WO2013161427A1 - バッテリ装置 - Google Patents

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隆祐 松山
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a battery device mounted on an electric vehicle or the like.
  • a battery device in which a plurality of battery cells are accommodated in a battery case is mounted, and power for driving is mainly provided by the battery device.
  • the battery device is provided with many battery cells, and the temperature rise of the battery cells due to repeated charge and discharge is suppressed (see Patent Document 1).
  • the electric vehicle When the battery device becomes defective and can not be used, the electric vehicle is transported to a processing place by mounting it on a carrier car. However, if the electric vehicle is moved with water stored inside the battery case, the battery case may be inclined or vibration may occur during movement, and the water in the battery case may spill out. There is.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and it is an object of the present invention to provide a battery device in which internal water does not spill out even if water is injected into the battery case.
  • the battery device of the present invention has an injection port for injecting water into the inside of a battery case accommodating a large number of battery cells, and water absorbing means is disposed inside the battery case. It is characterized by having done.
  • the battery case may be inclined or vibration may occur during movement. Water is absorbed and held by the water absorption means.
  • the battery device of the present invention according to claim 2 is characterized in that, in the battery device according to claim 1, the water absorbing means is a conductive super absorbent polymer (water absorbent polymer).
  • the high water absorption polymer water absorption polymer
  • water absorption polymer water absorption polymer
  • it can absorb water from one hundred to one thousand times its own weight, and a small amount of water absorption polymer produces a large amount. It can hold water.
  • a clearance for allowing a cooling fluid to be present between the battery cell and the battery cell is formed in the battery case
  • the polymer may be disposed in the gap, and water introduced from the outside of the battery case may be absorbed by the superabsorbent polymer.
  • the battery cell is disposed by arranging the superabsorbent polymer in the space through which the cooling fluid flows and injecting water into the battery case from the inlet of the cooling air, the service plastic grid, etc. Water is absorbed by the superabsorbent polymer in a space where no
  • a battery device is the battery device according to the third aspect, wherein the superabsorbent polymer is introduced when external water is introduced from the inlet of the battery case. It is characterized by being disposed in the gap in a state of being exposed to contact with water.
  • the superabsorbent polymer is exposed to contact with water when water is introduced, so that it is shielded from the external atmosphere when water is not introduced, and is exposed to moisture or the like. It does not absorb water.
  • a compartment area is formed in the gap on the bottom surface side of the battery case, and the highly water-absorbing polymer is formed in the compartment area
  • a seal membrane is provided on the upper surface of the divided area, and the seal membrane is a membrane that is broken by its own weight of water accumulated at the top when water is introduced from the outside of the battery case, and the height is high.
  • the water-absorbent polymer is characterized in that the sealing membrane is exposed to contact with water by breaking due to the weight of the water.
  • the high water absorption polymer since the high water absorption polymer is exposed and the water comes in contact by breaking the seal film due to the weight of the water accumulated on the seal film, water absorption from moisture or the like is prevented. In the state, it can be brought into contact with water when necessary.
  • a battery device is the battery device according to the third aspect, wherein the superabsorbent polymer is disposed inside the battery case around the inlet through which water is introduced. It is characterized by being.
  • the superabsorbent polymer is disposed around the site where the water is introduced, so that even if the water inside moves outward toward the introduction part, Water is absorbed around, and water is reliably prevented from spilling out. It is also possible to use a colored superabsorbent polymer.
  • FIG. 5 is a view on arrow VV in FIG. 4; It is explanatory drawing at the time of water injection.
  • FIG. 1 shows the appearance of an electric vehicle provided with a battery device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an exploded perspective view of the battery case for explaining the internal structure of the battery case.
  • a battery case 2 is attached to a lower frame (not shown) of the electric vehicle 1, and the battery case 2 is covered by a floor panel 3 to constitute a floor member.
  • a large number of battery module cases are stored in the battery case 2 covered by the floor panel 3, and a plurality of battery cells are accommodated in each battery module case.
  • the connection of the battery cells forms a high voltage circuit as a power source for driving for traveling and the like.
  • the battery case 2 is composed of a bottom plate 5 and a cover case 6 which covers the upper side of the bottom plate 5 and in which a duct for cooling air is formed.
  • An inlet 7 for cooling air is provided in the front cover case 6 of the electric vehicle 1, and a service hole 8 is provided in the cover case 6 so as to face a service plug 11 described later.
  • a large number of module storage portions 16 are formed by partition plates 15 on the upper surface of the bottom plate 5 of the battery case 2.
  • a predetermined number of battery module cases 17 are stored in each module storage unit 16.
  • a plurality of battery cells 18 are accommodated in each battery module case 17, and all the battery cells 18 are connected to form a high voltage circuit, and the high voltage circuit is connected to the outside through the service plug 11 Be done.
  • Cooling air is introduced into the battery case 2 from the inlet 7 as a cooling fluid, and the introduced cooling air flows through the inside of the battery case 2 and further through the inside of the battery module case 17 so that the battery cell 18 Is cooled. That is, in the inside of the battery case 2, a gap for interposing the cooling air between the battery module case 17 and the battery cell 18 is formed.
  • air taken in by traveling of the electric vehicle 1 is introduced into the battery case 2 from the inlet 7, and air supplied according to traveling flows in the battery case 2 and the battery module case 17. Also, cooling air can be forced to flow.
  • a highly water-absorptive polymer (water-absorptive polymer) as a water-absorbing means for absorbing water is disposed.
  • water-absorptive polymer for example, one obtained by granulating sodium polyacrylate is applied.
  • the water absorbing polymer absorbs 100 to 1000 times its own weight of water, and a large amount of water is gelled and held. Be done.
  • FIG. 3 shows a plan view of the battery case with the cover case removed
  • FIG. 4 shows details of the main parts in FIG. 3
  • FIG. 5 shows a VV view in FIG.
  • the storage portion 22 As shown in the figure, at the gap portion where cooling air is present around the module storage portion 16 of the bottom plate 5 of the battery case 2, the storage portion 22 as a compartment divided into small compartments by the partition wall 21 is appropriately It is formed in the place.
  • a small amount of the water-absorbent polymer 25 is disposed in each of the containing portions 22, and a sealing film 26 (for example, a vinyl film) is provided on the upper surface of the containing portion 22 (adhered by adhesion, welding or the like) .
  • the water absorbing polymer 25 is shut off from the external atmosphere by the sealing film 26 and does not absorb water by moisture or the like.
  • the seal film 26 is a film that breaks when the water is introduced into the battery case 2 due to the weight of the water accumulated on the top (including the film that is peeled off by the weight of the water), and the seal film 26 is the weight of the water. , And the water absorbing polymer 25 is exposed to contact with water.
  • the water absorbing polymer 25 is disposed in a gap where cooling air intervenes so as to be exposed to contact with the water.
  • the sealing film 26 is broken by the weight of water accumulated on the sealing film 26 and the water absorbing polymer 25 is exposed and the water comes in contact with it. Can be in contact with
  • FIG. 6 (a) shows a state in which the water injected into the upper part of the housing part 22 is collected
  • FIG. 6 (b) shows a state in which the sealing film 26 is broken by its own weight and the water absorbing polymer 25 contacts the water. Is shown.
  • the seal film 26 is broken by the weight of the water accumulated in the upper portion of the seal film 26 (seal (seal Membrane 26 peels off).
  • the sealing film 26 is broken by the weight of the water accumulated on the sealing film 26, whereby the water absorbing polymer 25 is exposed to contact with water, and the water absorbing polymer 25 absorbs water.
  • a large amount of water is held as a gel-like member 31.
  • the battery case 2 may be inclined or vibration may occur when the electric vehicle 1 is transported to the processing place by placing it on a carrier car or the like. Even then, the water in the battery case 2 does not spill out.
  • the position of arrangement of the water absorbing polymer 25 can be arranged at an arbitrary position inside the battery case 2. For example, it can be disposed inside the battery case 2 around the inlet 7 and the service hole 8, and even if the water inside moves outward toward the inlet 7 and the service hole 8, the inlet The water is absorbed by the water absorbing polymer 25 around the holes 7 and the service holes 8, and the water is reliably prevented from spilling out. It is also possible to use a colored water-absorbing polymer.
  • the battery device described above even when water is injected into the battery case 2, the water in the battery case 2 does not spill. In addition, even if there is vibration during movement such as transportation, there is no interference between the water or interference between the water and the wall surface, and no noise is generated.
  • the present invention can be used in the industrial field of a battery device mounted on an electric vehicle or the like.

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Abstract

バッテリケース２の内部に吸水性ポリマー２５を配し、バッテリケース２の内部に水が注入された際に、水の自重によりシール膜２６を破断させて水を吸水性ポリマー２５で吸水し、大量の水をゲル状の部材３１として保持する。

Description

バッテリ装置
　本発明は、例えば、電気自動車等に搭載されるバッテリ装置に関する。 
　近年、電気自動車の普及が著しくなってきている。電気自動車には、複数の電池セルがバッテリケースに収容されたバッテリ装置が搭載され、バッテリ装置により主に駆動用の電力が賄われている。バッテリ装置は、多くの電池セルが備えられ、蓄電・放電の繰り返しによる電池セルの温度上昇が抑制されるようになっている（特許文献１参照）。 
　電池セルの温度上昇を抑制するバッテリ装置としては、多数の電池セルの間に空気を流通させるように電池セルを配置したものが知られている。このようなバッテリ装置はバッテリケースの内部が密閉されていないので、内部の電池セルが損傷したり、バッテリケースの内部に水が浸入したりすると、発熱する虞があった。このため、バッテリ装置に不具合等が生じて使用できなくなる場合には、バッテリケースの内部に水を注入し、バッテリケースの内部に水を貯めて、電池セルを強制的に放電させることがある。 
　バッテリ装置に不具合等が生じて使用できなくなる場合には、電気自動車をキャリアカーに載せる等して処理場所に運送することになる。しかし、バッテリケースの内部に水が貯められている状態で電気自動車を移動させると、バッテリケースが斜めに傾いたり、移動時に振動が生じたりして、バッテリケースの中の水が外にこぼれる虞がある。 
特開２００９－１９３８８１号公報
　本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、バッテリケースの内部に水が注入された状態であっても、内部の水が外にこぼれることがないバッテリ装置を提供することを目的とする。 
　上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のバッテリ装置は、多数の電池セルを収容するバッテリケースの内部に水を注入する注入口を設け、前記バッテリケースの内部に吸水手段を配したことを特徴とする。 
　請求項１に係る本発明では、バッテリケースの内部に注入口から水が注入された状態で、吸水手段に水が吸水され、バッテリケースが斜めに傾いたり、移動時に振動が生じたりしても、水が吸水手段に吸水されて保持される。 
　このため、バッテリケースの内部に水が注入された状態であっても、内部の水がこぼれることをなくすことが可能になる。また、水が吸水手段に吸水されて保持されるため、バッテリケースの内部で水が移動することがなく、水同士の干渉による異音や、水が壁面等に干渉することによる異音が生じることがない。 
　そして、請求項２に係る本発明のバッテリ装置は、請求項１に記載のバッテリ装置において、前記吸水手段は、導電性の高吸水性高分子（吸水性ポリマー）であることを特徴とする。 
　請求項２に係る本発明では、吸水手段として高吸水性高分子（吸水性ポリマー）を用いたので、自重の百倍から千倍の水を吸収することができ、少量の吸水性ポリマーで大量の水を保持することができる。 
　また、請求項３に係る本発明のバッテリ装置は、請求項２に記載のバッテリ装置において、前記バッテリケースには、前記電池セルとの間に冷却流体を存在させる隙間が形成され、前記高吸水性高分子は前記隙間に配され、前記バッテリケースの外部から導入された水が前記高吸水性高分子で吸水されることを特徴とする。 
　請求項３に係る本発明では、高吸水性高分子を冷却流体が流通する隙間に配し、冷却空気の導入口やサービスプラグリッド等からバッテリケースの内部に水を注水することで、電池セルが配されていない空間で高吸水性高分子に水が吸水される。 
　また、請求項４に係る本発明のバッテリ装置は、請求項３に記載のバッテリ装置において、前記高吸水性高分子は、前記バッテリケースの前記注入口から外部の水が導入された際に、水に接触するように露出する状態で前記隙間に配されていることを特徴とする。 
　請求項４に係る本発明では、高吸水性高分子は、水が導入された際に水に接触するように露出するので、水が導入されていない状態では外部雰囲気から遮断され、湿気等により水分を吸水することがない。 
　また、請求項５に係る本発明のバッテリ装置は、請求項４に記載のバッテリ装置において、前記バッテリケースの底面側の隙間に区画域が形成され、前記区画域に前記高吸水性高分子が配されて前記区画域の上面にシール膜が設けられ、前記シール膜は、前記バッテリケースの外部から水が導入された際に、上部に溜まった水の自重により破断する膜であり、前記高吸水性高分子は、前記シール膜が水の自重で破断することにより水に接触するように露出することを特徴とする。 
　請求項５に係る本発明では、シール膜の上部に溜まった水の自重によりシール膜が破断することで高吸水性高分子が露出して水が接触するので、湿気等からの吸水を阻止した状態で、必要時には確実に水に接触させることができる。 
　また、請求項６に係る本発明のバッテリ装置は、請求項３に記載のバッテリ装置において、前記高吸水性高分子は、水が導入される前記注入口の周囲における前記バッテリケースの内部に配されていることを特徴とする。 
　請求項６に係る本発明では、水が導入される部位の周囲に高吸水性高分子が配されているので、内部の水が導入部に向かって外方向に移動しても、導入部の周囲で吸水され、水が外部にこぼれることが確実に防止される。着色された高吸水性高分子を用いることも可能である。 
　本発明のバッテリ装置は、バッテリケースの内部に水が注入された状態であっても、内部の水が外にこぼれることがなくなる。 
本発明の一実施例に係るバッテリ装置を備えた電気自動車の外観図である。 バッテリケースの分解斜視図である。 バッテリケースの平面図である。 図３中の要部拡大図である。 図４中のＶ－Ｖ線矢視図である。 注水時の説明図である。
　図１、図２に基づいて本発明の一実施例に係るバッテリ装置を備えた電気自動車を説明する。図１には本発明の一実施例に係るバッテリ装置を備えた電気自動車の外観、図２にはバッテリケースの内部構造を説明するためのバッテリケースの分解斜視を示してある。
　図１に示すように、電気自動車１の下側のフレーム（図示省略）にはバッテリケース２が取り付けられ、バッテリケース２はフロアパネル３に覆われてフロア部材を構成している。フロアパネル３に覆われたバッテリケース２には多数の電池モジュールケースが格納され、それぞれの電池モジュールケースには複数の電池セルが収容されている。電池セルが接続されることにより、走行駆動用等の動力源となる高電圧回路が形成される。 
　バッテリケース２は、底板５及び底板５の上側を覆い冷却空気のダクトが形成されるカバーケース６により構成されている。電気自動車１の前方側のカバーケース６には、冷却空気の導入口７が設けられ、また、カバーケース６には、後述するサービスプラグ１１に対向してサービス穴部８が設けられている。 
　図２に示すように、バッテリケース２の底板５の上面には仕切板１５によりモジュール収納部１６が多数形成されている。それぞれのモジュール収納部１６には所定数の電池モジュールケース１７が格納されている。そして、それぞれの電池モジュールケース１７には複数の電池セル１８が収容され、全ての電池セル１８が接続されることにより高電圧回路が形成され、高電圧回路はサービスプラグ１１を介して外部と接続される。 
　バッテリケース２の内部には導入口７から冷却流体として冷却空気が導入され、導入された冷却空気はバッテリケース２の内部を流通し、更に、電池モジュールケース１７の内部を流通して電池セル１８が冷却される。つまり、バッテリケース２の内部には、電池モジュールケース１７及び電池セル１８との間に冷却空気を介在させる隙間が形成されている。 
　例えば、電気自動車１の走行により吸入される空気が導入口７からバッテリケース２に導入され、走行に応じて供給される空気がバッテリケース２の内部、電池モジュールケース１７の内部に流通する。また、冷却空気を強制的に流通させることもできる。 
　電気自動車１の事故等により、電池セル１８が損傷したり、バッテリケース２の内部に水が浸入したりすると、発熱する虞があった。このため、バッテリ装置に不具合等が生じて使用できなくなる場合には、導入口７（注入口）やサービス穴部８（注入口）からバッテリケース２の内部に水を注入し、内部に水を貯めて電池セル１８を強制的に放電させることが行われる。 
　本実施例のバッテリ装置のバッテリケース２の内部（冷却空気を介在させる隙間）には、水を吸水する吸水手段としての高吸水性高分子（吸水性ポリマー）が配されている。吸水性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを粒状にしたものが適用される。電池セル１８を強制的に放電させるためにバッテリケース２の内部に水が注入されると、自重の百倍から千倍の水を吸水性ポリマーが吸収して大量の水がゲル状となって保持される。 
　これにより、バッテリケース２の内部に水が注入されても、内部の水が外にこぼれることがなくなる。また、水が吸水性ポリマーに保持されるため、バッテリケース２の内部で水が移動することがなく、水同士の干渉による異音や、水が壁面等に干渉することによる異音が生じることがない。 
　図３から図５に基づいて吸水性ポリマーの配置状況を説明する。 
　図３にはカバーケースを外した状態のバッテリケースの平面視、図４には図３中の要部の詳細、図５には図４中のＶ－Ｖ線矢視を示してある。 
　図に示すように、バッテリケース２の底板５のモジュール収納部１６の周囲の冷却空気が介在する隙間部位には、仕切壁２１により小部屋状に仕切られた区画域としての収容部２２が適宜箇所に形成されている。それぞれの収容部２２には少量の吸水性ポリマー２５が配され、収容部２２の上面にはシール膜２６（例えば、ビニール膜）が設けられている（接着、溶着等で貼り付けられている）。 
　吸水性ポリマー２５は、シール膜２６により外部雰囲気から遮断され、湿気等により水分を吸水することがない。シール膜２６は、バッテリケース２の内部に水が導入された際に、上部に溜まった水の自重により破断する膜であり（水の自重により剥がれる膜を含む）、シール膜２６が水の自重で破断することにより、吸水性ポリマー２５が水に接触するように露出する。 
　つまり、吸水性ポリマー２５は、バッテリケース２の外部から水が導入された際に、水に接触するように露出する状態で冷却空気が介在する隙間に配されている。シール膜２６の上部に溜まった水の自重によりシール膜２６が破断することで吸水性ポリマー２５が露出して水が接触するので、湿気等からの吸水を阻止した状態で、必要時には確実に水に接触させることができる。 
　図６に基づいて本実施例のバッテリ装置の注水時の状況を説明する。図６（ａ）には収容部２２の上部に注入された水が溜まった状態、図６（ｂ）にはシール膜２６が水の自重で破断して吸水性ポリマー２５が水に接触した状態を示してある。 
　電池セル１８の損傷やバッテリケース２の内部への水の浸入が生じると、発熱等を防止するため、バッテリケース２の導入口７やサービス穴部８からバッテリケース２の内部に水を注入し、内部に水を貯めて電池セル１８を強制的に放電させる。バッテリケース２の内部に水が注入されると、図６（ａ）に示すように、シール膜２６の上部に注入された水が溜まる。 
　水の注入が継続してシール膜２６の上部の水の量が増えると、図６（ｂ）に示すように、シール膜２６の上部に溜まった水の自重によりシール膜２６が破断する（シール膜２６が剥がれる）。シール膜２６の上部に溜まった水の自重によりシール膜２６が破断することで吸水性ポリマー２５が露出して水が接触し、吸水性ポリマー２５により吸水される。吸水性ポリマー２５に水が吸水されることで大量の水がゲル状の部材３１となって保持される。 
　これにより、バッテリケース２の内部に水が注入されても、内部の水が外にこぼれることがなくなる。従って、バッテリ装置に不具合等が生じて使用できなくなる場合に、電気自動車１をキャリアカーに載せる等して処理場所に運送する際に、バッテリケース２が斜めに傾いたり、移動時に振動が生じたりしても、バッテリケース２の中の水が外にこぼれることがない。 
　また、バッテリケース２の内部の水が吸水性ポリマー２５に吸水されて保持されるため、バッテリケース２の内部で水が移動することがなく、水同士の干渉による異音や、水が壁面等に干渉することによる異音が生じることがない。 
　尚、吸水性ポリマー２５の配置の位置は、バッテリケース２の内部の任意の位置に配置することができる。例えば、導入口７やサービス穴部８の周囲におけるバッテリケース２の内部に配することができ、内部の水が導入口７やサービス穴部８に向かって外方向に移動しても、導入口７やサービス穴部８の周囲で吸水性ポリマー２５に吸水され、水が外部にこぼれることが確実に防止される。また、着色された吸水性ポリマーを用いることも可能である。 
　上述したバッテリ装置は、バッテリケース２の内部に水が注入された状態であっても、バッテリケース２の内部の水がこぼれることがない。また、搬送等の移動時に振動があっても、水同士の干渉や、水と壁面との干渉がなく、異音が生じることがない。 
　本発明は、電気自動車等に搭載されるバッテリ装置の産業分野で利用することができる。
　　１　電気自動車
　　２　バッテリケース
　　３　フロアパネル
　　５　底板
　　６　カバーケース
　　７　導入口
　　８　サービス穴部
　１１　サービスプラグ
　１５　仕切板
　１６　モジュール収納部
　１７　電池モジュールケース
　１８　電池セル
　２１　仕切壁
　２２　収容部
　２５　高吸水性高分子（吸水性ポリマー）
　２６　シール膜
　３１　部材（ゲル状の部材） 

Claims (6)

  1. 　多数の電池セルを収容するバッテリケースの内部に水を注入する注入口を設け、前記バッテリケースの内部に吸水手段を配したことを特徴とするバッテリ装置。 
  2. 　請求項１に記載のバッテリ装置において、
    　前記吸水手段は、導電性の高吸水性高分子であることを特徴とするバッテリ装置。 
  3. 　請求項２に記載のバッテリ装置において、
    　前記バッテリケースには、
    　前記電池セルとの間に冷却流体を存在させる隙間が形成され、
    　前記高吸水性高分子は前記隙間に配され、
    　前記バッテリケースの外部から導入された水が前記高吸水性高分子で吸水される
    　ことを特徴とするバッテリ装置。 
  4. 　請求項３に記載のバッテリ装置において、
    　前記高吸水性高分子は、
    　前記バッテリケースの前記注入口から外部の水が導入された際に、水に接触するように露出する状態で前記隙間に配されている
    　ことを特徴とするバッテリ装置。 
  5. 　請求項４に記載のバッテリ装置において、
    　前記バッテリケースの底面側の隙間に区画域が形成され、前記区画域に前記高吸水性高分子が配されて前記区画域の上面にシール膜が設けられ、
    　前記シール膜は、前記バッテリケースの外部から水が導入された際に、上部に溜まった水の自重により破断する膜であり、
    　前記高吸水性高分子は、前記シール膜が水の自重で破断することにより水に接触するように露出する
    　ことを特徴とするバッテリ装置。 
  6. 　請求項３に記載のバッテリ装置において、
    　前記高吸水性高分子は、
    　水が導入される前記注入口の周囲における前記バッテリケースの内部に配されている
    　ことを特徴とするバッテリ装置。
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