JP2000012071A - 循環流体式熱交換器を内蔵した単体蓄電池 - Google Patents
循環流体式熱交換器を内蔵した単体蓄電池Info
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Abstract
電池であって、各セルが電極アセンブリと、前記タンク
の密閉手段と、前記電極アセンブリの大きい面と対向す
る流体式熱交換器とを受容する単体蓄電池を提供するこ
と。 【解決手段】 流体が循環する区画は、共通入口マニホ
ルドに通じている流体入口オリフィスと、共通出口マニ
ホルドに通じている流体出口オリフィスとを有する。タ
ンクは少なくとも2つのユニットから構成され、各ユニ
ットは壁によって画定されたセルのうちの少なくとも1
つを含む。電極アセンブリの大きい面と対向する壁はフ
ランジの一方を構成する。各ユニットはさらに入口マニ
ホルドの一部分と出口マニホルドの一部分とを含む。2
つのフランジを互いに向かい合うように配置したときに
密封循環区画が形成され、かつ同一マニホルドの一部分
同士が互いに一列に整列するように各ユニットは結合さ
れる。
Description
器を内蔵した単体蓄電池に関する。
リは単一容器の各セル内に収容される。容器は通常角柱
形をしている。各電極アセンブリは、隔離板によって互
いに隔離された正と負の電極の交互アセンブリによって
構成され、電解液に浸される。電極アセンブリは、重ね
られた電極の縁部に対応している2つの小さい面と、電
極の表面に平行な2つの大きい面とを有する。
用に使用される。ニッケルカドミウムあるいはニッケル
金属水素化物の単体蓄電池は、5アンペア時から250
アンペア時までの容量を有する。
電、放電)によって温度が上昇し、性能が変化すること
が知られている。循環流体、特に冷却液によって熱を除
去することは蓄電池を冷却する最も効果的な方法であ
る。蓄電池から独立しており、それと接触して配置され
る多数の熱交換システムが提案されている。これらのシ
ステムのほとんどは、蓄電池の重量および外形寸法を容
認できない程度にまで増大させる。
が最近提案された。この蓄電池は、タンクと端子を有す
るフタとから構成された角柱形のプラスチック製単一容
器を有している。タンクは隔壁によって分離されたいく
つかのセルを備えており、そのセル内には電極アセンブ
リが配置されている。冷却装置は、プラスチック製タン
クの対向する2つの壁にそれぞれ溶接密封された2つの
フランジを備えており、各フランジは、蓄電池のフタに
通じている入口オリフィスと出口オリフィスとを上部に
有する流体用循環区画を、対応する壁と協働して画定し
ている。
一に冷却されるためには、このような装置は、電極の縁
部に対向しているタンクの壁上に配置されることが好ま
しい。大容量蓄電池の場合には、電極の縁部を冷却する
だけでは蓄電池を適切な温度に保持するのに十分でな
い。従って熱交換の面積を増やすには、各電極アセンブ
リの大きい面と対向する壁上で熱が伝達される必要があ
る。
フタとから構成されている容器を有するこのような熱交
換システムを内蔵した単体蓄電池は、欧州特許EP−0
624916に記載されている。流体循環区画は2つの
対向するフランジによって形成されている。これらの区
画はセルを分離する隔壁として使用される。そのため
に、隔壁の縁部はタンクの壁上に形成された溝に係合し
ている。各区画は入口/出口マニホルドに個別的に接続
されている。液がセル内に侵入しないように、ハウジン
グ内に配置されたカップリングユニットが各区画とマニ
ホルドとの間の連絡を確保している。この複雑なアセン
ブリシステムは多数の接合部を有しているために、特に
冷却液がセル内に漏れる危険があるという点で若干信頼
性に欠ける。
に設けられた長手マニホルドによって共通の入口と出口
に接続されている。これらの2つの長手マニホルドの存
在はフタ上の利用可能な表面を塞ぐことになる。これを
補償するために、フタは蓄電池を外部回路に接続するの
に必要な電気端子を2つしか有していない。このような
構成では、隣接する2つのセルを分離しかつ液体循環区
画を備えている隔壁を密閉された形で貫通しなければな
らない内部電気接続構成を使用する必要がある。このよ
うな貫通装置は、電気自動車内で使用するには電気的に
も機械的にも十分な信頼性がない。
路を有するフタの2つの相補部品を接合することによっ
て形成される。3つの重ね合わされた部分で形成された
フタはタンク上にぴったりはまる。所与の数の電極アセ
ンブリを備えた蓄電池については、容器を構成している
様々な部品の寸法は固定されている。従って、所与の容
量の各蓄電池はそれ自体の特定の構成要素を有する。こ
のため蓄電池の工業的製造のフレキシビリティが低くな
り、またより多くの費用がかかることになる。
よりも製造がより簡単であり、かつより信頼性の高い、
効果的でコンパクトな熱交換器を備えた単体蓄電池を提
供することである。
り、かつ電極アセンブリの数を容易に変えることができ
る単体蓄電池を提供することである。
分割されたタンクを含む単体蓄電池であって、各セルが
電極アセンブリと、前記タンクの密閉手段と、前記電極
アセンブリの大きい面と対向する流体式熱交換器とを受
容し、流体が2つのフランジによって画定された区画内
を循環し、前記区画が、共通入口マニホルドに通じてい
る流体入口オリフィスと、共通出口マニホルドに通じて
いる流体出口オリフィスとを有する単体蓄電池からな
る。
くとも2つのユニットから構成され、各ユニットが前記
2つのフランジの一方を構成する前記電極アセンブリの
大きい面と対向する少なくとも1つの壁によって画定さ
れた前記セルのうちの少なくとも1つを含み、各ユニッ
トがさらに前記入口マニホルドの一部分と前記出口マニ
ホルドの一部分とを含み、前記2つのフランジを互いに
向かい合うように配置したときに密封循環区画が形成さ
れるように、かつ同一マニホルドの前記一部分同士が互
いに一列に整列するように前記各ユニットが結合される
ことを特徴とする蓄電池である。
ク製のタンクを有するが、プラスチック製のタンクに限
定されない。タンクは壁によって複数のセルに分割され
ており、各セルは1つの電極アセンブリを受容する。
を並べて組み立て、それらを例えば溶接または接着によ
り結合することによって形成される。各ユニットは壁に
よって画定された少なくとも1つのセルを提供するが、
2つ以上のセルを有することもできる。各ユニットは単
体として製造され、例えば単体として鋳造される。従っ
て、ユニットはユニット構造であるので、接合の数が制
限される。
する循環流体式熱交換器も含んでいる。流体は、2つの
フランジによって画定され、かつセル間の壁のうちの少
なくとも1つを形成している平坦な区画内を流れる。区
画は、その上部において、共通入口マニホルドに通じて
いる流体入口オリフィスと、共通出口マニホルドに通じ
ている流体出口オリフィスとを有する。
面と対向する各ユニットの壁のうちの少なくとも1つは
2つのフランジの一方を構成する。角柱形ユニットの場
合には、電極アセンブリの大きい面と対向する対向する
2つの壁はそれぞれ1つのフランジを構成することが好
ましい。ユニットが複数のセルを有する場合には、これ
らのセルは電極の縁部と対向する面によって接合される
方が好ましい。
に1つのユニットのフランジが隣接ユニットのフランジ
と対向するように相互接続される。タンクの端部を構成
しているユニットは片側しか隣接ユニットを有していな
い。電極アセンブリの大きい面と対向する壁のうちの1
つだけが2つのフランジの一方を構成しており、その1
つのフランジは隣接ユニットのフランジに溶接される。
で隣接ユニットに接続されており、他のユニットと反対
側で、循環区画を密閉するためにフランジを構成してい
るプレートに接続されることが有利である。プレートに
よって密閉されたこの区画は蓄電池の外部側壁を構成し
ている。従って、蓄電池の端部ユニットに収容されてい
る電極アセンブリは、蓄電池の中央に位置するユニット
と同様に対向する2つの面上で冷却される。
は前記タンクの下部に位置しており、前記タンクに固定
密封された底面を構成している。
ルドは前記底面と反対側の前記タンクの面上に位置して
いることが好ましい。また各ユニットは、底面と反対側
の面上で、例えば各セルごとに2つの端子と、1つのリ
リーフ弁と、1つの電解液充填オリフィスなどを設ける
のに必要なオリフィスを有している。オリフィスのよう
なマニホルドの一部分は、例えば溶接によってユニット
と同時に形成される。各セルは各極性の端子を備えてい
る。電極アセンブリの電気接続はセルの外部で行われる
ので、内部電気接続装置は一切不要である。
流体を前記区画内で一方の方向および反対の方向に交互
に循環させるためのバッフルを形成している複数のリブ
を有していることが好ましい。本発明の1つの実施形態
によれば、2つのフランジの一方は、その上部におい
て、流体入口オリフィスと流体出口オリフィスとを有し
ているが、循環区画を形成しているフランジの各々がこ
れらのオリフィスの半分を有していてもよい。
分と出口マニホルドの一部分も含んでいる。各区画の流
体入口オリフィスおよび流体出口オリフィスは、ユニッ
トの一部をなす対応するマニホルド部分にそれぞれ通じ
ている。各ユニットを互いに接して配置したとき、各マ
ニホルド部分は対応する隣接部分にぴったりはまり、共
通入口マニホルドまたは出口マニホルドを形成する。な
お、このマニホルドの長さは蓄電池の長さに、すなわち
結合されるユニットの数に依存する。
変更が加えられている端部ユニットを除けば、同一であ
るユニットの数を変えることによって容易に容量を変え
ることができるモジュール設計の単体蓄電池を提供する
ことである。底面だけはサイズが異なっているが、あら
かじめ一緒に溶接されたいくつかのユニットから底面を
つくることも可能である。
製造する方法も目的とし、この方法は次のステップを含
む。
単体鋳造するステップ。
い、かつ前記各マニホルドの一部分が互いに一致するよ
うに、前記2つのユニットを並べて配置するステップ。
一部分の各壁とによって形成された前記区画の縁部を溶
接密封して前記タンクを得るステップ。
挿入するステップ。このとき、端子をそのために設けら
れているオリフィスに固定することができる。
解液をセル内に、例えばそのために設けられているオリ
フィスから挿入するステップ。
ンジと前記各マニホルドの一部分の各壁とによって形成
された区画の縁部を溶接密封した後で、1つのフランジ
を構成している1つのプレートを各端部に溶接してタン
クを得る。
が最初に相互に溶接されることによって流体回路の密封
性が確保される単体蓄電池を製造する方法を提供すると
いう利点を有する。流体回路はセルとの共通溶接部を一
切有していない。従って、流体がセル内に漏れる危険が
完全になくなる。
して示す以下の説明を読めば、本発明はより良く理解さ
れるであろうし、その他の利点および特徴も明確になる
であろう。
1を図1に示す。容器1はポリプロピレン製タンク2
と、底面を構成している密閉手段3とを含む。タンク2
は2つの側壁4と、2つの縦壁5と、底面3と反対側の
1つの水平上壁6とを含む。底面3は、電極アセンブリ
がそれぞれのセル内に挿入された後でタンク2に溶接さ
れる。
極性の端子をそれぞれ受容する2つの穴7と、最初に電
解液を挿入するのに使用され、充填後にリリーフ弁によ
って閉鎖される開口部8とを有する。中央の入口/出口
中央マニホルド9には、熱交換器内を循環する液体の入
口と出口が集合する。変形形態によれば、マニホルド9
は、その端部の各々において、液体循環システムかまた
は別の単体蓄電池への接続のために入口パイプ10と出
口パイプ11とを有する。
あり、図3はその部分拡大図である。タンク2はいくつ
かのセル20に分割され、各セルは、隔離板23によっ
て互いに隔離された正と負の電極22の交互アセンブリ
によって構成され、電極アセンブリ21を収容する。各
セル20は電極の縁部と対向するセルの面24を介して
並置される。電極アセンブリの大きい面と対向するセル
間の壁25は、冷却液が循環する区画27を形成してい
る対向する2つのフランジ26から構成される。タンク
2の各端部には、片側が隣接セル20と接続されてお
り、反対側が壁25’によって画定されているセル2
0’がある。壁25’は、フランジ26と、セル20’
の外側の冷却液循環区画を密閉するためのフランジとし
て役立つプレート28とによって形成される。
ルを内蔵したユニット40から製造される。各ユニット
40は、その上面において、各セル内に収容されている
電極アセンブリに電気的に接続されている正極端子と負
極端子をそれぞれ受容する4つの穴7を有する。また各
ユニット40は、各セルに電解液を充填することを可能
にする2つの開口部8も有する。電極アセンブリの電極
の大きい面と対向する壁はフランジ26を構成する。フ
ランジ26は、冷却液のための回路を画定しているリブ
41と、入口マニホルド43と通じている液体入口オリ
フィス42と、液体出口マニホルド45と通じている液
の出口オリフィス44とを有する。リブ41および/ま
たはオリフィス42、44は、対向するフランジ26間
で等分することができる。リブ41の全高は約3〜4m
mである。入口マニホルド43および出口マニホルド4
5はマニホルド部分46を形成するために並置される。
も、マニホルド部分46を除いて図3のユニットと類似
しているダブルユニットである。すなわち、マニホルド
部分46の一方の端部は、外部回路に接続することがで
きるパイプ51を含む。ユニット50は単体蓄電池の端
部の各々に使用することができる。従って、パイプ51
は液体入口パイプ10であってもよいし、液体出口パイ
プ11であってもよい。これらのパイプは同一である。
この端部ユニット50は片側でユニット40と接合され
る。ユニット40と接合される反対側で、電極アセンブ
リの大きい面と対向する壁は第1のフランジ26を構成
する。このフランジは第二のフランジを構成しているエ
ンドプレート28と協働する。従って、蓄電池の端部に
位置している液循環区画は密閉される。リブ41は対向
するフランジ26とプレート28間で等分することがで
きる。
端部に適切なコネクタを単に取り付けることによってユ
ニット40を蓄電池の端部で使用することもできる。た
だし、この場合には、セル20’内に収容されている電
極アセンブリはそれらの両面の冷却は行われない。この
ことは電極アセンブリの動作の不均衡をもたらす。
体蓄電池の容器の透視図である。
の位置とを示す図1のII−IIの断面図である。
を示す図である。
を示す図3と類似の図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 複数のセルに分割されたタンクを含む単
体蓄電池であって、各セルが電極アセンブリと、前記タ
ンクの密閉手段と、前記電極アセンブリの大きい面と対
向する流体式熱交換器とを受容し、流体が2つのフラン
ジによって画定された区画内を循環し、前記区画が、共
通入口マニホルドに通じている流体入口オリフィスと、
共通出口マニホルドに通じている流体出口オリフィスと
を有し、前記タンクが少なくとも2つのユニットから構
成され、各ユニットが、前記2つのフランジの一方を構
成する前記電極アセンブリの大きい面と対向する少なく
とも1つの壁によって画定された前記セルのうちの少な
くとも1つを含み、各ユニットがさらに前記入口マニホ
ルドの一部分と前記出口マニホルドの一部分とを含み、
前記2つのフランジを互いに向かい合うように配置した
ときに密封循環区画が形成され、かつ同一マニホルドの
前記一部分同士が互いに一列に整列するように前記各ユ
ニットが結合されることを特徴とする単体蓄電池。 - 【請求項2】 前記蓄電池の各端部に位置する前記各ユ
ニットが、他のユニットと反対側で、前記2つのフラン
ジの一方を構成しているプレートに接続される請求項1
に記載の蓄電池。 - 【請求項3】 前記密閉手段が前記タンクの下部に位置
しており、前記タンクに固定密封された底面を構成する
請求項1または2に記載の蓄電池。 - 【請求項4】 前記入口マニホルドおよび前記出口マニ
ホルドが前記密閉手段と反対側の前記タンクの面上にあ
る請求項1から3のいずれか一項に記載の蓄電池。 - 【請求項5】 前記2つのフランジの少なくとも一方が
複数のリブを有し、前記リブが前記流体を前記区画内で
一方の方向および反対の方向に交互に循環させるための
バッフルを形成している請求項1から4のいずれか一項
に記載の蓄電池。 - 【請求項6】 前記各ユニットのうちの少なくとも2つ
を単体鋳造するステップと、 前記2つのフランジが互いに押しつけ合い、かつ前記各
マニホルドの一部分が互いに一致するように、前記各ユ
ニットを並べて配置するステップと、 前記2つのフランジと前記各マニホルドの一部分の各壁
とによって形成された前記区画の縁部を溶接密封して前
記タンクを得るステップと、 電極アセンブリを各セル内に挿入するステップと、 底面を前記タンクに溶接するステップとを含む請求項1
から5のいずれか一項に記載の蓄電池を製造する方法。 - 【請求項7】 前記2つのフランジと前記各マニホルド
の一部分の各壁とによって形成された前記区画の縁部を
溶接密封した後で、1つのフランジを構成している1つ
のプレートを各端部に溶接して前記タンクを得る請求項
7に記載の蓄電池を製造する方法。
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