(57)【要約】【課題】  コンパクトな構造でバッテリーから負荷への配電回路を構築し、かつ、配線の簡素化及び車載作業の容易化を図る。【解決手段】  車両のバッテリー１０に冷却ユニット１２を装着して当該バッテリー１０から負荷への配電回路を構成するようにする。冷却ユニット１２は、前記配電回路を形成する回路体を含むユニット本体２０と、前記ユニット本体から突出してバッテリー端子１６，１８に結合されることにより当該バッテリー１０と前記回路体とを電気的に接続する接続端子部６８，７０とを備え、その結合状態において前記ユニット本体２０がバッテリー側面７７に沿うように前記接続端子部６８，７０の突出方向を設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーに装着されてその冷却を行うバッテリー冷却ユニットであって、前記バッテリーから負荷への配電回路を形成する回路体と、前記バッテリーのバッテリー端子に結合されることにより当該バッテリーと前記回路体とを電気的に接続する接続端子と、この接続端子が前記バッテリー端子に結合された状態において前記バッテリーに対向する位置に設けられた送風手段とを備え、前記バッテリー端子から出力される電力が前記配電回路を通じて前記送風手段に供給されることにより当該送風手段が駆動されるように構成されていることを特徴とするバッテリー冷却ユニット。
【請求項２】
請求項１記載のバッテリー冷却ユニットにおいて、前記バッテリーの温度を検出する検出手段と、その検出温度に基づいて前記送風手段の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするバッテリー冷却ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーを冷却するためのバッテリー冷却ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されるバッテリーは、エンジンルーム等の狭いスペース内に設置されるため、熱がこもり易く、その使用に伴ってバッテリー温度が著しく上昇し、バッテリー寿命を短縮してしまうおそれがある。そこで、このようなバッテリーを有効に冷却する手段として、下記特許文献１には、送風通路内にバッテリー及び送風機を配置し、この送風機から前記バッテリーに向けて風を送ることにより当該バッテリーを冷却するようにした装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３１３４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、バッテリーが配置されるエンジンルーム等のスペースは限られているのに対し、当該バッテリーの周囲には、当該バッテリーから各負荷へ給電を行うための配電回路を構成する電気接続箱や、当該電気接続箱とバッテリーとをつなぐワイヤハーネス等を配設しなければならず、これに加えて前記特許文献１に示されるような送風機を設置するスペースを確保するのは難しい。また、当該スペースを確保できたとしても、当該バッテリーや電気接続箱、送風機を前記エンジンルーム内に搭載する作業は容易でない。特に、前記バッテリーと前記電気接続箱及び送風機とを結ぶ電線やワイヤハーネスを配索する作業は面倒なものとなる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、限られたスペース内でバッテリーの冷却を行うことができ、かつ、配線の簡素化及び作業の容易化を図ることができる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、バッテリーに装着されてその冷却を行うバッテリー冷却ユニットであって、前記バッテリーから負荷への配電回路を形成する回路体と、前記バッテリーのバッテリー端子に結合されることにより当該バッテリーと前記回路体とを電気的に接続する接続端子と、この接続端子が前記バッテリー端子に結合された状態において前記バッテリーに対向する位置に設けられた送風手段とを備え、前記バッテリー端子から出力される電力が前記配電回路を通じて前記送風手段に供給されることにより当該送風手段が駆動されるように構成されているものである。
【０００６】
この冷却ユニットをバッテリーに装着すれば、特別な配線を行うことなく、バッテリーから各負荷への給電を行うための配電回路を車両に導入することができるとともに当該バッテリーに冷却用の送風手段を付設することができる。しかも、前記配電回路を利用して前記バッテリーから前記送風手段に給電を行うことにより、特別な配線を行うことなく前記送風手段を作動させて前記バッテリーを有効に冷却することができる。また、予めこのバッテリー冷却ユニットをバッテリーに装着しておけば、このバッテリーを車両等に搭載するだけで当該バッテリーとこれにつながる配電回路及び送風手段の全てを一度に車両内へ組み込むことが可能であり、組み込み作業も容易になる。
【０００７】
さらに、前記冷却ユニットが前記バッテリーの温度を検出する検出手段と、その検出温度に基づいて前記送風手段の駆動を制御する制御手段とを備えた構成にすれば、当該冷却ユニットを前記バッテリーに装着することによって、前記送風手段に加え、この送風手段の作動をバッテリー温度に応じて自動的に制御するシステムを構築することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、限られたスペース内で配電回路の構築及びバッテリーの冷却を行うことができ、かつ、前記配電回路を利用して配線の簡素化及び組み込み作業の容易化を図ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１に示す電源装置ＢＳは、車両に搭載されるバッテリー１０と、本発明に係るバッテリー冷却ユニット（以下、単に「冷却ユニット」と称する。）１２と、これらを覆うカバー１４とで構成されている。
【００１１】
前記バッテリー１０は、図例では略直方体状をなし、その特定の面（図例では上面１１）の左右両端部から上向きに正極バッテリー端子１６と負極バッテリー端子１８とが突設されている。
【００１２】
前記冷却ユニット１２は、ユニット本体のハウジングを構成する本体ケース２０と、この本体ケース２０に装着される放熱板（放熱部材）２２と、外部接続用コネクタ（外部接続部）２４とを備えている。
【００１３】
前記本体ケース２０は、前記バッテリー１０の上面１１に隣接する側面（図例では両バッテリー端子１６，１８に近い側の側面）７７に沿うように装着されるものであり、当該側面７７に向かって開口する形状を有している。放熱板２２は、アルミニウム等の伝熱性に優れた金属材料で板状に形成されたもので、前記本体ケース２２の開口を塞ぐように装着される。そして、この本体ケース２０と放熱板２２とで囲まれる空間内に、図２（ａ）（ｂ）に示すような回路体が格納されている。
【００１４】
この回路体は、複数枚のバスバーからなるバスバー層２６と、メイン制御基板２８と、ＬＡＮ制御基板３２と、ＰＤＵ（Power distribution Unit）制御基板３４と、ＰＤＵプリアンプ基板３６と、ＤＣ−ＤＣコンバータ基板３７と、サブ制御基板３８とを備えている。
【００１５】
前記バスバー層２６は、多数枚のバスバー（導電材料からなる金属板）が前記バッテリー側面７７と略平行な方向の平面上に並べられた状態で前記放熱板２２の裏面に絶縁層を介して接着されており、後述のバッテリー端子接続用バスバー４６，６２とともに、前記バッテリー１０から各車載負荷への配電回路（電力回路）を構築する。
【００１６】
前記各基板２８，３２，３４，３６，３７，３８は、それぞれ通常の回路基板（例えばプリント回路基板）で構成されている。このうちメイン制御基板２８は、前記バスバー２６の面のうち前記放熱板２２に接着されている面との反対側の面に絶縁層を介して貼り合わされており、このメイン制御基板２８と前記バスバー２６とにまたがるようにして、図略のリレースイッチやＦＥＴといったスイッチング素子が実装されている。そして、このスイッチング素子のオンオフ駆動を制御するための回路が前記メイン制御基板２８に組み込まれている。
【００１７】
なお、このスイッチング素子を前記バスバー２６及びメイン制御基板２８に実装する形態としては、例えば、前記特許文献１（特開２００３−１６４０３９号公報）に記載されるように、前記メイン制御基板２８に適当な貫通孔を設けて当該貫通孔を通じて前記スイッチング素子の一部の端子を適当なバスバー２６に実装するとともに、前記メイン制御基板２８上のランド上に前記スイッチング素子の別の端子を直接実装するようにすればよい。
【００１８】
前記ＬＡＮ制御基板３２、ＰＤＵ制御基板３４、ＰＤＵプリアンプ基板３６、ＤＣ−ＤＣコンバータ基板３７、及びサブ制御基板３８は、前記メイン制御基板２８の上に適当な隙間をおいて重ねるようにして当該メイン制御基板２８及び前記バスバー２６と略平行な姿勢で配設されており、サブ制御基板３８はソケット４０を介して前記メイン制御基板２８に電気的に接続されている。
【００１９】
なお、これらの基板の支持は本体ケース２０側で行ってもよいし、放熱板２２側から支持部材を延ばして当該支持部材で行うようにしてもよい。
【００２０】
前記バスバー層２６は、その左右両端部にそれぞれ設けられたバッテリー接続用バスバー４６，６２を通じて前記バッテリー１０に電気的に接続されるようになっている。
【００２１】
前記バッテリー接続用バスバー４６は、前記バスバー層２６に含まれるバスバーのうちの特定のバスバー４２とヒューズ部４４を介して一体につながっている。さらに、このバスバー４６からは前記ヒューズ部４４とは別のヒューズ部４８を含む複数の外部接続部５０が分岐しており、各分岐接続部５０に外部接続用電線５２の端末がそれぞれ接続されるようになっている。また、前記バスバー４６には電線５４及びコネクタ５６を介して回路体側に設けられた回路体センサ５８の入出力部が接続されており、当該バッテリーセンサ５８により、前記バッテリー１０から回路体に流れ込む電流及び電圧の大きさ及び当該回路体の温度が検出されるようになっている。
【００２２】
一方、バッテリー接続用バスバー６２は、前記バスバー層２６に含まれるバスバーのうちの特定のバスバー６０と一体につながっており、同バスバー６２にはアース接続部６４が形成されている。そして、このアース接続部６４がアース電線６６を介して車両のボディ（アース）に接続されるようになっている。
【００２３】
さらに、各バッテリー接続用バスバー４６，６２は、前記バスバー層２６及び各基板に対して略直交する方向に沿って放熱板２２の上側を通る向きに延びる接続端子部６８，７０を有している。
【００２４】
これらの接続端子部６８，７０は、バッテリー側面７７に沿うユニット本体の左右両端部から水平方向に突出している。各接続端子部６８，７０の端部には貫通孔７２が設けられ、当該貫通孔７２に前記バッテリー１０の正極バッテリー端子１６及び負極バッテリー端子１８をそれぞれ下から挿入するようにして当該端子１６，１８に図略のナット部材を螺着させることにより、前記各接続端子部６８，７０がそれぞれ正極バッテリー端子１６及び負極バッテリー端子１８に結合され、かつ、電気的に接続されるようになっている。従って、この結合状態では、前記回路体を含むユニット本体がバッテリー側面７７に沿うように配置されるとともに、正極バッテリー端子１６にバッテリー接続用バスバー４６を介してバスバー層２６及び外部接続用電線５２が電気的に接続され、また負極バッテリー端子１８がバッテリー接続用バスバー６２及びアース電線６６を介してボディアースに接続されるようになっている。
【００２５】
前記放熱板２２の表側面からは複数枚のフィン７４が突出している。各フィン７４は、図３（ａ）に示されるように、放熱板２２に対して傾斜する向きに延びており、前記接続端子部６８，７０が前記バッテリー端子１６，１８にそれぞれ結合された状態で各フィン７４の端面がバッテリー側面７７に当接または近接して、これらフィン７４同士の間に前記バッテリー側面７７と放熱板２２の表面とで囲まれる通風路７６が形成されるようになっている。
【００２６】
さらに、前記放熱板２２の一方の側面にはブラケット７８を介して送風装置８０が取付けられている。この送風装置８０は前記放熱板２２及びバッテリー１０に対して側方から対向するファン８２を備えており、当該ファン８２は前記バスバー層２６により構成された配電回路を介して前記バッテリー１０に接続可能とされている。そして、当該バッテリー１０から前記ファン８２への給電によって当該ファン８２が回転駆動されることにより、バッテリー１０の側面に直接風が供給されて冷却が行われるのに加え、前記各通風路７６に強制的に空気流が形成されて放熱板２２及びバッテリー１０の双方から発せられる熱が同時に放散されるようになっている。
【００２７】
なお、前記フィン７４の具体的な形状は適宜設定可能であり、例えば図３（ｂ）に示すような曲線状に設定してもよい。
【００２８】
前記本体ケース２０は、図１に示すように、前記回路体を格納する本体部８４を有するとともに、その左右両側で前記外部接続用電線５２及びアース電線６６を配線するための配線溝９０と、前記各バッテリー接続用バスバー４６，６２の接続端子部６８，７０をそれぞれ上側から覆う接続部カバー８５，８６とを有しており、各接続部カバー８５，８６には前記バッテリー端子１６，１８が挿通可能な貫通孔８８が前記各接続端子部６８，７０の貫通孔７２と合致する位置に設けられている。
【００２９】
前記外部接続用コネクタ２４は、前記各基板２８，３２，…の下方に設けられており、同コネクタ２４のハウジングには、前記バスバー層２６に直結される電力用端子や、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路体）９２を介してＬＡＮ制御基板３２に接続される信号用端子が保持されるとともに、当該ハウジングの底面に図４（ａ）に示すような複数のコネクタ挿入孔９８が設けられている。また、前記外部接続用電線５２からは図略の信号線が分岐しており、この信号線の端末に設けられたコネクタが前記ＦＰＣ９２に接続されている。
【００３０】
このＦＰＣ９２の使用により、小スペース化が図れるとともに、伝送の信頼性が高められる。なお、当該ＦＰＣ９２に他のフレキシブル配線材（例えば複数本の平型導体が平行に配線されたフレキシブルフラット配線材）を用いてこれを先割りするようにしてもよいし、通常の電線を用いても配線は可能である。また、前記ＦＰＣ等のフレキシブル配線材の金属層を多層にすれば、よりコンパクト化を図ることができる。また、前記外部接続用コネクタ２４に光通信用の素子やドライバ（アンプ）を内蔵させてもよい。
【００３１】
一方、図略の車載負荷（外部回路）からは、電源線やアース線、信号線を含む複数の電線９４が導かれ、各電線９４の端末に設けられたコネクタ９６のハウジングが前記外部接続用コネクタ２４のコネクタ挿入穴９８内に嵌入されることにより、各電線９４に含まれる電源線及びアース線が前記外部接続用コネクタ２４の電力用端子を介してバスバー層２６に接続されるとともに、各電線９４に含まれる信号線が同コネクタ２４の信号用端子を介して前記ＬＡＮ制御基板３２に接続されるようになっている。
【００３２】
なお、この外部接続用コネクタ２４の具体的な構造も適宜設定可能であり、例えば図４（ａ）のコネクタ挿入穴９８に代えて同図（ｂ）に示すような多数の電線接続穴９９を外部接続用コネクタ２４に設け、前記各電源線やアース線、信号線の端末にそれぞれ個別に設けられたコネクタが前記各電線接続穴９９に嵌入されるようにしてもよい。
【００３３】
前記カバー１４は、下向きに開放されたキャップ状をなし、前記バッテリー１０及び冷却ユニット１２を上方及び側方から覆うように構成されている。このカバー１４の側壁には、前記送風装置８０を外部に露出させるための切欠部１００や、前記外部接続用電線５２及びアース電線６６をそれぞれカバー１４の外部に導出するための切欠部１０２，１０４が設けられるとともに、前記送風装置８０のファン８２によりカバー１４内に導入された空気を排出するための排気口１０６が設けられている。
【００３４】
以上の構成において、前記冷却ユニット１２が前記バッテリー１０に装着されることにより、コンパクトな構造で、前記バッテリー１０から各車載負荷への配電回路が構築されることになる。
【００３５】
具体的には、負極バッテリー端子１８が冷却ユニット１２のバッテリー接続用バスバー６２及びアース電線６６を介してボディアースに接続される一方、正極バッテリー端子１６がバッテリー接続用バスバー４６の各ヒューズ部４８及び外部接続用電線５２を通じて一部の車載負荷に接続されるとともに、同バスバー４６からヒューズ部４４を通じてバスバー層２６に接続される。そして、このバスバー層２６により形成される電力回路及びその電力回路中に組み込まれる図略のスイッチング素子を通じて外部接続用コネクタ２４から各コネクタ９６及び電線９４の電源線を通じて適当な車載負荷へバッテリー電力が分配される。
【００３６】
一方、回路体に含まれる各基板はＬＡＮ制御基板３２、ＦＰＣ９２、コネクタ９６、及び各電線９４の信号線を通じて車載電装品との送受信を行うことができる。
【００３７】
この冷却ユニット１２内では、正極バッテリー端子１６に直結されるバッテリー接続用バスバー４６と、配電回路を構築する回路体とが一体化されているので、従来のようにバッテリー１０と電気接続箱等の回路構成体とを個別にエンジンルーム等に搭載するものに比べ、配線は著しく簡素化され、また、車載作業もきわめて容易となる。すなわち、予め冷却ユニット１２をバッテリー１０に装着した状態で当該バッテリー１０を車両の適所に設置すれば、電源及び当該電源につながる配電回路を一度に、しかも面倒な配線作業を省略しながら車載回路に導入することができる。
【００３８】
次に、この冷却ユニット１２を含む電源装置ＢＳを利用して構築される車両の給電システムの一例を図５に基づいて説明する。
【００３９】
このシステムは、前記電源装置ＢＳの他、車室１１０内に配置される運転席用ＥＣＵ（電子制御ユニット）１１２、助手席用ＥＣＵ１１４、後部席用ＥＣＵ１１６や、前記電源装置ＢＳとともにエンジンルーム１２０内に配置されるエンジン制御モジュール１２２、ＥＰＳモジュール１２４、ランプ制御モジュール１２６等を含んでいる。
【００４０】
前記各ＥＣＵ１１２，１１４，１１６は、それぞれ、運転席周りの電装品、助手席周りの電装品、後部席周りの電装品を制御するためのものであるが、この実施の形態では、車室内で操作されるスイッチ等から出力される操作信号は統括して運転席用ＥＣＵ１１２に入力されるようになっている。
【００４１】
一方、電源装置ＢＳにおいては、バッテリーセンサ１３０と、当該バッテリー１０の出力電流を前記車室１１０内の各ＥＣＵ１１２，１１４，１１６とＰＤＵ１３４とに分配するヒューズモジュール１３２と、パワーマネジメント部１３６及びＬＡＮ制御部１３８とが装備されている。
【００４２】
前記バッテリーセンサ１３０は、バッテリー１０の温度と出力電流及び出力電圧を検出するものであり、例えば前記図２等に示したバッテリー接続用バスバー６８の表面に樹脂モールドで包み込むようにして作り込むことが可能である。その場合、当該バスバー６８の温度が擬似的にバッテリー温度として検出されることになる。
【００４３】
前記ヒューズモジュール１３２は、前述のヒューズ部４４，４８が一体化されたものであるが、当該一体化は必ずしも要しない。
【００４４】
ＰＤＵ１３４は、前記バスバー層２６により形成される電力回路と、同回路に組み込まれるスイッチング素子と、当該スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路とを備えるともに、前記図２（ｂ）に示した回路体センサ５８を含んでいる。
【００４５】
パワーマネジメント部１３６は、前記各センサ１３０，５８の検出信号に基づき、バッテリー出力電流の瞬間最大値を抑止するように各スイッチング素子のオンオフ駆動の制御を行うとともに、バッテリー温度が一定以上になったときに送風装置８０の各ファン８２を作動させてバッテリー冷却を行わせるものであり、主として前記ＰＤＵ制御基板３４やサブ制御基板３８に組み込まれている。また、ＬＡＮ制御部１３８は、前記外部回路（各ＥＣＵ１１２，１１４，１１６や各モジュール１２２，１２４，１２６）との間での送受信を一括して行うものであり、前記ＬＡＮ制御基板３４に組み込まれている。
【００４６】
このような給電システムによれば、バッテリー１０側で一括して適正な電力分配を行うことが可能になるとともに、バッテリー出力電流の平準化によるバッテリー負荷の軽減や、ファン８２を用いたバッテリー１０の冷却により、バッテリー１０の必要容量を減らしてその小型化を図るとともに、長寿命化を図ることが可能である。
【００４７】
なお、本発明では必ずしも複数枚の回路基板を具備する必要はなく、仕様によっては単一の回路基板に必要な回路を全て集中配置するようにしてもよい。
【００４８】
また、本発明では、配電回路を構築するバスバー層２６を放熱板２２の裏面に固着させることによりユニット本体の薄型化が可能であるが、回路体の具体的構造はこれに限らず、例えば従来の電気接続箱のように複数のバスバー層が絶縁板を介して積層されたバスバー基板をユニット内に収容するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係るバッテリー冷却ユニットを含んだ電源装置の一例を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は前記冷却ユニットの側面図、（ｂ）は同冷却ユニットを放熱板の裏面側からケースを透過して見た正面図である。
【図３】（ａ）は前記冷却ユニットを放熱板の表面側から見た背面図、（ｂ）は当該放熱板の表面側に形成されるフィンの形状の変形例を示す背面図である。
【図４】（ａ）は前記冷却ユニットの底面図、（ｂ）は同冷却ユニットに設けられる外部接続用コネクタの変形例を示す底面図である。
【図５】前記冷却ユニットを用いて構築される車両の給電システムの例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…バッテリー
１２…冷却ユニット
１６，１８…バッテリー端子
２６…バスバー層（配電回路を構成）
２８…メイン制御基板
３２…ＬＡＮ制御基板
３４…ＰＤＵ制御基板
３８…サブ制御基板
４６，６２…バッテリー接続用バスバー
６８，７０…接続端子部
８０…送風装置
８２…ファン
【図１】
2005216533.tif 000003
【図２】
2005216533.tif 000004
【図３】
2005216533.tif 000005
【図４】
2005216533.tif 000006
【図５】
2005216533.tif 000007