(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、複数のセルが一体化された蓄電池のセル室間に間隙を形成すると共に、前記蓄電池の蓋上面に前記間隙と連通する開口部を設け、なおかつ前記開口部から前記間隙内の空気を排気機構により換気する機能を備えた蓄電池において、冷却効果が優れ、かつ排気機構の消費電力を著しく低減できる蓄電池を提供するものである。【解決手段】前記間隙を形成するセル室間の間隔をＰ（ｃｍ）とし、前記開口部が設けられている蓋上面から電槽底面までの距離をＨ（ｃｍ）としたとき、Ｈ／Ｐ３≦１０の関係が成立していることを特徴とするものである。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが一体化された蓄電池のセル室間に間隙を形成すると共に、前記蓄電池の蓋上面に前記間隙と連通する開口部を設けた蓄電池において、前記間隙を形成するセル室間の間隔をＰ（ｃｍ）とし、前記開口部が設けられている蓋上面から電槽底面までの距離をＨ（ｃｍ）としたとき、
Ｈ／Ｐ３≦１０
としたことを特徴とする蓄電池。
【請求項２】
前記蓄電池の開口部から前記間隙内の空気を排気機構により換気する機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車では、省エネルギーの要求の高まりとともに、高電圧化や電気エネルギーとガソリンとを併用するハイブリッド化が進められている。高電圧にすることでワイヤーハーネスや電気部品を軽量化できる。ハイブリッドシステムは、電気エネルギーによりガソリンエンジンをアシストするため、省エネルギー、低公害化が達成できる。
【０００３】
これらの用途に用いられる蓄電池に対しては、より小型軽量化が求められており、そのひとつの解決手段として、高電圧化した蓄電池が検討されている。例えば、従来６セル、１２Ｖの鉛蓄電池が主流であったが、高電圧蓄電池として１８セル、３６Ｖの鉛蓄電池が使用されるようになってきた。
【０００４】
蓄電池は充・放電において、反応熱および抵抗損失に起因して発熱する。特に３６Ｖのようなセル数の多い蓄電池の場合、１セル単位当たりの蓄電池表面積比が小さくなってくるため、放熱し難くなり蓄電池内温度が上昇し易い。温度が高い状態で蓄電池が使用されると、自動車用のように定電圧充電が適用されている場合、充電電流が増加する現象が発生する。充電電流が増加すると、蓄電池の劣化の主要因である正極格子の腐食が促進されると共に、過充電による電解液の減少が促進され蓄電池の劣化が早くなる。
【０００５】
また、多くのセルが一体化されているとセル間の放熱条件が異なるため、セル間の温度ばらつきが大きくなり、それに伴ってセル間の充電電圧がばらつく。自動車用蓄電池のように定電圧充電で充電される場合、充電制御が困難になり、過充電になり易いという問題があった。
【０００６】
このため蓄電池の温度上昇を抑制すると同時に、セル間の温度ばらつきを低減することが求められている。その方策の一つとしてセル間に間隙を設け、電槽セルの放熱を促進させる方式が既に特開２００１−３３２２２４等で提案されている。
【０００７】
特開２００１−３３２２２４では、セル室間に設けた間隙が蓄電池側面や底面に対してしか開口していないので、セルの放熱を促進するあるいは冷却するための空気の循環が十分でなく、蓄電池の発熱の抑制およびセル間の温度ばらつきの低減効果が十分に得られない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、セル間に設けた間隙により蓄電池を冷却する際により冷却機能の優れた蓄電池を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、発明者は、複数のセルが一体化された蓄電池のセル室間に間隙を形成すると共に、前記蓄電池の蓋上面に前記間隙と連通する開口部を設ける冷却方式において、間隙内の空気の通気抵抗を低くすることが冷却に有効であり、また、排気機構により換気する際の消費電力の低減にも効果があることに着目した。すなわち、間隙を形成するセル室間の間隔と開口部が設けられている蓋上面から電槽底面までの距離との間に一定の関係を持たせることが冷却効果および排気機構の消費電力の低減に有効であることを見出し、その知見に基づいたものである。
【００１０】
請求項１によれば、複数のセルが一体化された蓄電池のセル室間に間隙を形成すると共に、前記蓄電池の蓋上面に前記間隙と連通する開口部を設けた蓄電池において、前記間隙を形成するセル室間の間隔をＰ（ｃｍ）（図３あるいは図４参照）とし、前記開口部が設けられている蓋上面から電槽底面までの距離をＨ（ｃｍ）（図３参照）としたとき、
Ｈ／Ｐ３≦１０
としたことを特徴とするものである。
【００１１】
間隙内空気を排出するときの通気抵抗は、間隙を形成するセル室間の間隙の間隔をＰ（ｃｍ）とし、開口部が設けられている蓄電池の蓋上面から底面までの距離をＨ（ｃｍ）としたときの両者の関係に依存し、Ｈ／Ｐ３≦１０になるようにこれらの寸法を決定することにより、間隙内の通気抵抗が低減され、蓄電池の冷却効果が優れていることがわかった。
【００１２】
請求項２によれば、前記蓄電池の開口部から前記間隙内の空気を排気機構により換気する機能を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１に示したように、Ｈ／Ｐ３≦１０の関係を維持することにより間隙内の通気抵抗を低減できることから開口部に排気機構を設けた場合、その消費電力の低減効果も有していることがわかった。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施例を示す蓄電池の斜視図（ａ）およびファンとダクト取り除いた斜視図（ｂ）をそれぞれ示す。１は電槽、２は蓋、３ａ、３ｂは端子、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは蓋上面に設けた開口部、５ｂ、５ｄは外気流入部、６ａ、６ｂはダクト、７ａ、７ｂはファンをそれぞれ示す。
【００１６】
図２は本発明の実施例の上面図、図３は側面図（長側面）、図４は下面図、図５はダクトとファン取り除いた上面図をそれぞれ示す。５ａ、５ｃは外気流入部、８はセル室、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはセル室間の間隙を示す。他の構成部材は図１と同じ番号を付記する。
【００１７】
図１〜図５に示すように、本実施例では排気機構としてファンを採用した。蓋上面の開口部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにダクト６ａ、６ｂを取り付け、ファン７ａ、７ｂによりダクト６ａ、６ｂ内の空気を排出させ、セル室８間の間隙部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ内の空気を換気する方法を採用している。ファン７ａ、７ｂが作動しているとき、外気は外気流入部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを介してセル室間の間隙部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ内に流入する。
【００１８】
本発明の間隙を形成するセル室間の間隔をＰ（ｃｍ）とし、前記開口部が設けられている蓋上面から電槽底面までの距離をＨ（ｃｍ）としたとき、
Ｈ／Ｐ３≦１０
の関係が成立していることにより優れた冷却効果を有すると共に排気機構の消費電力を著しく小さくすることができることをあきらかにするために以下の試験を行った。
【００１９】
試験に用いる蓄電池は、１８セルを一体化した公称電圧３６Ｖの制御弁式鉛蓄電池で、図３および図４に示す長さ寸法Ｗ、幅寸法Ｄ、間隙を形成する２つのセル室間の間隙の間隔Ｐを表１に示すように変えた本発明の蓄電池を９種類製作した。また、本発明の効果を示すために表１に示す比較品を３種類製作した。表１には、これら１２種類の蓄電池の定格容量も記載した。なお、蓄電池上面に設けられた開口部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの幅方向の寸法は間隙９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを形成するセル室の間隔を示す寸法Ｐと同一であり、また、開口部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの蓄電池の長さ方向の寸法は、表１に示す１２種類の蓄電池すべてにおいて４ｃｍとした。これらの蓄電池には、開口部４ａ、４ｂに対してダクト６ａを取り付け、開口部４ｃ、４ｄに対してダクト６ｂを取り付けた。ダクト６ａ、６ｂ上部にファン７ａ、７ｂをそれぞれ設置した。本実施例のファン７ａ、７ｂには、６ｃｍ角のＤＣブラシレス軸流ファンを使用した。実施例のＤＣブラシレス軸流ファンの定格電圧は１２Ｖ、定格電流は２００ｍＡであるが、入力電圧を７〜１４Ｖの間で変化させることで、ファンの消費電力が変化し、換気性能を変化させることができる。本実施例では排気機構として上述の６ｃｍ角のＤＣブラシレス軸流ファンを使用したが、発明の効果は排気機構の形状および種類に関係がない。例えば、２．５ｃｍ角、４ｃｍ角のＤＣ軸流ファンまたはＤＣシロッコファンなどでも発明の効果は十分得られる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
図６は実施例を示す図２のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図によりファンが作動している時のセル室間の間隙９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ内の空気の流れを模式的に矢印で示したものである。矢印が示すように外気流入口５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから浸入した空気は、セル室間の間隙９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄにそれぞれ流入し、内部の熱を奪った後、蓄電池の蓋上面の開口部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをそれぞれ通過し、上部に取り付けられたダクト６ａ、６ｂをそれぞれ通り、ファン７ａ、７ｂからそれぞれ排出される。このような空気の流れが発生することで、使用中の蓄電池の温度上昇は著しく抑制され、なおかつセル間の温度ばらつきも低減できる。
【００２２】
次に、本発明の効果を具体的に示すために、表１に示す１２種類の電池について充・放電試験を実施した。試験条件を以下に示す。
【００２３】
［試験条件］
放電：５ＣＡ×３０秒
充電：４５Ｖ（最大電流５ＣＡ）×４０秒
試験温度：２５℃恒温室内
試験終了条件：蓄電池温度の変化が０．３℃／ｈ以下になったとき
本試験終了時、蓄電池内最高温度、蓄電池内最低温度がそれぞれ３４℃±０．５℃、３１℃±０．５℃になるようにファン７ａ、７ｂの入力電圧を設定し、その入力電圧および電流からファン７ａ、７ｂの総消費電力を求めた。例えば実施例Ｎｏ．４では、試験終了時の電池内最高温度、電池内最低温度はそれぞれ３４．４℃、３１．２℃であり、その時のファン７ａ、７ｂの（入力電圧，消費電流）はそれぞれ（７．５Ｖ，０．１３３Ａ）、（７．５Ｖ，０．１２６Ａ）であった。この結果から、本試験における本発明のＮｏ．４のファン７ａ、７ｂの総消費電力は１．９４３Ｗであることがわかる。
【００２４】
図７にファン７ａ、７ｂの総消費電力とＨ／Ｐ３の関係を示す。この図から、Ｈ／Ｐ３が１０を超えるとファンの消費電力が著しく大きくなることがわかる。また、Ｈ／Ｐ３が１０以下であると、ファンの消費電力の変化は大きくないことから、蓄電池の容積エネルギー密度（Ｗｈ／ｌ）を高くするためにもＨ／Ｐ３はできるだけ１０に近いほうが望ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明は複数のセルが一体化された蓄電池のセル室間に間隙を形成すると共に、前記蓄電池の蓋上面に前記間隙と連通する開口部を設け、なおかつ前記間隙内の空気を排気機構により換気する機能を備えた蓄電池において、前記間隙を形成するセル室間の間隔をＰ（ｃｍ）、前記開口部が設けられている蓋上面から電槽底面までの距離をＨ（ｃｍ）としたとき、
Ｈ／Ｐ３≦１０
の関係が成立するように各寸法を決定することで、蓄電池の温度上昇とセル間の温度バラツキの抑制に有効であると共に排気機構の消費電力を従来よりも著しく低減できその工業的効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明蓄電池の実施例を示す斜視図（ａ）およびファンとダクトを取り除いた斜視図（ｂ）
【図２】本発明の実施例を示す上面図
【図３】本発明の実施例を示す側面図（長側面）
【図４】本発明の実施例を示す下面図
【図５】本発明の実施例を示すファンとダクトを取り除いた上面図
【図６】本発明の実施例を示す図２におけるＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図で、短側面の空気の流れを模式的に示す。
【図７】ファン２機の総消費電力とＨ／Ｐ３の関係を示す図
【符号の説明】
１　電槽
２　蓋
３ａ、３ｂ　端子
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ　電槽の蓋上面に設けた開口部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ　外気流入部
６ａ、６ｂ　ダクト
７ａ、７ｂ　ファン
８　セル室
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ　セル室間の間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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