JP2010033799A - Energy storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の蓄電ユニットの温度調節を効率良く行うことができる蓄電装置に関するものである。 The present invention relates to a power storage device capable of efficiently adjusting the temperature of a plurality of power storage units.
二次電池は、充放電によって発熱し、二次電池の温度が所定値を超える場合には、二次電池の出力特性が劣化してしまうことが知られている。そこで、二次電池に対して冷却用の空気を供給して二次電池の温度上昇を抑制するようにしている(例えば、特許文献1,2参照)。 It is known that the secondary battery generates heat due to charging / discharging, and the output characteristics of the secondary battery deteriorate when the temperature of the secondary battery exceeds a predetermined value. Therefore, cooling air is supplied to the secondary battery to suppress the temperature rise of the secondary battery (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載の電源装置では、組電池を収容した電池ケースと、電子部品とを重ねて配置した構成において、組電池及び電子部品の間に位置する送風ダクトに冷却用の空気を流すことにより、組電池及び電子部品を冷却するようにしている。
特許文献1では、1つの組電池と電子部品との配置関係についてだけ記載されている。すなわち、特許文献1では、複数の蓄電ユニットを用いた場合において、各蓄電ユニットの温度を効率良く調節するための構造については何ら開示されていない。また、特許文献1に記載の電子部品に相当する発熱体を、複数の蓄電ユニットとともに配置する場合において、複数の蓄電ユニット及び発熱体の位置関係についても、特許文献1には開示されていない。 In Patent Document 1, only the arrangement relationship between one assembled battery and an electronic component is described. That is, Patent Document 1 does not disclose any structure for efficiently adjusting the temperature of each power storage unit when a plurality of power storage units are used. Further, in the case where a heating element corresponding to the electronic component described in Patent Document 1 is arranged together with a plurality of power storage units, the positional relationship between the plurality of power storage units and the heat generating elements is not disclosed in Patent Document 1.
本発明の目的は、複数の蓄電ユニットにおける温度を効率良く調節することができる蓄電装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the electrical storage apparatus which can adjust the temperature in a some electrical storage unit efficiently.
本願第1の発明は、第1及び第2の蓄電ユニットが並んで配置された蓄電装置であって、各蓄電ユニットが、複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールと、蓄電素子との間で熱交換を行う熱交換媒体を蓄電モジュールに対して供給する供給ダクトと、蓄電素子との間で熱交換された熱交換媒体を排出させる排出ダクトと、を有している。そして、第1及び第2の蓄電ユニットにおける排出ダクトを、隣り合って配置している。 The first invention of the present application is a power storage device in which the first and second power storage units are arranged side by side, and each power storage unit performs heat exchange between a power storage module having a plurality of power storage elements and a power storage element. A supply duct for supplying the heat exchange medium to the power storage module, and a discharge duct for discharging the heat exchange medium heat-exchanged between the power storage elements. And the discharge duct in the 1st and 2nd electrical storage unit is arrange | positioned adjacently.
ここで、第1及び第2の蓄電ユニットにおける排出ダクトの間に、通電によって発熱可能な発熱体を配置することができる。これにより、発熱体から発生した熱が、各蓄電ユニットにおける供給ダクトに到達するのを抑制することができる。特に、供給ダクトを用いて、冷却用の熱交換媒体を供給させる場合には、発熱体からの熱によって熱交換媒体が温められてしまうのを抑制できる。これにより、冷却用の熱交換媒体を用いて、各蓄電ユニットにおける蓄電モジュールを効率良く冷却させることができる。 Here, a heating element capable of generating heat by energization can be disposed between the discharge ducts in the first and second power storage units. Thereby, it is possible to suppress the heat generated from the heating element from reaching the supply duct in each power storage unit. In particular, when a cooling heat exchange medium is supplied using the supply duct, it is possible to suppress the heat exchange medium from being warmed by heat from the heating element. Thereby, the electrical storage module in each electrical storage unit can be efficiently cooled using the heat exchange medium for cooling.
なお、発熱体としては、例えば、第1及び第2の蓄電ユニットの充放電に関する制御に用いられる電子機器がある。また、第1及び第2の蓄電ユニットにおける蓄電モジュールは、電気的に並列に接続することができる。 In addition, as a heat generating body, there exists an electronic device used for control regarding charging / discharging of the 1st and 2nd electrical storage unit, for example. In addition, the power storage modules in the first and second power storage units can be electrically connected in parallel.
一方、第2の蓄電ユニットに対して第1の蓄電ユニットの側とは反対側において、第2の蓄電ユニットと隣り合うように第3の蓄電ユニットを配置することができる。ここで、第3の蓄電ユニットは、複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールと、蓄電素子との間で熱交換を行う熱交換媒体を蓄電モジュールに供給する供給ダクトと、蓄電素子との間で熱交換された熱交換媒体を排出させる排出ダクトと、を有している。そして、第3の蓄電ユニットにおける供給ダクトを、第2の蓄電ユニットにおける供給ダクトと隣り合うように配置することができる。 On the other hand, the third power storage unit can be arranged adjacent to the second power storage unit on the side opposite to the first power storage unit with respect to the second power storage unit. Here, the third power storage unit includes a power storage module having a plurality of power storage elements, a supply duct that supplies a heat exchange medium that performs heat exchange with the power storage elements to the power storage module, and heat between the power storage elements. And a discharge duct for discharging the exchanged heat exchange medium. Then, the supply duct in the third power storage unit can be disposed adjacent to the supply duct in the second power storage unit.
このように、第2及び第3の蓄電ユニットにおける供給ダクトを隣り合って配置させることにより、熱交換媒体を用いて蓄電ユニットを冷却する際に、各供給ダクトを通過する熱交換媒体が温められてしまうのを抑制することができる。すなわち、供給ダクト及び排出ダクトを隣り合って配置させた場合のように、排出ダクトの熱が供給ダクトに伝わってしまうのを防止することができる。 Thus, by arranging the supply ducts in the second and third power storage units next to each other, when the power storage unit is cooled using the heat exchange medium, the heat exchange medium passing through each supply duct is warmed. Can be suppressed. That is, it is possible to prevent the heat of the discharge duct from being transmitted to the supply duct as in the case where the supply duct and the discharge duct are arranged adjacent to each other.
また、第3の蓄電ユニットにおいて、排出ダクトを、蓄電モジュールに対して、車両の内燃機関で発生した燃焼ガスを排出させる排気管の側に位置させることができる。これにより、排気管の熱を、排出ダクトを介して排出させることができ、排気管の熱が蓄電モジュールに伝達されるのを抑制することができる。なお、第3の蓄電ユニットにおける蓄電モジュールは、第1及び第2の蓄電ユニットにおける蓄電モジュールに対して、電気的に並列に接続することができる。 In the third power storage unit, the exhaust duct can be positioned on the side of the exhaust pipe that discharges the combustion gas generated in the internal combustion engine of the vehicle with respect to the power storage module. Thereby, the heat of an exhaust pipe can be discharged | emitted via an exhaust duct, and it can suppress that the heat of an exhaust pipe is transmitted to an electrical storage module. Note that the power storage module in the third power storage unit can be electrically connected in parallel to the power storage modules in the first and second power storage units.
本願第2の発明である蓄電装置は、第1及び第2の蓄電ユニットと、第1及び第2の蓄電ユニットの間に配置され、通電によって発熱可能な発熱体と、を有している。各蓄電ユニットは、複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールと、蓄電素子との間で熱交換を行う熱交換媒体を蓄電モジュールに供給する供給ダクトと、蓄電素子との間で熱交換された熱交換媒体を排出させる排出ダクトと、を有している。そして、第1及び第2の蓄電ユニットにおける供給ダクトを、発熱体を挟む位置に配置している。 The power storage device according to the second invention of the present application includes first and second power storage units, and a heating element that is disposed between the first and second power storage units and can generate heat when energized. Each power storage unit includes a power storage module having a plurality of power storage elements, a supply duct that supplies a heat exchange medium that performs heat exchange with the power storage elements, and a heat exchange that is heat-exchanged between the power storage elements. A discharge duct for discharging the medium. And the supply duct in the 1st and 2nd electrical storage unit is arrange | positioned in the position which pinches | interposes a heat generating body.
ここで、熱交換媒体としては、蓄電モジュールの加温に用いられる気体を用いることができる。また、発熱体としては、例えば、第1及び第2の蓄電ユニットの充放電に関する制御に用いられる電子機器がある。 Here, as the heat exchange medium, a gas used for heating the power storage module can be used. Moreover, as a heat generating body, there exists an electronic device used for control regarding charging / discharging of the 1st and 2nd electrical storage unit, for example.
本発明によれば、複数の蓄電ユニットを備えた構成において、各蓄電ユニットにおける蓄電モジュールの温度調節を効率良く行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the structure provided with the several electrical storage unit, the temperature control of the electrical storage module in each electrical storage unit can be performed efficiently.
本願第1の発明では、第1及び第2の蓄電ユニットにおける排出ダクトを隣り合うように配置しているため、供給ダクト及び排出ダクトを隣り合って配置させた場合のように、排出ダクトの熱が供給ダクトに伝わってしまうのを防止することができる。ここで、熱交換媒体を用いて蓄電モジュールの冷却を行う場合には、各供給ダクトを通過する熱交換媒体が温められてしまうのを防止でき、各蓄電モジュールを効率良く冷却することができる。 In the first invention of the present application, since the discharge ducts in the first and second power storage units are arranged adjacent to each other, the heat of the discharge duct is the same as when the supply duct and the discharge duct are arranged adjacent to each other. Can be prevented from being transmitted to the supply duct. Here, when the power storage module is cooled using the heat exchange medium, the heat exchange medium passing through each supply duct can be prevented from being warmed, and each power storage module can be efficiently cooled.
本願第2の発明では、第1及び第2の蓄電ユニットにおける供給ダクトを、発熱体を挟むように配置しているため、発熱体で発生した熱を、各供給ダクトを介して蓄電モジュールに与えることができる。ここで、熱交換媒体を用いて蓄電モジュールを温める場合には、発熱体の熱も用いることができるため、蓄電モジュールを効率良く温めることができる。 In the second invention of the present application, since the supply ducts in the first and second power storage units are arranged so as to sandwich the heat generating element, the heat generated by the heat generating element is given to the power storage module via each supply duct. be able to. Here, when the power storage module is heated using the heat exchange medium, the heat of the heating element can also be used, so that the power storage module can be efficiently heated.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明の実施例1である電池パック(蓄電装置)について、図1及び図2を用いて説明する。ここで、図1は、本実施例の電池パックの構成を示す概略図であり、図2は、本実施例の電池パックの内部構成を示す上面図である。図1及び図2において、X軸、Y軸及びZ軸は、互いに直交する軸であり、Z軸は、重力方向に相当する軸である。なお、他の図面においても同様である。 A battery pack (power storage device) that is Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the battery pack of this embodiment, and FIG. 2 is a top view showing the internal configuration of the battery pack of this embodiment. 1 and 2, an X axis, a Y axis, and a Z axis are axes orthogonal to each other, and the Z axis is an axis corresponding to the direction of gravity. The same applies to other drawings.
本実施例の電池パック1は、車両(不図示)に搭載されている。具体的には、電池パック1は、車両のフロアパネルやフレームに固定される。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車とは、電池パック1の他に、車両の走行に用いられるエネルギを出力する、内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車である。また、電気自動車は、電池パック1の出力だけを用いて走行する車である。本実施例の電池パック1は、放電によって車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として充電したりする。なお、車両の外部からの電力供給を受けて充電を行うこともできる。 The battery pack 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle (not shown). Specifically, the battery pack 1 is fixed to a vehicle floor panel or frame. Such vehicles include hybrid vehicles and electric vehicles. In addition to the battery pack 1, the hybrid vehicle is a vehicle provided with other power sources such as an internal combustion engine and a fuel cell that output energy used for traveling of the vehicle. The electric vehicle is a vehicle that travels using only the output of the battery pack 1. The battery pack 1 according to the present embodiment outputs energy used for running the vehicle by discharging, or charges kinetic energy generated during braking of the vehicle as regenerative power. It is also possible to perform charging by receiving power supply from the outside of the vehicle.
電池パック1は、図1に示すように、第1の電池ユニット(第1の蓄電ユニット)2と、第2の電池ユニット(第2の蓄電ユニット)3と、第1及び第2の電池ユニット2,3の間に配置された機器(発熱体)4とを有している。ここで、第1及び第2の電池ユニット2,3及び機器4は、パックケース11(図2参照)によって覆われている。
As illustrated in FIG. 1, the battery pack 1 includes a first battery unit (first power storage unit) 2, a second battery unit (second power storage unit) 3, and first and second battery units. And a device (heating element) 4 disposed between 2 and 3. Here, the 1st and
第1の電池ユニット2は、電池モジュール21と、電池モジュール21の両側に配置された吸気ダクト(供給ダクト)22及び排気ダクト(排出ダクト)23とを有している。吸気ダクト22は、図2に示すように、電池パック1の外部に存在する空気を電池モジュール21に供給するために用いられる。具体的には、車両の室内に存在する空気を、吸気ダクト22を介して電池モジュール21に供給することができる。ここで、ファンを駆動することにより、車室内に存在する空気を吸気ダクト22に取り込むことができる。車両の室内とは、乗車者が乗車する空間や、荷物等を収容するための空間(いわゆる、ラゲージルーム)を意味する。
The
なお、図1及び図2では、電池パック1内に配置される吸気ダクト22だけを示しており、実際には、吸気ダクト22に対して、空気の吸気路を構成する他の吸気ダクト(不図示)が接続されている。具体的には、他の吸気ダクトの一端に形成された開口部が、車室内に面しており、車室内に存在する空気を取り込むことができるようになっている。ここで、他の吸気ダクトに、空気を取り込ませるためのファンを設けることができる。なお、本実施例では、電池パック1の内部に空気を供給するようにしているが、空気以外の気体を用いることもできる。
1 and 2 show only the
吸気ダクト22は、図2に示すように、電池モジュール21と向かい合う面に複数の開口部22aを有しており、吸気ダクト22内に取り込まれた空気を、各開口部22aを介して電池モジュール21に向かわせる。ここで、開口部22aの数は、適宜設定することができる。すなわち、吸気ダクト22内に取り込まれた空気が、開口部22aを通過して電池モジュール21に移動できればよい。なお、図2の点線で示す矢印は、空気の流れる方向を示している。
As shown in FIG. 2, the
電池モジュール21は、複数の単電池50を有している。具体的には、図2に示すように、複数の単電池50がX方向で並んで配置され、X方向に並んで配置された単電池50の列がY方向に並んで配置されている。電池モジュール21は、吸気ダクト22、排気ダクト23及び、電池パック1のパックケース11によって囲まれた空間内に収容されている。電池モジュール21の具体的な構成については、後述する。
The
吸気ダクト22の開口部22aから電池モジュール21に向かった空気は、電池モジュール21のうち、隣り合う単電池50の間を通過して、排気ダクト23の側に向かう。このとき、吸気ダクト22から供給された空気は、単電池50との間で熱交換を行うことにより、単電池50の温度を調節することができる。
The air from the opening 22 a of the
排気ダクト23は、電池モジュール21に供給された空気を電池パック1の外部に排出させるために用いられる。排気ダクト23は、図2に示すように、電池モジュール21と向かい合う面に複数の開口部23aを有しており、電池モジュール21からの空気を、各開口部23aを介して取り込むようになっている。ここで、開口部23aの数は、適宜設定することができる。すなわち、電池モジュール21からの空気が、開口部23aを通過して排気ダクト23内に移動できればよい。
The
図1及び図2では、電池パック1内に配置される排気ダクト23だけを示しており、実際には、排気ダクト23に対して、空気の排気路を構成する他の排気ダクト(不図示)が接続されている。具体的には、他の排気ダクトの一端に形成された開口部が、車両の外部に面しており、電池モジュール21からの空気を車両の外部に排出させるようになっている。
1 and 2 show only the
なお、本実施例では、電池パック1の外部に存在する空気が取り込まれる吸気路にファンを設けているが、電池パック1の外部に空気を排出させる排気路にファンを設けることもできる。この場合であっても、ファンを駆動することにより、電池パック1の内部に空気を取り込ませることができる。 In the present embodiment, the fan is provided in the intake passage where the air existing outside the battery pack 1 is taken in. However, the fan may be provided in the exhaust passage for discharging the air to the outside of the battery pack 1. Even in this case, air can be taken into the battery pack 1 by driving the fan.
第2の電池ユニット3は、第1の電池ユニット2と同様の構成となっており、電池モジュール31と、電池モジュール31の両側に配置された吸気ダクト(供給ダクト)32及び排気ダクト(排出ダクト)33とを有している。
The
吸気ダクト32は、電池モジュール31と向かう合う面において、複数の開口部32aを有している。そして、吸気ダクト32内に取り込まれた空気は、各開口部32aを通過して電池モジュール31に到達する。
The
電池モジュール31は、電池モジュール21と同様に複数の単電池50で構成されている。吸気ダクト32からの空気は、電池モジュール31のうち、隣り合う単電池50の間を通過して排気ダクト33の側に向かう。このとき、吸気ダクト32から供給された空気は、単電池50との間で熱交換を行うことになる。
The
排気ダクト33は、電池モジュール31と向かい合う面において、複数の開口部33aを有している。そして、電池モジュール31からの空気は、各開口部33aを通過して排気ダクト33内に取り込まれる。
The
ここで、吸気ダクト22,32に接続される他の吸気ダクトとしては、1つの吸気ダクトを用いたり、各吸気ダクト22,32に対応した2つの吸気ダクトを用いたりすることができる。1つの吸気ダクトを用いる場合には、この吸気ダクトを分岐させた状態で各吸気ダクト22,32に接続すればよい。同様に、排気ダクト23,33に接続される他の排気ダクトとしては、1つの排気ダクトを用いたり、各排気ダクト23,33に対応した2つの排気ダクトを用いたりすることができる。1つの排気ダクトを用いる場合には、この排気ダクトを分岐させた状態で各排気ダクト23,33に接続すればよい。
Here, as another intake duct connected to the
第1及び第2の電池ユニット2,3の間には、所定のスペースが設けられており、このスペースには、機器4が配置されている。機器4としては、例えば、各電池モジュール21,31に電気的に接続されたシステムリレー、各電池モジュール21,31の出力を昇圧させるためのDC/DCコンバータ、各電池モジュール21,31における電流値や電圧値を検出するためのセンサ、各電池モジュール21,31の出力を外部に取り出すためのケーブル(総プラスケーブル及び総マイナスケーブル)といったものがある。なお、機器4は、上述したものに限るものではなく、電池パック1の内部に配置され、通電によって発熱するものであればよい。
A predetermined space is provided between the first and
ここで、第1の電池ユニット2のうち、機器4が配置されている側には、排気ダクト23が位置している。また、第2の電池ユニット3のうち、機器4が配置されている側には、排気ダクト33が位置している。すなわち、機器4は、排気ダクト23,33によって挟まれた状態となっている。
Here, the
なお、本実施例では、図2に示すように、第1の電池ユニット2のうち、X方向で向かい合う2つの面に対して、空気の取込口及び排出口をそれぞれ設けているが、これに限るものではない。具体的には、第1の電池ユニット2のうち、1つの面に対して、空気の取込口及び排出口を設けることができる。この場合において、吸気ダクト22内における空気の移動方向と、排気ダクト23内における空気の移動方向とは、互いに逆の方向となる。なお、本実施例の構成では、図2に示すように、吸気ダクト22内における空気の移動方向と、排気ダクト23内における空気の移動方向とが、同一方向(図2の下方向)となっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the air intake port and the air discharge port are provided on the two surfaces of the
第2の電池ユニット3についても、1つの面に対して、空気の取込口及び排出口を設けることができる。この場合において、吸気ダクト32内における空気の移動方向と、排気ダクト33内における空気の移動方向とは、互いに逆の方向となる。なお、本実施例の構成では、図2に示すように、吸気ダクト32内における空気の移動方向と、排気ダクト33内における空気の移動方向とが、同一方向(図2の下方向)となっている。
The
次に、電池モジュール21における一部の構成について、図3を用いて説明する。ここで、図3は、電池モジュール21における一部の構成を示す分解斜視図である。本実施例の電池モジュール21は、図3に示す構成を複数有している。具体的には、図3に示す構成が、Y方向に並んで配置されており、電池モジュール21に含まれるすべての単電池50が電気的に直列に接続されている。なお、図3に示す構成だけで、電池モジュール21を構成することもできる。また、電池モジュール31は、電池モジュール21と同様の構成となっている。
Next, a part of the configuration of the
電池モジュール21は、複数の単電池50がX方向に並んで配置された組電池51を有している。単電池50としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池(いわゆる蓄電素子)が用いられている。なお、二次電池の代わりに、蓄電素子としての電気二重層キャパシタを用いることもできる。また、本実施例では、図3に示すように、いわゆる角形の単電池50を用いているが、円筒形といった他の形状の単電池を用いることもできる。すなわち、上述した吸気ダクト22及び排気ダクト23を用いて、単電池50に対する空気の供給及び排出を行わせることができればよく、単電池50の形状は適宜設定することができる。
The
X方向で隣り合う単電池50の間には、単電池50の表面に、吸気ダクト22からの空気を導くためのスペーサ52が配置されている。スペーサ52は、X方向で隣り合う単電池50の間に空気を通過させるための通路を形成している。なお、スペーサ52は、ポリプロピレン等の樹脂によって形成することができる。
A
電池モジュール21に空気を供給すると、隣り合う単電池50の間において、スペーサ52によって形成された空間部に空気が流れ込む。隣り合う単電池50の間に導かれた空気は、各単電池50との間で熱交換を行う。
When air is supplied to the
ここで、単電池50は充放電によって発熱するが、単電池50に空気を接触させることにより、単電池50及び空気の間で熱交換が行われ、単電池50の熱が空気に伝達される。熱を持った空気は、スペーサ52によって形成された通路の外部に移動して、排気ダクト23に取り込まれる。ここで、空気を用いて単電池50の熱を奪うことにより、単電池50を冷却することができ、単電池50の温度上昇を抑制することができる。
Here, the
一方、単電池50が過度に冷却された場合には、吸気ダクト22を介して電池モジュール21に加温用の空気を供給することにより、単電池50を温めることができる。すなわち、電池モジュール21に供給された加温用の空気は、単電池50との間で熱交換を行うことにより、単電池50に対して熱を与えることができる。単電池50に熱を与えた空気は、スペーサ52によって形成された通路の外部に移動して、排気ダクト23に取り込まれる。
On the other hand, when the
単電池50は、所定の温度範囲内において所望の出力特性が得られることが知られている。すなわち、単電池50の温度が所定温度範囲の下限値よりも低かったり、所定温度範囲の上限値よりも高かったりする場合には、単電池50の出力特性が劣化してしまう。そこで、上述したように単電池50に対して空気を供給して単電池50を冷却すれば、温度上昇に伴う単電池50の出力低下を抑制することができる。また、単電池50に空気を供給して単電池50を温めれば、温度低下に伴う単電池50の出力低下を抑制することができる。
It is known that the
各単電池50の上部には、正極端子50a及び負極端子50bが設けられている。これらの端子50a,50bは、単電池50の内部に収容された発電要素に接続されている。ここで、発電要素とは、充放電が可能な要素であり、例えば、正極板、負極板及びセパレータによって構成されており、公知の構成を適宜、適用することができる。
A
ここで、正極板としては、アルミニウム等の金属(合金を含む)で形成された集電板の表面に、活物質を含む正極層を形成したものを用いることができる。負極板としては、アルミニウム等の金属(合金を含む)で形成された集電板の表面に、活物質を含む負極層を形成したものを用いることができる。より具体的には、ニッケル水素電池では、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、MmNi(5−x−y−z)AlxMnyCoz(Mm:ミッシュメタル)等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、リチウムイオン電池では、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。なお、正極層及び負極層には、活物質の他にも、導電剤等を含めることができる。 Here, as a positive electrode plate, what formed the positive electrode layer containing an active material on the surface of the current collecting plate formed with metals (an alloy is included), such as aluminum, can be used. As the negative electrode plate, a plate in which a negative electrode layer containing an active material is formed on the surface of a current collector plate formed of a metal (including an alloy) such as aluminum can be used. More specifically, in a nickel metal hydride battery, nickel oxide is used as the active material for the positive electrode layer, and MmNi (5-xyz) Al x Mn y Co z (Mm: A hydrogen storage alloy such as (Misch metal) can be used. In the lithium ion battery, a lithium-transition metal composite oxide can be used as the active material for the positive electrode layer, and carbon can be used as the active material for the negative electrode layer. Note that the positive electrode layer and the negative electrode layer can contain a conductive agent in addition to the active material.
各単電池50における正極端子50aは、他の単電池50における負極端子50bと、バスバー(不図示)を介して電気的及び機械的に接続されている。また、各単電池50における負極端子50bは、他の単電池50における正極端子50aと、バスバー(不図示)を介して電気的及び機械的に接続されている。このように各単電池50の端子50a,50bが電気的に接続されることにより、電池モジュール21を構成する複数の単電池50は電気的に直列に接続されることになる。なお、電気的に並列に接続された単電池50が含まれていてもよい。
The
組電池51のX方向における両端には、組電池51を構成する複数の単電池50を狭持するための一対のエンドプレート53が配置されている。エンドプレート53は、強度を確保するために所定の厚さ(X方向の長さ)を有しているとともに、軽量化を図るために、開口部53aが形成されている。
A pair of
また、エンドプレート53には穴部53bが形成されており、この穴部53bに対してボルト等の締結部材(不図示)を挿入することによって、エンドプレート53(電池モジュール21)を、電池パック1のパックケースに固定することができる。なお、組電池51を構成する複数の単電池50のうち、一部の単電池50にも、ボルト等の締結部材を取り付けるための穴部が形成されている。
Further, a
また、一対のエンドプレート53には、上下方向(Z方向)から一対の拘束バンドが固定される。一対の拘束バンドは、具体的には、単電池50の配列方向(X方向)に延びるアッパー拘束バンド54a及びロアー拘束バンド54bで構成されている。そして、組電池51及びエンドプレート53に対して、2つのアッパー拘束バンド54aと、2つのロアー拘束バンド54bとが固定される。
In addition, a pair of restraining bands are fixed to the pair of
アッパー拘束バンド54aの両端部54a1は、曲げ形成されており、エンドプレート53の面に沿って配置されている。また、ロアー拘束バンド54bの両端部54b1は、曲げ形成されており、エンドプレート53の面に沿って配置されている。アッパー拘束バンド54aにおける端部54a1と、ロアー拘束バンド54bにおける端部54b1は、リベット(不図示)によって接続される。これにより、組電池51及びエンドプレート53は、アッパー拘束バンド54a及びロアー拘束バンド54bによって拘束されることになる。また、エンドプレート53を介して、複数の単電池50を互いに近づける方向に作用する力が発生する。
Both
なお、組電池51を拘束する構成は、上述した構成に限るものではない。すなわち、組電池51の両端に配置される一対のエンドプレート53に対して、単電池50を互いに近づける方向に作用させる力を与える構造であればよい。一方、円筒形の単電池50を用いた場合には、隣り合う単電池50を、所定の間隔を空けた状態で支持できる構造であればよい。具体的には、各単電池50の両端部を支持プレートによって支持する構造とすることができる。
In addition, the structure which restrains the assembled
本実施例では、上述したように、機器4を挟む位置に排気ダクト23,33を配置している。ここで、機器4を挟む位置に吸気ダクト22,32を配置した場合には、吸気ダクト22,32内に取り込まれた空気が、機器4からの熱を受けて温められてしまうことがある。すなわち、機器4は、発熱素子を含むため、機器4と隣り合って配置された吸気ダクト22,32は、機器4からの熱を受けて温められてしまうことがある。
In the present embodiment, as described above, the
吸気ダクト22,32内の空気は、電池モジュール21,31に供給されることになるが、機器4によって吸気ダクト22,32内の空気が温められてしまうと、電池モジュール21,31に対して、温められた空気が供給されてしまう。ここで、吸気ダクト22,32に取り込んだ空気によって、電池モジュール21,31を冷却しようとする場合には、温められた空気によって、電池モジュール21,31の冷却効率が低下してしまう。
The air in the
そこで、本実施例では、機器4を挟む位置に排気ダクト23,33を配置し、機器4から離れた位置に吸気ダクト22,32を配置している。これにより、吸気ダクト22,32に取り込まれた空気が、機器4の熱によって温められてしまうのを抑制できる。そして、吸気ダクト22,32に取り込まれた空気を用いて電池モジュール21,31の冷却を行う場合において、電池モジュール21,31の冷却効率が低下してしまうのを抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
すなわち、本実施例では、電池モジュール21,31に対して冷却性能に優れた空気、言い換えれば、熱を持っていない空気を供給することができるため、電池モジュール21,31の冷却効率が低下してしまうのを抑制することができる。
That is, in the present embodiment, air with excellent cooling performance, in other words, air that does not have heat can be supplied to the
一方、機器4で発生した熱は、排気ダクト23,33に取り込まれた空気に伝達されることになるが、排気ダクト23,33内の空気は、電池パック1の外部に排出されるため、機器4からの熱も一緒に排出させることができる。これにより、機器4の熱が、電池モジュール21,31に伝達されるのを抑制することができる。
On the other hand, the heat generated in the
なお、本実施例では、電池ユニット2,3における排気ダクト23,33の間に、機器4を配置しているが、機器4を配置しなくてもよい。すなわち、電池ユニット2,3における排気ダクト23,33を隣り合って配置するだけでもよい。
In the present embodiment, the
ここで、電池ユニット2における吸気ダクト22と、電池ユニット3における排気ダクト33とを隣り合って配置した場合には、吸気ダクト22内の空気が、排気ダクト33からの熱を受けて温められてしまうことがある。すなわち、排気ダクト33内に空気は、電池モジュール31との熱交換によって熱を持った状態となっているため、この熱が、吸気ダクト22に伝達されてしまうことがある。
Here, when the
そこで、電池ユニット2,3における排気ダクト23,33を隣り合って配置させることにより、電池モジュール21,31における冷却効率が低下してしまうのを抑制することができる。
Therefore, by arranging the
次に、本実施例の変形例について説明する。本変形例では、機器4の両側に吸気ダクト22,32を配置するものである。
Next, a modification of the present embodiment will be described. In this modification,
本実施例では、吸気ダクト22,32に取り込まれた空気を用いて電池モジュール21,31を主に冷却させるようにしている。ここで、吸気ダクト22,32に取り込まれた空気を用いて電池モジュール21,31を主に温める場合には、本実施例と逆の構成とすることが好ましい。具体的には、本実施例の構成に対して、吸気ダクト22,32の位置と、排気ダクト23,33の位置とを逆の関係とすることができる。本変形例では、吸気ダクト22,32が機器4と隣り合って配置されるため、吸気ダクト22,32に取り込まれた空気は、発熱した機器4からの熱を受けて温められることになる。
In the present embodiment, the
そして、温められた空気は、吸気ダクト22,32の開口部22a,32aを通過して電池モジュール21,31に到達する。これにより、電池モジュール21,31は、温められた空気からの熱を受けて温められることになる。ここで、電池モジュール21,31が過度に冷却される環境においては、電池モジュール21,31を温めたほうがよい。電池モジュール21,31は、充放電によって発熱するが、この発熱によっても電池モジュール21,31の温度が上昇しにくい環境では、電池モジュール21,31を更に温めたほうがよい。すなわち、単電池50の温度が、上述した所定温度範囲の下限値よりも低くなりやすい環境では、単電池50を積極的に温めたほうがよい。
The warmed air passes through the
そこで、本変形例では、機器4で発生した熱を用いて電池モジュール21,31を温めることにより、電池モジュール21,31の出力特性が温度低下に起因して劣化してしまうのを抑制することができる。なお、各電池モジュール21,31との間で熱交換された空気は、開口部23a,33aを介して排気ダクト23,33に取り込まれ、電池パック1の外部に排出されることになる。
Therefore, in the present modification, by heating the
次に、本発明の実施例2である電池パックについて、図4を用いて説明する。ここで、図4は、本実施例の電池パックを備えた車両の断面図である。なお、実施例1で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。
Next, a battery pack that is
車両100の室内には、乗員が座るためのシート101が配置されている。図4では、車室内の後方に配置されるリアシート101を示している。また、リアシート101に対して、車両の後方には、ラゲージルーム(トランクルーム)102が設けられている。ここで、リアシート101が配置された空間とラゲージルーム102は、互いにつながっていてもよいし、特定の部材によって仕切られていてもよい。
A
フロアパネル103は、車両100の前後方向(X方向)に延びる一対のサイドメンバ104に固定されている。一対のサイドメンバ104には、車両100の左右方向(Y方向)に延びるクロスメンバ(不図示)が接続されている。ここで、サイドメンバ104及びクロスメンバは、車両100の骨格を構成するフレームとなる。また、フロアパネル103には、凹部103aが形成されており、凹部103aには、3つの電池ユニット2,3,6が配置されている。この凹部103aは、スペアタイヤを収容するための空間部として設けられていることがある。なお、本実施例では、凹部103aに3つの電池ユニット2,3,6を配置しているが、これに限るものではない。すなわち、電池ユニット2,3,6の搭載位置は、適宜設定することができる。
電池ユニット2,3は、実施例1で説明した構成と同じである。すなわち、電池ユニット2,3の間には、機器4が配置されており、機器4を挟む位置には、電池ユニット2,3における排気ダクト23,33が配置されている。ここで、実施例1における機器4は、電池ユニット2,3の制御等に用いられる部品を含んでいるが、本実施例における機器4は、電池ユニット2,3の制御等に用いられる部品だけでなく、後述する電池ユニット6の制御等に用いられる部品も含んでいる。
The
電池ユニット(第3の蓄電ユニット)6は、実施例1で説明した電池ユニット2,3と同様の構成となっており、複数の単電池50からなる電池モジュール61と、電池モジュール61の両側に配置された吸気ダクト(供給ダクト)62及び排気ダクト(排出ダクト)63を有している。そして、本実施例の電池パックは、機器4及び電池ユニット2,3,6によって構成されている。
The battery unit (third power storage unit) 6 has the same configuration as the
電池ユニット6における吸気ダクト62は、電池ユニット3における吸気ダクト32と隣り合って配置されている。また、電池ユニット6における排気ダクト63は、電池モジュール61に対して、車両100に搭載された排気管105の側に位置するように配置されている。
The
排気管105は、車両100の内燃機関(不図示)から排出された燃焼ガスを車両100の外部に排出させるために設けられている。そして、排気管105は、フロアパネル103の凹部103aと隣り合う位置に配置されている。ここで、排気管105には、マフラーや排気ガス浄化装置を設けることができる。
The
電池ユニット2,3,6における電池モジュール21,31,61は、電気的に直列に接続することもできるし、電気的に並列に接続することもできる。電池モジュール21,31,61を電気的に直列に接続した場合には、各電池モジュール21,31,61の出力(電圧値)を合計した出力を得ることができる。また、電池モジュール21,31,61を電気的に並列に接続した場合には、各電池モジュール21,31,61の出力を独立して用いることができる。
The
排気管105は、内燃機関からの燃焼ガスが通過するため、高温となることが多い。ここで、電池モジュール61に対して排気管105の側に吸気ダクト62を配置させると、吸気ダクト62に取り込まれた空気が排気管105からの熱の影響を受けて温められてしまうことがある。この場合には、熱を持った空気が電池モジュール61に供給されてしまう。ここで、吸気ダクト62に取り込まれた空気を用いて電池モジュール61を冷却しようとする場合には、温められた空気によって、電池モジュール61の冷却効率が低下してしまう。
The
そこで、本実施例では、電池モジュール61に対して排気管105の側とは反対側、言い換えれば、電池ユニット3の側に吸気ダクト62を配置している。すなわち、吸気ダクト62を排気管105から離れた位置に配置している。これにより、吸気ダクト62に取り込まれた空気が排気管105の熱によって温められてしまうのを抑制でき、熱を持った空気が電池モジュール61に到達してしまうのを抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, the
また、電池ユニット6の吸気ダクト62は、電池ユニット3の吸気ダクト32と隣り合って配置されているため、吸気ダクト32からの熱を受けることもない。言い換えれば、吸気ダクト32は、吸気ダクト62からの熱を受けることもない。このように、本実施例では、電池モジュール31,61に対して冷却性能に優れた空気、言い換えれば、熱を持っていない空気を供給することができるため、電池モジュール31,61の冷却効率が低下してしまうのを抑制することができる。
Further, since the
さらに、電池ユニット6の排気ダクト63は、電池モジュール61との間で熱交換が行われた後の空気を排出しているが、この際に、排気管105からの熱も排気ダクト63内の空気を介して排出している。これにより、排気管105の熱が電池モジュール61に到達してしまうのを抑制することができる。
Further, the
上述したように、本実施例の電池パックでは、3つの電池モジュール21,31,61に対して冷却性能に優れた空気を供給させることができ、各電池モジュール21,31,61を効率良く冷却することができる。
As described above, in the battery pack of the present embodiment, air having excellent cooling performance can be supplied to the three
なお、本実施例では、3つの電池ユニット2,3,6を用いた場合について説明したが、4つの以上の電池ユニットを用いた場合であっても、本発明を適用することができる。すなわち、複数の電池ユニットを並列に配置した構成において、隣り合って配置された2つの電池ユニットにおける吸気ダクトが隣り合って配置されるようにすればよい。言い換えれば、隣り合って配置された2つの電池ユニットにおける排気ダクトが隣り合って配置されるようにすればよい。そして、通電によって発熱する機器4を、電池ユニットの間に位置させる場合には、隣り合って配置された排気ダクトの間に機器4を位置させればよい。
In the present embodiment, the case where three
次に、本実施例の変形例について説明する。本変形例では、電池モジュール61に対して排気管105の側に吸気ダクト62を配置するものである。
Next, a modification of the present embodiment will be described. In this modification, an
本実施例では、吸気ダクト62に取り込まれた空気を用いて電池モジュール61を主に冷却させるようにしている。ここで、吸気ダクト62に取り込まれた空気を用いて電池モジュール61を主に温める場合には、本実施例と逆の構成とすることが好ましい。具体的には、吸気ダクト62の位置と排気ダクト63の位置とを、逆の関係とすることができる。この場合には、実施例1の変形例と同様に、電池ユニット2,3における吸気ダクト22,32及び排気ダクト23,33の位置関係を、実施例1で説明した位置関係と逆にすることができる。
In the present embodiment, the
本変形例において、吸気ダクト62は排気管105と隣り合って配置されているため、吸気ダクト62に取り込まれた空気は、排気管105からの熱を受けて温められることになる。そして、温められた空気は電池モジュール61に到達し、電池モジュール61は、温められた空気からの熱を受けて温められることになる。
In the present modification, the
ここで、電池モジュール61が過度に冷却される環境においては、電池モジュール61を温めたほうがよい。電池モジュール61は、充放電によって発熱するが、この発熱によっても電池モジュール61の温度が上昇しにくい環境では、電池モジュール61を更に温めたほうがよい。すなわち、電池モジュール61の温度が、実施例1で説明した所定温度範囲の下限値よりも低くなりやすい環境では、電池モジュール61を積極的に温めたほうがよい。
Here, in an environment where the
そこで、上述したように排気管105で発生した熱を用いて電池モジュール61を温めることにより、電池モジュール61の出力特性が温度低下に起因して劣化してしまうのを抑制することができる。電池モジュール61との間で熱交換された空気は、排気ダクト63に取り込まれ、電池パック1の外部に排出されることになる。
Therefore, by heating the
1:電池パック 2,3,6:電池ユニット
21,31,61:電池モジュール 22,32,62:吸気ダクト
23,33,63:排気ダクト 4:機器
50:単電池 51:組電池
52:スペーサ 53:エンドプレート
54a:アッパー拘束バンド 54b:ロアー拘束バンド
100:車両 101:リアシート
102:ラゲージルーム 103:フロアパネル
104:サイドメンバ 105:排気管
1:
Claims (11)
前記各蓄電ユニットは、
複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールと、
前記蓄電素子との間で熱交換を行う熱交換媒体を前記蓄電モジュールに対して供給する供給ダクトと、
前記蓄電素子との間で熱交換された前記熱交換媒体を排出させる排出ダクトと、を有しており、
前記第1及び第2の蓄電ユニットにおける前記排出ダクトが、隣り合って配置されていることを特徴とする蓄電装置。 A power storage device in which the first and second power storage units are arranged side by side,
Each power storage unit is
A power storage module having a plurality of power storage elements;
A supply duct for supplying a heat exchange medium for heat exchange with the electricity storage element to the electricity storage module;
A discharge duct for discharging the heat exchange medium heat exchanged with the power storage element,
The power storage device, wherein the discharge ducts in the first and second power storage units are arranged adjacent to each other.
前記第3の蓄電ユニットは、
複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールと、
前記蓄電素子との間で熱交換を行う熱交換媒体を前記蓄電モジュールに供給する供給ダクトと、
前記蓄電素子との間で熱交換された前記熱交換媒体を排出させる排出ダクトと、を有し、
前記第3の蓄電ユニットにおける前記供給ダクトが、前記第2の蓄電ユニットにおける前記供給ダクトと隣り合って配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の蓄電装置。 A third power storage unit disposed adjacent to the second power storage unit on the side opposite to the first power storage unit;
The third power storage unit is:
A power storage module having a plurality of power storage elements;
A supply duct that supplies the power storage module with a heat exchange medium that performs heat exchange with the power storage element;
A discharge duct for discharging the heat exchange medium heat exchanged with the power storage element,
The power storage device according to any one of claims 1 to 4, wherein the supply duct in the third power storage unit is disposed adjacent to the supply duct in the second power storage unit. .
前記第3の蓄電ユニットにおいて、前記排出ダクトは、前記蓄電モジュールに対して、前記車両の内燃機関で発生した燃焼ガスを排出させる排気管の側に位置していることを特徴とする請求項5に記載の蓄電装置。 The power storage device is mounted on a vehicle,
6. The third power storage unit, wherein the exhaust duct is located on an exhaust pipe side for exhausting combustion gas generated in an internal combustion engine of the vehicle with respect to the power storage module. The power storage device described in 1.
前記第1及び第2の蓄電ユニットの間に配置され、通電によって発熱可能な発熱体と、を有し、
前記各蓄電ユニットは、
複数の蓄電素子を有する蓄電モジュールと、
前記蓄電素子との間で熱交換を行う熱交換媒体を前記蓄電モジュールに供給する供給ダクトと、
前記蓄電素子との間で熱交換された前記熱交換媒体を排出させる排出ダクトと、を有しており、
前記第1及び第2の蓄電ユニットにおける前記供給ダクトは、前記発熱体を挟む位置に配置されていることを特徴とする蓄電装置。 A first and second power storage unit;
A heating element disposed between the first and second power storage units and capable of generating heat when energized,
Each power storage unit is
A power storage module having a plurality of power storage elements;
A supply duct that supplies the power storage module with a heat exchange medium that performs heat exchange with the power storage element;
A discharge duct for discharging the heat exchange medium heat exchanged with the power storage element,
The power supply device according to claim 1, wherein the supply ducts in the first and second power storage units are arranged at positions sandwiching the heating element.
11. The power storage device according to claim 9, wherein the heating element includes an electronic device used for control related to charging and discharging of the first and second power storage units.
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