JP5907029B2 - 産業車両 - Google Patents

Description

本発明は、電池セルをケースに収容した電池ユニットと、カウンタウェイトとを備えた産業車両に関する。

電池セルを電力源として駆動する産業車両には、複数の電池セルを備える電池モジュールが搭載されている。この種の電池モジュールとしては、例えば、特許文献１に記載の電池モジュールが知られている。

特許文献１に記載の電池モジュールは、ハウジングの内部に複数の二次電池（電池セル）が収容されている。二次電池には、設定された圧力で開放されうる排気部材が設置されている。ハウジングには、排気ホールが形成されている。排気ホールには、排気ホールを塞ぐようにバルブ部材が設けられている。バルブ部材は、ハウジングの内圧が設定された圧力になると開放される。

特開２０１２−１０４４７１号公報

ところで、ハウジングの内圧が設定された圧力になってバルブ部材が開放されると、ハウジングの内部からは二次電池の内容物（例えば、電解液）などが排出物として排出されることがある。産業車両においては、電池モジュールから排出される排出物の拡散を抑制することが望まれている。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池セルが収容されるケースから排出される排出物の拡散を抑制することができる産業車両を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ケースと該ケースの内部に収容される電池セルとを有する電池ユニットと、カウンタウェイトと、を備えた産業車両であって、前記ケースには貫通孔が形成され、該貫通孔には前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに開放される圧力開放弁が設けられ、前記カウンタウェイトは、ブロック状をなす底部と、前記底部に立設された壁部と、前記壁部と間隔を隔てて前記底部に設けられた載置部とを備え、前記ケースは、前記貫通孔が前記壁部に対向するように前記載置部に配設されてなることを要旨とする。

これによれば、電池セルからケースの内部に気体が排出されると、ケースの内圧が上昇する。ケースの内圧が規定圧力を超えると、圧力開放弁が開放されることで、貫通孔から電池セルの内容物などの排出物が排出される。貫通孔から排出された排出物は、カウンタウェイトの壁部にぶつかり、排出物が周辺に拡散することが抑制されている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の産業車両であって、前記貫通孔における前記ケースの内部側の開口の中点は、前記貫通孔における前記ケースの前記壁部側の開口の中点よりも鉛直方向上方に位置することを要旨とする。

これによれば、排出された排出物がカウンタウェイトに当たって、一部がカウンタウェイトを越えてしまう場合であっても、貫通孔におけるケースの内部側の開口の中点と貫通孔におけるケースの壁部側の開口の中点が同じ高さにある場合に比べて、カウンタウェイトの壁部に当たってから壁部の鉛直方向上方の端部に至るまでの距離を長くすることができるため、壁部の鉛直方向上方の端部に至るまでに、排出物を冷却することができる。したがって、例えば、高温の気体を好適に冷却することができ、気体を液体に相変化させやすい。このため、気体の量が少なくなり、気体が周辺に拡散することが抑制される。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の産業車両であって、前記底部は、前記壁部と前記載置部との間において鉛直方向に凹む凹部を有し、前記凹部には、前記貫通孔から排出された液体が貯留されることを要旨とする。

これによれば、ケースの内部から液体が排出されたとき、凹部が液体を貯留する貯留部となる。また凹部をカウンタウェイトに形成することで、カウンタウェイトと別体として貯留部を設ける必要がなく、部品点数が削減される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の産業車両であって、前記凹部の底面は、前記壁部から前記載置部に向けて下り傾斜していることを要旨とする。

本発明によれば、電池セルが収容されるケースから排出される排出物の拡散を抑制することができる。

実施形態のフォークリフトを示す概略側面図。 実施形態の電源装置を概略的に示す斜視図。 実施形態の電源装置を概略的に示す図２の３−３線断面図。 実施形態の電池セルを示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は別例の貫通孔を示す断面図。

以下本発明の産業車両をフォークリフトに具体化した一実施形態について、図１〜図３に従って説明する。以下の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」は、フォークリフトの運転者がフォークリフトの前方を向いた状態を基準とした場合の「前」「後」「左」「右」「上」「下」を示すものとする。

図１に示すように、フォークリフト１０の車体１１の前下部には駆動輪１２が設けられているとともに、車体１１の後下部には操舵輪１３が設けられている。また、車体１１の前部には、荷役装置が設けられている。荷役装置を構成するマスト１４は、車体１１の前部に立設されているとともに、当該マスト１４にはリフトブラケット１５を介して左右一対のフォーク１６が設けられている。そして、フォーク１６は、マスト１４に連結されたリフトシリンダ１７の駆動により、リフトブラケット１５とともに昇降される。また、フォーク１６は、マスト１４に連結されたティルトシリンダ１８の駆動により、マスト１４とともに傾動される。フォーク１６には、積荷１９が搭載される。車体１１には、駆動輪１２の駆動源となる走行用モータＭ１と、フォーク１６の駆動源となる荷役用モータＭ２が搭載されている。

また、車体１１の中央には、運転室２０が設けられている。運転室２０には、作業者（運転者）が着座可能な運転シート２１が設けられている。運転シート２１の前方にはハンドル２２が設けられている。運転室２０の下部には、電源装置３０が搭載されている。以下、電源装置３０について詳細に説明を行う。

図２に示すように、電源装置３０は、積荷１９と釣り合いをとるカウンタウェイト４１と、電池ユニット５１を備えている。
カウンタウェイト４１は、直方体のブロック状をなす底部４２を備えている。底部４２には、直方体状の壁部４３が立設されているとともに、壁部４３から所定の間隔を隔てて電池ユニット５１が載置される載置部４４が設けられている。

図２及び図３に示すように、底部４２において、壁部４３と載置部４４の間には、底部４２の高さ方向（鉛直方向）に凹む凹部４５が形成されている。凹部４５の底面４５ａは、壁部４３から載置部４４に向けて下り傾斜している。カウンタウェイト４１は、例えば、鉄などの金属材料から形成されている。

図３に示すように、載置部４４には、電池ユニット５１が載置されている。電池ユニット５１は、四角箱状をなすケース５２の内部に複数の電池セル５３（リチウムイオン二次電池やニッケル・水素蓄電池などの二次電池）からなる電池モジュール５４、電池モジュール５４の制御を行うＥＣＵ５５及びリレーや配線などが収容されるジャンクションボックス５６が収容されている。ケース５２は、底板８２と、底板８２の周縁から立設された側壁５２ａからなる本体部８１と、本体部８１の開口部を閉塞する天板８３とから形成されている。

ケース５２の側壁５２ａの一つには、貫通孔５７が形成されている。貫通孔５７は、貫通孔５７から排出される排出物が鉛直方向下方に向かって排出されるように水平方向に対して斜状に形成されている。貫通孔５７には、ケース５２の内圧が規定圧力を超えたときに破断することで開放される圧力開放弁５８が設けられている。この「規定圧力」は、ケース５２の内圧が高まったときに、ケース５２の内圧によってケース５２が破損する前に圧力開放弁５８が破断するような圧力に設定される。貫通孔５７は、圧力開放弁５８によって閉塞されている。

図４に示すように、電池セル５３は、収容ケース６１の内部に電極組立体６２と、電解液６３が収容されている。収容ケース６１は、電極組立体６２を収容する有底矩形箱状のケース本体６４と、ケース本体６４の開口部を閉塞する矩形板状の蓋部材６５とから構成されている。蓋部材６５には、正極端子６６及び負極端子６７が突設されている。また、蓋部材６５には、蓋部材６５の厚み方向に貫通する貫通孔６８が形成されるとともに、この貫通孔６８には、収容ケース６１の内圧が規定圧力を超えたときに開放される弁６９が設けられている。なお、この「規定圧力」は、収容ケース６１の内圧が高まったときに、収容ケース６１が破損する前に弁６９が破断するような圧力に設定される。

電極組立体６２は、正極と負極を間にセパレータを介在させた状態で交互に積層してなる。電極組立体６２には、正極導電部材７０及び負極導電部材７１を介して正極端子６６及び負極端子６７が電気的に接続されている。

図３に示すように、電池ユニット５１は、貫通孔５７が形成された側壁５２ａがカウンタウェイト４１の壁部４３に対向するように載置部４４に載置されている。これにより、貫通孔５７は、カウンタウェイト４１と対向している。なお、「カウンタウェイト４１と貫通孔５７が対向している」とは、貫通孔５７の輪郭線を延長したときにこの輪郭線の少なくとも鉛直方向上方の部分がカウンタウェイト４１に投影される場合をいう。

つまり、貫通孔５７は、貫通孔５７の鉛直方向上方の部分が、壁部４３よりも、低い位置に設けられている。また、本実施形態の側壁５２ａは、カウンタウェイト４１の壁部４３と平行になるように設けられており、貫通孔５７は、壁部４３に対して鉛直方向下方に向けて斜めに形成されている。言い換えると、貫通孔５７におけるケース５２の内部側の開口５７ａの中点Ｐ１は、貫通孔５７におけるケース５２の外側（壁部４３側）の開口５７ｂの中点Ｐ２より鉛直方向上方に位置している。

したがって、貫通孔５７におけるケース５２の内部側の開口５７ａの中点Ｐ１と、貫通孔５７におけるケース５２の外側の開口５７ｂの中点Ｐ２とを結ぶ線を壁部４３まで延長した延長線Ｌ１は、貫通孔５７の２つの開口５７ａ，５７ｂが同じ高さに位置する場合における２つの開口５７ａ，５７ｂの中点を結ぶ線を壁部４３まで延長した延長線Ｌ２よりも距離が長いため、壁部４３に至るまでに、排出物が冷却されやすくなる。

次に、本実施形態のフォークリフト１０の作用について説明する。
電池セル５３に異常が生じた場合などに、収容ケース６１に設けられた弁６９が破断すると、ケース５２の内圧が上昇する。ケース５２の内圧が規定圧力を超えると、圧力開放弁５８が破断して開放されることで、貫通孔５７からは排出物が排出される。この排出物は、例えば、電池セル５３の内部で発生した気体や、電池セル５３の内容物である電解液６３などの液体が混合された霧状のものである。また、ケース５２内で電池セル５３が破損している場合には、電池セル５３を構成する収容ケース６１の一部や、端子６６，６７が貫通孔５７から排出される場合もある。

貫通孔５７から排出された液状の排出物は、壁部４３にぶつかる。壁部４３にぶつかった排出物は、重力にしたがって壁部４３を伝って凹部４５に流れて、凹部４５に貯留される。このため、凹部４５が貯留部として機能している。なお、凹部４５には、図示しない排出機構が設けられていてもよく、凹部４５に貯留された排出物を、この排出機構によって外部に排出してもよい。

また、貫通孔５７から排出された気体状の排出物は、壁部４３に至るまでに冷却されて、その一部は液体に相変化する。液体に相変化した排出物は、壁部４３にぶつかり、重力にしたがって壁部４３を伝って凹部４５に貯留される。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）カウンタウェイト４１は、貫通孔５７と対向する位置に配設されている。このため、例えば、貫通孔５７から液体が排出されると、この液体は、壁部４３にぶつかるため、遠くまで拡散することが抑制される。したがって、例えば、フォークリフト１０の使用時に、フォークリフト１０の周囲にある設備や、積荷１９などに液体が飛散することを抑制することができる。

（２）貫通孔５７は、鉛直方向に立設するケース５２の側壁５２ａに、貫通孔５７から排出される排出物が鉛直方向下方に向けて排出されるように形成されている。言い換えると、貫通孔５７におけるケース５２の内部側の開口５７ａの中点Ｐ１は、貫通孔５７におけるケース５２の外側の開口５７ｂの中点Ｐ２よりも鉛直方向上方に配置されている。したがって、排出された排出物が壁部４３に当たって、一部が壁部４３を越えてしまう場合であっても、壁部４３に当たってから壁部４３の鉛直方向上方の端部に至るまでの距離を長くすることができるため、壁部４３の鉛直方向上方の端部に至るまでに、排出物を冷却することができる。したがって、例えば、高温の気体を好適に冷却することができ、気体を液体に相変化させやすい。このため、気体の量が少なくなり、気体が周辺に拡散することが抑制される。

（３）貫通孔５７は、壁部４３に対して鉛直方向下方に向けて斜めに開口している。したがって、例えば、貫通孔５７から高温の気体が排出された場合には、壁部４３に至るまでに、気体が冷却されやすい。したがって、高温の気体を好適に冷却することができ、気体を液体に相変化させやすい。このため、気体の量が少なくなり、気体が鉛直方向上方に拡散することが抑制される。また、貫通孔５７から液体が排出されたときには、鉛直方向下方に位置している凹部４５に液体を適切に排出することができる。

（４）底部４２には、液体が貯留される凹部４５が設けられている。液体を貯留する凹部４５をカウンタウェイト４１に形成することで、カウンタウェイト４１と別体として貯留部を設ける必要がなく、部品点数が削減される。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、カウンタウェイト４１は、壁部４３のみから形成されていてもよい。この場合、電池ユニット５１は、車体１１に直接載置されるようにしてもよい。

○ 実施形態において、凹部４５に中和剤などを設けて、液体が貯留されたときにこの液体が中和されるようにしてもよい。
○ 実施形態において、ケース５２の鉛直方向下方に貫通孔５７を形成してもよい。この場合、ケース５２の鉛直方向下方に貯留された液体を貫通孔５７から排出することが可能となる。

○ 図５（ａ）に示すように、貫通孔５７は、ケース５２の内部側の開口５７ａの開口面積よりケース５２の外側の開口５７ｂの開口面積が大きくもよい。この場合、貫通孔５７の鉛直方向上方の部分を側壁５２ａの厚み方向に直線状に形成する一方で、貫通孔５７の鉛直方向下方の部分を側壁５２ａの厚み方向に対して鉛直方向下方に傾斜させることで、ケース５２の内部側の開口５７ａの中点Ｐ１がケース５２の外側の開口５７ｂの中点Ｐ２よりもが鉛直方向上方に位置する。また、図５（ｂ）に示すように、壁部４３と対向する側壁５２ａを底板８２から斜状に形成してもよい。この場合、側壁５２ａを底板８２から離れるにしたがい壁部４３に近づくように傾斜させることで、側壁５２ａの厚み方向に対して直線状に貫通孔５７を形成しても、貫通孔５７のケース５２の内部側の開口５７ａの中点Ｐ１がケース５２の外側の開口５７ｂの中点Ｐ２よりも鉛直方向上方に位置する。したがって、貫通孔５７を側壁５２ａの厚み方向に対して斜状に形成しなくても、ケース５２の内部側の開口５７ａの中点Ｐ１がケース５２の外側の開口５７ｂの中点Ｐ２よりも鉛直方向上方に位置する。また、ケース５２の側壁５２ａが底板８２から垂直に立設されている場合でも、ケース５２全体を壁部４３に向けて傾けて配置することで、壁部４３と対向する側壁５２ａが壁部４３に傾いて配置される。この場合でも、貫通孔５７を側壁５２ａの厚み方向に対して斜状に形成しなくても、ケース５２の内部の開口５７ａの中点Ｐ１がケース５２の外側の開口５７ｂの中点Ｐ２よりも鉛直方向上方に位置する。

○ 実施形態において、壁部４３の形状を変更してもよい。例えば、厚み方向の面が、円形状や、五角形状、六角形状などの多角形状などでもよい。
○ 実施形態において、貫通孔５７から気体しか排出されない場合や、カウンタウェイト４１とは別に貯留部を設ける場合には、カウンタウェイト４１の底部４２に凹部４５を形成しなくてもよい。

○ 貫通孔５７は、壁部４３に対して水平に開口してもよい。また、排出された排出物が壁部４３にぶつかることのできる範囲内で、壁部４３に対して鉛直方向上方に向けて斜めに開口していてもよい。

○ 貫通孔５７の断面形状は、どのような形状であってもよい。例えば、円や、三角形状、四角形状などの多角形状であってもよい。
○ 実施形態において、圧力開放弁として溶栓を用いてもよい。この場合、ケース５２の内部の温度が上がると、溶栓が溶解し、これによりケース５２の圧力が開放される。また、圧力開放弁として、形状記憶合金から形成された栓を用いてもよい。この場合、ケース５２の内部の温度が上がると、栓が変形し、この変形に伴い、ケース５２の内部の圧力が開放される。そして、ケース５２の内部の温度が低下すると、栓は元の形状に戻ることで、再度貫通孔５７を閉塞する。すなわち、圧力開放弁として、実施形態のように一度ケース５２内の圧力を開放したら使用できなくなる部材を用いてもよいし、再度使用できる部材を用いてもよい。

○ 本発明の産業車両を、フォークリフト１０以外の産業車両に具体化してもよい。例えば、パワーショベルなどに具体化してもよい。

Ｐ１，Ｐ２…中点、１０…フォークリフト、４１…カウンタウェイト、４３…壁部、４５…凹部、５１…電池ユニット、５２…ケース、５３…電池セル、５７…貫通孔、５７ａ，５７ｂ…開口、５８…圧力開放弁。

Claims (4)

1. ケースと該ケースの内部に収容される電池セルとを有する電池ユニットと、カウンタウェイトと、を備えた産業車両であって、
   前記ケースには貫通孔が形成され、該貫通孔には前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに開放される圧力開放弁が設けられ、
   前記カウンタウェイトは、ブロック状をなす底部と、前記底部に立設された壁部と、前記壁部と間隔を隔てて前記底部に設けられた載置部とを備え、
   前記ケースは、前記貫通孔が前記壁部に対向するように前記載置部に配設されてなることを特徴とする産業車両。
2. 前記貫通孔における前記ケースの内部側の開口の中点は、前記貫通孔における前記ケースの前記壁部側の開口の中点よりも鉛直方向上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の産業車両。
3. 前記底部は、前記壁部と前記載置部との間において鉛直方向に凹む凹部を有し、前記凹部には、前記貫通孔から排出された液体が貯留されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の産業車両。
4. 前記凹部の底面は、前記壁部から前記載置部に向けて下り傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の産業車両。