JP5377955B2 - 車両用の電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用に使用される車両用の電源装置に関する。

自動車を走行させるモータ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接続して出力電圧を高くしている。駆動モータ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、大きな電流で充放電される。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、電池でモータを駆動して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、急ブレーキをかけて回生制動するときは、大きな電流で充電される。

大電流を流して使用される電源装置は、電池の温度が上昇するので強制的に冷却する必要がある。電池の温度が高くなると、性能や寿命が低下するからである。電池の温度が設定温度よりも高くなると、電池を冷却するバッテリシステムは開発されている。（特許文献１参照）
特開平５−３４３１０５号公報

特許文献１の公報に記載されるバッテリシステムは、電池の間に多数の貫通孔のあるスペーサを配設し、このスペーサの貫通孔に温度調節用媒体を流して電池を冷却している。この構造のバッテリシステムは、温度調節用媒体で電池を冷却できるが、空気に含まれる水分が電池の外装缶表面で結露することがある。とくに、空気の相対湿度が高い状態で運転するときに、外装缶の表面に結露水が付着しやすくなる。外装缶表面の結露水は、隣接する電池の外装缶に電位差があるとこれをショートさせる。とくに、多数の角形電池を積層状態に配置している車両用の電源装置は、出力電圧を高くするために隣接する角形電池を直列に接続することから、隣の角形電池の外装缶の間に電位差がある。このため、外装缶の表面に導電性があると、結露水でショート電流が流れる弊害がある。さらに、車両は温度と湿度が著しく変化する種々の外的環境で使用されることから、外装缶の表面に結露水が付着するのを皆無にはできない。外装缶の表面に接触する空気が過飽和状態になると、結露水が発生するからである。さらに、角形電池の外装缶表面に付着する結露水は、角形電池を漏電して安全性を低下させる原因にもなる。

本発明は、以上の欠点を解決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、多数の角形電池を積層状態に配置することで外形を小さくし、しかも外装缶の表面を導電性のある状態としながら結露水による角形電池のショートや漏電を有効に防止できる車両用の電源装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の車両用の電源装置は、外装缶１Ａの表面が導電性を有する複数の角形電池１を互いに絶縁して積層状態で配置してなる電池ブロック２、５２と、この電池ブロック２、５２を構成する角形電池１の外装缶１Ａの表面を強制冷却する冷却機構８、５８とを有する。角形電池１は、冷却機構８、５８で強制冷却される外装缶１Ａの冷却面を絶縁性の結露防止シート９で被覆している。

以上の車両用の電源装置は、多数の角形電池を積層状態に配置することで外形を小さくし、しかも外装缶の表面を導電性のある状態としながら結露水による角形電池のショートや漏電を有効に防止できる特徴がある。それは、強制冷却されて結露しやすい外装缶の冷却面を絶縁性の結露防止シートで被覆しているからである。また、結露防止シートで外装缶の表面に付着する結露を防止してショートや漏電を防止できる角形電池は、外装缶を熱伝導に優れた金属製として、内部の発生熱を効率よく外部に伝導して速やかに放熱できる。このため、大電流で充放電される電池の温度上昇を少なくできる。また、外装缶の局部的な温度むらを少なくできる特徴もある。さらに、外装缶の冷却面に結露防止シートを付着するという極めて簡単な構造で結露を有効に防止できる特徴も実現する。

本発明の車両用の電源装置は、電池ブロック２が、隣接する角形電池１の間に絶縁セパレータ１５を挟着して、この絶縁セパレータ１５でもって隣接する角形電池１の間に冷却隙間１６を設けると共に、電池ブロック２を、複数列に配列して、隣接する電池ブロック２の間に冷却気体を強制送風する冷却ダクト３３を設けて、この冷却ダクト３３を冷却隙間１６に連結し、角形電池１の外装缶１Ａの冷却ダクト３３と対向する冷却面を結露防止
シート９で被覆することができる。また、冷却隙間１６は、絶縁セパレータ１５と角形電池１の間に設けられ、外装缶１Ａは、結露防止シート９で被覆されるシート被覆面であって、冷却ダクト３３と対向する冷却面を含むシート被覆面と、結露防止シート９で被覆されないシート非被覆面とを有し、外装缶１Ａのシート非被覆面は、絶縁セパレータ１５と対向する。
以上の車両用の電源装置は、冷却ダクトに冷却気体を強制送風することで、各々の角形電池を効率よく均一に冷却できることに加えて、冷却ダクトの冷却気体が外装缶の表面に接触して結露するのを有効に防止できる。

本発明の車両用の電源装置は、電池ブロック５２が、隣接する角形電池１の間に絶縁セパレータ５５を挟着して、外装缶１Ａの底面または側面を冷却媒体で強制冷却される冷却プレート６１に熱結合状態に接合し、角形電池１の外装缶１Ａと冷却プレート６１との間に結露防止シート５９を挟着して、結露防止シート５９で外装缶１Ａの冷却面を被覆することができる。
以上の車両用の電源装置は、冷却プレートで低温に冷却される外装缶の表面の結露を有効に防止できる。また、冷却プレートと各々の角形電池の外装缶との間に絶縁性の結露防止シートを挟着しているので、冷却プレートの表面に結露しても、この結露水が角形電池をショートし、あるいは漏電させることがない。このため、冷却プレートの温度を低温に設定して角形電池を効率よく速やかに冷却できる特徴がある。

本発明の車両用の電源装置は、電池ブロック２が、互いに積層してなる複数の角形電池１を両側から一対のエンドプレート４で積層方向に挟着して、一対のエンドプレート４を金属バンド５で連結して、一対のエンドプレート４でもって複数の角形電池１を積層状態に固定すると共に、角形電池１が、金属バンド５との対向面を結露防止シート９で被覆することができる。
以上の車両用の電源装置は、積層している複数の角形電池を金属バンドで連結しているエンドプレートでしっかりと挟着して固定しながら、角形電池の充放電による外装缶の膨れ等で金属バンドに接触してショートし、あるいは漏電することがない。このため、複数の角形電池を確実に固定しながら、電源装置として安全性を向上できる。

本発明の車両用の電源装置は、金属バンド５を、電池ブロック２の両側面の上下に配設して、一対のエンドプレート４の両側を上下で連結することができる。
以上の車両用の電源装置は、一対のエンドプレートを金属バンドで確実に固定しながら、上下の金属バンドの間から各々の角形電池の間に強制送風することで、各々の角形電池を効率よく冷却できる。

本発明の車両用の電源装置は、電池ブロック２が、隣接する角形電池１の間に絶縁セパレータ１５を配設すると共に、結露防止シート９が、外装缶１Ａの絶縁セパレータ１５の非被覆面を被覆することができる。
以上の車両用の電源装置は、角形電池の間隔を狭くして外形を小さくしながら、各々の角形電池を効率よく冷却できる特徴がある。角形電池の間隔を狭くできるのは、隣接する角形電池の間に、絶縁セパレータと結露防止シートを二重に積層しないからである。また、外装缶の表面に絶縁セパレータで被覆しない部分を設けることで、隣接する外装缶の間隔を広くし、ここに冷却気体を強制送風することで、角形電池を効率よく冷却できる。また、絶縁セパレータで被覆されない部分には、結露防止シートを付着して結露を防止するので、この部分に結露して、角形電池がショートし、あるいは漏電等するのを防止できる。

本発明の車両用の電源装置は、電池ブロック２が、隣接する角形電池１の外装缶１Ａが対向する対向面の両側縁部を除く部分の間に絶縁セパレータ１５を配設して、対向面の両側縁部を結露防止シート９で被覆することができる。
とくに、以上の車両用の電源装置は、角形電池の対向面の両側縁部の間隔を広くできるので、この部分から角形電池の間に強制送風して、角形電池を効率よく冷却できる。また、絶縁セパレータが配設されない外装缶の表面は、結露防止シートで被覆されるので、この部分でのショートや漏電も防止できる。

本発明の車両用の電源装置は、角形電池１をリチウムイオン電池とすることができる。 以上の車両用の電源装置は、角形電池を積層状態で配置することに加えて、角形電池をリチウムイオン電池とするので外形を小さく、軽くしながら、高出力大容量にできる特徴がある。

本発明の車両用の電源装置は、絶縁性の結露防止シート９、５９をプラスチックシートとすることができる。
以上の車両用の電源装置は、結露防止シートを十分な強度と絶縁性として、外装缶の表面を保護しながら、結露の発生を有効に防止できる。

本発明の車両用の電源装置は、絶縁性の結露防止シート９、５９が表面に粘着層１９を有するプラスチックテープで、粘着層１９を介して外装缶１Ａの表面に付着することができる。
以上の車両用の電源装置は、結露防止シートを簡単に外装缶の所定の被覆に付着できる特徴がある。

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車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。

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」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。

本発明の車両用の電源装置は、主として、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて、車両の走行モータに電力を供給して、車両を走行させる電源装置に使用される。

図１ないし図４は、本発明の実施例にかかる車両用の電源装置を示す図である。さらに、図５は概略水平断面図、図６と図７は電池ブロックを示す斜視図、図８は角形電池と絶縁セパレータを示す分解斜視図、図９は電池ブロックの垂直断面図をそれぞれ示している。

これらの図に示す電源装置は、外装缶１Ａの表面が導電性を有する複数の角形電池１を互いに絶縁して積層状態で配置してなる電池ブロック２と、この電池ブロック２を構成する角形電池１の外装缶１Ａの表面を強制冷却する冷却機構８とを備える。以上の電源装置の冷却機構８は、冷却用の空気を強制送風する送風ファン８Ａを備えている。送風ファン８Ａの運転は、制御回路（図示せず）で制御される。制御回路は、角形電池１の温度を検出して送風ファン８Ａの運転を制御する。制御回路は、角形電池１の温度が設定温度よりも高くなると、送風ファン８Ａを運転して角形電池１を冷却する。角形電池１の温度が設定温度よりも低くなると送風ファン８Ａの運転を停止する。

角形電池１はリチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池はリチウムイオン二次電池には特定されず、充電できる全ての電池、たとえばニッケル水素電池なども使用できる。角形電池１は、正負の電極板を積層している電極体を外装缶１Ａに収納して電解液を充填して気密に密閉したものである。外装缶１Ａは、図８に示すように、底を閉塞する四角い筒状に成形したもので、上方の開口部を封口板１Ｂで気密に閉塞している。外装缶１Ａは、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工したもので、表面が導電性を有する。積層される角形電池１は、薄い角形に成形される。封口板１Ｂもアルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。この封口板１Ｂは、正負の電極端子１３を両端部に、絶縁材１４を介して固定している。正負の電極端子１３は内蔵する正負の電極板に接続される。リチウムイオン二次電池は、外装缶１Ａを電極に接続しない。ただ、外装缶１Ａは電解液を介して電極板に接続されることから、正負の電極板の中間電位となる。ただし、角形電池は、一方の電極端子をリード線で外装缶に接続することもできる。この角形電池は、外装缶に接続される電極端子を絶縁することなく封口板に固定できる。さらに、封口板１Ｂは、安全弁１１の開口部１２を設けている。安全弁１１は、外装缶１Ａの内圧が設定値よりも高くなると開弁して、外装缶１Ａが破損するのを防止する。安全弁１１が開弁すると内部のガスが封口板１Ｂの開口部１２から外部に排出される。図８の角形電池１は、封口板１Ｂに安全弁１１の開口部１２を設けている。この外装缶１Ａは、開弁する安全弁１１の開口部１２からガスを排出できる。それは、外装缶１Ａの内部にはガスが溜まっているからである。角形電池は、外装缶の底部や側部に安全弁の開口部を設けることもできる。ただ、この角形電池は、安全弁が開口するときに電解液が排出される。電解液は導電性の液体で、これが排出されると、接触部をショートさせることがある。外装缶１Ａの封口板１Ｂに安全弁１１を設ける角形電池１は、開口する安全弁１１からガスを排出して内圧を低下できる。このため、安全弁１１が開口するときに、電解液の排出を制限して、電解液による弊害を少なくできる。

積層される角形電池１は、隣接する電極端子１３を連結具（図示せず）で連結して、互いに直列に接続される。さらに、各々の角形電池１の電極端子１３にはリード線（図示せず）が接続される。このリード線は、電池の電圧を検出する保護回路を実装する回路基板（図示せず）に接続される。図示しないが、回路基板は、図４において、電源装置の上方に配設される。

角形電池１は、その間に絶縁セパレータ１５を挟着している。絶縁セパレータ１５は、隣接する角形電池１の外装缶１Ａを絶縁すると共に、角形電池１の間に電池を冷却する冷却隙間１６を設ける。したがって、絶縁セパレータ１５は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作される。絶縁セパレータ１５は、両面に送風溝１５Ａを設けて、角形電池１の間に冷却隙間１６を設ける。絶縁セパレータ１５は、水平方向、いいかえると角形電池１の両側に連結するように送風溝１５Ａを設けている。この絶縁セパレータ１５で設けられる冷却隙間１６は、空気を水平方向に送風して角形電池１を冷却する。

絶縁セパレータ１５を介して積層される角形電池１は、固定部品３で定位置に固定される。固定部品３は、積層している角形電池１の両端面に配置される一対のエンドプレート４と、このエンドプレート４に、端部を連結して積層状態の角形電池１を圧縮状態に固定してなる金属バンド５とからなる。

エンドプレート４は、硬質のプラスチックで成形され、あるいはアルミニウムやその合金などの金属で製作される。図のエンドプレート４は、外側面に縦横に伸びる補強リブ４Ａを一体的に成形して設けている。このエンドプレート４は、補強リブ４Ａで曲げ強度を強くできる。曲げ強度の優れたエンドプレート４は、角形電池１の中央部分の膨張を有効に阻止できる。金属バンド５に連結されるエンドプレート４が変形しないかぎり、角形電池１の中央部分は膨張しないからである。エンドプレート４は、広い面積で角形電池１を挟着するために、その外形を角形電池１と同じ四角形としている。四角形のエンドプレート４は、角形電池１と同じ大きさに、あるいは角形電池１よりもわずかに大きくしている。さらに、図のエンドプレート４は、角形電池１との対向面に送風溝１５Ａを設けて、角形電池１との間に冷却隙間１６を設けている。ただ、エンドプレートは、角形電池との対向面を平面状として、角形電池又は絶縁セパレータと面接触状態に接触させることもできる。プラスチック製のエンドプレート４は、直接に角形電池１に積層され、金属製のエンドプレートは、積層材を介して角形電池に積層される。

エンドプレート４には、金属バンド５の端部が連結される。金属バンド５は、止ネジ６を介してエンドプレート４に連結している。止ネジ６で金属バンド５を連結するエンドプレート４は、止ネジ６をねじ込む雌ネジ孔４ａを設けている。雌ネジ孔４ａは、エンドプレート４の外側表面に設けられて、金属バンド５の折曲部５Ａを貫通する止ネジ６をねじ込んで金属バンド５を連結する。図の金属バンド５は、止ネジ６でエンドプレート４に固定しているが、金属バンドの端部を内側に折曲してエンドプレートに連結し、あるいはまた、端部をカシメてエンドプレートに連結することもできる。

図４の電源装置は、角形電池１の上端部に沿って配置される金属バンド５と、角形電池１の下端部に沿って配設される金属バンド５をエンドプレート４に連結している。この電源装置は、エンドプレート４の上端と下端であって、外側表面の両側部に雌ネジ孔４ａを設けている。この電源装置は、角形電池１の上下を金属バンド５で固定する。電源装置は、図示しないが、金属バンドを上下の中間であって、中央部の上下に配設することもできる。金属バンド５の端部を止ネジ６で固定するエンドプレート４は、雌ネジ孔４ａを金属バンド５の連結位置に設けている。

金属バンド５は、所定の厚さの金属板を所定の幅に加工して製作される。金属バンド５は、端部をエンドプレート４に連結して、一対のエンドプレート４を連結して、その間に角形電池１を圧縮状態に保持する。金属バンド５は、一対のエンドプレート４を所定の寸法に固定して、その間に積層される角形電池１を所定の圧縮状態に固定する。角形電池１の膨張圧力で金属バンド５が伸びると、角形電池１の膨張を阻止できない。したがって、金属バンド５には、角形電池１の膨張圧で伸びない強度の金属板、たとえばＳＵＳ３０４等のステンレス板や鋼板等の金属板を十分な強度を有する幅と厚さに加工して製作される。さらに、金属バンドは、金属板を溝形に加工することもできる。この形状の金属バンドは、曲げ強度を強くできるので、幅を狭くしながら、積層する角形電池をしっかりと所定の圧縮状態に固定できる特長がある。

金属バンド５は、端部に折曲部５Ａを設けて、折曲部５Ａをエンドプレート４に連結する。折曲部５Ａは、止ネジ６の貫通孔を設けて、ここに挿入される止ネジ６を介してエンドプレート４に固定される。

電池ブロック２の角形電池１は、冷却機構８で強制冷却される外装缶１Ａの冷却面を絶縁性の結露防止シート９で被覆している。図１ないし図４の電源装置は、図６の概略断面図に示すように、電池ブロック２を平行な姿勢で２列に配列して、２列の電池ブロック２の間に冷却気体を強制送風する冷却ダクト３３を設けている。冷却気体は送風ファン８Ａで送風される空気である。空気は、車内の空気又は車外の空気である。ただし、冷却気体は、必ずしも空気とする必要はなく、たとえば、車両の冷房装置で冷却されて循環される気体とすることもできる。冷却ダクト３３に送風される冷却気体は、角形電池１の間に絶縁セパレータ１５で設けている冷却隙間１６を通過して、角形電池１を冷却する。

角形電池１の外装缶１Ａは、両側縁部を冷却ダクト３３に露出させる。したがって、両側縁部は冷却気体に冷却される冷却面となる。冷却ダクト３３に露出する両側縁部は、冷却ダクト３３の冷却気体に接触する。したがって、両側縁部が冷却ダクト３３の冷却気体を過飽和な状態とすると結露が発生する。結露を防止するために、外装缶１Ａの冷却面である両側縁部を絶縁性の結露防止シート９で被覆している。

結露防止シート９は、絶縁性のプラスチックシートである。プラスチックシートには、ポリイミド樹脂をシート状に成形したものが最適である。とくに、ポリイミド樹脂からなるプラスチックシートは、強靱で破損し難いことから、金属バンド５との対向面に付着するのに適している。外装缶１Ａの側縁部と金属バンド５とに挟着されて破損しないからである。図８の角形電池１は、粘着層１９を有するプラスチックテープを外装缶１Ａの両側縁部に沿って付着している。この結露防止シート９は、簡単に外装缶１Ａの表面に付着できる。ただし、結露防止シートは、接着剤を使用して外装缶の表面に付着することもできる。

図８の分解斜視図に示す角形電池１は、外装缶１Ａの両側縁部に帯状の結露防止シート９を付着している。帯状の結露防止シート９は、その幅を角形電池１の両側面の幅よりも広くして、隣接する角形電池１の対向面に跨るように付着している。すなわち、結露防止シート９は、角形電池１の両側面と対向面の側縁部に付着している。対向面に付着する幅は、たとえば５ｍｍ〜１ｃｍとしている。

図８の分解斜視図に示す角形電池１は、絶縁セパレータ１５で被覆されない外装缶１Ａの表面に結露防止シート９を付着している。すなわち、結露防止シート９は、外装缶１Ａの絶縁セパレータ１５の非被覆面を被覆している。この角形電池１の外装缶１Ａは、その周囲を絶縁セパレータ１５と結露防止シート９で被覆して、全周に結露が発生するのを防止している。図８の絶縁セパレータ１５は、両側に切欠部１５Ｂを設けて、切欠部１５Ｂに位置する外装缶１Ａの表面に結露防止シート９を付着している。すなわち、外装缶１Ａは、絶縁セパレータ１５で被覆されない非被覆面に結露防止シート９を付着している。この構造は、絶縁セパレータ１５の両側に設けた切欠部１５Ｂにおいて、外装缶１Ａの対向面の間隔を広くして、冷却気体の通過抵抗を少なくできる。このため、冷却気体を切欠部１５Ｂから絶縁セパレータ１５と角形電池１との間の冷却隙間１６にスムーズに送風して、外装缶１Ａを効果的に冷却できる。

さらに、図６と図７の斜視図に示す電池ブロック２は、２列の金属バンド５を、電池ブロック２の両側面の上下に配設して、一対のエンドプレート４の両側を上下で連結している。この構造の電池ブロック２は、２列の金属バンド５でエンドプレート４を強固に連結できる。ただ、外装缶１Ａの両側面は、その上下で金属バンド５の内面に接近する。外装缶１Ａが金属バンド５に接触すると、金属バンド５を介して角形電池１がショートする。図８に示すように、外装缶１Ａの両側面に絶縁性の結露防止シート９を付着して外装缶１Ａは、金属バンド５との間に絶縁性の結露防止シート９が配設される。したがって、この絶縁性の結露防止シート９は、外装缶１Ａの結露を防止することにくわえて、金属バンド５に接触して角形電池１がショートする弊害も解消できる。とくに、ポリイミド樹脂からなる絶縁性の結露防止シート９は、極めて強靱なことから、外装缶１Ａと金属バンド５とで強く挟まれても破損せず、角形電池１の金属バンド５によるショートを確実に防止できる。

図１ないし図４に示す電源装置は、電池ブロック２を外装ケース３０に収納している。図の外装ケース３０は、下ケース３１と上ケース３２とで構成している。電源装置は、外装ケース３０に、複数の電池ブロック２を縦横に並べて固定する。図２と図４の斜視図に示す電源装置は、下ケース３１の上に、２個の電池ブロック２を直列に並べて、これを２列に配置して、４組の電池ブロック２を収納している。２列に配置される電池ブロック２は、その間に冷却ダクト３３ができるように、互いに離して配設している。

下ケース３１と上ケース３２は、溝型に加工された金属プレートである。下ケース３１と上ケース３２は、同じ厚さの金属プレートで製作され、あるいは下ケース３１を上ケース３２よりも厚い金属プレートで製作する。下ケース３１と上ケース３２は、両側に側壁部３１Ａ、３２Ａを設けて溝型としている。図の電源装置は、下ケース３１の横幅を上ケース３２よりも広くして、下ケース３１の側壁部３２Ａと上ケース３２の側壁部３１Ａの間に部品ケース４０を配置できるようにしている。下ケース３１は、部品ケース４０の幅に相当する横幅を、上ケース３２の横幅よりも広くしている。すなわち、下ケース３１の横幅は、上ケース３２の横幅に部品ケース４０の横幅を加算した幅としている。

下ケース３１は、一方の、図１ないし図４において、左側に設けている側壁部３１Ａを上ケース３２の側壁部３２Ａに固定している。上ケース３２の右側の側壁部３２Ａは、下ケース３１の底部に固定されて、電池ブロック２の収納部と部品ケース４０の収納部とを区画している。底部に固定される上ケース３２の右側の側壁部３２Ａは、左の側壁部３２Ａよりも高さを高くして、下端縁を下ケース３１の底部に固定できるようにしている。下ケース３１と上ケース３２は、互いに固定する先端縁に、外側に折曲された折曲片３１ａ、３２ａを設けている。折曲片３１ａ、３２ａを貫通する止ネジ３４とナット３５で折曲片３１ａ、３２ａが固定され、あるいは折曲片を貫通するリベットなどで固定されて、下ケース３１と上ケース３２は連結される。

図３に示す電源装置は、下ケース３１の両側にほぼ同じ高さの側壁部３１Ａを設けている。図において、下ケース３１の左側の側壁部３１Ａは、上ケース３２の左側の側壁部３２Ａを固定している。下ケース３１の右側の側壁部３１Ａは、上ケース３２の側壁部３２Ａに固定することなく、上ケース３２に固定される部品ケース４０の固定プレート４１の側壁部４１Ａが固定される。上ケース３２も両側に側壁部３２Ａを設けている。図において、上ケース３２の右側の側壁部３２Ａは、左側の側壁部３２Ａよりも高さが高く、高さの低い側壁部３２Ａを、下ケース３１の左側の側壁部３１Ａに固定して、高さの高い右側の側壁部３２Ａを、下ケース３１の底部に固定している。

上ケース３２は、図３に示すように、右側の側壁部３２Ａの上端に部品ケース４０の固定プレート４１が固定される。固定プレート４１は、金属板をＬ字状に加工して、天板４１Ｂの片側に側壁部４１Ａを設けた形状とする。この固定プレート４１は、天板４１Ｂの端縁を、上ケース３２の側壁部３２Ａの上縁に固定して、側壁部４１Ａの下端縁に設けた折曲片４１ａを下ケース３１の右側の側壁部３１Ａの上端に設けた折曲片３１ａに固定する。固定プレート４１の折曲片４１ａと下ケース３１の折曲片３１ａを固定して、固定プレート４１と下ケース３１は連結される。この構造の外装ケース３０は、上ケース３２の右側に設けている側壁部３２Ａが、電池ブロック２の収納部と部品ケース４０とを区画する。

下ケース３１と上ケース３２からなる外装ケース３０は、電池ブロック２の外側に冷却ダクト３３ができるように幅を広くしている。図２ないし図４の電源装置は、２列に配置している電池ブロック２の中間に冷却ダクト３３を設け、さらに電池ブロック２の外側であって側壁部３１Ａ、３２Ａとの間にも冷却ダクト３３を設けている。この電源装置は、２列の電池ブロック２の中間に形成される中間冷却ダクト３３Ａと、電池ブロック２の外側に形成される側部冷却ダクト３３Ｂのいずれか一方を冷却空気の供給ダクトとし、他方を排出ダクトとして、電池セル１の間の冷却隙間１６に送風して電池セル１を冷却する。

図３に示す電源装置は、電池ブロック２の外側（図において右側）と上ケース３２の側壁部３２Ａとの間に側部冷却ダクト３３Ｂを設け、この側部冷却ダクト３３Ｂの外側であって、側部冷却ダクト３３Ｂを構成する上ケース３２の側壁部３２Ａの外側に、部品ケース４０の収納スペースを設けている。この構造は、部品ケース４０に収納する電子部品（図示せず）と、電池ブロック２との間に、側部冷却ダクト３３Ｂと側壁部３２Ａとが設けられる。この構造は、電池ブロック２の熱が電子部品を加熱することがなく、電子部品に対する電池ブロック２の発熱による弊害を防止できる。

２列の電池ブロック２の間に設ける中間冷却ダクト３３Ａは、上方の開口部をエアーシールプレート４２で閉塞して、下方の開口部を下ケース３１で閉塞している。エアーシールプレート４２は、２列の電池ブロック２の間にできる中間冷却ダクト３３Ａに沿って伸びる細幅の金属プレートで、両側の電池ブロック２に固定して中間冷却ダクト３３Ａの上面の開口部を閉塞する。エアーシールプレート４２は、止ネジ（図示せず）を介して両側に配設される電池ブロック２のエンドプレート４の上面に固定される。エアーシールプレート４２は、両端部の両側と、中間の２カ所の両側に突出部を設けて、この突出部を貫通する止ネジを介して電池ブロック２に固定することができる。

以上の外装ケース３０は、下ケース３１を止ネジ３６でエンドプレート４に固定して、電池ブロック２を固定している。止ネジ３６は、下ケース３１を貫通してエンドプレート４のネジ孔（図示せず）にねじ込まれて、電池ブロック２を外装ケース３０に固定している。この止ネジ３６は、頭部を下ケース３１から突出させている。さらに、下ケース３１は、電池ブロック２の両側に沿って、下方に突出する凸条３１Ｂを設けている。これらの凸条３１Ｂは、冷却ダクト３３の幅を広くしてこれらのダクトの圧力損失を小さくする。さらに、これらの凸条３１Ｂは、下ケース３１を補強して、下ケース３１の曲げ強度を強くする。さらにまた、下ケース３１の下面に設けている凸条３１Ｂは、電池ブロック２を固定する止ネジ３６の頭部よりも下方に突出し、あるいは頭部と同じ高さとしている。この下ケース３１は、車両などに搭載される状態では、凸条３１Ｂを車両の固定プレートの上に載置して、広い面積で電源装置の加重を支えることができる。

以上の電源装置は、角形電池１を冷却気体で冷却するが、本発明の電源装置は、角形電池を冷却プレートに熱結合状態して冷却することもできる。その具体例の電源装置を図１０に示している。この電源装置の冷却機構５８は、電池ブロック５２の底面に冷却プレート６１を熱結合状態に配置している。この電源装置は、冷却プレート６１を強制冷却して、冷却プレート６１を介して角形電池１を冷却する。

冷却プレート６１は、内部に冷媒配管６２を配置している。冷媒配管６２は、フレオンや炭酸ガスなどの冷媒が液状で供給され、内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート６１を冷却する。この冷却プレート６１は、図示しないが、冷媒配管６２で気化された気体状の冷媒を加圧するコンプレッサと、このコンプレッサで圧縮された冷媒を冷却して液化させる冷却熱交換器と、この冷却熱交換器で液化された冷媒を冷媒配管に供給する膨張弁とを備える冷却装置に連結される。膨張弁を介して供給される液状の冷媒は、冷却プレート６１内の冷媒配管６２で気化され、気化熱で冷却プレート６１を冷却して冷却装置に排出される。したがって、冷媒は冷却プレート６１の冷媒配管６２と冷却装置とに循環して、冷却プレート６１を冷却する。この冷却機構５８は、冷媒の気化熱で冷却プレート６１を低温に冷却するが、冷却プレートは、気化熱によらず冷却することもできる。この冷却プレートは、媒配配管には、低温に冷却されたブラインなどの冷媒を供給して、冷媒の気化熱でなくて、低温の冷媒で直接に冷却プレートを冷却する。

この電源装置は、冷却プレート５１で冷却される外装缶１Ａの底面が冷却面となる。この面の結露を防止するために、角形電池１が、外装缶１Ａの底面と冷却プレート５１との間に絶縁性の結露防止シート５９を挟着して、結露防止シート５９で外装缶１Ａの冷却面を被覆している。この電池ブロック５２は、角形電池１の間に冷却隙間を設ける必要がない。したがって、角形電池１の間には、冷却隙間のない絶縁セパレータ５５が挟着される。図１０の電源装置の冷却機構５８は、電池ブロック５２の底面に冷却プレート６１を熱結合状態に配置しているが、冷却機構は、電池ブロックの少なくとも一方の側面に冷却プレートを熱結合状態に配置することもできる。この電源装置は、冷却プレートで冷却される外装缶の側面が冷却面となる。したがって、この電源装置は、冷却面となる側面の結露を防止するために、外装缶の側面と冷却プレートとの間に絶縁性の結露防止シートを挟着して、結露防止シートで外装缶の冷却面を被覆する。

絶縁性の結露防止シート５９は、冷却プレート５１の上面に接着され、あるいは角形電池１の底面に接着されて、角形電池１と冷却プレート５１との間に配設される。絶縁性の結露防止シート５９は、ポリイミド樹脂からなるプラスチックシートが適している。強靱で破損しないことから、角形電池１と冷却プレート５１に挟着されて破損しないからである。

本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の斜視図である。 図１に示す車両用の電源装置の上ケースを外した斜視図である。 図１に示す車両用の電源装置の横断面図である。 図１に示す車両用の電源装置の内部構造を示す斜視図である。 図１に示す車両用の電源装置の概略水平断面図である。 図１に示す車両用の電源装置の電池ブロックの斜視図である。 図６に示す電池ブロックの分解斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの内部構造を示す斜視図である。 電池セルと絶縁セパレータの積層構造を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置の断面図である。

符号の説明

１…角形電池 １Ａ…外装缶
１Ｂ…封口板
２…電池ブロック
３…固定部品
４…エンドプレート ４Ａ…補強リブ
４ａ…雌ネジ孔
５…金属バンド ５Ａ…折曲部
６…止ネジ
８…冷却機構 ８Ａ…送風ファン
９…結露防止シート
１１…安全弁
１２…開口部
１３…電極端子
１４…絶縁材
１５…絶縁セパレータ １５Ａ…送風溝
１５Ｂ…切欠部
１６…冷却隙間
１９…粘着層
３０…外装ケース
３１…下ケース ３１Ａ…側壁部
３１ａ…折曲片
３１Ｂ…凸条
３２…上ケース ３２Ａ…側壁部
３２ａ…折曲片
３３…冷却ダクト ３３Ａ…中間冷却ダクト
３３Ｂ…側部冷却ダクト
３４…止ネジ
３５…ナット
３６…止ネジ
４０…部品ケース
４１…固定プレート ４１Ａ…側壁部
４１ａ…折曲片
４１Ｂ…天板
４２…エアーシールプレート
５２…電池ブロック
５５…絶縁セパレータ
５８…冷却機構
５９…結露防止シート
６１…冷却プレート
６２…冷媒配管

Claims (10)

1. 外装缶(1A)の表面が導電性を有する複数の角形電池(1)を互いに絶縁して積層状態で配置してなる電池ブロック(2)と、この電池ブロック(2)を構成する角形電池(1)の外装缶(1A)の表面を強制冷却する冷却機構(8)とを有すると共に、
   前記角形電池(1)が、前記冷却機構(8)で強制冷却される外装缶(1A)の冷却面を絶縁性の結露防止シート(9)で被覆してなる車両用の電源装置であって、
   前記電池ブロック(2)が、隣接する角形電池(1)の間に絶縁セパレータ(15)を挟着して、この絶縁セパレータ(15)でもって隣接する角形電池(1)の間に冷却隙間(16)を設けており、
   さらに、前記電池ブロック(2)は複数列に配列されて、隣接する電池ブロック(2)の間に冷却気体を強制送風する冷却ダクト(33)を設けて、この冷却ダクト(33)を冷却隙間(16)に連結しており、
   前記冷却隙間(16)は、前記絶縁セパレータ(15)と前記角形電池(1)の間に設けられ、
   前記外装缶(1A)は、
   前記結露防止シート(9)で被覆されるシート被覆面であって、冷却ダクト(33)と対向する冷却面を含むシート被覆面と、
   前記結露防止シート(9)で被覆されないシート非被覆面とを有し、
   前記外装缶(1A)のシート非被覆面は、前記絶縁セパレータ(15)と対向することを特徴とする車両用の電源装置。
2. 表面が導電性を有する外装缶(1A)を含む複数の角形電池(1)であって、互いに絶縁して積層状態で配置して電池ブロック(2)を構成する複数の角形電池(1)と、
   前記外装缶(1A)の一部の面を被覆する結露防止シート(9)と、
   隣接する前記角形電池(1)の間に配置され、隣接する角形電池(1)の間に冷却隙間(16)を形成する絶縁セパレータ(15)と、
   冷却気体を強制送風して前記外装缶(1A)の表面を冷却する冷却機構(8)と
   前記冷却隙間(16)に連結される冷却ダクト(33)とを備え、
   前記冷却隙間(16)は、前記絶縁セパレータ(15)と前記角形電池(1)の間に設けられ、
   前記外装缶(1A)は、
   前記結露防止シート(9)で被覆されるシート被覆面であって、冷却ダクト(33)と対向
   する冷却面を含むシート被覆面と、
   前記結露防止シート(9)で被覆されないシート非被覆面とを有し、
   前記外装缶(1A)のシート非被覆面は、前記絶縁セパレータ(15)と対向することを特徴とする車両用の電源装置。
3. 前記電池ブロック(2)が、隣接する角形電池(1)の間に絶縁セパレータ(55)を挟着して、外装缶(1A)の底面または側面を冷却媒体で強制冷却される冷却プレート(61)に熱結合状態に接合しており、
   前記角形電池(1)が、外装缶(1A)と冷却プレート(61)との間に結露防止シート(59)を挟着して、結露防止シート(59)で外装缶(1A)の冷却面を被覆している請求項１または請求項２に記載される車両用の電源装置。
4. 前記電池ブロック(2)が、互いに積層してなる複数の角形電池(1)を両側から一対のエンドプレート(4)で積層方向に挟着しており、さらに、一対のエンドプレート(4)を金属バンド(5)で連結して、一対のエンドプレート(5)でもって複数の角形電池(1)を積層状態に固定しており、さらに、前記角形電池(1)は、前記金属バンド(5)との対向面を前記結露防止シート(9)で被覆している請求項１または請求項２に記載される車両用の電源装置。
5. 前記金属バンド(5)が、電池ブロック(2)の両側面の上下に配設されて、一対のエンドプレート(4)の両側を上下で連結している請求項４に記載される車両用の電源装置。
6. 前記電池ブロック(2)が、隣接する角形電池(1)の間に絶縁セパレータ(15)を配設すると共に、前記結露防止シート(9)が、外装缶(1A)の絶縁セパレータ(15)の非被覆面を被覆してなる請求項１または請求項２に記載される車両用の電源装置。
7. 前記電池ブロック(2)が、隣接する角形電池(1)の外装缶(1A)が対向する対向面の両側縁部を除く部分の間に絶縁セパレータ(15)を配設して、対向面の両側縁部を結露防止シート(9)で被覆している請求項６に記載される車両用の電源装置。
8. 前記角形電池(1)がリチウムイオン電池である請求項１または請求項２に記載される車両用の電源装置。
9. 前記絶縁性の結露防止シート(9)がプラスチックシートである請求項１または請求項２に記載される車両用の電源装置。
10. 前記絶縁性の結露防止シート(9)が表面に粘着層(19)を有するプラスチックテープで、粘着層(19)を介して外装缶(1A)の表面に付着されてなる請求項９に記載される車両用の電源装置。
    

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