(57)【要約】【課題】本発明は、部品点数を削減できる電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の電源装置（１）は、電池パック（２）と、電池パックが固定される底面部（３１）と、吸気スペース（Ｓ１）及び排気スペース（Ｓ２）を電池パックの左右方向の各側面との間に形成する側壁部（３２）とを有し、電池パックの天面（２２１）同士が対向する姿勢で上下に積み上げられたフレーム部材（３）と、上下のフレーム部材内の電池パックに挟まれ、上下のフレーム部材内の熱交換媒体の流通経路を区画するスポンジ（４）と、を備え、底面部は中空状に形成され、熱交換媒体が通る第１通路（３１１）と、電池パックとの熱交換後の熱交換媒体が通る第２通路（３１２）と、左右方向において第１通路及び第２通路の間にあり蓄電素子（２１）内部で発生したガスの排出経路を形成する第３通路（３１３）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電素子が積層された電池パックと、
前記電池パックが固定される底面部と、前記蓄電素子の積層方向に延びて熱交換媒体が流通する吸気スペース及び排気スペースを前記積層方向視における前記電池パックの左右方向の各側面との間に形成する側壁部と、を有し、前記電池パックの上下方向の面のうち前記底面部から離隔する側の面である前記電池パックの天面同士が対向する姿勢で上下に積み上げられたフレーム部材と、
上下に積み上げられた前記フレーム部材内の前記電池パックに挟まれ、上下の前記フレーム部材内の前記熱交換媒体の流通経路を区画するスポンジと、を備え、
前記底面部は中空状に形成され、前記吸気スペースと連通し、前記電池パックへ導かれる前記熱交換媒体が通る第１通路と、前記排気スペースと連通し、前記電池パックとの熱交換後の前記熱交換媒体が通る第２通路と、前記左右方向において前記第１通路及び第２通路の間にあり、前記蓄電素子内部で発生したガスの排出経路を形成する第３通路と、を備えることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド自動車における電気モータの駆動源として、内部に電池パックを複数備える電源装置が用いられる。電池パックは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の単電池を複数備える。電源装置には、電池パックへ冷却空気を送る吸気ダクトや、電池パック冷却後の冷却空気を排気する排気ダクト、単電池の内部で発生するガスを装置外へ排出するための排出ダクト、電源装置内を外気から断熱して外気低温時の電池パックの出力性能を確保するための断熱材、及び電源装置の隙間を閉塞して電源装置を密閉するスポンジを固定するための固定部材が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０９２６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電源装置では、吸気ダクトや排気ダクト、排出ダクト、断熱材、スポンジの固定部材がそれぞれ個別に設けられており、部品点数が多いという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電源装置は、複数の蓄電素子が積層された電池パックと、電池パックが固定される底面部と、蓄電素子の積層方向に延びて熱交換媒体が流通する吸気スペース及び排気スペースを積層方向視における電池パックの左右方向の各側面との間に形成する側壁部と、を有し、電池パックの上下方向の面のうち底面部から離隔する側の面である電池パックの天面同士が対向する姿勢で上下に積み上げられたフレーム部材と、上下に積み上げられたフレーム部材内の電池パックに挟まれ、上下のフレーム部材内の熱交換媒体の流通経路を区画するスポンジと、を備え、底面部は中空状に形成され、吸気スペースと連通し、電池パックへ導かれる熱交換媒体が通る第１通路と、排気スペースと連通し、電池パックとの熱交換後の熱交換媒体が通る第２通路と、左右方向において第１通路及び第２通路の間にあり、蓄電素子内部で発生したガスの排出経路を形成する第３通路と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明では、電池パックが底面部に固定されるフレーム部材を互いの電池パックの天面が対向する姿勢で上下２段に積み上げる。そして、本発明では、スポンジを電池パックの天面間に配置して該スポンジにより、上下２段のフレーム部材内の熱交換媒体の流通経路を区画する。本発明では、このスポンジを電池パックの天面で狭むので、該スポンジを固定でき、スポンジの固定部材を不要にできる。
【０００７】
本発明では、例えばフレーム部材及び電池パックを１つのモジュールとし上下段に該モジュールを積み上げる場合、上段のモジュールを下段のモジュールと上下逆の姿勢にして下段のモジュールと連結することで電源装置を構成できる。このように、本発明では、上下段のモジュールを共通化でき、電源装置の組立性を向上できる。
【０００８】
本発明では、フレーム部材の底面部内に、電池パックへ導かれる熱交換媒体が通る第１通路、電池パックとの熱交換後の熱交換媒体が通る第２通路、および蓄電素子内部で発生したガスの排出経路を形成する第３通路があるので、各通路用の部材を不要にできる。
本発明では、フレーム部材の底面部内の第１〜第３通路を外気からの断熱空間として機能させることができ、フレーム部材に断熱材を別途設けることを不要にできる。
【０００９】
本発明では、フレーム部材の底面部内において、左右方向における第１通路及び第２通路の間に第３通路がある。そのため、本発明では、第２通路から第１通路への熱の伝達経路において、第３通路を断熱空間として機能させることができる。従って、本発明では、第２通路から第１通路への熱の伝達を抑制でき、第１通路内を通る熱交換媒体による電池パックの熱交換効率を向上できる。
【００１０】
本発明では、以上のように、第１〜第３通路用の部材や電池パックの断熱材、スポンジの固定部材を不要にできるので、部品点数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電源装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、電源装置１の構成を模式的に示す断面図である。図１において、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は互いに直交する。Ｚ軸は鉛直方向である上下方向に延びるものとする。
電源装置１は、大略、電池パック２、フレーム部材３、及びスポンジ４を備え、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載される。
【００１３】
電池パック２は、Ｙ方向に積層配置される複数の単電池２１（本発明の蓄電素子に相当する）により構成される組電池、及び該組電池を内部に収容する電池ケース２２を備える。電池パック２は、単電池２１の積層方向に対応してＹ方向に長尺状に形成される。単電池２１として、角型電池や円筒型電池を用いることができる。単電池２１は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。単電池２１の代わりに電気二重層キャパシタを用いることができる。
【００１４】
電池パック２は、台座５を介してフレーム部材３の後述する底面部３１に固定される。この際、底面部３１と対向する電池ケース２２の面２２１側に単電池２１の正極端子、負極端子、及び弁が位置する姿勢で、電池パック２は設置される。電池ケース２２内と台座５内とは連通する。単電池２１の内部でガスが発生し、単電池２１の内圧が所定圧に到達すると、単電池２１の弁が開弁する。単電池２１の内部のガスが弁を介して外部に排出されると、該ガスは、台座５内のスペースＳ３に案内される。なお、本実施形態では、分かりやすくするために図１に台座５を明記し、台座５を電池ケース２２と別体であるものとして説明している。しかしながら、台座５は、電池ケース２２の一部である台座部として電池ケース２２と一体に形成されていてもよい。
【００１５】
フレーム部材３は、単電池２１の積層方向であるＹ方向に延びてＺ方向の一面が開口する有底箱状であり、内部に電池パック２を収容するスペースを有する。フレーム部材３は、底面部３１、及びＹ方向の断面視において底面部３１のＸ方向両端部から起立する側壁部３２を備える。側壁部３２は、Ｙ方向に延びて冷却空気が流通する吸気スペースＳ１及び排気スペースＳ２を、Ｙ方向視における電池パック２の左右方向（Ｘ方向）の各側面との間に形成する。
【００１６】
各スペースＳ１，Ｓ２は、電池パック２を挟んで位置し、それぞれ電池パック２の長手方向（Ｙ方向）に延びる。フレーム部材３は、底面部３１に対して電池パック２が固定され、電池パック２の天面２２２同士が対向する姿勢で上下２段に積層される。なお、電池パック２の上下方向の面のうち、フレーム部材３の底面部３１と対向する面が上述した面２２１であり、底面部３１から離隔する側の面が天面２２２となる。上下２段に積層されるフレーム部材３の組は、例えばＸ方向に隣接して３つ設けられる。
【００１７】
底面部３１の肉厚部内において、Ｘ方向には、吸気スペースＳ１と連通する吸気通路３１１（本発明の第１通路に相当する）と、排気スペースＳ２と連通する排気通路３１２（本発明の第２通路に相当する）と、台座５内のスペースＳ３と連通する排出通路３１３（本発明の第３通路に相当する）とが形成される。排出通路３１３は、Ｘ方向において吸気通路３１１と排気通路３１２との間に形成される。底面部３１は、このように、肉厚部内に通路３１１〜３１３が形成される中空状となっている。
【００１８】
底面部３１における電池パック２との対向面において、各通路３１１〜３１３に対応する位置には、Ｙ方向に沿ってスリット状に形成された開口部３１４〜３１６がある。開口部３１４は吸気通路３１１と吸気スペースＳ１とを連通させ、開口部３１５は排気スペースＳ２と排気通路３１２とを連通させ、開口部３１６は排出通路３１３と台座５内のスペースＳ３とを連通させる。
【００１９】
吸気通路３１１内には、電池パック２に導かれる冷却空気（本発明の熱交換媒体に相当する）が通る。冷却空気は、車室内等、電源装置１外から吸気通路３１１内に供給される。吸気通路３１１内をＹ方向に進む冷却空気は、開口部３１４を介して吸気スペースＳ１に流入する。そして、吸気スペースＳ１内に流入した冷却空気は、吸気通路３１１が延びる方向と直交するＸ方向に進んで電池パック２内を流れる。冷却空気は、電池パック２内において単電池２１間をＸ方向に進みながら単電池２１と熱交換を行う。電池パック２内で熱交換を行った冷却空気は、Ｘ方向において吸気スペースＳ１と逆側に位置する排気スペースＳ２に排気される。
【００２０】
排気通路３１２内には、単電池２１冷却後の冷却空気が通る。具体的に、単電池２１間をＸ方向に通過した単電池２１冷却後の冷却空気は、排気スペースＳ２に進んだ後、開口部３１５を介して排気通路３１２内に進む。排気スペースＳ２から排気通路３１２に進んだ冷却空気は、排気通路３１２内をＹ方向に進み、車室内等に排気される。
【００２１】
排出通路３１３は、単電池２１の内部で発生するガスの排出経路を形成する。単電池２１の内部でガスが発生し、該ガスが弁を介して外部に排出されると、該ガスは、台座５により台座５内のスペースＳ３に集煙される。スペースＳ３に集煙されたガスは、開口部３１６を介して排出通路３１３内に進んだ後、排出通路３１３内をＹ方向に進み、吸気通路３１１及び排気通路３１２と独立した経路で車両外等に排気される。
【００２２】
側壁部３２には、電池パック２に接続されるワイヤーハーネス等の電線２１３を保持する保持部３２１がある。フレーム部材３のＸ方向の各側壁部３２の先端部には、Ｙ方向に沿って折曲片３２２が形成されている。折曲片３２２は、側壁部３２からフレーム部材３の内側に折曲する。
【００２３】
スポンジ４は、合成樹脂製かつ多孔質であり、可撓性を有する。スポンジ４は、上下２段に積層される各フレーム部材３内の電池パック２に狭まれ、固定される。また、スポンジ４は、上下２段に積層されるフレーム部材３（以下、上下段のフレーム部材３と記載する）の各折曲片３２２にも狭まれる。スポンジ４は、上下段の各フレーム部材３の開口部を閉塞し、上下段のフレーム部材３内の吸気スペースＳ１同士及び排気スペースＳ２同士を区画する。これにより、上下段のフレーム部材３内の冷却空気の流通経路が区画され、上下段のフレーム部材３内に流通経路が独立に形成される。
【００２４】
以上の本実施形態では、電池パック２が固定されるフレーム部材３を、上下方向において互いの電池パック２の天面２２２が向き合うように天地を反転して配置している。また、本実施形態では、スポンジ４を電池パック２の天面２２２間に配置し、スポンジ４により上下段の各フレーム部材３の開口部を閉塞するとともに、スポンジ４を上段のフレーム部材３の床面として用いている。本実施形態では、このスポンジ４を上下段の電池パック２の天面２２２で狭むので、スポンジ４を固定でき、スポンジ４の固定部材を不要にできる。
【００２５】
本実施形態では、例えばフレーム部材３及び電池パック２を１つのモジュールとする場合、上段に配置されるモジュールは下段のモジュールと上下逆にしたものであり、上下段のモジュールを共通化できる。そして、本実施形態では、モジュールを上下段に積み上げる際に、上段のモジュールを下段のモジュールと上下逆の姿勢にして下段のモジュールと連結することで電源装置１を構成できるため、電源装置１の組立性を向上できる。
【００２６】
本実施形態では、吸気通路３１１等の通路３１１〜３１３をフレーム部材３と一体に形成しているので、各通路３１１〜３１３用の部材を不要にできる。
本実施形態では、フレーム部材３の底面部３１内に吸気通路３１１等の通路３１１〜３１３を形成し、底面部３１を中空状に形成している。そのため、本実施形態では、各通路３１１〜３１３を、電池パック２に対して外気からの断熱空間として機能させることができる。これにより、本実施形態では、例えば外気低温時に、電池パック２が所定温度以下となることを抑制でき、フレーム部材３に断熱材を別途設けることを不要にできる。
【００２７】
本実施形態では、フレーム部材３の底面部３１内において吸気通路３１１と排気通路３１２とがＸ方向に並んで形成されるが、これら吸気通路３１１と排気通路３１２との間に排出通路３１３が形成される。そのため、本実施形態では、排気通路３１２から吸気通路３１１への熱の伝達経路において、排出通路３１３を熱交換前後の冷却空気の断熱空間として機能させることができるので、排気通路３１２から吸気通路３１１への熱の伝達を抑制でき、吸気通路３１１内を通る冷却空気による電池パック２の冷却効率を向上できる。
【００２８】
本実施形態では、以上のように、吸気ダクト等の通路３１１〜３１３用の部材や、電池パック２の断熱材、スポンジ４の固定部材を不要にできるので、部品点数を削減できるとともに、電源装置１を小型化できる。
【００２９】
図２は、冷却空気の経路を模式的に示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
図２に示すように、上下段のフレーム部材３は、スポンジ４により独立に区画される。また、電池ケース２２の外面には、Ｙ方向に隙間を空けて並ぶ単電池２１間の該隙間に対応する位置にスリット状の開口部２３がある。図２の上段のフレーム部材３内において示すように、車室内等から供給された冷却空気は、吸気通路３１１から吸気スペースＳ１に進んだ後、電池ケース２２外面の開口部２３を通って電池ケース２２内に進む。電池ケース２２内に進んだ冷却空気は、単電池２１間の隙間をＸ方向に進みながら単電池２１を冷却する。
【００３０】
単電池２１を冷却した冷却空気は、電池ケース２２外面における図２の紙面奥側の開口部２３を介して、図２の紙面奥側にある排気スペースＳ２に進む。上段のフレーム部材３内において排気スペースＳ２に進んだ冷却空気の経路は、図２において、下段のフレーム部材３内の冷却空気の経路に参照される。排気スペースＳ２に進んだ単電池２１冷却後の冷却空気は、排気スペースＳ２から排気通路３１２内に進み、車両外等へと排出される。
【００３１】
なお、図２に示すように、フレーム部材３内において、吸気スペースＳ１と排気スペースＳ２以外のスペースにはスポンジ４が充填されている。また、側壁部３２にはフランジ部３２３が形成されている。上下段のフレーム部材３の各フランジ部３２３は、ボルト締め等されて上下段のフレーム部材３の接続に利用される。
【符号の説明】
【００３２】
１…電源装置、２…電池パック、３…フレーム部材、４…スポンジ、２１…単電池（蓄電素子）、３１…底面部、３２…側壁部、２２２…天面、３１１…吸気通路（第１通路）、３１２…排気通路（第２通路）、３１３…排出通路（第３通路）、Ｓ１…吸気スペース、Ｓ２…排気スペース、Ｘ…蓄電素子の積層方向視における電池パックの左右方向、Ｙ…単電池の積層方向。
【図１】
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【図２】
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