(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが長手方向に整列させられた電池セル列を該電池セル列の長手方向が車両の幅方向となるように車室内に備えた車両用電源装置であって、
前記電池セル列の長手方向の端の幅方向全体に、車外からの冷気を遮蔽する遮蔽空間が形成されており、
前記遮蔽空間がヒーターダクト内の空間であることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記電池セル列の長手方向の端であって前記遮蔽空間が形成されている側とは反対側の端に、該電池セル列を制御するための電気制御回路部品が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池セルが整列させられた電池セル列を備えた車両用電源装置に関し、特に、その電池セル列を保温する保温構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車、ハイブリッド車などには、比較的大容量の電源装置が用いられる。たとえば、特開２０００−２３３６４８号公報に記載されたバッテリがそれである。上記バッテリすなわち電源装置は、複数の電池セルを備え、その電池セルを直列に接続することにより高電圧を発生させる。
【０００３】
上記電源装置は複数の電池セルを備えるので、複数の電池セルが長手方向に整列させられることによって電池セル列が構成されることが多い。また、上記電源装置には、通常、電池セルの電圧・電流を監視するためのコンピューターや回路保護のためのリレーなどの複数の電気制御回路部品、および電池セルを冷却するための冷却空気を流通させるためのダクトが設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電池セルが長手方向に整列させられた電池セル列が車両に搭載され、冬期に電池セル列が外気温により冷却される場合、長手方向中央付近に位置する電池セルは両側に存在する複数の電池セルが保温材として機能することから、電池セル列の長手方向における電池セルの温度分布を調べると、図１に示すように、長手方向端側の電池セルほど温度が低くなり、両端の電池セルのうち温度が低い側の電池セルの温度と中央の電池セルの温度とはΔＴ2 の温度差が生じる。
【０００５】
また、特開２０００−２３３６４８号公報に記載されたバッテリは車両の幅方向において左右対照であるが、前述のように、電源装置には複数の電気制御回路部品およびダクトが備えられるので、電池セルの長手方向の一方の端の構造と他方の端の構造とを同じにできない場合が多い。たとえば、前記電気制御回路部品が電池セル列の長手方向の一方の端に集中して配置される場合がある。冬期に電池セル列が外気温により冷却される場合、前記電気制御回路部品が電池セル列の長手方向の一方の端に集中して配置されていると、その電気制御回路部品が保温材として機能することから、電池セル列の長手方向の両端の電池セルの温度を比較すると、図１に示すように、電気制御回路部品が配置されている側の電池セルの温度は、他方の端の電池セルの温度よりもΔＴ1 だけ高くなる。なお、図１では電気制御回路部品が配置されている側の端を左端とし他方の端を右端としている。
【０００６】
ところで、低温時に電池出力を向上させるためには電池セル間の温度差を少なくする必要がある。すなわち、前記ΔＴ1 およびΔＴ2 を小さくする必要がある。そのため、従来は、放熱しやすい側の端にグラスウール等の固体の保温材を貼りつけていた。しかし、上記従来の保温材は、車両搭載上の制約から比較的薄くせざるを得ず、その保温効果は十分ではなかった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、電池セル列を構成する複数の電池セル間の温度差が少ない車両用電源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、複数の電池セルが長手方向に整列させられた電池セル列をその電池セル列の長手方向が車両の幅方向となるように車室内に備えた車両用電源装置であって、(a) 前記電池セル列の長手方向の端の幅方向全体に、車外からの冷気を遮蔽する遮蔽空間が形成されており、(b) 前記遮蔽空間がヒーターダクト内の空間であることにある。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、車外からの冷気が遮蔽空間により遮蔽されて、遮蔽空間が形成されている側の端の電池セルの温度低下が抑制されることから、電池セル列を構成する複数の電池セル間の温度差が減少する。また、前記遮蔽空間はヒーターダクト内の空間であり、ヒーターダクトは車両に予め設けられていることから、遮蔽空間を構成するための新たな部品が不要となる利点がある。また、冬期には、通常、ヒータが作動させられて車両が運転されることから、ヒーターダクトが設けられている側の電池セルがそのヒーターダクトからの熱により加温されるので、ヒーターダクトが設けられている側の電池セルの温度と電池セル列の中央の電池セルの温度との温度差が一層少なくなる。
【００１０】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記車両用電源装置は、前記電池セル列の長手方向の端であって前記遮蔽空間が形成されている側とは反対側の端に、該電池セル列を制御するための電気制御回路部品が配置されている。このようにすれば、電気制御回路部品は熱容量が大きいことから、その電気制御回路部品により、前記遮蔽空間が形成されている側とは反対側の端の電池セルの温度低下も抑制される。従って、電池セル列を構成する複数の電池セル間の温度差が一層減少する。
【００１２】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。図２は、本発明の電池パック１０（すなわち車両用電源装置）を備えた車両１２の要部を説明する斜視図である。車両１２は、電気自動車或いはハイブリッド自動車である。
【００１３】
図２に示すように、車両１２後部には、ベンチ型後部座席３２（図４）を支持する座席下カバーパネル１４がフロアパネル３０（図４）上にその長手方向が車両１２の幅方向となるように固設されており、座席下カバーパネル１４とフロアパネル３０との間に、車両１２の幅方向に延びる長手状の電池収容空間１６が形成されている。
【００１４】
座席下カバーパネル１４は、一枚の金属板材からプレス加工された逆Ｕ字状断面を備えた長手状部材であって、ベンチ型後部座席３２が載置される略水平な床壁１４ａと、その床壁１４ａの前側縁から略垂直方向下側に向かう前側壁１４ｂと、その床壁１４ａの後側縁から略垂直方向下側に向かう第１後側壁１４ｃと、その第１後側壁１４ｃの下側縁から水平方向後ろ側へ向かう連結壁１４ｄと、その連結壁１４ｄにより第１後側壁１４ｃと連結され連結壁１４ｄの後側縁から垂直方向下方に向かう第２後側壁１４ｅとから構成されている。
【００１５】
仕切板１８は、長手板状部材であって、その前側縁部が座席下カバーパネル１４の連結壁１４ｄ上に載置されることにより、仕切板１８とフロアパネル３０との間に収納室２０が形成される。
【００１６】
上記座席下カバーパネル１４の床壁１４ａには、その長手方向左端であって車両１２の前側端に合成樹脂製カバー２２が取り付けられており、その合成樹脂製カバー２２には、電池収容空間１６内に車室の空気を導入するための複数本のスリット２４が設けられている。
【００１７】
電池パック１０は長手状であり、座席下カバーパネル１４下に形成された電池収容空間１６内においてその長手方向が車両１２の幅方向と平行な状態でフロアパネル３０上に配置されている。上記電池パック１０は、その全体がアッパーケース２６に覆われており、そのアッパーケース２６の下側に電池セル列２８が構成されている。
【００１８】
図３は、上記座席下カバーパネル１６および電池パック１０のアッパーケース２６を取り外した状態における車両１２後部の平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線視断面図である。図４に示すように、略平板状のフロアパネル３０上に前記座席下カバーパネル１４が固設されることにより前記電池収容空間１６が形成され、座席下カバーパネル１４上にベンチ型後部座席３２が配置される。なお、このベンチ型後部座席３２は、座席下カバーパネル１４の前側壁１４ａの前側に倒置させることができるようになっている。
【００１９】
図３および図４に示すように、電池収容空間１６内には、電池パック１０、ヒーターユニット３４、ヒーターダクト３６、送風ファン３８、排気ダクト４０、インバーター装置４２が収容されている。なお、図４では排気ダクト４０を省略している。
【００２０】
電池パック１０は、電池収容空間１６内において一対の後輪ハウジング４５間に配置されており、平板状の電池セル４６が厚み方向に積層させられることにより構成された電池セル列２８と、その電池セル列２８が固設される長手状のロアーケース４８を備えている。上記電池セル列２８は長手方向両端に一対のエンドプレート５０、５０が積層され、その一対のエンドプレート５０、５０間の距離が拘束ロッド５２により固定されている。また、上記ロアーケース４８の長手方向一方の端には電気制御回路モジュール５４が配設されている。この電気制御回路モジュール５４は、部品収容ケース５６内に、電池セル４６の充電状態を監視するバッテリーコンピュータ５８や電池セル列２８を含む高電圧回路の接続・遮断を行なうリレー６０等を集中的に配設したものである。
【００２１】
ヒーターユニット３４は、図示しないエンジン冷却水を熱源としてヒーターダクト３６へ温風を送風するために熱交換器３４ａおよびファン３４ｂ等を備えて構成されている。ヒーターダクト３６は、ファン３４ｂの吹き出し口に接続され、そのファン３６ｂから車両１２の長手方向前側に向かう第１ダクト部３６ａとその第１ダクト部３６ａに対して略垂直な第２ダクト部３６ｂとからなる。上記第１ダクト部３６ａは、前記電気制御回路モジュール５４が配設されている側とは反対側の電池セル列２８の端において、その電池セル列２８に隣接し且つ電池セル列２８の長手方向に略垂直となるように配設されている。また、その第１ダクト部３６ａの断面形状は、図５に示すように、互いに平行な一対の垂直壁と、互いに平行な一対の水平壁とを有する五角形であり、車両１２の幅方向に平行な方向の長さは、最も短い部分（最上部）で電池セル４６の厚み方向長さの約１．２倍、最も長い部分（最下部）で電池セル４６の厚み方向長さの約４倍の長さとされている。この第１ダクト部３６ａは、電池セル列２８の長手方向の端において車外と直接連通しない略閉じられた空間を形成することから、第１ダクト部３６ａ内の空間が遮蔽空間として機能する。
【００２２】
第２ダクト部３６ｂは、電池セル列２８の長手方向に平行にその電池セル列２８に沿うように配設されている。また、第２ダクト部３６ｂの断面形状は、幅方向長さが第１ダクト部３６ａのそれよりも短くされる代わりに垂直方向長さが第１ダクト部３６ａのそれよりも長くされており、それにより第２ダクト部３６ｂの断面積と第１ダクト部３６ａの断面積とは等しくされている。また、第２ダクト部３６ｂの図示しない前側面には、図示しないヒータ吹き出し口が複数設けられており、さらに、座席下カバーパネル１４の前側壁１４ａにも図示しないヒータ吹き出し口が設けられており、その座席下カバーパネル１４のヒータ吹き出し口から温風が車室へ吹き出されるようになっている。
【００２３】
送風ファン３８は、電気制御回路モジュール５４を介して電池セル列２８の長手方向の端に隣接する位置に配設されており、送風ファン３８の吸入口３８ａには、冷却空気とともに電池収容空間１６に導入される塵が送風ファン３８に導入されるのを防止するためのカバー６２が設けられている。排気ダクト４０は、一方の端が、電気制御回路モジュール５４の上部において電池セル列２８に向けて開口するように配置されている。前記インバーター装置４２は、電池セル列２８により発生させられた直流高電圧を交流１００Ｖに変換する装置である。
【００２４】
図５は、図３のＢ−Ｂ視断面図であって、送風ファン３８により導入された空気の流れを説明するための図である。合成樹脂カバー２２に設けられたスリット２４から電池収容空間１６に導入された冷却空気は、図５に示すように、送風ファン３８により、部品収容ケース５６下面とロアーケース４８との間に形成された空気導入路６４を通って電池セル列２８の下部に導入され、さらに、電池セル４６間の隙間、電池セル列２８の上部を通って排気ダクト４０へと導入される。
【００２５】
上記のように構成された車両１２を、寒冷地において屋外に一晩放置すると、電池セル４６は外気の流入により冷却される。そのように、自然に電池セル４６が冷却される場合、各電池セル４６の温度は一様ではなく、電池セル列２８の配列の中央ほど温度は高くなる。これは、電池セル列２８は全長が長くその長手方向が車両１２の幅方向に平行に配列されていることから、電池セル列２８の両端側ほどボディー側面に近いため、および、電池セル列２８の中央付近では両側に積層された電池セル４６が保温材（或いは断熱材）として機能するためである。
【００２６】
しかしながら、本実施例では、電池セル列２８の長手方向の一方の端にヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａが配設されている。従って、車外からの冷気がヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａにより遮蔽されて、第１ダクト部３６ａが形成されている側の端の電池セル４６の温度低下が抑制されることから、電池セル列２８を構成する複数の電池セル４６間の温度差が減少する。なお、第１ダクト部３６ａ内は空気により満たされており、空気の熱伝導率はグラスウール等の固体の保温材の熱伝導率よりも低いため、電池セル４６間の温度差は従来の保温材を用いた場合よりも少なくなる。
【００２７】
また、本実施例では、ヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａとは反対側の電池セル列２８の端に、電気制御回路モジュール５４が配設されている。この電気制御回路モジュール５４は熱容量が大きいことから、その電気制御回路モジュール５４により、ヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａが形成されている側とは反対側の端の電池セル４６の温度低下も抑制される。従って、電池セル列２８を構成する複数の電池セル４６間の温度差が一層減少する。
【００２８】
また、本実施例では、ヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａ内の空間が遮蔽空間として機能しているので、遮蔽空間を構成するための新たな部品が不要となる利点がある。また、冬期には、通常、ヒータが作動させられて車両１２が運転されるので、ヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａが設けられている側の電池セル４６がヒータダクト３６の第１ダクト部３６ａからの熱により加温されるので、ヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａが設けられている側の電池セル４６の温度と電池セル列２８の中央の電池セル４６の温度との温度差が一層少なくなる。
【００２９】
図６は、ヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａによる冷気遮蔽効果を説明する図である。なお、図６では、前記電気制御回路モジュール５４が配設されている側の端を左端とし、他方の端を右端としている。右端に上記ヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａ等の遮蔽空間を構成するための部材が設けられていない場合には、右端の電池セル４６の方が左端の電池セル４６よりも放熱し易いため各電池セル４６の温度分布は曲線ａのようになり、右端の電池セル４６の温度は左端の電池セル４６の温度よりもΔＴ1 だけ低い。それに対して、本実施例のように右端の電池セル４６に隣接するように第１ダクト部３６ａが設けられている場合には、ヒーターが作動されなくても、曲線ｂに示すように、各電池セル４６間の温度差は小さくなり、両端の電池セル４６の温度差はΔＴ1 ’（＜ΔＴ1 ）となる。ヒーターが作動させられる場合は、右端の電池セル４６の温度はさらに上昇し、曲線ｃに示すように、電池セル列２８の配列の中央よりも右側の電池セル４６の温度はさらに上昇し、配列の中央の電池セル４６と右端の電池セル４６の温度差はさらに少なくなる。
【００３０】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は他の態様においても適用される。
【００３１】
たとえば、前述の実施例では、ヒーターダクト３６の第１ダクト部３６ａ内の空間が、本来の機能である温風を通す管路として機能するとともに、車外からの冷気を遮蔽するための遮蔽空間としても機能していたが、その第１ダクト部３６ａに代えて、上記遮蔽空間としてのみ機能する空間を構成するための部材が、電池セル列２８の端に配置されてもよい。
【００３２】
また、前述の実施例の電池セル４６は平板状であっが、電池セルは丸型等の他の形状であってもよい。
【００３３】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置が外気により冷却された場合の各電池セルの温度分布を示す図である。
【図２】本発明の電池パック（車両用電源装置）を備えた車両の要部を説明する斜視図である。
【図３】図２の座席下カバーパネルおよび電池パックのアッパーケースを取り外した状態における車両後部の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線視断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ視断面図であって、送風ファンにより導入された空気の流れを説明するための図である。
【図６】ヒーターダクトの第１ダクト部による冷気遮蔽効果を説明する図である。
【符号の説明】
１０：車両用電源装置
２８：電池セル列
３６：ヒーターダクト
３６ａ：第１ダクト部
４６：電池セル
５８：バッテリーコンピュータ（電気制御回路部品）
６０：リレー（電気制御回路部品）
【図１】
0004696352.tif 000002
【図２】
0004696352.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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