(57)【要約】【課題】車両への設置作業が容易な蓄電装置を提供する。【解決手段】第１及び第２の収容室（１１ａ、１１ｂ）を有する筐体（１１）と、前記第１の収容室に収容される蓄電体（１２）と、前記第１の収容室に収容され、前記蓄電体を冷却するための冷却液（１３）と、前記第２の収容室に収容され、前記第１の収容室の内外で前記冷却液を循環させるための循環路（１５）とを有することを特徴とする蓄電装置。これにより、蓄電装置の車両への設置作業を容易化することができる。【選択図】図１
2009016238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の収容室を有する筐体と、
前記第１の収容室に収容される蓄電体と、
前記第１の収容室に収容され、前記蓄電体を冷却するための冷却液と、
前記第２の収容室に収容され、前記第１の収容室の内外で前記冷却液を循環させるための循環路とを有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項２】
前記第２の収容室に収容され、前記蓄電体に電気的に接続される電子機器を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記電子機器は、該蓄電装置から電力の供給を受けて駆動される駆動部材への前記電力の供給をスイッチングするスイッチング部を含むことを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記第２の収容室に収容され、前記循環路内の前記冷却液を冷却する冷却手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記第２の収容室に形成され、前記冷却手段により前記冷却液を冷却した際に発生する熱を前記筐体の外部に排出するための排出開口部と、
前記排出開口部を覆うカバー部材とを有し、
前記カバー部材には、多数の開口部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記冷却液を循環させるための循環ポンプと、
前記冷却液の温度を検出する温度検出手段と、
前記循環ポンプの駆動を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が閾値を超えると、前記循環ポンプを駆動することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記温度検出手段を前記蓄電体の上側に配置したことを特徴とする請求項６に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記第２の収容室に配置され、前記循環路内の前記冷却液を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体に蓄電体およびこの蓄電体を冷却する冷却液を収容した蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気自動車などの駆動用または補助電源として、複数の二次電池を電気的に接続した組電池と、この組電池を冷却するための冷却液と、これらの組電池及び冷却液を収容する筐体とを有する蓄電装置が知られている。
【０００３】
この種の蓄電装置では、各二次電池によって充放電時の発熱温度が異なり、より温度の高い二次電池から電池劣化が進行するため、冷却液の温度のバラツキを抑制する必要がある。筐体内の冷却液は、温度差により自然対流するが、自然対流のみでは攪拌効果が低く、冷却液の温度のバラツキを十分に抑制することができない。
【０００４】
そこで、特許文献１に開示された蓄電装置では、電池容器の外部に液循環ポンプ及び熱交換器を設け、循環ポンプを駆動することにより電池収容容器の内外で冷却液を循環させ、冷却液の温度のバラツキを抑制するとともに、熱交換器により冷却された冷却液を電池容器に送液している。
【特許文献１】特開平６−１２４７３３号公報（段落００１７参照、第４図、）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、循環路、循環ポンプの具体的な配置が不明確であり、例えば、循環路、循環ポンプを電池収容容器の外側に露出した状態で配置した場合には、循環路が車両部品に引っ掛かり、設置作業を妨げるおそれがある。
【０００６】
また、電池の設置位置によっては、循環ポンプの駆動音が異音となって車室内の人間に不快感を与えるおそれがある。
【０００７】
そこで、本願発明は、車両への設置作業が容易な蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願発明の蓄電装置は、第１及び第２の収容室を有する筐
体と、前記第１の収容室に収容される蓄電体と、前記第１の収容室に収容され、前記蓄電
体を冷却するための冷却液と、前記第２の収容室に収容され、前記第１の収容室の内外で
前記冷却液を循環させるための循環路とを有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記蓄電体に電気的に接続される電子機器を前記第２の収容室に配置するとよい。この電子機器には、該蓄電装置から電力の供給を受けて駆動される駆動部材への前記電力の供給をスイッチングするスイッチング部が含まれている。
【００１０】
前記循環路内の前記冷却液を冷却する冷却手段を前記第２の収容室に収容することがで
きる。この場合、前記第２の収容室に形成され、前記冷却手段により前記冷却液を冷却した際に発生する熱を前記筐体の外部に排出するための排出開口部と、前記排出開口部を覆うカバー部材とを有し、前記カバー部材には、多数の開口部を形成するとよい。
【００１１】
前記冷却液を循環させるための循環ポンプと、前記冷却液の温度を検出する温度検出手
段と、前記循環ポンプの駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が閾値を超えると、前記循環ポンプを駆動する。温度検出手段は、前記蓄電体の上側に配置するのが好ましい。
【００１２】
前記循環路内の前記冷却液を加熱する加熱手段を前記第２の収容室に収容することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、循環路が筐体の第２の収容室に収容されているため、車両への取り付け作業を容易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は蓄電装置１の断面図であり、図２は本実施例の側面図である。蓄電装置１は、電気自動車、ハイブリッド自動車の駆動用または補助電源として使用され、断熱板５１を介して助手席下部のフロアパネル３に設置されている。
【００１６】
このように、フロアパネル３と蓄電装置１との間に断熱板５１を介在させることにより、蓄電装置１の熱がフロアパネル３から放熱されるのを抑制し、外気の温度が低い場合であっても車両出力に対応した電池出力が得られるようにしている。
【００１７】
蓄電装置１は、収容容器（筐体）１１を有しており、この収容容器１１には、仕切板１１ｄを配置することによって電池収容部（第１の収容室）１１aと循環路収容部（第２の収容室）１１ｂとが形成されている。
【００１８】
電池収容部１１aには冷却液１３が充填されており、この冷却液１３内に組電池（蓄電体）１２が浸漬された状態となっている。仕切板１１ｄには、液体流出口１４１aと液体流入口１４１ｂが形成されており、これらの液体流出口１４１a及び液体流入口１４１ｂには、循環路収容部１１ｂに収容された循環路１５が接続されている。
【００１９】
上述の構成によれば、循環路１５を循環路収容部１１ｂに収容しているため、蓄電装置１の設置作業の際に車両部品に循環路１５が引っ掛かるのを防止できる。これにより、蓄電装置１の設置作業を容易化することができる。また、蓄電装置１の外部からラジエータを用いて空冷する方式よりも、冷却構造を小型化することができる。
【００２０】
上述したように、本実施例では、収容容器１１とフロアパネル３との間に断熱板５１を
介在させることにより、蓄電装置１からの放熱を抑制し、外気の温度が低い場合であって
も、車両出力に対応した電池出力を得られるようにしている。
【００２１】
そのため、蓄電装置１の放熱が必要となる場合（例えば、充電により電池温度が上昇した場合）に放熱が不十分になるおそれがある。そこで、循環路１５を設けて、電池収容部１１ａの内外で冷却液１３を強制的に循環させることにより、放熱を促進している。なお、断熱板５１の資材としては、樹脂を用いることができる。
【００２２】
次に、蓄電装置１の構成を詳細に説明する。組電池１２を構成する複数の筒型電池１２２は、対向配置される一対の電池フォルダ１２３に支持されており、導電部材としてのバスバー１２４を介して直列に接続されている。
【００２３】
電池フォルダ１２３には、電池収容部１１ａの外側から締結ボルト１２５が締結されており、電池フォルダ１２３の下端部から突出した締結ボルト１２５の先端部に固定ナット１２６が締結されている。これにより、組電池１２は、電池収容部１１ａの上壁部に吊り持ち支持される。
【００２４】
各筒型電池１２２は、負極活物質としてグラファイトなどのカーボン（Ｃ）、正極活物質としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）が使用されるリチウムイオン電池で構成されており、出力側に配置される筒型電池１２２の電極部１３２には、導電線２１の一端が電気的に接続されており、導電線２１の他端は循環路収容部１１ｂに収容されたＪ／Ｂユニット１６に電気的に接続されている。
【００２５】
Ｊ／Ｂユニット１６は、不図示の車輪駆動用モータ（駆動部材）に対して電気的に接続されており、該車輪駆動用モータへの電力の供給をスイッチングする機能を有している。このように、Ｊ/Ｂユニット１６を循環路収容部１１ｂに収容することにより、蓄電装置１の設置作業を容易化することができる。
【００２６】
複数の筒型電池１２２のうち最も上側に位置する筒型電池１２２よりも上側の領域には、冷却液１３の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）２５が設けられており、温度センサ２５の検出結果に応じて、循環ポンプ１７の駆動が制御される。循環ポンプの駆動方法については後述する。
【００２７】
収容容器１１の外面には、多数の放熱フィン３２が形成されている。このように、収容容器１１の外面に多数の放熱フィン３２を形成することにより、外気との接触面積が増し、放熱を促進することができる。
【００２８】
冷却液１３としては、比熱、熱伝導性と沸点が高く、収容容器１１、組電池１２を腐食
させず、熱分解、空気酸化、電気分解などを受けにくい物質が適している。さらに、電極
端子間の短絡を防止するために、電気的絶縁性の液体が望ましい。
【００２９】
例えば、フッ素系不活性液体を使用することができる。フッ素系不活性液体としては、
スリーエム社製フロリナート、Ｎｏｖｅｃ  ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）、Ｎｏｖｅｃ１２３０を用いることができる。また、フッ素系不活性液体以外の液体（例えば、シリコンオイル）を用いることもできる。
【００３０】
収容容器１１の資材としては、熱伝導率の高いステンレスを用いることができる。電
池収容部１１aの側壁と上壁との間にはオイルシール３１を介在させており、このオイル
シール３１の封止作用により、収容容器１１の外部に冷却液が流出するのを防止している。
【００３１】
電池収容部１１ａの外壁には保護カバー１１１が取り付けられており、この保護カバー
１１１は、循環路収容部１１ｂの外壁の一部を構成しており、その厚み寸法は電池収容部
１１ａの外壁寸法よりも小さく設定されている。
【００３２】
過充電などの際に筒型電池１２２から発生したガスにより電池収容部１１ａの内圧が上
昇する場合があるため、電池収容部１１aの壁部の厚み寸法は大きく設定する必要がある。これに対して、循環路収容部１１ｂでは圧力上昇のおそれが低いため、保護カバー１１１の厚み寸法を小さく設定することができる。これにより、蓄電装置１を軽量化することができる。
【００３３】
なお、循環路収容部１１ｂの下側壁部１１ｄ（つまり、保護カバー１１１以外の壁部）
は、電池収容部１１ａの壁部を延設することにより形成されている。
【００３４】
循環路１５には冷却部（冷却手段）１９が設けられており、この冷却部１９は循環路１
５内の冷却液を冷却するラジエータ１９aと、このラジエータ１９aに冷却空気を送風する
ための冷却ファン１９ｂと、これらのラジエータ１９a及び冷却ファン１９ｂを収納して
ユニット化するための収納ボックス１９ｃとから構成されている。
【００３５】
収容容器１１の側壁部のうちラジエータ１９aに対向した領域には、温風排出口１１e
が形成されており、冷却ファン１９ｂから送風されラジエータ１９aの冷却に用いられ
た空気は、温風として温風排出口１１eから蓄電装置１の外部に排出される。
【００３６】
次に、図３を参照しながら、蓄電装置１の冷却方法について説明する。図３は蓄電装置
１の冷却方法を示すフローチャートであり、下記のフローチャートは蓄電装置１の蓄電状
態を監視する不図示の電池ＥＣＵ（制御手段、制御回路）によって実行される。なお、初
期状態において冷却部１９及び循環ポンプ１７は停止しているものとする。
【００３７】
充電などの際に発熱した蓄電装置１は、冷却液１３と熱交換を行うことにより冷却され、蓄電装置１を冷却することにより温度上昇した冷却液１３は、電池収容部１１ａの内部を上側に移動する。
【００３８】
電池ＥＣＵは温度センサ２５から出力される温度情報を常時モニタしており（ステップ
Ｓ１０１）、冷却液１３の温度が６０℃を超えると（ステップＳ１０２）、冷却ファン１
９ｂ及び循環ポンプ１７に駆動信号を出力する（ステップＳ１０３）。なお、組電池１２
の上側に温度センサ２５を配置することにより、冷却液１３の温度上昇を速やかに検出す
ることができる。
【００３９】
ここで、冷却動作を開始させるときの冷却液１３の温度を６０℃に設定した理由は、リ
チウムイオン電池では適正な使用温度が３０〜６０℃であると考えられており、６０℃を
超えると電池劣化が進行するおそれがある。なお、冷却動作を開始させるときの冷却液１
３の温度は、電池の種類に応じて適宜変更することができる。
【００４０】
循環ポンプ１７が駆動されると電池収容部１１ａの内部の冷却液１３が、液体流出口１４１ａから流出して循環路１５に流入し、循環路１５に設けられたラジエータ１９ａに
より冷却される。冷却ファン１９ｂから送風された冷風は、ラジエータ１９ａを冷却した
後、温風排出口（排出開口部）１１ｅから蓄電装置１の外部に排出される。
【００４１】
ラジエータ１９ａにより冷却された冷却液１３は、液体流入口１４１ｂから電池収容部
１１ａの内部に流入し、電池収容部１１ａの内部の冷却液１３が攪拌される。
【００４２】
このように、ラジエータ１９ａで冷却された冷却液１３を、循環路１５を介して電池収
容部１１ａに再び送り込むことにより、電池収容部１１ａの内部にある冷却液１３の温度
を降下させながら、均一化することができる。これにより、複数の筒型電池１２２の温度
のバラツキを抑制しながら、組電池１２の温度を下げることができる。
【００４３】
冷却液１３の温度を検出して（ステップＳ１０４）、冷却液１３の温度が６０℃以下に
低下した場合には（ステップＳ１０５）、冷却ファン１９ｂ及び循環ポンプ１７を停止す
る（ステップＳ１０６）。
【実施例２】
【００４４】
次に、図４及び図５を参照しながら、実施例２を説明する。ここで、図４は蓄電装置１
００の断面図であり、実施例１と同一の構成要素には同一符号を付している。図５は第１
の保護カバーの平面図である。
【００４５】
循環路収容部１３０の上壁は、多数の開口部１３０ａが形成された第１の保護板（カバ
ー部材）１３０により構成されており、第１の保護板１３０の水平方向の端部には、温風
排出口１１ｅを覆う第２の保護板１３１が収容容器１１の側壁部から離間して配置されて
いる。第２の保護板（カバー部材）１３１には、第１の保護板１３０と同様に多数の開口
部１３１ａが形成されている。
【００４６】
上述の構成によれば、冷却ファン１９ｂから送風された冷風は、ラジエータ１９ａを冷
却することにより加熱され、温風となって温風排出口１１ｅから排出される。このとき、
温風排出口１１ｅから排出された温風は、第２の保護壁１３１に当接することにより分散
され、各開口部１３１ａから排出される。これにより、温風が分散され、車室内の人間に
与える不快感を緩和することができる。
【実施例３】
【００４７】
次に、図６及び図７を参照しながら、実施例３を説明する。ここで、図６は蓄電装置２００の断面図であり、実施例１と同一の構成要素には同一符号を付している。図７は蓄電装置２００の冷却、加熱方法を示すフローチャートである。本実施例の蓄電装置２００は、断熱板５１を介して車両のフロアパネル３に取り付けられている。
【００４８】
外気の温度が低い場合には、各筒型電池１２２の熱がフロアパネル３を介して車外に放熱されるため、組電池１２の温度が降下する。例えば、リチウムイオン電池では、電池温度が１０℃以下に降下すると、車両出力に対応した電池出力が得られなくなる場合がある。
【００４９】
そこで、本実施例では、循環路１５に加熱器（加熱手段）４１を配置して、組電池１２の温度が低い場合には加熱器４１を作動させることにより冷却液１３を加熱している。
【００５０】
複数の筒型電池１２２のうち最も下側に位置する筒型電池１２２の下側には、冷却液１３の温度を検出する温度センサ２６が配置されており、この温度センサ２６から出力される温度情報に基づき、循環ポンプ１７及び加熱器４１が駆動される。
【００５１】
次に、蓄電装置２００の冷却、加熱方法について詳細に説明する。ただし、蓄電装置２００の冷却方法（ステップＳ１０１〜Ｓ１０６）については、実施例１と同様であるため詳細な説明を省略する。なお、下記のフローチャートは蓄電装置２００の蓄電状態を監視する不図示の電池ＥＣＵ（制御手段、制御回路）によって実行される。
【００５２】
初期状態において、加熱器４１、冷却部１９及び循環ポンプ１７は停止しているものとする。電池ＥＣＵは温度センサ２５から出力される温度情報を常時モニタしており（ステップＳ１０１）、冷却液１３の温度が１０℃未満になると（ステップＳ１０７）、加熱器４１及び循環ポンプ１７に駆動信号を出力する（ステップＳ１０８）。
【００５３】
なお、温度の低い冷却液１３は、電池収容部１１ａの下側に移動するため、組電池１２の下側に温度センサ２６を配置することにより、冷却液１３の温度低下を速やかに検出することができる。また、加熱動作を開始させるときの冷却液１３の温度は、電池の種類に応じて適宜変更することができる。
【００５４】
循環ポンプ１７の駆動が開始されると、電池収容部１１ａの内部の冷却液１３が液体流出口１４１ａから流出して循環路１５に流入し、循環路１５に設けられた加熱器４１により加熱される。なお、このとき冷却ファン１９ｂによる冷却は行われていないものとする。
【００５５】
加熱器４１により加熱された冷却液１３は、液体流入口１４１ｂから電池収容部１１ａの内部に流入し、冷却液１３が攪拌される。
【００５６】
このように、加熱器４１で加熱された冷却液１３を、循環路１５を介して電池収容部１１ａに循環させることにより、電池収容部１１ａの内部にある冷却液１３の温度を上昇させながら、均一化することができる。これにより、複数の筒型電池１２２の温度のバラツキを抑制しながら、組電池１２の温度を上げることができる。また、実施例１で説明した他の効果を得ることもできる。
【００５７】
冷却液１３の温度を測定して（ステップＳ１０９）、冷却液１３の温度が１０℃以上に昇温した場合には、循環ポンプ１７及び加熱器４１の動作が停止する（ステップＳ１１１）。
【００５８】
（変形例）
上述の実施例では、筒型電池１２２としてリチウムイオン電池を使用したが、ニッケル水素電池（蓄電体）を使用してもよい。また、角型電池（蓄電体）を使用することもできる。
【００５９】
さらに、電気二重層キャパシタにも本発明は適用することができる。この電気二重層キャパシタは、複数の正極及び負極を、セパレータを介在させて交互に重ね合わせたものである。そして、この電気二重層キャパシタにおいては、例えば、集電体としてアルミ箔、正極活物質及び負極活物質として活性炭、セパレータとしてポリエチレンからなる多孔質膜を用いることができる。
【００６０】
実施例３では、同一の循環路１５に冷却部１９及び加熱器４１を配置したが、循環路１９を二つに分岐させ、一方の循環路に冷却部１９、他方の循環路に加熱器４１を配置することもできる。この場合、各循環路の入口に弁を配置し、この弁を作動させることにより各循環路への冷却液の流入切り替えを行うとよい。
【００６１】
上述の実施例では、循環路収容部１１ｂの内部にＪ／Ｂユニット１６を収容したが、組電池１２に電気的に接続される他の電子機器（例えば、電池ＥＣＵ）を収容することもできる。この場合、蓄電装置の設置作業をさらに容易化することができる。
【００６２】
仕切板１１ｄにガス放出弁を設けてもよい。この場合、過充電などにより温度上昇した筒型電池から発生したガスを、ガス放出弁を介して循環路収容部１１ｂに放出することができる。ガス放出弁からガスとともに流出した冷却液は、循環路収容部１１ｂに収容されるため、蓄電装置の外部に冷却液が流出するのを防止できる。ガス放出弁は、破壊弁でもよいし、スプリング式の自動復帰弁でもよい。
【００６３】
Ｊ／Ｂユニット１６は、収容容器１１の外部に配置してもよい。また、蓄電装置は、運転席と助手席との間のスペース、トランクルーム、リアシートの下方などに配置してもよい。
【００６４】
実施例１及び２において、収容容器１１とフロアパネル３との間に断熱板５１を介在させたが、断熱板５１に代えて小型のブラケットを設けてもよい。この場合、ブラケットの平面寸法が収容容器１１よりも小さい場合には、収容容器１１とフロアパネル３との間に空気層が形成される。これにより、フロアパネル３からの蓄電装置１の放熱を抑制できる。
【００６５】
実施例３において、冷却部１９を省略して加熱器４１のみにすることもできる。
【００６６】
収容容器１１の設置場所や材料を変更することにより、断熱板５１を省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】蓄電装置の断面図である。
【図２】蓄電装置の側面図である。
【図３】蓄電装置の冷却方法を示すフローチャートである。
【図４】実施例２の蓄電装置の断面図である。
【図５】第１の保護カバーの平面図である。
【図６】実施例３の蓄電装置の断面図である。
【図７】蓄電装置の冷却、加熱動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１１  収容容器
１１ａ  電池収容部
１１ｂ  循環路収容部
１２  組電池
１３  冷却液
１５  循環路
１６  Ｊ／Ｂユニット
１７  循環ポンプ
１９  冷却部
４１  加熱器
５１  断熱板
【図１】
2009016238.tif 000003
【図２】
2009016238.tif 000004
【図３】
2009016238.tif 000005
【図４】
2009016238.tif 000006
【図５】
2009016238.tif 000007
【図６】
2009016238.tif 000008
【図７】
2009016238.tif 000009