JPH10255735A

JPH10255735A - 電池保持装置

Info

Publication number: JPH10255735A
Application number: JP5666897A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Eto; 豊彦江藤; Katsuhisa Hasegawa; 勝久長谷川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 1998-09-25
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JP3861358B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電池で発生したガスの排出用に専用の配管が
必要であるために、高価であり、また装置が大型化す
る。【解決手段】複数の電池支持壁たるバルクヘッドが平
行にならんでいる。各バルクヘッドの支持板１６は電池
支持孔１８にて電池１０の円筒面を支持している。バル
クヘッドの２つの壁部材を用いて、電池の端面のガス排
出口を空間内に含むように、密閉空間が形成されてい
る。ガス排出口から排出されたガスは、上記密閉空間を
通り、排気チューブ２６を通って車外へ放出される。バ
ルクヘッドとガス排出手段を一体化したことにより、排
気用の専用配管が必要ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車等の電
動車両への搭載される電池の保持に適する電池保持装置
に関し、特に、電池内でガスが発生したときにこのガス
を適切に処理する機能を備えた電池保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動車両例えば電気自動車には、車両推
進用の電力をモータ等に供給するための電池が搭載され
る。通常、電池は電池保持装置によって車体内部の所定
の位置に保持される。電池保持装置は、適宜必要に応
じ、電池を衝撃から保護する機能、電池に伝わる振動を
抑制する機能、電池が水滴等にさらされるのを防ぐ機能
などを実現するための構成を有する。

【０００３】電動車両に搭載される電池には、その内部
でガスを発生させるものがある。例えばNiMH電池は、過
充電状態または過放電状態に至るとその内部で水素ガス
が発生することがある。内部でガスが発生しうる電池に
は、通常、発生したガスを電池外部に逃がす手段例えば
防爆弁が設けられている。電池から発生したガスは、例
えば車室内に漏れたときに車室の居住性を悪化させるな
どの悪影響の原因になる可能性がある。そこで、電動車
両には電池の充電状態（ＳＯＣ）を管理する制御装置が
設けられ、電池が過充電状態または過放電状態に至らな
いようにすることにより、ガスの発生が防止されてい
る。しかし、上記制御装置に加え、さらに、電池のＳＯ
Ｃの管理を補助する機能であって、当該管理に何らかの
フェイルがあって電池からガスが発生したとしてもこの
ガスを適切に処理する機能を備えることが好ましい。

【０００４】例えば、特開昭６３−１４２８９７号公報
の第１図には、複数個のバッテリを筐体内に保持する密
閉筐体が開示されている。同装置には、各バッテリのガ
ス吐き出し口と筐体外部を連通する金属製または合成樹
脂製の排出パイプが設けられている。これにより、バッ
テリから発生したガスが排出パイプから筐体外に排出さ
れ、筐体内のガス濃度の上昇が防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の装置は、電池を保持する機能とは別個にガスを排出
する機能を有する必要がある。すなわち、一つ一つの電
池と装置外とを連通するガス用の専用配管が必要であ
る。専用配管用の部品コストがかかり部品点数も増える
ので装置が複雑かつ高価となり、また、専用配管用のス
ペースが必要なために装置が大型化するという問題があ
る。

【０００６】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、電池を保持する保持構造の改変によ
り、電池内で発生したガスを適切に処理することがで
き、低コストで小型化可能な電池保持装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電池保持装置
は、電池内で発生したガスを排出するためのガス排出部
を有する筒型の電池を保持する装置であって、所定距離
を隔てて対向する一対の壁部材を含み、両壁部材の少な
くとも一方に電池の筒部外形と密接する形状の電池支持
孔が設けられた電池支持壁を有し、前記一対の壁部材を
用いて装置内の他部分から隔てられたガス放出空間が形
成されている。電池支持壁は、前記ガス排出部が両壁部
材の間であって前記ガス放出空間内に位置するように電
池を前記電池支持孔にて支持し、電池内で発生したガス
が前記ガス放出空間に放出される。

【０００８】本発明では、電池を支持する部材によっ
て、電池内に発生したガスを放出すべき空間が形成され
る。放出されたガスは、適宜、適切な処理手法を用いて
処理すればよい。例えば、ガス放出空間と外部を連通す
る排出路を設けておき、この排出路から随時排出しても
よい。また、ガス放出空間にガスを溜めておき、適宜、
外部に排出してもよい。また、ガスの滞留と排出を制御
する弁等を設け、必要に応じてガスを排出してもよい。
さらにまた、上記ガス放出空間内でなんらかの処理を行
ってガスを変化させてしまってもよい。

【０００９】本発明によれば、電池を保持するための構
成に、ガスを処理するための構成が一体化される。従っ
て、ガス処理用の専用配管またはこれに類する部品が不
要となり、電池保持装置のコストを低下させることがで
きる。また、ガス処理用の専用配管等を設けるためのス
ペースが不要であり、電池保持装置を小型化することが
可能となる。

【００１０】本発明の電池支持壁の具体的構成には、幾
つかの例が考えられる。一例では、一対の壁部材の一方
に電池支持孔が設けられ、電池支持孔に電池がはめ込ま
れる。電池の端面やその付近にガス排出口を設けてお
く。これにより、一対の壁部材の間にガス排出口が位置
する。

【００１１】また、他の例では、電池支持壁の一対の壁
部材の両方に、互いに対向する位置に電池支持孔が設け
られる。電池の筒部にガス排出口を設けておく。電池支
持壁を貫通するようにして、すなわち、一対の壁部材を
串刺すようにして、電池が支持壁に支持される。ガス排
出口が一対の壁部材の間に位置するように、電池を位置
決めする。

【００１２】また、さらに他の例では、電池支持壁の一
対の壁部材の両方に、互いに対向する位置に電池支持孔
が設けられる。電池の端面やその付近にガス排出口を設
けておく。一方の壁部材の電池支持孔には一つの電池の
正極側がはめ込まれ、他方の壁部材の電池支持孔には他
の電池の負極側がはめ込まれる。２つの電池は支持壁内
部で接続されている。これにより、２つの電池が直列接
続された状態で電池支持壁に支持され、かつ、電池のガ
ス排出口が一対の壁部材の間に位置する。

【００１３】なお、本発明の電池保持装置には複数の電
池支持壁を設けることができる。上記の例やその他の本
発明の範囲内の構成のうちのどれを採用するかは、電池
支持壁ごとに決められる。例えば、下記の実施の形態で
は、２つの電池支持壁が上記の一番目の例の構成を有
し、他の２つの電池支持壁が上記の三番目の例の構成を
有している。また、本発明の電池保持装置では、一つの
電池支持壁が、適当な配置で複数の電池を支持すること
ができる。そして、上記と同様に、本発明の範囲内のど
のような構成を採用するかは、電池支持孔ごとに決めら
れる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明
する。

【００１５】図１は、保持対象の電池を示している。電
池１０は、長さＬ、直径Ｄの円筒形状であり、一方の端
面に正極が、他方の端面に負極が設けられている。本実
施形態の電池保持装置は、３つの電池１０を縦列に連結
した状態、すなわち、電池モジュール１１の状態で保持
する。そして本装置は、９本の電池モジュール１１を保
持することにより、合計２７個の電池を保持する。各電
池１０の正極側の端面には、正極端子の近傍に小径のガ
ス排出口１２が設けられている。排出口が設けられた箇
所の電池内部には防爆弁（図示せず）がある。電池内に
ガスが発生し内部の圧力が所定レベルに達したとき、防
爆弁が作動して発生ガスを電池外へ逃がす。

【００１６】図２は、電池を保持した状態の電池保持装
置の全体構成を示す斜視図である。また、図３は、図２
の装置をラインＸ−Ｘに沿って縦に切断した断面図であ
る。両図を参照して保持装置の構成を説明する。図２に
示すように、電池保持装置２には、電池支持壁としての
バルクヘッドが４個、互いに平行に設けられている。４
個のバルクヘッドは、両側に設けられたサイドバルクヘ
ッド４、６、および両サイドバルクヘッドの間に設けら
れた２個の中間バルクヘッド８である。各バルクヘッド
の外観は平板状の直方体である。そして、隣り合うバル
クヘッドの間隔は、電池１０が保持状態において両側の
バルクヘッドに跨るように、電池１０の長さＬに応じて
設定されている。各バルクヘッドは、図示されない台ま
たはケース内に、適当な固定具などを用いて固定されて
いる。そして、台またはケースは、車両のフロア下やラ
ゲージ内などに収容される。

【００１７】サイドバルクヘッド４の内部は中空であ
る。同ヘッドは、電池１０の軸方向（長手方向）と交差
し、互いに平行で対向する外板１４および支持板１６を
有する。支持板１６には、図示のように、３×３の配列
で９個の電池支持孔１８が設けられている。電池支持孔
１８部分では、支持板１６の円形の開口にゴム製のシー
ルリング２０が取り付けられている。シールリング２０
はリング形状を有し、外周にそって溝が設けられてい
る。この外周溝に支持板１６がはまり込んでいる。シー
ルリング２０の内径、すなわち、電池支持孔１８の内径
は、電池１０の外径Ｄとほぼ等しい。ただし、電池支持
時の適当なゴム圧縮量を考慮して、支持孔内径は電池外
径Ｄよりも小さく設定されている。電池支持孔１８に
は、電池１０がはめ込まれている。これにより、電池１
０が、その円筒面の端部付近にて支持板１６に支持され
ている。シールリング２０は圧縮され、電池１０の円筒
面とシールリング２０が密接している。また、シールリ
ング２０は、電池１０へ伝わる車体の振動を抑制する機
能を持つ。

【００１８】支持板１６と、外板１４と、その他の上下
面や側面の板４ａ〜４ｃを用いて、装置内の他の部分か
ら隔てられた密閉空間（ガス放出空間）が形成されてい
る。より具体的には、支持板１６と外板１４を備える中
空のサイドバルクヘッド４と、支持板１６の電池支持孔
１８を塞ぐ電池１０自身とによって密閉空間が形成され
ている。電池１０の正極側端面のガス排出口１２は、こ
の密閉空間内に位置している。

【００１９】その他、図３に示すように、サイドバルク
ヘッド４の外板１４は脱着可能である。外板１４は、図
示しないボルトなどの固定具を用いてサイドバルクヘッ
ド４に取り付けられている。外板１４の縁部分と、ヘッ
ドの上下面や側面の板４ａ〜４ｃの端部との間には、ゴ
ム製の外板シール１４ａが介在している。外板シール１
４ａは、外板１４の縁に沿って延びる細長い形状を有す
る。外板シール１４ａは、バルクヘッド内の密閉を確実
にするために設けられている。

【００２０】サイドバルクヘッド６の構成は、サイドバ
ルクヘッド４と対称である。なお、対称の基準面は、電
池１０の円筒軸と直交する面である。

【００２１】中間バルクヘッド８は、サイドバルクヘッ
ド４と同様の外形寸法を有する。ただし、ヘッドの厚み
（すなわち上下面や側面の板の幅）はサイドバルクヘッ
ド４と異なる。また、中間バルクヘッド８も中空形状を
有する。中間バルクヘッド８は、電池１０の軸方向と交
差する２つの面の両方ともが支持板１６である。支持板
１６の構成は、サイドバルクヘッド４と同等であり、９
個の電池支持孔１８を有し、各電池支持孔１８にはシー
ルリング２０が取り付けられている。なお、９個の電池
支持孔１８の支持板上での位置もサイドバルクヘッド４
と同等である。中間バルクヘッド８の２枚の支持板１６
には、それぞれ別の電池１０がはめ込まれている。図３
を参照すると、中間バルクヘッド８の一方の支持板１６
は、ある電池１０の負極側の端面付近を支持している。
他方の支持板１６は、もう一つの電池１０の正極側の端
面付近を支持している。２つの電池１０は、中間バルク
ヘッド８の内部で直列に接続されている。中間バルクヘ
ッド８の場合、２枚の支持板１６を用いて、２つの電池
１０の端面部分を空間内に含む密閉空間が形成されてい
る。

【００２２】各バルクヘッドの上面の中央部には、円筒
形の排気ボス２２が突設されている。排気ボス２２に
は、ヘッド内部空間とヘッド外部とを連通する排気口２
４が設けられている。排気口２４は、排気ボス２２およ
びヘッド上部を貫通する円形の孔である。排気ボス２２
には屈曲自在な排気チューブ２６の一端がはめ込まれて
いる。排気チューブ２６の内面は、排気ボス２２の外周
面と密着している。４本の排気チューブ２６は束ねら
れ、車両外部へと向かって延びている。図示しない排気
チューブ２６の他端は、車体底面の近傍であって、排気
チューブ２６を通ったガスを車外へ排出可能な場所に固
定されている。

【００２３】次に、電池保持装置２に電池１０を保持さ
せる手順を説明する。まず、３個の電池１０を縦列に並
べた図１の電池モジュール１１が準備される。前後に並
ぶ電池１０は、機械的に連結されるとともに、電気的に
直列接続される。本実施形態では、機械的および電気的
な接続を確実にするために、図４に示す導電性の連結部
材２８が用いられている。連結部材２８は例えば薄板状
の金属製であって略円筒形状を有する。連結部材２８に
は、一方から電池１０ａの正極端子が接触し、他方から
電池１０ａの負極端子が接触している。まず、電池１０
ａと連結部材２８が電池端面上の×印を付した位置でス
ポット溶接される。それから電池１０ｂが連結部材２８
にはめ込まれ、円筒面上の×印を付した位置でスポット
溶接される。連結部材２８には、ガス排出口１２を塞い
でしまいガス排出が不可能とならないように、孔２８ａ
が設けられている。図４には、ガス排出口１２から電池
モジュール１１外部へのガスの経路が矢印で示されてい
る。なお、図４では、各部材を離して示しているが、実
際には上記の如く各部材が接触している。また、上記の
連結部材２８は、図１〜図３では図示を省略されてい
る。その他、電池の絶縁性を高めるためや、水分からの
保護のために、電池モジュール１１全体の外周をハロン
チューブなどのカバーで覆ってもよい。この場合には、
ハロンチューブの外側円筒面の直径が、電池の外径に相
当する。

【００２４】電池モジュール１１を保持するにあたって
は、サイドバルクヘッド４、６の外板１４が取り外され
る。そして、サイドバルクヘッド４側からサイドバルク
ヘッド６へ向けて、９本の電池モジュール１１が電池支
持孔１８に挿通される。各電池モジュール１１の両端部
がそれぞれサイドバルクヘッド４、６内の所定位置に位
置決めされる。これにより、９本の電池モジュール１１
が４枚のバルクヘッドを串刺しにしたことになる。モジ
ュール中の電池同士の接続部は、中間バルクヘッド８に
おける２枚の支持板１６の間に位置している。このよう
な位置決めにより、すべての電池１０の正極端子付近の
ガス排出口１２が、いずれかのバルクヘッドの内部空間
の中に位置する。また、図３に示されるように、各電池
１０の円筒面の一端付近と他端付近がそれぞれ支持板１
６に支持されるので、各電池１０はぐらつかず安定す
る。

【００２５】電池支持孔１８への挿通の際、水平方向ま
たは垂直方向に隣り合う電池モジュール１１が、正負極
を逆方向にして挿通される。図５は、サイドバルクヘッ
ド４側から見た図であり、電池モジュール１１の正負極
の配置を示している。右上の電池モジュール１１は、正
極を先頭に挿通されており、図には、後端の負極が見え
る。上段中央、中段右側の電池モジュール１１は、正負
極の方向が逆であり、図中では正極が見えている。９本
の電池モジュール１１は、サイドバルクヘッド４、６内
で電気的に接続される。図５の実線は、サイドバルクヘ
ッド４内での接続を示している。また、図５の点線は、
サイドバルクヘッド６内での接続を示している。このよ
うな接続により、９本の電池モジュール１１が、すなわ
ち２７個の電池１０が直列に接続される。

【００２６】なお、電池モジュール１１間の接続に関す
る構成は、図３に示されている。電池モジュール１１の
両端面には、導電性の接続部材３０が取り付けられてい
る。接続部材３０は金属製であり円板型の形状を有す
る。接続部材３０は、電池モジュール１１をバルクヘッ
ドの電池支持孔１８に挿通する前に取り付けることが好
ましい。接続部材３０には円柱形の接続ボス３２が突設
され、接続ボス３２には、電池モジュール１１の長手方
向と交差する方向の貫通孔が設けられている。隣り合う
電池モジュール１１の接続ボス３２の貫通孔にバスバー
３４が挿通されている。すなわち、バスバー３４は２つ
の接続部材３０を串刺している。バスバー３４は金属製
であって導電性を有し、従って、バスバー３４によって
隣り合う電池モジュール１１が電気的に接続される。な
お、接続部材３０には、電池端面のガス排出口１２を塞
いでしまわないように、ガスが通る溝あるいは孔が設け
られている。

【００２７】バスバー３４を取り付けた後、サイドバル
クヘッド４、６の外板１４を取り付け、ヘッド内をヘッ
ド外部から隔てられた空間とする。外板１４とサイドバ
ルクヘッド４、６の上下面や側面の板との間には、ゴム
製の外板シール１４ａが介在される。以上により、電池
装置２が電池１０を保持した状態となる。なお、直列接
続された２７個の電池のうちの両端の電池は、適宜、車
両内の電気機器と接続される。例えば、車両推進用のモ
ータや、電池１０への充電用の電気を発電する発電器
と、インバータ等を介して接続される。また、隣り合う
バルクヘッドの間の空間は、電池１０の冷却／暖機用の
媒体（空気）などを流動させるために用いられる。例え
ば、図３に示すように、冷却風を下側から上側に流す。
これにより、媒体と電池１０の間で熱交換が行われる。
そして、電池１０が、好適な管理目標の温度に冷却／暖
機される。

【００２８】次に、本実施形態のガス排出に関する動作
を説明する。通常は、電池１０を使用してモータ等を駆
動していても、電池１０内部でガスが発生することはな
い。駆動システムの制御装置が電池の充電状態（ＳＯ
Ｃ）を管理しており、電池１０が過充電状態や過放電状
態に至ることがないからである。しかし、なんらかの原
因により、例えば、上記のＳＯＣ管理のフェイルによ
り、電池１０内でガスが発生することがありうる。この
とき、本実施形態による、制御装置のＳＯＣ管理を補助
する機能、すなわち発生したガスを適切に処理する機能
が発揮される。

【００２９】電池１０内のガス圧力が所定レベルに達す
ると、防爆弁が作動して正極側の電池端面のガス排出口
１２からガスが排出される。本実施形態では、電池１０
がNiMH電池であり、水素ガスが発生するものとする。ガ
ス排出口１２から排出されたガスは、バルクヘッド内部
を上昇する。ここで、各バルクヘッドの内部は、装置の
他の部分から隔てられた空間である。すなわち、サイド
バルクヘッド４、６では、支持板１６と外板１４を用い
て密閉空間が形成され、中間バルクヘッド８では２枚の
支持板１６を用いて密閉空間が形成されている。従っ
て、ガスは、バルクヘッドから外へ漏れることなく、ヘ
ッド上部の排気口２４に至り、排気チューブ２６を通っ
て車外へ排出される。

【００３０】以上、本実施形態の電池保持装置について
説明した。この電池保持装置は、平板状で中空なバルク
ヘッドを主な構成要素としており、軽量で簡単な構造を
有する。しかし、この構造は、各電池１０をその両端付
近で確実に支持でき、信頼性が高い。構造が簡単であり
部品点数も少ないので、組立容易であって安価である。
さらに、隣り合うバルクヘッドの間に媒体（例えば空
気）を流動させて、電池を容易に冷却／暖機することが
できる。電池と媒体の接触面が大きくとれ、媒体流量も
多くとれるので、電池の温度管理が容易である。温度を
好適に管理することにより、電池の寿命延長などを図る
ことができる。

【００３１】そして、本実施形態の特徴として、バルク
ヘッド内の空間が、すなわち、支持板１６と外板１４、
または２枚の支持板１６を用いて形成される空間が、電
池内で発生したガスの放出場所として使用される。従っ
て、電池を支持するための構成である支持板１６など
が、発生ガスの放出場所をも形成している。本実施形態
では、従来のように一つ一つの電池のガス吐き出し口と
装置外部とを連通する排気用の専用配管を設ける必要が
ない。特にバルクヘッドの内部空間を利用して９個の電
池のガス排出口から放出されたガスを一つに集め、一本
のチューブで車外に排出しているので、構造が簡単であ
る。このように、本実施形態によれば、電池支持機能の
ための構成とガス処理機能のための構成が簡単な構造に
て一体化されるので、電池保持装置が安価となる。ま
た、従来のような専用配管が不要なので保持装置の小型
化が可能となる。全体として見たときには、本装置は、
簡単で信頼性が高く組立容易な構造を有し、かつ、冷却
／暖機が容易な構造を有し、さらに、上記のガス排出構
造の採用により安価となり小型化可能である。

【００３２】なお、本発明において、電池の数や配置は
任意であり、上記の実施形態の構成に限定されない。ま
た、電池の形状は任意であり、円筒形でなくとも、多角
形などでもよい。ただし、電池の形状に合わせた電池支
持孔をバルクヘッドに設けることが必要である。また、
本実施形態では３つの電池を並べて電池モジュールを形
成した。これは主として組み立てを容易とするためであ
る。しかし、電池モジュールを形成せず、電池を単品ず
つ装置に保持させてもよいことはもちろんである。ま
た、本実施形態では電池を水平方向に配置して支持した
が、変形例においては、電池を縦方向や斜め方向に配置
して支持してもよい。また、本実施形態の電池保持装置
は、複数個、車両に搭載されてもよい。その他、本発明
は、電動車両以外にも同様に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】保持対象の電池を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施形態に係る電池保持装置が電池
を保持した状態を示す斜視図である。

【図３】図２の装置をラインＸ−Ｘに沿って縦に切断
した断面図である。

【図４】電池モジュール内における電池同士の接続部
の断面図である。

【図５】電池保持装置を側面から見たときの、電池の
正負極の配置と接続関係を示す説明図である。

【符号の説明】

２電池保持装置、４，６サイドバルクヘッド、８
中間バルクヘッド、１０電池、１２ガス排出口、１
４外板、１６支持板、１８電池支持孔、２０シ
ールリング、２２排気ボス、２４排気口、２６排
気チューブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池内で発生したガスを排出するための
ガス排出部を有する筒型の電池を保持する電池保持装置
であって、所定距離を隔てて対向する一対の壁部材を含み、両壁部
材の少なくとも一方に電池の筒部外形と密接する形状の
電池支持孔が設けられた電池支持壁を有し、前記一対の壁部材を用いて装置内の他部分から隔てられ
たガス放出空間が形成されており、電池支持壁は、前記ガス排出部が両壁部材の間であって
前記ガス放出空間内に位置するように電池を前記電池支
持孔にて支持し、電池内で発生したガスが前記ガス放出
空間に放出されることを特徴とする電池保持装置。