JP2013246920A

JP2013246920A - 電池冷却構造

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Publication number: JP2013246920A
Application number: JP2012118317A
Authority: JP
Inventors: Hajime Uchiumi; 元内海; Tsugunori Shima; 嗣典島
Original assignee: Tigers Polymer Corp
Current assignee: Tigers Polymer Corp
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: JP5993209B2

Abstract

【課題】空冷式の組電池冷却構造において、電池が発火した場合であっても、火災の被害拡大を抑制できるような電池冷却構造を提供する
【解決手段】複数の単電池１１で構成される組電池１が筐体２内部に収容され、筐体には冷却風を該筐体に導入するための吸気口２２と冷却風を排出するための排気口２１が設けられ、冷却風によって組電池が冷却される。単電池１１はリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池である。吸気口２２または排気口２１には、火災発生時の熱により膨張して吸気口または排気口を閉塞する耐火閉塞部材３が配置されており、耐火閉塞部材３は、膨張開始温度が２７０℃以下の膨張材料を含む熱膨張性耐火樹脂材料によって構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池の冷却構造に関する。特に複数の二次電池が組み合わされた組電池を筐体内に収容し、冷却風により組電池を冷却する電池冷却構造に関する。

ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池を複数組み合わせた組電池が、種々の産業分野で利用されている。例えば、組電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車などの電源やエネルギー回生に利用される。又、組電池は、系統電力の負荷平準を目的とした電力貯蔵、非常用電力貯蔵などに利用されることもある。これら二次電池を用いた組電池は、充電時や放電時に発熱するので、電池温度を維持するために冷却される。例えば自動車用の組電池であれば、組電池を冷却風により空冷するための電池冷却構造を採用することが多い。

例えば、特許文献１には、車両用バッテリパックの冷却構造であって、前記バッテリパックは、バッテリモジュールを備えたバッテリ部と、前記バッテリ部に付属する電気部品を含んで構成される付属品部とから構成され、前記バッテリ部と前記付属品部とに並列に冷却媒体を流通させるための流通路と、前記流通路に前記冷却媒体を流通させる冷却ファンとを含む、バッテリパック冷却構造が開示されており、当該バッテリパック冷却構造によれば、バッテリと、バッテリに付属する電気機器とを効率的に冷却できることが開示されている。

特開２００４−３０６７２６号公報

ところで、組電池の高容量化や高密度化が進むに伴って、使用条件によっては、電池自身が高温になる場合がある。そして、電池温度が異常に高くなると、高温になった電池から可燃性のガスが出るなどして、発火にいたる場合がある。電池が発火すると、火炎や高温のガスが、冷却風を送っていたダクトを通じて流れ、周囲の部材などを損傷させたり、延焼したりするおそれがある。

本発明の目的は、空冷式の組電池冷却構造において、電池が発火した場合であっても、火災の被害拡大を抑制できるような電池冷却構造を提供することにある。

発明者は、鋭意検討の結果、組電池筐体の冷却風吸気口または排気口に、火災発生時の熱により膨張して吸気口または排気口を閉塞する耐火閉塞部材を配置すると、火災時に冷却風通路を遮断できて、上記目的を達成できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、複数の単電池で構成される組電池が筐体内部に収容され、筐体には冷却風を該筐体に導入するための吸気口と冷却風を排出するための排気口が設けられ、冷却風によって組電池を冷却する電池冷却構造であって、単電池はリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池であり、吸気口または排気口には、火災発生時の熱により膨張して吸気口または排気口を閉塞する耐火閉塞部材が配置されており、耐火閉塞部材は、膨張開始温度が２７０℃以下の膨張材料を含む熱膨張性耐火樹脂材料によって構成されている電池冷却構造である（第１発明）。

本発明においては、吸気口または排気口にはダクト部材が接続されると共に、耐火閉塞部材は吸気口または排気口の周面に沿うように配置される筒状の部分を有し、耐火閉塞部材の前記筒状の部分が、吸気口または排気口とダクト部材との間に介装されることが好ましい（第２発明）。また、本発明においては、組電池が自動車に搭載される組電池であり、吸気口には車室内に連絡するダクトが接続されると共に、耐火閉塞部材が吸気口に配置されることが好ましい（第３発明）。また、本発明においては、耐火閉塞部材は、内部に冷却風が通流する冷却風通路が設けられた部材であり、冷却風通路の幅方向の寸法よりも、耐火閉塞部材の冷却風流れ方向に沿う長さ寸法が長くされることが好ましい（第４発明）。また、本発明においては、膨張材料が熱膨張性黒鉛を含むことが好ましい（第５発明）。

本発明の電池冷却構造（第１発明）によれば、火災発生時には、耐火閉塞部材が熱により膨張して導入口または排出口を閉塞するので、電池が発火した場合であっても、火災の被害拡大を抑制できる。

さらに、第２発明においては、吸気口や排気口とダクトの接続部の隙間から高温のガスや火炎が漏れる不具合を効果的に抑制でき、火災の被害拡大を効果的に抑制できる。また、第３発明においては、火災の煙が車室内に流れることを抑制できる。また、第４発明や第５発明によれば、耐火閉塞部材によってより効果的に冷却風通路を閉塞できる。

本発明の第１実施形態の電池冷却構造の全体構成を示す斜視図である。第１実施形態の電池冷却構造の組電池周辺の構成を示す斜視図である。耐火閉塞部材の形態例を示す斜視図である。吸気口と吸気ダクトの接続構造の例を示す断面図である。耐火閉塞部材の他の形態例を示す正面図及び断面図である。耐火閉塞部材のさらに他の形態例を示す正面図及び断面図である。耐火閉塞部材のさらに他の形態例を示す正面図及び側面図である。吸気口と吸気ダクトの接続構造の他の例を示す断面図である。

以下図面を参照しながら、本発明の電池冷却構造の実施形態について、ハイブリッド自動車用の組電池を冷却する電池冷却構造を例にして説明する。図１は本発明の電池冷却構造の第１実施形態の斜視図である。また、図２は本実施形態の電池冷却構造の組電池周辺の構成を示す斜視図である。これら図においては、単電池に設けられるガス排出弁やバスバーなどといった電池の詳細な構成については図示を省略している。なお、本発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。

組電池構造体（以下、単に「組電池」と記載する）１において、組電池を構成する平板状の単電池１１，１１は、単電池の広い面同士が対向するように、互いに所定の間隔を隔てて積層状態に配置されている。単電池１１，１１はバスバー（図示せず）によって直列あるいは並列に電気的に接続されて組電池を構成する。本実施形態では、電池モジュールを構成する単電池１１はリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池はリチウムイオンポリマー電池であってもよい。単電池１１は平板状（扁平な直方体状）の形状となっている。それぞれの電池の側面（広い平坦面に隣接する面）には電極端子が設けられている。単電池はニッケル水素電池であっても良い。本発明は、常温で運転される単電池を用いた組電池に対し適用可能である。

組電池１は直方体状の筐体２の内部に収容されている。図１では筐体上面の一部を、図２では筐体上面の全体を図示せず、筐体内部の組電池１の配置を見えるように示している。筐体１は、好ましくは、電池火災に対する耐火性を高めるために、金属材料（例えば亜鉛メッキ鋼板）などの不燃性材料や、難燃性材料（例えば難燃化した樹脂材料）を含むように構成される。

筐体２には、中空筒状の吸気口２２と排気口２１，２１が設けられている。吸気口２２を通じて冷却風が該筐体２の内部に導入され、排気口２１，２１を通じて冷却風が筐体から排出される。筐体２の内部で、冷却風は単電池１１，１１の間の隙間を流れて組電池１（それぞれの単電池１１）を冷却する。

本実施形態においては、吸気口２２の上流側に、吸気ダクト５２、送風ファンＦ、吸気ダクト５１が順に接続されている。送風ファンＦによって、吸気ダクト５１の先端部から空気が吸入され、吸気ダクト５２を通じて、吸気口２２に冷却風が送られる。本実施形態においては接続されていないが、排気口２１，２１に排気ダクト（図示せず）を接続して、冷却風を所定の位置まで導いてから排出するようにしても良い。

ハイブリッド自動車などにおいて、このような組電池及び電池冷却構造は、例えば、後部座席の後ろ側やトランクルームに配置され、車室内やトランクルーム内から冷却風を取り入れるように構成されることが多い。

本実施形態の電池冷却構造においては、耐火閉塞部材３，３が、吸気口２２と排気口２１，２１の内側に配置されている。図３は、本実施形態における耐火閉塞部材３の形態を示す斜視図である。図４は、吸気口２２と吸気ダクト５２の接続部分に耐火閉塞部材３が配置された状態を示す断面図である。

耐火閉塞部材３は、公知の手段によって、吸気口２２と排気口２１，２１の内側に取付可能である。例えば、接着、嵌合、粘着材、係止爪などの手段により耐火閉塞部材３を固定できる。振動などによって耐火閉塞部材３が移動してしまわないように、これら手段により、耐火閉塞部材３を固定して取り付けることが好ましい。

図３に示すように、耐火閉塞部材３は、中空額縁状をしている。即ち、耐火閉塞部材３は、中空筒状の吸気口２２や排気口２１の内周面形状に沿うような、所定の厚みと所定の長さを有する中空額縁状（短筒状）の部材である。耐火閉塞部材３が吸気口２２や排気口２１に取り付けられると、通常時（火災が発生していない時）は、耐火閉塞部材３の中空部分を通じて冷却風が流れることになる。

通常時の冷却風の流れの妨げになりにくく、吸気口や排気口に確実に取り付けうる観点から、本実施形態のように、耐火閉塞部材３の全体または少なくとも一部が、吸気口や排気口やダクトの内周面に沿って配置されることが好ましい。

耐火閉塞部材３は、後述する熱膨張性耐火樹脂材料により構成されている。そして、組電池１に火災が発生すると、耐火閉塞部材３は熱により膨張して吸気口２２や排気口２１を閉塞する。耐火閉塞部材３の具体的形状や寸法は、膨張による冷却風通路の閉塞が確実に行われるように定められる。本実施形態においては、耐火閉塞部材３全体が熱膨張性耐火樹脂材料で形成されている。なお、耐火閉塞部材は熱膨張性耐火樹脂材料以外の補強体などを含んで構成されていても良い。

以下、耐火閉塞部材３を構成する熱膨張性耐火樹脂材料について説明する。熱膨張性耐火樹脂材料は、樹脂材料（基材）と膨張材料を主成分として混合もしくは混練された樹脂組成物である。熱膨張性耐火樹脂材料は、弾力性を有する樹脂材料であることが好ましい。熱膨張性耐火樹脂材料は、加熱されると膨張材料が膨張して、体積が増加する。また、膨張した熱膨張性耐火樹脂材料は、耐火性を有している。即ち、膨張した熱膨張性耐火樹脂材料は、火炎にさらされるなどしても所定時間は焼失しない程度の難燃性あるいは不燃性を有している。熱膨張性耐火樹脂材料は、加熱され膨張した後に炭化する材料であることが好ましい。

熱膨張性耐火樹脂材料の基材となる樹脂材料としては、樹脂（特に熱可塑性樹脂）や、ゴムやエラストマー（特に熱可塑性エラストマー）が好ましく使用される。例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、熱可塑性エラストマー（オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、アクリル系熱可塑性エラストマーなど、特にスチレン系熱可塑性エラストマー）、オレフィン系樹脂（α-オレフィン系コポリマー、エチレン系コポリマー等）、等が例示される。上記樹脂材料は弾力性のあるものであることが好ましい。ポリエチレンなどのオレフィン系樹脂は、加熱・燃焼時に有毒ガスを発生しないため、特に好ましい。上記樹脂材料は単独で、あるいは適宜混合して使用しても良い。

さらに、上記樹脂材料に、他の樹脂、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリロニトリルスチレンブタジエン系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂などの樹脂材料を混合しても良い。また、これら樹脂材料を主体として、熱膨張性耐火樹脂材料の基材として使用することもできる。フェノール系樹脂は加熱により硬化・炭化するので、フェノール系樹脂を樹脂材料として混合すると、耐火閉塞部材３が加熱された際に容易に軟化・変形・脱落してしまうことが防止され、耐火閉塞部材３が当初の位置に保たれて、冷却風通路を効果的に閉塞することに有効である。また、樹脂材料は、液状成分を含まない樹脂であることが好ましい。

上記樹脂材料に混練される膨張材料としては、熱膨張性層状無機物や黒曜石などの無機系膨張材や、発泡性窒素化合物や発泡性マイクロカプセルなどの有機系膨張材といった加熱により膨張する膨張材料が使用できる。熱膨張性層状無機物としては、例えば、バーミキュライト、カリオン、マイカ、熱膨張性黒鉛が例示できる。無機系膨張材は不燃性若しくは難燃性を有するので、特に好ましい。

中でも、熱膨張性黒鉛を膨張材料として使用するのが、樹脂組成物の膨張倍率を高くできるとともに膨張開始温度を制御しやすくなって、好ましい。熱膨張性黒鉛は、グラファイト粉末を無機酸と強酸化剤とで処理してグラファイト層間化合物を生成したもので、グラファイトの層状構造を維持した公知の結晶化合物である。後述するリン化合物と反応したりすることがないように、特に中和処理されたものが好ましく利用される。中和処理された熱膨張性黒鉛の市販品としては、ＧｒａｆＧｕａｒｄ（ＵｃａｒＣａｒｂｏｎ社製）を例示できる。

膨張材料の膨張開始温度は１００℃以上２７０℃以下、より好ましくは１２０℃以上２４０℃以下、特に好ましくは１４０℃以上２００℃以下である。膨張温度が高いと冷却風通路を閉塞するのが遅くなる。また、膨張開始温度が低いと、熱膨張性耐火樹脂材料の混練中に発泡したり、火災ではないときに膨張したりするおそれがある。なお、比較的低温（例えば２２０℃）で膨張開始する膨張材料と、比較的高温（例えば４００℃）で膨張開始する膨張材料とを組み合わせて、配合しても良い。

膨張材料の好ましい膨張倍率は、体積膨張率で２．５倍〜４００倍、更に好ましくは５倍〜１５０倍である。

本実施形態の耐火閉塞部材３においては、熱可塑性エラストマーを樹脂材料のベース材料とし、膨張材料として熱膨張性黒鉛を配合して、これら材料を混練して熱膨張性耐火材料としている。
熱膨張性耐火樹脂材料には、その他、必要に応じて以下のものを適宜加えることができる。

赤リンやリン酸エステル、リン酸金属塩、ポリリン酸アンモニウム類などのリン化合物（リン系難燃剤）を加えると、熱膨張性耐火樹脂材料の難燃性を高め、耐火性能を向上させることができる。特にポリリン酸アンモニウムの添加が好適である。

水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの含水無機物を加えると、加熱時に脱水反応が起こり、生成した水の吸熱作用によって熱膨張性耐火樹脂材料の耐火性を向上させることができる。

また、バサルト繊維やガラス繊維などの無機系繊維や、アラミド繊維や炭素繊維などの有機系繊維を熱膨張性耐火樹脂材料にフィラーとして加える事もできる。繊維材料を熱膨張性耐火樹脂材料に加えることで、熱膨張性耐火樹脂材料が膨張する際の膨張速度や膨張倍率を調整することができる。繊維材料は、不燃性若しくは難燃性のものであることが好ましい。また繊維材料は、膨張材料の膨張開始温度よりも高い温度での耐熱性を有することが好ましい。

熱膨張性耐火樹脂材料には、その他、熱安定剤や加工助剤、滑剤などを配合しても良い。

また、熱膨張性耐火樹脂材料に常温での粘着性を付与したい場合には、タッキファイアーなどの粘着性成分を添加すれば、耐火閉塞部材３の表面に粘着性を付与することもできる。添加するタッキファイアーやオリゴマーは、ベースとなる樹脂材料と相溶性の良い物を選択することが好ましい。

耐火閉塞部材３に適度な弾力性を与えたい場合には、熱膨張性耐火樹脂材料の弾性の程度を、ＪＩＳＫ７１７１による曲げ弾性率で５０ＭＰａ〜１０００ＭＰａとすることが好ましい。特に、後述する図８の実施形態のように、耐火閉塞部材の一部を、吸気口または排気口とダクト部材との間に介装する場合には、熱膨張性耐火樹脂材料の曲げ弾性率を１００ＭＰａ〜５００ＭＰａとすることが特に好ましく、そのようにすれば、介装された耐火閉塞部材により、吸気口または排気口とダクト部材との接続を維持しやすくでき、接続する部材間のシールを行うこともできるようになる。

本発明における熱膨張性耐火樹脂材料の加熱時の体積膨張率の好ましい範囲は３倍〜４０倍であり、より好ましくは、５倍〜２０倍である。膨張倍率が低いと、冷却風通路を閉塞するために多量の熱膨張性耐火樹脂材料が必要となるために不経済であると共に、通常時に冷却風通路がふさがり気味となって冷却風の流れ抵抗が大きくなってしまう。逆に、膨張倍率が高すぎると、膨張した耐火材料が散逸しやすくなり、かえって冷却風通路を閉塞しにくくなるおそれがある。

熱膨張性耐火樹脂材料の体積膨張率の調整は、膨張材料の配合割合や、膨張材料が膨張する温度での樹脂材料の粘度や、フィラー（特に繊維材料）の配合量を調整して行うことができる。特に、繊維材料を配合すると、繊維材料は膨張時の束縛性が高いため、膨張材料の配合量を減らすことなく膨張倍率を抑えることができ、火炎等の遮蔽効果に優れ膨張後の形状保持性も高い熱膨張性耐火樹脂材料が得やすくなって、好ましい。

調製・混練された上記熱膨張性耐火樹脂材料は、押し出し成形や射出成形やロール成形（カレンダー成形）、プレス成形、ブロー成形など、ベースとなる樹脂材料に適した成形方法を利用して、耐火閉塞部材３の形状に成形される。押し出し成形法によれば、直接チューブ状に熱膨張性耐火材料を押し出して、所定長さにカットして短筒状形態の耐火成形体３が形成できる。耐火閉塞部材３の形状が複雑である場合には、射出成形やプレス成形を利用することが好ましい。

上記実施形態の電池冷却構造の、作用及び効果について説明する。耐火閉塞部材３は、通常時には、冷却風通路をふさいでいないので、所定量の冷却風を通すことができる。一方、組電池１に火災が発生した場合には、火災による熱や火炎によって、吸気口２２や排気口２１に設けられた耐火閉塞部材３が膨張し、冷却風通路を閉塞する。

すると、高温のガスや火炎はもはや、吸気口２２や排気口２１よりも先の部分にはいかなくなるので、そのような場所にある部材の損傷や、火災の延焼を抑制できる。また、吸気口２２や排気口２１に設けられた耐火閉塞部材３が膨張し、冷却風通路を閉塞すれば、冷却風流れが止まるので、筐体内部にもはや新しい空気が供給されなくなり、筐体内部での可燃性物質の燃焼が抑制され、筐体内部における火災の拡大の抑制も期待できる。

なお、上記実施形態においては、吸気口２２と排気口２１の両方に耐火閉塞部材３が設けられた形態例を説明したが、必ずしも吸気口と排気口の両方に設けなければならないわけではなく、いずれか一方のみに設けてあっても、冷却風流れを止めることができれば、火災の拡大が抑制される効果が期待できる。

耐火閉塞部材３を排気口２１の側に設けることが、好ましい。冷却風による空冷式の電池冷却構造において、電池筐体２内部の空気は排気口２１から筐体外部に排気されるので、耐火閉塞部材３を排気口２１の側に設けておけば、筐体内部のどこか一部で電池が発火しても、その高温の燃焼ガスが排気口２１に達した時点で、耐火閉塞部材３が膨張し始め、排気口を閉塞するので、火災のより初期の段階で、火災の被害拡大を抑制することができる。

また、組電池が自動車に搭載されると共に、吸気口に接続される一連の吸気ダクトが車室（乗員室）内に連絡するよう設けられる場合には、耐火閉塞部材３が吸気口に配置されることが好ましい。そのようにされることによって、組電池に火災が発生しても、火災の煙や熱気が車室内に流入することを抑制できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に本発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分については（同じ番号をつけると共に）その詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

図５、図６には耐火閉塞部材の他の実施形態の例を示す。これら実施形態の耐火閉塞部材は、耐火閉塞部材の全体が熱膨張性耐火材料で一体成形されている点では、上記第１実施形態の耐火閉塞部材と同様であるが、その形状が異なっている。

図５に示す第２実施形態の耐火閉塞部材４においては、吸気口や排気口の内周面に沿って配置されるべき角筒状の筒部４１に、筒部４１の内側の冷却風通路を仕切るように格子状の間仕切り部４２が一体化されている。間仕切り部４２によって、耐火閉塞部材４の内側の冷却風通路が細く分割されるため、加熱されて膨張する際に、閉塞しやすくなる。

また、本実施形態においては、筒部４１の内側の代表寸法Ｈと比べて、耐火閉塞部材４の長さ（冷却風流れに沿う方向の長さ）Ｌが大きくなるようにされている。このように、耐火閉塞部材の内側に設けられた冷却風通路の幅方向の寸法（Ｈ）よりも、耐火閉塞部材の冷却風流れ方向に沿う長さ寸法（Ｌ）が長くされていると、耐火閉塞部材４が加熱されて膨張する際に、より確実に冷却風通路を閉塞することができる。

図６に示す第３実施形態の耐火閉塞部材８においては、吸気口や排気口の内周面に沿って配置されるべき角筒状の筒部８１の内側を仕切るように、板状の間仕切り部８２、８２が所定の間隔ｄを隔てて平行に配置されて一体成形されている。
また、本実施形態においては、板状間仕切り部８２，８２が離間する距離ｄと比べて、耐火閉塞部材８の長さ（冷却風流れに沿う方向の長さ）Ｌが大きくなるようにされている。このように、耐火閉塞部材の内側に設けられた冷却風通路の幅方向の寸法（ｄ）よりも、耐火閉塞部材の冷却風流れ方向に沿う長さ寸法（Ｌ）が長くされていると、耐火閉塞部材８が加熱されて膨張する際に、特に効果的に閉塞しやすくなる。なお、本実施形態のように冷却風通路が細長い断面形状を有する場合には、冷却風通路の幅方向の寸法は、通路断面形状の短い側の辺や径に相当する長さ（本実施形態で言えばｄ）を基準として、耐火閉塞部材の長さＬが大きくなっていれば、上記効果が得られる。

図５、図６に示した耐火閉塞部材４，８は、押出成形を利用して、連続した筒状に一旦成形したものを、所定長さに切断して製造することができる。あるいは、これら耐火閉塞部材４，８を射出成形により形成することもできる。

耐火閉塞部材は、上記のような筒状の形状には限定されない。例えば、板状に成形した耐火閉塞部材を、吸気口や排気口の内周面の一部に沿って配置・固定するようにしても良い。例えば、平板状の耐火閉塞部材を、長方形断面の角筒状の吸気口の長辺に相当する面に取り付けるようにしても良い。

または、図７に示すように、金網などの支持部材に熱膨張性耐火樹脂材料を一体化させて、耐火閉塞部材を構成しても良い。図７に示した実施形態においては、格子状の金網６１を支持部材として、金網を構成している金属線の表面に熱膨張性耐火樹脂材料６２をコーティングするように一体化させて、耐火閉塞部材６が構成されている。図７では、金網６１を太い実線で示し、熱膨張性耐火樹脂材料６２がコーティングされた部分を細い波線で示している。耐火閉塞部材６は、支持部材である金網６１が有していた隙間をまだ残しており、その隙間を通じて冷却風が流れうる。吸気口や排気口をさえぎるように、耐火閉塞部材６を取り付ければ、上記実施形態と同様の作用や効果を発揮できる。

特に、本実施形態では、吸気口や排気口の断面全体にわたって、均等に熱膨張性耐火樹脂材料を配置できるので、火災のより早期の段階で、冷却風通路を閉塞しやすい。

また、本実施形態のように、金網６１の片面側のみに熱膨張性耐火樹脂材料６２を一体化する場合には、熱膨張性耐火樹脂材料が偏在する側が、筐体２の内側に向くように耐火閉塞部材６を配置することが好ましい。このようにすれば、熱膨張性耐火樹脂材料をより早いタイミングで膨張させることができる。あるいは、熱膨張性耐火樹脂材料が偏在する側が、冷却風流れの上流側を向くように、耐火閉塞部材６を配置することが好ましい。このようにすれば、膨張した熱膨張性耐火樹脂材料が多少もろいものであっても、下流側の金網に引っかかるようになって、冷却風通路の閉塞が効果的に行われうる。

上記実施形態に示したように、耐火閉塞部材は、金属などの耐熱性の高い材料で構成された支持部材（補強体）を有するものであっても良い。支持部材は金網の他、金属板や熱硬化性樹脂部材などで構成しても良い。例えば、図５や図６に示した耐火閉塞部材４，８の間仕切り部などに、支持部材（補強体）を備えさせることも好ましい実施の形態である。

図８には、さらに他の実施形態を示す。本実施形態における耐火閉塞部材７は全体が筒状に形成されている。そして、耐火閉塞部材７の一端側が、他端側よりも薄く形成された筒状の部分７１となっている。本実施形態においては、吸気口２２にダクト部材５２が接続されている。ダクト部材５２と吸気口２２とは、互いに重なり合うように挿入されて接続されている。耐火閉塞部材７はダクト部材や吸気口の周面に沿うように配置されている。そして、耐火閉塞部材７の筒状の部分７１は、吸気口２２とダクト部材５２との間に介装されている。

このように、耐火閉塞部材７に設けられた筒状の部分７１が、吸気口２２とダクト部材５２との間に介装されていると、火災発生時に、筒状の部分７１が膨張して接続部の隙間をふさぐように働き、吸気口とダクト部材の接続部分から火炎や高温の熱気が漏れ出すことが効果的に抑制される。

本実施形態のように、吸気口２２とダクト５２が互いに重なり合うように嵌合する部分に、耐火閉塞部材７の一部７１を挟み込むように介装させる場合には、熱膨張性耐火樹脂材料にゴム材料やエラストマー材料を含ませて弾力性に富む材料とすることが好ましい。

介装される耐火閉塞部材７の一部７１が弾力性に富むものであれば、ダクト５２と吸気口２２の接続が良好に維持され、両者の接続部分をシールすることもできる。また、シール性を高めるため、耐火閉塞部材の挟みこまれる部分７１には、リップやビードを形成することが好ましい。

なお、図８に示した実施形態のように、ダクト等の接続部に耐火閉塞部材の一部を介装させる場合であっても、必ずしも耐火閉塞部材全体が弾力性に富むようにする必要はなく、介装される部分のみが弾力性に富む材料で形成されるように、耐火閉塞部材を２色成形により形成しても良い。

また、筒状の介装部分を有する耐火閉塞部材の他の形態の例としては、図８に示した耐火閉塞部材７の介装されていない部分を吸気口２２の内側に折り返したように、吸気口や排気口の端部を覆い、かつ、吸気口や排気口の内側及び外側に筒状に熱膨張性耐火樹脂材料が配置されるような形態が例示できる。このような形態の耐火閉塞部材とすると、耐火閉塞部材を筐体２に取り付けるのが容易となって好ましい。

また、電池筐体吸気口２２側にフィルタ部材が取り付けられる場合には、フィルタ部材の枠部分を上記熱膨張性耐火樹脂材料で構成し、フィルタ部材の枠部分を耐火閉塞部材とすることもできる。

本発明の電池冷却構造は、常温（特に−５０℃〜１００℃の温度領域）で運転される組電池の電池冷却構造に適用できる。組電池を構成する二次電池の種類としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池などが例示できる。

組電池が使用される目的・用途も、自動車用に限定されるものではなく、例えば、風力発電装置や太陽電池発電装置などにおいて発電電力を平準化する目的で二次電池が使用される用途など、広い用途に使用される組電池に本発明は活用できる。

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車、発電装置などに使用される大容量組電池の冷却に使用することができ、産業上の利用価値が高い。

１組電池
１１単電池
２筐体
２１排気口
２２吸気口
３耐火閉塞部材
５１，５２吸気ダクト
Ｆ送風ファン
４，６，７，８耐火閉塞部材
４１、８１筒部
４２、８２間仕切り部
６１金網
６２熱膨張性耐火樹脂材料

Claims

複数の単電池で構成される組電池が筐体内部に収容され、筐体には冷却風を該筐体に導入するための吸気口と冷却風を排出するための排気口が設けられ、冷却風によって組電池を冷却する電池冷却構造であって、
単電池はリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池であり、
吸気口または排気口には、火災発生時の熱により膨張して吸気口または排気口を閉塞する耐火閉塞部材が配置されており、
耐火閉塞部材は、膨張開始温度が２７０℃以下の膨張材料を含む熱膨張性耐火樹脂材料によって構成されている電池冷却構造。
吸気口または排気口にはダクト部材が接続されると共に、
耐火閉塞部材は吸気口または排気口の周面に沿うように配置される筒状の部分を有し、
耐火閉塞部材の前記筒状の部分が、吸気口または排気口とダクト部材との間に介装された請求項１に記載の電池冷却構造。
組電池が自動車に搭載される組電池であり、
吸気口には車室内に連絡するダクトが接続されると共に
耐火閉塞部材が吸気口に配置された請求項１または請求項２に記載の電池冷却構造。
耐火閉塞部材は、内部に冷却風が通流する冷却風通路が設けられた部材であり、
冷却風通路の幅方向の寸法よりも、耐火閉塞部材の冷却風流れ方向に沿う長さ寸法が長くされた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電池冷却構造
膨張材料が熱膨張性黒鉛を含む請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電池冷却構造。