JP2010129391A - バッテリシステム - Google Patents

Abstract

【課題】特定の電池セルの温度上昇を防止して電池セルの劣化を防止する。
【解決手段】バッテリシステムは、冷却ダクト３と、複数の電池セル１を配置してなる電池ブロック２と、送風機構１０とを備え、送風機構１０が冷却ダクト３から冷却隙間５に、又は冷却隙間５から冷却ダクト３に冷却気体を強制送風して電池セル１を冷却する。冷却ダクト３は、両端の開口部３Ａを送風機構１０に連結して、両端から冷却気体を供給又は排出している。さらに、冷却ダクト３は、両端の開口から供給され、あるいは排出される冷却気体が直接に接触できる連結構造であって、内部で互いに連通する構造としている。バッテリシステムは、冷却ダクト３の両端の開口部３Ａに供給される冷却気体が冷却ダクト３の内部で衝突して冷却隙間５を通過して電池セル１を冷却し、又は、冷却ダクト３の両端の開口部３Ａから排出される冷却気体が冷却隙間５を通過して電池セル１を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池に強制送風して冷却するバッテリシステムに関し、とくに、ハイブリッドカー等の車両用の電源に最適なバッテリシステムに関する。

複数の角形電池を積層するバッテリシステムは開発されている。（特許文献１参照）
特許文献１のバッテリシステムは、多数の角形電池を冷却隙間ができるように積層して電池ブロックとして、対向する上下に供給ダクトと排出ダクトを設けている。このバッテリシステムは、送風ファンで供給ダクトに冷却用の空気を強制送風する。ここに供給される空気は、角形電池の間の冷却隙間を通過して排出ダクトから排気される。このバッテリシステムは、冷却隙間に送風される空気などの冷却気体で、積層している多数の角形電池を冷却する。
特開２００２−２１９９４９号公報

特許文献１に記載されるバッテリシステムは、冷却ダクトに供給される空気を、角形電池の間に設けている冷却隙間に通過させて、角形電池を冷却する。この構造のバッテリシステムは、全ての角形電池を均一な温度に冷却するのが難しく、中央部に配置される角形電池の温度が高くなる。電池の温度差は、電池の電気特性をアンバランスにする。各々の角形電池の電気特性のアンバランスは、特定の電池を劣化させる原因となって、バッテリシステム全体の寿命を短くする。

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、特定の電池セルの温度上昇を防止することができ、温度上昇による電池セルの劣化を防止して寿命を長くできるバッテリシステムを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のバッテリシステムは、冷却気体が強制送風される冷却ダクト３、３３と、この冷却ダクト３、３３に連結される冷却隙間５、３５を隣接する電池セル１、３１の間に設けて、複数の電池セル１、３１を冷却ダクト３、３３の送風方向に配置してなる電池ブロック２、３２、５２と、冷却ダクト３、３３に強制送風する送風機構１０、２０とを備え、送風機構１０、２０が冷却ダクト３、３３から冷却隙間５、３５に、又は冷却隙間５、３５から冷却ダクト３、３３に冷却気体を強制送風して、電池セル１、３１を冷却する。冷却ダクト３、３３は、両端を開口して各々の開口部３Ａ、３３Ａを送風機構１０、２０に連結して、両端から送風機構１０、２０でもって冷却気体を供給しており、又は両端から冷却気体を排出している。さらに、冷却ダクト３、３３は、両端の開口から供給され、あるいは排出される冷却気体が直接に接触できる連結構造であって、両端の開口部３Ａ、３３Ａを内部で互いに連通する構造としている。バッテリシステムは、冷却ダクト３、３３の両端の開口部３Ａ、３３Ａに供給される冷却気体が冷却ダクト３、３３の内部で衝突して冷却隙間５、３５を通過して電池セル１、３１を冷却し、又は、冷却ダクト３、３３の両端の開口部３Ａ、３３Ａから排出される冷却気体が冷却隙間５、３５を通過して電池セル１、３１を冷却して冷却ダクト３、３３の内部で分岐して両端の開口部３Ａ、３３Ａから排出される。

以上のバッテリシステムは、特定の電池セルの温度上昇を防止することができ、温度上昇による電池セルの劣化を防止して全体の寿命を長くできる特徴がある。たとえば、図１に示すように、冷却ダクト３の両側に４組の電池ブロック２を配置するバッテリシステムは、冷却ダクト３の中間を区画壁で区画して、両端から同じ流量の空気を強制送風すると、各々の電池ブロック２の中央部分の電池セル１の温度が最も高くなる。これに対して、冷却ダクト３の区画壁を除いて、冷却ダクト３の内部で両端から供給される空気が内部で接触できる冷却構造として、図において左端と右端から７：３の割合で空気を強制送風すると、図において右側に配置される電池ブロック２の最高温度が４℃も低くなる。この状態は、強制送風する空気の流量を７：３とするが、左右の開口部３Ａから冷却ダクト３に供給する空気の総量は、両端から同じ流量で空気を供給する状態と同じ流量とする。供給する空気の総量を変化させず、左右の流量比を変更することで、電池ブロック２の最高温度を低くできる。たとえば、右側の電池ブロック２の特定の電池セル１の温度が最高に高くなる状態では、左端の開口部３Ａから多量の空気を強制送風することで、この電池ブロック２で最高温度となる電池セルの温度を低くできる。したがって、以上のバッテリシステムは、冷却ダクト３の両端から供給する冷却気体の流量をコントロールすることで、最高温度となる電池セルの温度を低くできる。冷却ダクト３の両端から供給する冷却気体の流量比をコントロールすることで、多量の冷却気体を供給する側にある電池ブロック２に含まれる特定の電池セルの温度はわずかに高くなる。たとえば、以上の例にあっては、約１℃高くなる。ただ、この状態で供給する冷却気体の流量を少なくする側の電池ブロック２の最高温度となる電池セルの温度は４℃と４倍も低くなることから、冷却気体の流量比をコントロールすることで、高温に温度上昇する特定の電池セルの温度を低くしながら、他の電池セルの温度上昇を極めて小さく制限できる。とくに、以上のバッテリシステムは、空気を強制送風する構造を変更することなく、冷却ダクトの両端に供給する冷却気体の流量比をコントロールして、最高温度の電池セルを低温に冷却できることから、現実の使用状態において、両端の流量比をコントロールすることで、温度が高くなる電池セルの温度を低くできる特徴がある。

以上のように、特定の電池セルの温度上昇を防止できることから、電池セルの温度差を少なくしてバッテリシステムとしての全体の寿命を長くできる特徴も実現する。

本発明のバッテリシステムは、冷却ダクト３、３３の両側に電池ブロック２、３２、５２を配置することができる。
このバッテリシステムは、冷却ダクトの両側に配置する電池ブロックを、特定の電池セルの温度上昇を制限しながら冷却できる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、電池セル１を角形電池１Ａとして、角形電池１Ａの間に冷却隙間５を設けて冷却ダクト３の方向に積層して電池ブロック２とすることができる。
以上のバッテリシステムは、角形電池の間に設けている冷却隙間に強制送風することで、角形電池の両面を広い面積で効率よく冷却できる。

本発明のバッテリシステムは、電池セル３１を円筒形電池３１Ａとして、円筒形電池３１Ａの間に冷却隙間３５を設けて冷却ダクト３３の方向に配置して電池ブロック３２、５２とすることができる。このバッテリシステムは、円筒形電池の間に設けている冷却隙間に冷却気体を強制送風して、電池ブロックを構成する特定の円筒形電池の温度上昇を制限するように冷却できる。

本発明のバッテリシステムは、冷却ダクト３、３３の両端に連結している送風機構１０、２０が、冷却ダクト３、３３の両端に供給し、または両端から排出する冷却気体の流量比をコントロールできる制御機構１１、２１を有することができる。
以上のバッテリシステムは、冷却ダクトの両端に供給し、あるいは排出する冷却気体の流量比を制御機構でコントロールすることで、電池セルの温度が高くなる特定の電池セルを効率よく冷却できる。

本発明のバッテリシステムは、送風機構１０が、冷却ダクト３、３３の一端に連結している第１の送風ファン１２Ａと、冷却ダクト３、３３の他端に連結している第２の送風ファン１２Ｂとを備え、制御機構１１が、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力をコントロールして、冷却ダクト３、３３の両端に供給する冷却気体の流量比をコントロールすることができる。
以上のバッテリシステムは、送風ファンへの供給電力をコントロールすることで、温度が高くなる電池セルを効率よく冷却できる特徴がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１ないし図４に示すバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただし、本発明のバッテリシステムは、ハイブリッドカーや電気自動車以外の車両に使用され、また、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。

図のバッテリシステムは、冷却気体が強制送風される冷却ダクト３、３３と、この冷却ダクト３、３３に連結されて電池セル１、３１が冷却される電池ブロック２、３２と、冷却ダクト３、３３に強制送風して電池セル１、３１を冷却する送風機構１０、２０とを備える。

図のバッテリシステムは、冷却ダクト３、３３の両側に２列に電池ブロック２、３２を配置している。各列に２組の電池ブロック２、３２を配置して、全体で４組の電池ブロック２、３２を配置している。各々の電池ブロック２、３２は、隣接する電池セル１、３１の間に冷却隙間５、３５を設けて、複数の電池セル１、３１を冷却ダクト３、３３の送風方向に配置している。電池ブロック２、３２の冷却隙間５、３５は、冷却ダクト３、３３に連結されて、冷却ダクト３、３３から冷却隙間５、３５に、または、反対に冷却隙間５、３５から冷却ダクト３、３３に冷却気体を強制送風して、電池セル１、３１が冷却される。

図１と図２のバッテリシステムは、電池セル１を角形電池１Ａとし、図３と図４のバッテリシステムは、電池セル３１を円筒形電池３１Ａとしている。電池セル１、３１は、リチウムイオン電池である。ただし、電池セルは、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池などの充電できる全ての電池とすることができる。バッテリシステムは、電池セル１、３１を互いに直列して出力電圧を高くしている。ただし、電池セルは、並列と直列に接続して、出力電圧を高く、電流容量を大きくすることもできる。

図１と図２のバッテリシステムは、複数の角形電池１Ａを、冷却ダクト３に連結する冷却隙間５を設けて冷却ダクト３の送風方向に積層している。図の角形電池１Ａは、対向する両面を四角形とする角形電池で、両面の四角形の幅と高さを厚さよりも大きくしている。角形電池１Ａである電池セル１は、上面の両端部に正負の電極端子（図示せず）を設けて、隣接する角形電池１Ａの電極端子同士を接続している。

角形電池１Ａである電池セル１は、外装缶を金属製として、図５に示すように、プラスチック等の絶縁材からなるセパレータ６で絶縁して積層して、セパレータ６で冷却隙間５を設けている。ただし、電池セルである角形電池は、外装缶の表面全体を絶縁シートで被覆し、あるいは、外装缶をプラスチック等の絶縁材で製作することができる。この角形電池は、隣接する角形電池をショートしないように積層できるので、角形電池の間に配設するセパレータを金属製とすることもできる。

セパレータ６は、図５の分解斜視図に示すように、角形電池１Ａとの間に冷却隙間５を設けている。図５のセパレータ６は、両面に冷却溝６Ａを設けて、角形電池１Ａとの間に冷却隙間５を設けている。さらに、このセパレータ６は、水平に伸びる複数列の冷却溝６Ａを設けて、冷却隙間５を水平方向に伸びるように設けている。

図３と図４の電池ブロック３２は、電池ホルダー４０に電池セル３１の円筒形電池３１Ａを収納して、隣接する円筒形電池３１Ａの間に冷却隙間３５を設けている。電池ホルダー４０は、絶縁材のプラスチック製で、円筒形電池３１Ａを収納する収納室４１を設けている。この電池ホルダー４０は、収納室４１の内面と円筒形電池３１Ａとの間に冷却隙間３５を設けている。電池ホルダー４０は、収納室４１の定位置に電池セル３１の円筒形電池３１Ａを保持するために、内面に保持凸部４２を突出して設けている。さらに、電池ホルダー４０の収納室４１は、図において上下を開口して、円筒形電池３１Ａとの間に設けられる冷却隙間３５を冷却ダクト３３に連結している。

図１ないし図４のバッテリシステムは、中央に冷却ダクト３、３３を設けてその両側に電池ブロック２、３２を配置している。このバッテリシステムは、２列の電池ブロック２、３２の間に冷却気体を送風できるダクトを設けて冷却ダクト３、３３とし、この冷却ダクト３、３３に電池ブロック２、３２の冷却隙間５、３５を連結するように配置している。さらに、図のバッテリシステムは、電池ブロック２、３２の外側に送風ダクト４、３４を設けている。図のバッテリシステムは、冷却ダクト３、３３→冷却隙間５、３５→送風ダクト４、３４に冷却気体を強制送風して電池セル１、３１を冷却している。

さらに、図１ないし図４の冷却ダクト３、３３は、両端を開口して各々の開口部３Ａ、３３Ａを送風機構１０、２０に連結して、両端の開口部３Ａ、３３Ａから送風機構１０、２０でもって冷却気体を供給している。また、冷却ダクト３、３３は、両端の開口部３Ａ、３３Ａから供給される冷却気体を内部で直接に接触できる連結構造として、両端の開口部３Ａ、３３Ａを内部で互いに連通する構造としている。この冷却ダクト３、３３は、中間で区画することなく、両端から供給される冷却気体を内部で衝突させて、両側の電池ブロック２、３２の冷却隙間５、３５に強制送風している。すなわち、冷却ダクト３、３３の両端の開口部３Ａ、３３Ａに供給される冷却気体は、冷却ダクト３、３３の内部で衝突して、複数の冷却隙間５、３５に分岐して強制送風される。冷却隙間５、３５を通過する冷却気体は、電池セル１、３１を冷却して送風ダクト４、３４に排出される。冷却ダクト３、３３は、両端から供給される冷却気体を内部で衝突させるが、この衝突部分は、両端から供給される冷却気体の流量により変化する。

送風機構１０、２０は、冷却ダクト３、３３の両端に連結している。この送風機構１０、２０は、冷却ダクト３、３３の両端に冷却気体を供給する冷却気体の流量比をコントロールできる制御機構１１、２１を備えている。

図１と図３の送風機構１０は、冷却ダクト３、３３の一端に連結している第１の送風ファン１２Ａと、冷却ダクト３、３３の他端に連結している第２の送風ファン１２Ｂとを備える。第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂは同じ型式のものであって、同じ供給電力で同じ流量の冷却気体を送風する。

制御機構１１は、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力をコントロールして、冷却ダクト３、３３の両端に供給する冷却気体の流量比をコントロールする。制御機構１１は、たとえば、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂに供給する電力を、パルス幅変調（ＰＷＭ）で制御する。すなわち、送風ファン１２と電源との間に接続しているトランジスタやＦＥＴなどのスイッチング素子をオンオフに切り換えるデューティーを調整して、供給電力をコントロールする。ＰＷＭは、所定の周期でスイッチング素子をオンオフに切り換えると共に、スイッチング素子のオン時間を長く、オフ時間を短くして、すなわちデューティーを大きくして、送風ファン１２への供給電力を大きく、反対にオン時間を短く、オフ時間を長くして供給電力を小さく制御する。この制御機構１１は、効率よく送風ファン１２の供給電力を制御できる。ただし、制御機構が送風ファンへの供給電力を制御する方式は、ＰＷＭには特定しない。電源と送風ファンとの間に接続する調整抵抗の電気抵抗をコントロールし、あるいは送風ファンに供給する電圧を調整する等の方式でも供給電力をコントロールできるからである。

制御機構１１が第１のファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂに同じ電力を供給して、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂが同じ流量の冷却気体を冷却ダクト３、３３の両端に供給するとき、両端から供給される冷却気体の流速は等しくなる。この状態で、両端から供給される冷却気体は、冷却ダクト３、３３の中央で衝突して、両側の冷却隙間５、３５に分岐して送風ダクト４、３４から排出される。

制御機構１１が左端に連結している第１の送風ファン１２Ａの供給電力を大きくすると、左端の開口部３Ａ、３３Ａから右端の開口部３Ａ、３３Ａよりも多量に冷却気体が供給される。この状態で、左端から供給される冷却気体の流速が速くなり、これが冷却気体を右に押しやって、左右から供給される冷却気体の衝突部分を中央から右に偏在させる。すなわち、内部を連通している冷却ダクト３、３３に両端から冷却気体を供給すると、冷却気体の衝突部分は両端から供給される冷却気体の流量比で変位する。さらに、冷却ダクト３、３３の左端から供給された冷却気体は、衝突部分よりも左側で分岐して冷却隙間５、３５に強制送風され、右端から供給される冷却気体は、衝突部分よりも右側で分岐して冷却隙間５、３５に強制送風される。したがって、互いに連通している冷却ダクト３、３３に両端から供給される冷却気体は、その流量比で冷却隙間５、３５に分岐する状態をコントロールできる。制御機構１１が右端に連結している第２の送風ファン１２Ｂの供給電力を大きくすると、以上の状態とは反対に、両端から供給される冷却気体は、冷却ダクト３、３３の中央から左に偏在する位置で衝突する状態となる。すなわち、冷却ダクト３、３３の両端から供給される冷却気体の流量比が、冷却気体を内部で衝突させる位置を移動させる。

たとえば、図１において、冷却ダクト３の左端と右端より同量の流量で冷却気体を供給すると、左端に供給される冷却気体は、図において第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃの冷却隙間５に分岐して強制送風され、右端に供給される冷却気体は第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの冷却隙間５に分岐して強制送風される。ところが、第１の送風ファン１２Ａの供給電力を第２の送風ファン１２Ｂよりも大きくして、冷却ダクト３の左端に右端よりも多量の冷却気体を供給すると、両端から供給される冷却気体は、中央から右に偏在した位置で衝突する。この状態になると、左端から供給される冷却気体は、第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃのみでなく、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの左側の一部の冷却隙間５にも分岐して強制送風される。右端から供給される冷却気体は、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの全ての冷却隙間５に送風されることなく、左部を除く冷却隙間５に分岐して送風される。すなわち、両端から供給される冷却気体は、衝突部分よりも冷却気体の開口端側にある冷却隙間５に分岐して強制送風される。

冷却ダクト３に両端から同じ流量で冷却気体が供給される状態で、図１において第１〜第４の電池ブロック２は、各々の中央部に配置している電池セル１の温度が最も高くなる。ところが、図１において左端と右端から供給される冷却気体の流量比を７：３に変更すると、すなわち、左端から供給する冷却気体の流量を、右端よりも多くすると、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの中央部の電池セル１の温度が約４℃も低くなる。ただ、この状態で第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃの中央部の電池セル１の温度は約１℃上昇する。この状態は、第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃの電池セル１の最高温度を上昇させるが、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの電池セル１の最高温度を４倍も低くする。

したがって、何らかの原因で、たとえば組み込み状態における外的な環境から、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの最高温度が第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃよりも高くなるときは、左端から供給する冷却気体の流量を右端よりも多くすることで、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの最高温度を低くできる。

制御機構１１は、各々の電池ブロック２、３２の電池セル１、３１の温度を検出する温度センサ１３からの信号で、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力をコントロールする。制御機構１１は、温度センサ１３で検出される電池セル１、３１の温度が設定温度よりも高くなると、送風ファン１２を運転して冷却ダクト３、３３に冷却気体を強制送風する。さらに、制御機構１１は、各々の電池ブロック２、３２の電池セル１、３１の温度から第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力をコントロールして、電池セル１、３１を効率よく冷却する。たとえば、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの電池セル１、３１の最高温度が、第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃの電池セル１、３１の最高温度よりも高くなると、第１の送風ファン１２Ａの供給電力を第２の送風ファン１２Ｂの供給電力よりも大きくして、図１において左端から供給する冷却気体の流量を右端よりも多くして、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの電池セル１、３１の最高温度を低くする。制御機構１１が、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力をコントロールする制御パターンは、ルックアップテーブルに記憶され、あるいは電池ブロック２、３２の最高温度の温度差から特定される関数として記憶している。さらに、制御機構１１は、所定の周期で第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力を変更することで、全ての電池ブロック２、３２の電池セル１、３１の最高温度を低くすることもできる。すなわち、たとえば、５ｓｅｃ〜５分の周期で第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力を変更することで、最高温度の電池セル１、３１の温度を効率よく冷却することができる。さらに、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力を所定の周期で変更するバッテリシステムは、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂが近似する回転数で回転して発生するビートによる騒音も低減できる。

さらに、図２と図４の送風機構２０は、冷却ダクト３、３３の両端の開口部３Ａ、３３Ａに冷却気体を供給する送風ファン２２と、各々の開口部３Ａ、３３Ａに供給する冷却気体の流量を調整する流量調整機構２３を備えている。図の流量調整機構２３は、送風ファン２２から供給される冷却気体をふたつの分岐路２５に分流して排出する分岐管２４と、この分岐管２４の分岐部に配設されて、ふたつの分岐路２５に分流される冷却気体の流量比を変更する分岐プレート２６と、制御機構２１に制御されて分岐プレート２６の位置を変更する駆動部２７とを備えている。分岐管２４は、第１の分岐路２５Ａを冷却ダクト３、３３の一方（図において左側）の開口部３Ａ、３３Ａに連結すると共に、第２の分岐路２５Ｂを冷却ダクト３、３３の他方（図において右側）の開口部３Ａに連結している。これにより、分岐管２４で分流された冷却気体を冷却ダクト３、３３の両端の開口部３Ａ、３３Ａに供給できるようにしている。図に示す駆動部２７はサーボモータで、分岐部において、分岐プレート２６を回動させて各々の分岐路２５に流入される冷却気体の流量を変更する。

この制御機構２１は、分岐プレート２６を中間位置として、第１の分岐路２５Ａと第２の分岐路２５Ｂに同じ流量の冷却気体を供給するとき、冷却ダクト３、３３の両端に供給される冷却気体の流速は等しくなる。この状態で、冷却ダクト３、３３の両端から供給される冷却気体は、冷却ダクト３、３３の中央で衝突して、両側の冷却隙間５、３５に分岐して送風ダクト４、３４から排出される。

制御機構２１が分岐プレート２６を第２の分岐路２５Ｂ側に回動させて、第２の分岐路２５Ｂの流入口を狭くすると、第１の分岐路２５Ａに流入する冷却気体の流量が第２の分岐路２５Ｂに流入する冷却気体の流量より多くなって、左端の開口部３Ａ、３３Ａに右端の開口部３Ａ、３３Ａよりも多量に冷却気体が供給される。この状態で、左端から供給される冷却気体の流速が速くなり、これが冷却ダクト３、３３内において、冷却気体を右に押しやって、左右から供給される冷却気体の衝突部分を中央から右に偏在させる。これとは反対に、制御機構２１が分岐プレート２６を第１の分岐路２５Ａ側に回動させて、第１の分岐路２５Ａの流入口を狭くすると、第２の分岐路２５Ｂに流入する冷却気体の流量が第１の分岐路２５Ａに流入する冷却気体の流量より多くなって、右端の開口部３Ａ、３３Ａに左端の開口部３Ａ、３３Ａよりも多量に冷却気体が供給される。この状態で、右端から供給される冷却気体の流速が速くなり、両端から供給される冷却気体は、冷却ダクト３、３３の中央から左に偏在する位置で衝突する状態となる。以上のように、制御機構２１が駆動部２７を制御して、分岐プレート２６の停止位置を変更することで、互いに連通している冷却ダクト３、３３に両端に供給される冷却気体の流量比を調整して、冷却気体を冷却ダクト３、３３の内部で衝突させる位置を移動できる。

制御機構２１は、各々の電池ブロック２、３２の電池セル１、３１の温度を検出する温度センサ１３からの信号で、駆動部２７を制御して、第１の分岐路２５Ａと第２の分岐路２５Ｂに分流される冷却気体の流量比をコントロールする。制御機構２１は、温度センサ１３で検出される電池セル１、３１の温度が設定温度よりも高くなると、送風ファン２２を運転して冷却ダクト３、３３に冷却気体を強制送風する。さらに、制御機構２１は、各々の電池ブロック２、３２の電池セル１、３１の温度から、第１の分岐部２５Ａと第２の分岐部２５Ｂに供給する冷却気体の流量比をコントロールして、電池セル１、３１を効率よく冷却する。この制御機構２１も、第１の分岐部２５Ａと第２の分岐部２５Ｂに供給する冷却気体の流量比をコントロールする制御パターンを、ルックアップテーブルに記憶し、あるいは電池ブロック２、３２の最高温度の温度差から特定される関数として記憶することができる。

以上のバッテリシステムは、送風ファン１２、２２でもって冷却気体を冷却ダクト３、３３に供給して、各々の電池ブロック２、３２の電池セル１、３１を冷却するが、図６ないし図９のバッテリシステムは、送風ファン１２、２２でもって冷却ダクト３、３３の冷却気体を強制的に排気して、各々の電池ブロック２、５２の電池セル１、３１を冷却する。このバッテリシステムは、冷却気体を送風ダクト４、３４→冷却隙間５、３５→冷却ダクト３、３３に強制送風して、電池ブロック２、５２の電池セル１、３１を冷却する。この構造のバッテリシステムも、図６と図８に示すように、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力をコントロールし、あるいは、図７と図９に示すように、流量調整機構２３でもって、第１の分岐路２５Ａと第２の分岐路２５Ｂに分流される冷却気体の流量比をコントロールして、冷却ダクト３、３３の両端から強制的に排出する冷却気体の流量比を制御できる。

たとえば、図６において、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力を同じにすると、第１の送風ファン１２Ａは、第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃの冷却隙間５を通過する冷却気体を排出し、第２の送風ファン１２Ｂは、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの冷却隙間５を通過する冷却気体を排出する。ところが、左端に連結している第１の送風ファン１２Ａの供給電力を第２の送風ファン１２Ｂの供給電力よりも大きくすると、第１の送風ファン１２Ａが排出する冷却気体の流量が、第２の送風ファン１２Ｂが排出する流量よりも大きくなる。この状態になると、第１の送風ファン１２Ａは、第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃに加えて、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの左端の一部の冷却隙間５を通過する冷却気体を強制的に排出する状態となり、第２の送風ファン１２Ｂは、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの左端の一部を除く冷却隙間５を通過する冷却気体を強制的に排気する状態なる。すなわち、第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力をコントロールすることで、図１と図３に示すバッテリシステムと同じように、各々の電池ブロック２、５２の冷却隙間５、３５を通過する冷却気体の状態を変更できる。

また、図７において、分岐プレート２６を中間位置で停止させて、第１の分岐路２５Ａと第２の分岐路２５Ｂに流入される冷却気体の流量を同じにすると、第１の分岐路２５Ａは、第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃの冷却隙間５を通過する冷却気体を排出し、第２の分岐路２５Ｂは、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの冷却隙間５を通過する冷却気体を排出する。ところが、分岐プレート２６を第２の分岐路２５Ｂ側に回動させると、左端に連結している第１の分岐路２５Ａを通過して排出される冷却気体の流量が、右端に連結している第２の分岐路２５Ｂを通過して排出される冷却気体の流量よりも大きくなる。この状態になると、第１の分岐路２５Ａからは、第１の電池ブロック２Ａと第３の電池ブロック２Ｃに加えて、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの左端の一部の冷却隙間５を通過する冷却気体を強制的に排出する状態となり、第２の分岐路２５Ｂからは、第２の電池ブロック２Ｂと第４の電池ブロック２Ｄの左端の一部を除く冷却隙間５を通過する冷却気体を強制的に排気する状態なる。すなわち、第１の分岐路２５Ａを通過する冷却気体の流量と第２の分岐路２５Ｂを通過する冷却気体の流量をコントロールすることで、図２と図４に示すバッテリシステムと同じように、各々の電池ブロック２、５２の冷却隙間５、３５を通過する冷却気体の状態を変更できる。

したがって、図６ないし図９のバッテリシステムも、制御機構１１、２１でもって、各々の電池ブロック２、５２を構成する電池セル１、３１の温度を検出し、この検出温度で第１の送風ファン１２Ａと第２の送風ファン１２Ｂの供給電力を制御し、あるいは、流量調整機構２３でもって、第１の分岐路２５Ａと第２の分岐路２５Ｂに分流される冷却気体の流量比を制御することで、各々の電池ブロック２、５２を構成する電池セル１、３１の最高温度を低くできる。

本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。 図１に示すバッテリシステムの電池セルの積層構造を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。

符号の説明

１…電池セル １Ａ…角形電池
２…電池ブロック ２Ａ…第１の電池ブロック
２Ｂ…第２の電池ブロック
２Ｃ…第３の電池ブロック
２Ｄ…第４の電池ブロック
３…冷却ダクト ３Ａ…開口部
４…送風ダクト
５…冷却隙間
６…セパレータ ６Ａ…冷却溝
１０…送風機構
１１…制御機構
１２…送風ファン １２Ａ…第１の送風ファン
１２Ｂ…第２の送風ファン
１３…温度センサ
２０…送風機構
２１…制御機構
２２…送風ファン
２３…流量調整機構
２４…分岐管
２５…分岐路 ２５Ａ…第１の分岐路
２５Ｂ…第２の分岐路
２６…分岐プレート
２７…駆動部
３１…電池セル ３１Ａ…円筒形電池
３２…電池ブロック
３３…冷却ダクト ３３Ａ…開口部
３４…送風ダクト
３５…冷却隙間
４０…電池ホルダー
４１…収納室
４２…保持凸部
５２…電池ブロック

Claims (6)

1. 冷却気体が強制送風される冷却ダクト(3)、(33)と、この冷却ダクト(3)、(33)に連結される冷却隙間(5)、(35)を隣接する電池セル(1)、(31)の間に設けて、複数の電池セル(1)、(31)を冷却ダクト(3)、(33)の送風方向に配置してなる電池ブロック(2)、(32)、(52)と、前記冷却ダクト(3)、(33)に強制送風する送風機構(10)、(20)とを備え、前記送風機構(10)、(20)が冷却ダクト(3)、(33)から冷却隙間(5)、(35)に、又は冷却隙間(5)、(35)から冷却ダクト(3)、(33)に冷却気体を強制送風して、電池セル(1)、(31)を冷却するようにしてなるバッテリシステムであって、
   前記冷却ダクト(3)、(33)は両端を開口して各々の開口部(3A)、(33A)を送風機構(10)、(20)に連結して、両端から送風機構(10)、(20)でもって冷却気体を供給しており、又は両端から冷却気体を排出しており、さらに、前記冷却ダクト(3)、(33)は両端の開口から供給され、あるいは排出される冷却気体が直接に接触できる連結構造であって、両端の開口部(3A)、(33A)を内部で互いに連通する構造としており、
   前記冷却ダクト(3)、(33)の両端の開口部(3A)、(33A)に供給される冷却気体が冷却ダクト(3)、(33)の内部で衝突して冷却隙間(5)、(35)を通過して電池セル(1)、(31)を冷却し、又は前記冷却ダクト(3)、(33)の両端の開口部(3A)、(33A)から排出される冷却気体が冷却隙間(5)、(35)を通過して電池セル(1)、(31)を冷却して冷却ダクト(3)、(33)の内部で分岐して両端の開口部(3A)、(33A)から排出されるようにしてなるバッテリシステム。
2. 前記冷却ダクト(3)、(33)の両側に電池ブロック(2)、(32)、(52)を配置している請求項１に記載されるバッテリシステム。
3. 前記電池セル(1)が角形電池(1A)で、角形電池(1A)の間に冷却隙間(5)を設けて冷却ダクト(3)の方向に積層して電池ブロック(2)としている請求項１に記載されるバッテリシステム。
4. 前記電池セル(31)が円筒形電池(31A)で、円筒形電池(31A)の間に冷却隙間(35)を設けて冷却ダクト(33)の方向に積層して電池ブロック(32)、(52)としている請求項１に記載されるバッテリシステム。
5. 前記冷却ダクト(3)、(33)の両端に連結している送風機構(10)、(20)が、冷却ダクト(3)、(33)の両端に供給し、または両端から排出する冷却気体の流量比をコントロールできる制御機構(11)、(21)を有する請求項１に記載されるバッテリシステム。
6. 前記送風機構(10)が、冷却ダクト(3)、(33)の一端に連結している第１の送風ファン(12A)と、冷却ダクト(3)、(33)の他端に連結している第２の送風ファン(12B)とを備え、前記制御機構(11)が、第１の送風ファン(12A)と第２の送風ファン(12B)の供給電力をコントロールして、冷却ダクト(3)、(33)の両端に供給する冷却気体の流量比をコントロールする請求項５に記載されるバッテリシステム。

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