(57)【要約】【課題】冷却装置を複雑にすることなく、さらに各セルの冷却効果がほぼ均一となる蓄電池の冷却方法を提供する。【解決手段】複数のセル１１が一方向に配列されたセル列１２の複数個を、セル列１２間の上下方向に貫通孔１４が形成されるように配置した蓄電池１の貫通孔１４に蓄電池冷却手段２を接続して冷却水を流すようにする。さらに、冷却水を再利用することが望ましく、冷却中の蓄電池１の温度または蓄電池１の貫通孔１４を通過した後の冷却水の温度を測定した結果に基づいて蓄電池冷却手段２から供給される冷却水の温度または流量の少なくとも一方を制御することが望ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが一方向に配列されたセル列の複数個を、該セル列間の上下方向に貫通孔が形成されるように配置し、該貫通孔に蓄電池冷却手段を接続して該貫通孔内に冷却水を流すことを特徴とする蓄電池の冷却方法。
【請求項２】
前記蓄電池冷却手段から供給される冷却水の温度または流量が、冷却中の前記蓄電池の温度または前記貫通孔を通過した後の冷却水の温度の測定結果に基づいて制御されることを特徴とする、請求項１記載の蓄電池の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池の電槽化成時などにおける発熱を抑制するための蓄電池の冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密閉型の蓄電池が、電槽化成時または充電時などに発熱することは周知である。この発熱は、例えば鉛蓄電池の場合、蓄電池の充電効率が低いために発生するもの、充電中に正極付近で発生した酸素が負極で消費される際に発生するものなどである。これらの発熱の影響を抑制するために蓄電池を冷却することも広く知られている。
【０００３】
例えば、電池の電槽外壁を冷却機能をもった治具で固定して電槽化成を実施すること（特許文献１参照）、化成槽内の冷却水を循環させながらその温度がほぼ一定となるようにすること（特許文献２参照）、密閉型蓄電池の蓋に開口部を設けてその内部に冷却水を通すための冷却管を挿入すること（特許文献３参照）、密閉型蓄電池の蓋に開口部を設けて電解液を供給・排出して電槽化成時における電解液の温度をほぼ一定に保つこと（特許文献４参照）などが具体的に知られている。
【０００４】
また、蓄電池の構造としては、放熱性を向上させるために各セル間に空気流路等の空間を設けたもの（特許文献５、特許文献６参照）、複数のセルが一方向に配列されたセル列の間の上下方向に貫通孔が形成されるように配置したもの（特許文献７参照）などが知られている。
【特許文献１】特開平３−１３８８５９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９５５０８号公報
【特許文献３】特開２０００−２００６２０号公報
【特許文献４】特開２０００−２０８１４３号公報
【特許文献５】特開昭５４−４８０４７号公報
【特許文献６】特開平８−２２７７００号公報
【特許文献７】意匠登録第１１６１３１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数のセルが一方向に配列されたセル列が複数個並列に配置された構造の蓄電池や、前述の特許文献５〜７のような構造の蓄電池を、前述の特許文献１〜４に記載された技術により冷却しようとすると、下記の不都合を生じる。
【０００６】
特許文献１に記載された技術は、電池の電槽外壁を冷却機能をもった治具で固定するものであるため、複数のセルが一方向に配列されたセル列が複数並列に配置された構造の蓄電池に適用すると、治具に接していない部分（例えばセル間など）については冷却効果が現れにくいという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載された技術は、化成槽内の冷却水を循環させながらその温度がほぼ一定となるようにするものであるため、例えば少なくとも前記セル列の相互間に貫通孔が設けられているような蓄電池に対しても冷却効果が現れるが、各セル間において冷却効果の違いが現れないように貫通孔内における冷却水の流れを理想的な状態に保つことは特許文献２に記載された技術のみでは困難である。
【０００８】
また、特許文献３に記載された技術は、密閉型蓄電池の蓋に開口部を設けてその内部に冷却水を通すための冷却管を挿入するものであり、特許文献４に記載された技術は、密閉型蓄電池の蓋に開口部を設けて電解液を供給・排出して電槽化成時における電解液の温度をほぼ一定に保つものであるから、両者とも各セル間において冷却効果の違いが現れないようにすることは可能であるが、蓄電池の内部に管を通すための作業が面倒であり、さらに各セルの温度を一定にするための制御を個別に行う必要があり、セル数が多い場合には冷却装置が大掛かりとなるなどの問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明では、複数のセルが一方向に配列されたセル列が複数並列に配置され、少なくとも前記セル列の相互間に貫通孔が設けられてなる蓄電池を冷却するに際し、冷却装置を複雑にすることなく、さらに各セルの冷却効果がほぼ均一となる蓄電池の冷却方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数のセルが一方向に配列されたセル列の複数個を、該セル列間の上下方向に貫通孔が形成されるように配置し、該貫通孔に蓄電池冷却手段を接続して該貫通孔内に冷却水を流すことを特徴とする蓄電池の冷却方法に関するものである。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記蓄電池冷却手段から供給される冷却水の温度または流量が、冷却中の前記蓄電池の温度または前記貫通孔を通過した後の冷却水の温度の測定結果に基づいて制御されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態の蓄電池の冷却方法を好適に実現する蓄電池の冷却系の基本的一例を概略的に示す斜視図である。図１において、１は蓄電池、２は蓄電池１を冷却するための蓄電池冷却手段、３は蓄電池１を冷却水中に保持する保持槽である。
【００１４】
蓄電池１は、複数のセル１１が一方向に配列されたセル列１２の複数個（図１では２個）を並列に配置したものであり、その上部には蓋１３が設けられている。また、セル列１２の間には上下方向に形成された貫通孔１４が設けられており、蓋１３には貫通孔１４の開口部（以下、貫通孔開口部とする）１４ａが設けられ、さらに端子１５が設けられている。なお、図１における蓄電池１は、密閉型のものを示しているが、それに限られるものではない。また、貫通孔開口部１４ａは７個示されているが、実際にはその個数は適宜決定されるものである。
【００１５】
蓄電池冷却手段２は、冷却水を蓄電池冷却手段２に導入する配管２１と、配管２１に流れる冷却水の流量を調整する制御弁２２と、蓄電池１の貫通孔１４に冷却水を導入する導入部２３とを有する。また、導入部２３の先端には、蓄電池１の貫通孔開口部１４ａの形状に合致したパイプ状部２４が形成されている。
【００１６】
保持槽３は、蓄電池１を収容するとともに、蓄電池１の貫通孔１４を通って排出された冷却水３１を、排水口３２の位置により定まる一定の水位に保つことにより、蓄電池１全体の冷却を図るものである。この保持槽３は、蓄電池１の電槽化成に用いる場合には化成槽と呼ばれるものであるが、本発明の実施形態は、蓄電池１の電槽化成時の冷却を図るためだけではなく、例えば充電時の冷却などにも適用できることはいうまでもない。
【００１７】
すなわち、図１に示された本発明の実施形態によれば、複数のセル１１が一方向に配列されたセル列１２の複数個を、セル列１２間の上下方向に貫通孔１４が形成されるように配置した蓄電池１の貫通孔１４に蓄電池冷却手段２を接続して冷却水を流すようにしているため、冷却装置を複雑にすることなく、さらに各セル１１の冷却効果がほぼ均一となるような蓄電池の冷却方法を提供することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の実施形態は、例えば簡易型ハイブリッドシステムを採用した自動車に用いられる鉛蓄電池の化成・充電に適したものとなる。
【００１９】
例えば、簡易型ハイブリッドシステムを採用した自動車に用いられる蓄電池１は、鉛蓄電池の最小単位であるセル１１を１８個直列接続して約３６Ｖの起電力を得るようにしたものであり、一般には９個のセル１１からなるセル列１２が２個並列にされ、密閉型構造とされたものである。このようにセル数の多い密閉型の鉛蓄電池は、電槽化成時または充電末期における発熱が従来型の蓄電池よりも大きく、前述の特許文献１〜４における技術を適用しても十分な冷却効果を得ることが困難である。
【００２０】
そこで、図１に例示された冷却装置を適用することにより、例えば前述の特許文献３、特許文献４に記載されたように密閉型蓄電池の各セルに直接冷却管等を挿入することなく各セルの冷却効果がほぼ均一となるような蓄電池の冷却方法を実現することができる。
【００２１】
以上、本発明の実施形態の基本的一例を説明したが、本発明の実施形態は図１に示された冷却系を利用したものに限られず、種々の応用例が考えられる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態の蓄電池の冷却方法を好適に実現する蓄電池の冷却系の応用例の一例を概略的に示す説明図である。なお、図２において、図１と同様の箇所には同一の符号を付し、詳細な説明を省略することとする。なお、パイプ状部２４の先端は貫通孔開口部１４ａから少し入った所にあり、パイプ状部２４から流出する冷却水が貫通孔１４内壁を伝い落ちる様にした。また、点線示の通り、貫通孔１４は蓋１３を含め蓄電池１の上部のみが７個に分割されているが、その下方では互いに連通し、２本の比較的長い部材と蓄電池側壁により２個のセル列１２が互いに連結され、蓄電池の下端および側壁下部に開口する様に形成されている。
【００２３】
図２において、図１と異なる点は、冷却水を再利用する機能を設けたこと、冷却中の蓄電池の温度または蓄電池の貫通孔を通過した後の冷却水の温度を測定した結果に基づいて蓄電池冷却手段から供給される冷却水の温度または流量の少なくとも一方を制御する機能を設けたことである。
【００２４】
まず、冷却水を再利用する機能について説明する。図２において、４はポンプであって、使用後の冷却水を保持槽３から吸引するものである。５は冷却器であって、ポンプ４から送られた使用後の冷却水を再冷却するものである。６は再生用配管であって、保持槽３とポンプ４との間、ポンプ４と冷却器５との間をそれぞれ接続するものである。なお、冷却器５には、蒸発等により減少した冷却水を補給する機能（図示せず）が設けられている。
【００２５】
次に、冷却中の蓄電池の温度または蓄電池の貫通孔を通過した後の冷却水の温度を測定した結果に基づいて蓄電池冷却手段から供給される冷却水の温度または流量の少なくとも一方を制御する機能について説明する。
【００２６】
図２において、７は温度センサであって、冷却中の蓄電池１の温度または蓄電池１の貫通孔１４を通過した後の冷却水の温度を検出するものである。８は演算制御装置であって、温度センサ７により検出された温度が目的の温度となるように、ポンプ４、冷却器５、制御弁２２のうち少なくとも１つを制御するものである。
【００２７】
図２に例示された実施形態においては、冷却水を再利用する機能を設けることにより、冷却水の有効利用を図ることができる。また、冷却中の蓄電池１の温度または蓄電池１の貫通孔１４を通過した後の冷却水の温度を測定した結果に基づいて蓄電池冷却手段２から供給される冷却水の温度または流量の少なくとも一方を制御する機能を設けることにより、電槽化成時や充電時などにおける各セル１１の温度がほぼ一定となる蓄電池の冷却方法を容易に実現することができる。
【００２８】
なお、図２に例示された実施形態において、冷却水を再利用する機能または冷却中の蓄電池１の温度または蓄電池１の貫通孔１４を通過した後の冷却水の温度を測定した結果に基づいて蓄電池冷却手段２から供給される冷却水の温度または流量の少なくとも一方を制御する機能は、両方とも設けられている必要はなく、一方のみであってもよいことはいうまでもない。
【００２９】
また、本発明の実施形態に用いられる蓄電池冷却手段は、図１または図２に例示されたものに限られない。以下、その例を説明する。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態に用いられる蓄電池冷却手段の応用例を概略的に示す説明図である。なお、図３において、図１または図２と同様の箇所には同一の符号を付し、詳細な説明を省略することとする。
【００３１】
図３において、蓄電池冷却手段２の導入部２３は、蓄電池１の蓋１３と接する面にパッキン２５を有する。パッキン２５は、例えばゴムなどの材料で構成される。また、導入部２３は、蓄電池１の貫通孔開口部１４ａの全てを覆っている。すなわち、導入部２３は、図１および図２におけるパイプ状部２４と同様の機能を有する。
【００３２】
図３に示された蓄電池冷却手段の応用例は、例えば蓄電池１の貫通孔開口部１４ａの個数が多い場合などに、蓄電池１に蓄電池冷却手段２を取り付ける際の作業性が向上するという利点を有する。
【００３３】
以上、本発明の実施形態の蓄電池の冷却方法を好適に実現する蓄電池の冷却系について例を挙げて説明したが、ここで本発明の実施形態を実際に蓄電池の冷却に用いた場合の結果を、前述の特許文献１〜４に記載された方法と比較して説明する。
【００３４】
（実施例の説明）  本発明の実施の形態の蓄電池の冷却方法を実際に蓄電池の電槽化成時の冷却に用いてその効果を確認した。
【００３５】
蓄電池１は、前述の簡易型ハイブリッドシステムを採用した自動車に用いられる鉛蓄電池であって、９個のセル１１からなるセル列１２が２個並列にされ、密閉型構造とされたものとした。寸法は、高さ２００ｍｍ、幅（セル１１の配列方向）２５７ｍｍ、奥行（セル列１２の配列方向）１７２ｍｍとした。また、貫通孔１４は長さ２４ｍｍ、幅８ｍｍで、蓋１３には貫通孔開口部１４ａが７個設けられているものとした。
【００３６】
また、蓄電池１の電槽化成時の条件は、充電電流４Ａで、正極理論容量の２２０％の充電電気量を流すようにした。
【００３７】
そして、上記電槽化成時の蓄電池１に対して、本発明の実施形態の方法および特許文献１〜４の方法を用いて冷却を行った。その条件を表１に、結果を表２にそれぞれ示す。なお、表１および表２において、本発明の図１、図２による方法をそれぞれ実施例１、実施例２とし、特許文献１〜４による方法をそれぞれ従来例１〜４とした。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
【表２】
2004303464.tif 000004
【００４０】
なお、従来例１〜４の方法においては、それぞれ下記の傾向がみられた。
（１）従来例１の方法では、治具が直接接していない面における温度上昇が顕著であった。
（２）従来例２の方法では、冷却水の水流の下流側のほうが電池温度が高くなる傾向があり、また、電池間に比較的温度の高い水が滞留していた。
（３）従来例３の方法では、セル上部の余剰液を冷却する効果しかなく、冷却管内を流れる冷却水がセル内部の冷却には寄与していない。また、各セルの開口部に冷却管を挿入する作業が煩雑であり、各冷却管を流れる冷却水の温度調整も複雑となっていた。
（４）従来例４の方法では、セル内の電解液の温度をほぼ一定に保つことが困難であり、また、各セルの開口部に冷却管を挿入する作業が煩雑であった。さらに、電解液を循環させているため、電槽化成終了後の最終的なセル内の電解液量を所定の量に合わせることが、電解液循環系の余剰電解液の影響により困難となっていた。
【００４１】
このように、本発明の実施例１〜２の蓄電池の冷却方法は、従来例１〜４の方法と比較して冷却効果および作業性の点で優れていることがわかる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態の具体例を説明したが、本発明の実施形態は上述の具体例に限らず、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で適宜変更することができることはいうまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、蓄電池の冷却方法において、複数のセルが一方向に配列されたセル列の複数個を、該セル列間の上下方向に貫通孔が形成されるように配置し、該貫通孔に冷却水を流す蓄電池冷却手段を接続することを特徴としているため、冷却装置を複雑にすることなく、さらに各セルの冷却効果がほぼ均一となるような蓄電池の冷却方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の蓄電池の冷却方法を好適に実現する蓄電池の冷却系の基本的一例を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の蓄電池の冷却方法を好適に実現する蓄電池の冷却系の応用例の一例を概略的に示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態に用いられる蓄電池冷却手段の応用例を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１  蓄電池
２  蓄電池冷却手段
３  保持槽
４  ポンプ
５  冷却器
６  再生用配管
７  温度センサ
８  演算制御装置
１１  セル
１２  セル列
１３  蓋
１４  貫通孔
１４ａ  貫通孔開口部
１５  端子
２１  配管
２２  制御弁
２３  導入部
２４  パイプ状部
２５  パッキン
３１  冷却水
３２  排水口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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