JP2004161058A - 電池冷却ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】電池から発生するガスを車外に放出する。
【解決手段】電池冷却ダクトは、電池と車両の車室内とを連通する吸気ダクト２２０と、電池と車外とを連通する第１排気ダクト１４０および第２排気ダクトトと、第１排気ダクト１４０と第２排気ダクトとの間に設けられたファンと、吸気ダクト２２０に設けられた上に凸の湾曲部２３０と、湾曲部２３０に設けられた車外に水素ガスを排出するための自然換気ダクト２８０とを含む。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される二次電池に関し、特に、二次電池の冷却ダクトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車、ハイブリッド車などモータで車両を駆動させる形式の車両には、比較的大容量のバッテリを有する電源装置が搭載される。このようなバッテリは、ニッケル水素蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池等を直列に多数接続することにより高電圧を得ている。
【０００３】
このようなバッテリは、過充電或いは過放電状態になると、水素等のガスを発生する恐れがある。そのため、電源装置にはそのようなガスを排出するための種々の装置が設けられる。
【０００４】
たとえば、特開２００２−２２３５０７公報（特許文献１）は、図５に示すような、車両の電源装置を開示する。図５に、車両１０に電源装置１２が搭載された状態を示す。図５において、第１排気ダクト１４と第２排気ダクト１６との間には、第１排気ダクト１４を通じてバッテリパック２４内の空気を吸い込むファン１８が設けられており、そのファン１８が作動させられると、車室に位置させられた吸気口２０から、吸気ダクト２２を介して車室内の空気がバッテリパック２４内へと導入される。
【０００５】
バッテリパック２４内には複数の電池モジュールが積層されて電池モジュール列が構成されており、この電池モジュール列がバッテリとして機能する。バッテリパック２４内に導入された空気は、その電池モジュール列の下方から電池モジュール間の隙間を通って電池モジュール列とアッパーケースとの間に形成された空気排出路へと流通させられることにより、電池モジュールを冷却する。そして、空気排出路から第１排気ダクト１４へと排気される。
【０００６】
第１排気ダクト１４内へ排気された空気は、図５に示すように、ファン１８により第２排気ダクト１６へ送られて排気される。アッパーケース内には、ガス排出チューブが設けられており、そのガス排出チューブと電池モジュールの上面にに設けられ図示しないガス排出筒とが連通させられている。また、ガス排出チューブの一方の端は車外と連通させられている。
【０００７】
電池モジュールは、ニッケル水素二次電池である電池セルを図示しない内部に複数備えるとともに、図示しない安全弁を備え、電池セルから水素ガス等が発生して電池モジュール内の圧力が所定圧以上になった場合には、その安全弁が作動してガス排出筒からガス排出チューブへガスを排出するようになっている。そのようにしてガス排出チューブ内に排出されたガスは、比較的高圧であるため、その圧力によって自然に車外へ排気される。すなわち、電池モジュール内でガスが発生した場合には、通常は、ガス排出チューブを介して車外へ排気される。
【０００８】
何らかの理由によりガスが漏れ出した場合、ガス排出チューブからガスが排出されずアッパーケース内に直接放出される。しかし、ファン１８が作動している場合には、アッパーケース内は換気されており、バッテリパック２４内を流れる冷却風によってガスが安全な濃度にまで希釈されて排気される。従って、ファン１８、第１排気ダクト１４、第２排気ダクト１６は、アッパーケース内の換気を行う換気手段、すなわちバッテリパック２４内で発生したガスを強制的に排気する強制排気装置として機能する。
【０００９】
しかし、例えば、ガス排気チューブの接続不良等により、ガスがケース内に放出された場合などに、ファンが停止しているとガスを車外に排出できないことがある。そのため、図５の電源装置１２では、第１排気ダクト１４の上端に、ガスの浮力により自然にガスを排気するための自然換気ダクト２８が設けられており、アッパーケース内に放出されたガスが第１排気ダクト１４から自然換気ダクト２８へと流通し、さらに、車外へと排気されるようになっている。
【００１０】
さらに、特許文献１においては、車両に搭載されてケース内に配置されるバッテリと、そのケース内の換気を行う換気手段とを有する車両用電源装置であって、車両が停車し且つバッテリの充放電作動が停止してから、換気手段を所定時間作動させる電源装置を開示する。
【００１１】
このようにすれば、車両が停車し且つバッテリの充放電作動が停止してから、換気手段が所定時間作動させられることから、車両が停車し且つバッテリの充放電作動が停止した時にケース内にガスが漏れ出しているとしても、ケース内の空気は換気手段により換気される。従って、自然換気ダクトを設ける必要がなくなることから、部品数を減らすことができる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−２２３５０７公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自然換気ダクト２８を設けないで、車両が停車し且つバッテリの充放電作動が停止してから、ファン１８が所定時間作動させられるようにしても、換気手段の故障により、吸気ダクトを通じて水素ガスが車室内に漏れることがあり得る。
【００１４】
図６に示すように、自然換気ダクト２８を設けても、ファン１８が停止すると、図７に示すように、空気よりも比重が軽い水素ガスは、吸気ダクト２２を上昇して吸気口２０から車室内に漏れることがある。
【００１５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、電池からの水素ガスなどの発生があっても、確実に車外に放出することができる、電池冷却ダクトを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る電池冷却ダクトは、電池を搭載した車両における電池冷却ダクトである。この電池冷却ダクトは、電池と車両の車室内とを連通させる連通路と、連通路に設けられたガス滞留部とを含む。
【００１７】
第１の発明によると、電池で発生した水素ガスなどをガス滞留部で一旦貯めることができるので、車室内へのガスの進入を、低減または防止することができる。
【００１８】
第２の発明に係る電池冷却ダクトは、第１の発明の構成に加えて、ガス滞留部に設けられた、車外にガスを排出するためのガス排出手段をさらに含む。
【００１９】
第２の発明によると、ガス排出手段により、ガス滞留部に貯められたガスを車外に排出することができるので、車室内へのガスの進入を防止することができる。
【００２０】
第３の発明に係る電池冷却ダクトにおいては、第１または２の発明の構成に加えて、ガス滞留部は、上に凸または下に凸に湾曲した管路により構成されるものである。
【００２１】
第３の発明によると、ガスを一旦貯めておくガス滞留部を簡易に構成することができる。このとき、たとえば、空気に対する発生するガスの比重に基づいて、湾曲した管路の形状を、上に凸または下に凸に設定するとよい。
【００２２】
第４の発明に係る電池冷却ダクトにおいては、第３の発明の構成に加えて、ガス滞留部は、ガスの比重に基づいて、上に凸または下に凸のいずれかの湾曲が設定されるものである。
【００２３】
第４の発明によると、ガスを一旦貯めておくガス滞留部を、空気に対する発生するガスの比重に基づいて、上に凸または下に凸に湾曲した管路の形状を設定するとよい。
【００２４】
第５の発明に係る電池冷却ダクトにおいては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、電池は、連通路を用いて車室内から取り入れられた空気によりダウンフロー方式で冷却されるものである。
【００２５】
第５の発明によると、車室の下方に設けられた電池に対して、車室内の空気を送り込んで、送り込んだ空気を電池の下方に排出する。このようなダウンフロー方式で電池を冷却することができる。
【００２６】
第６の発明に係る電池冷却ダクトにおいては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、電池は、ニッケル水素電池であって、ガスは水素ガスであって、湾曲部は上に凸の形状を有するものである。
【００２７】
第６の発明によると、ニッケル水素電池から発生する水素ガスは、空気よりも軽い。このため、ガス滞留部を構成する湾曲した管路の形状を上に凸の形状として、そのガス滞留部で一旦貯めることができるので、車室内への水素ガスの進入を、低減または防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２９】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る電源装置について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る電源装置１２０は、多数のニッケル水素電池を直列に接続したバッテリパック２４０と、バッテリパック２４０を収納するケースと、ケースのアッパーカバー２４２と、ケースのロアカバー２４４と、アッパーカバー２４２に設けられた吸気ダクト２３０と、吸気ダクト２３０に接続され、車両の車室内に設けられた吸気口２００と、ロアカバー２４４に設けられた第１排気ダクト１４０とを含む。なお、本発明は、バッテリパック２４０を構成する電池がニッケル水素電池であることに限定されるものではない。
【００３０】
第１排気ダクト１４０の先には、ファンおよび第２排気ダクトが接続される。図１に示すように、本実施の形態に係る電源装置１２０のバッテリパック２４０が収納されたアッパーカバー２４２に設けられた排気ダクト２２０は、上に凸の湾曲部２３０を有する。その湾曲部２３０には車外に連通する自然吸気ダクト２８０が設けられる。この車外に連通する自然吸気ダクト２８０は、湾曲部２３０の上に凸である部分の最上部に位置に設けられる。吸気ダクト２２０は、湾曲部２３０を介して車室内に設けられた吸気口２００に接続されている。
【００３１】
図１に示すように本実施の形態に係る電源装置１２０においては、第１排気ダクト２４０の先に設けられたファンが動作することにより、図１に示す矢印のように車室内の空気が、電源装置１２０のバッテリパック２４０に供給される。すなわち、ファンが作動を開始すると、車室内に設けられた吸気口２００から車室内の空気が吸引され、吸気ダクト２２０の湾曲部２３０を通ってバッテリパック２４０とアッパーカバー２４２とにより構成されるバッテリパック上部の空間から、複数のニッケル水素電池の間隙を冷却空気が通り、さらに、冷却空気は、バッテリパック２４０とロアカバー２４４との間の空間を通って第１排気ダクト１４０に導かれる。第１排気ダクト１４０に導かれた冷却空気は、ファンの動作により、第２排気ダクトを介して車両の外部に放出される。
【００３２】
このようにして、ファンが動作することにより、車室内の吸気口２００、湾曲部２３０を介して吸気ダクト２２０から車室内の空気が電源装置１２０に供給される。電源装置１２０に供給された空気は、バッテリパック２４０の下部から第１排気ダクト１４０、ファンおよび第２排気ダクトを介して車両の外部に放出される。これにより、バッテリパック２４０を、車室内の空気により空冷させることができる。
【００３３】
図２を参照して、本実施の形態に係る電源装置１２０におけるファンが停止した場合の動作について説明する。なお、以下の説明では、バッテリパック２４０において過充電または過放電が行なわれ、水素ガスが発生しているものと仮定する。図２に示すように、ファンが停止している場合においては、車室内から吸気口２００を介して電源装置１２０に空気が供給されない。一方、バッテリパック２４０からは水素ガスが発生している。水素ガスは、空気より比重が軽いため、バッテリパック２４０とアッパーカバー２４２との間の空隙に一旦貯まることになる。バッテリパック２４０とアッパーカバー２４２との間に貯まった水素ガスは、吸気ダクト２２２を介してさらにその上部にある車室内側へ移動する。吸気ダクト２２２は、湾曲部２３０が設けられており、湾曲部２３０の最上部には自然排気ダクト２８０が設けられている。そのため、バッテリパック２４０から排出された水素ガスは、吸気ダクト２２０を逆流し、さらに自然換気ダクト２８０に導かれ車外に放出される。このとき、吸気ダクト２２０の湾曲部２３０の最上部に自然換気ダクト２８０が設けられているため、吸気ダクト２２０に導かれた水素ガスは、湾曲部２３０から吸気口２００に導かれることなく、自然換気ダクト２８２に導かれ車外に放出されることになる。
【００３４】
以上のようにして、本実施の形態に係る電源装置によると、通常はファンの動作により、車両の車室内に設けられた吸気口から吸気ダクトを介してバッテリパックを冷却するための空気が電源装置に供給される。電源装置に供給された空気はバッテリパックを冷却した後、第１排気ダクト、ファンおよび第２排気ダクトを介して車外に放出される。ファンが停止した場合において、バッテリパックから水素ガスが発生した場合には、水素ガスは空気より比重が軽いため、バッテリパックの上部に貯まる。バッテリパックとアッパーカバーとの間に貯まった水素ガスは、アッパーカバーに設けられた吸気ダクトを通って、さらに上部に導かれる。吸気ダクトは上に凸の湾曲部を有し、その湾曲部の最上部には自然換気ダクトが設けられている。そのため、上部に導かれた水素ガスは、この自然換気ダクトに導かれて車外に放出される。その結果、電池からの水素ガスなどの発生があっても、確実に車外にその水素ガスなどを放出することができる。
【００３５】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る電源装置について説明する。本実施の形態に係る電源装置は、前述の第１の実施の形態に係る電源装置において発生するガスが空気より比重の軽い水素ガスなどであったが、本実施の形態に係る電源装置の電池から発生するガスは、空気より比重の重い各種のガスであると仮定する。
【００３６】
図３を参照して、本実施の形態に係る電源装置１２２の構造について説明する。なお、図３に示す構造図の中で、前述の第１の実施の形態の図１に示した構造と同じ構成については同じステップ番号を付してある。そのため、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００３７】
図３に示すように、本実施の形態に係る電源装置１２２は、前述の第１の実施の形態に係る電池の冷却構造がダウンフロー型であったのに対して、アップフロー型である点が異なる。すなわち、車室内に設けられた吸気口２００に接続された吸気ダクト２２２は、ロアカバー２４４に接続され、ロアカバー側からアッパーカバー側２４２に冷却空気が流れる。アッパーカバー側には、第１排気ダクト１４２が接続され、排気ダクト１４２の先にはファンおよび第２排気ダクトが接続され、第２排気ダクトは車外に冷却空気を排出する。
【００３８】
前述の第１の実施の形態と異なり、吸気ダクト２２２は、下に凸の形状を有する湾曲部２３２を有する。これは、本実施の形態に係る電源装置１２２に設けられたバッテリパック２４０から排出されるガスが空気より比重の重いガスであることにより、湾曲部２３２の形状が異なる。図３に示すように、吸気ダクト２２２には、下に凸の湾曲部２３２を有し、その湾曲部の最下部には自然換気ダクト２８２が設けられる。自然換気ダクト２８２は車外に連通している。
【００３９】
図３に示すように、第１排気ダクト１４２の先に設けられたファンが作動をしていると、車両の車室内に設けられた吸気口２００から車室内の空気が電源装置１２２に導かれる。すなわち、吸気ダクト２２２、湾曲部２３２を介して車室内の空気がロアカバー２４４側から電源装置１２２に導かれる。電源装置は、前述の第１の実施の形態と同じく多数の単電池からなるバッテリパック２４０から構成される。多数の単電池の間隙を冷却空気が通ってバッテリパックを冷却して、アッパーカバー２４２側に導かれる。冷却空気は、バッテリ２４０とアッパーカバー２４２との間の間隙から、第１排気ダクト１４２を通って車外に排出される。
【００４０】
このような状態でファンが停止した場合に、バッテリパック２４０から空気より比重の重いガスが発生した場合について説明する。図４に示すように、ファンが停止すると、車室内に設けられた吸気口から車室内の空気が冷却用空気として吸気ダクト２２２に導かれることはない。一方、バッテリパック２４０からは空気より比重の重いガスが発生し、そのガスはバッテリパック２４０とロアカバー２４４との間の間隙に貯まる。この間隙に貯まったガスは、ロアカバー２４４に設けられた吸気ダクト２２２に導かれる。吸気ダクト２２２には、湾曲部２３２が設けられ、湾曲部２３２の最下部には自然換気ダクト２８２が設けられる。空気より比重の重いガスは、ロアカバー２４４に設けられた吸気ダクト２２２を逆流するが、湾曲部２３２に設けられた自然換気ダクト２８２を介して車外に放出される。
【００４１】
以上のようにして、本実施の形態に係る電源装置によると、電池から空気より比重の重いガスが発生し、かつファンが停止しているような状態であっても、車外に安全にそのガスを排出することができる。
【００４２】
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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の全体構成図（その１）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の全体構成図（その２）である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の全体構成図（その１）である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の全体構成図（その２）である。
【図５】従来の技術に係る電源装置の車両への搭載状況を示す図である。
【図６】従来の技術に係る電源装置の全体構成図（その１）である。
【図７】従来の技術に係る電源装置の全体構成図（その２）である。
【符号の説明】
１０ 車両、１２，１２０，１２２ 電源装置、１４，１４０，１４２ 第１排気ダクト、１６ 第２排気ダクト、１８ ファン、２０，２００ 吸気口、２２，２２０，２２２ 吸気ダクト、２３０，２３２ 湾曲部、２４，２４０ バッテリパック、２８，２８０，２８２ 自然換気ダクト。

Claims (6)

1. 電池を搭載した車両における電池冷却ダクトであって、
   前記電池と前記車両の車室内とを連通させる連通路と、
   前記連通路に設けられたガス滞留部とを含む、電池冷却ダクト。
2. 前記電池冷却ダクトは、前記ガス滞留部に設けられた、車外にガスを排出するためのガス排出手段をさらに含む、請求項１に記載の電池冷却ダクト。
3. 前記ガス滞留部は、上に凸または下に凸に湾曲した管路により構成される、請求項１または２に記載の電池冷却ダクト。
4. 前記ガス滞留部は、ガスの比重に基づいて、前記上に凸または前記下に凸のいずれかの湾曲が設定される、請求項３に記載の電池冷却ダクト。
5. 前記電池は、前記連通路を用いて前記車室内から取り入れられた空気によりダウンフロー方式で冷却される、請求項１〜４のいずれかに記載の電池冷却ダクト。
6. 前記電池は、ニッケル水素電池であって、前記ガスは水素ガスであって、前記湾曲部は上に凸の形状を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の電池冷却ダクト。

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