JP2013229180A

JP2013229180A - バッテリ装置

Info

Publication number: JP2013229180A
Application number: JP2012100223A
Authority: JP
Inventors: Ryusuke Matsuyama; 隆祐松山
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: JP5880847B2; EP2843727A4; EP2843727A1; EP2843727B1; WO2013161427A1

Abstract

【課題】バッテリケースの内部に水が注入されても、内部の水が外にこぼれることをなくす。
【解決手段】バッテリケース２の内部に吸水性ポリマー２５を配し、バッテリケース２の内部に水が注入された際に、水の自重によりシール膜２６を破断させて水を吸水性ポリマー２５で吸水し、大量の水をゲル状の部材３１として保持する。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、電気自動車等に搭載されるバッテリ装置に関する。

近年、電気自動車の普及が著しくなってきている。電気自動車には、複数の電池セルがバッテリケースに収容されたバッテリ装置が搭載され、バッテリ装置により主に駆動用の電力が賄われている。バッテリ装置は、多くの電池セルが備えられ、蓄電・放電の繰り返しによる電池セルの温度上昇が抑制されるようになっている（特許文献１参照）。

電池セルの温度上昇を抑制するバッテリ装置としては、多数の電池セルの間に空気を流通させるように電池セルを配置したものが知られている。このようなバッテリ装置はバッテリケースの内部が密閉されていないので、内部の電池セルが損傷したり、バッテリケースの内部に水が浸入したりすると、発熱する虞があった。このため、バッテリ装置に不具合等が生じて使用できなくなる場合には、バッテリケースの内部に水を注入し、バッテリケースの内部に水を貯めて、電池セルを強制的に放電させることがある。

バッテリ装置に不具合等が生じて使用できなくなる場合には、電気自動車をキャリアカーに載せる等して処理場所に運送することになる。しかし、バッテリケースの内部に水が貯められている状態で電気自動車を移動させると、バッテリケースが斜めに傾いたり、移動時に振動が生じたりして、バッテリケースの中の水が外にこぼれる虞がある。

特開２００９−１９３８８１号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、バッテリケースの内部に水が注入された状態であっても、内部の水が外にこぼれることがないバッテリ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のバッテリ装置は、多数の電池セルを収容するバッテリケースの内部に水を注入する注入口を設け、前記バッテリケースの内部に吸水手段を配したことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、バッテリケースの内部に注入口から水が注入された状態で、吸水手段に水が吸水され、バッテリケースが斜めに傾いたり、移動時に振動が生じたりしても、水が吸水手段に吸水されて保持される。

このため、バッテリケースの内部に水が注入された状態であっても、内部の水がこぼれることをなくすことが可能になる。また、水が吸水手段に吸水されて保持されるため、バッテリケースの内部で水が移動することがなく、水同士の干渉による異音や、水が壁面等に干渉することによる異音が生じることがない。

そして、請求項２に係る本発明のバッテリ装置は、請求項１に記載のバッテリ装置において、前記吸水手段は、導電性の高吸水性高分子（吸水性ポリマー）であることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、吸水手段として高吸水性高分子（吸水性ポリマー）を用いたので、自重の百倍から千倍の水を吸収することができ、少量の吸水性ポリマーで大量の水を保持することができる。

また、請求項３に係る本発明のバッテリ装置は、請求項２に記載のバッテリ装置において、前記バッテリケースには、前記電池セルとの間に冷却流体を存在させる隙間が形成され、前記高吸水性高分子は前記隙間に配され、前記バッテリケースの外部から導入された水が前記高吸水性高分子で吸水されることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、高吸水性高分子を冷却流体が流通する隙間に配し、冷却空気の導入口やサービスプラグリッド等からバッテリケースの内部に水を注水することで、電池セルが配されていない空間で高吸水性高分子に水が吸水される。

また、請求項４に係る本発明のバッテリ装置は、請求項３に記載のバッテリ装置において、前記高吸水性高分子は、前記バッテリケースの前記注入口から外部の水が導入された際に、水に接触するように露出する状態で前記隙間に配されていることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、高吸水性高分子は、水が導入された際に水に接触するように露出するので、水が導入されていない状態では外部雰囲気から遮断され、湿気等により水分を吸水することがない。

また、請求項５に係る本発明のバッテリ装置は、請求項４に記載のバッテリ装置において、前記バッテリケースの底面側の隙間に区画域が形成され、前記区画域に前記高吸水性高分子が配されて前記区画域の上面にシール膜が設けられ、前記シール膜は、前記バッテリケースの外部から水が導入された際に、上部に溜まった水の自重により破断する膜であり、前記高吸水性高分子は、前記シール膜が水の自重で破断することにより水に接触するように露出することを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、シール膜の上部に溜まった水の自重によりシール膜が破断することで高吸水性高分子が露出して水が接触するので、湿気等からの吸水を阻止した状態で、必要時には確実に水に接触させることができる。

また、請求項６に係る本発明のバッテリ装置は、請求項３に記載のバッテリ装置において、前記高吸水性高分子は、水が導入される前記注入口の周囲における前記バッテリケースの内部に配されていることを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、水が導入される部位の周囲に高吸水性高分子が配されているので、内部の水が導入部に向かって外方向に移動しても、導入部の周囲で吸水され、水が外部にこぼれることが確実に防止される。着色された高吸水性高分子を用いることも可能である。

本発明のバッテリ装置は、バッテリケースの内部に水が注入された状態であっても、内部の水が外にこぼれることがなくなる。

本発明の一実施例に係るバッテリ装置を備えた電気自動車の外観図である。バッテリケースの分解斜視図である。バッテリケースの平面図である。図３中の要部拡大図である。図４中のＶ−Ｖ線矢視図である。注水時の説明図である。

図１、図２に基づいて本発明の一実施例に係るバッテリ装置を備えた電気自動車を説明する。図１には本発明の一実施例に係るバッテリ装置を備えた電気自動車の外観、図２にはバッテリケースの内部構造を説明するためのバッテリケースの分解斜視を示してある。

図１に示すように、電気自動車１の下側のフレーム（図示省略）にはバッテリケース２が取り付けられ、バッテリケース２はフロアパネル３に覆われてフロア部材を構成している。フロアパネル３に覆われたバッテリケース２には多数の電池モジュールケースが格納され、それぞれの電池モジュールケースには複数の電池セルが収容されている。電池セルが接続されることにより、走行駆動用等の動力源となる高電圧回路が形成される。

バッテリケース２は、底板５及び底板５の上側を覆い冷却空気のダクトが形成されるカバーケース６により構成されている。電気自動車１の前方側のカバーケース６には、冷却空気の導入口７が設けられ、また、カバーケース６には、後述するサービスプラグ１１に対向してサービス穴部８が設けられている。

図２に示すように、バッテリケース２の底板５の上面には仕切板１５によりモジュール収納部１６が多数形成されている。それぞれのモジュール収納部１６には所定数の電池モジュールケース１７が格納されている。そして、それぞれの電池モジュールケース１７には複数の電池セル１８が収容され、全ての電池セル１８が接続されることにより高電圧回路が形成され、高電圧回路はサービスプラグ１１を介して外部と接続される。

バッテリケース２の内部には導入口７から冷却流体として冷却空気が導入され、導入された冷却空気はバッテリケース２の内部を流通し、更に、電池モジュールケース１７の内部を流通して電池セル１８が冷却される。つまり、バッテリケース２の内部には、電池モジュールケース１７及び電池セル１８との間に冷却空気を介在させる隙間が形成されている。

例えば、電気自動車１の走行により吸入される空気が導入口７からバッテリケース２に導入され、走行に応じて供給される空気がバッテリケース２の内部、電池モジュールケース１７の内部に流通する。また、冷却空気を強制的に流通させることもできる。

電気自動車１の事故等により、電池セル１８が損傷したり、バッテリケース２の内部に水が浸入したりすると、発熱する虞があった。このため、バッテリ装置に不具合等が生じて使用できなくなる場合には、導入口７（注入口）やサービス穴部８（注入口）からバッテリケース２の内部に水を注入し、内部に水を貯めて電池セル１８を強制的に放電させることが行われる。

本実施例のバッテリ装置のバッテリケース２の内部（冷却空気を介在させる隙間）には、水を吸水する吸水手段としての高吸水性高分子（吸水性ポリマー）が配されている。吸水性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを粒状にしたものが適用される。電池セル１８を強制的に放電させるためにバッテリケース２の内部に水が注入されると、自重の百倍から千倍の水を吸水性ポリマーが吸収して大量の水がゲル状となって保持される。

これにより、バッテリケース２の内部に水が注入されても、内部の水が外にこぼれることがなくなる。また、水が吸水性ポリマーに保持されるため、バッテリケース２の内部で水が移動することがなく、水同士の干渉による異音や、水が壁面等に干渉することによる異音が生じることがない。

図３から図５に基づいて吸水性ポリマーの配置状況を説明する。

図３にはカバーケースを外した状態のバッテリケースの平面視、図４には図３中の要部の詳細、図５には図４中のＶ−Ｖ線矢視を示してある。

図に示すように、バッテリケース２の底板５のモジュール収納部１６の周囲の冷却空気が介在する隙間部位には、仕切壁２１により小部屋状に仕切られた区画域としての収容部２２が適宜箇所に形成されている。それぞれの収容部２２には少量の吸水性ポリマー２５が配され、収容部２２の上面にはシール膜２６（例えば、ビニール膜）が設けられている（接着、溶着等で貼り付けられている）。

吸水性ポリマー２５は、シール膜２６により外部雰囲気から遮断され、湿気等により水分を吸水することがない。シール膜２６は、バッテリケース２の内部に水が導入された際に、上部に溜まった水の自重により破断する膜であり（水の自重により剥がれる膜を含む）、シール膜２６が水の自重で破断することにより、吸水性ポリマー２５が水に接触するように露出する。

つまり、吸水性ポリマー２５は、バッテリケース２の外部から水が導入された際に、水に接触するように露出する状態で冷却空気が介在する隙間に配されている。シール膜２６の上部に溜まった水の自重によりシール膜２６が破断することで吸水性ポリマー２５が露出して水が接触するので、湿気等からの吸水を阻止した状態で、必要時には確実に水に接触させることができる。

図６に基づいて本実施例のバッテリ装置の注水時の状況を説明する。図６（ａ）には収容部２２の上部に注入された水が溜まった状態、図６（ｂ）にはシール膜２６が水の自重で破断して吸水性ポリマー２５が水に接触した状態を示してある。

電池セル１８の損傷やバッテリケース２の内部への水の浸入が生じると、発熱等を防止するため、バッテリケース２の導入口７やサービス穴部８からバッテリケース２の内部に水を注入し、内部に水を貯めて電池セル１８を強制的に放電させる。バッテリケース２の内部に水が注入されると、図６（ａ）に示すように、シール膜２６の上部に注入された水が溜まる。

水の注入が継続してシール膜２６の上部の水の量が増えると、図６（ｂ）に示すように、シール膜２６の上部に溜まった水の自重によりシール膜２６が破断する（シール膜２６が剥がれる）。シール膜２６の上部に溜まった水の自重によりシール膜２６が破断することで吸水性ポリマー２５が露出して水が接触し、吸水性ポリマー２５により吸水される。吸水性ポリマー２５に水が吸水されることで大量の水がゲル状の部材３１となって保持される。

これにより、バッテリケース２の内部に水が注入されても、内部の水が外にこぼれることがなくなる。従って、バッテリ装置に不具合等が生じて使用できなくなる場合に、電気自動車１をキャリアカーに載せる等して処理場所に運送する際に、バッテリケース２が斜めに傾いたり、移動時に振動が生じたりしても、バッテリケース２の中の水が外にこぼれることがない。

また、バッテリケース２の内部の水が吸水性ポリマーに吸水されて保持されるため、バッテリケース２の内部で水が移動することがなく、水同士の干渉による異音や、水が壁面等に干渉することによる異音が生じることがない。

尚、吸水性ポリマー２５の配置の位置は、バッテリケース２の内部の任意の位置に配置することができる。例えば、導入口７やサービス穴部８の周囲におけるバッテリケース２の内部に配することができ、内部の水が導入口７やサービス穴部８に向かって外方向に移動しても、導入口７やサービス穴部８の周囲で吸水性ポリマー２５に吸水され、水が外部にこぼれることが確実に防止される。また、着色された吸水性ポリマーを用いることも可能である。

上述したバッテリ装置は、バッテリケース２の内部に水が注入された状態であっても、バッテリケース２の内部の水がこぼれることがない。また、搬送等の移動時に振動があっても、水同士の干渉や、水と壁面との干渉がなく、異音が生じることがない。

本発明は、電気自動車等に搭載されるバッテリ装置の産業分野で利用することができる。

１電気自動車
２バッテリケース
３フロアパネル
５底板
６カバーケース
７導入口
８サービス穴部
１１サービスプラグ
１５仕切板
１６モジュール収納部
１７電池モジュールケース
１８電池セル
２１仕切壁
２２収容部
２５高吸水性高分子（吸水性ポリマー）
２６シール膜
３１部材（ゲル状の部材）

Claims

多数の電池セルを収容するバッテリケースの内部に水を注入する注入口を設け、前記バッテリケースの内部に吸水手段を配したことを特徴とするバッテリ装置。
請求項１に記載のバッテリ装置において、
前記吸水手段は、導電性の高吸水性高分子であることを特徴とするバッテリ装置。
請求項２に記載のバッテリ装置において、
前記バッテリケースには、
前記電池セルとの間に冷却流体を存在させる隙間が形成され、
前記高吸水性高分子は前記隙間に配され、
前記バッテリケースの外部から導入された水が前記高吸水性高分子で吸水される
ことを特徴とするバッテリ装置。
請求項３に記載のバッテリ装置において、
前記高吸水性高分子は、
前記バッテリケースの前記注入口から外部の水が導入された際に、水に接触するように露出する状態で前記隙間に配されている
ことを特徴とするバッテリ装置。
請求項４に記載のバッテリ装置において、
前記バッテリケースの底面側の隙間に区画域が形成され、前記区画域に前記高吸水性高分子が配されて前記区画域の上面にシール膜が設けられ、
前記シール膜は、前記バッテリケースの外部から水が導入された際に、上部に溜まった水の自重により破断する膜であり、
前記高吸水性高分子は、前記シール膜が水の自重で破断することにより水に接触するように露出する
ことを特徴とするバッテリ装置。
請求項３に記載のバッテリ装置において、
前記高吸水性高分子は、
水が導入される前記注入口の周囲における前記バッテリケースの内部に配されている
ことを特徴とするバッテリ装置。