專利名稱：緊湊容納部件并具有均勻蓄電池特性的電源單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源單元，更具體而言，涉及安裝在具有電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的車輛中的電源單元。
背景技術(shù)：
一般而言，在諸如電動(dòng)車(EV)或混合動(dòng)力車(HV)之類的車輛中，通過(guò)用逆變器將供應(yīng)自高壓蓄電池的直流(DC)電功率轉(zhuǎn)換成三相交流(AC)電功率并使用被轉(zhuǎn)換的電功率來(lái)旋轉(zhuǎn)三相AC電機(jī)，而由電能得到驅(qū)動(dòng)力。相反，當(dāng)使車輛減速時(shí)，將由三相AC電機(jī)中產(chǎn)生回收功率得到的回收能量充電到蓄電池中，由此使車輛在不浪費(fèi)能量的情況下行駛。
因?yàn)橹饕褂面嚉湫铍姵?、鋰離子蓄電池等作為這樣一種蓄電池，所以當(dāng)對(duì)蓄電池充電時(shí)，由于化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生反應(yīng)熱，使蓄電池溫度升高。蓄電池溫度的升高導(dǎo)致蓄電池性能和壽命的惡化。因此，需要用于冷卻蓄電池的手段來(lái)抑制蓄電池溫度的升高。
因此，車輛配備有用于冷卻蓄電池的冷卻風(fēng)扇。根據(jù)日本專利早期公開No.H10-252467中所說(shuō)明的安裝在電動(dòng)車中的蓄電池溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，將蓄電池組布置在車輛后部的行李空間中，該蓄電池組在殼體內(nèi)容納具有多個(gè)蓄電池的蓄電池組件。已被用于車廂空調(diào)的空氣通過(guò)引入通道被引入蓄電池組中來(lái)冷卻或預(yù)熱蓄電池組件。此外，已被用于冷卻或預(yù)熱蓄電池組件的空氣通過(guò)從蓄電池組延伸到車輛外的排氣通道排出車輛。利用此結(jié)構(gòu)，使用已用于車廂空調(diào)的空氣來(lái)冷卻或預(yù)熱蓄電池，這就使用廢熱提高了熱利用效率。
此外，除了高壓蓄電池外，車輛還配備有輔助蓄電池，以向諸如照明設(shè)備、點(diǎn)火設(shè)備、電動(dòng)泵等的輔助電動(dòng)部件供應(yīng)電能。利用由交流發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能，或利用來(lái)自蓄電池的電能，來(lái)對(duì)輔助蓄電池充電。具體地，當(dāng)利用來(lái)自蓄電池的電能對(duì)輔助蓄電池充電時(shí)，由DC/DC變壓器降低電壓。
常見的是將連接到蓄電池的DC/DC變壓器、控制蓄電池充/放電的蓄電池電子控制單元(ECU)、檢測(cè)蓄電池溫度的傳感器等靠近蓄電池組布置，以減小蓄電池和這些部件之間的線路電阻。作為示例，這些部件全都容納在一個(gè)殼體內(nèi)并靠近蓄電池組布置，如圖8所示。以下，一體容納多個(gè)連接到蓄電池的電路部件的殼體也將被稱為“部件箱”。
圖8是配備有典型的電源單元的車輛的立體圖。
參考圖8，該電源單元包括容納具有多個(gè)單格電池的蓄電池分組的蓄電池組100，以及一體容納有連接到蓄電池分組的DC/DC變壓器、蓄電池ECU、傳感器等的部件箱110。應(yīng)注意到，圖8中箭頭UPR所示的方向示出了向著車輛頂蓬的方向(向上的方向)，箭頭FR所示的方向示出了車輛向前的方向(移動(dòng)方向)，箭頭LH所示的方向示出了向著車輛左側(cè)的方向(左側(cè)方向)，而箭頭RH所示的方向示出了向著車輛右側(cè)的方向(右側(cè)方向)。
蓄電池組100具有例如矩形箱的形狀，并布置在位于后座5之后的行李空間6的地板上。
部件箱110在箭頭LH所示的方向上與蓄電池組100相鄰布置。部件箱110和蓄電池組100用接線(未示出)電氣連接。為確保行李空間6的容納容量，蓄電池組100和部件箱110優(yōu)選地具有總的較小體積。因此，在如圖8所示蓄電池組100和部件箱110在箭頭LH所示的方向上共線布置的情況下，可以確保行李空間6的容積，并且還可以通過(guò)傾斜后座5而使車廂在空間上與行李空間6相連，來(lái)提高其容納容量。
應(yīng)注意到，容納在部件箱110中的DC/DC變壓器由于功率元件生熱而需要冷卻。于是，部件箱110還在其中包括用于冷卻DC/DC變壓器的冷卻風(fēng)扇。
近來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)為了滿足更高功率車輛的需要，進(jìn)一步改進(jìn)蓄電池以具有更高電壓的趨勢(shì)，這導(dǎo)致單格電池?cái)?shù)量的增多。單格電池?cái)?shù)量的增多導(dǎo)致蓄電池組100的體積成比例地增大。
當(dāng)將更高電壓蓄電池的趨勢(shì)應(yīng)用于傳統(tǒng)電源單元時(shí)，蓄電池組100體積增大由于電源單元在車輛中箭頭LH所示的方向上可以安裝到的部分的有限體積而受到限制，如圖8所示。雖然在蓄電池組100內(nèi)劃分蓄電池分組并分開布置所劃分的蓄電池子組可以認(rèn)為是獲得更高電壓的蓄電池的一種方案，但是該方案并不合適，因?yàn)槠湫枰臻g和成本來(lái)布置每一個(gè)所劃分的蓄電池子組。
此外，在傳統(tǒng)電源單元中，部件箱110在箭頭LH所示的方向上與蓄電池組100相鄰布置，如圖8所示。因此，在構(gòu)成蓄電池組的多個(gè)蓄電池中，位于部件箱110相鄰一側(cè)的蓄電池由于殼體溫度差而與部件箱110進(jìn)行熱交換，由此該蓄電池變成具有與位于另一側(cè)的蓄電池不同的溫度。結(jié)果，在蓄電池分組中圖8的箭頭LH所示的方向上引起溫度偏差，這可能導(dǎo)致蓄電池特性和壽命的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種與車輛的安裝限制相對(duì)應(yīng)的緊湊容納部件的電源單元。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種允許蓄電池分組具有均勻特性的電源單元。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種安裝在車輛中的電源單元包括蓄電池組，容納包括多個(gè)單格電池的蓄電池模塊；和部件箱，容納電氣連接到所述蓄電池模塊的電氣部件。所述蓄電池組包括作為用于所述蓄電池模塊的外部材料的殼體，并且所述部件箱布置成與所述殼體的多個(gè)側(cè)表面中縱向延伸的側(cè)表面之一接觸。
優(yōu)選地，所述部件箱具有在所述殼體的縱向上延伸的大體平板的形狀。
優(yōu)選地，所述部件箱具有在所述殼體的縱向上延伸的大體薄平板的形狀。
優(yōu)選地，所述部件箱被布置成其中心位于所述殼體的所述縱向延伸側(cè)表面的中心部分。
優(yōu)選地，所述殼體的所述縱向基本上垂直于所述車輛的向前方向，并且所述縱向延伸側(cè)表面具有在所述車輛的向上方向、向下方向、向前方向和向后方向中之一上的法線。
優(yōu)選地，所述蓄電池模塊在所述蓄電池組中形成為包括多個(gè)分層蓄電池分組，每個(gè)所述分層蓄電池分組都包括所述多個(gè)單格電池，并且所述部件箱布置成與所述殼體的多個(gè)所述側(cè)表面之中在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的方向上延伸的側(cè)表面之一接觸。
優(yōu)選地，所述部件箱具有在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的方向上延伸的大體平板的形狀。
優(yōu)選地，所述部件箱具有在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的方向上延伸的大體薄平板的形狀。
優(yōu)選地，所述部件箱被布置成其中心位于所述殼體中在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的方向上延伸的所述側(cè)表面的中心部分。
優(yōu)選地，所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的所述方向基本上垂直于所述車輛的向前方向，并且在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的所述方向上延伸的所述側(cè)表面具有在所述車輛的向上方向、向下方向、向前方向和向后方向中之一上的法線。
優(yōu)選地，所述蓄電池組布置在所述車輛車座之后的行李空間中。
優(yōu)選地，所述電源單元還包括用于向所述蓄電池模塊供應(yīng)冷卻劑來(lái)冷卻所述蓄電池模塊的冷卻設(shè)備。所述蓄電池組還包括冷卻劑通道，所述冷卻劑通過(guò)所述冷卻劑通道穿過(guò)所述蓄電池模塊的外表面和所述殼體之間。所述部件箱布置成經(jīng)由所述殼體與所述冷卻劑通道接觸。
優(yōu)選地，所述蓄電池組還包括冷卻劑引入空間，用于將所述冷卻劑從所述冷卻設(shè)備供應(yīng)到所述冷卻劑通道；和冷卻劑導(dǎo)出空間，用于將所述冷卻劑從所述冷卻劑通道排出所述蓄電池組。
優(yōu)選地，所述冷卻設(shè)備包括進(jìn)氣部分，用于吸入已用于所述車輛空調(diào)的所述冷卻劑；送風(fēng)部分，用于向所述蓄電池組供應(yīng)所述被吸入的冷卻劑；和排氣部分，用于將從所述蓄電池組排出的所述冷卻劑排出所述車輛。
根據(jù)本發(fā)明，可以構(gòu)造與車輛的安裝限制相應(yīng)的緊湊容納部件的電源單元，并且還可以滿足對(duì)更高電壓蓄電池的需求。
此外，因?yàn)椴考湫纬蔀榇篌w平板的形狀并布置在蓄電池組的側(cè)表面中心處，以沿著蓄電池分組層積的方向延伸，所以可以抑制由于蓄電池體積增大而導(dǎo)致的整個(gè)電源單元體積的增大，并且可以減小單格電池中特性和壽命的偏差。
此外，因?yàn)椴考洳贾贸膳c蓄電池組中的冷卻風(fēng)通道接觸，以允許利用單個(gè)冷卻風(fēng)扇同時(shí)冷卻蓄電池組和部件箱，所以部件箱可以小型化并形成得很薄，并且可以提高冷卻設(shè)備的冷卻效率。
此外，因?yàn)椴考湫纬蔀榇篌w薄平板的形狀，所以可以抑制由于蓄電池體積增大所導(dǎo)致的行李空間的容積的減小。
從以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述和其他目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是配備有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源單元的車輛的立體圖。
圖2是圖1所示電源單元的功能框圖。
圖3是圖示圖1所示蓄電池組的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖4是用于說(shuō)明圖1所示電源單元的冷卻結(jié)構(gòu)的視圖。
圖5是配備有根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電源單元的車輛的立體圖。
圖6是圖示圖5所示蓄電池組的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖7是用于說(shuō)明圖5所示電源單元的冷卻結(jié)構(gòu)的視圖。
圖8是配備有典型電源單元的車輛的立體圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)指示相同或相應(yīng)的部件。
第一實(shí)施例圖1是配備有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源單元的車輛的立體圖。
參考圖1，電源單元布置在位于車輛1后座5之后的行李空間6的地板上。電源單元包括蓄電池組2a、部件箱3和冷卻風(fēng)扇4。應(yīng)注意到，圖1中箭頭UPR所示的方向示出了向著車輛1頂蓬的方向(向上的方向)，箭頭FR所示的方向示出了車輛1向前的方向(移動(dòng)方向)，而箭頭LH所示的方向示出了向著車輛1左側(cè)的方向(左側(cè)方向)。
蓄電池組2a具有在作為用于蓄電池組2a的外部材料的殼體內(nèi)容納作為蓄電池組的模塊的結(jié)構(gòu)。該模塊由多個(gè)分層蓄電池分組形成。在分層蓄電池分組之間，形成作為冷卻風(fēng)通道的間隙，以允許冷卻風(fēng)從其穿過(guò)。下面將進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明蓄電池組2a的結(jié)構(gòu)。
冷卻風(fēng)扇4包括位于其中的旋轉(zhuǎn)軸、位于旋轉(zhuǎn)軸外周上的多個(gè)送風(fēng)葉片、以及連接到旋轉(zhuǎn)軸的電機(jī)，這些都未示出。從進(jìn)氣端口7所取的車輛1內(nèi)的空氣經(jīng)由進(jìn)氣管道8供應(yīng)到冷卻風(fēng)扇4。在冷卻風(fēng)扇4中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(未示出)以使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并且冷卻風(fēng)經(jīng)由送風(fēng)管道9供應(yīng)進(jìn)入蓄電池組2a。在此情形下，冷卻風(fēng)如圖1中的箭頭所示穿過(guò)分層蓄電池分組之間作為冷卻風(fēng)通道的間隙，以除去每個(gè)蓄電池分組的熱。在冷卻蓄電池分組后，冷卻風(fēng)從蓄電池組2a流到排氣管道10，并從排氣端口(未示出)排出車輛1。
部件箱3與蓄電池組2a的上表面相鄰布置。部件箱3具有在作為外部材料的殼體內(nèi)一體容納圖2所示多個(gè)電路部件的結(jié)構(gòu)。
圖2是圖1所示電源單元的功能框圖。使用該圖，將說(shuō)明圖1所示部件箱3的具體結(jié)構(gòu)。
參考圖2，電源單元包括蓄電池單元20、從蓄電池單元20向AC電機(jī)M供應(yīng)電能的逆變器30、DC/DC變壓器40、冷卻風(fēng)扇單元50、輔助蓄電池60、控制蓄電池單元20的充/放電的蓄電池ECU70、傳感器80以及系統(tǒng)繼電器SR1和SR2。
蓄電池單元20包括如前所述具有多個(gè)分層蓄電池分組的模塊。該模塊用殼體覆蓋來(lái)形成如圖3所示的蓄電池組2a。圖3是圖示圖1所示蓄電池組2a的結(jié)構(gòu)的視圖。
參考圖3，蓄電池組2a包括作為外部材料的殼體21和容納在殼體21內(nèi)的模塊22。
雖然未示出，但是模塊22由多個(gè)分層蓄電池分組形成。在分層蓄電池分組之間，形成作為冷卻風(fēng)通道的間隙。蓄電池分組采用例如鎳氫蓄電池并具有所謂矩形平板的外形。
蓄電池分組包括多個(gè)單格電池。具體地，蓄電池分組包括布置在一體殼體內(nèi)并被分隔壁分開的六個(gè)單格電池。六個(gè)單格電池基本上具有相同的結(jié)構(gòu)并電氣串聯(lián)。
在蓄電池分組相對(duì)于蓄電池分組層積的方向垂直延伸的側(cè)表面上，形成突起來(lái)在相鄰蓄電池分組之間提供冷卻風(fēng)通道。在具有分層蓄電池分組的模塊22中，蓄電池分組的突起彼此抵靠而在蓄電池分組之間形成間隙。
此外，模塊22的上側(cè)表面和殼體21之間的空間構(gòu)成冷卻劑引入空間23a，以允許從冷卻風(fēng)扇4供應(yīng)的冷卻風(fēng)通到多個(gè)蓄電池分組。具體地，冷卻劑引入空間23a耦合到圖1所示的送風(fēng)管道9。
另一方面，模塊22的下側(cè)表面和殼體21之間的空間構(gòu)成冷卻劑導(dǎo)出空間24a，以從蓄電池組2a排出已冷卻了蓄電池分組的冷卻風(fēng)。具體地，冷卻劑導(dǎo)出空間24a耦合到圖1所示的排氣管道10。
回來(lái)參考圖2，AC電機(jī)M是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該轉(zhuǎn)矩用于驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車或電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)輪。此外，AC電機(jī)M是這樣的電機(jī)，其具有由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的功能，并能夠用作用于發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)，以進(jìn)行例如發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。
逆變器30是三相逆變器。當(dāng)從蓄電池單元20供應(yīng)DC電壓時(shí)，逆變器30根據(jù)來(lái)自控制電路(未示出)的控制信號(hào)而將DC電壓轉(zhuǎn)換成三相AC電壓，以驅(qū)動(dòng)AC電機(jī)M。于是，AC電機(jī)M被驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生給定的轉(zhuǎn)矩。
DC/DC變壓器40將來(lái)自蓄電池單元20的DC電壓降壓，以將電能供應(yīng)到輔助蓄電池60和例如照明設(shè)備(未示出)等的輔助電負(fù)載。供應(yīng)到輔助蓄電池60的DC電壓對(duì)輔助蓄電池60充電。
冷卻風(fēng)扇單元50具有圖1所示的結(jié)構(gòu)并冷卻蓄電池單元20。在根據(jù)本實(shí)施例的電源單元中，冷卻風(fēng)扇單元50的特征在于其被布置來(lái)冷卻蓄電池單元20，并且其同時(shí)還冷卻除蓄電池單元20之外的其他電氣部件(例如DC/DC變壓器40)。下面將詳細(xì)說(shuō)明冷卻風(fēng)扇單元50的冷卻結(jié)構(gòu)。
傳感器80檢測(cè)蓄電池單元20的蓄電池溫度、端子間電壓以及充/放電電流值。由傳感器80檢測(cè)到的各種信息被傳遞到蓄電池ECU70。
蓄電池ECU70控制蓄電池單元20和輔助蓄電池60的儲(chǔ)電量，并且還控制冷卻風(fēng)扇單元50中冷卻風(fēng)扇4的送風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)蓄電池單元20的蓄電池溫度。
系統(tǒng)繼電器SR1和SR2響應(yīng)于來(lái)自控制電路(未示出)的信號(hào)SE而被接通/斷開，以使蓄電池單元20與逆變器30電氣連接/斷開。
在圖2所示電源單元中，DC/DC變壓器40、傳感器80和蓄電池ECU70用一體殼體覆蓋，以形成圖1所示部件箱3。應(yīng)注意到，部件箱3可以形成為還包括除了連接到蓄電池單元20的這些電路部件之外的電路部件。
在以上結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本實(shí)施例的電源單元在部件箱3所在的位置上具有其特性。
首先，參考圖1和2，部件箱3的特征在于沿向著車輛頂蓬的方向UPR布置在用于蓄電池組2a的殼體21的上表面上。更具體地，部件箱3具有大體平板的形狀，并在其中心位于用于蓄電池組2a的殼體21的中心部分處的情況下堆疊在箭頭UPR所示的方向上。在此情形下，部件箱3的特征還在于，用于蓄電池組2a的殼體21和部件箱3彼此面對(duì)的表面彼此接觸地布置。
其次，部件箱3的特征在于形狀為在向著車輛頂蓬的方向UPR上高度較低的大體平板狀，即大體薄平板狀。
這些特性明顯不同于其中部件箱110在箭頭LH所示的方向上與蓄電池組100相鄰布置的傳統(tǒng)電源單元。根據(jù)這些特性，根據(jù)本實(shí)施例的電源單元在系統(tǒng)規(guī)模和冷卻效率方面具有以下效果。
圖4是用于說(shuō)明圖1所示電源單元的冷卻結(jié)構(gòu)的視圖。
參考圖4，如圖1所示從冷卻風(fēng)扇4供應(yīng)到蓄電池組2a的冷卻風(fēng)被提供到位于模塊22上側(cè)的冷卻劑引入空間23a。
接著，冷卻風(fēng)穿過(guò)模塊22的相鄰蓄電池分組之間的間隙，向下流到蓄電池分組的下側(cè)。因此，蓄電池分組被冷卻。
向下流到蓄電池分組下側(cè)的冷卻風(fēng)從位于模塊22下側(cè)的冷卻劑導(dǎo)出空間24a流出蓄電池組2a。冷卻劑導(dǎo)出空間24a連接到圖1所示的排氣管道10。當(dāng)從蓄電池組2a流出的冷卻風(fēng)流入排氣管道10時(shí)，其從排氣端口(未示出)排出車輛1。
在圖4所示冷卻結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槿缟纤鲎鳛榈谝惶匦裕考?被布置成利用其間的殼體21與冷卻風(fēng)通道(冷卻劑引入空間23a)接觸，所以被引入冷卻劑引入空間23a中的冷卻風(fēng)不僅可以冷卻模塊22，而且還可以冷卻經(jīng)由殼體21與冷卻風(fēng)接觸的部件箱3。因此，可以去掉傳統(tǒng)電源單元中安裝在部件箱110中用于冷卻DC/DC變壓器的冷卻風(fēng)扇，從而減少了部件箱3中的部件數(shù)量以實(shí)現(xiàn)小型化。
此外，因?yàn)槿サ袅擞糜贒C/DC變壓器的冷卻風(fēng)扇，所以變得容易將部件箱3形成為如圖3所示大體平板的形狀。此外，通過(guò)將部件箱3中所包括的電路部件(例如DC/DC變壓器40、傳感器80和蓄電池ECU70)布置成在蓄電池組2a的縱向上散布在平面上，可以實(shí)現(xiàn)大體平板的形狀。
雖然在圖1和4中部件箱3布置在用于蓄電池組2a的殼體21的上表面上，但是很清楚，將其布置在殼體21的下表面上也可以得到相似的效果。當(dāng)部件箱3布置在殼體21的下表面上時(shí)，蓄電池組2a的上部空間被保留，從而可以如圖8中的傳統(tǒng)電源單元那樣傾斜后座5而使車廂與行李空間6相連。
此外，因?yàn)楦鶕?jù)本實(shí)施例的電源單元的特征在于，部件箱3被布置成其中心位于蓄電池組2a的中心部分，所以在模塊22中的多個(gè)蓄電池分組上均勻地進(jìn)行由于溫度差而導(dǎo)致的部件箱3和蓄電池組2a之間的熱交換，從而抑制了蓄電池中的溫度偏差。因此，可以防止蓄電池的特性和壽命出現(xiàn)偏差。
此外，在圖4的冷卻結(jié)構(gòu)中，部件箱3形成為薄平板的形狀(說(shuō)明為第二特性)，從而可以抑制由于將部件箱3堆疊在蓄電池組2a上而導(dǎo)致的高度在車輛1的向上方向上的增大。因此，可以如傳統(tǒng)情形中那樣向后傾斜后座5而使車廂與行李空間6相連，并且即使在更高電壓蓄電池的情況下也可以保持容納容量。
如上所述，將部件箱3形成為大體薄平板的形狀可以通過(guò)去掉用于DC/DC變壓器40的冷卻風(fēng)扇來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，當(dāng)諸如系統(tǒng)繼電器SR1和SR2、蓄電池ECU70等的電路部件中的每一個(gè)都形成為薄平板的形狀并布置在平面上時(shí)，可以形成薄部件箱3。具體地，對(duì)于在部件箱3內(nèi)占據(jù)相對(duì)較大體積的系統(tǒng)繼電器SR1和SR2，有效的是為了形成薄部件箱3而將其從傳統(tǒng)的電磁繼電器變?yōu)榘雽?dǎo)體繼電器開關(guān)。
優(yōu)選地，部件箱3和蓄電池組2a之間的接觸表面具有盡可能大的面積，因?yàn)椴考?經(jīng)由殼體21接受冷卻風(fēng)的面積越大，則冷卻部件箱3的效率越高，并且蓄電池組2a內(nèi)多個(gè)單格電池中溫度偏差可以進(jìn)一步減小得越多。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，可以構(gòu)造與車輛的安裝限制相應(yīng)的緊湊容納部件的電源單元，并且還可以滿足對(duì)更高電壓蓄電池的需求。
此外，因?yàn)椴考湫纬蔀榇篌w平板的形狀并布置在蓄電池組的側(cè)表面中心處，以沿著蓄電池分組層積的方向延伸，所以可以抑制由于蓄電池體積增大而導(dǎo)致的整個(gè)電源單元體積的增大，并且可以減小單格電池中特性和壽命的偏差。
此外，因?yàn)椴考洳贾贸膳c蓄電池組中的冷卻風(fēng)通道接觸，以允許利用單個(gè)冷卻風(fēng)扇同時(shí)冷卻蓄電池組和部件箱，所以部件箱可以小型化并形成得很薄，并且可以提高冷卻效率。
第二實(shí)施例圖5是配備有根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電源單元的車輛的立體圖。
參考圖5，同第一實(shí)施例中一樣，電源單元布置在位于后座5之后的行李空間6的地板上。電源單元包括蓄電池組2b、部件箱3和冷卻風(fēng)扇4。
蓄電池組2b具有基本上與圖3所示蓄電池組2a相似的結(jié)構(gòu)。圖6是圖示圖5所示蓄電池組2b的結(jié)構(gòu)的視圖。
參考圖6，蓄電池組2b具有在作為外部材料的殼體21內(nèi)容納模塊22的結(jié)構(gòu)。在模塊22中，在分層蓄電池分組之間形成作為冷卻風(fēng)通道的間隙，以允許冷卻風(fēng)從其穿過(guò)。蓄電池分組采用例如鎳氫蓄電池并具有所謂矩形平板的外形。
蓄電池分組包括多個(gè)單格電池。具體地，蓄電池分組包括布置在一體殼體內(nèi)并被分隔壁分開的六個(gè)單格電池。六個(gè)單格電池基本上具有相同的結(jié)構(gòu)并電氣串聯(lián)。
蓄電池組2b還包括沿著蓄電池分組層積的方向從殼體21穿透到模塊22的上表面的多個(gè)通風(fēng)孔23b。通風(fēng)孔23b構(gòu)成冷卻劑引入空間，以允許來(lái)自冷卻風(fēng)扇4的冷卻風(fēng)流入蓄電池組2b。
雖然未示出，但是蓄電池組2b還包括沿著蓄電池分組層積的方向從模塊22的下表面穿透到殼體21的多個(gè)通風(fēng)孔。這些通風(fēng)孔構(gòu)成冷卻劑導(dǎo)出空間，以從蓄電池組2b排出已冷卻了蓄電池分組的冷卻風(fēng)。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例的蓄電池組2b在布置冷卻劑引入空間和冷卻劑導(dǎo)出空間的位置方面，不同于根據(jù)第一實(shí)施例的蓄電池組2a。由于蓄電池組的結(jié)構(gòu)不同，根據(jù)本實(shí)施例的電源單元采用了下述冷卻結(jié)構(gòu)。
回來(lái)參考圖5，部件箱3與用于蓄電池組2b的殼體21中位于車輛1向后方向上的后側(cè)表面相鄰布置。更具體地，部件箱3具有大體平板的形狀，并在其中心位于殼體21的中心部分處的情況下安裝在用于蓄電池組2b的殼體21的后表面上。在此情形下，用于蓄電池組2b的殼體21和部件箱3彼此面對(duì)的表面彼此接觸地布置。此外，布置部件箱3，以不妨礙放入和取出容納在行李空間6中的備用輪胎(未示出)。
冷卻風(fēng)扇4布置在蓄電池組2b上表面的左側(cè)。在冷卻風(fēng)扇4上方設(shè)置進(jìn)氣管道11，以吸入已用于車輛1內(nèi)空調(diào)的冷卻風(fēng)。在冷卻風(fēng)扇4下方設(shè)置排氣管道12，以從車輛排出已冷卻蓄電池組2b的冷卻風(fēng)。
在以上結(jié)構(gòu)中，被冷卻風(fēng)扇4吸入的冷卻風(fēng)經(jīng)由蓄電池組2b中的冷卻劑引入空間23b(未示出)供應(yīng)到模塊22，并隨后穿過(guò)相鄰蓄電池分組之間的間隙以冷卻每個(gè)蓄電池分組。已冷卻了蓄電池分組的冷卻風(fēng)通過(guò)冷卻劑導(dǎo)出空間(未示出)流到排氣管道12。
圖7是用于說(shuō)明圖5所示電源單元的冷卻結(jié)構(gòu)的視圖。
參考圖7，如圖5所示從冷卻風(fēng)扇4供應(yīng)到蓄電池組2b的冷卻風(fēng)經(jīng)由進(jìn)氣管道11流入位于蓄電池組2b上表面上的冷卻劑引入空間23b。
接著，冷卻風(fēng)穿過(guò)模塊22中相鄰蓄電池分組間的間隙，向下流動(dòng)到蓄電池分組的下側(cè)。因此，蓄電池分組被冷卻。
向下流到蓄電池分組下側(cè)的冷卻風(fēng)經(jīng)由位于蓄電池組2b下表面上的冷卻劑導(dǎo)出空間24b被導(dǎo)出蓄電池組2b。冷卻劑導(dǎo)出空間24b連接到圖5所示的排氣管道12。從蓄電池組2b流出的冷卻風(fēng)流過(guò)排氣管道12，并從排氣端口(未示出)排出車輛。
在圖7的冷卻結(jié)構(gòu)中，從冷卻劑引入空間23b流入蓄電池組2b的冷卻風(fēng)穿過(guò)設(shè)置在模塊22內(nèi)的間隙并被傳遞到冷卻劑導(dǎo)出空間24b。在此情形下，因?yàn)椴考?經(jīng)由殼體21與冷卻風(fēng)通道接觸，所以被引入冷卻劑引入空間23b中的冷卻風(fēng)不僅可以冷卻蓄電池分組，而且還可以冷卻經(jīng)由殼體21與冷卻風(fēng)接觸的部件箱3。因此，可以去掉安裝在部件箱3中用于冷卻DC/DC變壓器40的冷卻風(fēng)扇，從而減少了部件箱3中的部件數(shù)量以實(shí)現(xiàn)小型化并形成了薄部件箱3。
此外，因?yàn)椴考?布置在蓄電池組2b在車輛向后方向上的側(cè)表面上，所以在蓄電池組2b上方未布置冷卻風(fēng)扇4的部分中提供了足夠的空間，從而后座5可以向后傾斜而使車廂與行李空間6相連。
雖然在圖5和7中部件箱3布置在用于蓄電池組2b的殼體21在車輛向后方向上的側(cè)表面上，但是將其布置在用于蓄電池組2b的殼體21的前側(cè)表面上也可以得到相似的效果。在此情況下，可以提供更寬敞的行李空間6。
此外，在根據(jù)本實(shí)施例的電源單元中，部件箱3和第一實(shí)施例中一樣被布置成其中心位于蓄電池組2b的中心部分，于是在模塊22中的多個(gè)蓄電池分組上均勻地進(jìn)行由于溫度差而導(dǎo)致的部件箱3和蓄電池組2b之間的熱交換，從而抑制了蓄電池中的溫度偏差。因此，可以防止蓄電池的特性和壽命出現(xiàn)偏差。
此外，如果部件箱3形成為大體薄平板的形狀，則可以抑制由于將部件箱3布置在蓄電池組2b的后側(cè)表面上而導(dǎo)致的行李空間6體積的減小。因此，將不會(huì)影響用于設(shè)置在行李空間6中的備用輪胎的容納空間。
如前所述，應(yīng)注意除了去掉用于DC/DC變壓器40的冷卻風(fēng)扇之外，還可以通過(guò)形成薄電路部件以容納并布置在平面上，而實(shí)現(xiàn)形成薄部件箱3。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，可以構(gòu)造與車輛的安裝限制相應(yīng)的緊湊容納部件的電源單元，并且還可以滿足對(duì)更高電壓蓄電池的需求。
此外，因?yàn)椴考湫纬蔀榇篌w平板的形狀并與蓄電池組的后側(cè)表面或前側(cè)表面相鄰布置，所以車廂可以與行李空間相連，并且即使在更高電壓蓄電池的情況下也可以保持容納容量。在此情形下，如果部件箱形成為大體薄平板的形狀，則可以抑制行李空間的容積的減小。
應(yīng)注意到，因?yàn)椴考渫谝粚?shí)施例中一樣布置在蓄電池組的側(cè)表面中心處，以沿著蓄電池分組層積的方向延伸，所以可以減小單格電池中特性和壽命的偏差。
雖然已經(jīng)詳細(xì)描述并舉例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)清楚地理解其僅僅作為解釋和示例，而不應(yīng)作為限制，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附權(quán)利要求的用語(yǔ)所限制。
本非臨時(shí)申請(qǐng)基于2004年6月23日遞交到日本專利局的日本專利申請(qǐng)No.2004-184496，其整個(gè)內(nèi)容通過(guò)引用而被包含于此。
權(quán)利要求
1.一種安裝在車輛中的電源單元，包括蓄電池組，容納包括多個(gè)單格電池的蓄電池模塊，和部件箱，容納電氣連接到所述蓄電池模塊的電氣部件，其中所述蓄電池組包括作為用于所述蓄電池模塊的外部材料的殼體，并且所述部件箱布置成與所述殼體的多個(gè)側(cè)表面中縱向延伸的側(cè)表面之一接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的電源單元，其中所述部件箱具有在所述殼體的縱向上延伸的大體平板的形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的電源單元，其中所述部件箱具有在所述殼體的縱向上延伸的大體薄平板的形狀。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電源單元，其中所述部件箱被布置成其中心位于所述殼體的所述縱向延伸側(cè)表面的中心部分。
5.如權(quán)利要求4所述的電源單元，其中所述殼體的所述縱向基本上垂直于所述車輛的向前方向，并且所述縱向延伸的側(cè)表面具有在所述車輛的向上方向、向下方向、向前方向和向后方向之一上的法線。
6.如權(quán)利要求1所述的電源單元，其中所述蓄電池模塊在所述蓄電池組中形成為包括多個(gè)分層蓄電池分組，每個(gè)所述分層蓄電池分組都包括所述多個(gè)單格電池，并且所述部件箱布置成與所述殼體的多個(gè)所述側(cè)表面之中在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的方向上延伸的側(cè)表面之一接觸。
7.如權(quán)利要求6所述的電源單元，其中所述部件箱具有在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的方向上延伸的大體平板的形狀。
8.如權(quán)利要求7所述的電源單元，其中所述部件箱具有在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的方向上延伸的大體薄平板的形狀。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的電源單元，其中所述部件箱被布置成其中心位于所述殼體中在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的方向上延伸的所述側(cè)表面的中心部分。
10.如權(quán)利要求9所述的電源單元，其中所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的所述方向基本上垂直于所述車輛的向前方向，并且在所述多個(gè)分層蓄電池分組層積的所述方向上延伸的所述側(cè)表面具有在所述車輛的向上方向、向下方向、向前方向和向后方向之一上的法線。
11.如權(quán)利要求10所述的電源單元，其中所述蓄電池組布置在所述車輛車座之后的行李空間中。
12.如權(quán)利要求1所述的電源單元，還包括用于向所述蓄電池模塊供應(yīng)冷卻劑來(lái)冷卻所述蓄電池模塊的冷卻設(shè)備，其中所述蓄電池組還包括冷卻劑通道，所述冷卻劑通過(guò)所述冷卻劑通道穿過(guò)所述蓄電池模塊的外表面和所述殼體之間，并且所述部件箱布置成經(jīng)由所述殼體與所述冷卻劑通道接觸。
13.如權(quán)利要求12所述的電源單元，其中所述蓄電池組還包括冷卻劑引入空間，用于將所述冷卻劑從所述冷卻設(shè)備供應(yīng)到所述冷卻劑通道，和冷卻劑導(dǎo)出空間，用于將所述冷卻劑從所述冷卻劑通道排出所述蓄電池組。
14.如權(quán)利要求13所述的電源單元，其中所述冷卻設(shè)備包括進(jìn)氣部分，用于吸入已用于所述車輛空調(diào)的所述冷卻劑，送風(fēng)部分，用于向所述蓄電池組供應(yīng)所述被吸入的冷卻劑，和排氣部分，用于將從所述蓄電池組排出的所述冷卻劑排出所述車輛。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源單元。部件箱具有大體平板的形狀，并在其中心位于用于蓄電池組的殼體的中心部分處的情況下沿向著車輛頂篷的方向(UPR)堆疊。已用于車輛內(nèi)空調(diào)并從冷卻風(fēng)扇供應(yīng)到蓄電池組的冷卻風(fēng)被供應(yīng)到位于模塊上側(cè)的冷卻劑引入空間，穿過(guò)相鄰蓄電池分組間的間隙而向下流動(dòng)到蓄電池分組的下側(cè)，并隨后從位于模塊下側(cè)的冷卻劑導(dǎo)出空間流出蓄電池組。因?yàn)椴考湓跉んw位于其間的情況下與冷卻風(fēng)通道接觸，所以經(jīng)由殼體與冷卻風(fēng)接觸的部件箱在冷卻模塊的同時(shí)被冷卻。因?yàn)椴考浔徊贾贸善渲行奈挥谛铍姵亟M的中心部分，所以可以抑制蓄電池中的溫度偏差。
文檔編號(hào)B60K1/04GK1712259SQ20051007767
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者米田省吾 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社