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技術 車両用の電源装置及び電動車両

出願人 三洋電機株式会社
発明者 岡田渉阿部剛頌藤井雄佑植田義明
出願日 2016年7月28日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2016-149023
公開日 2018年2月1日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2018-018726
状態 特許登録済
技術分野 電池及び電池容器の装着・懸架 電池のガス排気装置
主要キーワード 凸リング 排出ダクト内 字パイプ 集合ダクト 排水開口 端子金属 緩衝室 ガスチューブ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月1日)のものです。
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図面 (9)

課題

開弁した排気弁からの吐き出し物を速やかに車内から排出して、水の侵入による弊害を確実に防止する。

解決手段

車両用電源装置は、内圧が高くなると開弁する排気弁13を備える複数の素電池1からなる電池ブロック2と、排気弁13の排出開口14に連結されて、開弁する排気弁13からの吐き出し物を外部に排出する排出ダクト3と、排出ダクト3に連結されて、素電池1から排出される排気ガスの排出方向に開弁し、逆流を阻止する逆止弁6とを備える。

概要

背景

車両用電源装置は、出力と充放電容量を大きくするために、多数の素電池直列並列に接続している。この電源装置は、各素電池排気弁を設けて破裂を防止している。排気弁は、内圧閾値圧力よりも高くなると開弁して、ガス等の吐き出し物を外部に排出して素電池の破裂を防止する。開弁する排気弁からの吐き出し物は、各排気弁排出開口に連結している排出ダクトで外部に排出される。

この電源装置は、素電池の排気弁が開弁する状態で、素電池からの吐き出し物を車内から外部に排出して、吐き出し物によるドライバーへの弊害を防止できる。吐き出し物は、排出ダクトの先端を車外に配置して排出できる。ただ、排出ダクトの先端を車外に配置すると、排出ダクトを通じて電源装置の内部に水が侵入することがある。侵入する水は、腐蝕内部ショートの原因となる弊害がある。

電池自体の防水性を実現するために、端面を防水キャップカバーする構造が開発されている(特許文献1参照)。
この電池は、防水キャップを電池の先端部に水密に装着して水密構造とする。さらに、この防水キャップは、凸部電極を外部に接続するために、中心に端子金属を水密に貫通して固定している。端子金属は、内面を電池の凸部電極に接触して電気接続する。この構造の電池は、防水キャップで外形が大きくなる欠点がある。このため、防水キャップを装着する状態で、限られたスペースに電池をセットするのが簡単でなく、また、この電池を組み合わせて電池ブロックにすると外形が大きくなる欠点がある。また、防水キャップの凸リング部を電池の外周溝に入れて水密な状態で電池に連結するので、凸リング部がずれると、防水構造にできなくなる。以上の欠点を少なくするために、凸リング部を強く外周溝に入れると、安全弁が開弁する状態で、ガス等をスムーズに排出できなくなる。さらに、この構造の電池は、接触不良が発生しやすい欠点がある。それは、端子金属を介して電池に接続するので、端子金属と凸部電極との接触不良を皆無にできないからである。また、この構造は、防水キャップの構造が複雑なために、製造コストが高くなる欠点もある。

この構造の電池は、排気開口から水が侵入して腐食させる弊害がある。とくにリチウムイオン二次電池電圧が高く、金属部分の電食が発生しやすい。電食で金属が腐食されると、電解液漏れて電池を使用できなくなるなどの弊害が発生する。この弊害は、電池に水分が付着しない状態で使用して解消できる。

封口板の安全弁を水密構造に閉塞する電池は開発されている。(特許文献2参照)
この電池は、封口板の凸部電極に排気弁の排気開口を設けており、外装缶の内圧が上昇して排気弁が開弁すると、排気開口から電池内の吐き出し物を排出する。電池は、凸部電極の周壁に排気開口を設けて、凸部電極を弾性リングに挿入している。弾性リングは、ゴム状弾性体リング状に成形して内周面を凸部電極の表面に弾性的に押圧している。この電池は、弾性リングで排気開口を閉塞している。弾性リングは、排気弁の閉弁状態においては、排気開口を閉塞し、排気弁の開弁状態においては、弾性変形して排出開口から排出される吐き出し物を排出する状態とする。

概要

開弁した排気弁からの吐き出し物を速やかに車内から排出して、水の侵入による弊害を確実に防止する。車両用の電源装置は、内圧が高くなると開弁する排気弁13を備える複数の素電池1からなる電池ブロック2と、排気弁13の排出開口14に連結されて、開弁する排気弁13からの吐き出し物を外部に排出する排出ダクト3と、排出ダクト3に連結されて、素電池1から排出される排気ガスの排出方向に開弁し、逆流を阻止する逆止弁6とを備える。

目的

本発明の重要な目的は、開弁した排気弁から排出される吐き出し物を速やかに車内から排出しながら、水の侵入による弊害を確実に防止できる車両用の電源装置とこの電源装置を備える電動車両を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内圧設定圧力よりも高くなると開弁する排気弁を設けてなる複数の素電池を備える電池ブロックと、前記電池ブロックを構成する前記素電池の前記排気弁の排出開口に連結されて、開弁する該排気弁からの吐き出し物を外部に排出する排出ダクトとを備える車両用電源装置であって、前記排出ダクトに、前記素電池から排出される排気ガスの排出方向に開弁して逆流を阻止する逆止弁を連結してなることを特徴とする車両用の電源装置。

請求項2

請求項1に記載される車両用の電源装置であって、前記排出ダクトが、前記各素電池の前記排出開口に連結してなる集合ダクトと、前記集合ダクトの排出側に連結してなるガスチューブとを備え、前記ガスチューブに前記逆止弁が連結されてなることを特徴とする車両用の電源装置。

請求項3

請求項2に記載される車両用の電源装置であって、前記逆止弁がゴム状弾性筒で、前記逆止弁のゴム状弾性筒は、後端部を前記ガスチューブの挿入部、中間部を車両の連結部、先端部を弾性弁部として、前記挿入部が前記ガスチューブに連結され、前記弾性弁部には、所定の圧力で弾性変形して開弁するスリットを設けてなることを特徴とする車両用の電源装置。

請求項4

請求項3に記載される車両用の電源装置であって、前記弾性弁部が、中央を突出させるアーチ状で、アーチ状の前記弾性弁部に放射状のスリットを設けてなることを特徴とする車両用の電源装置。

請求項5

請求項3または4に記載される車両用の電源装置であって、前記ゴム状弾性筒の前記連結部に、車両に設けてなる貫通穴に挿入されて、貫通穴の内周縁を案内するガイド溝を設けてなることを特徴とする車両用の電源装置。

請求項6

請求項2ないし5のいずれかに記載される車両用の電源装置であって、前記電池ブロックを収納してなるケーシングを備え、前記ガスチューブが、前記集合ダクトとの連結側に立ち上がり部を有し、前記立ち上がり部を前記ケーシングの外部に配置してなることを特徴とする車両用の電源装置。

請求項7

車両の走行モータ電力を供給する電源装置を装備する電動車両であって、前記電源装置が、内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する排気弁を備える複数の素電池からなる電池ブロックと、前記電池ブロックを構成する前記素電池の前記排気弁の排出開口に連結されて、開弁する該排気弁からの吐き出し物を排出する排出ダクトとを備え、さらに、前記電源装置の前記排出ダクトに、前記素電池からの吐き出し物の排出方向にのみ開弁して逆流を阻止する逆止弁を連結してなることを特徴とする電動車両。

請求項8

請求項7に記載される電動車両であって、前記電源装置の前記排出ダクトが、各素電池の排出開口に連結してなる集合ダクトと、前記集合ダクトの排出側に連結してなるガスチューブとを備え、前記ガスチューブの先端に前記逆止弁が連結されてなることを特徴とする車両用の電源装置。

請求項9

請求項8に記載される電動車両であって、前記逆止弁がゴム状弾性筒で、前記逆止弁のゴム状弾性筒は、後端部を前記ガスチューブの挿入部、中間部を車両の連結部、先端部を弾性弁部として、前記挿入部は前記ガスチューブに連結され、前記弾性弁部には、所定の圧力で弾性変形して開弁するスリットを設けてなることを特徴とする電動車両。

請求項10

請求項9に記載される電動車両であって、前記ゴム状弾性筒の前記弾性弁部が中央を突出させるアーチ状で、アーチ状の弾性弁部に放射状のスリットを設けなることを特徴とする電動車両。

請求項11

請求項9または10に記載される電動車両であって、前記ゴム状弾性筒の前記連結部が、車両の貫通穴に挿入されて前記貫通穴の内周縁を案内するガイド溝を備え、前記ゴム状弾性筒が車両のシャーシーに設けてなる前記貫通穴に挿入されて、前記ガイド溝に車両の該貫通穴の内周縁を案内して、前記ゴム状弾性筒を介して前記逆止弁が車両に連結され、前記逆止弁を介して前記ガスチューブの先端部を車両に連結してなることを特徴とする電動車両。

請求項12

請求項11に記載される電動車両であって、前記ゴム状弾性筒が、前記連結部に設けてなるガイド溝の後端側に鍔部を有し、前記鍔部が車両のシャーシーの表面に接触して前記逆止弁の位置ずれを阻止するようにしてなることを特徴とする電動車両。

請求項13

請求項7ないし12のいずれかに記載される電動車両であって、前記排出ダクトが車両のシャーシーに設けてなるサイドシルに連結され、前記逆止弁から排出される排気ガスを前記サイドシル内に排出するようにしてなることを特徴とする電動車両。

技術分野

0001

本発明は、車両に搭載されて走行モータ電力を供給する電源装置と、この電源装置を備える電動車両に関し、とくに電源装置の素電池に設けている排気弁から排出されるガスをスムーズに排気できる車両用の電源装置と電動車両に関する。

背景技術

0002

車両用の電源装置は、出力と充放電容量を大きくするために、多数の素電池を直列並列に接続している。この電源装置は、各素電池に排気弁を設けて破裂を防止している。排気弁は、内圧閾値圧力よりも高くなると開弁して、ガス等の吐き出し物を外部に排出して素電池の破裂を防止する。開弁する排気弁からの吐き出し物は、各排気弁排出開口に連結している排出ダクトで外部に排出される。

0003

この電源装置は、素電池の排気弁が開弁する状態で、素電池からの吐き出し物を車内から外部に排出して、吐き出し物によるドライバーへの弊害を防止できる。吐き出し物は、排出ダクトの先端を車外に配置して排出できる。ただ、排出ダクトの先端を車外に配置すると、排出ダクトを通じて電源装置の内部に水が侵入することがある。侵入する水は、腐蝕内部ショートの原因となる弊害がある。

0004

電池自体の防水性を実現するために、端面を防水キャップカバーする構造が開発されている(特許文献1参照)。
この電池は、防水キャップを電池の先端部に水密に装着して水密構造とする。さらに、この防水キャップは、凸部電極を外部に接続するために、中心に端子金属を水密に貫通して固定している。端子金属は、内面を電池の凸部電極に接触して電気接続する。この構造の電池は、防水キャップで外形が大きくなる欠点がある。このため、防水キャップを装着する状態で、限られたスペースに電池をセットするのが簡単でなく、また、この電池を組み合わせて電池ブロックにすると外形が大きくなる欠点がある。また、防水キャップの凸リング部を電池の外周溝に入れて水密な状態で電池に連結するので、凸リング部がずれると、防水構造にできなくなる。以上の欠点を少なくするために、凸リング部を強く外周溝に入れると、安全弁が開弁する状態で、ガス等をスムーズに排出できなくなる。さらに、この構造の電池は、接触不良が発生しやすい欠点がある。それは、端子金属を介して電池に接続するので、端子金属と凸部電極との接触不良を皆無にできないからである。また、この構造は、防水キャップの構造が複雑なために、製造コストが高くなる欠点もある。

0005

この構造の電池は、排気開口から水が侵入して腐食させる弊害がある。とくにリチウムイオン二次電池電圧が高く、金属部分の電食が発生しやすい。電食で金属が腐食されると、電解液漏れて電池を使用できなくなるなどの弊害が発生する。この弊害は、電池に水分が付着しない状態で使用して解消できる。

0006

封口板の安全弁を水密構造に閉塞する電池は開発されている。(特許文献2参照)
この電池は、封口板の凸部電極に排気弁の排気開口を設けており、外装缶の内圧が上昇して排気弁が開弁すると、排気開口から電池内の吐き出し物を排出する。電池は、凸部電極の周壁に排気開口を設けて、凸部電極を弾性リングに挿入している。弾性リングは、ゴム状弾性体リング状に成形して内周面を凸部電極の表面に弾性的に押圧している。この電池は、弾性リングで排気開口を閉塞している。弾性リングは、排気弁の閉弁状態においては、排気開口を閉塞し、排気弁の開弁状態においては、弾性変形して排出開口から排出される吐き出し物を排出する状態とする。

先行技術

0007

特開昭49−101832号公報
P8590の公開番号

発明が解決しようとする課題

0008

以上の電池は弾性リングに凸部電極を挿入して、弾性リングで排気弁の排出開口を閉塞するので、電池の内圧が閾値圧力よりも高くなって排気弁が開弁する状態で、吐き出し物の圧力で、弾性リングを排出開口から離すように変形して、すなわち、弾性リングを弾性的に引き延ばして吐き出し物を排出するので、弾性リングによる圧力損失が大きく、吐き出し物をスムーズに排出できない。電池の内圧が閾値圧力を越えて排気弁が開弁するとき、圧力上昇を確実に阻止するためには、吐き出し物をいかに速やかに排出できるかが極めて大切である。

0009

凸部電極を弾性リングに挿入して、弾性リングでする凸部電極に設けている排出開口を閉塞する構造は、弾性リングが弾性収縮力で排出開口に密着して閉塞しているので、排気弁が開弁する状態では、電池の内圧で弾性リングを強制的に引き延ばして排出開口を開く必要がある。この状態で排出開口の開口面積を大きくするには、弾性リングを長く伸長する必要がある。弾性リングを長く引き延ばして排出開口を大きく開口するには、大きな力を必要とすることから、閾値圧力を越える状態で、一時に弾性リングを大きく引き延ばして、排出開口を大きく開くことができず、排気弁の開弁状態で吐き出し物を瞬間的に速やかに排出するのが難しい。

0010

さらに、従来の防水構造は、各電池の排出開口を弾性リングで閉塞して防水するので、各電池の排出開口に接続されて、電池からの吐き出し物を外部に排出する排出ダクトへの水の侵入を防止できない。排出ダクトに侵入して停滞する水は、排出ダクトと電池との隙間から電池ブロックの表面に侵入して、漏電、腐蝕、回路基板の接触不良など種々の弊害によって故障の原因となる欠点がある。

0011

本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、開弁した排気弁から排出される吐き出し物を速やかに車内から排出しながら、水の侵入による弊害を確実に防止できる車両用の電源装置とこの電源装置を備える電動車両を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

0012

本発明のある態様の車両用の電源装置は、内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する排気弁13を設けてなる複数の素電池1を備える電池ブロック2と、電池ブロック2を構成する素電池1の排気弁13の排出開口14に連結されて、開弁する排気弁13からの吐き出し物を外部に排出する排出ダクト3とを備えている。排出ダクト3は、素電池1から排出される排気ガスの排出方向に開弁して逆流を阻止する逆止弁6、60を連結している。

0013

以上の車両用の電源装置は、何れかの素電池の内圧が閾値圧力を越えて排気弁が開弁すると、開弁した排気弁から排出される吐き出し物を、排出ダクトを介して速やかに外部に排出でき、さらに、排出ダクトから電源装置の内部への水の侵入を確実に阻止して、内部に侵入する水による種々の弊害を確実に防止できる特徴がある。とくに、以上の電源装置は、排出ダクトに逆止弁を連結し、この逆止弁を吐き出し物の排出方向に開弁して、逆流を阻止するように連結しているので、逆止弁でもって排出ダクトへの外部からの水の侵入を阻止しながら、順方向に排出される吐き出し物を速やかに排出できる特徴がある。

0014

さらに、排出ダクトは各素電池に連結しているので、何れかの素電池の排気弁が開弁すると、吐き出し物は排出ダクトに排出される。排出ダクトは所定の容積があるので、排出開口から排出される吐き出し物は、排気弁が開弁された瞬間に、ほとんど抵抗なく排出ダクトに排出される。排出ダクトに噴出された吐き出し物は、逆止弁を順方向に流動してスムーズに外部に排出される。逆止弁は、逆方向の流動を阻止して、順方向の圧力損失が低くなるように設計されることから、順方向に排出される吐き出し物は、スムーズに外部に排出される。さらに、素電池から排出ダクトに排出されて、排出ダクトを高速流動する吐き出し物は、その運動エネルギーで逆止弁を開いてスムーズに順方向に流動して排出される。

0015

また、本発明の車両用の電源装置は、排出ダクト3が、各素電池1の排出開口14に連結してなる集合ダクト4と、この集合ダクト4の排出側に連結してなるガスチューブ5とを備え、ガスチューブ5に逆止弁6、60を連結することができる。

0016

以上の電源装置は、集合ダクトの排出側に連結しているガスチューブに逆止弁を連結するので、逆止弁を水漏れしない構造で連結でき、簡単な構造としながら水の侵入を確実に阻止できる特徴がある。それは、筒状であるガスチューブに逆止弁を連結するからである。また、逆止弁よりも内側の内容積を大きくできるので、開弁した排気弁から排出ダクト内に吐き出し物をよりスムーズに排出できる特徴がある。

0017

また、本発明の車両用の電源装置は、逆止弁6、60をゴム状弾性筒20とし、逆止弁6、60のゴム状弾性筒20が、後端部をガスチューブ5の挿入部21、中間部を車両の連結部22、先端部を弾性弁部23、63として、挿入部21にガスチューブ5を連結し、弾性弁部23、63には、所定の圧力で弾性変形して開弁するスリット27、67を設けることができる。

0018

以上の電源装置は、逆止弁を簡単な構造としながら、ガスチューブに理想的な水密構造で連結できる特徴がある。また、逆止弁を車両に連結して、逆止弁を介してガスチューブを車両に連結できる特徴も実現する。

0019

また、本発明の車両用の電源装置は、弾性弁部23を、中央を突出させるアーチ状として、アーチ状の弾性弁部23に放射状のスリット27を設けることができる。

0020

以上の電源装置は、逆止弁の順方向の圧力損失をより小さくして、吐き出し物をより速やかに排出しながら、外部からの水の侵入をより確実に阻止できる特徴がある。吐き出し物をより速やかに排出できるのは、ゴム状弾性体をアーチ状に成形してなる弾性弁部を折れ曲がる方向に変形して大きく開口でき、この状態で吐き出し物を順方向に排出するからである。従来のように、凸部電極を弾性リングに挿入して電池を防水する構造は、弾性リングを引き延ばして排出開口の開口面積を大きくするが、以上の逆止弁はアーチ状の弾性弁部を外側に曲がるように変形して開口面積を大きくするので、僅かな変形で開口面積を大きくできる。さらに、水の侵入をより確実に阻止できるのは、逆止弁の外部に水圧が作用して水が侵入しようとする状態においては、水圧がアーチ状の弾性弁部の外側に作用すると、スリットをより強く密着させる方向に作用して、水が逆止弁を逆流して侵入しようとするのをより確実に阻止できるからである。

0021

さらに、本発明の車両用の電源装置は、ゴム状弾性筒20の連結部22に、車両に設けてなる貫通穴35に挿入されて、貫通穴35の内周縁を案内するガイド溝24を設けることができる。

0022

以上の電源装置は、車両の貫通穴にゴム状弾性筒を挿入し、ガイド溝に貫通穴の内周縁を案内して、位置ずれしないように逆止弁を車両に固定できる。位置ずれしない逆止弁は、ガスチューブの位置ずれを阻止するので、ガスチューブが排気弁が開弁してガスチューブから勢いよく吐き出し物を噴射する状態においても、逆止弁を定位置に保持して、吐き出し物をガスチューブから確実に車外に排出できる特徴がある。

0023

さらにまた、本発明の車両用の電源装置は、電池ブロック2を収納してなるケーシング9を備え、ガスチューブ5が、集合ダクト4との連結側に立ち上がり部5xを有し、この立ち上がり部5xをケーシング9の外部に配置することができる。

0024

以上の電源装置は、ガスチューブに立ち上がり部を設けているので、仮に水が逆止弁を逆流してガスチューブに侵入しても、立ち上がり部によって集合ダクトに水が移動することがなく、さらに、立ち上がり部をケーシングの外側に配置しているので、逆止弁を逆流した水がケーシングの内部に侵入するのを確実に防止して、ケーシング内の素電池や電子部品の水による故障を防止できる特徴がある。

0025

本発明のある態様の電動車両は、車両の走行モータに電力を供給する電源装置を装備しており、電源装置が、内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する排気弁13を備える複数の素電池1からなる電池ブロック2と、電池ブロック2を構成する素電池1の排気弁13の排出開口14に連結されて、開弁する排気弁13からの吐き出し物を排出する排出ダクト3とを備えている。さらに、電源装置の排出ダクト3に、素電池1からの吐き出し物の排出方向にのみ開弁して逆流を阻止する逆止弁6、60を連結している。

0026

以上の電動車両は、走行モータに電力を供給する電源装置の素電池の内圧が閾値圧力を越えて排気弁が開弁すると、開弁した排気弁から排出される吐き出し物を、排出ダクトを介して速やかに外部に排出でき、さらに、排出ダクトから電源装置の内部への水の侵入を確実に阻止して、内部に侵入する水による種々の弊害を確実に防止できる特徴がある。とくに、以上の電動車両は、電源装置の排出ダクトに逆止弁を連結し、この逆止弁を吐き出し物の排出方向に開弁して、逆流を阻止するように連結しているので、逆止弁でもって排出ダクトへの外部からの水の侵入を阻止しながら、順方向に排出される吐き出し物を速やかに排出できる特徴がある。

0027

さらに、排出ダクトは各素電池に連結しているので、何れかの素電池の排気弁が開弁すると、吐き出し物は排出ダクトに排出される。排出ダクトは所定の容積があるので、排出開口から排出される吐き出し物は、排気弁が開弁された瞬間に、ほとんど抵抗なく排出ダクトに排出される。排出ダクトに噴出された吐き出し物は、逆止弁を順方向に流動してスムーズに外部に排出される。逆止弁は、逆方向の流動を阻止して、順方向の圧力損失が低くなるように設計されることから、順方向に排出される吐き出し物は、スムーズに外部に排出される。さらに、素電池から排出ダクトに排出されて、排出ダクトを高速流動する吐き出し物は、その運動のエネルギーで逆止弁を開いてスムーズに順方向に流動して排出される。

0028

また、本発明の電動車両は、電源装置の排出ダクト3が、各素電池1の排出開口14に連結してなる集合ダクト4と、この集合ダクト4の排出側に連結してなるガスチューブ5とを備え、ガスチューブ5の先端に逆止弁6、60を連結することができる。

0029

また、本発明の電動車両は、逆止弁6、60をゴム状弾性筒20とし、逆止弁6、60のゴム状弾性筒20が、後端部をガスチューブ5の挿入部21、中間部を車両の連結部22、先端部を弾性弁部23、63として、挿入部21をガスチューブ5に連結し、弾性弁部23、63には、所定の圧力で弾性変形して開弁するスリット27、67を設けることができる。

0030

さらにまた、本発明の電動車両は、ゴム状弾性筒20の弾性弁部23を、中央を突出させるアーチ状とし、アーチ状の弾性弁部23に放射状のスリット27を設けることができる。

0031

以上の電動車両は、電源装置の排出ダクトに連結している逆止弁の順方向の圧力損失をより小さくして、吐き出し物をより速やかに排出しながら、外部からの水の侵入をより確実に阻止できる特徴がある。吐き出し物をより速やかに排出できるのは、ゴム状弾性体をアーチ状に成形してなる弾性弁部を折れ曲がる方向に変形して大きく開口でき、この状態で吐き出し物を順方向に排出するからである。従来のように、凸部電極を弾性リングに挿入して電池を防水する構造は、弾性リングを引き延ばして排出開口の開口面積を大きくするが、以上の逆止弁はアーチ状の弾性弁部を外側に曲がるように変形して開口面積を大きくするので、僅かな変形で開口面積を大きくできる。さらに、水の侵入をより確実に阻止できるのは、逆止弁の外部に水圧が作用して水が侵入しようとする状態においては、水圧がアーチ状の弾性弁部の外側に作用すると、スリットがより強く密着させる方向に作用して、水が逆止弁を逆流して侵入しようとするのをより確実に阻止できるからである。

0032

また、本発明の電動車両は、ゴム状弾性筒20の連結部22が、車両の貫通穴35に挿入されて貫通穴35の内周縁を案内するガイド溝24を備え、ゴム状弾性筒20を車両のシャーシー30に設けてなる貫通穴35に挿入し、ガイド溝24に車両の貫通穴35の内周縁を案内して、ゴム状弾性筒20を介して逆止弁6、60を車両に連結し、逆止弁6、60を介してガスチューブ5の先端部を車両に連結することができる。

0033

また、本発明の電動車両は、ゴム状弾性筒20が、連結部22に設けてなるガイド溝24の後端側に鍔部26を有し、鍔部26を車両のシャーシー30の表面に接触させて逆止弁6、60の位置ずれを阻止することができる。

0034

さらに、本発明の電動車両は、排出ダクト3を車両のシャーシー30に設けてなるサイドシル31に連結し、逆止弁6、60から排出される排気ガスをサイドシル31内に排出することができる。

0035

以上の電動車両は、電源装置に設けている排出ダクトが、車内と車外から区画された閉鎖空間のサイドシル内に吐き出し物を排出するので、排出ダクトの先端開口部は車外には開口されず、車外に開口する先端の開口部のように、排出ダクト内に雨水などが侵入するのを防止できる。また、車両のサイドシルは、2枚の金属板を下方に折曲してなる折曲片溶接して、内部を閉鎖空間としているが、局部的に溶接しない開口部を複数カ所に設けて、閉鎖されるが密閉されない閉鎖空間としているので、ここに排出される吐き出し物を開口部である排水開口から下方に排出できる特徴がある。また、サイドシルは複数の開口部を設けているので、吐き出し物は複数の開口部に分散して排出され、また、サイドシルはサイドドア下縁に沿って設けられることから、長くて内容積が大きく、ここに噴射される吐き出し物のエネルギーを吸収して、穏やかに排出できる特徴も実現する。

0036

なお、本明細書において、排気開口から排出される「吐き出し物」とは、ガスや電解液等の流体だけでなく、電池の内圧上昇によって電池内に発生する種々の異物、例えば、熱で溶融されたプラスチックや破裂した金属片バリ等のように、ガスや電解液等の流体と共に排出される全てのものを含む広い意味で使用する。

図面の簡単な説明

0037

本発明の一実施形態にかかる車両用の電源装置の概略斜視図である。
図1の電源装置を車両に搭載する状態を示す概略断面図である。
素電池の一例を示す斜視図である。
図1の電源装置の逆止弁の車両連結部分を示す拡大断面図である。
図4の逆止弁の斜視図である。
図4の逆止弁に外圧が作用する状態を示す断面斜視図である。
本発明の他の実施例にかかる逆止弁の斜視図である。
図7に示す逆止弁の開閉状態を示す横断面図である。

実施例

0038

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置と電動車両を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置と電動車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

0039

図1の概略斜視図と図2の概略断面図に示す車両用の電源装置は、複数の素電池1を備える電池ブロック2と、電池ブロック2を構成する各々の素電池1の排気弁13の排出開口14に連結している排出ダクト3と、電池ブロック2を内部に配置するケーシング9とを備える。

0040

素電池1はリチウムイオン二次電池で、図3に示すように、上面の封口板12に排気弁13を設けている角形電池セルである。素電池1をリチウムイオン二次電池とする電源装置は、体積と重量に対する充放電容量を大きくできる。ただ、本発明の電源装置は、素電池をリチウムイオン二次電池などの非水系電解液二次電池には特定しない。排気弁を有する全ての二次電池を使用できるからである。

0041

素電池1の角形電池セルは、絶縁セパレータ16を介して積層され、両端に配置するエンドプレート17をバインドバー18で連結して電池ブロック2としている。電池ブロック2は、各素電池1の電極端子15に金属板のバスバー(図示せず)を接続している。バスバーは、素電池1を直列に接続して出力電圧を高く、また、並列に接続して出力電流を大きくできる。図1の電池ブロック2は、鎖線で示すケーシング9の内部に配置している。

0042

素電池1の角形電池セルは、底を閉塞している外装缶11の開口部を、封口板12で気密に密閉して内部に正負電極板を配置して、電解液を充填している。外装缶11の上面開口部を閉塞する封口板12は、両端部に正負の電極端子15を固定して、中間部には排気弁13の排出開口14を設けている。正負の電極端子15は、バスバー(図示せず)に連結されて、バスバーが隣接する角形電池セルを直列や並列に接続する。

0043

排気弁13の排出開口14は、外装缶11の内圧が閾値圧力よりも高くなると開弁する弁体で閉塞している。この弁体は、たとえば、閾値圧力よりも高くなると破壊する金属箔である。ただし、排気弁は、図示しないが、閾値圧力よりも高くなると弁体が弁座から離れて開弁する開閉弁の構造とすることもできる。

0044

電池ブロック2は、封口板12を同一平面に配置して、排気弁13の排出開口14を同一面に位置するように、素電池1である角形電池セルを積層している。素電池1の間には、プラスチック製の絶縁セパレータ16を配置している。絶縁セパレータ16は、隣接する角形電池セルを絶縁する。絶縁セパレータ16は、素電池1の表面に強制送風して冷却する冷却ダクトを設けて素電池1を冷却できる。図1図2の電池ブロック2は、上面に素電池1の排出開口14を配置して、複数の角形電池セルを垂直姿勢として、電池ブロック2の長手方向に積層している。図の電池ブロック2は、上面に角形電池セルの封口板12を配置して、排出開口14を配置するので、電池ブロック2の上面に排出ダクト3を配置している。素電池1である角形電池セルは、封口板12の中央部に排出開口14を配置するので、電池ブロック2は、上面の中央部に、素電池1の積層方向に各々の素電池1の排出開口14が配置される。

0045

図1の電源装置は、ケーシング9内に2列の電池ブロック2を配置するので、各々の電池ブロック2の上面に排出ダクト3を連結して、2列の排出ダクト3を設けている。排出ダクト3は、電池ブロック2の上面に配置している集合ダクト4と、この集合ダクト4に連結しているガスチューブ5とからなる。

0046

集合ダクト4は、排気弁13の排出開口14から排出される吐き出し物をスムーズに排出できる内容積の筒状で、下面を開口して、各々の角形電池セルの排出開口14に連結している。集合ダクト4は、電池ブロック2の上面に、排出開口14から排出される吐き出し物を外部に漏らさないように、電池ブロック2上面との間に、パッキンシール材等を配置し、あるいはこれ等を配置することなく、電池ブロック2との間に隙間ができないように電池ブロック2の上面に密着して配置されて、下方の開口を各の素電池1の排出開口14に連結している。

0047

ガスチューブ5は円形パイプで、2列の集合ダクト4を並列に連結する連結チューブ部5Aと、この連結チューブ部5Aに連結して、吐き出し物を車外に排出する排気チューブ部5Bとからなる。図1の電源装置は、2列の電池ブロック2をケーシング9内に収納するので、各々の電池ブロック2の集合ダクト4を連結チューブ部5Aで連結して排気チューブ部5Bで排出するが、ケーシングに1列の電池ブロックを収納する電源装置は、連結チューブ部を使用することなく、1本のガスチューブで吐き出し物を車外に排出する。また、各々の電池ブロックの集合ダクトにガスチューブを連結して、吐き出し物を車外に排出することもできる。さらに、3列以上の電池ブロックをケーシング内に収納する電源装置は、各々の電池ブロックに設けてる集合ダクトを連結チューブ部で連結して、排気チューブ部で車外に排出する。

0048

連結チューブ部5Aは、ケーシング9の内部に配置されて、複数の集合ダクト4をケーシング9の内部でひとつに連結する。図1の電源装置の連結チューブ部5Aは、耐熱性に優れた可撓性のチューブをL字状に成形したもので、一端を集合ダクト4に、他端を排気チューブ部5Bの後端部に連結している。可撓性の連結チューブ部5Aは、一端を集合ダクト4に設けた排出管(図示せず)の外側に挿入し、他端を排気チューブ部5Bの後端に設けたT字パイプ28に挿入し、外側を結束バンド29で締め付けて、簡単に連結される。

0049

排気チューブ部5Bは、ケーシング9を内側から外側に貫通して、後端部をケーシング9に固定して、後端部にT字パイプ28を、先端には逆止弁6を連結している。排気チューブ部5Bの先端は、逆止弁6を介して車両に固定される。排気チューブ部5Bは、集合ダクト4との連結側、すなわちケーシング9側に立ち上がり部5xを有しており、この立ち上がり部5xをケーシング9の外部に配置している。排気チューブ5Bは、立ち上がり部5xの下端水平部5zを連結して、この水平部5zの先端に逆止弁6を連結している。ケーシング9の外側に配置される立ち上がり部5xは、ケーシング9の外側に引き出された上部位置からケーシング9の下方に延びて高くしている。この立ち上がり部5xは、仮に逆止弁6を逆流して水が侵入しても、水がケーシング9内に侵入するのを防止する。とくに、この立ち上がり部5xは、高くして水の侵入を確実に阻止できる。ここで、図に示す水平部5zは、立ち上がり部5xの下端から水平方向に延長して設けられているが、水平部は、排気チューブ部が配置される車両のシャーシーの形状や設置条件に応じて、水平方向から傾斜させることも、あるいは逆止弁側の端部を立ち上げる形状とすることもできる。

0050

図1の電源装置は、素電池1の吐き出し物を車両のサイドシル31内に排出する。図2は、サイドシル31の横断面図を示す。サイドシル31は筒状でシャーシー30の両側に設けられてシャーシー30を補強する。シャーシー30の両側のサイドシル31は、サイドドア32の下方に配置される。筒状のサイドシル31は、下面で2枚の金属板をL字状に折曲して、折曲片を溶接して内部を閉鎖空間としている。サイドシル31は、閉鎖されるが密閉されない閉鎖空間で、所定の間隔で開口部を設けて排水開口33としている。排水開口33は、溶接面の一部で、2枚の金属板の間に隙間を設けて設けられる。排水開口33は、溶接面の長手方向に離して所定の間隔で設けられる。排水開口33は、サイドシル31の底面に設けられて、侵入する水を排水する。

0051

サイドシル31は、ほぼサイドドア32の厚さに匹敵する横幅であって、シャーシー30の両側を充分な強度に補強することから、内容積が相当に大きくなる。大容積のサイドシル31は、素電池1からの吐き出し物を受容した後、複数の排水開口33に分散して車外に排出する。排水開口33は下向きに開口されて、吐き出し物をサイドシル31から下向きに排出する。このサイドシル31は、吐き出し物の緩衝室の作用をして、排出開口32から排出する。このサイドシル31は、排出ダクト3から高速で勢いよく噴射される吐き出し物の運動のエネルギーと熱エネルギーの両方を吸収し、排水開口33からは温度を低くしながら、低い流速で排出する。したがって、排出ダクト3から噴射される吐き出し物をサイドシル31を介して車外に排出する電源装置は、吐き出し物を安全に車外に排出できる特徴がある。

0052

サイドシル31内に素電池1からの吐き出し物を排出する電源装置は、サイドシル31の内壁34に逆止弁6を連結し、逆止弁6を介して排出ダクト3の排気チューブ部5Bを連結している。サイドシル31は内壁34の上部に貫通穴35を設けて、この貫通穴35に逆止弁6を連結している。立ち上がり部5xのある排気チューブ部5Bは、図2の断面図に示すように、逆止弁6をサイドシル31の内壁34に連結して、逆止弁6の噴射口6Xをサイドシル31内に配置し、排気チューブ部5Bの水平部5zをシャーシー30に沿って配置し、排出ダクト3側の立ち上がり部5xをシャーシー30から立ち上げて、フロントシート36の下に配置している電源装置の上部に連結する。

0053

逆止弁6は、図4図6に示すように、全体をゴム状弾性体を一体的に成形しているゴム状弾性筒20で、ゴム状弾性筒20は、後端部をガスチューブ5に連結される挿入部21、中間部を車両に連結される連結部22、先端部を開閉する弾性弁部23としている。逆止弁6のゴム状弾性体は、耐熱温度耐寒温度に優れたEPDMエチレンプロピレンゴム)である。ただ、ゴム状弾性筒20を成形するゴム状弾性体は、EPDMのみでなく、シリコンゴム等、耐熱温度と耐寒温度に優れた他の合成ゴム天然ゴムが使用できる。

0054

挿入部21は円筒状で、ガスチューブ5である排気チューブ部5Bの先端部を内側に挿入して連結される。挿入部21は、排気チューブ部5Bに連結される状態では多少伸びる状態にあり、弾性的な収縮力で排気チューブ部5Bの表面に密着する。したがって、挿入部21の内径は、排気チューブ部5B先端の外径よりもわずかに大きい。弾性的な収縮力で排気チューブ部5Bに連結される挿入部21は、結束具を使用することなく排気チューブ部5Bに連結される。ただ、挿入部は、接着剤を介して排気チューブ部に連結してより確実に抜けないように連結できる。

0055

ゴム状弾性筒20の中間部に設けている連結部22は、図4の拡大断面図に示すように、車両のサイドシル31の貫通穴35に挿入して連結される。この連結部22は、貫通穴35の内周縁を案内して、位置ずれしないように固定するためのガイド溝24を設けている。ガイド溝24は、貫通穴35に挿入する状態で、弾性的に貫通穴35の外周縁を押圧する外形として、貫通穴35に抜けない状態で固定される。ガイド溝24の先端側は、先端に向かって外径が大きくなるテーパー面25を設けている。この形状の連結部22は、先端から貫通穴35に押し込むときに、貫通穴35の内側縁をテーパー面25に滑らせてスムーズに貫通穴35に挿入して、貫通穴35の内周縁をガイド溝24に案内できる。この構造は、サイドシル31の内壁34に連結する逆止弁6においてとくに大切である。それは、閉鎖構造のサイドシル31は、ゴム状弾性筒20の先端を引っ張って逆止弁6を貫通穴35に挿入できないからである。排出ダクト3が吐き出し物を車両のサイドシル31に噴出する装置は、サイドシル31の内壁34の貫通穴35にゴム状弾性筒20の逆止弁6を挿入することで、車両のサイドシル31に逆止弁6を連結し、またサイドシル31に連結される逆止弁6を介して排出ダクト3の先端側、すなわち排気チューブ部5Bを閉鎖状態に連結できる。さらに、図3の逆止弁6は、連結部22のガイド溝24の後端側に沿って鍔部26を設けている。鍔部26は、ゴム状弾性筒20を貫通穴35に挿入する状態で、シャーシー30の表面、すなわちサイドシル31の内壁34の外側面に接触して逆止弁6の挿入位置を特定し、また、挿入状態においては、逆止弁6の位置ずれを阻止する。

0056

弾性弁部23は、所定の圧力で弾性変形して開弁するスリット27を設けている。逆止弁6は、排気弁13が開弁して吐き出し物が排出される状態で、図4の鎖線で示すようにスリット27を拡開して開弁する。図4図6の弾性弁部23は中央を突出させるアーチ状で、アーチ状の弾性弁部23に放射状のスリット27を設けている。図5の弾性弁部23は、放射状のスリット27を十字状として、弾性弁部23を4分割している。さらに、図の逆止弁6は、アーチ状の弾性弁部23を、先端に向かって先細り状のテーパー状として、テーパー部に放射状のスリット27を設けている。さらに、図6のアーチ状の弾性弁部23は、中央部23Aを厚く、内圧で弾性変形する後端の変形部23Bを薄くしている。この弾性弁部23は、開弁圧力を低くして吐き出し物をスムーズに排出し、逆流をより確実に阻止できる特徴がある。開弁状態で変形部23Bが変形しやすく、外圧でスリット27が密着されて、より確実に閉状態を維持するからである。

0057

さらに、逆止弁は、図7に示すように、弾性弁部63を円筒状に成形して、軸方向に伸びるスリット67を設ける構造とすることもできる。この逆止弁60は、図8の断面図に示すように、内圧(矢印Aで表示)で弾性変形してスリット67を開弁し、外圧(矢印Bで表示)ではスリット67が密着されて逆流を阻止する。なお、図7図8に示す逆止弁60において、前述の逆止弁6と同じ構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。

0058

図1の電源装置は、図2の断面図に示すように、フロントシート36とシャーシー30との間に配設される。この電源装置は、図示しないが、電池ブロック2を収納しているケーシング9を車両のシャーシー30に固定して、フロントシート36の下に配置される。排出ダクト3は、ケーシング9の外部に引き出している排気チューブ部5Bを、フロントシート36の下に配管して、先端の逆止弁6をサイドシル31の内壁34に連結して、逆止弁6と排気チューブ部5Bとを定位置に配置する。

0059

なお、上述の逆止弁6、60は、水の侵入だけでなく、異物の侵入を防ぐこともできるようになっている。異物が排出ダクトから電源装置の内部へ侵入すると、異物を介して電源装置が短絡するおそれがあるため、水だけでなく異物の混入を防止するできるように逆止弁6、60を構成することが好ましい。

0060

本発明の車両用の電源装置は、開弁する排気弁から排出される吐き出し物を速やかに車外に排出して、車内を安全な空間として使用できる電源装置と電動車両に有効に使用される。

0061

1…素電池
2…電池ブロック
3…排出ダクト
4…集合ダクト
5…ガスチューブ
5A…連結チューブ部
5B…排気チューブ部
5x…立ち上がり部
5y…立ち上がり部
5z…水平部
6…逆止弁
6X…噴射口
9…ケーシング
11…外装缶
12…封口板
13…排気弁
14…排出開口
15…電極端子
16…絶縁セパレータ
17…エンドプレート
18…バインドバー
20…ゴム状弾性筒
21…挿入部
22…連結部
23…弾性弁部
23A…中央部
23B…変形部
24…ガイド溝
25…テーパー面
26…鍔部
27…スリット
28…T字パイプ
29…結束バンド
30…シャーシー
31…サイドシル
32…サイドドア
33…排水開口
34…内壁
35…貫通穴
36…フロントシート
60…逆止弁
63…弾性弁部
67…スリット

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