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JP2006120359A - 電池ケースにおける温度制御用ファンの構造 - Google Patents

電池ケースにおける温度制御用ファンの構造 Download PDF

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JP2006120359A JP2004304553A JP2004304553A JP2006120359A JP 2006120359 A JP2006120359 A JP 2006120359A JP 2004304553 A JP2004304553 A JP 2004304553A JP 2004304553 A JP2004304553 A JP 2004304553A JP 2006120359 A JP2006120359 A JP 2006120359A
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Abstract

【課題】 電池が充電や放電や保管状態にあっても、電池ケース内の熱空気が自動的に排出して、電池の使用寿命を延ばすこと。
【解決手段】 密封な電池ケース１０の両側には吸気口１２と排気口１３とがそれぞれ設けてあり、吸気口１２と排気口１３とにはファン３０がそれぞれ設けてあり、温度制御素子２０とファン３０と電池セル１０とが電子回路になることにより、電池が充電や放電や保管状態にあっても、電池ケース１０内の温度が設定値に達するとファン３０が自動的に作動して熱空気を外部へ排出するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は電池ケースにおける温度制御用ファンの構造に係り、特に高温により使用寿命が顕著に短くなる電池セルのための熱発散用構造の設計に関するものである。
電池技術の発展に伴って、ノートブックやデジカメなどの電子製品に使用される電池モジュールは、一般にＮｉ-Ｃｄ電池やＮｉ-Ｈ電池やリチウム電池などの固相電池を採用し、上記電池は使用が極めて便利であるが、製造コストが高くて使用寿命が温度によって短縮し易いことは上記電池の技術的ネックとなっている。電池の使用寿命が温度によって短縮する状況は、リチウム電池を例にすれば、リチウム電池は、仕事温度が−２０℃〜６０℃に維持することが必要であり、６０℃以上の温度で２４時間を超えると、使用寿命が本来の３０％以下に短縮し、使用出来なくなる問題があった。
本発明の主な目的は、ファンと温度制御素子との電源が電池ケースにおける電池セルであるので、電池ケースが独立に作動することができ、電池が充電や放電や保管状態にあっても、ファンは電池ケース内の温度が予定値にオーバーするかどうかにより自動的に作動し、熱空気を排出することにより電池の使用寿命を確保できる、電池ケースにおける温度制御用ファンの構造を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本願の第１発明は、一つの電池ケースと、一つの温度制御素子と、少なくとも一つのファンとを含む電池ケースにおける温度制御用ファンの構造において、前記電池ケースは、電池セルを収容するためのケースであり、ケースの一側には吸気口が設けてあり、ケースの他側には排気口が設けてあり、電池セルと電池ケースの内壁面との間には通気隙間が設けてあり、各電池セルの間にも通気隙間が設けてあり、前記温度制御素子は、電池セルと電気的に接続し、前記電池ケースの内部温度を測定し、且つ前記電池ケースの内部温度に応じて制御数値の出力を変更することができ、前記ファンは、空気を吸入するために前記電池ケースの吸気口に取付けられ、前記温度制御素子と電池セルとに電気的に接続し、前記電池セルが前記ファンに電力を供給し、且つ前記ファンは前記温度制御素子により適時に作動することができることを特徴とする電池ケースにおける温度制御用ファンの構造であることを要旨としている。
本願の第２発明では、前記温度制御素子は熱抵抗で構成されたものであり、熱抵抗の抵抗が温度変化によって変更する特性により、前記ファンが適時に作動することができることを特徴とする前記第１発明に記載の電池ケースにおける温度制御用ファンの構造であることを要旨としている。
本願の第３発明では、一つの濾過シートを前記吸気口と排気口とにそれぞれ取付けてもよく、これにより、異物が前記電池ケースに侵入することができないことを特徴とする前記第１発明に記載の電池ケースにおける温度制御用ファンの構造であることを要旨としている。
本願の第４発明では、一つの電池ケースと、一つの温度制御素子と、少なくとも一つのファンとを含む電池ケースにおける温度制御用ファンの構造において、前記電池ケースは、電池セルを収容するためのケースであり、ケースの一側には吸気口が設けてあり、ケースの他側には排気口が設けてあり、電池セルと電池ケースの内壁面との間には通気隙間が設けてあり、各電池セルの間にも通気隙間が設けてあり、前記温度制御素子は、電池セルと電気的に接続し、前記電池ケースの内部温度を測定し、且つ前記電池ケースの内部温度に応じて制御数値の出力を変更することができ、前記ファンは、空気を排出するために前記電池ケースの排気口に取付けられ、前記温度制御素子と電池セルとに電気的に接続し、前記電池セルが前記ファンに電力を供給し、且つ前記ファンは前記温度制御素子により適時に作動することができることを特徴とする電池ケースにおける温度制御用ファンの構造であることを要旨としている。
本願の第５発明では、一つの電池ケースと、一つの温度制御素子と、二つのファンとを含む電池ケースにおける温度制御用ファンの構造において、前記電池ケースは、電池セルを収容するためのケースであり、ケースの一側には吸気口が設けてあり、ケースの他側には排気口が設けてあり、電池セルと電池ケースの内壁面との間には通気隙間が設けてあり、各電池セルの間にも通気隙間が設けてあり、前記温度制御素子は、電池セルと電気的に接続し、前記電池ケースの内部温度を測定し、且つ前記電池ケースの内部温度に応じて制御数値の出力を変更することができ、前記ファンは、排気と吸気とを同時にするために、前記電池ケースの排気口と吸気口とにそれぞれ取付けられ、前記温度制御素子と電池セルとに電気的に接続し、前記電池セルが前記ファンに電力を供給し、且つ前記ファンは前記温度制御素子により適時に作動することができることを特徴とする電池ケースにおける温度制御用ファンの構造であることを要旨としている。
本発明に係る電池ケースにおける温度制御用ファンの構造によれば、ファンと温度制御素子との電源が電池ケースにおける電池セルであるので、電池ケースが独立に作動することができ、電池が充電や放電や保管状態にあっても、ファンは電池ケース内の温度が予定値にオーバーするかどうかにより自動的に作動し、熱空気を排出することにより電池の使用寿命を確保することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
まず、図１乃至図３を参照する。本発明に係る電池ケースにおける温度制御用ファンの構造は、一つの電池ケース１０と、一つの温度制御素子２０と、少なくとも一つのファン３０とを含む。
前記電池ケース１０は、電池セル１１を収容するためのケースであり、ケースの一側には吸気口１２が設けてあり、ケースの他側には排気口１３が設けてあり、電池セル１１と電池ケース１０の内壁面との間には通気隙間１０１が設けてあり、各電池セル１１の間にも通気隙間１０１が設けてある。
前記温度制御素子２０は、電池セル１１と電気的に接続し、前記電池ケース１０の内部温度を測定し、且つ前記電池ケース１０の内部温度に応じて制御数値の出力を変更することができ、例えば前記温度制御素子２０は熱抵抗で構成されたものであり、熱抵抗の抵抗が温度変化によって変更し、すなわち、温度が高くなるときには熱抵抗の抵抗値が高くなり、温度が低くなるときには熱抵抗の抵抗値が低くなる。
前記ファン３０は、排気と吸気とを同時にするために、前記電池ケース１０の排気口１２と吸気口１３とにそれぞれ取付けられ、前記温度制御素子２０と電池セル１１とに電気的に接続し、前記電池セル１１が前記ファンに電力を供給し、且つ前記ファン３０は前記温度制御素子２０により適時に作動することができる。そして前記ファン３０は体積が薄くてエネルギー消耗が低いものを採用してもよい。
次に、本発明に係る電池ケースにおける温度制御用ファンの構造の使用状態について説明する。
リチウム電池を例にすれば、リチウム電池は、仕事温度（充電や放電や保管状態を含み）が−２０℃〜６０℃に維持することが必要であり、高温環境で使用するときに、特に太陽に長時間に照らされる場合（例えば、電動自転車）には、電池ケース１０内の温度は６０℃より大幅に超えるので、電池セル１１が永久損壊になる。
本発明は、密封な電池ケース１０の両側には吸気口１２と排気口１３とがそれぞれ設けてあり、図４と図５に示すように、前記吸気口１２と排気口１３とにはファン３０がそれぞれ設けてあり、温度制御素子２０とファン３０と電池セル１１とが電子回路になることにより、電池が充電や放電や保管状態にあっても、前記ファン３０は電池ケース１０内の温度が予定値（例えば５０℃）を越えそうとする時には、前記ファン３０は温度制御素子２０により自動的に作動し熱空気を排出する。
図４に示すように、ファン３０が排気口１３に取付けられる場合には、ファン３０が空気を排出し、外部の空気は、吸気口１２から電池ケース１０内に吸入され、通気隙間１０１により各電池セル１１の表面を通過して、排気口１３から排出される。図５に示すように、ファン３０が吸気口１２に取付けられる場合には、ファン３０が空気を吸入し、外部の空気は、吸気口１２から電池ケース１０内に吸入され、通気隙間１０１により各電池セル１１の表面を通過して、排気口１３から排出される。
すなわち、ファン３０の回転により、外部の冷たい空気が電池ケース１０内に吸入され、電池ケース１０内の熱い空気が案内されて排出し、これにより、電池ケース１０内の温度を降下することができる。
特に、本発明では、ファン３０と温度制御素子２０との電源が電池ケース１０における電池セル１１であるので、電池ケース１０が独立に作動することができ、電池が充電や放電や保管状態にあっても、ファン３０は電池ケース１０内の温度が予定値にオーバーするかどうかにより自動的に作動し、熱空気を排出することにより電池の使用寿命を確保する。これは、電池業界にとって斬新な設計概念である。
実際の実施では、一つの濾過シート４０を吸気口１２と排気口１３とにそれぞれ取付けてもよく、これにより、異物が前記電池ケース１０に侵入することを防止することができる。
また、ファン３０は、一つだけを使用することに限定されなく、図６に示すように、電池セル１１の数量がより多い場合には、二つのファン３０を使用することにより、熱発散の効果を確保してもいい。
また、図７に示すように、排気と吸気とを同時にするために、前記電池ケース１０の排気口１３と吸気口１２とに前記ファン３０をそれぞれ取付けることにより、電池ケース１０内の通気効率が向上し、熱発散の効果がもっと良くなる。
上記した説明から明らかなように、本発明は電池ケース内の温度を安全範囲内に維持することができるので、電池をアウトドアなどの高温環境（例えば電動自転車）に適用することができて、電池の適用範囲を大幅に拡大することが可能となる。
本発明の透視概略図である。 本発明の側面断面図である。 本発明の上面断面図である。 排気口に取付けられた本発明に係るファンの作動状態を示す概略図である。 吸気口に取付けられた本発明に係るファンの作動状態を示す概略図である。 二つの本発明に係るファンを排気口に取付けられた実施形態を示す概略図である。 本発明に係るファンをそれぞれ排気口と吸気口とに取付けた状態を示す概略図である。
符号の説明
１０ 電池ケース １１ 電池セル
１２ 吸気口 １３ 排気口
１０１ 通気隙間 ２０ 温度制御素子
３０ ファン ４０ 濾過シート

Claims (5)

  1. 一つの電池ケースと、一つの温度制御素子と、少なくとも一つのファンとを含む電池ケースにおける温度制御用ファンの構造において、
    前記電池ケースは、電池セルを収容するためのケースであって、ケースの一側には吸気口が設けてあり、ケースの他側には排気口が設けてあり、電池セルと電池ケースの内壁面との間には通気隙間が設けてあり、各電池セルの間にも通気隙間が設けてあり、
    前記温度制御素子は、電池セルと電気的に接続し、前記電池ケースの内部温度を測定し、且つ前記電池ケースの内部温度に応じて制御数値の出力を変更可能であり、
    前記ファンは、空気を吸入するために前記電池ケースの吸気口に取付けられ、前記温度制御素子と電池セルとに電気的に接続し、前記電池セルが前記ファンに電力を供給し、且つ前記ファンは前記温度制御素子により適時に作動することができるように構成したことを特徴とする、
    電池ケースにおける温度制御用ファンの構造。
  2. 前記温度制御素子は熱抵抗で構成されたものであり、熱抵抗の抵抗が温度変化によって変更する特性により、前記ファンが適時に作動することができることを特徴とする、請求項１に記載の電池ケースにおける温度制御用ファンの構造。
  3. 異物が前記電池ケースに侵入することを防止するように、一つの濾過シートを前記吸気口と排気口とにそれぞれ取付けたことを特徴とする、請求項１に記載の電池ケースにおける温度制御用ファンの構造。
  4. 一つの電池ケースと、一つの温度制御素子と、少なくとも一つのファンとを含む電池ケースにおける温度制御用ファンの構造において、
    前記電池ケースは、電池セルを収容するためのケースであり、ケースの一側には吸気口が設けてあり、ケースの他側には排気口が設けてあり、電池セルと電池ケースの内壁面との間には通気隙間が設けてあり、各電池セルの間にも通気隙間が設けてあり、
    前記温度制御素子は、電池セルと電気的に接続し、前記電池ケースの内部温度を測定し、且つ前記電池ケースの内部温度に応じて制御数値の出力を変更可能であり、
    前記ファンは、空気を排出するために前記電池ケースの排気口に取付けられ、前記温度制御素子と電池セルとに電気的に接続し、前記電池セルが前記ファンに電力を供給し、且つ前記ファンは前記温度制御素子により適時に作動することができることを特徴とする、
    電池ケースにおける温度制御用ファンの構造。
  5. 一つの電池ケースと、一つの温度制御素子と、二つのファンとを含む電池ケースにおける温度制御用ファンの構造において、
    前記電池ケースは、電池セルを収容するためのケースであり、ケースの一側には吸気口が設けてあり、ケースの他側には排気口が設けてあり、電池セルと電池ケースの内壁面との間には通気隙間が設けてあり、各電池セルの間にも通気隙間が設けてあり、
    前記温度制御素子は、電池セルと電気的に接続し、前記電池ケースの内部温度を測定し、且つ前記電池ケースの内部温度に応じて制御数値の出力を変更可能であり、
    前記ファンは、排気と吸気とを同時にするために、前記電池ケースの排気口と吸気口とにそれぞれ取付けられ、前記温度制御素子と電池セルとに電気的に接続し、前記電池セルが前記ファンに電力を供給し、且つ前記ファンは前記温度制御素子により適時に作動することができることを特徴とする、
    電池ケースにおける温度制御用ファンの構造。
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