(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角形の二次電池を通風空間をあけて並列配置して成る組電池において、該組電池の上部から通風空間を通って下部に向けて冷却風を送風する冷却風の送風手段を設け、前記二次電池の下端部に、該二次電池の下端部の温度を検出する温度検知センサを装着し、該温度検知センサによる検出温度に応じて送風手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする組電池の冷却装置。
【請求項２】
前記二次電池は、密閉された角形の電槽内に発電要素が収容されたものからなり、前記電槽の底壁に、この底壁に比して薄肉の隔壁を介して前記電槽内空間と区画されたセンサ配置凹部を設け、このセンサ配置凹部に前記温度検知センサを隔壁に圧接させて配置したことを特徴とする請求項１記載の組電池の冷却装置。
【請求項３】
検知部が内蔵された前記温度検知センサの本体ブロック部のほぼ全体を、前記センサ配置凹部内に収容させたことを特徴とする請求項２記載の組電池の冷却装置。
【請求項４】
前記温度検知センサは、前記検知部が内蔵された本体ブロック部と、該本体ブロック部から両側上方に延出されるとともに先端部に係合部が設けられた弾性変形可能な装着アームとを有し、前記電槽の底部両側に、前記装着アームの係合部が係合可能な係合突部を設け、前記装着アームの係合部が前記係合突部に係合した状態で前記本体ブロック部が隔壁に圧接するように構成したことを特徴とする請求項２又は３記載の組電池の冷却装置。
【請求項５】
前記電槽の両側面の下部に側面凹部を形成し、この側面凹部の下端部中央に前記電槽の両側面から突出しないように前記係合突部を突設し、かつ前記装着アームの係合部が前記側面凹部内に納まるように構成したことを特徴とする請求項４記載の組電池の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の角形の二次電池を通風空間をあけて並列配置して成る組電池の冷却装置及びその二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の組電池においては、充放電に伴う発熱で電池温度が上昇し、電池出力や充放電効率や電池寿命が低下するのを防止するため、組電池における各単電池間や、複数の単電池を直列接続した状態で一体化した電池モジュール間に、例えば送風ファンにて冷却風を送風して冷却するように構成されている。
【０００３】
図８、図９を参照して詳しく説明すると、図８において、３１は、ハイブリッド車を含む電気自動車用の駆動電源としての組電池で、２０〜３０個の二次電池３２を、各二次電池３２、３２間に通風空間３４をあけた状態で並列配置し、並列方向の両端に配設した一対の端板３５で挟持し、一体的に固定して構成されている。各二次電池３２は、図９に示すように、電槽３３ａ内に極板群３３ｂと電解液を収容して構成された単電池３３を、図８の紙面の表裏方向に複数個並列配置して一体化するとともに内部で直列接続して成る電池モジュールとして構成されており、その二次電池３２の両端に突出された接続端子３６を順次直列に接続し、組電池３１の所定の出力電圧を得ている。
【０００４】
この組電池３１を支持する下部の支持フレーム３７に送風路３８が配設され、組電池３１の上部に排風路３９が配設されている。４０は車室内のエアを取り入れて送風路３８に冷却風を供給する送風ダクトで、その途中に送風ファン４１が配設されている。４２は排風路３９から排出された冷却風を車室内に還流する還流ダクトである。
【０００５】
各二次電池３２の適当な単電池３３の電槽３３ａの上端部には温度検知センサ４３が装着され、温度検知センサ４３の検出信号は温度検出部４４に入力され、温度検出部４４で各二次電池３２の温度が検出される。温度検出部４４で検出された各二次電池３２の温度データは制御部４５に入力され、制御部４５は、各二次電池３２の平均温度を求め、その温度に応じて送風ファン４１による冷却風の風量を制御するように構成されている。
【０００６】
上記温度検知センサ４３の装着構成は、図９に示すように、適当な単電池３３の上端部に、電槽３３ａの内部に対して密閉され、外部に対して開放された有底の温度検出穴４６を設け、この温度検出穴４６に温度検知センサ４３を挿入し、接着剤や樹脂で接着し、若しくは熱溶着し、又は固定して電池外部から電池内の温度を検出するように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記組電池の冷却装置では、組電池３１の下方から上方に向けて冷却風を流すアップフロー方式とするとともに、二次電池３２の上端部に配設した温度検知センサ４３にて電池の最高温度部位の温度を検出して冷却制御を行うようにしているが、二次電池３２の上部は接続端子３６や単電池３３、３３間の接続部３３ｃが存在して発熱部位が集中しており、二次電池３２の下部などに比して温度が高くなるため、アップフロー方式では冷却能力が低下した冷却風で温度の高い部分を冷却することになって冷却効率が悪く、また二次電池３２の上部と下部の温度ばらつきも大きくなるという問題がある。
【０００８】
また、アップフロー方式とするために、図８に示すように、車室内の空気を取り入れて冷却風として送風する場合に、送風ダクト４０等を大きく迂回して配設する必要があり、コスト高になるとともに送風ダクト４０の配設空間のために省スペース化を図れないという問題がある。
【０００９】
また、このような問題を解消するため冷却風を組電池３１の上部から下部に向けて流すダウンフロー方式を採用する場合、二次電池３２の上端部に温度検知センサ４３を配設したままでは電池の最高温度部位の温度を検出することができず、温度検知センサ４３の配設構造を工夫する必要がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、組電池を効率的かつ均一に冷却できるとともに低コスト化及び省スペース化を図れ、また電池温度の適切な検知によって正確な電池温度制御を行うことができる組電池の冷却装置及び二次電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池の冷却装置は、複数の角形の二次電池を通風空間をあけて並列配置して成る組電池において、組電池の上部から通風空間を通って下部に向けて冷却風を送風する冷却風の送風手段を設け、二次電池の下端部に温度検知センサを装着し、温度検知センサによる検出温度に応じて送風手段を制御する制御手段を設けたものである。
【００１２】
このような構成によると、組電池の上部から二次電池間の通風空間を通して下部に向けてダウンフローで冷却風を送風するので、各二次電池の発熱部位が集中する上部を先に冷却することで効果的に冷却でき、組電池を全体として効率的に冷却できるとともに上部と下部の温度ばらつきを抑制することができ、またダウンフローで冷却することで二次電池の下端部が最高温度部位となるが、この二次電池の下端部の温度を温度検知センサにて検出して送風手段を制御するので、組電池全体の温度を適正範囲に制御することができ、電池出力や充放電効率や電池寿命の低下を防止できる。また、ダウンフロー方式であるため、車室内の空気を取り入れて冷却風として送風する場合に、その送風ダクトをシンプルにできてコスト低下と省スペース化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の二次電池は、密閉された角形の電槽内に発電要素が収容された二次電池において、電槽の底壁に、この底壁に比して薄肉の隔壁を介して電槽内空間と仕切られたセンサ配置凹部を設け、このセンサ配置凹部に温度検知センサを隔壁に圧接させて配置したものであり、上記のようにダウンフローで冷却する場合に最高温度部位となる二次電池の下端部の温度を検出することができ、しかも隔壁にて電槽内の密閉を保持できるとともに、その薄肉の隔壁に温度検知センサを圧接させているため、精度良くかつ応答性良く、電槽内部の温度を検出することができる。
【００１４】
また、検知部が内蔵された温度検知センサの本体ブロック部のほぼ全体を、センサ配置凹部内に収容させると、温度検知センサの検知部が冷却風による熱影響を殆ど受けないようにできて、より高い精度で温度検出することができる。
【００１５】
また、温度検知センサは、検知部が内蔵された本体ブロック部と、本体ブロック部から両側上方に延出されるとともに先端部に係合部が設けられた弾性変形可能な装着アームとを有し、電槽の底部両側に、装着アームの係合部が係合可能な係合突部を設け、装着アームの係合部が係合突部に係合した状態で本体ブロック部が隔壁に圧接するように構成すると、温度検知センサをセンサ配置凹部に簡単に装着したり、取り外したりすることができ、温度検知センサの組付け時や二次電池の交換などのメンテナンス時の作業性が良く、しかも装着状態で本体ブロック部が確実に隔壁に圧接されるため、精度良い温度検出ができる。
【００１６】
また、電槽の両側面の下部に側面凹部を形成し、この側面凹部の下端部中央に電槽の両側面から突出しないように係合突部を突設し、かつ装着アームの係合部が側面凹部内に納まるように構成すると、温度検知センサを装着した状態で電槽の側面から突出する部分を無くすことができ、電槽の側面間に通風空間を形成して冷却風で冷却する場合にその冷却風の流れを阻害せず、高い冷却性能を保持できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の組電池の冷却装置及びそれを構成する二次電池の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
【００１８】
図１において、１は、ハイブリッド車を含む電気自動車用の駆動電源としての組電池で、２０〜３０個の二次電池２を、各二次電池２、２間に通風空間４をあけた状態で並列配置し、並列方向の両端に配設した一対の端板５で挟持し、一体的に固定して構成されている。
【００１９】
各二次電池２は、電槽３ａ内に極板群３ｂと電解液から成る発電要素を収容して構成された単電池３を、紙面と垂直方向に複数個並列配置して一体化するとともに内部で直列接続して成る電池モジュールとして構成されており、これら二次電池２の両端に突出された接続端子（図示せず）を順次直列に接続することで、組電池１の所定の出力電圧を得ている。また、この組電池１は、二次電池２の積層方向両端の端板５と各二次電池２の紙面と垂直方向の両端部を矩形枠状の支持フレーム６上に載置して支持されている。
【００２０】
この組電池１の上面上は、空間をあけてカバー７にて覆われており、組電池１の上面とカバー７の間に送風路８が形成されている。送風路８の一端には、車室内のエアを取り入れてこの送風路８に冷却風を供給する送風ダクト９が接続され、この送風ダクト９の途中に送風ファン１０が配設されている。組電池１の下面下の支持フレーム６で囲まれた部分に空間をあけて底面カバー１１が配設され、組電池１の下面と底面カバー１１の間に排風路１２が形成されている。排風路１２の一端には、組電池１を冷却した後の冷却風を車室内に還流する還流ダクト１３が接続されている。
【００２１】
各二次電池２の適当な単電池３の電槽３ａの底壁に温度検知センサ１４が装着され、温度検知センサ１４の検出信号は温度検出部１５に入力され、温度検出部１５で各二次電池２の温度が検出される。温度検出部１５で検出された各二次電池２の温度データは制御部１６に入力され、制御部１６は、各二次電池２の平均温度を求め、その温度に応じて送風ファン１０による冷却風の風量を制御するように構成されている。
【００２２】
次に、上記温度検知センサ１４の配置構成を、図２〜図７を参照して詳しく説明する。図２、図３に示すように、二次電池２の適当な電槽３ａの底壁１７に、この底壁１７に比して薄肉の隔壁１８を介して電槽３ａ内の空間と仕切られたセンサ配置凹部１９が形成され、このセンサ配置凹部１９に温度検知センサ１４が隔壁１８に圧接させた状態で配置されている。
【００２３】
温度検知センサ１４は、図４に示すように、検知部１４ａ（図２参照）が内蔵された本体ブロック部２０と、本体ブロック部２０の下端両側部から両側上方に延出されるとともに先端部に係合部２２が設けられた弾性変形可能な装着アーム２１とを有している。本体ブロック部２０は、図２、図３に示すように、そのほぼ全体がセンサ配置凹部１９内に収容されるように構成されている。また、本体ブロック部２０の一端面２０ａから一対の端子２３が突設され、これら端子に検出信号を取り出すハーネス２４が接続されている。
【００２４】
一方、温度検知センサ１４が配置される電槽３ａの底部においては、図５〜図７に示すように、底壁１７に上記のようにセンサ配置凹部１９が形成されるとともに、両側面の下部に側面凹部２５が形成され、この側面凹部２５の下端中央部に装着アーム２１の先端の係合部２２が係合する係合突部２６が電槽両側面から突出しないように突設され、この係合突部２６に係合部２２を係合させた状態で、装着アーム２１とその先端の係合部２２も電槽両側面から突出しないように構成されている。そして、係合突部２６に係合部２２を係合させた状態で、装着アーム２１が図３に仮想線で示す自然状態から実線で示すように弾性変形し、その反力にて本体ブロック部２０が隔壁１８に圧接されるように構成されている。
【００２５】
また、電槽３ａの底壁１７には、センサ配置凹部１９の一端に連続させてハーネス２４を外部に引き出す引き出し溝２７が形成されている。
【００２６】
以上の本実施形態の構成によれば、組電池１の上部から二次電池２、２間の通風空間４を通して下部に向けてダウンフローで冷却風を送風するようにしているので、各二次電池２の発熱部位が集中する上部を先に冷却することで効果的に冷却でき、組電池１を全体として効率的に冷却できるとともに上部と下部の温度ばらつきを抑制することができる。
【００２７】
また、このようにダウンフローで冷却することで二次電池２の下端部が最高温度部位となるが、この二次電池２の下端部の温度を温度検知センサ１４にて検出して制御部１６にて送風ファン１０を制御することで、組電池１の全体を適正な温度範囲に制御することができ、電池出力や充放電効率や電池寿命の低下を防止できる。
【００２８】
また、二次電池２の電槽３ａの底壁１７に薄肉の隔壁１８を介して電槽内空間と仕切られたセンサ配置凹部１９を設けて、このセンサ配置凹部１９に温度検知センサ１４を隔壁１８に圧接させて配置しているので、上記のようにダウンフローで冷却する場合に最高温度部位となる二次電池２の下端部の温度を、隔壁１８にて電槽３ａ内の密閉を保持しながら、精度良くかつ応答性良く、電槽３ａ内部の温度を検出することができる。
【００２９】
また、温度検知センサ１４は、その検知部１４ａが内蔵された本体ブロック部２０のほぼ全体がセンサ配置凹部１９内に収容されているので、冷却風による熱影響を殆ど受けず、より高い精度で温度検出することができる。
【００３０】
また、温度検知センサ１４を本体ブロック部２０と先端に係合部２２を設けた弾性変形可能な装着アーム２１にて構成し、その係合部２２を、電槽の両側面の下部に形成した側面凹部２５の下端部に突設した係合突部２６に係合させて装着するようにしたので、温度検知センサ１４をセンサ配置凹部１９に簡単に装着したり、取り外したりすることができ、温度検知センサ１４の組付け時や二次電池の交換などのメンテナンス時の作業性が良く、しかも装着状態で装着アーム２１の弾性変形によって本体ブロック部２０を確実に隔壁１８に圧接させることができ、上記のように精度良い温度検出ができる。
【００３１】
また、電槽の両側面の下部に形成した側面凹部２５の下端部に電槽の両側面から突出しないように係合突部２６を突設し、かつ装着アーム２１の係合部２２が側面凹部２５内に納まるように構成したので、温度検知センサ１４を装着した状態で電槽の側面から突出する部分が無いので、通風空間４を流れる冷却風の流れを阻害せず、高い冷却性能を保持できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の組電池の冷却装置によれば、以上のように組電池の上部から二次電池間の通風空間を通して下部に向けてダウンフローで冷却風を送風するようにしたので、各二次電池の発熱部位が集中する上部を先に冷却することで効果的に冷却でき、組電池を全体として効率的に冷却できるとともに上部と下部の温度ばらつきを抑制することができ、またダウンフローで冷却することで最高温度部位となる二次電池の下端部の温度を温度検知センサにて検出して送風手段を制御するので、組電池全体の温度を適正範囲に制御することができ、電池出力や充放電効率や電池寿命の低下を防止できる。また、ダウンフロー方式であるため、車室内の空気を取り入れて冷却風として送風する場合に、その送風ダクトをシンプルにできてコスト低下と省スペース化を図ることができる。
【００３３】
また、本発明の二次電池によれば、電槽の底壁に、この底壁に比して薄肉の隔壁を介して電槽内空間と仕切られたセンサ配置凹部を設け、このセンサ配置凹部に温度検知センサを隔壁に圧接させて配置したので、上記のようにダウンフローで冷却する場合に最高温度部位となる二次電池の下端部の温度を検出することができ、しかも隔壁にて電槽内の密閉を保持できるとともに、その薄肉の隔壁に温度検知センサを圧接させているため、精度良くかつ応答性良く、電槽内部の温度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における組電池の冷却装置の概略構成図である。
【図２】同実施形態における温度検知センサの配置部の詳細縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】同実施形態における温度検知センサを示し、（ａ）は斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は斜め下方から見た斜視図である。
【図５】同実施形態における電槽の温度検知センサ配置部の正面図である。
【図６】図５の底面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ矢視図である。
【図８】従来例の組電池の冷却装置の概略構成図である。
【図９】同従来例における二次電池の部分縦断正面図である。
【符号の説明】
１  組電池
２  二次電池
４  通風空間
８  送風路
１０  送風ファン
１２  排風路
１４  温度検知センサ
１６  制御部
１７  底壁
１８  隔壁
１９  センサ配置凹部
２０  本体ブロック部
２１  装着アーム
２２  係合部
２５  側面凹部
２６  係合突部
【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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【図８】
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【図９】
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