JP4272387B2 - 組電池の冷却装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の角形の二次電池を通風空間をあけて並列配置して成る組電池の冷却装置及びその二次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、充放電に伴う発熱で電池温度が上昇し、電池出力や充放電効率や電池寿命が低下するのを防止するため、組電池における各単電池間や、複数の単電池を直列接続した状態で一体化した電池モジュール間に、例えば送風ファンにて冷却風を送風して冷却するように構成されている。
【0003】
図8、図9を参照して詳しく説明すると、図8において、31は、ハイブリッド車を含む電気自動車用の駆動電源としての組電池で、20〜30個の二次電池32を、各二次電池32、32間に通風空間34をあけた状態で並列配置し、並列方向の両端に配設した一対の端板35で挟持し、一体的に固定して構成されている。各二次電池32は、図9に示すように、電槽33a内に極板群33bと電解液を収容して構成された単電池33を、図8の紙面の表裏方向に複数個並列配置して一体化するとともに内部で直列接続して成る電池モジュールとして構成されており、その二次電池32の両端に突出された接続端子36を順次直列に接続し、組電池31の所定の出力電圧を得ている。
【0004】
この組電池31を支持する下部の支持フレーム37に送風路38が配設され、組電池31の上部に排風路39が配設されている。40は車室内のエアを取り入れて送風路38に冷却風を供給する送風ダクトで、その途中に送風ファン41が配設されている。42は排風路39から排出された冷却風を車室内に還流する還流ダクトである。
【0005】
各二次電池32の適当な単電池33の電槽33aの上端部には温度検知センサ43が装着され、温度検知センサ43の検出信号は温度検出部44に入力され、温度検出部44で各二次電池32の温度が検出される。温度検出部44で検出された各二次電池32の温度データは制御部45に入力され、制御部45は、各二次電池32の平均温度を求め、その温度に応じて送風ファン41による冷却風の風量を制御するように構成されている。
【0006】
上記温度検知センサ43の装着構成は、図9に示すように、適当な単電池33の上端部に、電槽33aの内部に対して密閉され、外部に対して開放された有底の温度検出穴46を設け、この温度検出穴46に温度検知センサ43を挿入し、接着剤や樹脂で接着し、若しくは熱溶着し、又は固定して電池外部から電池内の温度を検出するように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記組電池の冷却装置では、組電池31の下方から上方に向けて冷却風を流すアップフロー方式とするとともに、二次電池32の上端部に配設した温度検知センサ43にて電池の最高温度部位の温度を検出して冷却制御を行うようにしているが、二次電池32の上部は接続端子36や単電池33、33間の接続部33cが存在して発熱部位が集中しており、二次電池32の下部などに比して温度が高くなるため、アップフロー方式では冷却能力が低下した冷却風で温度の高い部分を冷却することになって冷却効率が悪く、また二次電池32の上部と下部の温度ばらつきも大きくなるという問題がある。
【0008】
また、アップフロー方式とするために、図8に示すように、車室内の空気を取り入れて冷却風として送風する場合に、送風ダクト40等を大きく迂回して配設する必要があり、コスト高になるとともに送風ダクト40の配設空間のために省スペース化を図れないという問題がある。
【0009】
また、このような問題を解消するため冷却風を組電池31の上部から下部に向けて流すダウンフロー方式を採用する場合、二次電池32の上端部に温度検知センサ43を配設したままでは電池の最高温度部位の温度を検出することができず、温度検知センサ43の配設構造を工夫する必要がある。
【0010】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、組電池を効率的かつ均一に冷却できるとともに低コスト化及び省スペース化を図れ、また電池温度の適切な検知によって正確な電池温度制御を行うことができる組電池の冷却装置及び二次電池を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池の冷却装置は、複数の角形の二次電池を通風空間をあけて並列配置して成る組電池において、組電池の上部から通風空間を通って下部に向けて冷却風を送風する冷却風の送風手段を設け、二次電池の下端部に温度検知センサを装着し、温度検知センサによる検出温度に応じて送風手段を制御する制御手段を設けたものである。
【0012】
このような構成によると、組電池の上部から二次電池間の通風空間を通して下部に向けてダウンフローで冷却風を送風するので、各二次電池の発熱部位が集中する上部を先に冷却することで効果的に冷却でき、組電池を全体として効率的に冷却できるとともに上部と下部の温度ばらつきを抑制することができ、またダウンフローで冷却することで二次電池の下端部が最高温度部位となるが、この二次電池の下端部の温度を温度検知センサにて検出して送風手段を制御するので、組電池全体の温度を適正範囲に制御することができ、電池出力や充放電効率や電池寿命の低下を防止できる。また、ダウンフロー方式であるため、車室内の空気を取り入れて冷却風として送風する場合に、その送風ダクトをシンプルにできてコスト低下と省スペース化を図ることができる。
【0013】
また、本発明の二次電池は、密閉された角形の電槽内に発電要素が収容された二次電池において、電槽の底壁に、この底壁に比して薄肉の隔壁を介して電槽内空間と仕切られたセンサ配置凹部を設け、このセンサ配置凹部に温度検知センサを隔壁に圧接させて配置したものであり、上記のようにダウンフローで冷却する場合に最高温度部位となる二次電池の下端部の温度を検出することができ、しかも隔壁にて電槽内の密閉を保持できるとともに、その薄肉の隔壁に温度検知センサを圧接させているため、精度良くかつ応答性良く、電槽内部の温度を検出することができる。
【0014】
また、検知部が内蔵された温度検知センサの本体ブロック部のほぼ全体を、センサ配置凹部内に収容させると、温度検知センサの検知部が冷却風による熱影響を殆ど受けないようにできて、より高い精度で温度検出することができる。
【0015】
また、温度検知センサは、検知部が内蔵された本体ブロック部と、本体ブロック部から両側上方に延出されるとともに先端部に係合部が設けられた弾性変形可能な装着アームとを有し、電槽の底部両側に、装着アームの係合部が係合可能な係合突部を設け、装着アームの係合部が係合突部に係合した状態で本体ブロック部が隔壁に圧接するように構成すると、温度検知センサをセンサ配置凹部に簡単に装着したり、取り外したりすることができ、温度検知センサの組付け時や二次電池の交換などのメンテナンス時の作業性が良く、しかも装着状態で本体ブロック部が確実に隔壁に圧接されるため、精度良い温度検出ができる。
【0016】
また、電槽の両側面の下部に側面凹部を形成し、この側面凹部の下端部中央に電槽の両側面から突出しないように係合突部を突設し、かつ装着アームの係合部が側面凹部内に納まるように構成すると、温度検知センサを装着した状態で電槽の側面から突出する部分を無くすことができ、電槽の側面間に通風空間を形成して冷却風で冷却する場合にその冷却風の流れを阻害せず、高い冷却性能を保持できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の組電池の冷却装置及びそれを構成する二次電池の一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
【0018】
図1において、1は、ハイブリッド車を含む電気自動車用の駆動電源としての組電池で、20〜30個の二次電池2を、各二次電池2、2間に通風空間4をあけた状態で並列配置し、並列方向の両端に配設した一対の端板5で挟持し、一体的に固定して構成されている。
【0019】
各二次電池2は、電槽3a内に極板群3bと電解液から成る発電要素を収容して構成された単電池3を、紙面と垂直方向に複数個並列配置して一体化するとともに内部で直列接続して成る電池モジュールとして構成されており、これら二次電池2の両端に突出された接続端子(図示せず)を順次直列に接続することで、組電池1の所定の出力電圧を得ている。また、この組電池1は、二次電池2の積層方向両端の端板5と各二次電池2の紙面と垂直方向の両端部を矩形枠状の支持フレーム6上に載置して支持されている。
【0020】
この組電池1の上面上は、空間をあけてカバー7にて覆われており、組電池1の上面とカバー7の間に送風路8が形成されている。送風路8の一端には、車室内のエアを取り入れてこの送風路8に冷却風を供給する送風ダクト9が接続され、この送風ダクト9の途中に送風ファン10が配設されている。組電池1の下面下の支持フレーム6で囲まれた部分に空間をあけて底面カバー11が配設され、組電池1の下面と底面カバー11の間に排風路12が形成されている。排風路12の一端には、組電池1を冷却した後の冷却風を車室内に還流する還流ダクト13が接続されている。
【0021】
各二次電池2の適当な単電池3の電槽3aの底壁に温度検知センサ14が装着され、温度検知センサ14の検出信号は温度検出部15に入力され、温度検出部15で各二次電池2の温度が検出される。温度検出部15で検出された各二次電池2の温度データは制御部16に入力され、制御部16は、各二次電池2の平均温度を求め、その温度に応じて送風ファン10による冷却風の風量を制御するように構成されている。
【0022】
次に、上記温度検知センサ14の配置構成を、図2〜図7を参照して詳しく説明する。図2、図3に示すように、二次電池2の適当な電槽3aの底壁17に、この底壁17に比して薄肉の隔壁18を介して電槽3a内の空間と仕切られたセンサ配置凹部19が形成され、このセンサ配置凹部19に温度検知センサ14が隔壁18に圧接させた状態で配置されている。
【0023】
温度検知センサ14は、図4に示すように、検知部14a(図2参照)が内蔵された本体ブロック部20と、本体ブロック部20の下端両側部から両側上方に延出されるとともに先端部に係合部22が設けられた弾性変形可能な装着アーム21とを有している。本体ブロック部20は、図2、図3に示すように、そのほぼ全体がセンサ配置凹部19内に収容されるように構成されている。また、本体ブロック部20の一端面20aから一対の端子23が突設され、これら端子に検出信号を取り出すハーネス24が接続されている。
【0024】
一方、温度検知センサ14が配置される電槽3aの底部においては、図5〜図7に示すように、底壁17に上記のようにセンサ配置凹部19が形成されるとともに、両側面の下部に側面凹部25が形成され、この側面凹部25の下端中央部に装着アーム21の先端の係合部22が係合する係合突部26が電槽両側面から突出しないように突設され、この係合突部26に係合部22を係合させた状態で、装着アーム21とその先端の係合部22も電槽両側面から突出しないように構成されている。そして、係合突部26に係合部22を係合させた状態で、装着アーム21が図3に仮想線で示す自然状態から実線で示すように弾性変形し、その反力にて本体ブロック部20が隔壁18に圧接されるように構成されている。
【0025】
また、電槽3aの底壁17には、センサ配置凹部19の一端に連続させてハーネス24を外部に引き出す引き出し溝27が形成されている。
【0026】
以上の本実施形態の構成によれば、組電池1の上部から二次電池2、2間の通風空間4を通して下部に向けてダウンフローで冷却風を送風するようにしているので、各二次電池2の発熱部位が集中する上部を先に冷却することで効果的に冷却でき、組電池1を全体として効率的に冷却できるとともに上部と下部の温度ばらつきを抑制することができる。
【0027】
また、このようにダウンフローで冷却することで二次電池2の下端部が最高温度部位となるが、この二次電池2の下端部の温度を温度検知センサ14にて検出して制御部16にて送風ファン10を制御することで、組電池1の全体を適正な温度範囲に制御することができ、電池出力や充放電効率や電池寿命の低下を防止できる。
【0028】
また、二次電池2の電槽3aの底壁17に薄肉の隔壁18を介して電槽内空間と仕切られたセンサ配置凹部19を設けて、このセンサ配置凹部19に温度検知センサ14を隔壁18に圧接させて配置しているので、上記のようにダウンフローで冷却する場合に最高温度部位となる二次電池2の下端部の温度を、隔壁18にて電槽3a内の密閉を保持しながら、精度良くかつ応答性良く、電槽3a内部の温度を検出することができる。
【0029】
また、温度検知センサ14は、その検知部14aが内蔵された本体ブロック部20のほぼ全体がセンサ配置凹部19内に収容されているので、冷却風による熱影響を殆ど受けず、より高い精度で温度検出することができる。
【0030】
また、温度検知センサ14を本体ブロック部20と先端に係合部22を設けた弾性変形可能な装着アーム21にて構成し、その係合部22を、電槽の両側面の下部に形成した側面凹部25の下端部に突設した係合突部26に係合させて装着するようにしたので、温度検知センサ14をセンサ配置凹部19に簡単に装着したり、取り外したりすることができ、温度検知センサ14の組付け時や二次電池の交換などのメンテナンス時の作業性が良く、しかも装着状態で装着アーム21の弾性変形によって本体ブロック部20を確実に隔壁18に圧接させることができ、上記のように精度良い温度検出ができる。
【0031】
また、電槽の両側面の下部に形成した側面凹部25の下端部に電槽の両側面から突出しないように係合突部26を突設し、かつ装着アーム21の係合部22が側面凹部25内に納まるように構成したので、温度検知センサ14を装着した状態で電槽の側面から突出する部分が無いので、通風空間4を流れる冷却風の流れを阻害せず、高い冷却性能を保持できる。
【0032】
【発明の効果】
本発明の組電池の冷却装置によれば、以上のように組電池の上部から二次電池間の通風空間を通して下部に向けてダウンフローで冷却風を送風するようにしたので、各二次電池の発熱部位が集中する上部を先に冷却することで効果的に冷却でき、組電池を全体として効率的に冷却できるとともに上部と下部の温度ばらつきを抑制することができ、またダウンフローで冷却することで最高温度部位となる二次電池の下端部の温度を温度検知センサにて検出して送風手段を制御するので、組電池全体の温度を適正範囲に制御することができ、電池出力や充放電効率や電池寿命の低下を防止できる。また、ダウンフロー方式であるため、車室内の空気を取り入れて冷却風として送風する場合に、その送風ダクトをシンプルにできてコスト低下と省スペース化を図ることができる。
【0033】
また、本発明の二次電池によれば、電槽の底壁に、この底壁に比して薄肉の隔壁を介して電槽内空間と仕切られたセンサ配置凹部を設け、このセンサ配置凹部に温度検知センサを隔壁に圧接させて配置したので、上記のようにダウンフローで冷却する場合に最高温度部位となる二次電池の下端部の温度を検出することができ、しかも隔壁にて電槽内の密閉を保持できるとともに、その薄肉の隔壁に温度検知センサを圧接させているため、精度良くかつ応答性良く、電槽内部の温度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における組電池の冷却装置の概略構成図である。
【図2】同実施形態における温度検知センサの配置部の詳細縦断面図である。
【図3】図2のA−A矢視断面図である。
【図4】同実施形態における温度検知センサを示し、(a)は斜め上方から見た斜視図、(b)は斜め下方から見た斜視図である。
【図5】同実施形態における電槽の温度検知センサ配置部の正面図である。
【図6】図5の底面図である。
【図7】図5のB−B矢視図である。
【図8】従来例の組電池の冷却装置の概略構成図である。
【図9】同従来例における二次電池の部分縦断正面図である。
【符号の説明】
1 組電池
2 二次電池
4 通風空間
8 送風路
10 送風ファン
12 排風路
14 温度検知センサ
16 制御部
17 底壁
18 隔壁
19 センサ配置凹部
20 本体ブロック部
21 装着アーム
22 係合部
25 側面凹部
26 係合突部
Claims (5)
- 複数の角形の二次電池を通風空間をあけて並列配置して成る組電池において、該組電池の上部から通風空間を通って下部に向けて冷却風を送風する冷却風の送風手段を設け、前記二次電池の下端部に、該二次電池の下端部の温度を検出する温度検知センサを装着し、該温度検知センサによる検出温度に応じて送風手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする組電池の冷却装置。
- 前記二次電池は、密閉された角形の電槽内に発電要素が収容されたものからなり、前記電槽の底壁に、この底壁に比して薄肉の隔壁を介して前記電槽内空間と区画されたセンサ配置凹部を設け、このセンサ配置凹部に前記温度検知センサを隔壁に圧接させて配置したことを特徴とする請求項1記載の組電池の冷却装置。
- 検知部が内蔵された前記温度検知センサの本体ブロック部のほぼ全体を、前記センサ配置凹部内に収容させたことを特徴とする請求項2記載の組電池の冷却装置。
- 前記温度検知センサは、前記検知部が内蔵された本体ブロック部と、該本体ブロック部から両側上方に延出されるとともに先端部に係合部が設けられた弾性変形可能な装着アームとを有し、前記電槽の底部両側に、前記装着アームの係合部が係合可能な係合突部を設け、前記装着アームの係合部が前記係合突部に係合した状態で前記本体ブロック部が隔壁に圧接するように構成したことを特徴とする請求項2又は3記載の組電池の冷却装置。
- 前記電槽の両側面の下部に側面凹部を形成し、この側面凹部の下端部中央に前記電槽の両側面から突出しないように前記係合突部を突設し、かつ前記装着アームの係合部が前記側面凹部内に納まるように構成したことを特徴とする請求項4記載の組電池の冷却装置。
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