(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池またはコンデンサである柱状の電力素子(2)と、この電力素子(2)の表面に密着して装着される放熱フィン(5)とを備え、
放熱フィン(5)は、電力素子(2)の表面に密着して固定される本体部(5a)と、この本体部(5a)に連結されてなる複数のフィン部(5b)とを有し、
電力素子(2)の外周に密着している放熱フィン(5)が、柱状の電力素子(2)の軸方向に対して垂直方向に分割してなる複数の放熱ユニット(5A)で構成され、電力素子(2)の外周を複数の放熱ユニット(5A)で囲んでおり、電力素子(2)の外周を囲む複数の放熱ユニット(5A)が連結材(6)で連結されており、
さらに、電力素子(2)と放熱フィン(5)との間に緩衝被膜を設けている電源モジュール。
【請求項２】
電力素子(2)が円筒型電池である請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項３】
電力素子(2)が円筒型電池で放熱フィン(5)の輪郭が四角形である請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項４】
電力素子(2)の外周を囲む放熱フィン(5)をふたつの放熱ユニット(5A)に分割している請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項５】
複数の電力素子(2)を縦方向に直線状に連結しており、各々の電力素子(2)に、互いに分離してなる放熱フィン(5)を固定している請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項６】
連結材(6)が弾性リング(6A)で、放熱ユニット(5A)の端部に弾性リング(6A)を案内するガイド溝(13)を設けており、このガイド溝(13)に弾性リング(6A)を入れて、複数の放熱ユニット(5A)を電力素子(2)の表面に密着してなる請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項７】
連結材(6)が止ネジ(6B)で、放熱ユニット(5A)が連結リブ(14)を有し、連結リブ(14)を止ネジ(6B)で連結して、複数の放熱ユニット(5A)を電力素子(2)の表面に密着してなる請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項８】
緩衝皮膜が絶縁被膜を兼用している請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項９】
電力素子(2)の外周に密着してなる複数の放熱ユニット(5A)の間に隙間(9)を設けている請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項１０】
放熱ユニット(5A)の本体部(5a)とフィン部(5b)とがアルミダイキャストで一体的に成形されてなる請求項１に記載される電源モジュール。
【請求項１１】
二次電池またはコンデンサである複数の電力素子(2)を縦方向に直線状に並べて金属製のジョイントキャップ(3)で連結固定してなる複数の電源モジュール(1)をケース(20)の収納室(21)に内蔵している電源装置であって、
ジョイントキャップ(3)は、第１接続部(3A)と、第２接続部(3B)とを有し、
ジョイントキャップ(3)の第１接続部(3A)は、連結している一方の電力素子(2)の第１電極(2A)に固定され、第２接続部(3B)は、他方の電力素子(2)の第２電極(2B)に固定されており、
電源モジュール(1)が、電力素子(2)に固定してなる放熱フィン(5)を備え、この放熱フィン(5)は、電力素子(2)の表面に密着して固定される本体部(5a)と、この本体部(5a)に連結されてなる複数のフィン部(5b)とを有し、
電力素子(2)の外周に密着している放熱フィン(5)が、柱状の電力素子(2)の軸方向に対して垂直方向に分割してなる複数の放熱ユニット(5A)で構成され、電力素子(2)の外周を複数の放熱ユニット(5A)で囲んでおり、電力素子(2)の外周を囲む複数の放熱ユニット(5A)が連結材(6)で連結されており、
さらに、電力素子(2)と放熱フィン(5)との間に緩衝被膜を設けており、
さらにまた、ケース(20)の収納室(21)に冷却空気を送風して電源モジュール(1)を冷却するようにしてなる電源モジュールを内蔵する電源装置。
【請求項１２】
フィン部(5b)が、電力素子(2)の軸方向に対して直交する面内に配設されてなる請求項１１に記載される電源モジュールを内蔵する電源装置。
【請求項１３】
電力素子(2)が円筒型電池で、放熱フィン(5)の輪郭が四角形である請求項１１に記載される電源モジュールを内蔵する電源装置。
【請求項１４】
緩衝皮膜が絶縁被膜を兼用している請求項１０に記載される電源モジュールを内蔵する電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてハイブリッドカーや電気自動車に搭載されて、自動車を走行させるモーターを駆動する電源モジュールとこの電源モジュールを内蔵する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッドカーや電気自動車の電源モジュールは、極めて大きな電流で充放電される。たとえば、自動車がスタートするときや加速するとき、電源モジュールからモーターに電力を供給して加速するので、極めて大きな電流が流れる。さらに、急ブレーキをかけて回生制動するときや長い坂道を回生制動でブレーキをかけながら下りるとき、大きな電流で充電される。また、夏期の極めて暑い状態で使用されることもある。このため温度が極めて高くなることがある。電源モジュールは、二次電池やスーパーキャパシタを直列に接続したもので、温度が高くなると性能が低下してしまう。このため、最高温度を低くするために、電池やスーパーキャパシタを効率よく冷却することが大切である。
【０００３】
電源モジュールを強制的に冷却するために、種々の構造のものが開発されている。複数の電源モジュールをケースに収納して、各々の電源モジュールを均等に冷却するための構造は、たとえば、特開平１０−２７００９５号公報に記載される。この公報に記載される電源装置は、図１の断面図に示すように、ホルダーケース３０の下部を空気の流入口３２として、上部を排出口３３とする。下部の流入口３２から上部の排出口３３に空気が流動されて、ケース内の収納室に収納している電源モジュール３１を冷却する。ホルダーケース３０は、内部の収納室に、電源モジュール３１の表面に流す空気の流速を調整するための冷却調整フィン３４を配設している。
【０００４】
この構造の電源装置は、ホルダーケースの上部に配設される電源モジュールの表面を流れる空気の流速を制御して電源モジュールを均一に冷却する。冷却調整フィンは、上部の電源モジュール表面の空気の流速を下部よりも速くするために、冷却調整フィンと電源モジュールとの間の空気の流動隙間を、上方に向かって次第に狭くしている。流動隙間が狭くなると、空気の流速は速くなるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の電源装置は、冷却調整フィンで空気の流動状態を調整して電源モジュールを効率よく冷却する。ただ、この構造は、電源モジュールの表面を全体的に均一に冷却することはできても、電源モジュールを構成している二次電池やスーパーキャパシタ等の電力素子を直接的に効率よく冷却することはできない。二次電池やスーパーキャパシタは、内部で発熱する。このため、電源モジュールの表面を強制的に冷却しても、必ずしも電源モジュールの内部温度を低くできない。電源モジュールの内部温度は、その表面を冷却して間接的に冷却される。発熱した電源モジュールは、表面よりも内部温度が高くなる。電源モジュールは熱の影響で劣化するので、いかにして全体の温度を低くできるかが大切である。したがって、有効に冷却するのが極めて難しくて、温度が非常に高くなる電力素子の内部こそ、効率よく冷却することが大切である。
【０００６】
二次電池やスーパーキャパシタは、外装缶を薄くして、内部の熱を有効に外側表面に伝導できる。しかしながら、薄い外装缶は充分な強度にできず、内圧で膨れたり、あるいは破壊しやすくなる欠点がある。とくに二次電池は、大電流で充放電するときに内圧が上昇することがある。このため、充分な強度のある厚さに設計する必要がある。
【０００７】
本発明の重要な目的は、電力素子の内部まで有効に冷却できる電源モジュールとこの電源モジュールを備える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】
本発明の電源モジュールは、二次電池またはコンデンサである柱状の電力素子２と、この電力素子２の表面に密着して装着される放熱フィン５とを備える。放熱フィン５は、電力素子２の表面に密着して固定される本体部５ａと、この本体部５ａに連結されてなる複数のフィン部５ｂとを有する。電力素子２の外周に密着している放熱フィン５は、柱状の電力素子２の軸方向に対して垂直方向に分割してなる複数の放熱ユニット５Ａで構成されている。電源モジュールは、電力素子２の外周を複数の放熱ユニット５Ａで囲んでおり、電力素子２の外周を囲む複数の放熱ユニット５Ａが連結材６で連結されている。また、電力素子２と放熱フィン５との間に緩衝被膜を設けている。この緩衝被膜によって、放熱フィン５の本体部５ａをより広い接触面積で電力素子２の表面に密着できるので、熱伝導をよくして効率よく放熱できる。
【０００９】
電力素子２は、円筒型電池とすることができる。放熱フィン５は、輪郭を四角形とすることができる。ただし、本明細書において、放熱フィン５の輪郭とは、放熱フィン５を電力素子２の軸方向から見たときの外側の線を意味するものとする。電力素子２の外周を囲む放熱フィン５は、ふたつの放熱ユニット５Ａに分割することができる。さらに、電源モジュールは、複数の電力素子２を縦方向に直線状に連結して、各々の電力素子２に、互いに分離してなる放熱フィン５を固定することができる。
【００１０】
さらに、本発明の電源モジュールは、連結材６を弾性リング６Ａとし、放熱ユニット５Ａの端部に弾性リング６Ａを案内するガイド溝１３を設けて、このガイド溝１３に弾性リング６Ａを入れて、複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に密着させることができる。この連結材６は、極めて簡単に複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に連結できる。さらに、本発明の電源モジュールは、連結材６を止ネジ６Ｂとし、放熱ユニット５Ａに連結リブ１４を設けて、連結リブ１４を止ネジ６Ｂで連結して、複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に密着させることもできる。この連結材６は、複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２に強固に連結できる。
【００１１】
さらに、本発明の電源モジュールは、緩衝皮膜を絶縁被膜に兼用することができる。この電源モジュールは、絶縁被膜が放熱フィン５を電力素子２から絶縁するので、放熱フィン５を金属製として効率よく放熱できると共に、放熱フィン５に金属等が接触してもショートすることがなく、安全に使用できる特長がある。
【００１２】
さらに、本発明の電源モジュールは、電力素子２の外周に密着してなる複数の放熱ユニット５Ａの間に隙間９を設けることができる。この電源モジュールは、電力素子２の外装缶２ａの外径に多少の誤差があっても、この隙間９で誤差を吸収しながら、放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に確実に密着できる。さらにまた、本発明の電源モジュールは、放熱ユニット５Ａの本体部５ａとフィン部５ｂとを、アルミダイキャストで一体的に成形することができる。
【００１３】
本発明の電源モジュールを内蔵する電源装置は、二次電池またはコンデンサである複数の電力素子２を縦方向に直線状に並べて金属製のジョイントキャップ３で連結固定してなる複数の電源モジュール１をケース２０の収納室２１に内蔵している。ジョイントキャップ３は、第１接続部３Ａと、第２接続部３Ｂとを有しており、ジョイントキャップ３の第１接続部３Ａは、連結している一方の電力素子２の第１電極２Ａに固定され、第２接続部３Ｂは、他方の電力素子２の第２電極２Ｂに固定されている。この電源モジュール１は、電力素子２に固定してなる放熱フィン５を備え、この放熱フィン５は、電力素子２の表面に密着して固定される本体部５ａ、この本体部５ａに連結されてなる複数のフィン部５ｂとを有する。さらに、電力素子２の外周に密着している放熱フィン５は、柱状の電力素子２の軸方向に対して垂直方向に分割してなる複数の放熱ユニット５Ａで構成されている。電源モジュール１は、電力素子２の外周を複数の放熱ユニット５Ａで囲んでおり、電力素子２の外周を囲む複数の放熱ユニット５Ａを連結材６で連結している。さらに、電力素子２と放熱フィン５との間に緩衝被膜を設けている。さらにまた、電源装置は、ケース２０の収納室２１に冷却空気を送風して電源モジュール１を冷却している。
【００１４】
放熱フィン５のフィン部５ｂは、電力素子２の軸方向に対して直交する面内に配設することができる。さらに、電源装置は、電力素子２を円筒型電池でとして、放熱フィン５の輪郭を四角形とすることができる。
【００１５】
【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モジュールと電源装置を例示するものであって、本発明は電源モジュールと電源装置を以下のものに特定しない。
【００１６】
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。
【００１７】
図２に示す電源モジュール１は、図３に示すように、複数の電力素子２を金属製のジョイントキャップ３で縦１列に連結して、電力素子２に放熱フィン５を固定している。電力素子２は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、あるいは静電容量の大きなスーパーキャバシタである。図２の電源モジュール１は、円筒型の二次電池を金属製のジョイントキャップ３で直線状に連結している。電源モジュール１の両端には、正極端子と負極端子からなる電極端子７を連結している。
【００１８】
ジョイントキャップ３は、図３の分解斜視図に示すように、縦に連結している一方の電力素子２の第１電極２Ａに固定される第１接続部３Ａと、他方の電力素子２の第２電極２Ｂに接続される第２接続部３Ｂとを有する。第１接続部３Ａと第２接続部３Ｂは、隣接して連結される電力素子２に固定されて、隣接する電力素子２を縦に連結する。第１接続部３Ａは円板状で、電力素子２である円筒型電池の正極にスポット溶接して固定される。円板状の第１接続部３Ａは、円筒型電池の凸部電極である正極に溶接するプロジェクションを設け、プロジェクションを正極にスポット溶接して確実に固定される。ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池とのショートを阻止するために、ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池との間に、絶縁キャップ４を挟着している。絶縁キャップ４は、ジョイントキャップ３と電力素子２である円筒型電池の間に積層して固定される。
【００１９】
さらに、ジョイントキャップ３は、第１接続部３Ａの外周に第２接続部３Ｂを設けている。第２接続部３Ｂは筒状で、内側に円筒型電池を挿入して、電力素子２である円筒型電池の負極である外装缶２ａにスポット溶接して固定している。筒状の第２接続部３Ｂにも、第１接続部３Ａと同じように、内面にプロジェクションを設け、ここを円筒型電池の外装缶２ａにスポット溶接して確実に固定できる。筒状の第２接続部３Ｂは、電力素子２の縦方向に伸びるスリット８を設けて複数に分割している。分割された各々の第２接続部３Ｂは、弾性的に電力素子２である円筒型電池の外装缶２ａに押圧される。このため、分割している第２接続部３Ｂにプロジェクションを設けて、電力素子２に確実にスポット溶接できる。
【００２０】
さらに、図２に示す電源モジュール１は、電力素子２に放熱フィン５を固定している。この電源モジュール１は、電力素子２の外周に、複数の放熱ユニット５Ａを囲むように固定している。電力素子２の外周を囲む複数の放熱ユニット５Ａは、連結材６で連結されて、電力素子２に固定される。放熱フィン５は、電力素子２の表面に密着するように固定されて、電力素子２を効率よく冷却する。図２と図４に示す放熱フィン５は、本体部５ａと複数のフィン部５ｂとからなる。本体部５ａは、電力素子２の表面に密着して固定される部分である。フィン部５ｂは、本体部５ａに連結されて本体部５ａに伝導される熱を有効に放熱する。放熱フィン５は、図２に示すように、柱状の電力素子２の軸方向に分割されてなる複数の放熱ユニット５Ａで構成される。図の電源モジュール１は、放熱フィン５を軸方向に２分割してふたつの放熱ユニット５Ａとし、ふたつの放熱ユニット５Ａで電力素子２の外周のほぼ全体を囲んでいる。ただ、図示しないが、放熱フィンを３つ以上に分割された放熱ユニットとして、電力素子の外周を３つ以上の放熱ユニットで囲む構造とすることもできる。
【００２１】
図の放熱フィン５は、本体部５ａを電力素子２の表面に沿う形状としている。図２と図３の電源モジュール１は、電力素子２を円筒型とするので、図４と図５に示すように、本体部５ａを円柱に沿う形状としている。ただ、図６に示すように、電力素子２は角型とすることもできる。角型電力素子２として、角型二次電池が開発されている。角型の電力素子２に固定する放熱フィン５は、図６の断面図に示すように、本体部５ａを、角筒を軸方向に分割した形状とする。
【００２２】
本体部５ａは、円筒型電池の表面にできるかぎり広い面積で密着される。電力素子２の表面に広い面積で密着する本体部５ａは、電力素子２の熱を有効に伝導できる。円筒型の電力素子２は、外径にわずかな誤差がある。この誤差を吸収するために、電力素子２の外周に密着している複数の放熱ユニット５Ａは、隣接する放熱ユニット５Ａとの対向面にわずかに隙間９を設けている。この隙間９は、最も細い電力素子２に複数の放熱ユニット５Ａを固定して、０以上となるように設定される。電力素子２の誤差は、外径によって一定ではない。放熱ユニット５Ａ間の隙間９は、電力素子２の太さによって一定ではないが、たとえば、電力素子２に固定される状態で、隣接する放熱ユニット５Ａの間に０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．２〜３ｍｍの隙間９ができるようにすると、誤差がある電力素子２に放熱ユニット５Ａを密着できる。
【００２３】
さらに、電力素子２の外径の誤差を吸収するために、電力素子２の表面に緩衝被膜を設けることもできる。緩衝被膜は、硬化する状態でゴム状弾性を示す塗料を塗布して設け、あるいは可撓性のプラスチックフィルムで被覆して設けることができる。可撓性のプラスチックフィルムには、熱収縮チューブが使用できる。緩衝被膜は、電力素子２と放熱ユニット５Ａとの間に挟着されて弾性的に変形する。緩衝被膜が変形すると、放熱ユニット５Ａの本体部５ａと電力素子２との接触面積が大きくなる。
【００２４】
緩衝被膜は、絶縁被膜に兼用できる。絶縁被膜に兼用される緩衝被膜は、ゴム状弾性の塗料やプラスチックフィルムに、可撓性と絶縁特性の両特性のあるものを使用する。熱収縮チューブは、両特性を有するので、絶縁被膜と緩衝被膜に使用できる。図２に示すように、複数の電力素子２を直線状に連結している電源モジュール１は、電力素子２を直線状に連結する状態で、全ての電力素子２を連続する熱収縮チューブ１０で被覆し、その後、電力素子２の表面に放熱フィン５を固定して能率よく製作できる。絶縁被膜である熱収縮チューブ１０は、放熱フィン５を電力素子２から絶縁するので、この構造の電源モジュール１は、放熱フィン５に金属等が接触してもショートすることがなく、安全に使用できる特長がある。
【００２５】
フィン部５ｂは、本体部５ａに伝導される熱を有効に放熱する。フィン部５ｂの放熱量は、面積を大きくすると大きくなる。放熱面積を大きくするために、本体部５ａには複数のフィン部５ｂを固定している。フィン部５ｂは、有効に熱伝導するように本体部５ａに連結される。図の放熱ユニット５Ａは、全体をアルミダイキャストで一体的に成形して、フィン部５ｂを本体部５ａに連結している。この放熱ユニット５Ａは、本体部５ａの熱を有効にフィン部５ｂに伝導できる。複数枚のフィン部５ｂは、その間にスムーズに冷却空気を通過できるように、互いに平行に本体部５ａに固定される。さらにフィン部５ｂは、本体部５ａに直交するように固定される。図２と図４の放熱ユニット５Ａは、フィン部５ｂを横向きに固定しているが、図７に示すように、フィン部５ｂを縦向き、放射状に固定することもできる。フィン部５ｂを放射状に固定する放熱ユニット５Ａは、アルミニウムを引き抜き加工して、能率よく多量生産できる。これ等の構造の放熱フィン５は、フィン部５ｂの間に冷却用の空気を強制的に送風して、電力素子２を効率よく冷却できる。
【００２６】
図２と図４の放熱フィン５は、フィン部５ｂの外形を四角形としており、電源モジュール１の軸方向から見た輪郭を四角形としている。この構造の放熱フィン５は、図１２に示すように、ケース２０の収納室２１にスペース効率よく収納して、電力素子２を有効に冷却できる。箱型のケース２０は内部に直方体の収納室２１ができる。直方体の収納室２１には、四角形のフィン部５ｂのある放熱フィン５を無駄なスペースができないように収納できる。このため、決められた体積の収納室２１で、フィン部５ｂの面積をできるかぎり大きくして有効に放熱できる。図のフィン部５ｂは、四角形でコーナー部を所定の曲率半径で湾曲させる形状としている。このフィン部５ｂは、コーナー部の変形を有効に防止できると共に、尖っていないので安全に取り扱いできる特長もある。
【００２７】
電源モジュール１は、電力素子２の温度を検出する温度センサー１５が固定される。温度センサー１５は、ホルダー１１を介して電力素子２の表面に配設される。温度センサー１５を装着するホルダー１１を固定するために、図２と図４の放熱フィン５は、フィン部５ｂの外周に、ホルダー１１を固定する凹部１２を設けている。ホルダー１１が放熱フィン５に固定される状態を図２に示している。この図のホルダー１１は、弾性金属板をプレス加工して製作され、フィン部５ｂを弾性的に挟着する側壁１１Ａを両側に有する。この側壁１１Ａでフィン部５ｂを挟着して、放熱フィン５に固定される。さらに、ホルダー１１は、温度センサー１５を電力素子２の表面に接触させるためのアーム部１１Ｂを有する。アーム部１１Ｂは、先端の内面に温度センサー１５を固定しており、先端部分を電力素子２に向かって折曲している。この形状のアーム部１１Ｂは、先端に固定された温度センサー１５を確実に電力素子２の表面に接触できる。とくに、弾性金属板であるホルダー１１は、アーム部１１Ｂの弾性で、温度センサー１５を電力素子２の表面に押圧できるので、電力素子２の表面温度を正確に検出できる特長がある。ホルダー１１は、側壁１１Ａでフィン部５ｂを挟着して放熱フィン５に装着される。さらに、ホルダー１１は、フィン部５ｂに設けている凹部１２に入れられて、フィン部５ｂから突出しないように放熱フィン５に固定される。この構造のホルダー１１は、温度センサー１５を簡単に電力素子２に固定できる特長がある。
【００２８】
連結材６は、複数に分割している放熱ユニット５Ａを連結して電力素子２の表面に固定する。図２の電源モジュール１は、連結材６を弾性リング６Ａとする。弾性リング６Ａは、図８に示すように、弾性変形できる金属、すなわちバネ材を、一部が除去されたリング状としている。弾性リング６Ａの先端は、わずかに外側に湾曲している。放熱ユニット５Ａにスムーズに装着するためである。この弾性リング６Ａで連結される放熱ユニット５Ａは、本体部５ａの両端部に、弾性リング６Ａを案内するガイド溝１３を設けている。この電源モジュール１は、ガイド溝１３に弾性リング６Ａを入れて、複数の放熱ユニット５Ａを電力素子２の表面に固定する。したがって、極めて簡単に電力素子２の表面に放熱ユニット５Ａを固定できる。また、弾性リング６Ａは、弾性的に本体部５ａを電力素子２の表面に押圧するので、本体部５ａを電力素子２の表面に隙間なく密着する状態に保持する。このことは、電力素子２の熱を本体部５ａに有効に伝導させる。
【００２９】
連結材６は、止ネジも使用できる。図９の電源モジュール１は、連結材６に止ネジ６Ｂを使用する。この図に示す放熱ユニット５Ａは、止ネジ６Ｂで連結される連結リブ１４を本体部５ａに設けている。連結リブ１４は、隣接する放熱ユニット５Ａとの境界に対向するように設けられる。止ネジ６Ｂは、隣接して配設される放熱ユニット５Ａの連結リブ１４を貫通して放熱ユニット５Ａを連結する。
【００３０】
図１０ないし図１３は、電源モジュール１を内蔵する電源装置を示す。これ等の図に示す電源装置は、図２に示す構造の電源モジュール１をケース２０の収納室２１に内蔵している。図１１と図１２のケース２０は、収納室２１の内形を、放熱フィン５の外形にほぼ等しくしている。ただ、収納室の内形は、放熱フィンの外形よりも大きくすることもできる。ケース２０は、収納室２１に電源モジュール１を内蔵して、電力素子２と収納室２１との内面に空気ダクト２２ができる。収納室２１の空気ダクト２２に強制的に空気が送風されて、電力素子２は冷却される。図１２のケース２０は、収納室２１の内形を、放熱フィン５の外形よりもわずかに大きくしている。このケース２０は、収納室２１に強制送風して、放熱フィン５を介して電力素子２全体を均一に冷却する。
【００３１】
さらに、ケース２０は、空気の流入口２３と排出口２４を収納室２１に連通して設けている。流入口２３から流入される空気は、収納室２１を通過して電力素子２を冷却して排出口２４から排出される。図のケース２０は、収納室２１の上方に流入口２３を設けて、下方に排出口２４を設けている。流入口２３と排出口２４は、電源モジュール１の軸方向に伸びるスリット状として開口される。
【００３２】
さらに、図１２と図１３に示す電源装置は、ケース２０の流入口２３側の表面に、空気の流入ダクト２５を設けて、この流入ダクト２５にファン２６を連結している。このファン２６は、流入ダクト２５に空気を強制的に供給する。図１３に示す電源装置は、複数個のファン２６を、ケース２０の表面に対向して均等に配設して、スリット状の流入口２３から均一に空気を流入できるようにしている。流入ダクト２５に供給された空気は、各々の流入口２３に分流されて、収納室２１の空気ダクト２２に強制的に送風される。ただ、電源装置は、ケースの排出口側に排出ダクトを設けて、この排出ダクトにファンを連結することもできる。この電源装置は、ファンで排出ダクトの空気を強制的に吸引して、収納室の空気ダクトに空気を通過させる。さらに、電源装置は、流入ダクトと排出ダクトの両方を設けて、一方あるいは両方のダクトにファンを連結して強制的に空気を流動させることもできる。このように、流入ダクト２５や排出ダクトを有する電源装置は、空気の流入位置や排出位置を特定できる特長がある。
【００３３】
さらに、図に示す電源装置は、ケース２０に開口された流入口２３と排出口２４に対して放熱フィン５のフィン部５ｂが直交するように電源モジュール１を配置している。ケース２０の収納室２１は、電力素子２に固定している放熱フィン５のフィン部５ｂで複数の領域に分割される。フィン部５ｂは、スリット状の流入口２３と排出口２４の縦方向に離して配列される。この構造は、電力素子２全体を均一に冷却できる特長がある。それは、複数に分割された各々の空気ダクト２２に均等に空気を流入して、収納室２１内の一部に空気溜りができるのを防止できるからである。放熱フィン５で分割されない広い空気ダクト２２に空気を流入させると、局部的に空気溜りができて、全体に空気を均一に流すのが難しい。しかしながら、収納室２１を放熱フィン５で複数に分割すると、分割された空気ダクト２２に流入される空気は、空気溜りができることなく通過して、電力素子２と放熱フィン５を効率よく冷却する。とくに、放熱フィン５の外周を収納室２１の内面に接触ないし接近する構造は、電力素子２全体をより均一に冷却できる。放熱フィン５が、空気漏れを少なくして、空気ダクト２２を複数に分割できるからである。ただ、放熱フィンの外形を収納室の内形よりも小さくしても、放熱フィンは流入口から流入する空気を均一にガイドして流すことができる。このため、放熱フィンで電力素子を均一に冷却する効果はある。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の電源モジュールとこの電源モジュールを備える電源装置は、電力素子の内部まで有効に冷却できる特長がある。それは、本発明の電源モジュールが、複数のフィン部を有する放熱フィンを電力素子の表面に装着しており、この放熱フィンを柱状の電力素子の軸方向に分割してなる複数の放熱ユニットで構成すると共に、電力素子の外周を囲む複数の放熱ユニットを連結材で連結しているからである。この構造の電源モジュールは、電力素子の外装缶に固定される放熱フィンによって空気と接触する冷却面積を広くできるので、この放熱フィンから効率よく放熱して内部まで有効に冷却できる。
【００３５】
とくに、本発明の電源モジュールは、放熱フィンを複数の放熱ユニットで構成しているので、極めて簡単に電力素子の外周に連結できる特長がある。それは、柱状の電力素子の外周を複数の放熱ユニットで囲むと共に、これらの放熱ユニットを連結材で連結することによって放熱フィンを電力素子の表面に密着できるからである。このように、放熱フィンを、簡単かつ容易に電力素子の外周に連結できる電源モジュールは、放熱フィンの連結にかかる手間を省いて能率よく製造できる。さらに、本発明の電源モジュールは、分割された放熱ユニットを連結材で電力素子に連結するので、各々の放熱ユニットを電力素子の表面により密着する状態で連結できる特長もある。このように、電力素子の表面に密着する放熱フィンは、内部の熱を有効に伝導させて効率よく放熱できる。しかも、複数の放熱ユニットを連結材で連結する構造は、放熱ユニットや電力素子の外装缶に高い精度が要求されないので、製造コストを低減して安価に多量生産できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置の断面図
【図２】本発明の一実施例にかかる電源モジュールの斜視図
【図３】図２に示す電源モジュールの分解斜視図
【図４】図２に示す電源モジュールの放熱フィンを示す拡大斜視図
【図５】図２に示す電源モジュールの横断面図
【図６】本発明の他の実施例にかかる電源モジュールの横断面図
【図７】放熱フィンの他の一例を示す断面図
【図８】放熱フィンを電力素子に固定する連結材の一例を示す拡大斜視図
【図９】放熱フィンを電力素子に固定する連結材の他の一例を示す断面図
【図１０】本発明の一実施例にかかる電源モジュールを内蔵する電源装置の斜視図
【図１１】図１０に示す電源装置の内部構造を示す斜視図
【図１２】図１０に示す電源装置の内部構造を示す横断面図
【図１３】図１０に示す電源装置の内部構造を示す縦断面図
【符号の説明】
１…電源モジュール
２…電力素子            ２Ａ…第１電極          ２Ｂ…第２電極
２ａ…外装缶
３…ジョイントキャップ  ３Ａ…第１接続部        ３Ｂ…第２接続部
４…絶縁キャップ
５…放熱フィン          ５Ａ…放熱ユニット
５ａ…本体部            ５ｂ…フィン部
６…連結材              ６Ａ…弾性リング        ６Ｂ…止ネジ
７…電極端子
８…スリット
９…隙間
１０…熱収縮チューブ
１１…ホルダー          １１Ａ…側壁            １１Ｂ…アーム部
１２…凹部
１３…ガイド溝
１４…連結リブ
１５…温度センサー
２０…ケース
２１…収納室
２２…空気ダクト
２３…流入口
２４…排出口
２５…流入ダクト
２６…ファン
３０…ホルダーケース
３１…電源モジュール
３２…流入口
３３…排出口
３４…冷却調整フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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