JP3574175B2

JP3574175B2 - 電動車両用バッテリ

Info

Publication number: JP3574175B2
Application number: JP11481994A
Authority: JP
Inventors: 義訓三田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JPH07320794A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気自動車等の電動車両に車載されるバッテリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のバッテリとしては、特開平５−１９０２１３号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
かかるバッテリは、略直方体状のバッテリセルと、該バッテリセルを一端部から他端部に向けて複数個列設して収納するバッテリボックスと、該バッテリボックスの一端壁下側に設けられた気体流入部と、該バッテリボックスの他端壁上側に設けられた気体排出部とを備える。
【０００４】
複数個のバッテリセルの各底部とバッテリボックスの底部との間には、前記気体流入部から流入した気体の通路をなす気体流入通路が形成されている。該気体流入通路は、複数個のバッテリセルを、その上面を水平にした状態でバッテリボックスの一端部から他端部に向けて段階的に下げて配置することにより下流側に向けて次第に狭くなるようにされている。
【０００５】
互いに隣り合うバッテリセルの間には、該気体流入通路に流入した気体を各バッテリセル間に導く気体導入通路が前記気体流入通路に連通して形成されている。また、複数個のバッテリセルの上方には、該気体導入通路を通過した気体を前記気体排出部から外部に排出する気体排出通路が気体導入通路に連通して形成されている。尚、バッテリセルとしては、一般に、密閉式の湿式二次電池（例えば、ニッカド電池やニッケル−水素電池）が用いられている。
【０００６】
かかるバッテリにおいては、気体流入部から気体流入通路に供給された冷却風を気体導入通路に導いてバッテリセルを冷却することにより、充放電中に生じた熱を除去して該熱による充放電量のばらつきを防止している。そして、冷却の際には、気体流入通路は上述したように下流側に向けて次第に狭くなっているので、上流側から下流側にかけて同一面積の気体流入通路に冷却風を流す場合に比べて、気体流入通路の上流側及び下流側を流れる冷却風の流量が良好にバランスされる。
【０００７】
詳述すると、上流側から下流側にかけて同一形状の気体流入通路に冷却風を流すと、下流側端部が閉塞されているので、下流側を流れる冷却風の流量が多くなり、下流側に位置する気体導入通路に導かれる冷却風の流量が多くなる。このため、上流側と下流側とで各バッテリセルの温度にばらつきが生じて各バッテリセルの性能にばらつきが発生する。かかる不都合を解消するために、気体流入通路を下流側に向けて狭く形成して上流側と下流側との流量が略均等になるように調整している。これにより、各気体導入通路に導かれる冷却風の流速が略均等とされ、各バッテリセルが均等に冷却されて性能ばらつきが防止される。気体導入通路を通過した冷却風は気体排出通路に導かれ気体排出部からバッテリボックス外ひいては車外に排出される。
【０００８】
また、寒冷地又は冬季に車両を使用する際には、バッテリの初期電力の低下を来して始動時に不具合が発生するため、この場合は上述した冷却風に代えて加熱風を気体流入通路に供給することにより各バッテリセルが均等に温められて良好な性能が確保される。
【０００９】
ところで、バッテリセルの内部で発生するガス（酸素，水素等）が過剰になると爆発の危険があるために、バッテリセルの上面には、該ガスをバッテリセル外に排出するガス排出弁部（排気栓、防爆栓、触媒栓等）が設けられている。そして該ガス排出用弁部から排出されたガスは気体排出通路を通って上述した冷却風（又は加熱風）とともに気体排出部からバッテリボックス外に排出されるようになっている。
【００１０】
しかしながら、かかるバッテリにおいては、自動車等の走行中の振動等でバッテリセル内の電解液面が揺れてガス排気弁部の弁体に付着し、付着した電解液が上述したガスとともに該ガス排出弁部からバッテリボックス内に排出されてしまう場合があった。この場合、ガスについては上述したように冷却風（又は加熱風）とともに気体排出部からバッテリボックス外に排出されるが、電解液については液体であるために該排出が困難となってバッテリボックス内に残留してしまう不都合がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、バッテリボックス内に収納された各バッテリセルの性能にばらつきが生じるのを良好に防止することができるのは勿論のこと、ガス排出用弁部から電解液が漏れるのを良好に防止することができる電動車両用バッテリを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するために、上面にガス排出用弁部を有して内部に電解液が収容された略直方体状のバッテリセルと、該バッテリセルを複数個列設して収納するバッテリボックスと、該バッテリボックスの下側に設けられた気体流入部と、該バッテリボックスの上側に設けられた気体排出部とを備え、前記複数個のバッテリセルの各底部と前記バッテリボックスの底部との間には、前記気体流入部から流入した気体の通路をなす気体流入通路が下流側に向けて次第に狭くなるように形成され、互いに隣り合うバッテリセルの間には、前記気体流入通路に流入した気体を各バッテリセル間に導く気体導入通路が前記気体流入通路に連通して形成され、前記複数個のバッテリセルの上方には、該気体導入通路を通過した気体を前記気体排出部から外部に排出する気体排出通路が前記気体導入通路に連通して形成された電動車両用バッテリにおいて、前記気体流入通路は、各バッテリセルを該気体流入通路の上流側が上がるように傾けて配置することにより下流側に向けて次第に狭くなるようにされ、傾けられた各バッテリセルの上面と各バッテリセル内部の水平の電解液面とが前記気体流入通路の上流側に向かって次第に遠ざかり、前記ガス排出用弁部は、該バッテリセルの上面中心位置より前記気体流入通路の上流側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、前記気体流入通路に気体を強制的に供給する気体供給手段と、前記気体導入通路を通過した気体を前記ガス排出用弁部から排出されたガスとともに前記気体排出通路を介して気体排出部から外部に強制的に排出する気体排出手段とを備えるようにするのが好ましい。
【００１４】
また、前記各バッテリセルの間に設けられて各バッテリセル間の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段による検知に応じて前記気体供給手段を制御することにより該気体供給手段から前記気体流入通路に供給される気体の供給量を調整する供給量制御手段とを備えるようにすることもできる。
【００１５】
この場合、隣り合うバッテリセルの互いに対向する部分に上下方向に延びる凸状リブを幅方向に所定の間隔を存して複数形成し、互いに対向する凸状リブ同士を突き合わせることによって該突き合わされた凸状リブを隔壁とする通路を前記バッテリセルの幅方向に複数形成してこれを前記気体導入通路とし、該凸状リブ内に前記温度検知手段を埋設するのが好ましい。
【００１６】
【作用】
本発明によれば、気体流入部から気体流入通路に供給された気体が気体導入通路に導かれて該気体によってバッテリセルの温度調節がなされる。そして、温度調節の際には、気体流入通路が下流側に向けて次第に狭くなっているので、該気体流入通路を流れる気体の流量は上流側から下流側にかけて良好にバランスされ、これにより各気体導入通路を通過する気体の流速が略均等とされ、各バッテリセルが均等に温度調節される。気体導入通路を通過した気体は気体排出通路に導かれ気体排出部からバッテリボックス外ひいては車外に排出される。
【００１７】
この時、各バッテリセルを該気体流入通路の上流側が上がるように傾けて配置することにより、気体流入通路を下流側に向けて次第に狭くなるようにしているので、ガス排出用弁部を、該バッテリセルの上面中心位置より前記気体流入通路の上流側に配置することによって、ガス排出用弁部の弁体をバッテリセル内の電解液面から遠ざけることができ、従って、車両走行中の振動等で電解液面が揺れてもガス排気弁部の弁体に電解液が付着するのが極力防止され、該弁体に付着した電解液がバッテリセル内のガスとともに該ガス排出弁部からバッテリボックス内に排出されるのが良好に防止される。
【００１８】
そして、該ガス排出用弁部から排出されたガスは気体導入通路を通過した気体とともに気体排出通路を通って気体排出部からバッテリボックス外に排出される。
【００１９】
この場合、気体流入通路に気体を強制的に供給する気体供給手段と、気体導入通路を通過した気体を気体排出通路を介して気体排出部から外部に強制的に排出する気体排出手段とを備えるようにすると、ガス排出用弁部から排出されたガスを気体導入通路を通過した気体とともに気体排出部から強制的に排出することが可能となる。
【００２０】
また、各バッテリセル間の温度を検知する温度検知手段を各バッテリセルの間に設け、該温度検知手段による検知に応じて気体供給手段を供給量制御手段によって制御して気体供給手段から気体流入通路に供給される気体の供給量を調整するようにすると、バッテリセルの温度に応じて気体導入通路を通過する気体の流速を調整することが可能となる。
【００２１】
この場合、隣り合うバッテリセルの互いに対向する部分に上下方向に延びる凸状リブを幅方向に所定の間隔を存して複数形成し、そして互いに対向する凸状リブ同士を突き合わせることによって該突き合わされた凸状リブを隔壁とする通路を前記バッテリセルの幅方向に複数形成してこれを前記気体導入通路とすると、互いに対向する凸状リブ同士を突き合わせるだけで複数の気体導入通路を簡単に形成することが可能となり、また、該凸状リブ内に前記温度検知手段を埋設することにより、該気体導入通路が該温度検知手段によって塞がれるを良好に防止する。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１〜図６を参照して説明する。図１は本発明の実施の一例である電動車両用バッテリの概略平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線の説明的断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の説明的断面図、図４はバッテリモジュールの分解斜視図、図５は図４の部分的拡大図、図６はバッテリセル内の電解液面と排気栓との位置関係を説明するための説明的断面図である。
【００２３】
図１及び図２に従って全体構成を説明すると、電動車両用バッテリは、略直方体状のバッテリセル１を１０個ずつ組付けてモジュール化したバッテリモジュール２と、二列のバッテリモジュール２を長手方向に沿って四列収納する左右方向に長い箱状のバッテリボックス３と、該バッテリボックス３の左端壁下側に設けられた空気流入口４と、該バッテリボックス３の右端壁上側に設けられた空気排出口５とを備える。バッテリモジュール２の各底部とバッテリボックス３の底部との間には、空気流入口４から流入した冷却用空気の通路をなす空気流入通路６が下流側に向けて次第に狭くなるように形成されている。各バッテリモジュール２の間及び該バッテリモジュール２を構成する各バッテリセル１の間には、空気流入通路６に流入した冷却用空気を垂直方向に導く空気導入通路７ａ，７ｂが形成されている。各バッテリモジュール２の上面とバッテリボックス３の天板３ａとの間には、空気導入通路７ａ，７ｂを通過した空気を空気排出口５に排出する空気排出通路８が形成されている。尚、図１において符号Ｐは各バッテリセル１の電極を接続する接続プレートである。
【００２４】
バッテリセル１は、図４に示すように、上面が長方形をなす直方体状のものであり、その長辺側の両側面には、上下方向に延びる凸状リブ９が幅方向に等間隔で複数箇所形成されている。また、バッテリセル１の上面には、中央部に設けられた正の電極１０を間に挟んで排気栓１２及び負の電極１１がそれぞれ長手方向（左右方向）に離間して設けられている。正の電極１０及び負の電極１１の略中間に位置する凸状リブ９には、温度センサ１３が埋設される溝部１４が該温度センサ１３の形状に対応して形成されている。該溝部１４は、バッテリセル１の両側面の凸状リブ９にそれぞれ形成されている。このように両電極１０，１１間に温度センサ１３を配置することにより両電極１０，１１間の急激な温度変化が良好に検知される。本実施例では、図１及び図４に示すように、５個のバッテリセル１の凸状リブ９同士を互いに突き合わせて並べたものを二列に配置し、これを両側から固定プレート１５で挟んでボルトで固定することによりバッテリモジュール２を構成している。尚、説明の便宜上、図１では各バッテリモジュール２間の接続は省略し、図４では２個のバッテリセル１のみを図示してある。
【００２５】
各バッテリセル１の凸状リブ９を突き合わせた状態においては、各バッテリセル１間に互いに突き合わされた凸状リブ９を隔壁とする空気導入通路７ｂがバッテリセル１の幅方向に複数形成される。このように凸状リブ９同士を突き合わせて複数の空気導入通路７ｂが形成することにより、該空気導入通路７ｂの形成を簡単なものとしている。また、図４及び図５に示すように、互いに突き合わされた凸状リブ９の内で溝部１４が形成された部分には温度センサ１３が埋設されており、該温度センサ１３は、後述する制御装置１６に接続される（図２及び図３参照）。このように温度センサ１３を凸状リブ９に埋設することによって、該温度センサ１３で空気導入通路７ｂを塞ぐのを防止している。尚、図１においては説明の便宜上、温度センサ１３は省略している。
【００２６】
バッテリボックス３は、左右方向に長い箱状に形成されたもので、図１に示すように、二列のバッテリモジュール２がバッテリセル１の排気栓１２を空気流入口４側（上流側）に向けた状態でバッテリボックス３の長手方向に沿って四列収納されている。収納時には、各バッテリセル１の排気栓１２は該バッテリセル１の上面中心位置より空気流入口４側に配置される。また、図２に示すように、各バッテリモジュール２は、その空気流入口４側が上がるように傾けられて配置され、長手方向に設けられた各バッテリモジュール２が空気排出口５に向けて次第に下がるようにされている。これにより、各バッテリモジュール２の底部とバッテリボックス３の底部との間に下流側に向けて次第に狭くなる空気流入通路６が形成される。各バッテリモジュール２の間には、図１に示すように、空気流入通路６に流入した空気を垂直方向に導く空気導入通路７ａが格子状に形成されている。
【００２７】
バッテリボックス３の左端壁下側に設けられた空気流入口４には、図１及び図２に示すように、空気流入通路６に空気を強制的に供給するための供給ファン１７が取り付けられ、バッテリボックス３の右端壁上側に設けられ空気排出口５には空気排出通路８から空気を強制的に排出する排出ファン１８が取り付けられている。供給ファン１７及び排出ファン１８は、上述した制御装置１６に接続されている。該制御装置１６は、温度センサ１３によるバッテリセル１の検知温度に応じて供給ファン１７及び排出ファン１８の回転数を制御する。
【００２８】
図２及び図３において符号１９は、各バッテリモジュール２をバッテリボックス３の底部に図示しないボルト等で支持固定する固定板であり、該固定板１９は、図２に示すように、バッテリモジュール２の傾斜角に対応してバッテリボックス３の長手方向に右下がりに傾斜している。また、図３に示すように、該固定板１９は、バッテリボックス３の幅方向に略等間隔で複数配置されており、各バッテリモジュール２間の空気導入通路７ａ及び各バッテリセル１の間の空気導入通路７ｂに位置する部分には穴２０が形成されて該空気導入通路７ａ，７ｂを塞がないようにしている。
【００２９】
かかる構成の電動車両用バッテリにおいては、供給ファン１７によって空気流入口４から冷却用空気が空気流入通路６に強制的に供給されると、該冷却用空気は各バッテリモジュール２間に形成された空気導入通路７ａ及び各バッテリセル１間に形成された空気導入通路７ｂに導かれてバッテリセル１を冷却し、これにより、充放電中にバッテリセル１に生じた熱が除去されて該熱による充放電量のばらつきが防止される。
【００３０】
冷却の際には、空気流入通路６が従来と同様に下流側に向けて次第に狭くなっているので、該空気流入通路６を流れる冷却用空気の流量は上流側と下流側とで良好にバランスされ、各空気導入通路７ａ，７ｂを通過する冷却用空気の流速が略均等とされる。これにより、各バッテリセル１が均等に冷やされて各バッテリセル１に温度差が生じるが良好に防止され、各バッテリセル１の性能ばらつきが良好に防止される。空気導入通路７ａ，７ｂを通過した冷却用空気は空気排出通路８に導かれ排出ファン１８によって空気排出口５からバッテリボックス３外ひいては車外に強制的に排出される。
【００３１】
一方、バッテリセル１の排気栓１２から空気排出通路８に排出されたガスは、排出ファン１８によって、空気導入通路７ａ，７ｂを通過した冷却用空気とともに空気排出通路８を通って空気排出口５からバッテリボックス３外、ひいては車外に強制的に排出される。これにより、排気栓１２からバッテリボックス３内に排出されたガスが確実に車外に排出される。
【００３２】
この場合、本実施例では、各バッテリセル１を空気流入通路６の上流側が上がるように傾けて配置するとともに、バッテリセル１の排気栓１２を該バッテリセル１の上面中心位置より空気流入通路６の上流側に配置しているので、図６に示すように、排気栓１２の弁体１２ａと電解液面Ａとの間の寸法Ｌ_１を、従来のようにバッテリセル１を水平配置した場合の排気栓１２の弁体１２ａと電解液面Ａとの間の寸法Ｌ_２より長くすることができる。従って、排気栓１２の弁体１２ａを、従来に比べてバッテリセル１内の電解液面Ａから遠ざけて配置することができ、車両走行中の振動等で電解液面Ａが揺れても排気栓１２の弁体１２ａに電解液が付着するのが極力防止されて該排気栓１２から電解液が漏れるのが良好に防止される。
【００３３】
さらに、各バッテリセル１間に形成された空気導入通路７ｂを冷却用空気が通過する際には、温度センサ１３によって各バッテリセル１の温度が検知されており、該検知温度が予め設定された設定温度と相違する場合には、制御装置１６によって供給用ファン１７及び排出用ファン１８の回転数が制御されて空気流入口４から供給される空気の供給量と空気排出口５から排出される空気の量が適宜調整され、これにより、空気導入通路７ｂを通過する冷却用空気の流速（流量）が調整されてバッテリセル１が良好な温度に維持される。
【００３４】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上記実施例では、バッテリセル１上面の長辺方向をバッテリボックス３の長手方向に向けて配置した場合を例に採ったが、これに代えて、バッテリセル１の短辺方向をバッテリボックス３の長手方向に向けて配置してもよい。この場合、排気栓１２は、図７に示すように、バッテリセル１の上面中心位置より短辺方向にずらして配置する。
【００３５】
また、上記実施例では、バッテリセル１を冷却するために空気流入通路６に冷却用空気を供給した場合を例に採ったが、これに代えて、寒冷地又は冬季に車両を使用する際には、冷却用空気に代えて加熱用空気を空気流入通路６に供給するようにしてもよい。このようにすると、各バッテリセル１が均等に温められて低温時においても良好な始動が確保される。
【００３６】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、各バッテリセルの温度を均等に調節することができるので、各バッテリセルに温度差が生じるが良好に防止される。このため、各バッテリセルの性能にばらつきが生じるのを良好に防止することができる。
【００３７】
また、ガス排出用弁部の弁体をバッテリセル内の電解液面から遠ざけて配置することができるので、車両走行中の振動等で電解液面が揺れてもガス排気弁部の弁体に電解液が付着するのを良好に防止することができる。このため、従来のように、電解液が該ガス排出弁部からバッテリボックス内に排出されてバッテリボックス内に残留するのを良好に防止することができる。
【００３８】
さらに、気体供給手段によって気体流入通路に気体を強制的に供給すると共に、気体導入通路を通過した気体を気体排出手段によって気体排出部から外部に強制的に排出するようにすると、ガス排出用弁部からバッテリボックス内に排出されたガスを気体導入通路を通過した気体とともに強制的に外部に排出することができるので、バッテリボックス内から該ガスを確実に排出することができる。
【００３９】
さらに、各バッテリセルの間に温度検知手段を設け、該温度検知手段による検知に応じて気体供給手段を供給量制御手段で制御して気体流入通路に供給される気体の供給量を調整するようにすると、バッテリセルの温度に応じて気体導入通路を通過する気体の流速を調整することができるので、バッテリセルの温度を所定の温度に維持することができる。
【００４０】
この場合、隣り合うバッテリセルの互いに対向する部分に上下方向に延びる凸状リブを幅方向に所定の間隔を存して複数形成し、そして互いに対向する凸状リブ同士を突き合わせることによって該突き合わされた凸状リブを隔壁とする通路を前記バッテリセルの幅方向に複数形成してこれを前記気体導入通路とすると、互いに対向する凸状リブ同士を突き合わせるだけで複数の気体導入通路を簡単に形成することができ、また、該凸状リブ内に前記温度検知手段を埋設することにより、該気体導入通路が該温度検知手段によって塞がれるを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一例である電動車両用バッテリの概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線の説明的断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の説明的断面図である。
【図４】バッテリモジュールの分解斜視図である。
【図５】図４の部分的拡大図である。
【図６】バッテリセル内の電解液面とガス排出弁部との関係を説明するための説明的断面図である。
【図７】本発明の他の実施例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…バッテリセル、３…バッテリボックス、４…空気流入口、
５…空気排出口、６…空気流入通路、７ａ，７ｂ…空気導入通路、
８…空気排出通路、９…凸状リブ、１２…排気栓、１３…温度センサ、
１６…制御装置、１７…供給ファン、１８…排出ファン

Claims

上面にガス排出用弁部を有して内部に電解液が収容された略直方体状のバッテリセルと、該バッテリセルを複数個列設して収納するバッテリボックスと、該バッテリボックスの下側に設けられた気体流入部と、該バッテリボックスの上側に設けられた気体排出部とを備え、前記複数個のバッテリセルの各底部と前記バッテリボックスの底部との間には、前記気体流入部から流入した気体の通路をなす気体流入通路が下流側に向けて次第に狭くなるように形成され、互いに隣り合うバッテリセルの間には、前記気体流入通路に流入した気体を各バッテリセル間に導く気体導入通路が前記気体流入通路に連通して形成され、前記複数個のバッテリセルの上方には、該気体導入通路を通過した気体を前記気体排出部から外部に排出する気体排出通路が前記気体導入通路に連通して形成された電動車両用バッテリにおいて、
前記気体流入通路は、各バッテリセルを該気体流入通路の上流側が上がるように傾けて配置することにより下流側に向けて次第に狭くなるようにされ、
傾けられた各バッテリセルの上面と各バッテリセル内部の水平の電解液面とが前記気体流入通路の上流側に向かって次第に遠ざかり、
前記ガス排出用弁部は、該バッテリセルの上面中心位置より前記気体流入通路の上流側に配置されていることを特徴とする電動車両用バッテリ。
前記気体流入通路に気体を強制的に供給する気体供給手段と、前記気体導入通路を通過した気体を前記ガス排出用弁部から排出されたガスとともに前記気体排出通路を介して気体排出部から外部に強制的に排出する気体排出手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電動車両用バッテリ。
前記各バッテリセルの間に設けられて各バッテリセル間の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段による検知に応じて前記気体供給手段を制御することにより該気体供給手段から前記気体流入通路に供給される気体の供給量を調整する供給量制御手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の電動車両用バッテリ。
隣り合うバッテリセルの互いに対向する部分に上下方向に延びる凸状リブを幅方向に所定の間隔を存して複数形成し、互いに対向する凸状リブ同士を突き合わせることによって該突き合わされた凸状リブを隔壁とする通路を前記バッテリセルの幅方向に複数形成してこれを前記気体導入通路とし、該凸状リブ内に前記温度検知手段を埋設したことを特徴とする請求項３記載の電動車両用バッテリ。