(57)【要約】      （修正有）【課題】外気で電池を冷却しながら、外気に含まる塵や塩分等による電子部品等の故障を極減する。【解決手段】車両用の電源装置は、複数の電池を収納している電池ケース２と、この電池ケース２に収納される電池に接続している電気部品を内蔵している電気部品ケース２０とを備える。電池ケース２は、車外の空気を内部に吸入する空気の吸入口３と、この吸入口３から吸入した外気を強制送風して電池を冷却して、電池を冷却した空気を車外に排気するための排気口４を開口している。電気部品ケース２０は、電池ケース２に強制送風される外気を電気部品ケース２０に強制送風しない状態で、電池ケース２に連結している。この電源装置は、吸入口３から吸入した外気を、電気部品ケース２０に強制送風することなく、電池ケース２に循環させて、排気口４から車外に排気する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池(1)を収納している電池ケース(2)と、この電池ケース(2)に収納される電池(1)に接続している電気部品(21)を内蔵している電気部品ケース(20)とを備えており、
電池ケース(2)は、車外の空気を内部に吸入する空気の吸入口(3)と、この吸入口(3)から吸入した外気を強制送風して電池(1)を冷却して、電池(1)を冷却した空気を車外に排気するための排気口(4)を開口しており、
電気部品ケース(20)は、電池ケース(2)に強制送風される外気を電気部品ケース(20)に強制送風しない状態で電池ケース(2)に連結しており、
吸入口(3)から吸入した外気を、電気部品ケース(20)に強制送風することなく、電池ケース(2)に循環させて、排気口(4)から車外に排気するようにしてなる車両用の電源装置。
【請求項２】
電気部品ケース(20)を電池ケース(2)の中間に直交する姿勢で連結して、電池ケース(2)と電気部品ケース(20)を、平面形状においてＴ字状に配置しており、電池ケース(2)の中央部分に吸入口(3)を開口して、両端部分に排気口(4)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。
【請求項３】
電池ケース(2)に、内部の空気を吸入する冷却ファン(9)を設けており、この冷却ファン(9)が電池ケース(2)内の空気を吸入して、電池ケース(2)の内圧を電気部品ケース(20)の内圧よりも低くしている請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項４】
電池ケース(2)が、ふたつの内ケース(6)と、この内ケース(6)を収納している外ケース(7)とを備え、内ケース(6)を縦一列に隙間ができるように外ケース(7)に収納して、内ケース(6)の間に吸入隙間(8)を設けている請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項５】
内ケース(6)の両端部に冷却ファン(9)を設けている請求項３と４に記載される車両用の電源装置。
【請求項６】
プラスチック成形体を連結して電池ケース(2)とすると共に、プラスチック成形体の連結部に絶縁シール材を充填している請求項１に記載される車両用の電源装置。
【請求項７】
プラスチック成形体が、電池(1)を収納するサブケース(11)と、このサブケース(11)に連結されて、電池(1)を接続するバスバーを固定しているエンドプレート(12)を備え、エンドプレート(12)とサブケース(11)との間に絶縁シールを充填している請求項６に記載される車両用の電源装置。
【請求項８】
高電圧部品(21A)を電気部品ケース(20)の下部に配置している請求項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、燃料電池車、ハイブリッド自動車、電気自動車等の自動車に搭載されて大電流で充放電される車両用の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電源装置は、多数の電池を直列に連結して出力電圧を高くしている。また、この電源装置は、電池を大電流で充放電するので、電池温度が高くなることがある。電池の温度上昇は電池の性能を低下して寿命を短くするので、電池温度が高くなるときには、強制送風して冷却している。
【０００３】
多数の電池をケースに収納し、ケース内に冷却空気で強制送風して電池を冷却する車両用の電源装置は開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−４５５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この公報に記載される電源装置は、ケースの中央部分に中心ダクトを設けて、中心ダクトの周囲に、複数の電池モジュールを配設し、さらに、電池モジュール間には空気通過隙間を設けている。強制送風器でもって、中心ダクトから空気通過隙間に、あるいは空気通過隙間から中心ダクトに冷却空気を強制的に送風して電池モジュールを冷却するようにしている。
【０００５】
この公報に記載されるように、ケース内に冷却空気を強制送風して電池を冷却する従来の電源装置は、車内の空気をケース内に循環させて電池を冷却するのに適している。しかしながら、車内の空気をケース内に循環させると、車内の空気が電池で加温される。車両は、車内空気のエアコンで温度調整している。したがって、車内空気が電池で加温されると、エアコンで車内空気を冷却する必要がある。車内空気を冷却するには、エンジンやモーターで車両に搭載しているエアコンのコンプレッサーを運転する必要がある。このため、燃料や電力を消費する。すなわち、電池を冷却するために、モーターで強制送風することに加えて、車内空気を冷却するために、燃料や電力を無駄に消費する欠点がある。このことは、燃料の消費量が多くなるばかりでなく、車内温度が上昇するので快適な車内環境とするのが難しくなる欠点もある。
【０００６】
この欠点は、車内空気に代わって車外から外気を電池のケース内に循環させて解消できる。ただ、外気は、車内空気のように清澄な空気とは限らない。空気に浮遊する塵が一緒に電池ケースに吸入され、さらに塵と一緒に塩分等も吸入される。この弊害は、外気をフィルターに透過させて、フィルターで塵や塩分を除去して少なくできる。ただ、このことを実現するには、フィルターを極めて微細な空隙のものとする必要があるが、この種のフィルターは目詰まりしやすい欠点がある。フィルターが目詰まりして空気の吸入量が少なくなると、電池を効率よく冷却できなくなる。このため、現実には、フィルターとして小さい空隙のものを使用できない。このため、外気と一緒に塵や塩分が吸入されるのを皆無にはできず、これ等が電源装置に実装される回路基板や電子部品を故障させ、あるいは寿命を短くする欠点があった。
【０００７】
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、外気で電池を冷却しながら、外気に含まる塵や塩分等による電子部品等の故障を極減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】
【０００８】
本発明の車両用の電源装置は、複数の電池１を収納している電池ケース２と、この電池ケース２に収納される電池１に接続している電気部品２１を内蔵している電気部品ケース２０とを備える。電池ケース２は、車外の空気を内部に吸入する空気の吸入口３と、この吸入口３から吸入した外気を強制送風して電池１を冷却して、電池１を冷却した空気を車外に排気するための排気口４を開口している。電気部品ケース２０は、電池ケース２に強制送風される外気を電気部品ケース２０に強制送風しない状態で、電池ケース２に連結している。この電源装置は、吸入口３から吸入した外気を、電気部品ケース２０に強制送風することなく、電池ケース２に循環させて、排気口４から車外に排気する。
ただし、本明細書において外気を強制送風するとは、吸入した外気を、強制的に送風することを意味している。
【０００９】
本発明の車両用の電源装置は、電気部品ケース２０を電池ケース２の中間に直交する姿勢で連結して、電池ケース２と電気部品ケース２０を、平面形状においてＴ字状に配置すると共に、電池ケース２の中央部分に吸入口３を開口して、両端部分に排気口４を開口することができる。
【００１０】
本発明の車両用の電源装置は、電池ケース２に、内部の空気を吸入する冷却ファン９を設けて、この冷却ファン９が電池ケース２内の空気を吸入して、電池ケース２の内圧を電気部品ケース２０の内圧よりも低くすることができる。
【００１１】
本発明の車両用の電源装置は、電池ケース２が、ふたつの内ケース６と、この内ケース６を収納している外ケース７とを備え、内ケース６を縦一列に隙間ができるように外ケース７に収納して、内ケース６の間に吸入隙間８を設けることができる。
【００１２】
本発明の車両用の電源装置は、内ケース６の両端部に冷却ファン９を設けることができる。
【００１３】
本発明の車両用の電源装置は、プラスチック成形体を連結して電池ケース２とすると共に、プラスチック成形体の連結部に絶縁シール材を充填することができる。
【００１４】
本発明の車両用の電源装置は、プラスチック成形体が、電池１を収納するサブケース１１と、このサブケース１１に連結されて、電池１を接続するバスバーを固定しているエンドプレート１２を備え、エンドプレート１２とサブケース１１との間に絶縁シールを充填することができる。
【００１５】
本発明の車両用の電源装置は、高電圧部品２１Ａを電気部品ケース２０の下部に配置することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両用の電源装置は、外気で電池を冷却しながら、外気に含まる塵や塩分等に起因する電子部品等の故障を極減できる特長がある。それは、本発明の車両用の電源装置が、複数の電池を収納している電池ケースに、車外の空気を内部に吸入する空気の吸入口と、電池を冷却した空気を車外に排気する排気口を開口しており、吸入口から吸入した外気を、電気部品を内蔵している電気部品ケースに強制送風することなく電池ケースに循環させて排気口から車外に排気しているからである。本発明の電源装置は、車外から吸入する外気を電池ケースに強制送風して循環させるが、電気部品ケースには外気を強制送風しない。吸入される外気は、電池ケースの内部にのみ循環されて、電池ケースに内蔵する電池を冷却する。したがって、本発明の電源装置は、吸入した外気で電池を冷却しながら、外気に含まる塵や塩分等によって電子部品等が故障するのを有効に防止できる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項２の車両用の電源装置は、電気部品ケースを電池ケースの中間に直交する姿勢でＴ字状に連結すると共に、電池ケースの中央部分に吸入口を開口して、両端部分に排気口を開口しているので、吸入口から吸入される外気を電池ケース両端の排気口に強制送風させて、電気部品ケースに外気を送風させることなく理想的に電池ケースに循環できる特長がある。とくに、この構造は、電気部品ケースを電池ケースの中間に配置するので、電池ケースに収納される電池の電圧や温度等を検出するためのリード等を最短で電気部品ケースに配線する点においても好都合である。
【００１８】
さらに、本発明の請求項３の車両用の電源装置は、電池ケースに冷却ファンを設けて、この冷却ファンで電池ケース内の空気を吸入して、電池ケースの内圧を電気部品ケースの内圧よりも低くするので、電池ケースの空気が電気部品ケースに流入するのを有効に防止できる。とくに、この電源装置は、電気部品ケースと電池ケースとの間を、空気の流通を完全に遮断する構造とすることなく、電池ケースに循環させる外気を電気部品ケースに流入させない構造にできる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項６の車両用の電源装置は、プラスチック成形体を連結して電池ケースとすると共に、プラスチック成形体の連結部に絶縁シール材を充填しているので、電池ケースを低コストに製造しながら、プラスチック成形体の連結部の隙間に外気が通過するのを防止して、この部分に塵や塩分が堆積するのを有効に防止できる。このように、塵や塩分の堆積を防止できる電源装置は、電池ケースの絶縁抵抗が低下するのを防止して、漏電や絶縁破壊を有効に防止できる。
【００２０】
さらに、本発明の請求項８の車両用の電源装置は、高電圧部品を電気部品ケースの下部に配置しているので、電気部品ケースを自動車の後部座席の肘掛部に安全に配置できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明の車両用の電源装置は、燃料電池車、ハイブリッドカー、電気自動車等の自動車の電源用に使用される。
【００２４】
図１ないし図６に示す車両用の電源装置は、複数の電池１を収納している電池ケース２と、この電池ケース２に収納する電池１に接続している電気部品２１を内蔵している電気部品ケース２０とを備えている。
【００２５】
電池ケース２は、内部に車外の空気を循環させて、内部に収納している電池１を車外の空気で冷却する。このことを実現するために、電池ケース２は、車外の空気を内部に吸入する空気の吸入口３と、吸入口３から吸入した外気をケース内に強制送風させて電池１を冷却した空気を車外に排気するための排気口４を開口している。電池ケース２の吸入口３は、図２に示すように、ダクト５を介して車外に連結される。排気口４もダクト（図示せず）を介して車外に連結される。この電池ケース２は、ダクト５を介して吸入口３から外気を吸入し、また、吸入した空気を排気口４からダクトを介して車外に排気する。電源装置は、車内の空気を電池ケース２に循環させるのではなく、車外の空気を電池ケース２に循環して電池１を冷却する。
【００２６】
本発明の電源装置は、車外から吸入する外気を電池ケース２に循環させるが、電気部品ケース２０には外気を循環させない。外気は、電池ケース２の内部にのみ循環されて、電池ケース２に内蔵する電池１を冷却する。
【００２７】
図５の電池ケース２は、ふたつの内ケース６を外ケース７に収納している。細長いふたつの内ケース６は、縦一列に互いに離して外ケース７内に配置している。内ケース６の間に外気の吸入隙間８を設けている。外ケース７は、内ケース６の間の吸入隙間８に連結するように、中央部に吸入口３を開口している。吸入口３から吸入された外気は、内ケース６の間の吸入隙間８を通過して、各々の内ケース６に流入される。内ケース６に流入される空気は、内部に収納している電池１を冷却して外部に排気される。
【００２８】
電池ケース２は、内ケース６の排気側で外ケース７の内側に冷却ファン９を固定している。冷却ファン９は、内ケース６内の空気、すなわち電池ケース２内の空気を吸入して外部に強制的に排気する。冷却ファン９は、電池ケース２内の空気を排気して、電気部品ケース２０内の空気を強制的には排気しない。したがって、電池ケース２の内圧は電気部品ケース２０の内圧よりも低く、電池ケース２の空気が電気部品ケース２０に流入することはない。したがって、電池ケース２の空気を冷却ファン９で吸入して強制排気する電源装置は、電気部品ケース２０と電池ケース２との間を、空気の流通を完全に遮断する構造とする必要はない。電池ケース２と電気部品ケース２０との間に空気が流通する隙間があっても、電池ケース２の内圧を電気部品ケース２０の内圧よりも低くすることで、電池ケース２に循環させる外気から電気部品ケース２０を遮断して、電池ケース２の外気が電気部品ケース２０に流入しない構造にできるからである。ただし、本発明の電源装置は、電池ケースと電気部品ケースとを空気が流通しない構造として、電気部品ケースを電池ケースの外気から遮断することもできるのはいうまでもない。電池ケースと電気部品ケースとを空気が流通しないように遮断する電源装置は、電池ケースの内圧を電気部品ケースの内圧に等しく、あるいは電気部品ケースの内圧よりも高くすることができる。このため、冷却ファンでもって、電池ケースに外気を供給して電池を冷却することができる。
【００２９】
図の電源装置は、内ケース６の両端部に冷却ファン９を固定している。内ケース６の両端部は、外ケース７の両端部に位置する。外ケース７は、両端部に排気口４を開口しているので、冷却ファン９は外ケース７の両端部に配置させて、排気する空気を排気口４から外部に排気する。この構造の電源装置は、両方の内ケース６に収納する電池１をバランスよく均一に冷却できる。各々の冷却ファン９が、内ケース６に外気を強制的に循環させるからである。すなわち、電池ケース２の中央部に設けた吸入口３から両側の排気口４に向かって、内ケース６の内部に外気を通過させて、収納している電池１を冷却できる。
【００３０】
電池ケース２の内ケース６に電池１を収納する状態を図７と図８に示す。電池１は、図８に示すように、複数を直列に直線状に連結して電池モジュール１０として、電池ケース２に収納している。図の電池モジュール１０は、６個の円筒型電池１を直線状に直列に連結したものであるが、電池モジュールは、５個以下の電池を連結したもの、あるいは７個以上の電池を連結したものとすることもできる。
【００３１】
これ等の図に示す電池ケース２は、複数のプラスチック成形体を連結して電池１を収納している。内ケース６は、プラスチック成形体のサブケース１１に、プラスチック成形体であるエンドプレート１２を連結している。エンドプレート１２は、サブケース１１に収納している電池モジュール１０を直列に連結するバスバー（図示せず）を固定している。サブケース１１は、複数のプラスチック成形体を連結して電池モジュール１０を収納している。図のサブケース１１は、３列の電池モジュール１０と２列の電池モジュール１０を２段に収納して、合計５本の電池モジュール１０を平行な姿勢で収納している。電池モジュール１０は、空気通過隙間１３ができるようにサブケース１１に収納している。図のサブケース１１は、５本の電池モジュール１０を収納するが、４本以下あるいは６本以上の電池モジュールを収納することもできる。
【００３２】
さらに、図の内ケース６は、同じ形状のサブケース１１を収納している。ふたつのサブケース１１は、中心部分に中心ダクト１４ができるようにして、中心ダクト１４の両側に配置し、残りひとつのサブケース１１は中心ダクト１４の上に配置している。中心ダクト１４の周囲に配置されるサブケース１１は、３列に並ぶ電池モジュール１０が中心ダクト１４側に位置するように電池ケース２に収納される。この電源装置は、同じサブケース１１を多数に製作して安価に能率よく多量生産できる特長がある。
【００３３】
サブケース１１は、収納する電池モジュール１０を冷却するために、空気の透過隙間１５を開口している。内ケース６は、サブケース１１との間に冷却ダクト１６を設けている。冷却ダクト１６は、冷却ファン９の吸入側に連結される。これらの図に示す電源装置は、冷却空気を電池モジュール１０の間に強制送風して電池１を冷却する。
【００３４】
複数のプラスチック成形体を連結しているサブケース１１は、連結部に隙間ができる。エンドプレート１２とサブケース１１との連結部にも隙間ができる。プラスチック成形体を連結する隙間や、エンドプレート１２とサブケース１１との連結隙間には、シリコンゴムやグリース等の絶縁シール材を充填している。隙間に充填された絶縁シール材は、隙間に塵や塩分が堆積するのを阻止する。複数のプラスチック成形体を連結している電池ケース２は、隙間に塵や塩分が堆積して絶縁抵抗が低下する。絶縁抵抗が低下すると、漏電や絶縁破壊の原因となるが、ここに絶縁シール材を充填するケースは、長期間にわたって絶縁抵抗が低下するのを有効に阻止する。とくに、外気を吸入して循環させる電池ケース２は、外気に含まれる塵や塩分が隙間に堆積しやすいが、ここに絶縁シール材を充填している電池ケース２は、連結部の漏電や絶縁破壊を有効に防止できる。
【００３５】
さらに、内ケース６を構成する複数のプラスチック成形体は、表面を撥水処理することができる。プラスチック成形体は、シリコン系あるいはフッ素系の撥水剤を表面に塗布して撥水処理することができる。表面を撥水処理してなるプラスチック成形体は、結露によって凝結した水分が薄い膜状となって表面の広い面積に付着するのを防止できる。撥水処理されたプラスチック成形体の表面に付着する水滴は、凝集されて粒状の水滴となるからである。プラスチック成形体の表面全体に薄い膜状に付着する水分、とくに、塵や塩分が付着した水分被膜に高電圧がかかると、この被膜に電流が流れて漏電するおそれがある。しかしながら、表面を撥水処理してなるプラスチック成形体は、表面に付着する水滴が凝集されて粒状となるので、電流の道筋ができるのを阻止して、結露による漏電を有効に防止できる。したがって、内ケース６を構成する複数のプラスチック成形体は、とくに高電圧が印可されやすい部分、たとえば、図８に示すエンドプレート１２や、エンドプレート１２と電池モジュール１０の端子部分を保護するサポートプレート１７、あるいは、電源装置の出力端子近傍に位置するサブケース１１等の表面を撥水処理することによって、結露に起因する漏電を効果的に防止できる。
【００３６】
電気部品ケース２０は、電池ケース２の電池１を保護しながら充放電させる電気部品２１を収納している。図１ないし図３の電源装置は、電気部品ケース２０を電池ケース２の中間に直交する姿勢で連結して、電池ケース２と電気部品ケース２０を、平面形状においてＴ字状に配置している。この電源装置は、電池ケース２の中央部分の上面に吸入口３を開口して、両端部分の上面に排気口４を開口している。
【００３７】
電気部品ケース２０は、電池ケース２とは別に製作されたケースで、電池ケース２に循環される外気を流入しない構造としている。電池ケース２と電気部品ケース２０はベースプレート１９の上面に固定されて、車両に搭載される。図の電源装置は、電気部品ケース２０の天板と両側の側板を電池ケース２の側面に連結して、電気部品ケース２０を電池ケース２に連結している。電気部品ケース２０は、電池ケース２よりも低くしている。さらに、電気部品ケース２０は、電池ケース２から離れる端部をさらに低くして段差のある形状としている。
【００３８】
電気部品ケース２０は、高電圧部品２１Ａと低電圧部品２１Ｂとからなる電気部品２１を収納している。高電圧部品２１Ａは、多数の電池１を直列に接続して高くなっている出力側に接続される部品で、たとえば電流センサー、リレー、ヒューズ、抵抗等である。低電圧部品２１Ｂは、たとえば１２Ｖの電装バッテリーで動作する充放電の制御回路、電池１の残容量の演算回路、保護回路等である。図４と図６の電気部品ケース２０は、下部に高電圧部品２１Ａを配置して、上部に電気部品ケース２０を配置している。この電気部品ケース２０は、自動車の後部座席の肘掛部に安全に配置できる。それは、上部に低電圧部品２１Ｂを配置しているからである。
【００３９】
さらに、図の電源装置は、電池ケース２を後部座席の背もたれの背面に配置して、電気部品ケース２０を肘掛部に配置するのに適している。とくに、図に示すように、上に向かって幅が狭くなるように両面を傾斜面とする電池ケース２は、背もたれの対面に配置するのに適している。ここに配置される電源装置は、車両の後輪近傍から外気を吸入して、電池ケース２に循環させる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の斜視図である。
【図２】図１に示す車両用の電源装置にダクトを接続する状態を示す斜視図である。
【図３】図１に示す車両用の電源装置の平面図である。
【図４】図３に示す車両用の電源装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１に示す車両用の電源装置の内部構造を示す斜視図である。
【図６】図５に示す車両用の電源装置の側面図である。
【図７】図４に示す車両用の電源装置の電池ケースの拡大断面図である。
【図８】図４に示す車両用の電源装置の内ケースの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…電池
２…電池ケース
３…吸入口
４…排気口
５…ダクト
６…内ケース
７…外ケース
８…吸入隙間
９…冷却ファン
１０…電池モジュール
１１…サブケース
１２…エンドプレート
１３…空気通過隙間
１４…中心ダクト
１５…透過隙間
１６…冷却ダクト
１７…サポートプレート
１９…ベースプレート
２０…電気部品ケース
２１…電気部品          ２１Ａ…高電圧部品      ２１Ｂ…低電圧部品
【図１】
2006073255.tif 000003
【図２】
2006073255.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006073255.tif 000008
【図７】
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【図８】
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