(57)【要約】【課題】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、全ての電池モジュールを均一に冷却する。【解決手段】電源装置は、互いに反対側に供給口２と排気口３を設けている電池ケース４に複数段に電池モジュール１を収納して、各段の電池モジュール１の間に電池間供給ダクト８と電池間排気ダクト９を設けて、電池間供給ダクト８と電池間排気ダクト９との間に電池モジュール１の冷却ダクト１０を連結している。供給口２にはケース外供給ダクト５を排気口３にはケース外排気ダクト６を連結している。供給口２は電池間供給ダクト８に、排気口３は電池間排気ダクト９に平行で、ケース外供給ダクト５とケース外排気ダクト６は電池ケース４の端面に沿って伸びる細長い形状で、互いに反対側を開口し、かつ空気の通過方向に向かってほぼ同じ形状としている。【選択図】　図２
2004095362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【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
【図１】
2004095362.tif 000003
【図２】
2004095362.tif 000004
【図３】
2004095362.tif 000005
【図４】
2004095362.tif 000006