JP6464999B2 - In-vehicle battery device - Google Patents
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Description
本発明は、車載用バッテリ装置の構造に関する。 The present invention relates to a structure of an in-vehicle battery device.
近年、モータを駆動源とする電気自動車や、モータとエンジンを駆動源とするハイブリッド車両等の電動車両が多く用いられている。このような電動車両には、モータに電力を供給したり、モータが発電機として機能した際に発電した電力を充電したりする充放電可能なリチウムイオン電池等の二次電池が多く用いられている。リチウムイオン電池等の二次電池には過充電等によって発生したガスを放出するためのガス放出弁が設けられている。ガス放出弁から放出されたガスが車両内に流入すると、車両内のCO濃度が上昇してしまう。そのため、二次電池を収容する電池パックには、ガス放出弁から放出されたガスを車両外に排出するための排煙ダクトが接続されている。(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, an electric vehicle using a motor as a drive source and an electric vehicle such as a hybrid vehicle using a motor and an engine as drive sources are often used. In such an electric vehicle, a secondary battery such as a rechargeable lithium ion battery that supplies electric power to the motor or charges electric power generated when the motor functions as a generator is often used. Yes. A secondary battery such as a lithium ion battery is provided with a gas release valve for releasing a gas generated by overcharging or the like. When the gas released from the gas release valve flows into the vehicle, the CO concentration in the vehicle increases. Therefore, a smoke exhaust duct for discharging the gas released from the gas release valve to the outside of the vehicle is connected to the battery pack that houses the secondary battery. (For example, refer to Patent Document 1).
排煙ダクトは車両外に連通しているため、車両走行中に排煙ダクトの内部に外気や、異物が流入し、電池パック側へ流れていく場合がある。この場合、電池温度を検出するために配置されたサーミスタが実際の電池温度とは異なる外気温度を電池温度として読み取ってしまう可能性がある。また、排煙ダクトを介して電池パックの内部に異物が流入するおそれがある。このため、特許文献1に記載された電池パックの排煙構造では、一端が電池パックに接続され、他端が車両外に連通する排煙経路において、電池パック側の流路と、車両外部側の流路と、の間に流路断面積が小さい絞り流路を設けることで、電池パックの内部に外気、埃などの異物を入り難くすることが提案されている。 Since the smoke exhaust duct communicates with the outside of the vehicle, outside air or foreign matter may flow into the smoke exhaust duct while the vehicle is running, and may flow toward the battery pack. In this case, the thermistor arranged for detecting the battery temperature may read an outside air temperature different from the actual battery temperature as the battery temperature. Moreover, there is a possibility that foreign matter may flow into the battery pack through the smoke exhaust duct. For this reason, in the smoke removal structure for a battery pack described in Patent Document 1, a flow path on the battery pack side and a vehicle exterior side are provided in a smoke emission path in which one end is connected to the battery pack and the other end communicates with the outside of the vehicle. It has been proposed that a throttle channel having a small channel cross-sectional area is provided between the first and second channels to make it difficult for foreign matter such as outside air and dust to enter the battery pack.
ところで、車両が渡川するときや、浸水路を走行するときなどに、排煙ダクトの車両外へのガス排出口である排気口を介して水が浸入する可能性がある。特許文献1に記載された電池パックの排煙構造では、浸入した水が電池パックにまで到達する可能性がある。電池パックが浸水した場合、電池パック内に収容された二次電池が水に浸かり故障するおそれがある。 By the way, when the vehicle crosses the river or travels through the flooded water, there is a possibility that water may enter through the exhaust port that is a gas exhaust port of the smoke exhaust duct to the outside of the vehicle. In the smoke removal structure of the battery pack described in Patent Document 1, the infiltrated water may reach the battery pack. When the battery pack is submerged, the secondary battery housed in the battery pack may be submerged in water and break down.
そこで、本発明は、車両内に配置された二次電池内部で発生したガスを車両外に排出する排煙ダクトの排気口から水が侵入した場合であっても、二次電池が浸水することを抑制することを目的とする。 In view of this, the present invention allows the secondary battery to be submerged even when water enters the exhaust port of the smoke exhaust duct that discharges the gas generated inside the secondary battery disposed in the vehicle to the outside of the vehicle. It aims at suppressing.
本発明の車載用バッテリ装置は、内部で発生したガスを外部に排出する排ガス部をそれぞれ有する複数の二次電池と、前記各排ガス部から排出された前記ガスを収集する排煙流路と、前記各二次電池と前記排煙流路とを収容するケーシングと、を含み、車両内に搭載される電池パックと、一端が前記排煙流路に接続され、他端が車両外に連通し、前記ガスを前記車両外に排出する排煙ダクトと、前記車両内に配置された前記排煙ダクトの部分に設けられ、前記排煙ダクト内と前記車両内を連通する排水孔と、前記排煙ダクトに設けられる弁と、を備え、前記弁は、前記排煙ダクト内に配置された第1弁座と、前記排水孔の周囲に配置された第2弁座と、前記第1弁座または前記第2弁座に着座する1つの弁体と、を備え、前記ガスの発生が無い時には、前記弁体は前記第1弁座に着座して前記車両外と前記電池パックの間を塞ぎ、前記ガスが発生した際には、前記弁体は前記ガス圧力によって前記第1弁座から離れて前記電池パックと前記車両外との間を開き、かつ、前記第2弁座に着座して前記排水孔を塞ぐ、ことを特徴とする。 The in-vehicle battery device of the present invention includes a plurality of secondary batteries each having an exhaust gas part that exhausts the gas generated inside to the outside, a smoke exhaust channel that collects the gas exhausted from each exhaust gas part, A casing for accommodating each secondary battery and the smoke exhaust passage, and a battery pack mounted in the vehicle, one end connected to the smoke exhaust passage, and the other end communicating with the outside of the vehicle. A smoke exhaust duct for exhausting the gas to the outside of the vehicle, a drain hole provided in a portion of the smoke exhaust duct disposed in the vehicle, and a drain hole communicating the interior of the smoke exhaust duct with the interior of the vehicle; A valve provided in a smoke duct, the valve comprising: a first valve seat disposed in the smoke exhaust duct; a second valve seat disposed around the drain hole; and the first valve seat. Or a single valve body seated on the second valve seat, and generating no gas. Sometimes, the valve body is seated on the first valve seat to block between the outside of the vehicle and the battery pack, and when the gas is generated, the valve body is separated from the first valve seat by the gas pressure. The battery pack and the outside of the vehicle are opened apart, and seated on the second valve seat to close the drain hole.
本発明は、車両内に配置された二次電池内部で発生したガスを車両外に排出する排煙ダクトの排気口から水が侵入した場合であっても、二次電池が浸水することを抑制することができる。 The present invention suppresses infiltration of a secondary battery even when water enters from an exhaust port of a smoke exhaust duct that discharges gas generated inside the secondary battery disposed in the vehicle to the outside of the vehicle. can do.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の車載用のバッテリ装置100について説明する。図1は、車両40に搭載された本発明の実施形態における車載用バッテリ装置100の車両40上方から見た部分平面図であり、内部に収容されたリチウムイオン電池10が見えるようにケーシング15の一部を切り欠いて示してある。図2は、車両40に搭載された本発明の実施形態における車載用バッテリ装置100の車両40前方から見た部分側面図であり、内部に収容されたリチウムイオン電池10が見えるようにケーシング15の一部を切り欠いて示してある。図1,2に示すように、本実施形態のバッテリ装置100は、ケーシング15の中に、二次電池であるリチウムイオン電池10と排煙流路13とを収容し車両40内に搭載された電池パック20と、排煙流路13に接続される排煙ダクト17と、車両40内に配置された排煙ダクト17の部分に設けられ、排煙ダクト17内と車両40内を連通する排水孔36と、排煙ダクト17の中に設けられた弁30とを備えている。図1,2に示すように、電池パック20と、排煙ダクト17とは、車両後方部80、例えば、トランク下部の車両40内に搭載されている。なお、図1〜6において、上下、左右、前後の表示は、車両40の上下、左右、前後の各方向を示す。
Hereinafter, an in-
リチウムイオン電池10は、正極活物質層を含む正極板と、負極活物質層を含む負極板との間にセパレータを挟んで積層して渦巻き状に巻回した発電要素を、電解液と共に厚さの薄い角型の容器の中に収納したものである。図1,2に示すように、リチウムイオン電池10の容器の上面中央には、容器内の圧力が上昇すると破断、開口し、容器内のガスを容器の外部に逃がす排ガス部11が取り付けられている。ケーシング15には、リチウムイオン電池10が厚さ方向に複数積層されて収納され、積層されたリチウムイオン電池10の容器に取り付けられた排ガス部11の上部には、排ガス部11が破断、開口した際に容器の中から吹き出したガスが収集される排煙流路13が取り付けられている。図1,2に示すように、排煙流路13は、角型断面のダクト形状で、その一端はケーシング15から外部に突出した出口ノズル14となっている。
The
排煙流路13の出口ノズル14にはフランジ16を介して排煙ダクト17が接続されている。排煙ダクト17は、フランジ16に近い側の直線部17aとフランジ16から遠い側の湾曲部17bとを備えている。直線部17aは、出口ノズル14から車両左側に向って延び、湾曲部17bは、直線部17aから車両40のフロアパネル41に設けられた孔42に向って下方向に湾曲する。湾曲部17bの先端部分は、孔42に差し込まれ、排煙ダクト17の排気口18は車両40の外部に突出している。直線部17aには、第1弁座31と、第2弁座35と、弁体32とを含む弁30が配置されている。
A
図3は、排煙ダクト17の直線部17aの一部を分解して示した分解斜視図であり、一部は透視して描かれている。図3に示すように、直線部17aの弁30が配置されている部分の断面形状は、底板17cと、天井板17dと、車両前側側板17eと、車両後側側板17fとで構成される略四角断面を有している。直線部17aは、弁30から車両左側に向かう途中において、その断面形状が略四角断面から円形断面に変化している。直線部17aは、完全な水平では無く、電池パック20側が排気口18側に比べて若干低くなっている。車両前側側板17eには、排水孔36が設けられている。直線部17aは車両40内に配置されており、排水孔36は、排煙ダクト17内と車両40内を連通させる孔である。図4は、直線部17aの弁30が配置されている部分の断面図である。図3,4に示すように、弁30の第1弁座31は、平板状で中央に開口33を有する基板31aと、基板31aの開口33の周縁に形成された突出部であるシール部31bとを含んで構成されている。弁30の第2弁座35は、排水孔36の周囲の車両前側側板17eと、車両前側側板17eの排水孔36の周縁に形成された突出部であるシール部35aを含んで構成されている。弁30の弁体32は、平板状の弁体本体32aと細長状のヒンジ部32bを含んで構成されている。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a part of the
図3に示すように、直線部17aには、第1弁座31の基板31aが、底板17cに対して略垂直に接続されている。また、第1弁座31の基板31aは、直線部17aのダクト軸方向に対して45°程度傾斜して接続されている。図3の矢印91及び図4に示すように、弁体32の細長状のヒンジ部32bは、第1弁座31の基板31aと車両前側側板17eとの接続部分の近傍の位置に、底板17cに対して略垂直に取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the
弁体32の弁体本体32aは、ヒンジ部32bを回転軸として、回転可能となっている。弁体本体32aは回転移動し、第1弁座31のシール部31bの表面に当接して開口33を覆うことが可能である。すなわち、弁体32は、開口33を開閉可能である。また、弁体本体32aは回転移動し、第2弁座35のシール部35aの表面に当接して排水孔36を覆うことが可能である。すなわち、排水孔36は、弁体32によって覆うことができる位置に配置されており、弁体32によって開閉可能である。
The
リチウムイオン電池10のガスの発生が無い時、つまり、通常の状態においては、弁体本体32aは、第1弁座31のシール部31bの表面に当接して開口33を覆っている。これは次の理由による。前述したように、弁30が設けられている直線部17aは、完全な水平では無く、電池パック20側が排気口18側に比べて若干低くなっている。したがって、弁体本体32aは、自重によって第1弁座31のシール部31bの表面に押し付けられることになるためである。また、車両40が走行すると、車両40内が負圧となり、車両40の外の空気である外気が排煙ダクト17の排気口18から車両40の中に配置されている電池パック20に向かって逆流し、電池パック20の内部に流れ込もうとする。すると、自重によって第1弁座31のシール部31bの表面に当接している弁体本体32aの電池パック20の側と排気口18の側に差圧が発生し、この差圧により、弁体本体32aは、さらに第1弁座31のシール部31bの表面に押し付けられることになる。
When no gas is generated in the
次に、図5を用いて、リチウムイオン電池10のガスの発生が無い、通常の状態において、排煙ダクト17に水が浸入した時の、弁30の状態と水の排出経路ついて説明する。前述した通り、通常の状態においては、図5に示すように、弁体本体32aは、第1弁座31のシール部31bの表面に当接して開口33を覆っている。すなわち、弁体32が第1弁座31に着座して車両40外と電池パック20の間を塞いでいる。また、弁体32が第2弁座35から離れて排水孔36を開いている。図5における、白抜きの矢印は、水の経路を示している。車両40が浸水路等を走行したことによって、排煙ダクト17の排気口18から水が入ると、水は排煙ダクト17内を、電池パック20側に向かって進んでくる。開口33は弁体32によって塞がれているので、排煙ダクト17内に浸入した水は、排煙ダクト17の車両前側側板17eに設けられた排水孔36を通って、排煙ダクト17外に速やかに排出される。したがって、水が電池パック20まで侵入することがなく、リチウムイオン電池10の故障を防ぐことができる。また、排煙ダクト17内部に侵入した水の量が多い場合や、水圧が高い場合であっても、水が、弁30を越えて、電池パック20まで侵入することを防ぐことができる。
Next, the state of the
次に、図6を用いて、リチウムイオン電池10からガスが発生した際の、弁30の状態とガスの排出経路ついて説明する。短絡等によりリチウムイオン電池10の内部でガスが発生し、容器内部の圧力が上昇した際には、容器の上面中央に設けられた排ガス部11が破断、開口し、ガスは排煙流路13を通って排煙ダクト17に流れる。この際、ガスの圧力によって弁体本体32aは、図6に示すように車両前側側板17eに向けて回転し、第2弁座35のシール部35aの表面に押し付けられた状態となる。すなわち、弁体32が第2弁座35に着座した状態となり、排水孔36が塞がれる。また、弁体32が第1弁座31から離れて電池パック20と車両40外との間が開いた状態となる。図6における、太線の黒の矢印は、ガスの経路を示している。ガスは、弁体本体32aが車両前側側板17eに回転したことにより解放された開口33を通って、排煙ダクト17の排気口18に向かって流れ、車両40の外部に排出される。また、排煙ダクト17内と車両40内を連通している排水孔36は塞がれているため、ガスが、排水孔36を通って、車両40内に流出されることを防ぐ。
Next, the state of the
以上説明した実施形態のバッテリ装置100によれば、リチウムイオン電池10内部で発生したガスを車両40外に排出する排煙ダクト17の排気口18から水が侵入した場合であっても、電池パック20の中に水が浸入することを抑制できるため、リチウムイオン電池10の故障を防ぐことができる。したがって、車両40の信頼性向上、安全性向上につながる。また、電池パック20に対して防水用の保護部品が不要であるため、電池パック20の重量低減、小型化が可能になる。また、ガスを車両40外に排出する時は、弁体32が車両40外と電池パック20の間を開き、ガスを確実に車両40外に排出させるとともに、弁体32が排煙ダクト17内と車両40内を連通する排水孔36を塞ぐので、車両40内にガスが流出されることが無く安全である。
According to the
以上説明した実施形態のバッテリ装置100では、図3に示すように、車両前側側板17eに設けられた排水孔36は、天井板17dと底板17cのそれぞれからの距離が同じ程度、すなわち、上下方向において真ん中程度に設けられている。別の構成として、排水孔36を、弁体32が覆うことができる範囲で、なるべく底板17cに近い部分に設ける構成であってもよい。この構成の場合、排水孔36からより効果的に水の排出が行われ、電池パック20側への水の浸入が抑制される。
In the
また、以上説明した実施形態のバッテリ装置100では、リチウムイオン電池10のガスの発生が無い、通常の状態においては、弁体本体32aは、自重によって第1弁座31のシール部31bの表面に当接するものとして説明したが、以下説明するように、単に自重で当接させるのみでなく、弱い吸着力で弁体本体32aを第1弁座31のシール部31bに吸着させてもよい。
Further, in the
この場合、図4に示す第1弁座31の基板31aとシール部31bをポリプロピレン(PP)製とし、弁体本体32aをオレフィン系エラストマー(TPO)製とする。すると、自重で弁体本体32aが第1弁座31のシール部31bに接している間に、ポリプロピレン(PP)製のシール部31bとオレフィン系エラストマー(TPO)製の弁体本体32aとの間に弱い吸着力が発生する。この吸着力は、リチウムイオン電池10のガスの発生が無い、通常の状態において、車両40の走行による振動で弁体本体32aがバタつかない程度の吸着力であり、リチウムイオン電池10の内部で発生したガスが排煙ダクト17に流入する際の圧力によって剥がれる程度の吸着力である。
In this case, the
以上説明した実施形態は、リチウムイオン電池10のガスの発生が無い、通常の状態において、弁体本体32aの第1弁座31のシール部31bへの当接が好適に維持され、車両40外と電池パック20との間を塞いだ状態が維持されるので、排煙ダクト17内に浸入した水が、弁30を越えて、電池パック20まで侵入することを効果的に抑制することができる。
In the embodiment described above, the contact of the
10 リチウムイオン電池、11 排ガス部、13 排煙流路、14 出口ノズル、15 ケーシング、16 フランジ、17 排煙ダクト、17a 直線部、17b 湾曲部、17c 底板、17d 天井板、17e 車両前側側板、17f 車両後側側板、18 排気口、20 電池パック、30 弁、31 第1弁座、31a 基板、31b シール部、32 弁体、32a 弁体本体、32b ヒンジ部、33 開口、35 第2弁座、35a シール部、36 排水孔、40 車両、41 フロアパネル、42 孔、50 車室、61 本体、62 上半部分、80 車両後方部、91,92 矢印、100 バッテリ装置。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
内部で発生したガスを外部に排出する排ガス部をそれぞれ有する複数の二次電池と、前記各排ガス部から排出された前記ガスを収集する排煙流路と、前記各二次電池と前記排煙流路とを収容するケーシングと、を含み、車両内に搭載される電池パックと、
一端が前記排煙流路に接続され、他端が車両外に連通し、前記ガスを前記車両外に排出する排煙ダクトと、
前記車両内に配置された前記排煙ダクトの部分に設けられ、前記排煙ダクト内と前記車両内を連通する排水孔と、
前記排煙ダクトに設けられる弁と、
を備え、
前記弁は、前記排煙ダクト内に配置された第1弁座と、前記排水孔の周囲に配置された第2弁座と、前記第1弁座または前記第2弁座に着座する1つの弁体と、を備え、
前記ガスの発生が無い時には、前記弁体は前記第1弁座に着座して前記車両外と前記電池パックの間を塞ぎ、
前記ガスが発生した際には、前記弁体は前記ガス圧力によって前記第1弁座から離れて前記電池パックと前記車両外との間を開き、かつ、前記第2弁座に着座して前記排水孔を塞ぐ
ことを特徴とする車載用バッテリ装置。 An in-vehicle battery device,
A plurality of secondary batteries each having an exhaust gas part for discharging gas generated inside to the outside, a smoke exhaust passage for collecting the gas exhausted from each of the exhaust gas parts, each secondary battery and the exhaust gas A casing for housing the flow path, and a battery pack mounted in the vehicle,
One end is connected to the smoke exhaust passage, the other end communicates with the outside of the vehicle, and a smoke exhaust duct for discharging the gas to the outside of the vehicle;
A drainage hole provided in a portion of the smoke exhaust duct disposed in the vehicle, and communicating between the smoke exhaust duct and the vehicle;
A valve provided in the smoke exhaust duct;
With
The valve includes a first valve seat disposed in the smoke exhaust duct, a second valve seat disposed around the drain hole, and one seated on the first valve seat or the second valve seat. A valve body,
When the gas is not generated, the valve body is seated on the first valve seat to block between the outside of the vehicle and the battery pack,
When the gas is generated, the valve body is separated from the first valve seat by the gas pressure, opens between the battery pack and the outside of the vehicle, and sits on the second valve seat to An in-vehicle battery device characterized by closing a drain hole.
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