(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体(１)の内部に複数本の二次電池(３)を併設して、これらの二次電池(３)を互いに電気的に接続し、これらの二次電池(３)の長手方向に沿って冷却用の空気を流すことにより、各二次電池(３)を冷却する組電池において、複数本の二次電池(３)によって挟まれた空間には、該空間を二次電池(３)の長手方向に流れる空気の風向を転換して、周囲の二次電池(３)の外周面へ向かう風向成分を与えるための風向転換部材(５)が配備されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
風向転換部材(５)は、二次電池(３)の長手方向に沿って流れる空気に旋回流を与えるものである請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
風向転換部材(５)は、二次電池(３)の長手方向に伸びる帯板を螺旋状に捻って形成される請求項２に記載の組電池。
【請求項４】
風向転換部材(５)は、二次電池(３)の長手方向に沿って伸びるシャフト(51)の外周面に、連続した螺旋条(52)を突設して形成される請求項２に記載の組電池。
【請求項５】
風向転換部材(５)は、二次電池(３)の長手方向に沿って伸びるシャフト(51)の外周面に、複数枚のフィン(53)を突設して形成される請求項２に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筐体の内部に複数本の二次電池を併設して、これらの二次電池を互いに電気的に接続してなる組電池に関し、特に、電気自動車の電源や電力のロードレベリング用として用いられる比較的大型の組電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電気自動車の電源としては、リチウムイオン電池などの円筒型の二次電池を複数本併設してなる組電池が用いられる(特開平9-86188号参照)。
図６は、従来の組電池の構造を表わしており、筐体(１)の内部に複数本の二次電池(３)が収容配備されている。筐体(１)には、二次電池(３)の長手方向の両側に位置する壁面にそれぞれ、空気取り入れ口(15)と空気排出口(17)とが開設されると共に、空気排出口(17)側には、冷却ファン(２)が取り付けられている。
冷却ファン(２)を駆動することによって、矢印で示す様に空気取り入れ口(15)から取り入れた空気が、筐体(１)内部を二次電池(３)の長手方向に沿って流れ、空気排出口(17)から外部へ排出される。これによって、二次電池(３)の充放電時の過熱が防止されるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示す組電池においては、筐体(１)内を流れる空気は、複数本の二次電池(３)に囲まれた比較的大きな流路断面積の領域では、流動抵抗が小さいために、比較的高速で流れるが、その他の領域、即ち二次電池(３)の外周面に近い領域や狭隘な流路部分では、空気の流速は低下し、然もこの様な部分では空気が層流に近い状態で流れることになるため、二次電池(３)の外周面における熱伝達率が非常に小さくなる。
従って、冷却効率が悪く、二次電池(３)の過熱を防止するためには、冷却ファン(２)の回転数を非常に高く設定せねばならず、これによって消費電力が大きくなる問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、筐体の内部へ供給すべき冷却用空気の流速を比較的低く設定した場合にも、十分な冷却効果を得ることが出来る組電池を提供することである。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る組電池においては、複数本の二次電池(３)によって挟まれた空間に、該空間を二次電池(３)の長手方向に流れる空気の風向を転換して、周囲の二次電池(３)の外周面へ向かう風向成分を与えるための風向転換部材(５)が配備されている。
風向転換部材(５)としては、例えば二次電池(３)の長手方向に沿って流れる空気に旋回流を与えるものを採用することが出来、具体的には、二次電池(３)の長手方向に伸びる帯板を螺旋状に捻って形成されるもの、二次電池(３)の長手方向に沿って伸びるシャフト(51)の外周面に、連続した螺旋条(52)を突設して形成されるもの、二次電池(３)の長手方向に沿って伸びるシャフト(51)の外周面に、複数枚のフィン(53)を突設して形成されるもの等を採用することが出来る。
【０００６】
上記本発明の組電池においては、複数本の二次電池(３)によって囲まれた比較的大きな流路断面積の領域を比較的高速で流れる空気が、風向転換部材(５)によって二次電池(３)の外周面へ向けて風向転換され、この風向転換された空気が、二次電池(３)の外周面や狭隘な流路部分に吹き付けられ、これらの領域では強い乱流状態となるので、二次電池(３)の外周面における熱伝達率は大きなものとなる。
【０００７】
【発明の効果】
本発明に係る組電池によれば、二次電池の外周面における熱伝達率が従来よりも大きくなるので、冷却用空気の流速を従来よりも低く設定したとしても、十分な冷却効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る組電池は、図１及び図３に示す如く、筐体(１)の内部に８本のリチウム二次電池(３)を上下２段に配列し、隣接する二次電池の電極どうしを連結金具(４)で連結して、８本の二次電池(３)を直列接続している。各二次電池(３)の外径は３５ｍｍ、長さは１２０ｍｍであって、容量は１０Ａｈである。
筐体(１)の後方壁には、ブラスレスＤＣモータによって駆動される２台の冷却ファン(２)(２)が取り付けられている。
【０００９】
筐体(１)はポリプロピレン製であって、図１の如く、底板(11)、側板(12)(12)、上板(13)、前カバー(14)及び後カバー(16)を組み合わせて構成される。
前カバー(14)には、多数の空気取り入れ口(15)が開設され、その上部には、正負一対の電流取り出し端子(10)(10)が配備されている。
又、後カバー(16)には、前記２台の冷却ファン(２)(２)に対応させて、２つの空気排出口(17)(17)が開設されている。
【００１０】
図１及び図２に示す如く、周囲を４本の二次電池(３)によって包囲された３つの空間にはそれぞれ、銅製の帯板を螺旋状に捻って形成した風向転換部材(５)が、その長手方向を二次電池(３)の長手方向と平行にして配備され、その両端部が筐体(１)の内壁に支持されている。
風向転換部材(５)の板厚は０.５ｍｍ、幅は１３ｍｍ、長さは１２０ｍｍであって、捻りのピッチは３０ｍｍである。
尚、風向転換部材(５)の材質としては、銅、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケルなどの熱伝導率の高い金属材料が好適である。
【００１１】
上記組電池においては、冷却ファン(２)を駆動することによって、空気取り入れ口(15)から空気が取り入れられ、該空気は筐体(１)内を流れた後、空気排出口(17)から外部へ排出される。
この過程で、周囲を４本の二次電池(３)で囲まれた空間を比較的高速で流れる空気は、風向転換部材(５)の風向転換作用を受けて、図３及び図４中に矢印で示す様に旋回流となり、周囲の二次電池(３)の外周面へ向けて吹き付けられる。これによって、二次電池(３)の外周面近傍における流速が増大し、二次電池(３)の外周面における熱伝達率が増大するのである。
【００１２】
風向転換部材(５)による冷却効果を確認するべく、上述の構造を有する本発明の組電池において、風向転換部材(５)の捻りピッチを、１５ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ及び６０ｍｍの７種類に変更した７つの組電池を作製して、下記の条件で充放電を行ない、その過程における電池表面の最高温度を測定したところ、図７に示す結果が得られた。
尚、ファンの風速は１.０ｍ／ｓｅｃに設定した。
充放電条件
充電条件：０.５Ｃ(５Ａ)で３２.８Ｖまで定電流充電
放電条件：２Ｃ(２０Ａ)で２１.６Ｖまで定電流放電
【００１３】
図７に示す様に、捻りピッチが１２０ｍｍの組電池が４７℃と最も温度が高く、ピッチが小さくなるにつれて、温度が低下しているが、ピッチが２０ｍｍ以下ではその低下率は低くなっている。
この結果から、風向転換部材(５)の捻りピッチは６０ｍｍ以下、即ち二次電池の長さの２分の１以下であって、且つ２０ｍｍ以上が最適であると言える。
【００１４】
又、風向転換部材が配備されていない点を除いて上記本発明の組電池と同一構成を有する従来の組電池を作製し、同様の充放電試験を行なって温度測定を行なったところ、電池表面の最高温度は４７℃となった。
この結果から、例えば風向転換部材(５)の捻りピッチを２０ｍｍに設定した本発明の組電池(最高温度３７℃)によれば、従来の組電池と比較して、温度低下が１０℃に達する大きな冷却効果が得られることがわかる。
【００１５】
本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、風向転換部材(５)としては、図５(ａ)に示す如く、シャフト(51)の外周面に螺旋条(52)を突設したものや、同図(ｂ)の如くシャフト(51)の外周面に、複数のフィン(53)を突設したものを採用することが出来る。更に風向転換部材(５)を回転可能に取り付けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る組電池の一部破断分解斜視図である。
【図２】二次電池及び風向転換部材の斜視図である。
【図３】本発明に係る組電池の水平断面図である。
【図４】本発明に係る組電池の垂直断面図である。
【図５】風向転換部材の他の構成例を示す図である。
【図６】従来の組電池の水平断面図である。
【図７】風向転換部材の捻りピッチを変えた場合の電池表面温度の変化を表わすグラフである。
【符号の説明】
(１)  筐体
(15)  空気取り入れ口
(17)  空気排出口
(２)  冷却ファン
(３)  二次電池
(５)  風向転換部材
【図１】
0003670868.tif 000002
【図２】
0003670868.tif 000003
【図３】
0003670868.tif 000004
【図４】
0003670868.tif 000005
【図５】
0003670868.tif 000006
【図６】
0003670868.tif 000007
【図７】
0003670868.tif 000008