JPH1140211A - 電池冷却装置 - Google Patents
電池冷却装置Info
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- JPH1140211A JPH1140211A JP19292397A JP19292397A JPH1140211A JP H1140211 A JPH1140211 A JP H1140211A JP 19292397 A JP19292397 A JP 19292397A JP 19292397 A JP19292397 A JP 19292397A JP H1140211 A JPH1140211 A JP H1140211A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
た冷媒系路内に放出されることに起因する不具合を解消
する。 【解決手段】 電池13を収容する密閉ケース10およ
び放熱器22を含む冷媒系路内に冷媒を充填して熱サイ
フォン式冷却装置を構成する。冷媒が密閉ケース10内
部で、電池13から吸熱して蒸発することにより電池1
3を冷却する。さらに、電池13から発生する水素ガス
を選択的に吸着するゼオライト等の吸着材21aを持つ
吸着部材21を冷媒系路のガス域に備える。これによ
り、吸着部材21にて水素ガスを選択的に吸着できるか
ら、冷媒系路内に不凝縮性ガスである水素ガスが蓄積す
るのを防止できる。
Description
冷却装置に関するもので、電気自動車、ハイブリッド車
等の車両に搭載される電池の冷却に用いて好適なもので
ある。
搭載される電池は、車両走行用電動モータの電源となる
ため、高圧化、大容量化する必要がある。ところで、こ
のような車載の電池において、充放電の際には各電池で
の化学反応やジュール損により熱が発生し、電池が高温
化して、電池の性能、寿命等に悪影響を及ぼす。
して、種々なものが提案されている。例えば、特開平5
−344606号公報では、車両空調用冷凍サイクルの
低圧側冷媒が流入する密閉ケース内に電池を収容して、
低圧側冷媒の蒸発潜熱を電池から吸熱することにより電
池を冷却するものが提案されている。
池、具体的には、ニッケル水素系の電池では、電池の高
温化等により水素ガスを発生するので、電池の内圧が徐
々に上昇していく。そのため、安全弁としてのリリーフ
弁を電池に備えている。従って、電池内圧が所定値に到
達して、リリーフ弁が開弁すると、電池内部の水素ガス
が密閉ケース内に放出される。
比して沸点が非常に低く、冷凍サイクル内では水素ガス
が不凝縮ガスとして作用するため、密閉ケース内に水素
ガスが放出され、サイクル内に水素ガスが蓄積され、水
素ガス量が増加すると、電池の冷却効果およびサイクル
本来の冷房効果をも低下させるという不具合を生じる。
め、電池や冷凍サイクルの保守点検等の際に、冷凍サイ
クルを開放すると、今まで蓄積されていた水素ガスが一
度にサイクル外部に放出され、危険である。本発明は上
記点に鑑み、電池で発生する水素ガスが、外部と密閉さ
れた冷媒系路内に放出されることに起因する不具合を解
消することを目的とする。
め、本発明は以下の技術的手段を採用する。すなわち、
請求項1記載の発明では、電池(13)を収容する密閉
ケース(10)を含む冷媒系路内に冷媒が充填されてお
り、この冷媒が密閉ケース(10)の内部で、電池(1
3)から吸熱して蒸発することにより電池(13)を冷
却するようになっており、さらに、電池(13)から発
生する水素ガスを選択的に吸着する吸着部材(21)を
冷媒系路のガス域に備えたことを特徴としている。
発潜熱を奪って、電池(13)を冷却する際に、冷媒は
密閉ケース(10)の内部空間にて電池(13)のほぼ
全表面と直接的に接触しているので、冷却効果が大き
い。しかも、冷媒系路のガス域に備えた吸着部材(2
1)により水素ガスを選択的に吸着できるから、冷媒系
路内に不凝縮性ガスである水素ガスが蓄積するのを防止
して、水素ガスによる電池冷却効果の低下を未然に防止
できる。また、保守点検時等に、冷媒系路内に溜まった
水素ガスが一度に放出されるという危険も解消できる。
3)を収容する密閉ケース(10)と、この密閉ケース
(10)の内部と連通する放熱器(22)とを備え、密
閉ケース(10)および放熱器(22)を含む冷媒系路
内に冷媒が充填されており、密閉ケース(10)の内部
で、電池(13)から吸熱して冷媒が蒸発し、この蒸発
したガス冷媒が放熱器(22)内に上昇して冷却され凝
縮し、この凝縮した液冷媒が密閉ケース(10)内部の
電池(13)周辺に還流するようになっており、さら
に、電池(13)から発生する水素ガスを選択的に吸着
する吸着部材(21)を冷媒系路のガス域に備えたこと
を特徴としている。
にて電池(13)を良好に冷却できる。また、水素ガス
については、請求項1と同様に、吸着部材(21)によ
り吸着できる。また、請求項3記載の発明では、電池
(13)を収容する密閉ケース(10)の内部を冷凍サ
イクルの低圧側冷媒が流れる通路に接続して、この低圧
側冷媒が電池(13)から吸熱して蒸発するようにし、
さらに、密閉ケース(10)内部のガス域を含む、冷凍
サイクルのガス域のいずれかに、電池(13)から発生
する水素ガスを選択的に吸着する吸着部材(21)を備
えたことを特徴としている。
冷媒を利用して、電池(13)と冷媒との温度差を増大
させて、冷却性能を格段と向上できる。水素ガスについ
ては、請求項1、2と同様に、吸着部材(21)により
吸着できる。なお、吸着部材(21)は、請求項4記載
のように、ゼオライトまたは水素吸蔵合金からなる吸着
材(21a)を用いて構成できる。
2)は、請求項5のように空気と熱交換してガス冷媒を
冷却し、凝縮させる空冷式熱交換器で構成することがで
きる。これによると、ガス冷媒を強制送風による空冷方
式にて良好に冷却できるので、 また、請求項6記載の
発明では、電池(13)を収容する密閉ケース(10)
を含む冷媒系路内に冷媒が充填されており、この冷媒が
密閉ケース(10)の内部で、電池(13)から吸熱し
て蒸発することにより電池(13)を冷却するようにな
っており、さらに、電池(13)から発生する水素ガス
を選択的に透過する透過部材(26)を冷媒系路のガス
域に備え、水素ガスを透過部材(26)を通して冷媒系
路の外部に放出することを特徴としている。
発潜熱を奪って、電池(13)を良好に冷却できるとと
もに、電池(13)から発生する水素ガスを透過部材
(26)を通して冷媒系路外に放出できるので、冷媒系
路内に水素ガスが溜まることがなく、冷媒系路内への水
素ガスの蓄積による冷却効果の低下等の不具合を確実に
防止できる。
部材(26)を加熱する加熱手段(26c)を備えれ
ば、透過部材(26)による水素ガスの透過量を増大で
きる。そのため、電池(13)の過酷な使用条件下にお
いて水素ガスの発生量が増大しても、これに対応して水
素ガスを透過させることができる。透過部材(26)
は、請求項8に記載のようにパラジウムからなる管状体
(26b)を用いて構成できる。
は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を
示すものである。
づいて説明する。 (第1実施形態)図1は第1実施形態を示すもので、密
閉ケース10は、ケース本体11と、このケース本体1
1の上方開口端を気密に閉塞する上蓋12とから構成さ
れている。ここで、ケース本体11と上蓋12は、適宜
の金属または樹脂にて形成されており、その全体形状は
上下方向に縦長の円筒または多角形状となっている。
る電池13が収容されている。このの電池13の正極側
および負極側の端子13a、13bには出力配線14、
15が電気的に接続されている。上蓋12には密封端子
16、17がハーメチックシール構造にて気密に装着さ
れており、この密封端子16、17を通して出力配線1
4、15は、密閉ケース10の外部の電気配線と電気的
に接続可能になっている。従って、密封端子16、17
から電池13の電力を取り出すことができる。
(蓄電池)であり、具体的には、ニッケル水素電池であ
る。このニッケル水素電池は、電池温度が高温(例え
ば、45°C以上)になると、電池内部に発生した水素
ガスを電池内部で吸収しきれず、内圧が上昇する。そこ
で、電池内圧が所定値に上昇すると開弁するリリーフ弁
18が電池13の上部に備えられている。このリリーフ
弁18は電池内圧が所定値に上昇すると、弁体(図示せ
ず)がバネ手段(図示せず)のバネ力に抗して変位し
て、電池13の内部を外部に開放する構成である。
が開けてあり、この開口部19にガス側連通パイプ20
が上方に立ち上がるように接続されている。このガス側
連通パイプ20の途中には後述の吸着部材21が配置さ
れている。ガス側連通パイプ20は、放熱器22の一端
側に接続され、この放熱器22の他端側は液側連通パイ
プ23を介して密閉ケース10のケース本体11の底部
近傍に開けられた開口部24に接続されている。
2は、ガス側連通パイプ20と液側連通パイプ23を介
して連通された1つの閉回路からなる冷媒系路を構成し
ており、この冷媒系路内には熱サイフォン式冷却装置の
作動流体としての冷媒が充填され、封入されている。こ
の冷媒としては、フロリナート等の不燃性の低沸点冷媒
を用いる。密閉ケース10の内部において、Aは冷媒の
液面を示しており、密閉ケース10と放熱器22との間
での冷媒の循環を良好にするために、放熱器22はこの
冷媒液面Aより上方側に配置されている。
ウム等の金属または樹脂で形成することができ、また、
放熱器22は熱の伝導性、耐食性等に優れたアルミニウ
ム等の金属からなるチューブ22aを有し、このチュー
ブ22a内部の冷媒と冷却空気との間の熱の授受を促進
するためのプレート状のフィン部材22bが設けてあ
る。このフィン部材22bもアルミニウム等の金属から
なる。
される空気(外気)との間で熱交換を行う空冷方式とし
て構成されている。送風機25は駆動用モータ25a
と、このモータ25aにより回転駆動される送風ファン
25bとにより構成されている。前記した吸着部材21
は、電池13から発生する水素ガスを選択的に吸着する
吸着材21aをケース21b内に収容したものである。
ここで、吸着材21aは例えば、粒状のゼオライトから
なる。
と、電池13の化学反応や放電時のジュール損失等によ
り電池13の温度が上昇すると、密閉ケース10の内部
空間に充填されている液冷媒は電池13から速やかに吸
熱して沸騰し、ガス化する。従って、電池13から冷媒
の蒸発潜熱を奪って、電池13を冷却できる。しかも、
冷媒は密閉ケース10の内部空間にて電池13のほぼ全
表面と直接的に接触しているので、冷却効果が大きい。
そして、密閉ケース10の内部空間でガス化した冷媒は
密度の減少により自然対流でガス側連通パイプ20を上
昇して、吸着部材21のケース21b内を通過して放熱
器22に流入する。この放熱器22においてガス冷媒は
送風機25により送風される空気(外気)との間で熱交
換を行って冷却され、凝縮する。凝縮した液冷媒は密度
の増大により自重にて液側連通パイプ23を下降して密
閉ケース10の内部空間に還流し、再度、電池13の冷
却作用に供される。
は電池内部での発生ガス(水素ガス)を吸収しきれず、
電池内圧が上昇するので、リリーフ弁18が開弁して、
電池13の外部へ水素ガスが洩れ出てくることがある。
しかし、本実施形態によると、ガス側連通パイプ20の
途中に吸着部材21が配設してあり、かつ、吸着部材2
1に備えられている吸着材21aはゼオライトのように
分子ふるい機能を持つため、分子径の大きいフロリナー
トのような分子は吸着せず、水素ガス等の分子径の小さ
い分子を選択的に捕捉できる。この結果、冷媒系路内に
水素ガスが蓄積するのを防止できるので、電池13の電
極劣化等に伴う保守点検の際に密閉ケース10内を開放
しても、多量の水素ガス等が一度に大気中に放出される
ことがない。
置の冷媒であるフロリナートに比して沸点が非常に低
く、熱サイフォン式冷却装置の冷媒系路内では水素ガス
が不凝縮ガスとして作用するため、密閉ケース10内に
水素ガスが放出され、冷媒系路内の水素ガス量が増加す
ると、電池の冷却効果を低下させることになるが、本実
施形態によると、吸着部材21の水素ガス吸着作用によ
り、このような不具合をも回避でき、電池の冷却作用を
長期にわたって良好に維持できる。
て、フロリナート等の低沸点冷媒を使用することによ
り、密閉ケース10の内部圧力(作動流体圧力)を引き
下げて、密閉ケース10の低強度設計を実現して、密閉
ケース10のコスト低減を図ることができる。具体的に
は、フロリナートの作動圧は、常用35〜70kPa
(大気圧の1/2近辺)で、沸点は約56°Cである。
性であるので、電池13で発生するガスの洩れに対する
引火の危険を回避でき、安全性を向上できる。 (第2実施形態)図2は第2実施形態であり、第1実施
形態における吸着部材21の代わりに、電池13から発
生する水素ガスを選択的に透過する透過部材26を設置
するものである。
優れているパラジウムを用いるものであって、ガス側連
通パイプ20の上方側に、このパイプ20の内部に連通
するケース26aを設置し、このケース26aの内部を
貫通するように管状体26bを配設している。この管状
体26bはパラジウムで形成されており、その両端部は
ケース26aの外部で大気中に開放されている。
した水素ガスは、冷媒系路の最上部に位置するケース2
6a内に流入する。そして、管状体26bを構成するパ
ラジウムは水素透過性が優れているため、冷媒であるフ
ロリナート等は透過せず、水素ガスのみを選択的に透過
し、管状体26bの両端開口部から系路外に排出でき
る。
り、第2実施形態をより効果的に実施するものである。
パラジウムは高温に加熱されると、水素透過性が向上す
る特性を持っていることに着目して、透過部材26に加
熱手段としての電気ヒータ26cを追加設置したもので
ある。
に通電して、パラジウムからなる管状体26bを高温に
加熱することにより、水素ガスの透過量を増大できる。
従って、電池13の過酷な使用環境下のように水素ガス
の発生量が多いときでも、パラジウムからなる管状体2
6bにおける水素ガスの透過量を増大して、冷媒系路内
に水素が残存するのを防止できる。
の代わりに、温水が循環する温水パイプ等を使用しても
よい。 (第4実施形態)図4は第4実施形態であり、上記した
第1〜第3実施形態では熱サイフォン式の冷却装置にて
電池13を冷却する方式について説明したが、第4実施
形態は車両空調用冷凍サイクルの低圧側冷媒の冷熱によ
り電池13を冷却するように構成している。
の冷媒(例えば、HFC−134a)を圧縮し、吐出す
るもので、圧縮機30から吐出された高温高圧の過熱ガ
ス冷媒は凝縮器31で冷却されて凝縮する。この凝縮後
の冷媒は受液器32で気液分離され、液冷媒は温度式膨
張弁(減圧手段)33で低温低圧の気液2相冷媒に減圧
される。そして、この気液2相冷媒は蒸発器34にて空
調用送風機(図示せず)により送風される空調空気から
吸熱して蒸発してガス化し、そのガス冷媒は圧縮機30
に吸入され、再度、圧縮される。
て、第4実施形態の電池冷却装置では温度式膨張弁33
の下流側と蒸発器34の上流側との間の冷媒通路に、電
池13を収容した密閉ケース10を設置している。この
密閉ケース10の内部の下方側に、温度式膨張弁33で
減圧された気液2相冷媒のうち、液冷媒が溜まる液冷媒
域Bが形成され、密閉ケース10の内部上方側には気液
2相冷媒のガス冷媒が集まり、ガス域Cを形成する。
部で液冷媒域Bに浸漬するように配置されている。そし
て、図4に示す例では、水素ガスを吸着する吸着部材2
1を密閉ケース10の上蓋12の内側面に配設して、吸
着部材21を密閉ケース10内部のガス域Cに位置させ
ている。第4実施形態によると、車両空調用冷凍サイク
ルにおいて温度式膨張弁33で減圧された低温低圧の気
液2相冷媒が密閉ケース10の内部に流入し、ここで、
低圧側液冷媒の一部が電池13から吸熱して蒸発する。
そのため、この冷媒の蒸発潜熱で電池13を冷却でき
る。ここで、電池13を冷却する冷却媒体として、空調
用冷凍サイクルの低温冷媒を使用しているので、電池1
3と低温冷媒との間で非常に大きな温度差を設定でき、
電池13の冷却能力を格段と向上できる。
ンプとして構成されている場合には、冬期の暖房時に、
冷凍サイクル側の冷媒が密閉ケース10の内部で吸熱す
ることにより、廃熱回収を行って、冬期の暖房能力を高
めることができる。密閉ケース10を通過した冷媒のう
ち、残余の液冷媒が空調用蒸発器34で蒸発して空調空
気を冷却する。
生した水素ガスは、密閉ケース10内上方のガス域Cに
設置された吸着部材21により選択的に吸着される。な
お、第4実施形態では吸着部材21を密閉ケース10内
上方のガス域Cに設置しているが、吸着部材21はガス
域であれば、どこでも水素ガスの吸着作用を発揮し得る
ので、吸着部材21を密閉ケース10の外部のガス域、
すなわち、圧縮機30の吸入側部位D、圧縮機30の吐
出側部位E、受液器32内部のガス域F等に設置するこ
とができる。要は、冷凍サイクル中のガス域であれば、
どこに吸着部材21を設置してもよい。
の吸着材21aとしてゼオライトを使用しているが、ゼ
オライトの他に、水素吸蔵合金のように水素ガスを多量
に吸着し得るものであれば、吸着材21aとして使用で
きる。
成図である。
成図である。
る。
ある。
…放熱器、 26…透過部材、33…温度式膨張弁、34…蒸発器。
Claims (8)
- 【請求項1】 電池(13)を収容する密閉ケース(1
0)を含む冷媒系路内に冷媒が充填されており、この冷
媒が前記密閉ケース(10)の内部で、前記電池(1
3)から吸熱して蒸発することにより前記電池(13)
を冷却するようになっており、 さらに、前記電池(13)から発生する水素ガスを選択
的に吸着する吸着部材(21)を前記冷媒系路のガス域
に備えたことを特徴とする電池冷却装置。 - 【請求項2】 電池(13)を収容する密閉ケース(1
0)と、 この密閉ケース(10)の内部と連通する放熱器(2
2)とを備え、 前記密閉ケース(10)および前記放熱器(22)を含
む冷媒系路内に冷媒が充填されており、 前記密閉ケース(10)の内部で、前記電池(13)か
ら吸熱して冷媒が蒸発し、この蒸発したガス冷媒が前記
放熱器(22)内に上昇して冷却され凝縮し、この凝縮
した液冷媒が前記密閉ケース(10)内部の前記電池
(13)周辺に還流するようになっており、 さらに、前記電池(13)から発生する水素ガスを選択
的に吸着する吸着部材(21)を前記冷媒系路のガス域
に備えたことを特徴とする電池冷却装置。 - 【請求項3】 電池(13)を収容する密閉ケース(1
0)の内部を冷凍サイクルの低圧側冷媒が流れる通路に
接続して、この低圧側冷媒が前記電池(13)から吸熱
して蒸発するようにし、 さらに、前記密閉ケース(10)内部のガス域を含む、
前記冷凍サイクルのガス域のいずれかに、前記電池(1
3)から発生する水素ガスを選択的に吸着する吸着部材
(21)を備えたことを特徴とする電池冷却装置。 - 【請求項4】 前記吸着部材(21)は、ゼオライトま
たは水素吸蔵合金からなる吸着材(21a)を有してい
ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに
記載の電池冷却装置。 - 【請求項5】 前記放熱器(22)は空気と熱交換して
前記ガス冷媒を冷却し、凝縮させる空冷式熱交換器から
なることを特徴とする請求項2に記載の電池冷却装置。 - 【請求項6】 電池(13)を収容する密閉ケース(1
0)を含む冷媒系路内に冷媒が充填されており、この冷
媒が前記密閉ケース(10)の内部で、前記電池(1
3)から吸熱して蒸発することにより前記電池(13)
を冷却するようになっており、 さらに、電池(13)から発生する水素ガスを選択的に
透過する透過部材(26)を前記冷媒系路のガス域に備
え、前記水素ガスを前記透過部材(26)を通して前記
冷媒系路の外部に放出することを特徴とする電池冷却装
置。 - 【請求項7】 前記透過部材(26)を加熱する加熱手
段(26c)を備えることを特徴とする請求項6に記載
の電池冷却装置。 - 【請求項8】 前記透過部材(26)は、パラジウムか
らなる管状体(26b)を有していることを特徴とする
請求項6または7に記載の電池冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19292397A JP4134359B2 (ja) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | 電池冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19292397A JP4134359B2 (ja) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | 電池冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1140211A true JPH1140211A (ja) | 1999-02-12 |
JP4134359B2 JP4134359B2 (ja) | 2008-08-20 |
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ID=16299240
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP4134359B2 (ja) |
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