JP2023008821A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ及びインバータを効率良く冷却することができるとともに、小型化することが可能であり、製造コストを低減することもできる電源装置を提供すること。
【解決手段】電源装置１は、バッテリ２と、前記バッテリ２の出力電圧を制御するインバータ３１と、前記バッテリ２及び前記インバータ３１を冷却風により冷却する空冷装置４と、前記バッテリ２、前記インバータ３１、前記空冷装置４を収容するケース５と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば作業車両等の産業機械に搭載される電源装置に関する。

従来、特許文献１に開示された電源装置が知られている。
特許文献１に開示された電源装置は、バッテリを収容したバッテリボックス、バッテリの出力電圧を制御するインバータ、バッテリ及びインバータを冷却する冷却装置等を備えている。冷却装置は、バッテリを冷却するためのバッテリファンと、インバータ等を冷却するためのウォータポンプから構成されている。

特開２０１６－１７２５０７号公報

上記した電源装置は、バッテリとインバータとは独立した別々の冷却装置（バッテリファンとウォータポンプ）により冷却する構成となっている。そのため、電源装置は、冷却装置を収容するために広い内部空間を有するケースを必要とする。そのため、この電源装置は、小型化することが困難であり、設置のために広いスペースを要する。また、部品点数が多くなるため、製造コストが高くなるという問題もある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、バッテリ及びインバータを効率良く冷却することができるとともに、小型化することが可能であり、製造コストを低減することもできる電源装置を提供する。

本発明が上記課題を解決するために講じた技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
本発明の一態様に係る電源装置は、バッテリと、前記バッテリの出力電圧を制御するインバータと、前記バッテリ及び前記インバータを冷却風により冷却する空冷装置と、前記バッテリ、前記インバータ、前記空冷装置を収容するケースと、を備えている。
また、電源装置は、前記ケースの内部に配置された導風板を備え、前記空冷装置は、冷却ファンと熱交換器とを含み、前記導風板は、前記冷却ファンから吹き出された空気を前記バッテリ及び前記インバータへと導き、前記熱交換器は、前記バッテリ及び前記インバータを通過した後の空気を冷却するようにしてもよい。

また、前記導風板は、前記冷却ファンから吹き出された空気を、前記バッテリ、前記インバータの順に導くようにしてもよい。
また、前記導風板は、前記冷却ファンから吹き出された空気を、前記インバータ、前記バッテリの順に導くようにしてもよい。
また、前記導風板は、前記バッテリの上方に配置された第１部位を有し、前記バッテリは、平面的に並べて配置された複数のバッテリモジュールを含み、前記第１部位には、前記冷却ファンから吹き出された空気を、前記複数のバッテリモジュールの間に導くスリットが形成されているようにしてもよい。

また、前記複数のバッテリモジュールは、前記冷却ファンの空気の吹き出し方向に対して直交する方向に並べて配置され、前記スリットは、前記吹き出し方向に沿って延びるように形成されているようにしてもよい。
また、前記導風板は、前記冷却ファン側から前記第１部位に向けて延びる第２部位を有し、前記第２部位は、前記冷却ファン側から前記第１部位に向けて上り勾配を有するように傾斜しているようにしてもよい。

また、前記インバータは、前記第２部位の下方に配置されているようにしてもよい。
また、前記導風板は、前記冷却ファンから吹き出された空気を前記スリットへと導くガイド部を有し、前記ガイド部は、前記スリットを挟んで配置されるとともに、前記冷却ファンの空気の吹き出し方向の上流側から下流側に向けて延びる一対のガイド板を有し、前
記一対のガイド板の間の距離は、前記上流側から前記下流側に向かうにつれて狭くなっているようにしてもよい。

また、電源装置は、前記ケースの内底部から立設されて前記導風板を前記バッテリの上方に支持する支持部を備え、前記バッテリは、前記冷却ファンの空気の吹き出し方向の下流側に配置された第１側面を有し、前記支持部は、前記第１側面に形成された前記複数のバッテリモジュールの隙間を塞いでいるようにしてもよい。
また、前記バッテリは、前記スリットが延びる方向と直交する方向の一方側に配置された第２側面と、前記スリットが延びる方向と直交する方向の他方側に配置された第３側面と、を有し、前記スリットから前記隙間に導かれた空気は、前記バッテリモジュールを構成する複数のセル同士の間を通って前記スリットと直交する方向に流れて、前記第２側面及び前記第３側面から排出されるようにしてもよい。

また、電源装置は、前記バッテリと前記インバータとを電気的に接続可能なリレーを収容したジャンクションボックスと、前記バッテリの出力電圧を昇圧するＤＣ－ＤＣコンバータと、を備え、前記ジャンクションボックス及び前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記ケースに収容されているようにしてもよい。

本発明によれば、バッテリとインバータと空冷装置とが共通のケースに収容されているため、バッテリ及びインバータを空冷装置からの冷却風によって効率良く冷却することができる。また、バッテリとインバータとを共通の空冷装置によって冷却することができるため、電源装置を小型化することが可能となるとともに、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。

電源装置の全体構成を示す分解斜視図である。 電源装置の上蓋を外した状態の平面図である。 電源装置の断面図であって、図２のＡ－Ａ線の位置に相当する断面である。 電源装置の断面図であって、図２のＢ－Ｂ線の位置に相当する断面である。 バッテリの概略斜視図である。 導風板の斜視図である。 導風板にガイド部を設けた構成を有する電源装置の上蓋を外した状態の平面図である。

以下、本発明に係る電源装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１～図４に示すように、電源装置１は、バッテリ（二次電池）２、電力変換器３、空冷装置４、ケース５を備えている。バッテリ２、電力変換器３、空冷装置４は、共通の（１つの）ケース５の内部空間に収容されている。
以下、説明の便宜上、電源装置１の向きについて、図１～図４等に示す矢印Ａ１方向を前方、矢印Ａ２方向を後方、矢印Ｂ１方向を左方、矢印Ｂ２方向を右方、矢印Ｃ１方向を上方、矢印Ｃ２方向を下方とする。矢印Ａ０方向を前後方向、矢印Ｂ０方向を幅方向又は左右方向、矢印Ｃ０方向を上下方向という。また、左方又は右方から幅方向の中心に向かう方向を幅方向内方、幅方向の中心から左方又は右方に向かう方向を幅方向外方という。

図５に示すように、バッテリ２は、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを含む。本実施形態の場合、バッテリ２は、２つのバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを含む。但し、バッテリ２を構成するバッテリモジュールの数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。
１つのバッテリモジュールは、複数のバッテリセル２１から構成されている。複数のバッテリセル２１は、電気的に接続されている。図５では、１つのバッテリモジュールが４つのバッテリセル２１から構成されているものを示している。但し、１つのバッテリモジュールを構成するバッテリセル２１の数は、４つには限定されず、５つ以上であってもよいし、３つ以下であってもよい。以下の説明において、バッテリセルを単にセルという場合がある。

バッテリセル２１は、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、有機ラジカル電池等である。本実施形態の場合、バッテリセル２１及びバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ直方体形状である。
バッテリモジュール２０Ａを構成する複数のバッテリセル２１と、バッテリモジュール２０Ｂを構成する複数のバッテリセル２１は、それぞれ外装ケース１６に収容されている。本実施形態の場合、外装ケース１６は、直方体形状である。外装ケース１６の外面（上面、下面、側面）は、バッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの外面（上面、下面、側面）を構成している。バッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの外面のうち、互いに対向する面（モジュール間通路１０を隔てて配置された面）以外の面は、バッテリ２の外面を構成している。

図２、図５に示すように、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂは、平面的に並べて配置されている。本実施形態の場合、２つのバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂが、幅方向Ｂ０に並んで配置されている。２つのバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの間には、モジュール間通路１０が構成されている。モジュール間通路１０は、前後方向Ａ０に延びている。

複数のバッテリセル２１は、平面的に並べて配置されている。本実施形態の場合、１つのバッテリモジュールについて、複数（４つ）のバッテリセル２１が前後方向Ａ０に並んで配置されている。隣り合うバッテリセル２１の間には、セル間通路１１が構成されている。セル間通路１１は、幅方向（左右方向）Ｂ０に延びている。
尚、図示していないが、バッテリ２は、平面的に並べて配置された複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを上下方向に複数段重ねて配置した構成を有するものであってもよい。また、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂのそれぞれは、平面的に並べて配置された複数のバッテリセル２１を上下方向に複数段重ねて配置した構成を有するものであってもよい。

図５に示すように、バッテリ２は、全体として直方体形状であって、上面、側面、下面を有している。詳しくは、バッテリ２０は、上面２ａ、第１側面２ｂ、第２側面２ｃ、第３側面２ｄ、第４側面２ｅ、下面２ｆを有している。第１側面２ｂは、後方を向いて配置されている。第２側面２ｃは、左方を向いて配置されている。第３側面２ｄは、右方を向いて配置されている。第４側面２ｅは、前方を向いて配置されている。

バッテリ２の上面２ａ、第１側面２ｂ、第４側面２ｅ、下面２ｆは、モジュール間通路１０によって、２つに分けられている。言い換えれば、モジュール間通路１０は、バッテリ２の上面２ａ、第１側面２ｂ、第４側面２ｅ、下面２ｆにわたって開口している。
セル間通路１１は、バッテリ２の第２側面２ｃ及び第３側面２ｄにそれぞれ開口しており、モジュール間通路１０に面する部分にも開口している。言い換えれば、セル間通路１１は、幅方向内方の端部がモジュール間通路１０と連通しており、幅方向外方の端部が開放されている。

図５に示すように、外装ケース１６には、セル間通路１１に面する位置に、通気口１６ａが形成されている。通気口１６ａは、外装ケース１６の幅方向内側の面及び幅方向外側の面にそれぞれ形成されている。通気口１６ａは、セル間通路１１と連通している。外装ケース１６の幅方向内側の面に形成された通気口１６ａは、後述する冷却風をバッテリ２の外部（外装ケース１６の外部）からセル間通路１１へと導く入口となる。外装ケース１６の幅方向外側の面に形成された通気口１６ａは、後述する冷却風をセル間通路１１からバッテリ２の外部（外装ケース１６の外部）へと導く出口となる。

電力変換器３は、バッテリ２から出力される電力（電気エネルギー）を電源装置１により駆動される駆動機器（モータ等）に供給するために適した形態に変換する装置である。図２、図３に示すように、本実施形態の場合、電力変換器３は、インバータ３１とＤＣ－ＤＣコンバータ３２とを含む。図示例の場合、インバータ３１とＤＣ－ＤＣコンバータ３２とは、一体化されたユニットとして構成されている。具体的には、インバータ３１とＤＣ－ＤＣコンバータ３２とは、共通の筐体３３の内部に収容されている。

但し、インバータ３１とＤＣ－ＤＣコンバータ３２とは、一体化されていなくてもよい
。この場合、インバータ３１とＤＣ－ＤＣコンバータ３２とは、近傍位置に並べて配置される。インバータ３１とＤＣ－ＤＣコンバータ３２とは、前後方向に並べて配置してもよいし、幅方向に並べて配置してもよいし、上下方向に並べて配置してもよい。
インバータ３１は、バッテリ２の出力電圧を制御する。具体的には、インバータ３１は、バッテリ２から出力される直流電圧を交流に変換して出力する。バッテリ２から出力される直流電圧は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２を介してインバータ３１に供給される。ＤＣ－ＤＣコンバータ３２は、バッテリ２から出力される直流電圧を昇圧する。インバータ３１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２により昇圧された直流電圧を交流に変換して出力する。但し、電力変換器３は、少なくともインバータ３１を含んでいるものであればよく、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２を含まないものであってもよい。電力変換器３がＤＣ－ＤＣコンバータ３２を含まないものである場合、以下の説明における「電力変換器３」を「インバータ３１」と読み替えればよい。

図１～図３に示すように、空冷装置４は、冷却ファン４１と熱交換器４２とを含む。
冷却ファン４１は、ファンの回転により空気（冷却風）を吹き出す吹き出し部４１ａと、ファンに向けて空気を吸い込む吸い込み部４１ｂと、を有している。本実施形態の場合、冷却ファン４１は、遠心ファン（シロッコファン）である。冷却ファン４１は、バッテリ２に蓄えられた電力を用いて駆動することができる。

熱交換器４２は、ケース５の内部空間を流通する空気を熱交換によって冷却する。熱交換器４２は、バッテリ２及び電力変換器３を通過した後の空気を冷却する。本実施形態の場合、熱交換器４２としてエバポレータが用いられている。熱交換器４２は、内部を冷媒が流通する管と、この管と熱伝導可能に設けられる放熱用のフィンとを有する。熱交換器４２の管内を流れる冷媒と、管やフィンの周囲を通過する空気との間で熱交換が行われることにより、熱交換器４２を通過する空気が冷却される。熱交換器４２の管の入口部４２ａと出口部４２ｂ（図２参照）とは、ケース５の外部に突出している。

図１、図２に示すように、電源装置１は、ジャンクションボックス６を備えている。ジャンクションボックス６は、バッテリ２とインバータ３１とを電気的に接続可能なリレーを収容している。ジャンクションボックス６は、ケース５の内部に収容されている。
図１に示すように、ケース５は、本体５１と蓋体５２とから構成されている。本実施形態の場合、ケース５は、略直方体形状であって、前後方向Ａ０の長さが幅方向Ｂ０の長さよりも長い。また、上下方向Ｃ０の長さ（高さ）が、前後方向Ａ０の長さ及び幅方向Ｂ０の長さよりも短い。但し、ケース５の形状は、適宜変更することができる。

本体５１は、底板５１ａ、側壁５１ｂ、第１フランジ５１ｃを有している。底板５１ａ、は、ケース５の底面を構成している。側壁５１ｂは、第１側壁５１１、第２側壁５１２、第３側壁５１３、第４側壁５１４を含む。第１側壁５１１は、底板５１ａの前縁から上方に延びている。第２側壁５１２は、底板５１ａの後縁から上方に延びている。第３側壁５１３は、底板５１ａの左縁から上方に延びており、第１側壁５１１の左縁と第２側壁５１２の左縁とを繋いでいる。第４側壁５１４は、底板５１ａの右縁から上方に延びており、第１側壁５１１の右縁と第２側壁５１２の右縁とを繋いでいる。第１フランジ５１ｃは、側壁５１ｂの上縁から外方（ケース５の内部空間から離れる方向）に延設されている。

蓋体５２は、天板５２ａ、側板５２ｂ、第２フランジ５２ｃを有している。天板５２ａは、ケース５の上面を構成している。側板５２ｂは、第１側板５２１、第２側板５２２、第３側板５２３、第４側板５２４を含む。第１側板５２１は、天板５２ａの前縁から下方に延びている。第２側板５２２は、天板５２ａの後縁から下方に延びている。第３側板５２３は、天板５２ａの左縁から下方に延びており、第１側板５２１の左縁と第２側板５２２の左縁とを繋いでいる。第４側板５２４は、天板５２ａの右縁から下方に延びており、第１側板５２１の右縁と第２側板５２２の右縁とを繋いでいる。第２フランジ５２ｃは、側板５２ｂの下縁から外方（ケース５の内部空間から離れる方向）に延設されている。

第１フランジ５１ｃには、複数の第１貫通孔５１ｄが形成されている。第２フランジ５２ｃには、複数の第２貫通孔５２ｄが形成されている。第１貫通孔５１ｄと第２貫通孔５２ｄとを重ねてボルトを挿通して当該ボルトにナットを螺合することにより、第１フランジ５１ｃと第２フランジ５２ｃとが固定される。これにより、蓋体５２と本体５１とが固定される。蓋体５２と本体５１とにより囲まれる空間が、ケース５の内部空間を構成する。ケース５の内部空間は、外気が導入されない密閉された空間である。

図１～図３に示すように、バッテリ２は、ケース５の内部空間の後部に配置されている。冷却ファン４１は、ケース５の内部空間の前部に配置されている。吹き出し部４１ａは、後方（バッテリ２側）を向いて配置されている。これにより、冷却ファン４１は、吹き出し部４１ａから後方に向けて（バッテリ２に向けて）空気（冷却風）を吹き出すことができる。また、吹き出し部４１ａは、ケース５の幅方向中心から幅方向外方（右方）にずれた位置に配置されている。吸い込み部４１ｂは、下方を向いて配置されている。これにより、冷却ファン４１は、下方から空気を吸い込むことができる。

図３に示すように、バッテリ２と冷却ファン４１の吹き出し部４１ａとは、上下方向の位置が重なっている。バッテリ２の上端（上面２ａ）は、冷却ファン４１の吹き出し部４１ａよりも上方に配置されている。バッテリ２の下端（下面２ｆ）は、冷却ファン４１の吹き出し部４１ａよりも下方に配置されている。
図３等に示すように、熱交換器４２は、冷却ファン４１の下方に配置されている。具体的には、熱交換器４２は、冷却ファン４１の吸い込み部４１ｂの下方に配置されている。これにより、熱交換器４２を通過して冷却された空気が冷却ファン４１の吸い込み部４１ｂから吸い込まれ、この空気が冷却風として吹き出し部４１ａから吹き出される。

図３に示すように、電力変換器３は、前後方向において、バッテリ２と熱交換器４２との間に配置されている。従って、インバータ３１及びＤＣ－ＤＣコンバータ３２は、前後方向において、バッテリ２と熱交換器４２との間に配置されている。図３に示すように、電力変換器３の上端は、冷却ファン４１の吹き出し部４１ａの上端よりも下方に配置されている。また、電力変換器３の上端は、バッテリ２の上端よりも下方に配置されている。

図１、図２に示すように、ジャンクションボックス６は、バッテリ２の後方に配置されている。但し、ジャンクションボックス６は、他の位置に配置してもよい。例えば、ジャンクションボックス６は、電力変換器３とバッテリ２との間に配置してもよい。或いは、ジャンクションボックス６は、導風板７の第２部位７２の上方に配置してもよい。
図１、図２に示すように、電源装置１は、バッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ）１５を備えている。バッテリマネジメントユニット１５は、ケース５の内部に収容されている。バッテリマネジメントユニット１５は、バッテリ２の状態（バッテリ２の充電残量、バッテリ２の温度等）を監視するコントロールユニットである。バッテリマネジメントユニット１５は、空冷装置４（冷却ファン４１、熱交換器４２）と幅方向に並んで配置されている。

図１～図４に示すように、電源装置１は、導風板７を備えている。導風板７は、ケース５の内部に配置されている。導風板７は、冷却ファン４１から吹き出される空気（冷却風）を所望の方向に導くための板である。導風板７は、冷却ファン４１から吹き出された空気を、バッテリ２及び電力変換器３へと導くことができる。
導風板７は、例えば、絶縁性材料で被覆した金属板や樹脂板などから構成される。これにより、バッテリ２と導風板７との間で電気的短絡が生じることを防止できる。

図６等に示すように、導風板７は、第１部位７１と第２部位７２とを有している。
第１部位７１は、一方の面が上方を向き、他方の面が下方を向くように配置されている。つまり、第１部位７１は、水平面内に配置された平板として構成されている。第１部位７１は、平面視にて四角形（長方形）である。図１～図４に示すように、第１部位７１は、バッテリ２の上方に配置されている。第１部位７１は、バッテリ２の上面２ａを覆うように配置されている。第１部位７１は、バッテリ２の上面２ａと平行に配置されている。

第１部位７１には、スリット７４が形成されている。スリット７４は、前後方向の長さが幅方向の長さよりも長い穴である。つまり、スリット７４は、前後方向に延びている。言い換えれば、スリット７４は、冷却ファン４１からの空気の吹き出し方向（図２、図３の矢印Ｄ１の方向）に延びている。スリット７４の前後方向の長さは、モジュール間通路１０の前後方向の長さと同じか、或いはモジュール間通路１０の前後方向の長さよりも短
い。スリット７４の幅（幅方向Ｂ０の長さ）は、モジュール間通路１０の幅と同じか、或いはモジュール間通路１０の幅よりも大きい。

バッテリ２の第１側面２ｂは、スリット７４が延びる方向（前後方向）の一方側（後側）に配置されている。言い換えれば、第１側面２ｂは、冷却ファン４１からの空気の吹き出し方向Ｄ１の下流側に配置されている。第４側面２ｅは、スリット７４が延びる方向（前後方向）の他方側（前側）に配置されている。言い換えれば、第４側面２ｅは、冷却ファン４１からの空気の吹き出し方向Ｄ１の上流側に配置されている。第２側面２ｃは、スリット７４が延びる方向と直交する方向（幅方向）の一方側（左側）に配置されている。第３側面２ｄは、スリット７４が延びる方向と直交する方向（幅方向）の他方側（右側）に配置されている。

図２に示すように、スリット７４は、平面視において、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの間（モジュール間通路１０）と重なる位置に配置されている。これにより、スリット７４は、冷却ファン４１から吹き出された空気（冷却風）を、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの間（モジュール間通路１０）に導くことができる。
図１、図３、図６に示すように、第２部位７２は、第１部位７１の前縁から斜め前下方に延びている。図１、図３に示すように、第２部位７２は、ケース５の内部において、冷却ファン４１側（前方）から第１部位７１側（後方）に向けて上り勾配を有するように傾斜している。第２部位７２の前部には、水平方向に前方に延びる第３部位７３が設けられている。第１部位７１、第２部位７２、第３部位７３は、一体的に形成されている。

図３に示すように、冷却ファン４１の吹き出し部４１ａから吹き出された空気（冷却風）は、導風板７の第２部位７２の上面に沿って流れて（矢印Ｄ２参照）、バッテリ２の上方に配置された第１部位７１の上方へと到達し、第１部位７１の上面に沿って後方へと流れる（矢印Ｄ３参照）。
図３に示すように、第１部位７１の上面とケース５の内上面（天板５２ａの下面）との距離は、第２部位７２の上面とケース５の内上面との距離よりも狭くなっている。そのため、冷却風が第２部位７２の上方から第１部位７１の上方の隙間に導かれたとき、風速が増加する。これにより、冷却風を確実に第２部位７２の後部まで導くことが可能となる。また、第１部位７１の上方の隙間において、冷却風の流れ方向に直交する断面積（風路断面積）が減少することにより、冷却風の圧力が増加するため、冷却風がスリット７４へと導かれやすくなる。

図１～図３に示すように、第２部位７２の下方には、電力変換器３が配置されている。電力変換器３がインバータ３１とＤＣ－ＤＣコンバータ３２とを含むものである場合、インバータ３１及びＤＣ－ＤＣコンバータ３２が第２部位７２の下方に配置される。電力変換器３がインバータ３１を含むがＤＣ－ＤＣコンバータ３２を含まないものである場合、インバータ３１が第２部位７２の下方に配置され、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２は配置されない。

図３等に示すように、導風板７の前部（第３部位７３）は、冷却ファン４１の吹き出し部４１ａの下部に当接又は近接して配置される。導風板７の後部（第１部位７１）は、吹き出し部４１ａよりも上方に配置される。導風板７の前後方向の中間部（第２部位７２）は、吹き出し部４１ａの下部から吹き出し部４１ａよりも上方に至るように上り勾配で傾斜して配置される。

図１～図４に示すように、電源装置１は、導風板７を支持する支持部８を備えている。図６等に示すように、支持部８は、第１部位７１の後部に設けられた第１支持部８１と、第１部位７１の前部に設けられた第２支持部８２と、を含む。第１支持部８１は、スリット７４の後方に配置されている。第２支持部８２は、スリット７４の前方に配置されている。第１支持部８１及び第２支持部８２の幅は、スリット７４の幅と同じ、或いはスリット７４の幅よりも小さい。第１支持部８１及び第２支持部８２は、第１部位７１から下方に延びている。第１支持部８１及び第２支持部８２の長さ（高さ）は、バッテリ２の高さと同じ、或いはバッテリ２の高さより長く設定される。

支持部８の下端は、ケース５の内底部（底板５１ａの上面）に固定されている。つまり
、支持部８は、ケース５の内底部（底板５１ａの上面）から上方に向けて立設されている。支持部８の下端がケース５に固定されることによって、導風板７がケース５に対して固定されている。但し、導風板７をケース５に固定する方法は、例えば、導風板７を第１フランジ５１ｃ又は第２フランジ５２ｃに固定する等の他の方法であってもよい。当該他の方法を採用する場合、支持部８の下端はケース５の内底部（底板５１ａの上面）から離れていてもよい。

図１～図３に示すように、第１支持部８１は、バッテリ２の第１側面２ｂ近傍の位置に配置されている。図１、図２に示すように、第１支持部８１は、バッテリ２の第１側面２ｂに形成された複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間をふさいでいる。第２支持部８２は、バッテリ２の第４側面２ｅ側に配置されている。図２、図４に示すように、第２支持部８２は、バッテリ２の第４側面２ｅに形成された複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間をふさいでいる。これにより、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間は、前部と後部が支持部８によって塞がれている。言い換えれば、モジュール間通路１０の前部と後部は、支持部８によって塞がれている。これにより、モジュール間通路１０の前方及び後方からのモジュール間通路１０への空気（冷却風）の流入が防がれている。その結果、モジュール間通路１０への空気（冷却風）の流入を上方から（スリット７４から）集中して行わせることができる。

本実施形態の場合、支持部８は柱状であるが、支持部８は板状であってもよい。支持部８が板状である場合、板状の第１支持部８１がバッテリ２の第１側面２ｂを覆い、板状の第２支持部８２がバッテリ２の第４側面２ｅを覆うように配置される。この構成によっても、モジュール間通路１０の前方及び後方からのモジュール間通路１０への空気の流入を防ぐことができる。

図７に示すように、電源装置１は、導風板７の上面にガイド部９を設けた構成を備えていてもよい。ガイド部９は、冷却ファン４１から吹き出された空気をスリット７４へと導くために設けられる。ガイド部９は、スリット７４を挟んで配置された一対のガイド板９Ｌ，９Ｒを有している。ガイド板９Ｌは、スリット７４の左方に配置されている。ガイド板９Ｒは、スリット７４の右方に配置されている。

一対のガイド板９Ｌ，９Ｒは、導風板７の上面から上方に向けて立設されている。一対のガイド板９Ｌ，９Ｒは、冷却ファン４１の吹き出し方向Ｄ１の上流側から下流側（前方から後方）に向けて延びている。一対のガイド板９Ｌ，９Ｒの前端部は、スリット７４の前端部よりも後方に配置されている。一対のガイド板９Ｌ，９Ｒの後端部は、スリット７４の後端部よりも前方に配置されている。一対のガイド板９Ｌ，９Ｒの間の距離（ガイド板９Ｌとガイド板９Ｒとの間の距離）は、冷却ファン４１の吹き出し方向Ｄ１の上流側から下流側に向かうにつれて狭くなっている。ガイド板９Ｌの後端部とガイド板９Ｒの後端部とは、スリット７４の後方で接続されている。

図７に示すように、本実施形態の場合、一対のガイド板９Ｌ，９Ｒは、平面視にてＶ字状に配置されている。一対のガイド板９Ｌ，９Ｒは、Ｖ字の開いた側が吹き出し方向Ｄ１の上流側に配置され、Ｖ字の閉じた側が吹き出し方向Ｄ１の下流側に配置されている。
導風板７にガイド部９を設けることにより、冷却ファン４１から吹き出された空気（冷却風）をガイド部９によってスリット７４に向けて集めることができる（矢印Ｅ１参照）。また、冷却ファン４１から吹き出された空気が、スリット７４を越えてバッテリ２の後方まで流れることを防ぐことができる。そのため、冷却ファン４１から吹き出された空気（冷却風）を効率良くスリット７４へと導くことができる。

以下、電源装置１のケース５の内部の空気（冷却風）の流れについて詳しく説明する。
図２、図３に示すように、冷却ファン４１の吹き出し部４１ａから吹き出された空気（冷却風）は、ケース５の内部空間において前方から後方に向けて流れる（矢印Ｄ１参照）。この吹き出された空気は、導風板７の上面に沿って流れる（矢印Ｄ２，Ｄ３参照）。具体的には、第３部位７３の上面と第２部位７２の上面に順次沿って流れて、第１部位７１の上方に達する。ここで、導風板７は、第２部位７２が第１部位７１に向けて緩やかに傾斜しているため、第２部位７２の上方から第１部位７１の上方に向けて空気が流れるときの圧力損失を低減させることができる。

第１部位７１の上方に達した空気は、第１部位７１の上面に沿って流れるとともに、第１部位７１に設けられたスリット７４から複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間（モジュール間通路１０）に導かれる（矢印Ｄ４参照）。複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間に導かれた空気は、バッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを構成する複数のセル同士の間（セル間通路１１）を通って、スリット７４と直交する方向に流れ（矢印Ｄ５参照）、バッテリ２の第２側面２ｃ及び第３側面２ｄから排出される。これにより、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ含まれる複数のバッテリセル２１が冷却風によって効率良く冷却される。

バッテリ２の第２側面２ｃから排出された空気は、第２側面２ｃとケース５の内面（第３側壁５１３及び第３側板５２３の内面）との隙間を通って前方へと流れる（矢印Ｄ６参照）。バッテリ２の第３側面２ｄから排出された空気は、第３側面２ｄとケース５の内面（第４側壁５１４及び第４側板５２４の内面）との隙間を通って前方へと流れる（矢印Ｄ７参照）。これら前方へと流れた空気は、電力変換器３の周囲を通ることによって、電力変換器３を冷却しながら更に前方へと流れる（矢印Ｄ８参照）。

導風板７の第２部位７２が後方から前方に向けて下り勾配に傾斜しているため、前方へと流れる空気（冷却風）は、上昇することが防がれて前方に向かうにつれて下方へと集められる。そのため、冷却風を確実に電力変換器３の周囲に流すことができ、電力変換器３を効率良く冷却することができる。
電力変換器３の周囲を通過した空気は、熱交換器４２を通ることによって冷却され（矢印Ｄ９参照）、冷却された空気は吸い込み部４１ｂから冷却ファン４１に吸い込まれた後、吹き出し部４１ａから吹き出される（矢印Ｄ１参照）。これにより、吹き出し部４１ａから吹き出された空気（冷却風）は、ケース５の内部を循環しながら、バッテリ２、電力変換器３（インバータ３１、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２）を冷却する。

上述したように、導風板７は、冷却ファン４１から吹き出された空気を、バッテリ２、インバータ３１（電力変換器３）の順に導く。一般的に、バッテリ２の耐熱温度は、インバータ３１の耐熱温度よりも低い。例えば、バッテリ２の耐熱温度は約６０℃、インバータ３１の耐熱温度は約８０℃である。そのため、冷却ファン４１から吹き出されてすぐの未だ温められていない（温度が低い）空気を、先ずバッテリ２に当てることにより、耐熱温度の低いバッテリ２を耐熱温度が高いインバータ３１よりも優先的に冷却することができる。

但し、導風板７は、冷却ファン４１から吹き出された空気を、インバータ３１（電力変換器３）、バッテリ２の順に導くように構成してもよい。この構成は、例えば、電力変換器３（インバータ３１、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２）とバッテリ２の位置を入れ替えることによって得ることができる。また、この構成は、バッテリ２の配置はそのままで電力変換器３（インバータ３１、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２）を導風板７の第２部位７２の上方に配置することによっても得ることができる。この構成は、インバータ３１の耐熱温度がバッテリ２の耐熱温度よりも低い場合に好適に採用される。

また、上述した実施形態の場合、バッテリ２はバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを含むものであるが、バッテリ２はバッテリモジュールを含まずに複数のバッテリセル２１のみから構成されているものであってもよい。この場合、バッテリセル２１は、前後方向と幅方向にそれぞれ並べられて配置される。そのため、セル間通路１１は、前後方向に延びるセル間通路と、幅方向に延びるセル間通路とを含むものとなる。スリット７４の下方には、前後方向に延びるセル間通路が配置される。

電源装置１は、例えば、農業機械、建設機械、ユーティリティビークル、モア等を駆動するためのモータ（モータ・ジェネレータを含む）に電力を供給するための装置として使用することができる。詳しくは、電源装置１は、電動モータを用いて駆動する電動車両、或いは、電動モータとエンジンの両方を用いて駆動するハイブリッド車両に搭載して、電動モータに電力を供給するための装置として好適に使用可能である。具体的には、電源装置１は、トラクタ、コンパクトトラックローダ、スキッドステアローダ等の作業車両に搭
載して使用することができる。
上記実施形態の電源装置１によれば、以下の効果を奏する。
電源装置１は、バッテリ２と、バッテリ２の出力電圧を制御するインバータ３１と、バッテリ２及びインバータ３１を冷却風により冷却する空冷装置４と、バッテリ２、インバータ３１、空冷装置４を収容するケース５と、を備えている。

この構成によれば、バッテリ２とインバータ３１と空冷装置４とが共通のケース５に収容されているため、バッテリ２及びインバータ３１を空冷装置４からの冷却風によって効率良く冷却することができる。また、バッテリ２とインバータ３１とを共通の空冷装置４によって冷却することができるため、電源装置１を小型化することが可能となる。そのため、限られた狭いスペースであっても電源装置１を設置することができる。また、複数の冷却装置を設けた場合のようにコネクタ、ハーネス、冷媒用配管を必要としないため、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。また、バッテリ２とインバータ３１と空冷装置４とを共通の（１つの）ケース５に収容することによって、高い防水性能及び防塵性能を確保することができる。そのため、高価な防水ケースや防塵ケースが不要となる。

また、電源装置１は、ケース５の内部に配置された導風板７を備え、空冷装置４は、冷却ファン４１と熱交換器４２とを含み、導風板７は、冷却ファン４１から吹き出された空気をバッテリ２及びインバータ３１へと導き、熱交換器４２は、バッテリ２及びインバータ３１を通過した後の空気を冷却する。
この構成によれば、導風板７によって冷却ファン４１から吹き出された空気をバッテリ２及びインバータ３１へと導いてバッテリ２及びインバータ３１を冷却することができるとともに、バッテリ２及びインバータ３１を冷却した後の温まった空気を熱交換器４２により冷却することができる。そのため、バッテリ２及びインバータ３１を、常に温度が低い冷却風によって冷却することができ、バッテリ２及びインバータ３１の温度上昇を長時間にわたって抑制することができる。そのため、電源装置１は、長時間にわたって高い出力を維持することができる。

また、導風板７は、冷却ファン４１から吹き出された空気を、バッテリ２、インバータ３１の順に導く。
この構成によれば、バッテリ２の耐熱温度がインバータ３１の耐熱温度よりも低い場合において、冷却ファン４１から吹き出された空気が未だ温められていない低温の状態で、当該空気をバッテリ２に接触させることができる。そのため、耐熱温度が低いバッテリ２を耐熱温度が高いインバータ３１よりも優先的に効率良く冷却することができる。

また、導風板７は、冷却ファン４１から吹き出された空気を、インバータ３１、バッテリ２の順に導く。
この構成によれば、インバータ３１の耐熱温度がバッテリ２の耐熱温度よりも低い場合において、冷却ファン４１から吹き出された空気が未だ温められていない低温の状態で、当該空気をインバータ３１に接触させることができる。そのため、耐熱温度が低いインバータ３１を耐熱温度が高いバッテリ２よりも優先的に効率良く冷却することができる。

また、導風板７は、バッテリ２の上方に配置された第１部位７１を有し、バッテリ２は、平面的に並べて配置された複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを含み、第１部位７１には、冷却ファン４１から吹き出された空気を複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの間に導くスリット７４が形成されている。
この構成によれば、冷却ファン４１から吹き出された空気を、スリット７４を通して複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの間に導くことによって、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを効率良く冷却することができる。

また、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂは、冷却ファン４１の空気の吹き出し方向Ｄ１に対して直交する方向に並べて配置され、スリット７４は、吹き出し方向Ｄ１に沿って延びるように形成されている。
この構成によれば、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂに対して同じ温度の冷却風を接触させることが可能であるため、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを均等
に効率良く冷却することができる。また、冷却ファン４１から吹き出された空気を、吹き出し方向Ｄ１に沿った長い距離範囲でスリット７４に導入することができる。

また、導風板７は、冷却ファン４１側から第１部位７１に向けて延びる第２部位７２を有し、第２部位７２は、冷却ファン４１側から第１部位７１に向けて上り勾配を有するように傾斜している。
この構成によれば、冷却ファン４１から吹き出された冷却風を導風板７の傾斜に沿って第１部位７１まで円滑に導くことができるため、冷却風の圧力損失を低減することができる。

また、インバータ３１は、第２部位７２の下方に配置されている。
この構成によれば、冷却風の上昇を第２部位７２により抑えて、冷却風の流れをインバータ３１の近傍（第２部位７２の下方）に集中させることができるため、インバータ３１を効率良く冷却することができる。
また、導風板７は、冷却ファン４１から吹き出された空気をスリット７４へと導くガイド部９を有し、ガイド部９は、スリット７４を挟んで配置されるとともに、冷却ファン４１の空気の吹き出し方向Ｄ１の上流側から下流側に向けて延びる一対のガイド板９Ｌ，９Ｒを有し、一対のガイド板９Ｌ，９Ｒの間の距離は、空気の吹き出し方向Ｄ１の上流側から下流側に向かうにつれて狭くなっている。

この構成によれば、冷却ファン４１から吹き出された空気を一対のガイド板９Ｌ，９Ｒによって効率良く確実にスリット７４へと導くことができる。
また、電源装置１は、ケース５の内底部から立設されて導風板７をバッテリ２の上方に支持する支持部８を備え、バッテリ２は、冷却ファン４１の空気の吹き出し方向Ｄ１の下流側に配置された第１側面２ｂを有し、支持部８は、第１側面２ｂに形成された複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間を塞いでいる。

この構成によれば、支持部８によって第１側面２ｂに形成された複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間から冷却風が侵入することを防止できる。そのため、冷却風をスリット７４に向けて集中させて導くことが可能となる。これにより、バッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間に上方から集中して冷却風が導入されるため、バッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの冷却効率を向上させることができる。

また、バッテリ２は、スリット７４が延びる方向と直交する方向の一方側に配置された第２側面２ｃと、スリット７４が延びる方向と直交する方向の他方側に配置された第３側面２ｄと、を有し、スリット７４から隙間に導かれた空気は、バッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂを構成する複数のセル２１同士の間を通ってスリット７４と直交する方向に流れて、第２側面２ｃ及び第３側面２ｄから排出される。

この構成によれば、複数のバッテリモジュール２０Ａ，２０Ｂの隙間から導入された冷却風を、複数のセル２１の間を通して排出することができるため、複数のセル２１を効率良く確実に冷却することができる。
また、電源装置１は、バッテリ２とインバータ３１とを電気的に接続可能なリレーを収容したジャンクションボックス６と、バッテリ２の出力電圧を昇圧するＤＣ－ＤＣコンバータ３２と、を備え、ジャンクションボックス６及びＤＣ－ＤＣコンバータ３２は、ケース５に収容されている。

この構成によれば、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２がケース５に収容されているため、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２を空冷装置４によってバッテリ２及びインバータ３１と共に冷却することができる。そのため、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２を冷却するために別の冷却装置を設ける必要が無く、１つの空冷装置４で効率良くＤＣ－ＤＣコンバータ３２、バッテリ２及びインバータ３１を冷却することができる。また、ジャンクションボックス６がケース５に収容されているため、バッテリ２とインバータ３１とをケース５の内部でジャンクションボックス６に収容されたリレーによって接続することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内
での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 電源装置
２ バッテリ
２ｂ 第１側面
２ｃ 第２側面
２ｄ 第３側面
４ 空冷装置
５ ケース
６ ジャンクションボックス
７ 導風板
８ 支持部
９ ガイド部
９Ｌ，９Ｒ ガイド板
２０Ａ，２０Ｂ バッテリモジュール
２１ バッテリセル（セル）
３１ インバータ
３２ ＤＣ－ＤＣコンバータ
４１ 冷却ファン
４２ 熱交換器
７１ 第１部位
７２ 第２部位
７４ スリット
Ｄ１ 空気の吹き出し方向

Claims (12)

1. バッテリと、
   前記バッテリの出力電圧を制御するインバータと、
   前記バッテリ及び前記インバータを冷却風により冷却する空冷装置と、
   前記バッテリ、前記インバータ、前記空冷装置を収容するケースと、
   を備えている電源装置。
2. 前記ケースの内部に配置された導風板を備え、
   前記空冷装置は、冷却ファンと熱交換器とを含み、
   前記導風板は、前記冷却ファンから吹き出された空気を前記バッテリ及び前記インバータへと導き、
   前記熱交換器は、前記バッテリ及び前記インバータを通過した後の空気を冷却する請求項１に記載の電源装置。
3. 前記導風板は、前記冷却ファンから吹き出された空気を、前記バッテリ、前記インバータの順に導く請求項２に記載の電源装置。
4. 前記導風板は、前記冷却ファンから吹き出された空気を、前記インバータ、前記バッテリの順に導く請求項２に記載の電源装置。
5. 前記導風板は、前記バッテリの上方に配置された第１部位を有し、
   前記バッテリは、平面的に並べて配置された複数のバッテリモジュールを含み、
   前記第１部位には、前記冷却ファンから吹き出された空気を、前記複数のバッテリモジュールの間に導くスリットが形成されている請求項２又は３に記載の電源装置。
6. 前記複数のバッテリモジュールは、前記冷却ファンの空気の吹き出し方向に対して直交する方向に並べて配置され、
   前記スリットは、前記吹き出し方向に沿って延びるように形成されている請求項５に記載の電源装置。
7. 前記導風板は、前記冷却ファン側から前記第１部位に向けて延びる第２部位を有し、
   前記第２部位は、前記冷却ファン側から前記第１部位に向けて上り勾配を有するように傾斜している請求項５に記載の電源装置。
8. 前記インバータは、前記第２部位の下方に配置されている請求項７に記載の電源装置。
9. 前記導風板は、前記冷却ファンから吹き出された空気を前記スリットへと導くガイド部を有し、
   前記ガイド部は、前記スリットを挟んで配置されるとともに、前記冷却ファンの空気の吹き出し方向の上流側から下流側に向けて延びる一対のガイド板を有し、
   前記一対のガイド板の間の距離は、前記上流側から前記下流側に向かうにつれて狭くなっている請求項５に記載の電源装置。
10. 前記ケースの内底部から立設されて前記導風板を前記バッテリの上方に支持する支持部を備え、
    前記バッテリは、前記冷却ファンの空気の吹き出し方向の下流側に配置された第１側面を有し、
    前記支持部は、前記第１側面に形成された前記複数のバッテリモジュールの隙間を塞いでいる請求項５に記載の電源装置。
11. 前記バッテリは、前記スリットが延びる方向と直交する方向の一方側に配置された第２側面と、前記スリットが延びる方向と直交する方向の他方側に配置された第３側面と、を有し、
    前記スリットから前記隙間に導かれた空気は、前記バッテリモジュールを構成する複数のセル同士の間を通って前記スリットと直交する方向に流れて、前記第２側面及び前記第３側面から排出される請求項５に記載の電源装置。
12. 前記バッテリと前記インバータとを電気的に接続可能なリレーを収容したジャンクションボックスと、
    前記バッテリの出力電圧を昇圧するＤＣ－ＤＣコンバータと、
    を備え、
    前記ジャンクションボックス及び前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記ケースに収容されている請求項１に記載の電源装置。

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