冷却する冷却プレート３は、冷媒の供給が停止された後も低温状態にあるので、電池セル１の温度になるまで電池セル１を冷却できる。熱伝導による冷却は、送風ファン６の運転を停止する状態、すなわち、送風ファン６の騒音を０レベルとして、極めて静かな状態で電池セル１を効果的に冷却する。
【００２８】
冷却ダクト５は、電池ブロック２の上面と両側に設けられる。図２ないし図４の電源装置は、電池ブロック２を外装ケース３０に収納して、電池ブロック２と外装ケース３０との間に冷却ダクト５を設けている。図の外装ケース３０は、対向する位置に空気の流入口３１と排気口３２とを設けている。冷却ダクト５は、流入口３１から外装ケース３０に流入される空気を電池セル１の上部に強制送風して、電極端子１６の結露を防止しながら電池セル１を冷却する。したがって、流入口３１は、外装ケース３０の一方の端部の上部に開口される。排気口３２は、流入口３１の反対側の端部であって、下部に設けている。この外装ケース３０は、電池セル１を冷却する空気を対向位置に送風して、電池セル１を効率よく冷却できる。
【００２９】
冷却用の空気を電池セル１の上部に向けて送風するために、冷却ダクト５は、図６に示すように、送風される空気の方向を制御する風向き調整機構３３を備える。図の電源装置は、風向き調整機構３３のダンパー３４を流入口３１に設けている。この風向き調整機構３３は、流入口３１に流入される空気を、矢印Ａ（図２及び図４参照）で示すように、電池セル１の上部に送風して電極端子１６の結露を防止し、また、矢印Ｂ（図３参照）で示すように、電池セル１の中央部ないし下部に送風して電池セル１を効率よく冷却する。風向き調整機構３３のダンパー３４は、制御回路７に制御されて、電極端子１６に結露が発生する環境にあっては、空気を電池セル１の上部に強制送風し、電池の温度が設定温度よりも高くて結露が発生しない環境にあっては、電池セル１の中央部から下部に強制送風する。
【００３０】
制御回路７は、結露センサ３５の信号で風向き調整機構３３のダンパー３４を制御する。結露センサ３５は、冷却プレート３又は電池ブロック２の結露を検出する位置に配設できるが、好ましくは結露が最も発生する部分に配設される。図２ないし図４の電源装置は、冷却プレート３の冷媒流入側に結露センサ３５を配設している。冷却プレート３の冷媒流入側は、冷媒で最も低温に冷却される部分であって、最も結露の発生しやすい部分である。制御回路７は、結露の最も発生しやすい部分に配置している結露センサ３５で送風ファン６の運転を制御して、結露の発生を最も確実に阻止できる。
【００３１】
結露センサ３５を図７に示している。この結露センサ３５は、冷却プレート３に接近して配設してなる絶縁電極３６を備える。絶縁電極３６は、絶縁材３７を介して冷却プレート３に固定している。この結露センサ３５は、絶縁電極３６と冷却プレート３との間の導通、すなわち電気抵抗で結露を検出する。この結露センサ３５は、冷却プレート３に結露して、この結露水が絶縁電極３６と冷却プレート３との間を導通すると、絶縁電極３６と冷却プレート３との間の電気抵抗が小さくなって結露を検出する。絶縁電極３６と冷却プレート３との間に結露水がない状態、すなわち冷却プレート３に結露しない状態で、絶縁電極３６と冷却プレート３との電気抵抗は、ほぼ無限大に大きくなる。このため、電気抵抗が大きくなると結露しない状態と判定できる。
【００３２】
制御回路７は、結露センサ３５が結露を検出すると送風ファン６を運転して、電池セル１の電極端子１６の結露を防止する。さらに、制御回路７は、結露センサ３５が結露を検出する状態では、風向き調整機構３３のダンパー３４を、電池セル１の上部に送風するように制御して、電池セル１の上部の電極端子１６に向けて送風するように制御する。制御回路７は、結露センサ３５が結露を検出しない状態では、送風ファン６の運転を停止し、あるいは送風ファン６を運転して、送風する空気を電池セル１の中央部から下部に送風して、電池セル１を冷却する。
【００３３】
さらに、制御回路７は、電池セル１の温度と、外気温度を検出して、冷却プレート３による冷却と、空気による冷却をコントロールする。電池セル１の温度は、電池セル１の表面に固定している温度センサ１７で検出される。図の電源装置は、複数の電池セル１の温度を検出するために、複数の温度センサ１７を備える。とくに、電池温度が最も高くなる高温電池の温度を検出する高温電池温度センサ１７Ａと、電池温度が最も低くなる低温電池の温度を検出する低温電池温度センサ１７Ｂとを備える。図の電源装置は、冷却プレート３の冷媒流入側に配設される電池セル１であって、冷却プレート３に接近する部分の表面に高温電池温度センサ１７Ａを配設し、冷却プレート３の冷媒排出側に配設される電池セル１であって、冷却プレート３から離れる部分の表面に低温電池温度センサ１７Ｂを配設している。高温電池温度センサ１７Ａと低温電池温度センサ１７Ｂの検出温度でもって、電池ブロック２を構成する電池セル１の温度と温度差の両方を検出できる。外気温度は、外気温度センサ１８で検出される。この外気温度センサ１８は、車両の外気温度であって、送風ファン６が送風する外気の温度を検出する。
【００３４】
制御回路７は、高温電池温度センサ１７Ａと低温電池温度センサ１７Ｂで検出される電池セル１の温度差が設定値よりも大きくなると、送風ファン６を運転して、電池セル１の温度差を均一にする。電池セル１の温度差が設定値よりも小さくなると、制御回路７は送風ファン６の運転を停止する。
【００３５】
また、制御回路７は、温度センサ１７が検出する電池セル１の平均温度が設定温度よりも高くなると、冷媒又は空気で電池セル１を冷却する。制御回路７は、外気温度が設定温度よりも高くなって、外気で電池セル１を効率よく冷却できない状態になると、冷媒でもって、すなわち冷却プレート３で電池セル１を冷却する。外気温度が低く、空気で電池セル１を冷却できる状態にあっては、送風ファン６を運転して電池セル１を冷却する。さらに、電池セル１の温度があらかじめ記憶している最高設定温度よりも高くなると、冷媒と空気の両方で電池セル１を冷却する。
【００３６】
制御回路７は、送風ファン６を運転して電池セル１を冷却し、冷却機構４を制御して、冷却プレート３による冷却を制御する。すなわち、図２と図３に示す冷却機構４０においては、開閉弁４１を開いて、冷媒を冷却プレート３に供給して、冷媒を冷却プレート３に供給して冷却プレート３で電池セル１を冷却し、開閉弁４１を閉じて冷媒の供給を停止して、冷媒の気化熱による冷却を停止する。また、図４に示す冷却機構２０においては、コンプレッサ２２をモータ２１で駆動して、冷媒を冷却プレート３に供給して冷却プレート３で電池セル１を冷却し、モータ２１の運転を停止して冷媒の供給を停止し、冷媒の気化熱による冷却を停止する。
【００３７】
図２と図３の冷却プレート３は、車両を冷房する車両冷房用の冷却機構４０で冷却される。車両冷房用の冷却機構４０を電池の冷却に併用する装置は、電池の冷却が車両の冷房に影響を与えないように、制御回路７でもって、車両冷房用の冷却機構４０が過負荷状態になったことを検出する。車両冷房用の冷却機構４０の過負荷は、車両の室内温度とコンプレッサ４２の回転数から検出し、あるいは車内を冷却する熱交換器４７に循環される空気の温度差から検出できる。制御回路７は、車両冷房用の冷却機構４０が過負荷な状態であることを検出すると、開閉弁４１を閉じて冷媒の気化熱による冷却プレート３の冷却を停止して、送風ファン６を運転して空気で電池セル１を冷却する。この電源装置は、車両の冷房能力を低下することなく、電池セル１を冷却できる。
【００３８】
制御回路７は、以下のように制御して、強制送風される空気と、冷媒の気化熱の両方で電池セル１を冷却する。
［電池セルの平均温度が設定温度よりも低いとき］
制御回路７は、送風ファン６の運転を停止して、電池セル１に空気を強制送風せず、また開閉弁４１を閉じて、あるいはモータ２１の運転を停止して、冷却プレート３の冷媒通路１９に冷媒を供給しない。すなわち、この状態において、電池セル１は強制的には冷却されない。
【００３９】
［電池セルの平均温度が設定温度よりも高くなって、空気温度が電池温度よりも低く、あるいはあらかじめ設定している空気温度よりも低いとき］
電池セル１が発熱して設定温度を超えると、冷却プレート３を冷媒で冷却することなく、送風ファン６を運転して、電池セル１に空気を強制送風して電池セル１を空気で冷却する。このとき、制御回路７は、風向き調整機構３３のダンパー３４も制御して、冷却ダクト５から送風される空気を、矢印Ｂで示すように、電池セル１の中央部から下部に強制送風する。
【００４０】
［電池セルの温度が強制冷却温度よりも高くなって、空気温度が電池温度よりも高く、あるいはあらかじめ設定している温度よりも高いとき］
この状態になると、空気で電池セル１を効率よく冷却できなくなるので、開閉弁４１を開いて、あるいはモータ２１でコンプレッサ２２を駆動して、冷媒を冷却プレート３に供給して冷却プレート３を冷媒する。冷却プレート３は、冷媒の気化熱で低温に冷却されて電池セル１を効率よく冷却する。このとき、制御回路７は、風向き調整機構３３のダンパー３４を閉じて、空気が外装ケース３０に流入しないように制御する。
この冷却状態で、結露センサ３５が冷却プレート３の結露を検出すると、制御回路７は送風ファン６を運転して、空気を電池セル１の上部に強制送風して、冷却される電池セル１が結露するのを防止する。このとき、制御回路７は、風向き調整機構３３のダンパー３４を、矢印Ａで示すように、送風ファン６から送風される空気を電池セル１の上部に送風するように制御する。電池セル１が結露されなくなると、風向き調整機構３３のダンパー３４を閉じて、送風ファン６の運転を停止する。この状態を繰り返して、電池の温度を設定温度よりも低くする。
【００４１】
［電池セルの温度差が設定値よりも大きくなるとき］
この状態になると、制御回路７は送風ファン６を運転して、電池セル１の温度差を均一化する。このとき、風向き調整機構３３のダンパー３４は、冷却ダクト５から送風される空気の方向を、電池セル１の中央部から下向きとする。ただし、この状態において、電池セル１の平均温度が設定値よりも高くなって、冷媒による冷却も併用されるときは、結露センサ３５が結露を検出すると、電池セル１の上部に送風されるように、風向き調整機構３３のダンパー３４を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の電源装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。
【図３】図２に示す車両用の電源装置の風向き調整機構の他の使用状態を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。
【図５】電池セルの一部断面斜視図である。
【図６】風向き調整機構の一例を示す拡大図である。
【図７】結露センサの一例を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…電池セル
２…電池ブロック
３…冷却プレート
４…冷却機構
５…冷却ダクト
６…送風ファン
７…制御回路
８…絶縁シート
９…エンドプレート
１０…スペーサー
１１…電池ケース
１２…電極組
１３…電極板                  １３Ａ…正極板
１３Ｂ…負極板
１４…セパレータ
１５…引出リード
１６…電極端子                １６Ａ…正極端子
１６Ｂ…負極端子
１７…温度センサ              １７Ａ…高温電池温度センサ
１７Ｂ…低温電池温度センサ
１８…外気温度センサ
１９…冷媒通路
２０…冷却機構
２１…モータ
２２…コンプレッサ
２３…放熱器
２４…膨張弁
２５…熱交換器
２６…ファン
３０…外装ケース
３１…流入口
３２…排気口
３３…風向き調整機構
３４…ダンパー
３５…結露センサ
３６…絶縁電極
３７…絶縁材
４０…冷却機構
４１…開閉弁
４２…コンプレッサ
４３…放熱器
４４…膨張弁
４５…熱交換器
４６…ファン
４７…熱交換器
４８…開閉弁
４９…膨張弁
５０…エンジン
５１…電磁クラッチ
９１…電池セル
９２…ホルダーブロック
９３…冷却プレート
９４…送風ダクト
９５…冷媒通路
９６…冷却ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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