(57)【要約】【課題】複数のケースユニットの積層段数でもって、収納する電源モジュールのトータル個数を調整する。複数のケースユニットを位置ずれしないようにしっかりと積層して連結する。【解決手段】電源装置は、複数の電源モジュール１を上下に多段に積層する配列でホルダーケース２に収納している。ホルダーケース２は、複数のケースユニット２Ａを多段に積層してなる複数のケースユニット２Ａの積層構造であって、各々のケースユニット２Ａに電源モジュール１を内蔵している。互いに積層されるケースユニット２Ａは、積層状態で互いに対向する一方の対向面に複数の嵌着凸部２７を有し、他方の対向面には嵌着凸部２７を嵌入できる嵌着凹部２８を有する。互いに積層されるケースユニット２Ａは、嵌着凸部２７を嵌着凹部２８に嵌着して、ケースユニット２Ａを位置ずれしないように積層している。【選択図】　図８
2004031248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電源モジュール（１）を上下に多段に積層する配列でホルダーケース（２）に収納している電源装置であって、
ホルダーケース（２）が、複数のケースユニット（２Ａ）を多段に積層してなる複数のケースユニット（２Ａ）の積層構造であって、各々のケースユニット（２Ａ）に電源モジュール（１）を内蔵しており、
互いに積層されるケースユニット（２Ａ）は、積層状態で互いに対向する一方の対向面に複数の嵌着凸部（２７）を有し、他方の対向面には嵌着凸部（２７）を嵌入できる嵌着凹部（２８）を有し、嵌着凸部（２７）を嵌着凹部（２８）に嵌着して、ケースユニット（２Ａ）を位置ずれしないように積層してなる電源装置。
【請求項２】
嵌着凸部（２７）が先端を細くしてなるテーパー状で、嵌着凹部（２８）がテーパー状の嵌着凸部（２７）を嵌着できるように開口部を大きくするテーパー状である請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
複数の嵌着凸部（２７）と嵌着凹部（２８）とが非対称に配置され、ケースユニット（２Ａ）が特定の方向でのみ積層される請求項１に記載される電源装置。
【請求項４】
嵌着凸部（２７）のエッジを面取り形状としている請求項１に記載される電源装置。
【請求項５】
複数の電源モジュール（１）を上下に多段に積層する配列でホルダーケース（２）に収納している電源装置であって、
ホルダーケース（２）が、複数のケースユニット（２Ａ）を多段に積層してなる複数のケースユニット（２Ａ）の積層構造であって、各々のケースユニット（２Ａ）に電源モジュール（１）を内蔵しており、
さらに、ホルダーケース（２）は、ケースユニット（２Ａ）の積層体の両面に金属プレート（１３）を積層しており、一対の金属プレート（１３）をケースユニット（２Ａ）の貫通孔（３２）に挿通している貫通ネジ（３１）で連結して、金属プレート（１３）で積層している複数のケースユニット（２Ａ）を挟着して固定してなる電源装置。
【請求項６】
金属プレート（１３）とケースユニット（２Ａ）との間に、電源モジュール（１）を冷却する冷却空気を通過させる空気ダクト（２５）を設けており、空気ダクト（２５）の空気をケースユニット（２Ａ）の内部に強制送風して電源モジュール（１）を冷却する請求項５に記載される電源装置。
【請求項７】
金属プレート（１３）が、金属板を立体的な凹凸のある形状にプレス成形されたプレートである請求項５に記載される電源装置。
【請求項８】
互いに積層されるケースユニット（２Ａ）は、一方の対向面に複数の嵌着凸部（２７）を有し、他方の対向面には嵌着凸部（２７）を嵌入できる嵌着凹部（２８）を有し、嵌着凸部（２７）を嵌着凹部（２８）に嵌着して、ケースユニット（２Ａ）を位置ずれしないように積層してなる請求項５に記載される電源装置。
【請求項９】
嵌着凸部（２７）と嵌着凹部（２８）の中心に貫通孔（３２）を設けており、この貫通孔（３２）に挿通している貫通ネジ（３１）で一対の金属プレート（１３）を連結している請求項８に記載される電源装置。
【請求項１０】
互いに積層されるケースユニット（２Ａ）が対向面に周壁（３３）を設けており、積層されるケースユニット（２Ａ）の周壁（３３）が互いに隙間なく密着されて、その内側に空気ダクト（２５）を形成しており、空気ダクト（２５）の空気をケースユニット（２Ａ）の内部に強制送風して電源モジュール（１）を冷却するようにしてなる請求項１または５に記載される電源装置。
【請求項１１】
周壁（３３）の対向面に、貫通ネジ（３１）を挿通する貫通孔（３２）を設けており、貫通孔（３２）に挿通される貫通ネジ（３１）が金属プレート（１３）に連結されて、金属プレート（１３）が積層しているケースユニット（２Ａ）を挟着して、周壁（３３）を対向面で互いに密着させてなる請求項１０に記載される電源装置。
【請求項１２】
電源モジュール（１）をＯリング（５）に入れており、このＯリング（５）を介して電源モジュール（１）をケースユニット（２Ａ）の定位置に配設してなる請求項１または５に記載される電源装置。
【発明の詳細な説明】
【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として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、接続する電源モジュールの個数で出力を調整している。大出力が要求される電源装置は、多数の電源モジュールを接続している。現在、ハイブリッドカーに搭載される電源装置は、６個のニッケル−水素電池を直列に接続して電源モジュールを構成している。この電源モジュールをホルダーケースに内蔵して、電源モジュールを直列に接続している。ホルダーケースに２４個の電源モジュールを内蔵する電源装置は、１４４個のニッケル−水素電池を直列に接続して、定格出力電圧が約１７０Ｖとなる。さらに、大出力が要求される電源装置は、直列に接続する電源モジュールの数を多くして出力電圧を高くしている。ハイブリッドカー等の車両に搭載される電源装置は、車両の大きさやモーターの出力により、出力電圧を最適設計する必要がある。このため、電源装置は、用途により内蔵する電源モジュールの個数が変化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電源装置は、収納する電源モジュールの個数に合わせてホルダーケースを専用設計している。この電源装置は、ホルダーケースに全ての電源モジュールを収納して、電源モジュールをバスバーで直列に接続している。この構造は、ホルダーケースに収納する電源モジュールの個数を変更できない。このため、各々の用途にのみ使用できる専用設計されたホルダーケースを製作する必要があり、出力電圧を変更する電源装置の製造コストが高くなる欠点がある。
【０００４】
さらに、多数の電源モジュールを内蔵している電源装置は、メンテナンスに手間がかかる欠点もある。多数の電源モジュールを内蔵する電源装置は、全ての電源モジュールが同じようには劣化せず、特定の電源モジュールが劣化する。この状態になると、劣化した電源モジュールを探して交換する必要がある。全ての電源モジュールをひとつのホルダーケースに収納している電源装置は、劣化した電源モジュールを簡単には交換するのが難しい。またホルダーケースに内蔵している全ての電源モジュールの電気特性を測定して、劣化した電源モジュールを特定するので、劣化した電源モジュールを探すのにも手間がかかる。
【０００５】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、複数のケースユニットの積層段数でもって、収納する電源モジュールのトータル個数を調整できると共に、複数のケースユニットを位置ずれしないようにしっかりと積層して連結できる電源装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、複数の電源モジュール１を上下に多段に積層する配列でホルダーケース２に収納している。ホルダーケース２は、複数のケースユニット２Ａを多段に積層してなる複数のケースユニット２Ａの積層構造であって、各々のケースユニット２Ａに電源モジュール１を内蔵している。互いに積層されるケースユニット２Ａは、積層状態で互いに対向する一方の対向面に複数の嵌着凸部２７を有し、他方の対向面には嵌着凸部２７を嵌入できる嵌着凹部２８を有する。互いに積層されるケースユニット２Ａは、嵌着凸部２７を嵌着凹部２８に嵌着して、ケースユニット２Ａを位置ずれしないように積層している。
【０００７】
嵌着凸部２７は、先端を細くしてなるテーパー状とし、嵌着凹部２８は、テーパー状の嵌着凸部２７を嵌着できるように開口部を大きくするテーパー状とすることができる。複数の嵌着凸部２７と嵌着凹部２８は、非対称に配置して、ケースユニット２Ａを特定の方向でのみ積層させることができる。嵌着凸部２７は、エッジを面取り形状とすることができる。
【０００８】
さらに、本発明の請求項５の電源装置は、複数の電源モジュール１を上下に多段に積層する配列でホルダーケース２に収納している。ホルダーケース２は、複数のケースユニット２Ａを多段に積層してなる複数のケースユニット２Ａの積層構造である。ホルダーケース２は、各々のケースユニット２Ａに電源モジュール１を内蔵している。さらに、ホルダーケース２は、ケースユニット２Ａの積層体の両面に金属プレート１３を積層している。ホルダーケース２は、一対の金属プレート１３をケースユニット２Ａの貫通孔３２に挿通している貫通ネジ３１で連結して、金属プレート１３で積層している複数のケースユニット２Ａを挟着して固定している。
【０００９】
ホルダーケース２は、金属プレート１３とケースユニット２Ａとの間に、電源モジュール１を冷却する冷却空気を通過させる空気ダクト２５を設けて、空気ダクト２５の空気をケースユニット２Ａの内部に強制送風して電源モジュール１を冷却することができる。金属プレート１３は、金属板を立体的な凹凸のある形状にプレス成形されたプレートとすることができる。
【００１０】
互いに積層されるケースユニット２Ａは、一方の対向面に複数の嵌着凸部２７を設けると共に、他方の対向面には嵌着凸部２７を嵌入できる嵌着凹部２８を設けて、嵌着凸部２７を嵌着凹部２８に嵌着して、ケースユニット２Ａを位置ずれしないように積層することができる。さらに、ケースユニット２Ａは、嵌着凸部２７と嵌着凹部２８の中心に貫通孔３２を設けることができる。このホルダーケース２は、嵌着凸部２７と嵌着凹部２８の貫通孔３２に挿通した貫通ネジ３１で一対の金属プレート１３を連結して、金属プレート１３で複数のケースユニット２Ａを挟着して固定することができる。
【００１１】
さらに、本発明の電源装置は、互いに積層されるケースユニット２Ａの対向面に周壁３３を設けて、積層されるケースユニット２Ａの周壁３３を互いに隙間なく密着させて、その内側に空気ダクト２５を形成することができる。この電源装置は、空気ダクト２５の空気をケースユニット２Ａの内部に強制送風して電源モジュール１を冷却できる。さらに、この電源装置は、周壁３３の対向面に、貫通ネジ３１を挿通する貫通孔３２を設けて、貫通孔３２に挿通される貫通ネジ３１で金属プレート１３を連結し、金属プレート１３で積層しているケースユニット２Ａを挟着して、周壁３３を対向面で互いに密着させることができる。
【００１２】
さらに、本発明の電源装置は、電源モジュール１をＯリング５に入れて、このＯリング５を介して電源モジュール１をケースユニット２Ａの定位置に配設することができる。この電源装置は、簡単な構造で電源モジュール１をホルダーケース２にしっかりと保持できる特長がある。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
図１の全体斜視図と、図２の一部断面斜視図に示す電源装置は、複数の電源モジュール１を、上下に多段に積層する配列でホルダーケース２に収納している。ホルダーケース２は、複数のケースユニット２Ａを多段に積層してなる複数のケースユニット２Ａの積層構造である。各々のケースユニット２Ａは、図３の平面図に示すように、複数の電源モジュール１を平行に並べて収納している。この図のケースユニット２Ａは、６本の電源モジュール１を収納している。ケースユニット２Ａに収納している電源モジュール１は、互い直列に接続している。ただし、並列に接続している電源モジュールを並列に接続することもできる。
【００１６】
図１に示す電源装置は、図において上下に積層しているケースユニット２Ａの電源モジュール１を、バスバー３で互いに直列に接続している。この図の電源装置の回路図を図４に示す。この図の電源装置は、下から１段目と２段目に積層しているケースユニット２Ａの電源モジュール１をバスバー３で直列に接続すると共に、３段目と４段目のケースユニット２Ａの電源モジュール１をバスバー３で直列に接続している。２段目と３段目のケースユニット２Ａの電源モジュール１も直列に接続されるが、この電源モジュール１は、コンタクター４を介して直列に接続される。コンタクター４は、電源装置をメンテナンスするときにオフに切り換えられる。コンタクター４がオフに切り換えられた電源装置は、出力電圧が０Ｖとなって安全に作業できる。このことを実現するために、図の電源装置は、２段目と３段目のケースユニット２Ａの電源モジュール１を、リード線でコンタクター４に接続する。コンタクター４は、好ましくは、直列に接続される電源モジュール１の中点に接続される。
【００１７】
電源装置は、積層するケースユニット２Ａの電源モジュール１をバスバー３で直列に接続している。ただ、積層しているケースユニット２Ａの全ての電源モジュール１をバスバー３では接続してない。コンタクター４を介して接続しているからである。さらに、図のケースユニット２Ａの電源モジュール１は、バスバー３で直列に接続しているが、バスバーを介して積層するケースユニットの電源モジュールを並列に接続し、バスバーで並列に接続している電源モジュールをコンタクター等で直列に接続することもできる。
【００１８】
電源モジュール１は、二次電池、あるいは静電容量の大きなスーパーキャパシタを複数個、直線状に接続したものである。図の電源モジュール１は円筒型の二次電池を直線状に連結している。ただし、角型の二次電池を直線状に連結して電源モジュールとすることもできる。電源モジュール１は、たとえば、５〜６本の二次電池を、直線状に直列に連結している。スーパーキャパシタを使用する電源モジュールは、複数のスーパーキャパ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パシタで構成することもできる。
【００１９】
図３の電源モジュール１は、表面に複数のＯリング５を入れている。電源モジュール１は、所定の間隔でＯリング５を挿入している。Ｏリング５は、電源モジュール１の中間部分の複数部分に設けられる。Ｏリング５は、弾性変形できるゴム状弾性体で、断面図形状を円形とし、あるいは図示しないが断面形状を楕円形又は多角形としている。Ｏリング５は、図５と図６の断面図に示すように、電源モジュール１とホルダーケース２の位置決嵌着部６との間に挟着されて、電源モジュール１を位置決嵌着部６に装着する。Ｏリング５は、その内径を電源モジュール１の外径よりもわずかに小さく、あるいは等しくして、電源モジュール１の表面に隙間なく密着される。Ｏリング５は緩衝作用がある。このため、電源モジュール１とホルダーケース２との間に挟着されるＯリング５は、自動車等の車両に固定されるホルダーケース２の振動を吸収して、電源モジュール１の振動を少なくできる。また、電源モジュール１をホルダーケース２に隙間なくしっかりと固定する。
【００２０】
Ｏリング５のある電源モジュール１は、簡単な構造でホルダーケース２にしっかりと保持できる状態で装着される。それは、図５と図６の断面図に示すように、ホルダーケース２に位置決嵌着部６として設けている嵌着溝に入れて、しっかりと固定できるからである。現在のホルダーケースは、電源モジュールを固定するために、複雑な取り付け構造としている。この取り付け構造は、ホルダーケースの内面に、電源モジュールと直交する方向にリブを設けている。リブは、電源モジュールを嵌着するアーチ状の凹部を設けている。さらに、このアーチ状の凹部に沿って、弾性ゴムを固定する複雑な固定構造としている。これに対して、Ｏリング５のある電源モジュール１は、位置決嵌着部６を簡単な構造の溝状に成形して、Ｏリング５を介して電源モジュール１をしっかりと振動しないように保持して固定できる。
【００２１】
図１と図２に示すホルダーケース２は、複数のケースユニット２Ａを多段に積層している。ケースユニット２Ａは、プラスチックやセラミック等の成形材の成形体である。各々のケースユニット２Ａは、内部に複数の電源モジュール１を平行に収納する形状に成形している。図のホルダーケース２は、４段のケースユニット２Ａを積層している。各々のケースユニット２Ａには同一平面に、すなわち１段に電源モジュール１を収納している。したがって、ケースユニット２Ａを積層する段数を調整して、ホルダーケース２に収納する電源モジュール１の段数を調整できる。図のホルダーケース２は、４段のケースユニット２Ａを積層して、電源モジュール１を４段に積層している。このホルダーケース２は、ケースユニット２Ａを積層する段数で、ホルダーケース２に内蔵する電源モジュール１の数を変更できる。このため、ケースユニット２Ａの積層段数で、電源装置の出力電圧を最適電圧にできる。たとえば、６本のニッケル−水素電池を直列に接続して電源モジュール１とし、この電源モジュール１を６列に並べて収納するケースユニット２Ａは、電池の定格電圧を１．２Ｖとすれば、その出力電圧は４３．２Ｖとなる。したがって、このケースユニット２Ａを４段に積層する電源装置は、出力電圧が約１７０Ｖとなり、６段に積層する電源装置では約２６０Ｖとなる。
【００２２】
図のケースユニット２Ａは、電源モジュール１を同一平面に並べて１段に収納しているが、ケースユニットは、複数段（ｎ段）に電源モジュールを収納することもできる。複数段に電源モジュールを収納するケースユニットも多段に積層して、ホルダーケースに、多段（ｎの積層段数倍）に電源モジュールを収納することもできる。
【００２３】
ケースユニット２Ａは、図７の分解斜視図に示すように、上ケース２ａと下ケース２ｂとを備える。さらに、互いに積層されるケースユニット２Ａは、図８と図９の斜視図に示すように、積層される状態で互いに対向する一方の対向面に複数の嵌着凸部２７を設け、他方の対向面には嵌着凸部２７を嵌入する嵌着凹部２８を設けている。このホルダーケース２は、嵌着凸部２７を嵌着凹部２８に嵌着して、複数のケースユニット２Ａを位置ずれしないように積層している。図のホルダーケース２は、上ケース２ａと下ケース２ｂとを積層してひとつのケースユニット２Ａとするので、図において上ケース２ａの上面と下ケース２ｂの下面とが対向面となる。したがって、対向面である上ケース２ａの上面と下ケース２ｂの下面のいずれか一方に嵌着凸部２７を設けて、他方に嵌着凹部２８を設ける。
【００２４】
図８はケースユニット２Ａの上部を構成する上ケース２ａの斜視図である。このケースユニット２Ａは、対向面となる上ケース２ａの上面に複数の嵌着凹部２８を設けている。嵌着凹部２８は、対向面の中央部分に４つ設けている。図のケースユニット２Ａは、対向面に突出するように、縦リブ２９と横リブ３０を一体的に成形して設け、縦リブ２９と横リブ３０の交差部分に嵌着凹部２８を設けている。縦リブ２９は、電源モジュール１の間に設けている。縦リブ２９と横リブ３０の交差する部分に嵌着凹部２８を設ける構造は、嵌着凹部２８の位置ずれを縦リブ２９と横リブ３０で阻止できる。このため、嵌着凹部２８の位置がずれず、ここに嵌着凸部２７を嵌入して、積層するケースユニット２Ａを位置ずれしないようにしっかりと積層できる。
【００２５】
さらに、図９はケースユニット２Ａの下部を構成する下ケース２ｂを下側から見た斜視図である。このケースユニット２Ａは、対向面となる下ケース２ｂの下面に複数の嵌着凸部２７を設けている。嵌着凸部２７は、対向面の中央部分に４つ設けている。このケースユニット２Ａも、対向面に設ける嵌着凸部２７を、縦リブ２９と横リブ３０の交点に設けて位置ずれを防止している。
【００２６】
嵌着凹部２８と嵌着凹部２８は、ケースユニット２Ａの対向面の対称な位置に、あるいは非対称な位置に配置される。嵌着凹部と嵌着凸部を対向面の非対称な位置に配置しているケースユニットは、特定の方向でのみ積層できるので、方向を間違いなく積層して連結できる特長がある。
【００２７】
図のケースユニット２Ａは、対向面の中央部分に複数の嵌着凹部２８を設けているが、本発明の電源装置は、嵌着凹部を設ける位置を特定しない。嵌着凹部は、対向面の中央部分とその周囲に設けることもでき、また周囲にのみ設けることもできる。
【００２８】
図１０は、嵌着凸部２７を嵌着凹部２８に嵌入して、積層するケースユニット２Ａを連結している連結部の拡大断面図を示す。この図の嵌着凹部２８は、開口部を大きくするテーパー状に形成している。嵌着凹部２８に嵌入される嵌着凸部２７は、先端を細くするテーパー状として、嵌着凹部２８に嵌着凸部２７を隙間なく嵌着できる形状としている。図８のケースユニット２Ａは嵌着凹部２８の水平断面形状を円形とするので、嵌着凸部２７は、この嵌着凹部２８に嵌入される円柱状としている。嵌着凸部２７と嵌着凹部２８の形状は、嵌着凸部２７を嵌着凹部２８に隙間なく挿入して、積層するケースユニット２Ａを定位置に連結するので、嵌着凸部２７と嵌着凹部２８の両方を、多角形や楕円形として、互いに嵌着できる形状とすることもできる。
【００２９】
さらに、嵌着凸部２７はエッジを面取り形状としている。この図の嵌着凸部２７は、エッジを湾曲面として面取り形状としている。嵌着凸部２７は、図１１に示すように、エッジを傾斜面として面取り形状とすることもできる。この形状の嵌着凸部２７は、嵌着凹部２８にスムーズに挿入できると共に、エッジが欠けるのを防止できる。
【００３０】
ケースユニット２Ａは、嵌着凸部２７を嵌着凹部２８に嵌着して定位置に積層するので、ケースユニット２Ａを定位置に積層する状態で、嵌着凸部２７は嵌着凹部２８に対向する位置に設けられる。嵌着凸部２７は、図１０に示すように、ケースユニット２Ａの対向面に突出して設けられて、嵌着凹部２８に嵌入される。
【００３１】
さらに、ホルダーケース２は、積層しているケースユニット２Ａを連結する貫通ネジ３１を挿通する貫通孔３２を設けている。貫通孔３２は、ここに貫通ネジ３１を挿通して、複数のケースユニット２Ａを正確な位置に積層できる位置、すなわち、積層する状態で全てのケースユニット２Ａの貫通孔３２が直線状になる位置に開口している。図のケースユニット２Ａは、四隅部と中間とに貫通孔３２を設けている。さらに、図のケースユニット２Ａは、嵌着凸部２７と嵌着凹部２８の中心にも貫通孔３２を設けている。嵌着凸部２７と嵌着凹部２８に貫通孔３２を設け、ここに貫通ネジ３１を挿通して、嵌着凸部２７と嵌着凹部２８とを連結する構造は、嵌着凹部２８に嵌着凸部２７を理想的な状態で嵌入して、ケースユニット２Ａをしっかりと位置ずれなく極めて正確な位置に連結できる特長がある。ただし、ケースユニットは、必ずしも嵌着凸部と嵌着凹部とに貫通孔を設ける必要はなく、貫通孔をケースユニットの四隅にのみ設け、あるいは他の部分に設けて、積層しているケースユニットを連結することもできるのは言うまでもない。
【００３２】
さらに、図に示すケースユニット２Ａは、ケースユニット２Ａの積層体の両面に金属プレート１３を積層している。両面に積層される一対の金属プレート１３は、ケースユニット２Ａの貫通孔３２に挿通している貫通ネジ３１で互いに連結される。この状態で互いに連結される一対の金属プレート１３は、積層している複数のケースユニット２Ａを挟着してしっかりと固定する。金属プレート１３は図１２に示すように、金属板を立体的な凹凸のある形状にプレス成形して製作される。
【００３３】
図２と図１３のホルダーケース２は、金属プレート１３でもって、多段に積層しているケースユニット２Ａの積層体を上下で挟着してしっかりと連結しながら、金属プレート１３とケースユニット２Ａとの間に、電源モジュール１を冷却する冷却空気を通過させる空気ダクト２５を形成している。空気ダクト２５は、冷却空気をケースユニット２Ａの内部に供給し、あるいは排気するように強制送風して電源モジュール１を冷却する。金属プレート１３は、プラスチック製のケースユニット２Ａに比較して熱伝導率が相当に大きいので、内部の熱を有効に放熱できる特長がある。したがって、冷却空気を強制的に送風して電源モジュール１を冷却する冷却ファン２６の運転を停止する状態で、電源モジュール１の発生熱を有効に放熱できる特長がある。
【００３４】
以上のように、金属プレート１３で積層するケースユニット２Ａを挟着して連結するホルダーケース２は、複数のケースユニット２Ａをしっかりと連結できる。ただ、本発明の電源装置は、金属プレートを使用することなく、積層していケースユニットを貫通ネジで連結することもできる。また、貫通ネジをも使用することなく、隣に積層しているケースユニットを、脱着できる嵌着構造、あるいは連結すると外れない嵌着構造、あるいはまた連結すると特別な操作をしないと外れない嵌着構造、または剥離できる接着構造等で連結することもできる。
【００３５】
図１と図２に示すケースユニット２Ａは、図７の分解斜視図に示すように、電源モジュール１を上下で挟着して位置決嵌着部６に保持する上ケース２ａと下ケース２ｂとを備える。上ケース２ａと下ケース２ｂは、図２に示すように、互いに対向する位置に電源モジュール１を嵌着して定位置に保持する位置決嵌着部６を設けている。図に示す上ケース２ａと下ケース２ｂは、位置決嵌着部６を、電源モジュール１を嵌着する嵌着溝としている。嵌着溝は、上ケース２ａと下ケース２ｂの対向する位置に設けられる。電源モジュール１は円筒型であるから、位置決嵌着部６の嵌着溝は、横断面が半円形となる溝状に成形している。電源モジュール１は互いに平行に配列されるので、複数の嵌着溝が平行に設けられる。図のケースユニット２Ａは、６本の電源モジュール１を収納するので、上ケース２ａと下ケース２ｂは６列の嵌着溝を備える。電源モジュール１は、図１４の斜視図に示すように、嵌着溝に入れられて定位置に保持される。前述したように、電源モジュール１は、所定の間隔でＯリング５を入れているので、Ｏリング５を介して嵌着溝に嵌着される。Ｏリング５は、嵌着溝に設けているＯリング溝７に案内されて、電源モジュール１を位置決嵌着部６である嵌着溝で保持する。
【００３６】
電源モジュール１は、上ケース２ａと下ケース２ｂに挟着されて位置決嵌着部６である嵌着溝に配設される。嵌着溝に電源モジュール１を入れた下ケース２ｂに上ケース２ａが連結されて、電源モジュール１はケースユニット２Ａの定位置に配置される。上ケース２ａと下ケース２ｂが連結されると、図５の断面図に示すように、電源モジュール１はＯリング５を介して上ケース２ａと下ケース２ｂに挟着されて、定位置に保持される。
【００３７】
これ等の図に示すケースユニット２Ａは、上ケース２ａと下ケース２ｂの嵌着溝に、Ｏリング５を案内するＯリング溝７を設けている。Ｏリング５は、Ｏリング溝７に入れられて、電源モジュール１の軸方向のずれが阻止される。Ｏリング５を電源モジュール１の表面に接着して、位置ずれを阻止することもできる。
【００３８】
図に示すＯリング溝７は、Ｏリング５を支持する複数の支持凸部８を設けている。複数の支持凸部８は、Ｏリング５を傷つけないように、その表面をバランスよく押圧して、電源モジュール１を位置決嵌着部６の嵌着溝に保持する。図の支持凸部８は、Ｏリング５との接触面を湾曲面として、Ｏリング５表面の傷つきを防止して押圧する。支持凸部８を尖鋭な先端とすると、Ｏリング５が損傷を受けるおそれがある。したがって、支持凸部８の先端は尖鋭でない形状、たとえば、図に示す湾曲面、あるいは、所定の長さでＯリング５の表面に沿う形状として、損傷を防止できる。この支持凸部８に押圧されるＯリング５は、弾性的に変形して、電源モジュール１を位置決嵌着部６の定位置に保持する。図５の支持凸部８は、先端をＯリング溝７の内部に位置させている。このＯリング溝７は、Ｏリング５の位置ずれをもっとも効果的に阻止できる。ただし、支持凸部は、その先端を、Ｏリング溝から外部に突出させる高さとすることもできる。支持凸部がＯリング溝から突出しても、Ｏリングの支持凸部に押圧されない部分がＯリング溝にあって位置ずれが阻止されるからである。この構造は、Ｏリング５を局部的に押圧することにより、最適な状態で電源モジュール１を締め付けして保持できる。また、Ｏリング５の軸方向のずれが、Ｏリング溝７で阻止できる。さらに、支持凸部８の表面を尖鋭でない湾曲面やＯリング５に沿う形状として、Ｏリング５の損傷を防止できる。
【００３９】
Ｏリング５を介して電源モジュール１をケースユニット２Ａに装着する構造は、以上の優れた特長があるが、本発明の電源装置は、Ｏリングを使用しない構造であって、現在の電源装置に採用される構造、あるいはこれから開発される構造でもって、電源モジュールをケースユニットに装着できるのは言うまでもない。
【００４０】
Ｏリング５は、電源モジュール１を位置決嵌着部６である嵌着溝に配設することに加えて、電源モジュール１の周囲に冷却用の空気を通過させる冷却空気路９を設ける。この冷却空気路９に冷却空気を流すために、上ケース２ａと下ケース２ｂは、図２、図８及び図１４の斜視図に示すように、嵌着溝に連結する空気穴１０を貫通して設けている。図１４は下ケース２ｂを示し、図８は上ケース２ａを示している。ただし、図８の上ケース２ａは、図１４の下ケース２ｂに対して水平面内で１８０度回転させた姿勢としている。空気穴１０は、電源モジュール１の縦方向の細長いスリット状としている。空気穴１０は、冷却空気を冷却空気路９に供給する流入穴１０Ａと、冷却空気路９の空気を排気する排出穴１０Ｂとからなる。流入穴１０Ａは、上ケース２ａと下ケース２ｂの一方に設けられ、流入穴１０Ａを設けない上ケース２ａ又は下ケース２ｂに排出穴１０Ｂを設ける。
【００４１】
図１３は、冷却空気を流す経路を示すホルダーケース２の断面図である。この図の電源装置は、最下段にある１段目のケースユニット２Ａと３段目のケースユニット２Ａにおいては、下ケース２ｂに流入穴１０Ａを設けて、上ケース２ａに排出穴１０Ｂを設けている。そして、２段目と４段目のケースユニット２Ａにおいては、上ケース２ａに流入穴１０Ａを設けて、下ケース２ｂに排出穴１０Ｂを設けている。
【００４２】
この構造のホルダーケース２は、互いに積層しているケースユニット２Ａの間を、下から順番に供給ダクト１１と排気ダクト１２を設けて、全てのケースユニット２Ａに冷却空気を送風して冷却できる。図の電源装置は、１段目と２段目の間と、３段目と４段目の間に排気ダクト１２を設けている。そして、１段目の下と、２段目と３段目の間と、４段目の上に供給ダクト１１を設けている。ホルダーケース２は、図に示す状態と反対の方向に冷却空気を通過させて電源モジュールを冷却できるのは言うまでもない。
【００４３】
ケースユニット２Ａは、互いに積層される対向面に周壁３３を設けている。積層されるケースユニット２Ａは、周壁３３を互いに隙間なく密着して、その内側に排気ダクト１２や供給ダクト１１等の空気ダクト２５を形成している。排気ダクト１２や供給ダクト１１である空気ダクト２５は、連結空気をケースユニット２Ａの内部に強制送風して電源モジュール１を効果的に冷却する。さらに、図に示すケースユニット２Ａは、周壁３３の対向面に、貫通ネジ３１を挿通する貫通孔３２を設けている。この構造のケースユニット２Ａは、貫通孔３２に挿通される貫通ネジ３１が金属プレート１３を連結し、金属プレート１３が積層しているケースユニット２Ａを挟着して、周壁３３を対向面で互いに隙間ができないように密着して、空気ダクト２５の空気漏れを少なくできる。
【００４４】
図のケースユニット２Ａは、電源モジュール１の表面に沿う形状に成形している保持プレート１４を上ケース２ａと下ケース２ｂに設けて、位置決嵌着部６である嵌着溝を設けている。保持プレート１４を貫通するように空気穴１０が設けられて、冷却空気路９に送風される。図１３の保持プレート１４は、下段と上段のケースユニット２Ａで空気穴１０の開口位置が異なる。下段のケースユニット２Ａは、嵌着溝の底部に近い部分に空気穴１０を開口している。上段のケースユニット２Ａは、底部よりも冷却空気の上流側に流入穴１０Ａを、下流側に排出穴１０Ｂを開口して空気穴１０としている。底部よりも上流側に開口される空気穴１０は、底部に開口される空気穴１０よりも効率よく冷却空気が流入される。それは、ダクトを流れる空気が空気穴１０に衝突して強制的に流入されるからである。図に示すように、上段のケースユニット２Ａに開口している空気穴１０を上流側に設けているホルダーケース２は、上段の電源モジュール１をより効率よく冷却して、上下の電源モジュール１をより均一に冷却できる。それは、多段に積層される電源モジュール１は、上段で温度が高くなる傾向があるからである。
【００４５】
図１３のホルダーケース２は、上段と下段のケースユニット２Ａに開口する空気穴１０の位置を変更して、多段に積層する電源モジュール１を均一に冷却する。ただ、上段と下段のケースユニットに開口する空気穴の大きさを変更して、多段に積層する電源モジュールを均一に冷却することもできる。このホルダーケースは、上段のケースユニットの空気穴を下段のケースユニットの空気穴よりも大きく開口する。大きな空気穴は多量の空気を冷却空気路に流入させる。このため、上段に積層している電源モジュールが下段の電源モジュールよりも効率よく冷却される。
【００４６】
図の電源モジュール１は、電極端子１５を端面から垂直方向に突出するように固定している。この電極端子１５を介して、電源モジュール１はケースユニット２Ａに固定される。さらに、ケースユニット２Ａに隣接して配置される電源モジュール１は、電極端子１５に接続プレート１６を連結して直列に接続される。図１４と図１５の下ケース２ｂは、電源モジュール１の電極端子１５を固定するナット部１７を設けている。ナット部１７は、電極端子１５に設けた貫通孔に挿通する止ネジ１８を入れる位置に設けている。ナット部１７は、下ケース２ｂを成形するプラスチックにナットをインサートして設けている。このナット部１７は、止ネジ１８をしっかりとねじ込んで固定できる。ただし、下ケースを成形するプラスチックに雌ネジ孔を設けてナット部とすることもできる。下ケース２ｂは、図１４に示すように、電源モジュール１を位置決嵌着部６に嵌着する状態で、電極端子１５の上に接続プレート１６を載せ、接続プレート１６と電極端子１５の貫通孔に止ネジ１８を入れ、止ネジ１８をナット部１７にねじ込んで電源モジュール１を下ケース２ｂに固定して電気接続できる。
【００４７】
電源モジュール１を直列に接続するバスバー３は、電源モジュール１の電極端子１５に連結される。バスバー３は、上下に積層しているケースユニット２Ａの電源モジュール１を接続して、隣接して積層しているケースユニット２Ａに内蔵される電源モジュール１を互いに接続する。図１のバスバー３は、１段目と２段目、３段目と４段目に積層しているケースユニット２Ａの電源モジュール１を直列に接続している。
【００４８】
バスバー３が隣接して積層しているケースユニット２Ａの電源モジュール１を直列に接続する構造を図１５に示している。この図のバスバー３は、Ｌ字状としてその折曲部を境界として、片方を電源モジュール１の端部に設けている電極端子１５に接続している第１接続端子３Ａとし、他方を隣接するケースユニット２Ａのバスバー３に連結している第２接続端子３Ｂとしている。第１接続端子３Ａは、ケースユニット２Ａの内部で電源モジュール１に連結され、第２接続端子３Ｂは、ケースユニット２Ａの外部で隣接して積層しているケースユニット２Ａの電源モジュール１に連結される。
【００４９】
図のバスバー３は、全体をＬ字状に折曲された形状として、折曲部を境界として、その片方を第１接続端子３Ａとし、他方を第２接続端子３Ｂとしている。このバスバー３は、第１接続端子３Ａを止ネジ１８でケースユニット２Ａに固定して、電源モジュール１に接続される状態でケースユニット２Ａに固定される。バスバー３は、第１接続端子３Ａを電源モジュール１の電極端子１５と平行とし、第２接続端子３Ｂを隣に積層しているケースユニット２Ａに向かって伸びる姿勢でケースユニット２Ａに固定される。止ネジ１８は、電源モジュール１の電極端子１５とバスバー３の第１接続端子３Ａとを貫通してナット部１７にねじ込まれて、電源モジュール１の電極端子１５とバスバー３の両方をケースユニット２Ａにしっかりと固定する。さらに、止ネジ１８は、バスバー３を電源モジュール１の電極端子１５に確実に電気接続する。
【００５０】
バスバー３の第２接続端子３Ｂは、隣に積層しているケースユニット２Ａの電源モジュール１を接続するために、図１５に示すように、ケースユニット２Ａの外部に引き出されて、互いに隣接して積層しているケースユニット２Ａに向かって延長されている。隣接するケースユニット２Ａを積層する状態で、上下のケースユニット２Ａに固定しているバスバー３の第２接続端子３Ｂは、ケースユニット２Ａの外部で互いにラップされる長さを有する。また、ケースユニット２Ａ側にラップされる第２接続端子３Ｂ、図において上段の電源モジュール１に接続しているバスバー３の第２接続端子３Ｂは、ラップ部２０にネジ孔２１を設けている。外側にラップされる第２接続端子３Ｂ、図において下段の電源モジュール１に接続しているバスバー３の第２接続端子３Ｂは、連結ネジ１９を挿通するための貫通孔２２を開口している。連結ネジ１９が、外側から内側に、すなわち第２接続端子３Ｂの貫通孔２２からネジ孔２１にねじ込まれて、隣に積層しているケースユニット２Ａのバスバー３が連結される。
【００５１】
図のバスバー３は、第２接続端子３Ｂのネジ孔２１を設けているラップ部２０を厚くして、ここに雌ネジ孔を設けている。このバスバー３は、ネジ孔２１のネジ山数を多くできる。このため、ネジ孔２１に連結ネジ１９をねじ込んで、バスバー３をしっかりと強固に連結できる特長がある。バスバー３は、図示しないが、第２接続端子にナットを溶接等の構造で固定し、このナットでもってネジ孔を設けることもできる。この構造は、ナットを第２接続端子の裏面に固定し、ナットと連結ネジで２枚の第２接続端子を挟着してしっかりと連結する。
【００５２】
バスバー３は、互いに接近してラップ部２０を連結ネジ１９で連結する。したがって、上下のケースユニット２Ａの電源モジュール１を連結する構造にあっては、図１５に示すように、上のケースユニット２Ａに固定されるバスバー３の第２接続端子３Ｂは下方に延長して、下のケースユニット２Ａに固定されるバスバー３の第２接続端子３Ｂは上方に延長する。この姿勢となるように、バスバー３をケースユニット２Ａに固定する。
【００５３】
図１のホルダーケース２は、ケースユニット２Ａの表面に、バスバー３を入れる周壁２３を一体的に成形して設けており、この周壁２３の内側にバスバー３の第２接続端子３Ｂを配設している。この構造の電源装置は、周壁２３でバスバー３のショートを防止できる。とくに、周壁２３の開口部を蓋（図示せず）で閉塞してより確実にショートを防止できる。
【００５４】
以上の構造の電源装置は、以下の工程で組み立てられる。
（１）　各々のケースユニット２Ａの下ケース２ｂの位置決嵌着部６である嵌着溝に電源モジュール１を入れる。電源モジュール１の電極端子１５に接続プレート１６を重ね、接続プレート１６を止ネジ１８でケースユニット２Ａの下ケース２ｂに固定する。止ネジ１８は、接続プレート１６を介して電源モジュール１を直列に接続してケースユニット２Ａである下ケース２ｂに固定する。
（２）　隣に積層されるケースユニット２Ａに接続される電源モジュール１の端部には、図１４に示すように、止ネジ１８でバスバー３を電極端子１５に固定する。止ネジ１８は、バスバー３と電極端子１５を貫通して、ケースユニット２Ａのナット部１７にねじ込まれて、バスバー３と電極端子１５をケースユニット２Ａである下ケース２ｂに固定する。図１４のケースユニット２Ａの電源モジュール１は、上に積層するケースユニット２Ａの電源モジュール１に接続されるので、バスバー３の第２接続端子３Ｂを上方に延長する姿勢で固定している。下に積層されるケースユニット２Ａの電源モジュール１に接続されるバスバー３は、第２接続端子３Ｂを下方に延長する姿勢でケースユニット２Ａである下ケース２ｂに固定される。
（３）　電源モジュール１を固定している下ケース２ｂに、上ケース２ａを載せて、下ケース２ｂと上ケース２ａとで電源モジュール１を挟着して定位置に保持する。この状態で、上ケース２ａと下ケース２ｂとをネジ等で固定することもできるが、この工程では連結しないで、全てのケースユニット２Ａを積層する状態で、全体を連結することもできる。
（４）　内部に電源モジュール１を収納しているケースユニット２Ａを、多段に積層する。図は４段のケースユニット２Ａを積層している。このとき、最下段のケースユニット２Ａの下に金属プレート１３を敷いて、金属プレート１３の上に最下段のケースユニット２Ａを載せる。
（５）　積層したケースユニット２Ａの上に金属プレート１３を載せる。
（６）　上下の金属プレート１３を貫通ネジ３１で連結して、全体を一体的に連結する。
（７）　ケースユニット２Ａを積層すると、バスバー３の第２接続端子３Ｂは、図１５に示すように互いに重ねられる。バスバー３のラップ部２０に連結ネジ１９をねじ込んで、第２接続端子３Ｂを互いに連結する。バスバー３で接続されない電源モジュール１の端部には、図１４に示すようにＬ字状の出力端子２４が固定される。この出力端子２４は、電源モジュール１の電極端子１５の上に重ねられ、止ネジ１８で電極端子１５の上に固定される。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の電源装置は、複数のケースユニットの積層段数を調整して、収納する電源モジュールのトータル個数を調整できることに加えて、複数のケースユニットを位置ずれしないようにしっかりと積層して連結できる特長がある。それは、本発明の請求項１の電源装置は、互いに積層しているケースユニットに、積層状態で互いに対向する対向面に、複数の嵌着凸部と嵌着凹部を設け、嵌着凸部を嵌着凹部に嵌着して、ケースユニットを位置ずれしないように積層しているからである。また、本発明の請求項５の電源装置は、電源モジュールを内蔵する複数のケースユニットを多段に積層してホルダーケースとし、ホルダーケースの両面に一対の金属プレートを積層し、ケースユニットに設けている貫通孔に貫通ネジを挿通し、この貫通ネジで一対の金属プレートを連結して、積層している複数のケースユニットを挟着して固定しているからである。また、この構造の電源装置は、極めて能率よくメンテナンスできる特長もある。それは、貫通ネジを緩めて金属プレートを外すことにより、積層しているケースユニットを簡単に分解して、故障し、あるいは劣化したケースユニットやこれに内蔵している電源モジュールを交換できるからである。多量の電源モジュールを内蔵する電源装置は、とくに一部の電源モジュールやケースユニットが故障することがあるので、メンテナンスを簡単にして、電源モジュールやケースユニットを簡単に交換できることはとくに大切である。
【００５６】
以上の請求項１と請求項５の構造で複数のケースユニットを積層する電源装置は、積層するケースユニットの積層段数が多くなっても、互いにずれないように正確な位置に積層できる特長がある。とくに、請求項１と請求項５の両方の構成を有する電源装置は、多数段に積層しているケースユニットを、極めて正確に位置ずれなく、しっかりと連結して固定できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例にかかる電源装置の斜視図
【図２】
図１に示す電源装置のホルダーケースの一部断面斜視図
【図３】
図１に示す電源装置のユニットケースの平面図
【図４】
図１に示す電源装置の回路図
【図５】
図３に示すケースユニットの垂直断面図
【図６】
図３に示すケースユニットの水平断面図
【図７】
図１に示す電源装置のホルダーケースの分解斜視図
【図８】
ケースユニットの上ケースを示す斜視図
【図９】
ケースユニットの下ケースを示す底面斜視図
【図１０】
上ケースと下ケースを連結する連結部の一部拡大断面図
【図１１】
嵌着凸部の他の一例を示す一部拡大断面図
【図１２】
図７に示すホルダーケースの金属プレートを示す斜視図
【図１３】
図１に示す電源装置に冷却空気を流す状態を示す断面図
【図１４】
ケースユニットの下ケースに電源モジュールを配設する状態を示す斜視図
【図１５】
図１に示す電源装置のバスバーの接続構造を示す垂直断面図
【符号の説明】
１…電源モジュール
２…ホルダーケース　　　２Ａ…ケースユニット
２ａ…上ケース　　　　　２ｂ…下ケース
３…バスバー　　　　　　３Ａ…第１接続端子　　　３Ｂ…第２接続端子
４…コンタクター
５…Ｏリング
６…位置決嵌着部
７…Ｏリング溝
８…支持凸部
９…冷却空気路
１０…空気穴　　　　　　１０Ａ…流入穴　　　　　１０Ｂ…排出穴
１１…供給ダクト
１２…排気ダクト
１３…金属プレート
１４…保持プレート
１５…電極端子
１６…接続プレート
１７…ナット部
１８…止ネジ
１９…連結ネジ
２０…ラップ部
２１…ネジ孔
２２…貫通孔
２３…周壁
２４…出力端子
２５…空気ダクト
２６…冷却ファン
２７…嵌着凸部
２８…嵌着凹部
２９…縦リブ
３０…横リブ
３１…貫通ネジ
３２…貫通孔
３３…周壁
【図１】
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【図２】
2004031248.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004031248.tif 000006
【図５】
2004031248.tif 000007
【図６】
2004031248.tif 000008
【図７】
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【図８】
2004031248.tif 000010
【図９】
2004031248.tif 000011
【図１０】
2004031248.tif 000012
【図１１】
2004031248.tif 000013
【図１２】
2004031248.tif 000014
【図１３】
2004031248.tif 000015
【図１４】
2004031248.tif 000016
【図１５】
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