JP2009211998A - Cooling device for battery pack - Google Patents

Cooling device for battery pack Download PDF

Info

Publication number
JP2009211998A
JP2009211998A JP2008055211A JP2008055211A JP2009211998A JP 2009211998 A JP2009211998 A JP 2009211998A JP 2008055211 A JP2008055211 A JP 2008055211A JP 2008055211 A JP2008055211 A JP 2008055211A JP 2009211998 A JP2009211998 A JP 2009211998A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
cooling
assembled battery
fan
cooling air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008055211A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5309614B2 (en
Inventor
Yuichi Hara
佑一 原
Ayuka Kawada
鮎華 河田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2008055211A priority Critical patent/JP5309614B2/en
Publication of JP2009211998A publication Critical patent/JP2009211998A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5309614B2 publication Critical patent/JP5309614B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device for a battery pack for cooling the battery pack with an appropriate capacity. <P>SOLUTION: The cooling device 100 includes: a cooling fan device 4 for supplying cooling air to the battery pack 1 formed by arranging a plurality of modules 200, in which a plurality of flat batteries 204 are housed so as to oppose flat surfaces, so that the flat surfaces are opposed and a cooling air passage 200a is formed between the battery modules; and a battery controller 400 having a CPU 401 estimating the height H of the cooling air passage 200a and correcting the cooling capacity of the cooling fan device 4 based on the estimated height H. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、組電池の冷却装置に関する。   The present invention relates to a battery pack cooling apparatus.

複数の扁平型電池を積層した電池モジュールをさらに複数積層した組電池が知られている(特許文献1)。この組電池では、電池モジュール間に間隔を形成し、この間隔を含めた組電池に冷却風を流すことにより、充放電による発熱を除去する。   There is known an assembled battery in which a plurality of battery modules in which a plurality of flat batteries are stacked are further stacked (Patent Document 1). In this assembled battery, an interval is formed between the battery modules, and cooling air is passed through the assembled battery including the interval to remove heat generated by charging and discharging.

特開2008−10190JP2008-10190

ところが、充電状態により電極の厚みが変動すると、冷却風が流れる電池モジュール間の間隔寸法も変動するため、冷却能力が変動するという問題があった。   However, when the thickness of the electrode varies depending on the state of charge, there is a problem that the cooling capacity varies because the distance between the battery modules through which the cooling air flows also varies.

本発明が解決しようとする課題は、適切な能力で組電池を冷却することができる組電池の冷却装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an assembled battery cooling device capable of cooling the assembled battery with an appropriate capacity.

本発明は、電池モジュール間の冷却風流路の間隔を推定し、この推定結果に応じて冷却能力を補正することによって、上記課題を解決する。   This invention solves the said subject by estimating the space | interval of the cooling air flow path between battery modules, and correct | amending cooling capacity according to this estimation result.

本発明によれば、適切な能力で組電池を冷却することができる。   According to the present invention, the assembled battery can be cooled with an appropriate capacity.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

《第1実施形態》
まず、本例の組電池の一例を説明する。
<< First Embodiment >>
First, an example of the assembled battery of this example will be described.

《組電池》
図1は第1実施形態に係る組電池の一例を示す斜視図である。図2は図1のII−II線に沿う側面図である。
<Battery assembly>
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an assembled battery according to the first embodiment. FIG. 2 is a side view taken along the line II-II in FIG.

図1及び図2に示す本例の組電池1は、自動車などの車両に搭載される車載電池であり、ロアケース10に、例えば4列の電池モジュール群20が左右方向(平面方向)に並んだ状態で載置されている。電池モジュール群20は、例えば3つの電池モジュール200が上下方向(積層方向)に積層されることにより構成されている。なお、電池モジュール群20の並列数と電池モジュール200の積層数は、必要とする出力や必要稼働時間などに応じて適宜変更することができる。   The assembled battery 1 of this example shown in FIG.1 and FIG.2 is a vehicle-mounted battery mounted in vehicles, such as a motor vehicle, For example, the battery module group 20 of 4 rows was arranged in the left-right direction (plane direction) in the lower case 10. FIG. It is placed in a state. The battery module group 20 is configured, for example, by stacking three battery modules 200 in the vertical direction (stacking direction). Note that the parallel number of the battery module group 20 and the number of stacked battery modules 200 can be appropriately changed according to the required output, the required operating time, and the like.

本例の電池モジュール群20の最上部には拘束板30が設けてあり、この拘束板30をボルト40によりロアケース10に締結することにより、拘束板30とロアケース10との間に電池モジュール群20を固定することができる。本例では、ボルト40が挿入される電池モジュール200の貫通穴206(図4参照)の上下には、荷重を受けるとともに、冷却風(例えば空気)が通るための空間を確保するためのスペーサ50が配置してある。   A restraint plate 30 is provided on the uppermost part of the battery module group 20 of this example, and the battery module group 20 is interposed between the restraint plate 30 and the lower case 10 by fastening the restraint plate 30 to the lower case 10 with bolts 40. Can be fixed. In this example, spacers 50 are provided above and below the through-holes 206 (see FIG. 4) of the battery module 200 into which the bolts 40 are inserted to receive a load and secure a space for cooling air (for example, air) to pass through. Is arranged.

図3は図2のIII方向から見たイメージ図である。   FIG. 3 is an image view seen from the III direction of FIG.

図3に示す本例では、3つの電池モジュール200がスペーサ50を介して対向して配置されている。すなわち、積層方向に隣接する電池モジュール200,200同士を、スペーサ50の厚み分の空間を隔てて配列している。本例では、このスペーサ50の厚み分の空間を、各電池モジュール200を冷却するための冷却風が流れる冷却風流路200aとして利用する。   In the example shown in FIG. 3, three battery modules 200 are arranged to face each other with a spacer 50 interposed therebetween. That is, the battery modules 200 and 200 adjacent to each other in the stacking direction are arranged with a space corresponding to the thickness of the spacer 50 therebetween. In this example, the space corresponding to the thickness of the spacer 50 is used as a cooling air flow path 200a through which cooling air for cooling each battery module 200 flows.

本例では、冷却風は、冷却風流路200a内を、電池モジュール200の正負の出力端子60A,60B(図5、図7及び図8参照)が設けられた第1の側(図2の左側。例えば前面側)からそれとは反対側の第2の側(図2の右側。例えば背面側)へと流れる。後述するが、本例では、冷却風の入口と出口がいずれも、前記出力端子60A,60Bが設けられた第1の側に設けられるので(図10参照)、第2の側へ流れた冷却風は、第1の側へと戻るように流れる。冷却風を流し、各電池モジュール200を冷却することで、電池温度を下げ、充電効率などの特性が低下することを抑制することができる。   In this example, the cooling air is supplied through the cooling air flow path 200a on the first side (left side of FIG. 2) where the positive and negative output terminals 60A and 60B (see FIGS. 5, 7, and 8) of the battery module 200 are provided. For example, it flows from the front side to the second side (the right side in FIG. 2, eg, the back side) opposite to the second side. As will be described later, in this example, both the inlet and outlet of the cooling air are provided on the first side where the output terminals 60A and 60B are provided (see FIG. 10). The wind flows back to the first side. By flowing cooling air and cooling each battery module 200, it is possible to suppress the battery temperature from being lowered and the characteristics such as charging efficiency from being lowered.

積層方向に隣接する電池モジュール200,200間の空間のクリアランス、つまり冷却風流路200aの高さHは、積層時に電池モジュール200同士の間に配置されるスペーサ50の厚みにより規定される。冷却風流路200aの高さHは、電池モジュール200のレイアウトや、冷却風通路200aとして機能させるために必要な寸法などを考慮して定められる。   The clearance between the battery modules 200 and 200 adjacent to each other in the stacking direction, that is, the height H of the cooling air flow path 200a is defined by the thickness of the spacer 50 disposed between the battery modules 200 during stacking. The height H of the cooling air flow path 200a is determined in consideration of the layout of the battery module 200, dimensions necessary for functioning as the cooling air passage 200a, and the like.

次に、組電池1を構成する電池モジュールの一例を説明する。   Next, an example of a battery module constituting the assembled battery 1 will be described.

《電池モジュール》
図4は図1の組電池の電池モジュール200を示す斜視図である。図5は図4の電池モジュール200の分解斜視図である。
《Battery module》
FIG. 4 is a perspective view showing the battery module 200 of the assembled battery of FIG. FIG. 5 is an exploded perspective view of the battery module 200 of FIG.

図4及び図5に示す本例の電池モジュール200は、外部を覆う筺体202と、この筺体202の内部に積層されて保持される複数の扁平型電池204とを有する。筺体202は、凹部2022aが形成してある本体2022と、この本体2022の凹部2022aを封止する蓋体2024とを有する。本体2022の凹部2022aには、扁平型電池204が収納されている。本例の蓋体2024の縁部には、巻き締め加工による巻き締め部2024aが形成してあり、この巻き締め部2024aを本体2022の縁部2022bに巻き締めることで(図4の一点鎖線円内参照)、内部に扁平型電池204を収納しつつ、蓋体2024で本体2022が封止される。   The battery module 200 of this example shown in FIGS. 4 and 5 includes a casing 202 that covers the outside, and a plurality of flat batteries 204 that are stacked and held inside the casing 202. The housing 202 has a main body 2022 in which a recess 2022a is formed, and a lid 2024 that seals the recess 2022a of the main body 2022. A flat battery 204 is accommodated in the recess 2022 a of the main body 2022. In the edge portion of the lid body 2024 of this example, a tightening portion 2024a is formed by a tightening process. By tightening the tightening portion 2024a around the edge portion 2022b of the main body 2022 (a dashed-dotted line circle in FIG. 4). The main body 2022 is sealed with a lid 2024 while the flat battery 204 is housed inside.

筺体202は、低強度の扁平型電池204を外部からの振動や衝撃から保護し、また扁平型電池204から伝達される熱を筐体外部へ放熱する役割を果たしており、例えば放熱性のよいアルミニウムなどの金属で形成されている。   The casing 202 protects the low-strength flat battery 204 from external vibrations and shocks, and also plays a role of radiating heat transmitted from the flat battery 204 to the outside of the housing. For example, aluminum having good heat dissipation It is made of metal.

次に、電池モジュール200に収納される扁平型電池の一例を説明する。   Next, an example of a flat battery housed in the battery module 200 will be described.

《扁平型電池》
図6は図5の電池モジュール200に収納される扁平型電池204の一例を示す断面図である。
《Flat battery》
6 is a cross-sectional view showing an example of a flat battery 204 housed in the battery module 200 of FIG.

図6に示す本例の扁平型電池204は、リチウム系、平板状、積層タイプの充放電可能な薄型二次電池であり、電池要素250、外装ケース260、正極リード(正極端子)270および負極リード(負極端子)280を有する。   A flat battery 204 of this example shown in FIG. 6 is a lithium-based, flat plate, and laminated type chargeable / dischargeable thin secondary battery, and includes a battery element 250, an outer case 260, a positive electrode lead (positive electrode terminal) 270, and a negative electrode. A lead (negative electrode terminal) 280 is provided.

電池要素250は、正極活物質層251を集電体252上に有する正極板と、負極活物質層253を集電体252上に有する負極板とを、電解質(図示省略)を保持するセパレータ(電解質層)254を介して積層することで、形成されている。   The battery element 250 includes a positive electrode plate having a positive electrode active material layer 251 on a current collector 252 and a negative electrode plate having a negative electrode active material layer 253 on a current collector 252 that holds an electrolyte (not shown). It is formed by stacking via an electrolyte layer 254.

正極活物質層251は、正極活物質、導電助剤、バインダ等を含む。正極活物質としては、例えばLiMn等のリチウム−遷移金属複合酸化物などが挙げられる。導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブなどが挙げられる。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリイミドなどが挙げられる。 The positive electrode active material layer 251 includes a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like. Examples of the positive electrode active material include lithium-transition metal composite oxides such as LiMn 2 O 4 . Examples of the conductive assistant include acetylene black, carbon black, graphite, carbon fiber, and carbon nanotube. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), and polyimide.

負極活物質層253は、負極活物質、導電助剤、バインダ等を含む。負極活物質としては、例えば黒鉛系炭素材料(グラファイト系)や、ハードカーボン(難黒鉛化炭素材料)、リチウム−遷移金属複合酸化物などが挙げられる。本例では、特に黒鉛系炭素材料を負極活物質に含有させる場合に有効に作用する。黒鉛系炭素材料を負極活物質に含有させた負極板を有する場合、電池204の充電状態によって電極の厚みが変動しやすく、その結果、冷却風流路200aの高さH(図3の点線を参照)が変動しやすいからである。   The negative electrode active material layer 253 includes a negative electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like. Examples of the negative electrode active material include graphite-based carbon material (graphite-based), hard carbon (non-graphitizable carbon material), lithium-transition metal composite oxide, and the like. In this example, it works effectively particularly when a graphite-based carbon material is contained in the negative electrode active material. When the negative electrode plate containing the graphite-based carbon material in the negative electrode active material is provided, the thickness of the electrode is likely to vary depending on the state of charge of the battery 204. As a result, the height H of the cooling air flow path 200a (see the dotted line in FIG. 3) ) Is likely to fluctuate.

集電体252は、例えばアルミニウム箔、銅箔、ステンレススチール箔、チタン箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、ステンレススチールとアルミニウムのクラッド材あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などで構成される。なお、上記材質のうち、正極の集電体252は正極電位で、負極の集電体252では負極の電位で安定な材質が選択され、一般的には、正極の集電体252にはアルミニウム箔が、負極の集電体252には銅箔が用いられる。   The current collector 252 is, for example, an aluminum foil, a copper foil, a stainless steel foil, a titanium foil, a nickel-aluminum clad material, a copper-aluminum clad material, a stainless steel-aluminum clad material, or a plating material of a combination of these metals. Etc. Among the above materials, a positive electrode current collector 252 is selected as a positive electrode potential, and a negative electrode current collector 252 is selected from a material that is stable at a negative electrode potential. Generally, the positive electrode current collector 252 is made of aluminum. A copper foil is used for the negative electrode current collector 252.

セパレータ254は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミドなどで構成される。セパレータ254が保持する電解質は、液体系あるいは流動性を有するゲルポリマー系である。   The separator 254 is made of, for example, polyolefin such as polyethylene or polypropylene, polyamide, polyimide, or the like. The electrolyte held by the separator 254 is a liquid system or a fluid gel polymer system.

電解質(電解液)は、有機溶媒、支持塩および少量の界面活性剤等を含む。有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC)等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類などが挙げられる。支持塩としては、例えばリチウム塩(LiPF)等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO等の有機酸陰イオン塩などが挙げられる。ゲルポリマー電解質は、電解液、ホストポリマー等を含む。ホストポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVDF−HFP)、PAN(ポリアクリロニトリル(PAN)、PMMA(ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のリチウムイオン伝導性を持たない高分子、PEO(ポリエチレンオキシド)やPPO(ポリプロピレンオキシド)等のイオン伝導性を有する高分子(固体高分子電解質)などが挙げられる。 The electrolyte (electrolytic solution) contains an organic solvent, a supporting salt, a small amount of a surfactant, and the like. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), chain carbonates such as dimethyl carbonate, and ethers such as tetrahydrofuran. Examples of the supporting salt include inorganic acid anion salts such as lithium salt (LiPF 6 ) and organic acid anion salts such as LiCF 3 SO 3 . The gel polymer electrolyte includes an electrolytic solution, a host polymer, and the like. As the host polymer, a polymer having no lithium ion conductivity, such as a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVDF-HFP), PAN (polyacrylonitrile (PAN), PMMA (polymethyl methacrylate (PMMA)), Examples thereof include polymers (solid polymer electrolytes) having ion conductivity such as PEO (polyethylene oxide) and PPO (polypropylene oxide).

外装ケース260は、シート状の外装材262の周縁を、熱溶着によって接合することで、袋状に形成されており、電池要素250を収容するために使用される。外装材262は、三層構造を有する高分子−金属複合ラミネートフィルムであり、金属層264および金属層264の両面に配置される高分子樹脂層266を有する。金属層264としては、例えばアルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属箔などが挙げられる。高分子樹脂層266としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレンビニルアセテート等の熱溶着性樹脂フィルムなどが挙げられる。なお、外装材262の接合は、熱溶着を適用することに限定されない。   The exterior case 260 is formed in a bag shape by joining the peripheral edges of the sheet-shaped exterior material 262 by heat welding, and is used to accommodate the battery element 250. The exterior material 262 is a polymer-metal composite laminate film having a three-layer structure, and includes a metal layer 264 and a polymer resin layer 266 disposed on both surfaces of the metal layer 264. Examples of the metal layer 264 include metal foils such as aluminum, stainless steel, nickel, and copper. Examples of the polymer resin layer 266 include heat-welding resin films such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, modified polypropylene, ionomer, and ethylene vinyl acetate. Note that the bonding of the exterior material 262 is not limited to applying heat welding.

正極リード270及び負極リード280は、電池要素250の集電体252に接続され、電池要素250から電流を引き出すために、外装ケース260の内部から外部に延長している。   The positive electrode lead 270 and the negative electrode lead 280 are connected to the current collector 252 of the battery element 250 and extend from the inside of the outer case 260 to the outside in order to draw current from the battery element 250.

図4及び図5に戻り、複数の扁平型電池204は、互いの電極端子(図6の正極リード270及び負極リード280)同士が溶接等により直列または並列に電気的に接続され、その両端部(扁平型電池204が直列に接続されている場合には、電位が最も高い正極と電位が最も低い電池の負極、並列に接続されている場合には、各電池の正極と負極)が、筺体202の正、負極の出力端子60A,60Bに接続される。正、負極の出力端子60A,60Bは、筺体202から、電池モジュール200の積層方向に対して直交する方向に(電池モジュール200の積層方向が上下の場合、水平方向に)導出される。   Returning to FIG. 4 and FIG. 5, the plurality of flat batteries 204 are electrically connected in series or in parallel with each other's electrode terminals (the positive electrode lead 270 and the negative electrode lead 280 in FIG. 6). (When flat batteries 204 are connected in series, the positive electrode with the highest potential and the negative electrode of the battery with the lowest potential, and when connected in parallel, the positive electrode and the negative electrode of each battery) 202 are connected to positive and negative output terminals 60A and 60B. The positive and negative output terminals 60 </ b> A and 60 </ b> B are led out from the casing 202 in a direction orthogonal to the stacking direction of the battery modules 200 (in the horizontal direction when the stacking direction of the battery modules 200 is up and down).

図7は図1のVII−VII線に沿う正面図である。図8は図7に対応する他の実施形態の正面図である。   FIG. 7 is a front view taken along line VII-VII in FIG. FIG. 8 is a front view of another embodiment corresponding to FIG.

各電池モジュール200の積層方向は特に限定されず、例えば図7に示すように、各電池モジュール200の蓋体2024が、各電池モジュール200の積み重ね方向に対して同一の方向(図7では上側)を向くように配置しても良い。また、例えば図8に示すように、各電池モジュール200の蓋体2024が、各電池モジュール200の積み重ね方向に対して交互に向くように配置しても良い。   The stacking direction of each battery module 200 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 7, the lid 2024 of each battery module 200 is the same direction as the stacking direction of each battery module 200 (upper side in FIG. 7). You may arrange so that it may face. Further, for example, as shown in FIG. 8, the lids 2024 of the battery modules 200 may be arranged so as to alternately face the stacking direction of the battery modules 200.

図7に示す態様で各電池モジュール200を積層する場合、正極出力端子60Aと負極出力端子60Bが逆に配置される2種類の電池モジュール200を複数準備する。そして、積み重ねられて隣り合う電池モジュール200の出力端子60A,60Bが、逆配置となるように配置させ、かつ図示の配置で導電性のバスバー70を接続する。これにより各出力端子60A,60Bを直列に接続することができる。   When the battery modules 200 are stacked in the manner shown in FIG. 7, a plurality of two types of battery modules 200 in which the positive electrode output terminal 60A and the negative electrode output terminal 60B are arranged in reverse are prepared. Then, the output terminals 60A and 60B of the battery modules 200 stacked and adjacent to each other are arranged so as to be reversely arranged, and the conductive bus bar 70 is connected in the arrangement shown in the drawing. As a result, the output terminals 60A and 60B can be connected in series.

図8に示す態様で各電池モジュール200を積層する場合、1種類の電池モジュール200のみを複数準備すればよい。そして、図示の配置で導電性のバスバー70を接続する。これにより、各出力端子60A,60Bを直列に接続することができる。   When the battery modules 200 are stacked in the manner shown in FIG. 8, only one type of battery module 200 needs to be prepared. Then, the conductive bus bar 70 is connected in the illustrated arrangement. Thereby, each output terminal 60A and 60B can be connected in series.

なお、バスバー70は、各出力端子60A,60Bに固定され電池モジュール200同士を電気的に接続するために用いられる。   The bus bar 70 is fixed to the output terminals 60A and 60B and used to electrically connect the battery modules 200 to each other.

次に、組電池1の冷却装置の一例を説明する。   Next, an example of the cooling device for the assembled battery 1 will be described.

《組電池の冷却装置》
図9は第1実施形態に係る組電池1の冷却装置の一例を示すブロック図である。
<Battery cooling device>
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a cooling device for the assembled battery 1 according to the first embodiment.

図9に示す本例の組電池1の冷却装置100は、例えば自動車や電車などの車両に搭載されて使用される。なお、図9では、電池モジュール200毎にまとめられている扁平型電池204(図5及び図6参照)の数は4つであるが、図5に示す電池204の積層数に対応するものと仮定して以下説明する。また本例では、3つの電池モジュール200(図1及び図2参照)のみを図示し、電池モジュール200毎にセルコントローラCC1,CC2,CC3(以下、代表してCCtともいう。)が設けてある場合を例示する。   The cooling device 100 for the assembled battery 1 of this example shown in FIG. 9 is mounted and used in a vehicle such as an automobile or a train. In FIG. 9, the number of flat batteries 204 (see FIGS. 5 and 6) collected for each battery module 200 is four, but the number corresponds to the number of stacked battery 204 shown in FIG. This will be explained below. In this example, only three battery modules 200 (see FIGS. 1 and 2) are shown, and cell controllers CC1, CC2, and CC3 (hereinafter also referred to as CCt) are provided for each battery module 200. The case is illustrated.

各セルコントローラCCtは、バッテリコントローラ400からの出力を受けて対応する電池モジュール200毎に、各電池モジュール200を構成する各扁平型電池204の充放電を制御する。   Each cell controller CCt receives the output from the battery controller 400 and controls charging / discharging of each flat battery 204 constituting each battery module 200 for each corresponding battery module 200.

電圧センサ500は、組電池1の総電圧Vtを検出し、バッテリコントローラ400に出力する。温度センサ600は、組電池1の温度Tを検出し、バッテリコントローラ400に出力する。   The voltage sensor 500 detects the total voltage Vt of the assembled battery 1 and outputs it to the battery controller 400. The temperature sensor 600 detects the temperature T of the assembled battery 1 and outputs it to the battery controller 400.

冷却ファン装置4(冷却手段)は、バッテリコントローラ400からの駆動信号を受けて冷却風流路200aを含む組電池1に冷却風を供給する。本例の冷却ファン装置4は、冷却ファン41と、この冷却ファン41を駆動させるファンモータ42と、このファンモータ42の駆動制御を司るファン駆動制御部43とを含む。   The cooling fan device 4 (cooling means) receives a drive signal from the battery controller 400 and supplies cooling air to the assembled battery 1 including the cooling air flow path 200a. The cooling fan device 4 of this example includes a cooling fan 41, a fan motor 42 that drives the cooling fan 41, and a fan drive control unit 43 that controls driving of the fan motor 42.

本例では、ファン駆動制御部43は、PWM変換回路を備え、これにより冷却ファン41から冷却風流路200aを含む組電池1に供給される冷却風の風量を調節することができる。なお、ファン駆動制御部43への目標デューティ比は、バッテリコントローラ400から出力される。本例では、電源44の直流電圧をPWM(パルス幅変調)制御により変換して目標デューティ比に応じたパルス電圧を生成し、ファンモータ42に印加する。   In this example, the fan drive control unit 43 includes a PWM conversion circuit, and can adjust the amount of cooling air supplied from the cooling fan 41 to the assembled battery 1 including the cooling air flow path 200a. Note that the target duty ratio to the fan drive control unit 43 is output from the battery controller 400. In this example, the DC voltage of the power supply 44 is converted by PWM (pulse width modulation) control to generate a pulse voltage corresponding to the target duty ratio and apply it to the fan motor 42.

バッテリコントローラ400は、送信端子SDと受信端子RDを介して、シリアル通信により、各セルコントローラCCtと通信を行うとともに、各セルコントローラCCtを制御して、組電池1を管理する。これに加え、バッテリコントローラ400は、組電池1に対する冷却状態を補正する処理も行う。   The battery controller 400 communicates with each cell controller CCt by serial communication via the transmission terminal SD and the reception terminal RD, and controls each cell controller CCt to manage the assembled battery 1. In addition to this, the battery controller 400 also performs a process of correcting the cooling state of the assembled battery 1.

バッテリコントローラ400は、CPU401(間隔推定手段、補正手段)、メモリ(RAM)402を備える。本例のCPU401は、電圧センサ500で検出された組電池1の総電圧Vtに基づいて算出された組電池1の充電容量(SOC:State Of Charge)に基づき所定の処理(補正処理)を実行する。その詳細は後述する。   The battery controller 400 includes a CPU 401 (interval estimation means, correction means) and a memory (RAM) 402. The CPU 401 in this example executes a predetermined process (correction process) based on the charge capacity (SOC: State Of Charge) of the assembled battery 1 calculated based on the total voltage Vt of the assembled battery 1 detected by the voltage sensor 500. To do. Details thereof will be described later.

次に、組電池1の冷却装置100の搭載例を説明する。   Next, an example of mounting the cooling device 100 for the assembled battery 1 will be described.

《組電池の冷却装置の搭載例》
図10は第1実施形態に係る組電池の冷却装置の搭載例を示す図である。
<Example of mounting an assembled battery cooling device>
FIG. 10 is a diagram showing an example of mounting the assembled battery cooling device according to the first embodiment.

図10は、上述した冷却ファン装置4と組電池1を収容したケース11を示し、このケース11は、車両3の後部座席の後方に搭載されている。そして、冷却ファン装置4により冷却風を車室内からケース11内に導入し、ケース11から車室外に向けて排出することができるようになっている。   FIG. 10 shows a case 11 in which the above-described cooling fan device 4 and the assembled battery 1 are accommodated, and this case 11 is mounted behind the rear seat of the vehicle 3. Cooling air can be introduced into the case 11 from the vehicle interior by the cooling fan device 4 and discharged from the case 11 to the outside of the vehicle interior.

ケース11には、入口ダクト6と、出口ダクト7とが接続されている。入口ダクト6は、吸気開口8からチャンバケース5と冷却ファン装置4を通過して導入される空気を、ケース11内に導入するダクトである。出口ダクト7は、ケース11内に導入された空気を導出するダクトである。   An inlet duct 6 and an outlet duct 7 are connected to the case 11. The inlet duct 6 is a duct that introduces air introduced from the intake opening 8 through the chamber case 5 and the cooling fan device 4 into the case 11. The outlet duct 7 is a duct that guides air introduced into the case 11.

本例の冷却装置100において、冷却ファン装置4を作動させると、車室内の空気は、車室内側に開口する吸気開口8に導入される。吸気開口8から導入された空気は、チャンバケース5、冷却ファン41、及び入口ダクト6を経由してケース11内に導入される。ケース11内に導入した空気は、ケース11内の組電池1を冷却した後、ケース11内から出口ダクト7を経由して車室外側に開口する排出口9から排出される。   In the cooling device 100 of this example, when the cooling fan device 4 is operated, the air in the vehicle interior is introduced into the intake opening 8 that opens to the vehicle interior side. The air introduced from the intake opening 8 is introduced into the case 11 via the chamber case 5, the cooling fan 41, and the inlet duct 6. The air introduced into the case 11 cools the assembled battery 1 in the case 11, and is then discharged from the case 11 through the outlet duct 7 through the discharge port 9 that opens to the outside of the passenger compartment.

次に、本例に係る補正処理を説明する。   Next, the correction process according to this example will be described.

《補正処理》
図11は第1実施形態に係る補正処理を示すフローチャートである。
《Correction processing》
FIG. 11 is a flowchart showing the correction process according to the first embodiment.

図9及び図11に示す本例では、まずステップS1にて、温度センサ600は、組電池1の組電池温度Tを検出し、CPU401に出力する。   In the example shown in FIGS. 9 and 11, first, in step S <b> 1, the temperature sensor 600 detects the assembled battery temperature T of the assembled battery 1 and outputs it to the CPU 401.

次にステップS2にて、CPU401は、メモリ(RAM)402に予め格納される組電池1の予め決められた設定温度T0を取得するとともに、この設定温度T0と、温度センサ600が検出した組電池温度Tとを比較し、組電池温度Tが設定温度T0よりも大きいか否かを判定する。   Next, in step S <b> 2, the CPU 401 acquires a predetermined set temperature T <b> 0 of the assembled battery 1 stored in advance in the memory (RAM) 402, and the assembled battery detected by the set temperature T <b> 0 and the temperature sensor 600. The temperature T is compared, and it is determined whether or not the assembled battery temperature T is higher than the set temperature T0.

ステップS2にてT>T0の場合には(S2にてYes)、ステップS3に進み、CPU401は、冷却ファン装置4に対して、組電池1の冷却を開始する制御信号を送出する。冷却ファン装置4は、CPU401からの出力を受けて組電池1の冷却を開始する。   If T> T0 in step S2 (Yes in S2), the process proceeds to step S3, and the CPU 401 sends a control signal to start cooling the assembled battery 1 to the cooling fan device 4. The cooling fan device 4 receives the output from the CPU 401 and starts cooling the assembled battery 1.

冷却開始の際の冷却条件は、特に限定されないが、組電池1の今後の温度上昇要因を考慮することが望ましい。組電池1の今後の温度上昇要因は、例えば、現在の組電池温度T、エンジンの回転数、アクセルの開度、エンジンモータのトルクなどに応じて、組電池1の今後の充放電量を推定したり、あるいは例えば車両内気温、エアコン風量などに応じて、組電池1への冷却能力の推定することにより推定することが可能である。このようにして推定された組電池1の今後の温度上昇要因などから、適切なファン回転数を設定することができる。例えば、「組電池温度T−組電池の目標温度+温度上昇要因−(冷却能力×ファン風量)」がゼロになるようなファン風量を推定し、ファン風量が当該風量になるようファン回転数を設定する。   The cooling condition at the start of cooling is not particularly limited, but it is desirable to consider the future temperature rise factor of the assembled battery 1. The future temperature rise factor of the assembled battery 1 is, for example, estimating the future charge / discharge amount of the assembled battery 1 according to the current assembled battery temperature T, engine speed, accelerator opening, engine motor torque, etc. Alternatively, it can be estimated by estimating the cooling capacity of the assembled battery 1 according to, for example, the temperature inside the vehicle, the air volume of the air conditioner, and the like. An appropriate fan rotation speed can be set based on the future temperature rise factor of the assembled battery 1 estimated in this way. For example, the fan air volume is estimated such that “assembled battery temperature T−target battery temperature + temperature increase factor− (cooling capacity × fan air volume)” is zero, and the fan speed is set so that the fan air volume becomes the air volume. Set.

組電池1の充電効率は、一般に、組電池温度Tが上昇するにつれて低下する傾向にある。組電池温度Tが所定の設定温度T0(例えば35℃)以下の温度である場合(S2にてNo)、組電池1の充電効率は100%から直線的に緩やかな変化を辿る。本例ではこの場合、ステップS1に戻る。これに対し、組電池温度Tが設定温度T0を超えると(S2にてYes)、組電池1の充電効率が急激に低下する。このため、本例では、ステップS2にて設定温度T0を設定し、組電池温度Tが設定温度T0を越えたら(T>T0)、ステップS3へ進み、組電池1の冷却を開始するものである。   The charging efficiency of the assembled battery 1 generally tends to decrease as the assembled battery temperature T increases. When the assembled battery temperature T is equal to or lower than a predetermined set temperature T0 (for example, 35 ° C.) (No in S2), the charging efficiency of the assembled battery 1 follows a gentle change linearly from 100%. In this example, in this case, the process returns to step S1. In contrast, when assembled battery temperature T exceeds set temperature T0 (Yes in S2), the charging efficiency of assembled battery 1 rapidly decreases. Therefore, in this example, the set temperature T0 is set in step S2, and when the assembled battery temperature T exceeds the set temperature T0 (T> T0), the process proceeds to step S3 and cooling of the assembled battery 1 is started. is there.

ステップS3にて組電池1の冷却を開始した後、ステップS4にて、電圧センサ500は、組電池1の総電圧Vtを検出し、CPU401に出力する。   After starting the cooling of the assembled battery 1 in step S3, the voltage sensor 500 detects the total voltage Vt of the assembled battery 1 and outputs it to the CPU 401 in step S4.

次にステップS5にて、CPU401は、電圧センサ500が検出した組電池1の総電圧Vtに基づいて、組電池1のSOCを算出する。組電池1のSOCの算出は、組電池1の劣化を考慮して行うことが好ましい。例えば、メモリ(RAM)402に組電池1の可能出力−SOC相関図(図示省略)を予め格納しておき、この相関図に基づいて、組電池1の劣化を考慮した組電池1のSOCを算出することができる。   Next, in step S <b> 5, the CPU 401 calculates the SOC of the assembled battery 1 based on the total voltage Vt of the assembled battery 1 detected by the voltage sensor 500. It is preferable to calculate the SOC of the assembled battery 1 in consideration of deterioration of the assembled battery 1. For example, a possible output-SOC correlation diagram (not shown) of the assembled battery 1 is stored in the memory (RAM) 402 in advance, and the SOC of the assembled battery 1 considering deterioration of the assembled battery 1 is calculated based on this correlation diagram. Can be calculated.

次にステップS6にて、CPU401は、ステップS5で算出した組電池1のSOCに基づいて、冷却風流路200aの高さH(図3参照)を推定する。   Next, in step S6, the CPU 401 estimates the height H (see FIG. 3) of the cooling air flow path 200a based on the SOC of the assembled battery 1 calculated in step S5.

上述したように、扁平型電池204(図5及び図6)において、負極板を構成する負極活物質層253(図6参照)の負極活物質に黒鉛系炭素材料を含有させた場合、その扁平型電池204の充電状態によって電極の厚みが変動しやすい。電極厚みが変動すると、冷却風流路200aの高さHが変動し(図3の点線を参照)、冷却状態を変動させる要因となる。そこで本例では、ステップS6にて、黒鉛系炭素材料を含む負極板を有する扁平型電池204を用いた場合に生じる冷却風流路200aの高さHの変動状況を推定する。   As described above, in the flat battery 204 (FIGS. 5 and 6), when a graphite-based carbon material is contained in the negative electrode active material of the negative electrode active material layer 253 (see FIG. 6) constituting the negative electrode plate, the flat battery The thickness of the electrode is likely to vary depending on the state of charge of the battery 204. When the electrode thickness varies, the height H of the cooling air flow path 200a varies (see the dotted line in FIG. 3), which causes the cooling state to vary. Therefore, in this example, in step S6, the fluctuation state of the height H of the cooling air flow path 200a generated when the flat battery 204 having the negative electrode plate containing the graphite-based carbon material is used is estimated.

図12は組電池1のSOC(単位:「%」)と冷却風流路200aの高さH(単位:「mm」)の関係を示す相関図である。   FIG. 12 is a correlation diagram showing the relationship between the SOC (unit: “%”) of the battery pack 1 and the height H (unit: “mm”) of the cooling air flow path 200a.

組電池1が放電完了のとき、冷却風流路200aの高さHは最大高さを示す(P1点)。この放電完了の組電池1を充電し、組電池1のSOCが増加するにつれて、冷却風流路200aの高さHは低下していく(P2点)。高さHが低下すると、これに伴って各電池モジュール200の冷却効率が低下する。   When the assembled battery 1 is completely discharged, the height H of the cooling air flow path 200a indicates the maximum height (point P1). As the assembled battery 1 is fully discharged and the SOC of the assembled battery 1 increases, the height H of the cooling air flow path 200a decreases (point P2). When the height H decreases, the cooling efficiency of each battery module 200 decreases accordingly.

なお、組電池1のSOC(放電完了とき0%)は、組電池1の放電深度(DOD:Depth of Discharge。放電完了のとき100%)と反比例関係にある。したがって図12の横軸は、組電池1の放電深度DODであってもよい。この場合、ステップS5では組電池1の放電深度DODを算出し、ステップS6ではこのステップS5で算出した組電池1のDODに基づいて、前記高さHを推定することができる。   Note that the SOC of the assembled battery 1 (0% when the discharge is completed) is inversely proportional to the depth of discharge (DOD: Depth of Discharge. 100% when the discharge is completed). Therefore, the horizontal axis of FIG. 12 may be the discharge depth DOD of the assembled battery 1. In this case, in step S5, the discharge depth DOD of the assembled battery 1 is calculated, and in step S6, the height H can be estimated based on the DOD of the assembled battery 1 calculated in step S5.

図11に戻り、次にステップS7にて、CPU401は、ステップS6で推定した冷却風流路200aの高さHに基づいて、冷却ファン装置4のファン風量を補正する。   Returning to FIG. 11, in step S7, the CPU 401 corrects the fan air volume of the cooling fan device 4 based on the height H of the cooling air flow path 200a estimated in step S6.

ここで、冷却風流路200aの高さHが小さくなるにつれて冷却風流路200aの断面積が減少する。このため、所定の風量または風速で冷却風を導入しても圧力損失(圧力抵抗)ΔPが発生し、冷却性能を向上させることができない。   Here, as the height H of the cooling air passage 200a decreases, the cross-sectional area of the cooling air passage 200a decreases. For this reason, even if the cooling air is introduced at a predetermined air volume or air speed, a pressure loss (pressure resistance) ΔP occurs, and the cooling performance cannot be improved.

一般に圧力損失ΔPは、比例定数をA、ファンの風量(単位:「m/分」)または風速(単位:「m/分」)をxとした場合、次式で表される。 In general, the pressure loss ΔP is expressed by the following equation, where A is the proportionality constant, and x is the fan air volume (unit: “m 3 / min”) or the wind speed (unit: “m / min”).

[数1] ΔP=Ax …(1)
式1でのA(比例定数)は、組電池1の状態によって変動する。具体的には、扁平型電池204(図5及び図6)の電極(負極板)が膨張してその厚みが増加すると(図3の点線を参照)、それに伴って冷却風流路200aの高さHが減少し、その結果ΔPの増加に繋がる。これに対して、扁平型電池204の負極板が膨張していない場合、負極板の厚みは増加せず、それに伴って冷却風流路200aの高さHは減少せず、その結果ΔPは増加しない。本例では、式1をメモリ(RAM)402に予め格納しておく。また、次式で表される、冷却風流路200aの高さHをyとした場合の関数を算出し、これもメモリ(RAM)402に予め格納しておく。
[Formula 1] ΔP = Ax 2 (1)
A (proportional constant) in Equation 1 varies depending on the state of the assembled battery 1. Specifically, when the electrode (negative electrode plate) of the flat battery 204 (FIGS. 5 and 6) expands and its thickness increases (see the dotted line in FIG. 3), the height of the cooling air flow path 200a is accordingly increased. H decreases, and as a result, ΔP increases. On the other hand, when the negative electrode plate of the flat battery 204 is not expanded, the thickness of the negative electrode plate does not increase, and accordingly the height H of the cooling air flow path 200a does not decrease, and as a result ΔP does not increase. . In this example, Equation 1 is stored in the memory (RAM) 402 in advance. In addition, a function expressed by the following equation when the height H of the cooling air flow path 200a is y is calculated and stored in the memory (RAM) 402 in advance.

[数2] A=F(y) …(2)
すなわち、本例のステップS7では、まずステップS6で推定した冷却風流路200aの高さHを、メモリ402に予め格納される式2の関数に適用して、比例定数A(つまり組電池1の状態)を算出する。次に、算出された比例定数Aを、メモリ402に予め格納される式1を適用して、圧力損失ΔPを算出する。次に、算出した圧力損失ΔPに基づいて、冷却ファン装置4のファン風量を補正する。
[Expression 2] A = F (y) (2)
That is, in step S7 of this example, first, the height H of the cooling air flow path 200a estimated in step S6 is applied to the function of Equation 2 stored in advance in the memory 402, so that the proportionality constant A (that is, the battery pack 1). State). Next, the pressure loss ΔP is calculated by applying Equation 1 stored in the memory 402 in advance to the calculated proportionality constant A. Next, the fan air volume of the cooling fan device 4 is corrected based on the calculated pressure loss ΔP.

図13は圧力損失ΔPとファン風速xの相関図である。   FIG. 13 is a correlation diagram between the pressure loss ΔP and the fan wind speed x.

本例では、組電池1がある充電状態の場合にファン風速xが必要であるとき、冷却風流路200aの高さHの推定値が例えば2mmの場合は冷却ファン装置4のファン風量が40%になるように、冷却風流路200aの高さHの推定値が例えば1mmの場合は冷却ファン装置4のファン風量が50%となるように補正する。   In this example, when the fan wind speed x is necessary when the assembled battery 1 is in a certain charged state, the estimated fan air flow rate of the cooling fan device 4 is 40% when the estimated value of the height H of the cooling air flow path 200a is 2 mm, for example. Thus, when the estimated value of the height H of the cooling air flow path 200a is, for example, 1 mm, the fan air volume of the cooling fan device 4 is corrected so as to be 50%.

図11に戻り、次にステップS8にて、CPU401は、ステップS7で補正したファン風量に対応する目標デューティ比に関する信号を、冷却ファン装置4のファン駆動制御部43(図9参照)に対して送出する。出力を受けたファン駆動制御部43は、目標デューティ比に応じたパルス電圧を取得し、これをファンモータ42に印加し、所定の風量となるよう冷却ファン41を回転させる。   Returning to FIG. 11, next, in step S <b> 8, the CPU 401 sends a signal related to the target duty ratio corresponding to the fan air volume corrected in step S <b> 7 to the fan drive control unit 43 (see FIG. 9) of the cooling fan device 4. Send it out. Upon receiving the output, the fan drive control unit 43 acquires a pulse voltage corresponding to the target duty ratio, applies this to the fan motor 42, and rotates the cooling fan 41 so as to obtain a predetermined air volume.

本例において、冷却ファン装置4のファン風量を例えば100%に補正する場合、ファン駆動制御部43ではスイッチング素子をONさせ、電源電圧のすべてを印加すればよい。50%に補正する場合、ファン駆動制御部43ではスイッチング素子のON/OFFの時間を半分ずつとし、電源電圧の半分を印加すればよい。0%に補正する場合、ファン駆動制御部43ではスイッチング素子をOFFさせ、電源電圧の印加を停止すればよい。   In this example, when the fan air volume of the cooling fan device 4 is corrected to 100%, for example, the fan drive control unit 43 may turn on the switching element and apply all of the power supply voltage. When correcting to 50%, the fan drive control unit 43 may halve the ON / OFF time of the switching element and apply half of the power supply voltage. In the case of correcting to 0%, the fan drive control unit 43 may turn off the switching element and stop the application of the power supply voltage.

仮に、組電池1の温度Tに基づいて冷却ファン装置4のファン風量を決定し、この決定したファン風量に基づき組電池1を冷却する場合において、組電池1のSOCが高く、冷却風流路200aの高さHが小さい場合、想定される冷却性能より冷却効果が小さい。このため、組電池1の温度上昇を抑えることができない。その結果、適切な能力で冷却することができない。また、組電池1のSOCが低く、冷却風流路200aの高さHが大きい場合、想定される冷却性能より冷却効果が大きい(必要以上にファン風量が大きい)。このため、無駄な電力を消費しないようにするためには、ファンの回転・停止を繰り返さなければならず、ファンの回転が安定しない。   If the fan air volume of the cooling fan device 4 is determined based on the temperature T of the assembled battery 1 and the assembled battery 1 is cooled based on the determined fan air volume, the SOC of the assembled battery 1 is high, and the cooling air flow path 200a. When the height H is small, the cooling effect is smaller than the assumed cooling performance. For this reason, the temperature rise of the assembled battery 1 cannot be suppressed. As a result, it cannot be cooled with an appropriate capacity. Moreover, when the SOC of the assembled battery 1 is low and the height H of the cooling air flow path 200a is large, the cooling effect is larger than the assumed cooling performance (the fan air volume is larger than necessary). For this reason, in order not to consume useless power, the rotation and stop of the fan must be repeated, and the rotation of the fan is not stable.

これに対し、本例の組電池1の冷却装置100によれば、組電池1のSOCに基づいて推定した冷却風流路200aの高さHに基づき冷却ファン装置4のファン風量を補正する。そして、補正後のファン風量に対応する目標デューティ比に関する信号を冷却ファン装置4のファン駆動制御部43に送出してファンモータ42に適切な電圧を印加し、これにより冷却ファン41に適切な風量の冷却風を発生させる。   On the other hand, according to the cooling device 100 of the assembled battery 1 of this example, the fan air volume of the cooling fan device 4 is corrected based on the height H of the cooling air flow path 200a estimated based on the SOC of the assembled battery 1. Then, a signal related to the target duty ratio corresponding to the corrected fan air volume is sent to the fan drive control unit 43 of the cooling fan device 4 to apply an appropriate voltage to the fan motor 42, and thereby an appropriate air volume to the cooling fan 41. Generate cooling air.

本例において、組電池1のSOCが高く、冷却風流路200aの高さHが小さい場合、想定される冷却性能と冷却効果が一致する。このため、組電池1の温度上昇を効果的に抑えることができる。その結果、適切な能力で冷却することができる。また、組電池1のSOCが低く、冷却風流路200aの高さHが大きい場合、高さHが小さい場合と同様に、想定される冷却性能と冷却効果が一致する。このため、無駄な電力を消費しないためのファンの回転・停止を繰り返す必要はなく、ファンの回転が安定する。その結果、組電池1を適切な能力で冷却することができる。   In this example, when the SOC of the assembled battery 1 is high and the height H of the cooling air flow path 200a is small, the assumed cooling performance and the cooling effect coincide. For this reason, the temperature rise of the assembled battery 1 can be suppressed effectively. As a result, it is possible to cool with an appropriate capacity. Further, when the SOC of the assembled battery 1 is low and the height H of the cooling air flow path 200a is large, the assumed cooling performance and the cooling effect are the same as in the case where the height H is small. For this reason, it is not necessary to repeat the rotation and stop of the fan so as not to consume unnecessary power, and the rotation of the fan is stabilized. As a result, the assembled battery 1 can be cooled with an appropriate capacity.

《第2実施形態》
図14は第2実施形態に係る組電池1の冷却装置の一例を示すブロック図である。図15は第2実施形態に係る一つの電池モジュール群20の構成例を示す斜視図である。
<< Second Embodiment >>
FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of a cooling device for the assembled battery 1 according to the second embodiment. FIG. 15 is a perspective view showing a configuration example of one battery module group 20 according to the second embodiment.

図14及び図15に示す本例の組電池1の冷却装置100aでは、電池モジュール200毎に、各電池モジュール200の歪(伸び率または縮み率)を検出する歪ゲージ800を配置してある。この点が第1実施形態と異なっており、その他の部分は第1実施形態と同一である。   In the cooling device 100a for the assembled battery 1 of this example shown in FIGS. 14 and 15, a strain gauge 800 for detecting the strain (elongation rate or shrinkage rate) of each battery module 200 is arranged for each battery module 200. This point is different from the first embodiment, and other parts are the same as those of the first embodiment.

本例の歪ゲージ800は、各電池モジュール200の上下方向(積層方向)の歪を検出し、バッテリコントローラ400aに出力する。なお、歪ゲージ800は、各電池モジュール20を構成する複数の扁平型電池204(図5及び図6参照)の厚み方向の歪を検出するものであってもよい。   The strain gauge 800 of this example detects the strain in the vertical direction (stacking direction) of each battery module 200 and outputs it to the battery controller 400a. Note that the strain gauge 800 may detect strain in the thickness direction of the plurality of flat batteries 204 (see FIGS. 5 and 6) constituting each battery module 20.

本例のバッテリコントローラ400aは、CPU401a(間隔推定手段、補正手段)、メモリ402aを備える。本例のCPU401aは、歪ゲージ800で検出された各電池モジュール20の積層方向の歪量に基づき所定の処理(補正処理)を実行する。   The battery controller 400a of this example includes a CPU 401a (interval estimation means, correction means) and a memory 402a. The CPU 401a of this example executes a predetermined process (correction process) based on the amount of strain in the stacking direction of each battery module 20 detected by the strain gauge 800.

次に、本例に係る補正処理を説明する。   Next, the correction process according to this example will be described.

《補正処理》
図16は第2実施形態の補正処理を示すフローチャートである。
《Correction processing》
FIG. 16 is a flowchart showing the correction process of the second embodiment.

図16に示す本例では、まずステップS10にて、CPU401aは、図11のステップS1〜S3を実行する。ステップS10にて組電池1の冷却を開始した後、ステップS20にて、歪ゲージ800は、各電池モジュール200の歪量を検出し、CPU401aに出力する。   In the example shown in FIG. 16, first, in step S10, the CPU 401a executes steps S1 to S3 in FIG. After starting cooling of the assembled battery 1 in step S10, the strain gauge 800 detects the strain amount of each battery module 200 and outputs it to the CPU 401a in step S20.

次にステップS30にて、CPU401aは、歪ゲージ800で検出した各電池モジュール200の歪量に基づいて、冷却風流路200aの高さH(図3参照)を推定する。   Next, in step S30, the CPU 401a estimates the height H (see FIG. 3) of the cooling air flow path 200a based on the strain amount of each battery module 200 detected by the strain gauge 800.

上述の第1実施形態でも説明したが、扁平型電池204(図5及び図6)において、負極板を構成する負極活物質層253(図6参照)の負極活物質に黒鉛系炭素材料を含有させた場合、その扁平型電池204の充電状態によって電極の厚みが変動しやすい(図3の点線を参照)。   As described in the first embodiment, in the flat battery 204 (FIGS. 5 and 6), the negative electrode active material of the negative electrode active material layer 253 (see FIG. 6) constituting the negative electrode plate contains a graphite-based carbon material. In this case, the thickness of the electrode is likely to vary depending on the state of charge of the flat battery 204 (see the dotted line in FIG. 3).

図17は電池モジュール200表面の歪量(単位:「マイクロひずみ」)と冷却風流路200aの高さH(単位:「mm」)の関係を示す相関図である。   FIG. 17 is a correlation diagram showing the relationship between the amount of strain (unit: “micro strain”) on the surface of the battery module 200 and the height H (unit: “mm”) of the cooling air flow path 200a.

組電池1が放電を完了し、つまり各電池モジュール200を構成する各扁平型電池204(図4及び図5参照)が所定の電圧(例えば放電終止電圧)にまで放電すると、電池モジュール200表面の歪量がなくなる(歪ゼロ)。このとき、冷却風流路200aの高さHは最大高さを示す(P3点)。この放電完了の組電池1を充電し、組電池1のSOCが増加するにつれて、各電池モジュール200表面の歪量が増加し、これに伴って冷却風流路200aの高さHは低下していく(P4点)。高さHが低下すると、これに伴って各電池モジュール200の冷却効率が低下する。   When the assembled battery 1 completes discharging, that is, when each flat battery 204 (see FIGS. 4 and 5) constituting each battery module 200 is discharged to a predetermined voltage (for example, discharge end voltage), the surface of the battery module 200 is Distortion is lost (zero distortion). At this time, the height H of the cooling air flow path 200a indicates the maximum height (point P3). As this assembled battery 1 is charged and the SOC of the assembled battery 1 increases, the amount of distortion on the surface of each battery module 200 increases, and the height H of the cooling air flow path 200a decreases accordingly. (P4 point). When the height H decreases, the cooling efficiency of each battery module 200 decreases accordingly.

図16に戻り、次にステップS40にて、CPU401aは、図11のステップS7及びS8を実行する。   Returning to FIG. 16, next, in step S40, the CPU 401a executes steps S7 and S8 of FIG.

以上説明したように、本例の組電池1の冷却装置100aによれば、各電池モジュール200の歪量に基づいて推定した冷却風流路200aの高さHに基づき冷却ファン装置4のファン風量を補正し、補正後のファン風量に対応する目標デューティ比に関する信号を冷却ファン装置4のファン駆動制御部43に送出してファンモータ42に適切な電圧を印加し、これにより冷却ファン41に適切な風量の冷却風を発生させる。その結果、第1実施形態における場合と同様に、適切な冷却能力で組電池1を冷却することができる。   As described above, according to the cooling device 100a of the assembled battery 1 of this example, the fan air volume of the cooling fan device 4 is set based on the height H of the cooling air flow path 200a estimated based on the distortion amount of each battery module 200. A signal relating to the target duty ratio corresponding to the corrected fan air volume is sent to the fan drive control unit 43 of the cooling fan device 4 to apply an appropriate voltage to the fan motor 42, and thus an appropriate voltage is applied to the cooling fan 41. Generates cooling air of the air volume. As a result, as in the case of the first embodiment, the assembled battery 1 can be cooled with an appropriate cooling capacity.

《第3実施形態》
上述した第1実施形態と第2実施形態はいずれも、要するに、冷却ファン装置4のファン風量(または風速)を補正することによって、適切な冷却能力で組電池1を冷却するようにしている。
<< Third Embodiment >>
In short, in both the first embodiment and the second embodiment described above, the assembled battery 1 is cooled with an appropriate cooling capacity by correcting the fan air volume (or wind speed) of the cooling fan device 4.

しかしながら、上述した補正の対象は、冷却ファン装置4のファン風量(または風速)に代え、あるいはこれとともに、冷却ファン装置4が取り込む冷却風の温度、あるいは冷却ファン装置4から供給される冷却風の温度であってもよい。   However, the above-described correction target is the temperature of the cooling air taken in by the cooling fan device 4 or the cooling air supplied from the cooling fan device 4 instead of or together with the fan air volume (or the wind speed) of the cooling fan device 4. It may be temperature.

例えば、温度の異なる2種類の冷却風を、同一の風量(または風速)で、組電池1へ供給する場合を考えてみると、温度の高い冷却風(以下「高温風」という。)と比較して温度の低い冷却風(以下「低温風」という。)の方が冷却能力が勝っている。従って、ある冷却能力が求められている場合、低温風の方が風量を少なくすることができる。すなわち、本発明では、組電池1のSOC(第1実施形態)または各電池モジュール200の歪量(第2実施形態)に基づいて推定した冷却風流路200aの高さHに基づき、冷却ファン装置4が取り込む冷却風の温度を補正する態様も含む。   For example, when considering the case where two types of cooling air having different temperatures are supplied to the assembled battery 1 with the same air volume (or wind speed), it is compared with a cooling air having a high temperature (hereinafter referred to as “hot air”). Cooling air with lower temperature (hereinafter referred to as “cold air”) has better cooling capacity. Therefore, when a certain cooling capacity is required, the air volume can be reduced with the low temperature wind. That is, in the present invention, the cooling fan device is based on the height H of the cooling air flow path 200a estimated based on the SOC of the assembled battery 1 (first embodiment) or the distortion amount of each battery module 200 (second embodiment). The aspect which correct | amends the temperature of the cooling wind which 4 takes in is also included.

こうした態様を実現するには、例えば、冷却ファン41の下流側(図9の左側)に、エバポレータ(蒸発器)などの冷却器(図示省略)と、冷却ファン41が取り込む冷却風の温度を検出する温度センサ(図示省略)と、バッテリコントローラ400,400aからの出力に基づき前記冷却器の冷却性能を補正する制御部(図示省略)とを備えるようにすればよい。   In order to realize such a mode, for example, on the downstream side of the cooling fan 41 (left side in FIG. 9), a cooler (not shown) such as an evaporator (evaporator) and the temperature of the cooling air taken in by the cooling fan 41 are detected. And a temperature sensor (not shown) that controls the cooling performance of the cooler based on outputs from the battery controllers 400 and 400a.

この実施形態によっても、上述した第1実施形態及び第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。   Also according to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment and the second embodiment described above can be achieved.

図1は第1実施形態に係る組電池の一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of an assembled battery according to the first embodiment. 図2は図1のII−II線に沿う側面図である。FIG. 2 is a side view taken along the line II-II in FIG. 図3は図2のIII方向から見たイメージ図である。FIG. 3 is an image view seen from the III direction of FIG. 図4は図1の組電池の電池モジュールを示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a battery module of the assembled battery of FIG. 図5は図4の電池モジュールの分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 図6は図5の電池モジュールに収納される扁平型電池の一例を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing an example of a flat battery housed in the battery module of FIG. 図7は図1のVII−VII線に沿う正面図である。FIG. 7 is a front view taken along line VII-VII in FIG. 図8は図7に対応する他の実施形態の正面図である。FIG. 8 is a front view of another embodiment corresponding to FIG. 図9は第1実施形態に係る組電池の冷却装置の一例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a battery pack cooling device according to the first embodiment. 図10は第1実施形態に係る組電池の冷却装置の搭載例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of mounting the assembled battery cooling device according to the first embodiment. 図11は第1実施形態に係る補正処理を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing the correction process according to the first embodiment. 図12は組電池のSOCと冷却風流路の高さの関係を示す相関図である。FIG. 12 is a correlation diagram showing the relationship between the SOC of the battery pack and the height of the cooling air flow path. 図13は圧力損失ΔPとファン風速xの相関図である。FIG. 13 is a correlation diagram between the pressure loss ΔP and the fan wind speed x. 図14は第2実施形態に係る組電池の冷却装置の一例を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of a battery pack cooling apparatus according to the second embodiment. 図15は第2実施形態に係る一つの電池モジュール群の構成例を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing a configuration example of one battery module group according to the second embodiment. 図16は第2実施形態の補正処理を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing the correction process of the second embodiment. 図17は電池モジュール表面の歪量と冷却風流路の高さの関係を示す相関図である。FIG. 17 is a correlation diagram showing the relationship between the amount of strain on the battery module surface and the height of the cooling air flow path.

符号の説明Explanation of symbols

1…組電池
20…電池モジュール群
200…電池モジュール
200a…冷却風流路
204…扁平型電池
250…電池要素
252…集電体
253…負極活物質層(負極板)
50…スペーサ
100,100a…冷却装置(組電池の冷却装置)
4…冷却ファン装置(冷却手段)
41…冷却ファン
42…ファンモータ
43…ファン駆動制御部
44…電源
400,400a…バッテリコントローラ
401,401a…CPU(間隔推定手段、補正手段)
402,402a…メモリ
500…電圧センサ
600…温度センサ
800…歪ゲージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery pack 20 ... Battery module group 200 ... Battery module 200a ... Cooling air flow path 204 ... Flat battery 250 ... Battery element 252 ... Current collector 253 ... Negative electrode active material layer (negative electrode plate)
50 ... Spacers 100, 100a ... Cooling device (battery battery cooling device)
4. Cooling fan device (cooling means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Cooling fan 42 ... Fan motor 43 ... Fan drive control part 44 ... Power supply 400, 400a ... Battery controller 401, 401a ... CPU (space | interval estimation means, correction | amendment means)
402, 402a ... Memory 500 ... Voltage sensor 600 ... Temperature sensor 800 ... Strain gauge

Claims (3)

扁平面が対向するように複数の扁平型電池を収容した電池モジュールを、前記扁平面が対向するとともに前記電池モジュール間に冷却風流路が形成されるように複数配列した組電池を冷却する装置であって、
前記組電池に冷却風を供給する冷却手段と、
前記冷却風流路の間隔を推定する間隔推定手段と、
前記間隔推定手段により推定された前記間隔に基づいて、前記冷却手段による冷却能力を補正する補正手段とを、有する組電池の冷却装置。
An apparatus for cooling an assembled battery in which a plurality of flat batteries are accommodated so that the flat surfaces are opposed to each other so that a cooling air flow path is formed between the battery modules while the flat surfaces are opposed to each other. There,
Cooling means for supplying cooling air to the assembled battery;
An interval estimating means for estimating an interval of the cooling air flow path;
A battery pack cooling apparatus comprising: a correction unit that corrects a cooling capacity of the cooling unit based on the interval estimated by the interval estimation unit.
請求項1記載の組電池の冷却装置であって、
前記間隔推定手段は、前記組電池の充電容量に基づいて、前記間隔を推定することを特徴とする組電池の冷却装置。
The battery pack cooling device according to claim 1,
The interval estimating means estimates the interval based on a charge capacity of the assembled battery, and the assembled battery cooling device.
請求項1記載の組電池の冷却装置であって、
前記間隔推定手段は、前記電池モジュールの積層方向の変形量及び前記扁平型電池の厚み方向の変形量の少なくとも何れかに基づいて、前記間隔を推定することを特徴とする組電池の冷却装置。
The battery pack cooling device according to claim 1,
The said space | interval estimation means estimates the said space | interval based on at least any one of the deformation amount of the lamination direction of the said battery module, and the deformation amount of the thickness direction of the said flat battery, The cooling device of the assembled battery characterized by the above-mentioned.
JP2008055211A 2008-03-05 2008-03-05 Battery pack cooling device Expired - Fee Related JP5309614B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008055211A JP5309614B2 (en) 2008-03-05 2008-03-05 Battery pack cooling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008055211A JP5309614B2 (en) 2008-03-05 2008-03-05 Battery pack cooling device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009211998A true JP2009211998A (en) 2009-09-17
JP5309614B2 JP5309614B2 (en) 2013-10-09

Family

ID=41184941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008055211A Expired - Fee Related JP5309614B2 (en) 2008-03-05 2008-03-05 Battery pack cooling device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5309614B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011054353A (en) * 2009-08-31 2011-03-17 Toshiba Corp Secondary battery device, method of manufacturing secondary battery device and forklift equipped with secondary battery device
JP2013086582A (en) * 2011-10-14 2013-05-13 Toyota Motor Corp Vehicle
JP2013086581A (en) * 2011-10-14 2013-05-13 Toyota Motor Corp Vehicle
KR101527546B1 (en) * 2011-11-14 2015-06-09 주식회사 엘지화학 Battery management system and battery pack protection apparatus including the same
JP2015118799A (en) * 2013-12-18 2015-06-25 古河電池株式会社 Storage battery housing box

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002289262A (en) * 2001-03-23 2002-10-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Lithium secondary battery monitoring system
JP2005317525A (en) * 2004-03-31 2005-11-10 Honda Motor Co Ltd Exterior case of rectangular storage battery, and arrangement method thereof
JP2006048996A (en) * 2004-08-02 2006-02-16 Toyota Motor Corp Battery pack
JP2008181822A (en) * 2007-01-25 2008-08-07 Sanyo Electric Co Ltd Battery pack, and its manufacturing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002289262A (en) * 2001-03-23 2002-10-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Lithium secondary battery monitoring system
JP2005317525A (en) * 2004-03-31 2005-11-10 Honda Motor Co Ltd Exterior case of rectangular storage battery, and arrangement method thereof
JP2006048996A (en) * 2004-08-02 2006-02-16 Toyota Motor Corp Battery pack
JP2008181822A (en) * 2007-01-25 2008-08-07 Sanyo Electric Co Ltd Battery pack, and its manufacturing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011054353A (en) * 2009-08-31 2011-03-17 Toshiba Corp Secondary battery device, method of manufacturing secondary battery device and forklift equipped with secondary battery device
JP2013086582A (en) * 2011-10-14 2013-05-13 Toyota Motor Corp Vehicle
JP2013086581A (en) * 2011-10-14 2013-05-13 Toyota Motor Corp Vehicle
KR101527546B1 (en) * 2011-11-14 2015-06-09 주식회사 엘지화학 Battery management system and battery pack protection apparatus including the same
JP2015118799A (en) * 2013-12-18 2015-06-25 古河電池株式会社 Storage battery housing box

Also Published As

Publication number Publication date
JP5309614B2 (en) 2013-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10497910B2 (en) Battery module
JP5266634B2 (en) Power supply apparatus and control method thereof
EP3284122B1 (en) Adhesive tape for positioning battery cells in a battery module
JP5320953B2 (en) Battery performance detection device and control device
EP3136497B1 (en) Battery module including water cooling structure
JP4078553B2 (en) Lithium battery module for vehicles
JP4374947B2 (en) Multilayer bipolar secondary battery having a cooling tab
JP4569534B2 (en) Assembled battery
KR101983391B1 (en) Cooling Device for Battery Module and Battery Module Assembly having the same
JP4976846B2 (en) Power storage device
JP2007311124A (en) Battery pack and vehicle
JP5309614B2 (en) Battery pack cooling device
JP2013101884A (en) Secondary battery temperature estimation method and secondary battery control method
JP2006139928A (en) Battery system
US20200328388A1 (en) Battery cell venting system for electrified vehicle batteries
WO2008050736A1 (en) Electricity storage device and cooling system
US20170309870A1 (en) Multicavity Battery Module
JP4946621B2 (en) Battery mounting structure for battery unit
JP4466088B2 (en) Assembled battery
JP4438831B2 (en) Power storage device and vehicle
JP2006079987A (en) Hybrid battery system
JP2010287549A (en) Collector for bipolar secondary battery, bipolar secondary battery, battery pack, vehicle, controller for bipolar secondary battery, and control method for bipolar secondary battery
JP2006107963A (en) Bipolar battery
CN118589080A (en) Three-sided cooling of a battery pack by means of a dual-function cooling plate
JP5365119B2 (en) Battery state determination device, vehicle, and battery state determination method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130604

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130617

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees