(57)【要約】【課題】電池から発生したガスの排出に伴う環境への負荷を低減し得る自動車用のガス捕集システムを提供する。【解決手段】ガス捕集システム２０は、自動車車体１０に設けられ、電池１００を収容する収容部１１と、自動車車体に用いられる車体骨格部材３０の内部空間３１の一部を少なくとも含むとともに収容部に連結され、電池から発生したガスを通過させるガス流路３３と、収容部よりもガス流路の下流側に配置され、ガスおよびガスの凝縮液を捕集する捕集部４０とを有しており、電池から発生したガスを、車体骨格部材の内部空間を含むガス流路を介して捕集部へ導いて捕集を行う。【選択図】図１
2012151987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車車体に設けられ、電池を収容する収容部と、
前記自動車車体に用いられる車体骨格部材の内部空間の一部を少なくとも含むとともに前記収容部に連結され、前記電池から発生したガスを通過させるガス流路と、
前記収容部よりも前記ガス流路の下流側に配置され、前記ガスおよび前記ガスの凝縮液を捕集する捕集部と、を有する自動車用のガス捕集システム。
【請求項２】
前記ガス流路に配置された多孔部材を有する請求項１に記載の自動車用のガス捕集システム。
【請求項３】
前記ガス流路に配置された冷却フィンを有する請求項１または請求項２に記載の自動車用のガス捕集システム。
【請求項４】
前記ガス流路は、上流側から下流側にかけて流路断面積が縮小する部位を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車用のガス捕集システム。
【請求項５】
前記捕集部は、折り畳み可能な袋状の弾性部材を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車用のガス捕集システム。
【請求項６】
前記ガス流路内の圧力が前記収容部内の圧力よりも予め小さく設定されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動車用のガス捕集システム。
【請求項７】
前記収容部と前記ガス流路の連通状態および遮断状態を切り替える第１の弁と、
前記収容部に設置され、前記ガスの発生を検出する検出部と、
前記検出部が前記ガスの発生を検出したときに、前記第１の弁を開いて前記収容部と前記ガス流路を連通させる制御部と、を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動車用のガス捕集システム。
【請求項８】
前記自動車の車室内を冷却するための空調用の冷媒ガスを前記収容部へ導流する冷媒流路と、
前記収容部と前記冷媒流路の連通状態および遮断状態を切り替える第２の弁と、をさらに有し、
前記制御部は、前記検出部が前記ガスの発生を検出したときに、前記第２の弁を開いて前記収容部と前記冷媒流路を連通させる、請求項７に記載の自動車用のガス捕集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用のガス捕集システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の低減が図られた自動車の提供が望まれている。そこで、自動車の動力源として、またはエンジンの補助動力源として、大電流かつ環境負荷の少ないリチウムイオン二次電池等の利用が試みられている。
【０００３】
電池を搭載した自動車には、電池から発生したガスが車室内へ侵入したり、当該ガスが車室内に滞留したりすることを防止するためのシステムが備えられている。電池の充放電が繰り返して行われることにより、電池の経年劣化が生じ、電池パックなどからのガスの漏洩が発生し得るためである。例えば、特許文献１に記載された電気自動車は、電池パックから漏洩したガスを車外へ排出させるガス排出機構を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術に係る電気自動車によれば、車室内へのガスの侵入は防止されるものの、車外へ排出されたガスの処理については何ら対策を講じていないため、ガスの排出に伴う環境への負荷が大きいという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、電池から発生したガスの排出に伴う環境への負荷を低減し得る自動車用のガス捕集システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の自動車用のガス捕集システムは、自動車車体に設けられ、電池を収容する収容部を有している。また、前記自動車車体に用いられる車体骨格部材の内部空間の一部を少なくとも含むとともに前記収容部に連結され、前記電池から発生したガスを通過させるガス流路を有している。さらに、前記収容部よりも前記ガス流路の下流側に配置され、前記ガスおよび前記ガスの凝縮液を捕集する捕集部を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池から発生したガスを、車体骨格部材の内部空間を含むガス流路を通して捕集部へと導くことができる。そして、ガス流路を通過するガスの一部を凝縮させることによって、ガスの体積を減少させて捕集を行うことができる。このため、ガスおよびガスの凝縮液を車外へ排出することなく捕集を行うことができ、電池から発生したガスの排出に伴う環境への負荷を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るガス捕集システムを備える自動車を簡略化して示す図であり、（Ａ）は、電池からガスが発生する前の状態を示す図、（Ｂ）は、発生したガスをガス捕集部によって捕集している状態を示す図である。
【図２】図２は、ガス流路を説明するための図であり、（Ａ）は、実施形態に係る自動車を背面から見た図、（Ｂ）は、ガス流路を構成するピラーの一部を拡大して示す斜視図である。
【図３】ガスの凝縮能力を向上させる手段を説明するための部分断面である。
【図４】ガス捕集システムの動作例を示すフローチャートである。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、ガスの凝縮能力を向上させる手段の変形例を説明するための部分断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施形態に基づいて説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１１】
図１には、本実施形態に係る自動車用のガス捕集システム２０が示される。電気自動車の車内やハイブリッド車の車内に設置された電池の充放電が繰り返して行われることにより、電池の経年劣化が生じ、電池から各種ガスが発生することがある。ガス捕集システム２０は、例えば、このようなガスの捕集を行うことを目的として設置されるものである。
【００１２】
図１および図２を参照して、概説すれば、ガス捕集システム２０は、自動車車体１０に設けられ、電池１００を収容する収容部１１と、自動車車体１０に用いられる車体骨格部材３０の内部空間３１の一部を少なくとも含むとともに収容部１１に連結され、電池１００から発生したガスを通過させるガス流路３３と、収容部１１よりもガス流路３３の下流側に配置され、ガスおよびガスの凝縮液を捕集する捕集部４０と、を有している。ガス捕集システム２０は、さらに、収容部１１とガス流路３３の連通状態および遮断状態を切り替える第１の弁５１と、収容部１１に設置され、ガスの発生を検出する検出部６０と、検出部６０がガスの発生を検出したときに、第１の弁５１を開いて収容部１１とガス流路３３を連通させる制御部７０と、を有している。実施形態の説明において、ガス流路３３の上流側とは、ガスの流れの上流側、すなわち収容部１１が配置される側のことであり、ガス流路３３の下流側とは、ガスの流れの下流側、すなわち捕集部４０が配置される側のことである。
【００１３】
図１に示すように、自動車車体１０には、ドアや乗員シートを備える一般的な乗用車タイプのものを採用している。収容部１１は、自動車車体１０のフロア下に設けられた所定の収容空間によって構成されている。
【００１４】
電池１００は、例えば、自動車のモーター駆動用に用いられる電池であり、本実施形態では、リチウムイオン二次電池である。電池１００から発生するガスは、例えば、電解液の蒸発ガスである。発生する高沸点ガスとして、エチレンカーボネイトやプロピレンカーボネイトなどが挙げられ、低沸点ガスとして、ジエチルカーボネイト、ジメチルカーボネイト、エチルメチルカーボネイトなどが挙げられる。また、ガスとともに電極構成材料である粉体等も含まれることがあるが、このような粉体も捕集部４０によって捕集される。
【００１５】
図２を参照して、ガス流路３３は、車体骨格部材３０であるサイドシル、センターピラー３５（図２（Ｂ））、ルーフレールのそれぞれの内部空間３１によって構成している。実施形態に係る自動車車体１０にあっては、金属材料によって車体骨格部材３０が構成されている。金属材料によって構成された車体骨格部材３０は、車体骨格部材３０の内部空間３１と外板パネルとの間や、車体骨格部材３０の内部空間３１と車体外部の外気との間において良好な熱伝達媒体として機能する。車体骨格部材３０を構成する金属材料は特に限定されるものではないが、例えば、鉄やステンレス等を採用することが可能である。
【００１６】
自動車車体１０にあっては、車体骨格部材３０の内部空間３１内にガス流路３３を形成させているため、ガス流路３３の設置による車室の意匠外観の低下が招かれるようなことがない。なお、図２（Ａ）中において、ガスの流れを矢印で示す。
【００１７】
ガス流路３３内の圧力は、収容部１１内の圧力よりも予め小さく設定している。このような圧力の設定を行うことにより、ガスが発生した際、第１の弁５１の開放に合わせて収容部１１からガス流路３３へガスを勢い良く流すことを可能にしている。
【００１８】
図１および図３を参照して、捕集部４０は、折り畳み可能な袋状のバック（弾性部材に相当する）４３と、当該バック４３を収納保持する保持部４１と、を有している。捕集部４０は、リヤトランクに設けている。電池１００からガスが発生していないときは、蓋４５によって保持部４１を覆わせている。バック４３は、大量のガスが発生すると、折り畳まれた状態から膨張し、車体内から一部が押し出される。このため、ガスが発生していないときには、コンパクトに折り畳んだ状態で収納させておくことが可能である。また、バック４３は、ガスの発生量に応じて急激に膨張するため、短時間の間に大量にガスが発生するような場合においても、ガスの発生に迅速に対応して捕集を行うことができる。バック４３は、例えば、柔軟性および伸縮性を備える樹脂材料によって構成することができる。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンやポリオレフィンなどが挙げられる。
【００１９】
電池１００から高沸点ガスが発生し、電池１００が長時間高温に晒されると、電池性能の低下が招かれる。そこで、実施形態にあっては、冷媒ガスによって電池１００の冷却を行うことが可能なシステムを採用し、ガスが発生した場合においても、電池性能の著しい低下が招かれることを防止している。電池１００の冷却を行うシステムは、自動車の車室内を冷却するための空調用の冷媒ガスを収容部１１へ導流する冷媒流路９１と、収容部１１と冷媒流路９１の連通状態および遮断状態を切り替える第２の弁５２と、によって構成している。
【００２０】
冷媒ガスを導流するための冷媒流路９１は、冷媒ガスを供給する供給部９０と収容部１１とを連結する配管によって構成している。冷媒ガスの種類は、特に制限されるものではないが、実施形態にあっては車室用エアコンの冷媒に一般的に用いられる二酸化炭素を利用している。
【００２１】
第１の弁５１および第２の弁５２には、電気信号に基づいて開閉動作を行う電気信号式の弁を利用している。制御部７０は、電池１００からガスが発生していないときは、第１の弁５１および第２の弁５２を閉じ、ガス流路３３および冷媒流路９１のそれぞれと収容部１１との連通を遮断する。
【００２２】
検出部６０は、温度センサ、電圧センサ、ガス検知センサを組み合わせた機能を持つセンサによって構成している。センサは、収容部１１内に設置している。
【００２３】
検出部６０は、ガスの発生の有無を、例えば、ガスを直接的に検知して判断したり、電池１００の電圧および収容部１１内の温度に基づいて判断したりする。検出部６０は、ガスの発生を検知した場合、制御部７０へ検出信号を送信する。
【００２４】
制御部７０は、入力部や出力部を有するコンピュータによって構成されている。ガスを検出した信号を検出部６０から受信した場合には、第１の弁５１および第２の弁５２のそれぞれに信号を送信し、開放動作を行わせる。
【００２５】
図３を参照して、ガス捕集システム２０には、ガスの凝縮を効率的に行う手段を設けている。ガスの凝縮を効率的に行う手段として、ガスが通過可能な多孔部材８１を採用している。多孔部材８１は、捕集部４０と比較的近い位置、すなわちガス流路３３内の下流に配置している。
【００２６】
多孔部材８１を設置することにより、ガス流路３３内を流れるガスが毛管凝縮によって凝縮し易くなる。また、低沸点ガスなどが未凝縮の場合には、低沸点ガスを毛管の壁面に物理吸着させる効果も発揮される。したがって、バック４３内の捕集可能な全体積を占めるガスの割合を減少させることができる。
【００２７】
多孔部材８１を構成する材質は、ガスを毛管凝縮させる機能を発揮し得る限りにておいて特に限定されないが、車体骨格部材３０の剛性を向上させる観点から、例えば金属材料などによって構成されたものであることが望ましい。また、多孔部材８１にガスを通過させる毛管を適宜設けることにより、ガスの凝縮効率の向上を図ることが可能になっている。
【００２８】
次に、実施形態に係るガス捕集システム２０の動作を説明する。
【００２９】
図４を参照して、まず、検出部６０は、ガスの発生を検出する（Ｓ１１）。
【００３０】
制御部７０は、収容部１１内に電池１００から発生したガスが存在する場合には、第１の弁５１を開放する（Ｓ１２）。
【００３１】
第１の弁５１を開放させると、収容部１１内に存在するガスが、ガス流路３３へ流れ込む。ガス流路３３内の圧力を収容部１１内の圧力よりも予め小さく設定しているため、第１の弁５１の開放とともに、ガス流路３３へガスが勢いよく流れ込む。
【００３２】
ガス流路３３を流れるガスは、外板パネルや車体外部の外気との間での熱交換によって冷却される。冷却に伴って高沸点ガス、および一部の低沸点ガスが凝縮する。この際、ガス流路３３内に配置した多孔部材８１がガスの凝縮を促進させる。
【００３３】
制御部７０は、収容部１１内に電池１００から発生したガスが存在する場合には、第１の弁５１とともに第２の弁５２を開放する（Ｓ１３）。
【００３４】
第２の弁５２を開放させると、収容部１１内へ冷媒ガスが流れ込む。冷媒ガスを供給することによって、電池１００および収容部１１の内部を冷却させることができる。この際、電池１００を保持する筐体の内部まで冷媒ガスを送り込むことにより、電池１００の冷却を効率的に行うことができる。
【００３５】
ガス流路３３を通過したガス、およびガスが凝縮された凝縮液は、ガス流路３３の下流側に配置されたバック４３によって捕集することができる。ガスの一部が凝縮されているため、ガスの発生時と比較して、小さな体積でガスの捕集を行うことができる。
【００３６】
捕集したガスおよび凝縮液は、バック４３内に収容された状態で自動車とともに運搬されたり、またはバック４３とともに自動車から分離されて運搬されたりし、その後、各種の処理作業が実施される。
【００３７】
上述したように、本実施形態によれば、電池１００から発生したガスを、車体骨格部材３０の内部空間３１を含むガス流路３３を通して捕集部４０へと導くことができる。そして、ガス流路３３を通過するガスの一部を凝縮させることによって、ガスの体積を減少させて捕集を行うことができる。これにより、ガスおよびガスの凝縮液を車外へ排出することなく捕集を行うことができ、電池１００から発生したガスの排出に伴う環境への負荷を低減することができる。
【００３８】
また、ガス流路３３に多孔部材８１を配置しているため、ガスを効率的に凝縮させることができ、ガスおよびガスの凝縮液の捕集をより小さな体積で行うことができる。
【００３９】
また、ガスおよびガスの凝縮液を捕集するバック４３を、袋状の弾性部材によって構成しているため、ガスが発生していないときは、コンパクトに折り畳んだ状態で当該バック４３を収納させておくことができる。ガスの発生量に応じて弾性バック４３を膨張させることにより、短時間の間に大量にガスが発生するような場合においても、ガスの発生に迅速に対応して捕集を行うことができる。
【００４０】
また、ガス流路３３内の圧力を、収容部１１内の圧力よりも予め小さく設定しているため、ガスが発生した際、第１の弁５１の開放に合わせて収容部１１からガス流路３３へガスを勢い良く流すことができ、効率的に捕集を行うことができる。
【００４１】
また、制御部７０がガスの発生に応じて第１の弁５１の開放動作を適切に制御するため、ガスが発生するタイミングに合わせて捕集部４０によるガスの捕集を開始させることができる。ガス発生の初期段階に収容部１１内にガスが過剰に充満することを防止することによって、電池１００の温度の上昇を抑制することができる。
【００４２】
また、ガスが発生した際に、収容部１１内に冷媒ガスを供給することによって電池１００を冷却させるため、ガスが発生した場合においても、電池性能の著しい低下が招かれることを防止することができる。
【００４３】
（変形例）
図５には、ガスの凝縮を効率的に行う手段の変形例を示す。変形例の説明において、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
図５（Ａ）に示すように、ガスの凝縮を効率的に行う手段は、例えば、ガス流路３３に配置された冷却フィン８３によって構成することができる。冷却フィン８３を設けることにより、ガス流路３３における凝縮効率の向上を図ることができる。また、捕集部４０へ向かうガスの円滑な流れを形成することができ、ガスの捕集をより効率的に行うことができる。
【００４５】
図５（Ｂ）に示すように、ガスの凝縮を効率的に行う手段は、例えば、ガス流路３３に形成された上流側から下流側にかけて流路断面積が縮小する部位８５によって構成することができる。流路断面積を十分に小さく形成することにより、ガス流路３３自体に毛管と同様の構造を持たせ、毛管凝縮を利用したガスの凝縮を実現することができる。
【００４６】
ガス流路３３の流路断面積を縮小させるための加工形態などは、特に限定されないが、実施形態にあっては、車体骨格部材３０の一部を肉厚にする加工形態を採用している。このような加工形態を採用することにより、車体骨格部材３０の剛性の向上を図っている。
【００４７】
なお、ガスの凝縮を効率的に行う手段は、多孔部材８１、冷却フィン８３、および流路断面積を縮小させてなる構造のいずれか１つが設けられていれば凝縮を促進する機能が発揮されるものである。したがって、凝縮をより効率的に行わせるような場合には、例えば、各手段を組み合わせて併用することも可能である。
【００４８】
本発明は、適宜改変することが可能である。
【００４９】
ガス流路は、少なくとも一部が車体骨格部材３０の内部空間３１を経由して形成されていればよく、実施形態において示した経路に限定されるものではない。例えば、車体骨格部材３０の内部空間３１に連結させた金属配管などをガス流路の一部に適用することが可能である。金属配管を利用することによって、ガス流路の経路を比較的自由に設定することが可能になる。また、配管を利用する場合において、上流側から下流側にかけて流路断面積が小さくなる部位を設けるときには、配管の加工を行うことによって、ガスの凝縮を効率的に行う手段を容易に実現させることができる。
【００５０】
また、例えば、冷媒ガスの供給部９０と収容部１１とを、車体骨格部材３０の内部空間３１を介して連結させ、収容部１１へ冷媒ガスを送り込む構成とすることも可能である。また、例えば、冷媒ガスを供給する手段とは別途に設けられた装置によって、不活性ガスや二酸化炭素を収容部１１に供給したり、電池１００に吹き付けたりする構成を備えさせることも可能である。
【００５１】
また、ガス捕集システムが適用される自動車の車種や、電池の種類も特に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    自動車車体、
１１    収容部、
２０    ガス捕集システム、
３０    車体骨格部材、
３１    内部空間、
３３    ガス流路、
４０    捕集部、
４３    バック（弾性部材）、
５１    第１の弁、
５２    第２の弁、
６０    検出部、
７０    制御部、
８１    多孔部材、
８３    冷却フィン、
８５    流路断面が縮小する部位、
９１    冷媒流路、
１００    電池。
【図１】
2012151987.tif 000003
【図２】
2012151987.tif 000004
【図３】
2012151987.tif 000005
【図４】
2012151987.tif 000006
【図５】
2012151987.tif 000007