JP2000133225A

JP2000133225A - 組電池

Info

Publication number: JP2000133225A
Application number: JP31073498A
Authority: JP
Inventors: Reizo Maeda; 礼造前田; Tadayoshi Tanaka; 忠佳田中; Katsuhiko Niiyama; 克彦新山; Yoshinori Matsuura; 義典松浦; Toshiyuki Noma; 俊之能間; Ikuro Yonezu; 育郎米津
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】筐体１の内部に複数本の二次電池２を併設し
て構成され、これらの二次電池２の長手方向とは直交す
る向きに冷却用の空気を流すことによって、各二次電池
２を冷却する組電池において、筐体内の全ての二次電池
について均一な冷却効果を得る。【解決手段】本発明に係る組電池において、複数本の
二次電池２によって挟まれた複数の空間にはそれぞれ、
二次電池２の長手方向に伸びて二次電池２の外周面との
間に冷却用空気の流路を形成すべき流路規制部材５が配
備され、下流側に配備された流路規制部材５は、上流側
に配備された流路規制部材５よりも、二次電池２の長手
方向とは直交する断面における断面積が拡大している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筐体の内部に、ニ
ッケル水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッ
ケル−亜鉛蓄電池等に代表されるアルカリ蓄電池や、リ
チウムイオン電池に代表される非水電解液二次電池など
の各種二次電池を複数本併設してなる組電池に関し、特
に、これらの二次電池の充放電時における過熱を防止す
るための冷却構造を具えた組電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の組電池においては、図５に示す如
く、筐体(１)の内部に複数本の二次電池(２)を互いに離
間させて収容配備し、これらの二次電池(２)の充放電時
には、図示省略する冷却ファンによって、二次電池(２)
の長手方向とは直交する向きに冷却用空気を流し、各二
次電池(２)を冷却する。これによって二次電池(２)の過
熱が防止されるのである。又、冷却用空気による冷却性
能を改善するべく、筐体(１)の内部を複数個のリブ壁に
よって複数の隔室に区画した組電池が知られている(特
開平9-86188号)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
組電池においては、図５に矢印で示す様に、筐体(１)の
一方の端部から流入した冷却用空気が筐体(１)の他方の
端部から流出する過程で、４本の二次電池(２)によって
挟まれた複数の領域Ｒにおける冷却用空気の流路の断面
積は、上流も下流側も同一であって、これらの領域を流
れる冷却用空気の流速は同一となる。又、２本の二次電
池(２)と筐体(１)の内壁によって挟まれた複数の領域Ｓ
についても同様に、冷却用空気の流速は同一となる。
尚、図５中の矢印は、各ポイントにおける流速の大きさ
及び向きをベクトルで表示したものである。この結果、
何れの二次電池(２)についても、冷却用空気との熱交換
における熱伝達率は同一となる。

【０００４】ところが、冷却用空気は、上流側の二次電
池(２)から下流側の二次電池(２)へ向けて流れる過程で
これらの二次電池(２)と熱交換し、徐々に温度が上昇す
ることになる。従って、上流側の二次電池(２ａ)は、温
度の低い冷却用空気と熱交換して、十分に冷却される
が、下流側の二次電池(２ｂ)は、温度の上昇した冷却用
空気と熱交換することとなり、十分な冷却効果が得られ
ない。この結果、筐体(１)内の複数の二次電池(２)に
は、上流側から下流側に向かって高温となる温度勾配が
形成され、下流側の二次電池(２ｂ)は上流側の二次電池
(２ａ)よりも早期に劣化する問題があった。

【０００５】本発明の目的は、筐体内の全ての二次電池
について均一な冷却効果が得られる組電池を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る組電池におい
ては、複数本の二次電池(２)によって挟まれた複数の空
間にそれぞれ、二次電池(２)の長手方向に伸びて二次電
池(２)の外周面との間に冷却用空気の流路を形成すべき
流路規制部材(５)が配備され、下流側に配備された流路
規制部材(５)は、上流側に配備された流路規制部材(５)
よりも、二次電池(２)の長手方向とは直交する断面にお
ける断面積が拡大している。

【０００７】上記本発明の二次電池によれば、流路規制
部材(５)の配備によって、複数本の二次電池(２)によっ
て挟まれた複数の領域を流れる冷却用空気の流路断面積
が、上流側から下流側に向かって徐々に縮小することに
なるので、これらの領域を流れる冷却用空気の流速は徐
々に増大し、この増速された冷却用空気が二次電池(２)
の外周面に吹き付けられる。これによって、上流側の二
次電池(２)よりも下流側の二次電池(２)の方が、外周面
における冷却用空気との間の熱伝達率が大きくなる。従
って、冷却用空気が上流側の二次電池(２)から下流側の
二次電池(２)へ流れる過程で温度上昇したとしても、熱
伝達率の増大によって、熱交換量は略一定に維持され
る。この結果、筐体(１)内の全ての二次電池(２)につい
て略均一な温度分布が実現されることになる。

【０００８】具体的には、流路規制部材(５)は、４本の
二次電池(２)によって挟まれた空間の中央部に、これら
の二次電池(２)の外周面から離間させて配備されると共
に、２本の二次電池(２)と筐体(１)の内壁によって挟ま
れた空間に、これらの二次電池(２)の外周面から離間さ
せて配備されている。これによって、４本の二次電池
(２)によって挟まれた空間の流速と、２本の二次電池
(２)と筐体(１)の内壁によって挟まれた空間の流速とが
略同一となり、各二次電池(２)の外周面における熱伝達
率は、周囲の二次電池(２)に対向した領域と筐体(１)の
内壁に対向した領域の間で均一化される。

【０００９】又、具体的には、複数本の二次電池(２)
は、その長手方向とは直交する２次元方向へ複数段に配
列されており、４本の二次電池(２)によって挟まれた空
間に配備された流路規制部材(５)は、正方形、長方形、
六角形、三角形、十字形、Ｔ字形、星形、Ｖ字形、若し
くはこれらの形状を組み合わせてなる断面形状を有して
いる。これによって、前記空間に様々な流れを生起させ
て、熱伝達率を調整することが出来る。

【００１０】更に具体的には、冷却用空気の最上流に位
置する複数本の二次電池(２)の上流側の周面にそれぞれ
対向して、冷却用空気がこれらの二次電池(２)に直接に
当たるのを防止するための邪魔板(６)が配備されてい
る。これによって、最上流位置の二次電池(２)に対する
過度な冷却作用が有効に抑制される。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係る組電池によれば、筐体内の
全ての二次電池について均一な冷却効果が得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る組電
池においては、図１に示す如く、筐体(１)の内部に、ニ
ッケル−水素蓄電池からなるＤサイズ(単一)の二次電池
(２)が複数本収納され、該筐体(１)には、二次電池(２)
の長手方向とは直交する方向の両端部に、空気取り入れ
口(31)を有する吸気ダクト(３)と、空気排出口(42)を有
する排気ダクト(４)とが接続され、排気ダクト(４)に
は、モータ(43)によって駆動される冷却ファン(41)が接
続されている。冷却ファン(41)によって空気取り入れ口
(31)から取り入れられた冷却用の空気は、筐体(１)の内
部を流れた後、空気排出口(42)から外部へ排出される。

【００１３】筐体(１)は、図２及び図３に示す如く、底
板(11)、上板(12)、前板(13)及び後板(14)から構成さ
れ、図中に矢印で示す冷却用空気の流入部及び流出部が
開口しており、両開口部に前述の吸気ダクト(３)及び排
気ダクト(４)がそれぞれ接続される。複数本の二次電池
(２)は、６個が直列に連結されて１つの電池ユニットが
構成され、該電池ユニットが上下２段、左右５列に配列
されている。これらの電池ユニットは連結金具(15)によ
り互いに連結されて、６０個の二次電池(２)の発生電力
を正負一対の出力端子(17)(18)から取り出すことが出来
る様になっている。尚、複数列の電池ユニットは、図示
省略する保持部材によって互いに離間した位置に保持さ
れている。

【００１４】又、筐体(１)の内部には、図１に示す如
く、４列の電池ユニットによって挟まれた４つの空間
と、２列の電池ユニットと筐体内壁によって挟まれた８
つの空間の夫々に、二次電池(２)の長手方向と平行に伸
びる流路規制部材(５)が、二次電池(２)の外周面から離
間させて配備され、その両端部が筐体(１)の内壁に支持
されている。これらの流路規制部材(５)は、各二次電池
(２)の外周面との間に、冷却用空気の流路を形成するも
のであって、冷却用空気の上流側から下流側に向けて、
二次電池(２)の長手方向とは直交する断面における断面
積が徐々に拡大している。

【００１５】更に、筐体(１)の内部には、冷却用空気の
最上流に位置する先頭の電池ユニットの上流側の周面に
それぞれ対向して、冷却用空気がこれらの二次電池(２)
に直接に当たるのを防止するための邪魔板(６)が配備さ
れている。

【００１６】図４は、筐体(１)内部の各ポイントにおけ
る冷却用空気の流速の大きさ及び方向をベクトルで表わ
したものである。図示の如く、筐体(１)に流入した空気
は先ず邪魔板(６)(６)に衝突して流れが分散され、更に
二次電池(２)及び流路規制部材(５)に衝突しながら、筐
体(１)内を流れる。ここで、各二次電池(２)の断面積は
同じであるが、冷却用空気の流れ方向に沿って並ぶ複数
の流路規制部材(５)の断面積が、上流側から下流側へ向
かって徐々に拡大しているために、流路規制部材(５)の
近傍領域を通過する空気の流路断面積が、流路規制部材
(５)により絞られて、上流側から下流側へ向かって徐々
に縮小しており、これによって、流路規制部材(５)の近
傍領域を通過する度に流速が増すことになる。

【００１７】この流速の増した空気は二次電池(２)の外
周面に吹き付けられ、強い乱流状態となって、二次電池
(２)の外周面に沿って流れる。これによって、二次電池
(２)の外周面における熱伝達率が、最上流の二次電池
(２ａ)から最下流の二次電池(２ｂ)へ向かって増大する
のである。従って、最上流の二次電池(２ａ)から最下流
の二次電池(２ｂ)に向かって流れる空気は二次電池(２)
との熱交換によって徐々に温度上昇するが、熱伝達率の
増大によって、熱交換量は略一定に維持され、複数の二
次電池(２)に均一な冷却効果が得られる。

【００１８】図６(ａ)〜(ｅ)、図７(ａ)〜(ｅ)、図８
(ａ)〜(ｅ)、及び図９(ａ)及び(ｂ)は、様々な断面形状
を有する流路規制部材(５)を配備した組電池を表わして
いる。図６(ａ)に示す本発明組電池Ａは、上流側から下
流側へ向かって徐々に断面積が拡大する断面十字形の中
空の流路規制部材を配備したもの、同図(ｂ)に示す本発
明組電池Ｂは、断面十字形の中空の流路規制部材を配備
すると共に、上流側の２つは断面積を小さくし、下流側
の２つは断面積を大きくしたもの、同図(ｃ)に示す本発
明組電池Ｃは、上流側から下流側へ向かって徐々に断面
積が拡大する断面正方形の流路規制部材を配備したも
の、同図(ｄ)に示す本発明組電池Ｄは、上流側から下流
側へ向かって徐々に断面積が拡大する断面菱形の流路規
制部材を配備したもの、同図(ｅ)に示す本発明組電池Ｅ
は、二次電池(２)の外周面に沿う曲面を有する略十字形
の断面形状を有して上流側から下流側へ向かって徐々に
断面積が拡大する流路規制部材を配備したものである。

【００１９】図７(ａ)に示す本発明組電池Ｆは、十字形
と正方形を組み合わせた断面形状を有して上流側から下
流側へ向かって徐々に断面積が拡大する流路規制部材を
配備したもの、同図(ｂ)に示す本発明組電池Ｇは、上流
側から下流側へ向かって徐々に断面積が拡大する断面三
角形の流路規制部材を配備したもの、同図(ｃ)に示す本
発明組電池Ｈは、上流側から下流側へ向かって徐々に断
面積が拡大する断面凸形の流路規制部材を配備したも
の、同図(ｄ)に示す本発明組電池Ｉは、上流側から下流
側へ向かって徐々に拡大するＶ字形の流路規制部材を配
備したもの、同図(ｅ)に示す本発明組電池Ｊは、上流側
から下流側へ向かって徐々に拡大する十字形の流路規制
部材を配備したものである。

【００２０】又、図８(ａ)に示す本発明組電池Ｋは、上
流側から下流側へ向かって徐々に拡大するＴ字形の流路
規制部材を配備したもの、同図(ｂ)に示す本発明組電池
Ｌは、上流側から下流側へ向かって徐々に拡大する星形
の流路規制部材を配備したもの、同図(ｃ)に示す本発明
組電池Ｍは、上流側から下流側へ向かって徐々に拡大す
る断面六角形の流路規制部材を配備したもの、同図(ｄ)
に示す本発明組電池Ｘは、上流側から下流側へ向かって
徐々に拡大する断面正方形の流路規制部材を配備したも
のであって、最下流位置の二次電池よりも更に下流側に
も流路規制部材を配備したもの、同図(ｅ)に示す本発明
組電池Ｙ１は、断面凸形の流路規制部材と断面十字形の
流路規制部材を組み合わせて配備したものである。

【００２１】更に図９(ａ)に示す本発明組電池Ｙ２は、
上記本発明組電池Ａの最上流位置の二次電池に邪魔板を
配備したもの、同図(ｂ)に示す本発明組電池Ｙ３は、断
面凸型の流路規制部材、断面三角形の流路規制部材、及
び二次電池の外周面に沿う曲面を有する略十字形の流路
規制部材を組み合わせて配備すると共に、最上流位置の
二次電池に邪魔板を配備したものである。

【００２２】上記本発明電池Ａ〜Ｙ３の効果を実証する
べく、これらの組電池と、図９(ｃ)(ｄ)(ｅ)に示す比較
例組電池Ｚ１〜Ａ３とを作製して、充放電サイクル試験
を行ない、各二次電池の温度を測定した。比較例組電池
Ｚ１は、断面積一定の流路規制部材を配備したもの、比
較例組電池Ｚ２は、邪魔板のみを配備したもの、比較例
組電池Ｚ３は、流路規制部材及び邪魔板の何れも配備し
ていないものである。尚、温度測定は、各二次電池の中
央部に取り付けた温度センサーによって行なった。又、
冷却用空気の流量は０.３ｍ³／ｍｉｎに設定した。１０
Ａで１０分間の充電及び放電を繰り返し、８時間後の最
高温度と最低温度を測定したところ、表１に示す結果が
得られた。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１に示す様に、本発明組電池Ａ〜Ｙ３に
おいては、二次電池の最高温度が３８℃未満に抑えられ
ており、何れの比較例組電池よりも大きな冷却効果が得
られることがわかる。これによって充放電サイクルに伴
う劣化が抑制される。又、本発明組電池Ａ〜Ｙ３におい
ては、最高温度と最低温度の差が８℃未満に抑えられて
おり、複数の二次電池に均一な冷却効果が得られること
がわかる。これによって、組電池における温度差に起因
する各二次電池の特性のバラツキが抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る組電池の構成を表わす断面図であ
る。

【図２】本発明に係る組電池において、二次電池が収容
された筐体の外観を表わす斜視図である。

【図３】筐体を分解した状態を表わす斜視図である。

【図４】本発明に係る組電池において、筐体内部の冷却
用空気の流速の大きさ及び方向をベクトルで表わした図
である。

【図５】従来の組電池において、筐体内部の冷却用空気
の流速及び流れ方向をベクトルで表わした図である。

【図６】種々の断面形状を有する流路規制部材が配備さ
れた本発明組電池Ａ〜Ｅの断面図である。

【図７】種々の断面形状を有する流路規制部材が配備さ
れた本発明組電池Ｆ〜Ｊの断面図である。

【図８】種々の断面形状を有する流路規制部材が配備さ
れた本発明組電池Ｋ〜Ｙ１の断面図である。

【図９】種々の断面形状を有する流路規制部材が配備さ
れた本発明組電池Ｙ２、Ｙ３、及び比較例組電池Ｚ１〜
Ｚ３の断面図である。

【符号の説明】

(１) 筐体 (２) 二次電池 (31) 空気取り入れ口 (41) 冷却ファン (42) 空気排出口 (５) 流路規制部材 (６) 邪魔板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新山克彦大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者松浦義典大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者能間俊之大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者米津育郎大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA02 FA01 5H011 BB03 DD26 5H020 AA01 AS06 CC06 KK13 5H031 AA02 AA03 AA09 CC01 CC07 KK01 KK08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体(１)の内部に複数本の二次電池(２)
を併設して構成され、これらの二次電池(２)の長手方向
とは直交する向きに冷却用の空気を流すことによって、
各二次電池(２)を冷却する組電池において、複数本の二
次電池(２)によって挟まれた複数の空間にはそれぞれ、
二次電池(２)の長手方向に沿って伸びて二次電池(２)の
外周面との間に冷却用空気の流路を形成すべき流路規制
部材(５)が配備され、下流側に配備された流路規制部材
(５)は、上流側に配備された流路規制部材(５)よりも、
二次電池(２)の長手方向とは直交する断面における断面
積が拡大していることを特徴とする組電池。
【請求項２】流路規制部材(５)の配備によって筐体
(１)の内部に形成される冷却用空気の流路は、上流側か
ら下流側に向かって流路規制部材(５)を通過する度に、
断面積が縮小している請求項１に記載の組電池。
【請求項３】流路規制部材(５)は、４本の二次電池
(２)によって挟まれた空間の中央部に、これらの二次電
池(２)の外周面から離間させて配備されると共に、２本
の二次電池(２)と筐体(１)の内壁によって挟まれた空間
に、これらの二次電池(２)の外周面から離間させて配備
されている請求項１又は請求項２に記載の組電池。
【請求項４】複数本の二次電池(２)は、その長手方向
とは直交する２次元方向へ複数段に配列されており、４
本の二次電池(２)によって挟まれた空間に配備された流
路規制部材(５)は、正方形、長方形、六角形、三角形、
十字形、Ｔ字形、星形、Ｖ字形、若しくはこれらの形状
を組み合わせてなる断面形状を有している請求項１乃至
請求項３の何れかに記載の組電池。
【請求項５】冷却用空気の最上流に位置する複数本の
二次電池(２)の上流側の周面にそれぞれ対向して、冷却
用空気がこれらの二次電池(２)に直接に当たるのを防止
するための邪魔板(６)が配備されている請求項１乃至請
求項４の何れかに記載の組電池。