JP2013038050A - 電源装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に設けられた電源装置から発生するガスが、電流遮断器が挿通する挿通孔から装置外に流出することを防止する電源装置及び車両を提供する。
【解決手段】本発明の電源装置は、複数の蓄電セルで構成される蓄電モジュールと、蓄電モジュールを流れる電流を遮断する電流遮断器と、電流遮断器が挿通する挿通孔が設けられた蓄電モジュールを収容するケースと、挿通孔からケース外への気体の流出を遮る遮蔽流を形成するファンと、を有するので、車室内から抜き操作可能な電流遮断器（サービスプラグ）が挿通する孔を通じて、電源装置から発生したガスが車室等の装置外に流出することを防止することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に設けられた電源装置から発生するガスが、車室等の装置外に流出することを防止する技術に関する。

電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される電池パックには、当該電池パックに流れる電流を遮断する電流遮断器（サービスプラグ）が設けられている。電池パックが車両床下や車室内に設置される場合、電池パックから延設されるサービスプラグは、乗員が搭乗する車室内から抜き操作可能に設けられている。

車室内から抜き操作可能なサービスプラグは、例えば、電池パックが車両床下に設置されている場合、車両の車室を区画するフロアパネルに形成された孔を通じて電池パックの単電池に接続されており、フロアパネルの孔にシール等が施され、電池パック内の気体が車室内に流出することを防止している。また、フロアパネル上の車室内に設置されている場合も、電池パックのケースに形成されたサービスプラグが挿通する孔にシール等が施され、電池パック内の気体が車室内に流出することを防止している。

特開２０１０−６１５３号公報 特開２００８−４３０９８号公報

しかしながら、サービスプラグが挿通されるフロアパネルの孔又はケースに形成されたサービスプラグが挿通する孔のシール性能の劣化等により、電池パック内で発生したガス等の気体が孔を通じて車室等の電池パック外に流出してしまう課題がある。

本発明は、車両に設けられた電源装置から発生するガスが、電流遮断器が挿通する挿通孔から装置外に流出することを防止する電源装置及び車両を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態の電源装置は、複数の蓄電セルで構成される蓄電モジュールと、蓄電モジュールを流れる電流を遮断する電流遮断器と、電流遮断器が挿通する挿通孔が設けられた蓄電モジュールを収容するケースと、挿通孔からケース外への気体の流出を遮る遮蔽流を形成するファンと、を有する。

また、上記電源装置は、車両のフロアパネルの下部に設けられ、電源遮断器がフロアパネルに形成された連通孔を介してフロアパネルで区画される車室内から操作可能であり、上記ファンが、挿通孔を介して連通孔から車室内への気体の流出を遮る遮蔽流を形成するように構成される。

また、ファンが形成する遮蔽流の流出面は、挿通孔の開口面に対して略垂直とすることができ、また、上記電源装置が装置内を流れる空気の吸気口及び排気口を備えて、排気口に向かう方向に、挿通孔の開口面に対して略平行な遮蔽流をファンが形成するように構成される。

さらに、本発明の他の実施形態の車両は、電源装置が設けられる車両のフロアパネルに形成された孔を介して挿通して当該フロアパネルで区画される車室内から操作可能な電源装置に流れる電流を遮断する電流遮断器と、電源装置内に設けられ、孔を通じて電源装置から車室内への気体の流出を遮る遮蔽流を形成するファンと、を有する。

本発明では、車室内から抜き操作可能なサービスプラグが挿通する孔を通じて電源装置から発生するガスが車室等の装置外に流出することを防止することが可能となる。

電源装置が設けられた車両の概略構成図である。 車両のフロアパネルの下に設置された電源装置の概略構成図である。 電源装置の回路図の一例を示す図である。 電源装置の上面図の一例を示す図である。 図２の車室内から操作可能なサービスプラグ周辺の拡大図である。 変形例を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）

図１から図５は、本発明の実施例１に係る図である。図１は、本実施例の電源装置が設けられた車両の概略構成図であり、電源装置に相当する電池パック２が、車両１のフロアパネルＦＰの下面に取り付けられ、車両床下の車外に電池パック２が搭載される一例である。フロアパネルＦＰの上面側は、座席Ｓ等が配設される乗員が乗車する車室スペースＲであり、フロアパネルＦＰによって車室スペースＲが区画されている。

本実施例の車両１は、車両前方のフロント側（Ｆｒ方向側）に吸気口が設けられ、電池パック２に対して吸気口から取り込まれた空気を供給する吸気ダクト３と、車両後方のリア側（Ｒｒ方向側）に排気口が設けられ、吸気ダクト３から電池パック２内に取り込まれた空気を排気口に導く排気ダクト４と備える。

図２は、本実施例の電池パック２の概略構成図であり、複数の単電池２１が電気的に接続された電池スタック（蓄電モジュールに相当）２０と、電池スタック２０を収容するケース部材とを含んで構成される。

ケース部材は、電池スタック２０が設置される下部ケース部２ａ、フロアパネルＦＰの下面に取り付けられる上部ケース部２ｂ、吸気ダクト３が接続される吸気口３ａが形成された側部ケース部２ｃ、排気ダクト４が接続される排気口４ａが形成された側部ケース部２ｄを含む側部ケース部を含む。

上部ケース部２ｂには、フロアパネルＦＰに形成される連通孔ｈ１に対応する位置にサービスプラグ５が挿通する挿通孔ｈ２が形成されている。連通孔ｈ１及び挿通孔ｈ２は、サービスプラグ５の大きさ及び形状に適合し、サービスプラグが挿通可能な大きさ及び形状に形成されている。また、連通孔ｈ１及び挿通孔ｈ２には、シールを施すことができる。

サービスプラグ５は、電池スタック２０（直列又は並列に接続された複数の単電池２１間）を流れる電流経路を遮断する電流遮断器であり、プラグ５ａと、プラグ５ａに差し込まれるグリップ５ｂとで構成でき、グリップ５ｂをプラグ５ａから抜くことにより、電流経路を遮断することができる。

本実施例のサービスプラグ５（グリップ５ｂ）は、電池パック２から延設されて電池パック２の上部ケース部２ｂの挿通孔ｈ２及びフロアパネルＦＰの連通孔ｈ１を挿通し、フロアパネルＦＰで区画された車室Ｒ内から抜き操作可能に、フロアパネルＦＰの上面に対して車両１の上部方向（Ｕｐ方向）に突出している（図５参照）。

また、電池パック２は、上部ケース部２ｂの挿通孔ｈ２の周辺に設けられるファン６を含み、電池パック２内から挿通孔ｈ２に向かう気体の流れを強制的に変更し、挿通孔ｈ２を通じて電池パック２外（ケース外）に流出する気体の流れを遮る遮蔽流を形成する。

ファン６は、１つ又は複数の回転羽を有する送風機であり、例えば、電池パック２内の上部ケース部２ｂに取り付けることができる。ファン６は、挿通孔ｈ２の開口面に対して略平行な気体の流れを形成する。つまり、ファン６の流出面ｆ１が、挿通孔ｈ２の開口面に対して略垂直方向となるように上部ケース部２ｂの挿通孔ｈ２の周囲Ｐに取り付けられる。また、挿通孔ｈ２の開口面を遮蔽する遮蔽流を形成するファン６の流出面ｆ１が、挿通孔ｈ２の縁部の外側であって、上部ケース部２ｂから離間しないで開口面に近接する位置となるように、ファン６を上部ケース部２ｂに取り付けたり、流出面ｆ１を含むファン６のノズルを取り付けることができる（図４参照）。

図３は、電池パック２の回路構成の一例を示す図である。本実施例では、複数の単電池２１が直列に接続され、単電池２１間にサービスプラグ５が設けられている。サービスプラグ５は、一体的に構成されており、グリップ５ｂを引き抜くことにより、単電池２１間を流れる電流の経路を遮断することができる。

また、電池パック２は、電池スタック２０の状態を監視する監視装置Ｃ２と接続され、監視装置Ｃ２には、監視装置Ｃ２の監視制御を含む電池パック２の制御を行うコントローラＣ１が接続される。監視装置Ｃ２は、電池スタップ２０の電圧を検出する電圧センサＳａ、電池パック２（電池スタック２０）から発生する煙（ガス）を検出する煙センサＳｂ、電池パック２内の温度を検出する温度センサＳｃがそれぞれ接続され、これら各センサを用いた監視制御を遂行する。電圧センサＳａ、煙センサＳｂ及び温度センサＳｃは、電池パック２内に設けられている。

なお、電圧には、電池スタック２０全体の電圧、個々の単電池の電圧、複数の単電池を複数のブロック（例えば、２つ以上の単電池のブロック）に分けたときの電圧が含まれる。また、温度も同様であり、電池スタック２０を１箇所又は複数箇所で測定したときの温度が含まれる。また、煙センサＳａは、電池スタック２０から発生する気体を検出し、例えば、電池スタック２０から発生する所定の気体（ガス）成分を検出し、電池スタック２０から気体が発生したと検出することができる。

監視装置Ｃ２で監視される電流、電圧、温度、煙は、ファン６の駆動制御のために用いられる。監視装置Ｃ２は、監視（検出）された電流、電圧、温度及び煙の監視情報を、コントローラＣ１に出力する。

コントローラＣ１は、監視装置Ｃ２から出力される監視情報に基づいて、ファン６の駆動制御を遂行する。本実施例では、電池スタック２０から発生するガス等の気体が、サービスプラグ５が挿通する挿通孔ｈ２又は／及び連通孔ｈ１を通じて車室Ｒに流出すること防止するために、ガスの発生を検出し、ファン６による遮蔽流によって電池パック２外への当該ガスの流出を防止する。

例えば、過充電の際に過剰に流れ込んだ電気によって電池スタック２０を構成する複数の単電池２１内の電解液の電気分解が始まることにより、熱やガスが発生する場合があり、ガスは、過充電等による単電池２１の充電／放電動作に伴って発生する。このようなガスの発生は、発生したガスを煙センサＳｂで検出したり、電圧センサＳａや温度センサＳｃで検出することが可能である。例えば、単電池２１間に所定値以上の電圧が検出された場合や電池パック２内において所定値以上の温度が検出された場合に、電池スタック２０からガスが発生したものと判断することができる。

なお、本実施例のコントローラＣ１は、例えば、電池パック２の充放電制御等を行う電子制御装置（ＥＣＵ）であってもよく、また、電子制御装置とは別途の制御装置であってもよい。

次に、図４及び図５を参照して、サービスプラグ５が挿通する孔を通じて電池パック２から発生するガスが車室Ｒ内に流出することを防止する本実施例のガス排出機構について説明する。

図４に示すように、吸気ダクト３から電池パック２内に流入する外気は、電池スタック２０に導かれ、電池スタック２０との熱交換によって温められた空気が、排気ダクト４を通じて車両１の後方に設けられた排気口から排出される。

電池スタック２０を冷却する吸気ダクト３から排気ダクト４への空気の流れ（温調流路）に対し、電池スタック２０から発生するガスの流れは、当該ガスに空気よりも比重の軽い気体成分が含まれることにより、電池スタック２０の上方に向かって流れる。つまり、電池スタック２０から発生したガスは、電池スタック２０から電池パック２０の上部（上部ケース部２ｂ）に向かって流れ、温調流路と異なる流路となる。

このため、電池スタック２０から発生したガスが排気ダクト４へ流動せずに電池パック２内にこもり、その結果、電池パック２のケース部材に形成された挿通孔ｈ２を通じて電池パック外に流出し、車室Ｒ内に当該ガスが流入する場合がある（図２参照）。また、車両停車時などの温調流路を流れる空気の量が少ない場合も、電池スタック２０から発生したガスが電池パック２内にこもり、車室Ｒ内に当該ガスが流入する場合がある。

本実施例では、電池パック２内を流れる外気の排気ダクト４（排気ダクト４が接続される排気口４ａが形成された側部ケース部２ｄ）に向かう方向に、挿通孔ｈ２の開口面に対して略平行な遮蔽流Ｆを形成するファン６を設け、電池スタック２０から発生したガスが、挿通孔ｈ２又は／及び連通孔ｈ１を通じて車室Ｒ内に流出することを防止しつつ、当該発生したガスを、排気ダクト４から強制的に電池パック２内から排気する。

図４に示すように、ファン６から流出する遮蔽流Ｆは、挿通孔ｈ２全体又は一部を覆う幅を有して側部ケース部２ｄの排気口４ａに向かって（車両１の後方に向かって）流動する。つまり、遮蔽流Ｆは、図５に示すように、挿通孔ｈ２の開口を遮蔽するエアーカーテンを形成しつつ、電池スタック２０で発生したガスを排気ダクト４から強制的に排気するガス排気機構を構成する。

このように本実施例の電池パック２は、電池パック２内に、サービスプラグ５が挿通する孔からケース外への気体の流出を遮る遮蔽流を形成するファン６をガス排出機構として搭載し、車室内から抜き操作可能なサービスプラグ５が挿通する孔を通じて電池パック２から発生するガスが車室Ｒ内に流出することを防止することが可能となる。

なお、上記実施例では、図５に示すように電池パック２がフロアパネルＦＰの下面側の車室Ｒの外側に設けられた車両を一例に説明したが、フロアパネルＦＰ上の車室Ｒ内（例えば、フロアパネルＦＰ上の座席の下など）に設けられる電池パック２を搭載した車両であっても、電池パック２内に搭載されたガス排出機構によって、車室内から抜き操作可能なサービスプラグ５が挿通する孔を通じて電池パック２から発生するガスが車室Ｒ内に流出することを防止できる。

図６に示すように、例えば、フロアパネルＦＰ上の座席Ｓの下に電池パック２が搭載され、フロアパネルＦＰにサービスプラグ５が挿通する孔が形成されておらず、フロアパネルＦＰで区画される車室Ｒ内に電池パック２が設けられる場合であっても、本実施例のガス排出機構により、サービスプラグ５が挿通するケースに設けられた挿通孔ｈ２を通じて電池パック２から発生するガスが車室Ｒ内に流出することを防止することができる。

なお、本実施例の車両は、例えば、電源装置が搭載されたハイブリッド自動車や電気自動車などの車両であり、ハイイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、電池パック２の他に内燃機関又は燃料電池を備えた車両である。電気自動車は、車両の動力源として、電池パック２のみを備えた車両である。

電池パック２は、三相交流モータ等のモータ・ジェネレータ（不図示）に接続されており、モータ・ジェネレータは、電池パック２の出力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギーを生成する。モータ・ジェネレータの回転力は、動力伝達機構を介して、車輪に伝達される。モータ・ジェネレータは、車両の制動時に発生する運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、電池パック２に出力する。電池パック２は、モータ・ジェネレータからの電力を蓄える。

また、単電池２１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

また、単電池２１の内部には、発電要素（例えば、正極素子、負極素子、正極素子及び負極素子の間に配置されるセパレータ（電解液を含む）を積層して構成することができる）を含み、隣り合う２つの単電池２１がバスバーによって電気的に接続される。電池スタック２０の両端には、一対のエンドプレートが配置され、一対のエンドプレートが拘束部材によって拘束されることによって、一方向に並べて積層された複数の単電池２１を含む１つの電池スタック２０が構成される。

１ 車両
２ 電池パック（電源装置）
２０ 電池モジュール
２１ 単電池
２ａ 下部ケース
２ｂ 上部ケース
２ｃ、２ｄ 側部ケース
３ 吸気ダクト
３ａ 吸気口
４ 排気ダクト
４ａ 排気口
５ 電流遮断器（サービスプラグ）
５ａ プラグ
５ｂ グリップ
６ ファン
Ｆ 遮蔽流
ＦＰ フロアパネル
Ｒ 車室
Ｓ シート
ｈ１ 挿通孔
ｈ２ 連通孔
Ｃ１ コントローラ（制御装置）
Ｃ２ 監視装置
Ｓａ 電圧センサ
Ｓｂ 煙センサ
Ｓｃ 温度センサ

Claims (6)

1. 複数の蓄電セルで構成される蓄電モジュールと、
   前記蓄電モジュールを流れる電流を遮断する電流遮断器と、
   前記電流遮断器が挿通する挿通孔が設けられた前記蓄電モジュールを収容するケースと、
   前記挿通孔から前記ケース外への気体の流出を遮る遮蔽流を形成するファンと、
   を有することを特徴とする電源装置。
2. 前記電源装置は、車両のフロアパネルの下部に設けられ、
   前記電源遮断器は、前記フロアパネルに形成された連通孔を介して前記フロアパネルで区画される車室内から操作可能であり、
   前記ファンは、前記挿通孔を介して前記連通孔から前記車室内への気体の流出を遮る前記遮蔽流を形成することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記ファンが形成する前記遮蔽流の流出面が、前記挿通孔の開口面に対して略垂直であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記電源装置は、装置内を流れる空気の吸気口及び排気口を備え、
   前記ファンは、前記排気口に向かう方向に、前記挿通孔の開口面に対して略平行な前記遮蔽流を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電源装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の電源装置を搭載した車両。
6. 電源装置が設けられる車両のフロアパネルに形成された孔を介して挿通して前記フロアパネルで区画される車室内から操作可能な前記電源装置に流れる電流を遮断する電流遮断器と、
   前記電源装置内に設けられ、前記孔を通じた前記電源装置から前記車室内への気体の流出を遮る遮蔽流を形成するファンと、
   を有することを特徴とする車両。

Images