CN102047494A - 二次电池搭载移动体和二次电池的气体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二次电池搭载移动体和二次电池的气体处理装置，能够即使一个二次电池组件发热，热也不会传递到其他的二次电池。其包括：具有排气口的车体；在搭载了多个各自具有用于喷出气体的喷出口的二次电池组件时，使上述喷出口与上述排气口连通的第一管道；设置于上述车体内，与外部连通的第二管道；和根据在上述第一管道内流动的气体流，使上述第二管道内产生气流的气流产生单元，上述气流产生部在从上述二次电池组件向上述第一管道内喷出气体时，利用上述气体流使上述第二管道内产生气流。

Description

二次电池搭载移动体和二次电池的气体处理装置

技术领域

本发明涉及二次电池的气体处理装置，特别是涉及已搭载有二次电池的二次电池搭载移动体中的气体处理装置。

背景技术

在电动车(EV)、电池叉车等移动体中，作为驱动源，有可能搭载有能够充放电的二次电池。作为二次电池，例如，如锂二次电池这样，使用包含有机溶剂作为电解液的非水电解质型的二次电池。在这样的非水电解质型二次电池中，万一因过充电或压坏而造成内部温度上升时，有可能导致电池劣化，因有机溶剂的蒸发而导致内压上升以致电池破裂。因此，对于这样的二次电池，实施当内部温度上升时的安全对策。

作为防止电池劣化的技术，在日本特开平11-312540号公报中，公开了以在电池的内部含有吸收氢的物质作为特征的非水电解质二次电池。根据日本特开平11-312540号公报的记载，在电池内部存在氢时氢与正极材料发生反应而产生水使得电池劣化，但是通过含有吸收氢的物质而不会生成水，电池不会劣化。

另一方面，为了防止因内压上升导致的破裂，已知有安装安全阀这一方式。

在日本特开平7-192775号公报中，记载有在电池盖的内侧具备安全阀的非水电解液二次电池中，在安全阀与电池盖之间配设气体吸附剂的情况。

此外，在日本特开2003-68266号公报中，记载有一种在机架上装入有多个在上面具有安全阀的二次电池的蓄电装置，其特征在于，在机架的分隔部件的内部分别形成流路槽，在与二次电池的安全阀相对的机架的分隔部件上分别形成与流路槽连通的开口部，使通过填充有吸附剂的吸附槽与流路槽连接的吸引单元与机架连接。

发明内容

在移动体中，通常使用多个二次电池组件作为驱动源用以获得必要的电力。在多个二次电池组件中的一个异常发热的情况下，有可能该热也被传递到其他的二次电池组件。其结果，有可能导致配置在发热的二次电池组件周围的组件也发热。

特别是在搭载于移动体的二次电池中，由于要求大容量而使用大型的二次电池。在大型的二次电池中，异常发热时的发热量也会变大。

因此本发明的目的是提供一种二次电池搭载移动体和二次电池的气体处理装置，能够即使一个二次电池组件发热，热也不会传递到其他的二次电池。

本发明涉及的二次电池搭载移动体包括：具有排气口的车体；设置于该车体内，在搭载了具有用于喷出气体的喷出口的二次电池组件时，使喷出口与排气口连通的第一管道；设置于该车体内，与外部连通的第二管道；和响应第一管道内的气体流，使第二管道内产生气流的气流产生部。

当二次电池组件异常发热时，由于气体的产生而内压上升，从喷出口向第一管道喷出气体。向第一管道喷出气体时，利用该气体流，气流产生部使第二管道产生气流。利用在该第二管道产生的气流，能够防止异常发热的二次电池组件的热向其他的二次电池组件传递。

优选该气流产生部包括：配置在第一管道内的第一叶轮；配置在第二管道内的第二叶轮；和作为共用的旋转轴与第一叶轮和第二叶轮双方连接的涡轮轴。

优选本发明的二次电池搭载移动体还包括：收纳二次电池组件的电池收纳室，第二管道配置成使电池收纳室与外部连通。

优选该第二管道以使外部空气从与该二次电池组件的电池容器的最大面积的面平行的方向吹入的方式与上述电池收纳室连接。

根据另一观点，优选第一管道还与排气口以外的空气进入口连接，在第一管道的中途，设置有用于产生从空气进入口向排气口流动的气流的鼓风机。

本发明涉及的二次电池搭载移动体包括：具有排气口的车体；设置于车体内，在搭载了具有用于喷出气体的喷出口的二次电池组件时，使喷出口与排气口连通的第一管道；和插装于第一管道的喷射器。

优选喷射器包括：以使向第一管道喷出的气体从上游侧吸入向下游侧喷射的方式设置的喷嘴；和利用从喷嘴喷射的气体流来减压的吸引室，吸引室与外部连接以使在减压时吸入外部气体。

在二次电池搭载移动体还包括设置于车体内并收纳二次电池组件的电池收纳室的情况下，优选喷射器包括：以使向第一管道内喷出的气体从上游侧吸入向下游侧喷射的方式设置的喷嘴；和利用从喷嘴喷射的气体流来减压的吸引室，吸引室与电池收纳室连接以在减压时使气体从电池收纳室吸入。

本发明涉及的二次电池的气体处理装置，包括：在搭载了具有用于喷出气体的喷出口的二次电池组件时，使喷出口与外部连通的第一管道；与外部连通的第二管道；和根据在第一管道内流动的气体流，在第二管道内产生气流的气流产生部。

根据本发明，提供一种二次电池搭载移动体和二次电池的气体处理装置，能够即使一个二次电池组件发热，热也不会传递到其他的二次电池。

附图说明

图1是表示第一实施方式的二次电池搭载移动体的概略图。

图2是用于说明第一实施方式的变形例的说明图。

图3是表示第二实施方式的二次电池搭载移动体的概略图。

图4是表示第三实施方式的二次电池搭载移动体的概略图。

图5是表示第四实施方式的二次电池搭载移动体的概略图。

图6是表示第五实施方式的二次电池搭载移动体的概略图。

具体实施方式

(第一实施方式)

参照附图，对本发明的第一实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的二次电池搭载移动体的概略图。该二次电池搭载移动体具备车体，在其车体内设置有电池收纳室6；第一管道4；第二管道15；第一叶轮5；第二叶轮8；和涡轮轴9。此外，在车体设置有第一排气口7和开口12。在电池收纳室6中，收纳有多个二次电池组件(1-1～1-3)。

多个二次电池组件(1-1～1-3)被搭载作为用于驱动二次电池搭载移动的动力源。多个二次电池组件分别具有在容器内收纳有二次电池的构造。作为其二次电池，能够举出例如包含锂离子作为电解质，使用有机溶剂作为电解液的锂二次电池。在各二次电池组件1设置有安装了安全阀3的喷出口2。二次电池在电池的过充电或事故时的压坏等非常时刻有可能发热。此时，由于作为电解液的有机溶剂的蒸发或者化学变化等，有可能产生气体。当气体蓄积在各二次电池组件1内，有可能因内压导致容器破裂。安全阀3是为了防止容器的破裂而使气体从特定的方向喷出所设置的。安全阀3在容器内蓄积的气体的压力成为某值以上时被打开。在容器内的内压正常时，安全阀6关闭，二次电池组件1内被密闭。另一方面，当二次电池组件1内的内压超过安全阀6工作的压力时，安全阀6被打开，气体通过喷出口2喷出。

第一管道4被设置用于在紧急时将从各二次电池组件1喷出的气体导向外部。第一管道4被配置成使得各二次电池组件1的喷出口2与第一排气口7连通。紧急时从喷出口2喷出的气体的压力和流速依据安全阀3的规格而定。通常为高压且高流速。不适合将这种高压高流速的气体直接排出到车外。优选第一管道4被设计成充分降低气体的势头。具体而言，优选其内径考虑喷出口2的口径与安全阀3的规格而设计。

第二管道15被配置成使开口12与电池收纳室6连通。该第二管道15被设置用于在紧急时将外部空气送入电池收纳室6内以使多个二次电池组件1冷却。

第一叶轮5被设置在第一管道4内。第一叶轮5设置在比各二次电池组件1的喷出口更靠下游侧。第一叶轮5与涡轮轴9连接。第一叶轮5因第一管道4内的气体流动而以涡轮轴9作为旋转轴旋转。

第二叶轮8被设置在第二管道15内。第二叶轮8与涡轮轴9连接，以涡轮轴9作为旋转轴旋转。即，涡轮轴9是第一叶轮5与第二叶轮9共同的旋转轴。第二叶轮8与涡轮轴9被连接成在第一叶轮5因第一管道4内向着排气口7的气体流(图中箭头A)而旋转时，在第二管道15内产生向着电池收纳室6的气流(图中箭头B)。

接着，对本实施方式的二次电池搭载移动体的紧急时的工作进行说明。

假设由于二次电池的过充电、过放电、事故时的压坏等，多个二次电池组件1中的一个异常地发热。在异常发热的二次电池组件1中，在内部产生气体，内压上升。基于气体的内压超过安全阀3的工作压力时，安全阀3被打开。由此，气体从发热的二次电池组件1的喷出口2向第一管道4喷出。在第一管道4内，气体向排气口7一侧流动。由于该气体的流动，第一叶轮5旋转。由于此时的压损，第一管道4内的气体的压力和流速被降低，以平稳的状态从排气口7排向外部。

另一方面，由于第一叶轮5的旋转，通过涡轮轴9，第二叶轮8也会进行旋转。由于第二叶轮8的旋转，在第二管道15内，外部空气从开口12向电池收纳室6流入。流入电池收纳室6中的外部空气吹拂多个二次电池组件1。多个二次电池组件1因外部空气而冷却。

由此，防止热从发热的二次电池组件1波及到其他的二次电池组件，使多个二次电池组件1全体发热，导致起火。利用喷出的气体的流动，能够自动地冷却多个二次电池组件1。

其中，在本实施方式中，对利用在第一管道4内向排气口7一侧流动的气体流，在第二管道15内产生向电池收纳室6一侧流动的气流的情况进行了说明。但是，将第二叶轮8配置成产生从电池收纳室6向开口12一侧流动的气流也可以。这样设置时，电池收纳室6内被降压，热传导率变低。其结果，能够防止从发热的二次电池组件1向其他的二次电池组件传递热。

在本实施方式中，还能够在第二管道15与电池收纳室6的连接部分进一步下工夫。关于在第二管道15与电池收纳室6的连接部分下工夫的变形例，参照图2进行说明。图2中表示电池收纳室6中的多个二次电池组件1的布局以及第二管道15与电池收纳室6的连接位置。如图2所示，在电池收纳室6内，多个二次电池组件沿第一方向并排。在多个二次电池组件的各个中，其电池容器的多个面中最大面积的面平行于与第一方向正交的方向(第二方向)。第二管道15以使外部空气从第二方向吹入的方式与电池收纳室6连接。

通过这样的结构，在紧急时被送入电池收纳室6内的外部空气容易在各二次电池组件1彼此之间流动。其结果，能够在相邻的各二次电池组件1之间降低热传导率。从而能够进一步可靠地防止异常发热的二次电池组件1的热向其他的二次电池组件1传热。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。

图3是表示本实施方式的二次电池搭载移动体的概略图。在本实施方式中，与第一实施方式相比较，第二管道15的路径被变更。因为其他方面能够与第一实施方式相同，所以省略详细的说明。

如图3所示，第二管道15的一端与开口12连接，另一端与第一管道4的中途连接。其中，在图3中，第二管道15在第一叶轮5的上游侧与第一管道4连接，但是也可以在第一叶轮5的下游侧与第一管道连接。

在本实施方式中，当在紧急时向第一管道4内喷出气体时，与第一实施方式相同，在第二管道15内产生气流。但是，在该第二管道15内产生的气流不是被导入电池收纳室6，而是被导入第一管道4。由于外部空气被导入第一管道4，第一管道4内的气体被稀释。在锂二次电池的情况下，作为在紧急时从二次电池组件2喷出的气体的成分，可考虑为二氧化碳、一氧化碳、甲烷、丙烷、碳氢化合物、碳酸甲乙酯、碳黑等微粒子(PM；Particle matter)成分。通过由第二管道15导入的外部空气，使气体中的这种成分低浓度化。从而从排气口7排出成分浓度被低浓度化的气体，防止对周围环境造成影响。

(第三实施方式)

接着，对本发明的第三实施方式进行说明。

图4是表示本实施方式的二次电池搭载移动体的结构的概略图。如图4所示，与第一实施方式相比较，追加了喷射器23。此外，在车体上追加了空气进入口11和21、鼓风机10和22、第二管道15A。此外，如第二实施方式所示，没有设置叶轮、涡轮轴。第一管道4通过鼓风机10与空气进入口11连接。第二管道15A将空气进入口21和电池收纳室6连通。鼓风机22插装在第二管道15A的途中，将外部空气从空气进入口21导入电池收纳室6。关于其他方面，因为与第二实施方式相同，所以省略详细的说明。

喷射器23在比各二次电池组件1的喷出口3更靠下游侧，插装在第一管道4中。喷射器23包括：喷嘴24(减压部)；吸引室25(吸引部)；混合部26；和扩散器29(升压部)。

喷嘴24的吸入侧向着上游侧，喷射侧向着下游侧。喷嘴24的前端配置在吸引室25内。向第一管道4内喷出气体时，该气体通过喷嘴24向吸引室25内喷射。吸引室25在喷嘴24的相反侧与混合部26连接。混合部26在其下游侧与比混合部26直径大的扩散器29连接。扩散器29的下游侧与排气口7连接。此外，吸引室25与混合部26不同，与第三管道27连接。第三管道27与设置于车体的吸引口28连接。吸引室25构成为利用从喷嘴24喷射的气体流的夹带效应，从吸引口28吸引外部空气。

接着，对本实施方式的二次电池搭载移动体的紧急时的工作进行说明。

在紧急时，因某二次电池组件1发热而产生气体，内压变成安全阀3的工作压以上。于是，安全阀3被打开，气体通过喷出口2向第一管道4内喷出。向第一管道4内喷出的气体通过喷嘴24向吸引室25内喷射。向第一管道4内喷出时的气体的压力也取决于安全阀3的规格，但是通常为高压。该高压的气体从喷嘴24喷射，使吸引室25减压。其结果，利用夹带效应，通过第三管道27和吸引口28，向吸引室25内吸引外部空气。从喷嘴24喷射的气体以及被吸引的外部空气在混合部26中被混合。其结果，气体被外部空气所稀释。此外，由于外部空气，气体冷却。被稀释、冷却的气体通过扩散器29从排气口7排出。

此外，在第一管道4内，利用鼓风机10从空气进入口11获取外部空气。由此，第一管道4内的气体进一步被稀释和冷却。

这样，根据本实施方式，在上述排气口与上述喷出口之间，具备喷嘴24(减压部)、吸引室25(吸引部)、混合部26、扩散器29(升压部)中的任意2个以上，由此从排气口4排出被稀释冷却的气体即无害化后的气体。从而防止对周围环境造成影响。

此外，在向第一管道3内喷出的气体中存在微粒子的情况下，该微粒子从喷嘴24喷射时，进一步微细化。由于被微细化，微粒子的表面积变大。其结果，基于获取的外部空气有效地进行气体的冷却。

此外，即使气体中含有可燃成分，由于在吸引室25内成为高速的气体流而被减压，因此能够防止气体起火。此外，从被冷却的观点来看，也能够防止气体的起火。此外，从稀释的观点来看，也能够防止气体的起火。

此外，根据本实施方式，利用气体为高压这一情况，进行冷却和。从而能够以气体自身作为驱动源进行使气体无害化时候的处理。即，能够不另外设置用于进行使气体无害化的处理的驱动源而使气体无害化。

其中，在本实施方式中，对设置有鼓风机10和空气进入口11的情况进行了说明，但是没有必要一定要设置鼓风机11和空气进入口11。

(第四实施方式)

接着，对本发明的第四实施方式进行说明。

图5是表示本实施方式的二次电池搭载移动体的结构的概略图。如图5所示，与第三实施方式相同地设置有喷射器23。但是，与第三实施方式不同，喷射器23的吸引室25通过第四管道30与电池收纳室6连通。此外，电池收纳室18被密闭，没有设置第二管道。此外，鼓风机11和空气进入口11也没有设置。关于其他方面，因为能够与第三实施方式相同，所以省略详细的说明。

对本实施方式的紧急时的工作进行说明。假设多个二次电池组件1中的一个发热。在发热的二次电池组件1中，产生气体，内压超过安全阀3的工作压力。其结果，从发热的二次电池组件1向第一管道4内喷出气体。向第一管道4内喷出的气体从喷嘴24向吸引室25喷射。此时，与第三实施方式相同，吸引室25内被减压。在被减压的吸引室25内，通过第四管道30，从电池收纳室6吸引气体。由此，起到与第三实施方式相同的作用。

在此，进一步在本实施方式中，由于被吸引室25吸引，电池收纳室6被减压。其结果，电池收纳室6内的热传导率降低。由于热传导率降低，能够防止发热的二次电池组件1的热传递到其他的二次电池组件1。当发热的二次电池组件1的热传递到其他的二次电池组件1时，可认为多个二次电池组件1全部会变成异常状态。对此，根据本实施方式，因为能够降低电池收纳室6内的热传导率，所以能够防止由一个发热的二次电池组件1导致多个二次电池组件1全部变成异常状态。

(第五实施方式)

接着，对本发明的第五实施方式进行说明。图6是表示本实施方式涉及的二次电池搭载移动体的概略结构图。

在第四实施方式中，关于对多个二次电池组件1设置有一个喷射器23的情况进行了说明。与此相对，在本实施方式中，对一个二次电池组件1设置有一个喷射器23。具体而言，在第一管道4与各二次电池组件1之间设置有喷射器23。各喷射器23的第四管道30与密闭的电池收纳室6连接。

在本实施方式中，从各二次电池组件1喷出的气体由喷射器23无害化以后被导入第一管道4。然后，从第四管道4排出到外部。

本实施方式的这种结构也能够起到与第四实施方式中叙述的相同的作用效果。此外，本实施方式是第四实施方式的变形例，但是对于第三实施方式，也能够与本实施方式相同地对一个二次电池组件1设置一个喷射器。

以上，对本发明的第一～第五实施方式进行了说明，但是只要在不矛盾的范围内就能够将它们适当组合使用。

Claims (9)

1.一种二次电池搭载移动体，包括：

具有排气口的车体；

设置于所述车体内，在搭载了具有用于喷出气体的喷出口的二次电池组件时，使所述喷出口与所述排气口连通的第一管道；

设置于所述车体内，与外部连通的第二管道；和

响应所述第一管道内的气体流，在所述第二管道内产生气流的气流产生单元。

2.根据权利要求1所述的二次电池搭载移动体，其中，

所述气流产生单元包括：

配置在所述第一管道内的第一叶轮；

配置在所述第二管道内的第二叶轮；和

作为共用的旋转轴与所述第一叶轮与所述第二叶轮双方连接的涡轮轴。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池搭载移动体，其还包括：

收纳所述二次电池组件的电池收纳室，

所述第二管道配置成使所述电池收纳室与外部连通。

4.根据权利要求3所述的二次电池搭载移动体，其中，

所述第二管道以使外部空气从与所述二次电池组件的电池容器的最大面积的面平行的方向吹入的方式与所述电池收纳室连接。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池搭载移动体，其中，

所述第一管道还与所述排气口以外的空气进入口连接，

在所述第一管道的中途，设置有用于产生从所述空气进入口向所述排气口流动的气流的鼓风机。

6.一种二次电池搭载移动体，包括：

具有排气口的车体；

设置于所述车体内，在搭载了具有用于喷出气体的喷出口的二次电池组件时，使所述喷出口与所述排气口连通的第一管道；和

位于所述排气口与所述喷出口之间的吸引部、减压部、混合部和升压部中的任意两个以上。

7.根据权利要求6所述的二次电池搭载移动体，其中，

在所述排气口与所述喷出口之间设置的机构是喷射器。

8.根据权利要求7所述的二次电池搭载移动体，其还包括：

设置于所述车体内，收纳所述二次电池组件的电池收纳室，

所述喷射器包括：

以使从所述排气口喷出的气体从上游侧吸入并向下游侧喷射的方式设置的喷嘴；和

利用从所述喷嘴喷射的气体流来减压的吸引室，

所述吸引室与所述电池收纳室连接以在减压时使气体从所述电池收纳室吸入。

9.一种二次电池的气体处理装置，包括：

在搭载了具有用于喷出气体的喷出口的二次电池组件时，使所述喷出口与外部连通的第一管道；

与外部连通的第二管道；和

响应所述第一管道内的气体流，在所述第二管道内产生气流的气流产生单元。

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