JP2015079745A - 組電池 - Google Patents
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Abstract
Description
請求項2に記載した発明に係る組電池は、請求項1に記載の組電池において、組電池における前記第2の方向の中央部で、かつ、前記各冷却板における通気孔の前記一方の開口近傍に、該開口に空気を供給するためのファンが配設され、前記ファンは、前記冷却板の挟持面に垂直な方向に延設されていることを特徴とするものである。
請求項3に記載した発明に係る組電池は、請求項1または請求項2に記載の組電池において、前記冷却板は、前記通気孔と前記複数のフィンとを含めて押し出し成型により一体に形成されていることを特徴とするものである。
なお、開口51aと開口53aとは、車両1の側部に配設された図示されない排気ダクトに接続されるように構成されてもよい。排気ダクトに接続される場合は、高温の排気がそれより低温の吸気に混入する虞がないため、吸気ダクト61を廃止して、開口55から直接、外気を導風カバー31L内に導入することができる。
次に、組電池23の構成について図7ないし図9を参照して説明する。これらの図において、上下方向をZ方向とし、上方向を方向Z1、下方向を方向Z2とする。Z方向に直交し、かつ、後述する冷却板71の挟持面71aに垂直な方向をX方向とし、X方向のそれぞれの向きに応じて方向X1、方向X2とする。Z方向とX方向とに直交する方向をY方向とし、Y方向のそれぞれの向きに応じて方向Y1と方向Y2とする。
また、一対の端板85,85の中央部には、一端部に雄ねじが刻設されたボルト85aの他端部が固着されており、これらのボルト85aは、方向X1,X2に沿う方向にそれぞれ延びている。
次に、組電池23の組み立て手順について、図10ないし図13を参照して説明する。なお、下記のステップS1ないしS12とフローF1ないしF4とは、それぞれ図10と図11とに示したものである。
まず、希望する電源容量分の個数以上の単電池77と、希望する電源容量分の単電池77の個数と同じ個数の間隔調整体79(第1間隔調整体片79aおよび第2間隔調整体片79b)と、その個数より1つ多い個数の冷却板71と、保持部材75と、複数のバスバー80等を準備する(ステップS1,S2,S3,S4)。
次に、ステップS5でエージングを行った各単電池77…の性能の検査を行う(ステップS6)。この場合の検査とは、予め設定された環境温度下で各単電池77…の放電特性および充電時の電圧や充電容量が適正か否か等の検査や外観の検査を行うことである。検査の結果、不適と判定された単電池77は廃棄される。
次に、ステップS3で準備した複数の冷却板71のうち任意に選んだ1つの冷却板71を水平に保持し、その冷却板71の挟持面71a上に、ステップS9で両間隔調整体片79a,79bを仮固定してなる間隔調整体79を載置すると共に、その間隔調整体79の内周側に臨む挟持面71a上に、ステップS7で厚さを計測した単電池77であって両間隔調整体片79a,79bと1つの単電池モジュールを構成する部材として関連付けた単電池77を載置する(ステップS10、フローF4参照)。冷却板71の挟持面71a上での間隔調整体79と単電池77との位置決めは治具によって行われる。
次に、ステップ5からステップ11までのステップを、ステップS1で準備した全ての単電池77について終了するまで行ったのち、ステップ11で一体化した冷却板71等の全ての結合体を間隔調整体79および単電池77と冷却板71とが交互になるよう積層する。
次に、一対のバスバー80,80の一端部同士を重合してボルトにより予め連結し、一体となったバスバー対の各他端部をレーザー溶着装置により各単電池77…の正極端子77aおよび負極端子77bにそれぞれレーザー溶着する。
以上で、組電池23の組み立てを終了し、図7に示す組電池23が完成する。完成した組電池23は、組電池としての性能が適正か否かの確認検査が行われ、検査の結果、不適と判定された組電池23は原因を特定して再調整または廃棄される。
次に、組電池23の保守方法について説明する。
まず、使用中の組電池23または保守対象の組電池23について、組電池23内の複数のセンサーで検出された温度,電圧および充放電状態を監視し、組電池23内の劣化または故障している単電池77を特定する。
単電池77の劣化または故障が特定された場合は、次の手順により単電池モジュール単位(単電池77および間隔調整体79)で新しいものに交換される。
劣化または故障が特定された不良の単電池モジュールとその隣の単電池モジュールとの単電池77同士を連結するバスバー対のボルトを外し、さらに保持部材75のボルト87…を外すことにより、不良の単電池モジュールだけを組電池23から取り外すことができる。
次に、不良の電池モジュールが取り付けられていた組電池23の位置に新しい単電池モジュールを位置させ、保持部材であるボルトを貫通させて適宜な圧縮力で組電池23を組み付け、最後にバスバー80の端部同士をボルトにて連結して単電池77の交換が完了する。
次に、組電池23および導風カバー31Lの組み付け手順について説明する。
まず、導風カバー31Lの側面部49T,49Nの切欠き部から組電池23の各端板85,85を外部に露出させた状態で側面部49T,49Nを組電池23の冷却板71に当接させる。このとき、ファン67および電動モータ69を側面部49T,49Nに組み付ける。
次に、側面部49T,49Nに組電池23の各端板85,85を含む両端部分を除いた組電池23の表面部分を覆うように導風カバー31Lの上面部41,下面部43,後面部45,前面部47をねじ部材65で固定する。
なお、導風カバー31Lの下面部43の組付けに際しては、組電池23を組付ける際に、弾性部材39に穿設された貫通孔39aにボルト87を予め挿通させて組電池23のX方向中央に位置させ、導風カバー31Lの下面部43に穿設された貫通孔43aから弾性部材39を挿通して下面部43が組付けられる(図14参照)。
次に組電池23の両端の端板85に固定された各ボルト85aに弾性部材27をそれぞれ挿通する。弾性部材27は、同軸に配置された金属性の外筒と内筒との間隙にゴム部材またはその他の樹脂材からなる弾性材料が結着された構造によって構成されている。
次に、組電池23の底面側に組み付けていた弾性部材39の凹部39bを、中央フレーム7aに固定された支持板37の先端部に設けられた円錐台状の凸部37a(図14参照)に嵌合すると共に各支持ブラケット25,25の凹部113に、前記組電池23等の組み付けで位置調整された各弾性部材27を上方から嵌合する。
なお、ねじ部材により固定される押圧部材に替えて、車両側と組電池側にそれぞれに係合部(図示せず)と被係合部(図示せず)を設けることにより固定する方法であってもよい。
なお、組電池23側の接続端子(図示せず)と車両1側の接続端子(図示せず)とが設けられ、組電池23が車両1に組付けられた状態で両接続端子同士が互いに電気的に接続されるように両接続端子がそれぞれ配置されており、組電池23を車両1に組み付けると同時に該電気的接続が完了するように構成されている。
同様の方法により、他の3個の組電池23の中央フレーム7aへの固定作業も行うことで、全ての組電池23の中央フレーム7aへの固定作業が終了する。このようにして、各組電池23…が車両1に搭載されることで、各組電池23…を車両1の電源として有効に活用することができる。
また、間隔調整体79は、傾斜した分割面81で分割接合されているので、分割した一対の間隔調整体片79a,79b同士を分割面81の傾斜した方向に沿って相対的に適宜変位させることで、間隔調整体79の厚さを各単電池77ごとの厚さに対応した厚さにすることができる。
また、冷却板71の挟持面71aに垂直な方向の放熱部71bのX方向幅寸法T1を、同方向の挟持面71aのX方向幅寸法T2より大きくしたので、フィン83を可及的多く形成して放熱部71bの面積を広くすることができ、冷却性能を十分確保することができる。
また、端板85に設けられたボルト85aに対する弾性部材27の軸方向の相対位置は任意に調整可能に構成されているので、一対の支持ブラケット25,25間に弾性部材27を介して架設される組電池23の幅寸法の製造上のばらつきに対応することができる。
(第1の参考例)
上述した実施の形態では、正極端子77aと負極端子77bとが上部に設けられた単電池77を組み込んだ組電池23の例を示したが、図15および図16に示す第1の参考例のように、正極端子117aと負極端子117bとが両側部にそれぞれ設けられた単電池177を組み込んだ組電池123でもよい。
上述した実施の形態および第1の参考例では、単電池の外周全域を囲繞する略矩形枠状に形成された間隔調整体の例を示したが、図17に示す第1変形例のように、車両1の走行時に水平方向より上下方向の衝撃荷重を受ける頻度が高いことに配慮して、単電池77の外周全域ではなく外周の両側のみを囲繞する間隔調整体127であってもよい。この変形例の間隔調整体127は、前記実施の形態における間隔調整体79の両間隔調整体片79a,79bの両側部を長孔90a近傍の部位で切断して残った両端部をそれぞれ第1間隔調整体片129aと第2間隔調整体片129bとして構成したものである。
また、この変形例の間隔調整体127は、単電池77の両側のみを囲繞するものであるので、各単電池77の正極端子77aと負極端子77bとを接続するバスバー80と干渉することがなく、材料を節約して小型化、軽量化することができる。
上述した第1変形例では、厚型第1間隔調整体片131bと薄型第2間隔調整体片133aとの接合面(分割面81)および薄型第1間隔調整体片131aと厚型第2間隔調整体片133bとの接合面(分割面81)は、Z方向に平行な面で傾斜している間隔調整体の例を示したが、図18に示す第2変形例のように、前記接合面(分割面81)がY方向に平行な面で傾斜している間隔調整体であってもよい。この変形例の間隔調整体135は、同一の形状をした4個の間隔調整体片137を組み合わせたものであり、各間隔調整体片137…はY方向から見て、Z方向に長い略台形状に形成されている。
上述した実施の形態および第1,第2の各変形例では、Y方向およびZ方向に平行で、かつ、Z方向に長い放熱面を有する複数のフィン83…が形成された冷却板71の例を示したが、図19に示す第2の参考例のように、X方向およびY方向に平行な放熱面を有する複数のフィン139…が形成された冷却板141であってもよい。この参考例の冷却板141は、素材の製造段階ではZ方向の押し出し成型により製造され、複数のフィン139…はスカイブ加工により形成される。なお、複数のフィン139…を、さらにZ方向に切削加工することで、ピン状のフィンが形成される。ピン状のフィンの場合は、フィンに導入される冷却風の方向によって冷却性能が大きく変化することがない。
この参考例の冷却板141によれば、車両1の走行時に走行風が流れる方向に対して複数のフィン139…の放熱面が略平行になるように組電池を車両1に配置することが容易になるので、そうすることで、電動ファン等で各フィン139…に冷却風を導くことなく走行風を各フィン139…の放熱面に簡単に導入することができる。
上述した実施の形態、第1,第2の各参考例および第1,第2の各変形例では、各冷却板のY方向長さを同一にした例を示したが、図20に示す第3変形例の冷却板143のように、各冷却板143…の放熱部71bの先端をなぞった稜線が略円弧状になるように、冷却板143のY方向寸法がX方向中央部に位置する冷却板143ほど大きくなるように放熱部71bを形成してもよい。そうすることで、充放電時に最も高温になり、熱が滞留し易い組電池のX方向中央部が効果的に冷却される。
例えば、上述した実施の形態、各参考例および各変形例においては、組電池を車両1に搭載した例を示したが、車両としては、四輪車以外に、前側または後側の何れか一方側が1輪で他方側が2輪の三輪車であってもよい。
また、上述した実施の形態、各参考例および各変形例においては、単電池を1個だけ冷却板間に挟持するようにしたが、前記第1の参考例の単電池177のような扁平な単電池を複数個(例えば2ないし3個)重ねてそれら単電池群の外周を間隔調整体で囲繞して構成された単電池モジュールを両側から冷却板で挟持し該単電池モジュールと冷却板とを積層するようにして組電池を構成してもよい。
43 下面部(第2冷却風案内板)
51 仕切板(第1冷却風案内板)
53 仕切板(第1冷却風案内板)
67 ファン
71,143 冷却板
71a 挟持面
77,177 単電池
82b 通気孔
83 フィン
Y方向 第2の方向
Z方向 第1の方向
Claims (3)
- 単電池を挟持する平坦な挟持面を備え、この挟持面に垂直な方向に間隙を隔てて前記挟持面同士が平行に対向する状態で並設された複数の冷却板と、
前記間隙のそれぞれに配置された単電池とを備える組電池であって、
前記冷却板には、その内部を前記挟持面に沿う第1の方向に貫通する通気孔が穿設され、かつ、前記第1の方向と直交する方向であって前記挟持面に沿う第2の方向の端部に複数のフィンが形成され、
前記複数のフィン間には、前記第1の方向に延びる隙間が形成され、
前記冷却板における前記通気孔の一方の開口に冷却風が第1冷却風案内板により案内され、
前記第1冷却風案内板により案内されて前記通気孔の一方の開口から流入したのち前記通気孔の他方の開口から排出された冷却風が第2冷却風案内板により前記フィンに案内され、
前記第2冷却風案内板により前記複数のフィンに案内された冷却風は、前記複数のフィン間の隙間を通過したのち前記組電池の外部に排出されるようにしたことを特徴とする組電池。 - 請求項1に記載の組電池において、
組電池における前記第2の方向の中央部で、かつ、前記各冷却板における通気孔の前記一方の開口近傍に、該開口に空気を供給するためのファンが配設され、
前記ファンは、前記冷却板の挟持面に垂直な方向に延設されていることを特徴とする組電池。 - 請求項1または請求項2に記載の組電池において、
前記冷却板は、前記通気孔と前記複数のフィンとを含めて押し出し成型により一体に形成されていることを特徴とする組電池。
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