JP2010277863A - Vehicular battery system and vehicle loading the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To extend a lifetime of a vehicular battery system by reducing temperature differences of respective battery cells through controlling of a temperature distribution of the whole battery cells in a simple structure. <P>SOLUTION: The vehicular battery system has: a battery block 10 wherein a plurality of battery cells 1 are arranged in a laminated state; a cooling plate 7 arranged on respective battery cells 1 in a thermally-combined state; and a cooling mechanism 9 for forcibly cooling the cooling plate 7. The vehicular battery system has a first insulating layer 8 for limiting thermal conduction from the battery cell 1 to the cooling plate 7 between the battery cell and the cooling plate 7. An area of the first insulating layer 8 arranged between respective battery cells 1 and the cooling plate 7 is set up to be different for each battery cell 1 arranged in the laminating direction, and temperature differences of respective battery cells 1 are reduced by controlling thermal energy thermally conducted from the battery cell 1 to the cooling plate 7 on the basis of a difference of the area of the first insulating layer 8. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の電池セルをセパレータを介して積層している車両用のバッテリシステムと、このバッテリシステムを搭載してなる車両に関する。   The present invention relates to a battery system for a vehicle in which a plurality of battery cells are stacked via a separator, and a vehicle on which the battery system is mounted.

多数の電池セルを積層してなる車両用のバッテリシステムは、充放電する電流で発熱する。とくに、車両用のバッテリシステムは、充放電の電流が極めて大きいことから発熱量も大きくなる。発熱による温度上昇は、電池の電気特性を低下させる原因となる。温度上昇を少なくするために、積層する電池セルの間に冷却隙間を設けて、この冷却隙間に冷却気体を強制送風している。このバッテリシステムは、冷却気体で電池セルを冷却して温度上昇を少なくできるが、全ての電池セルの温度を均一にはできず、各々の電池セルに温度差ができる。とくに、積層する電池セルの個数が増加すると、すべての電池セルを均一な温度として、すなわち温度差を小さくしながら冷却するのが難しくなる。   A vehicular battery system in which a large number of battery cells are stacked generates heat by a charging / discharging current. In particular, since the battery system for vehicles has a very large charge / discharge current, it generates a large amount of heat. An increase in temperature due to heat generation causes a decrease in the electrical characteristics of the battery. In order to reduce the temperature rise, a cooling gap is provided between the battery cells to be stacked, and cooling gas is forcibly blown into the cooling gap. Although this battery system can cool a battery cell with cooling gas and reduce a temperature rise, the temperature of all the battery cells cannot be made uniform, and a temperature difference can be made between each battery cell. In particular, when the number of battery cells to be stacked increases, it becomes difficult to cool all the battery cells at a uniform temperature, that is, while reducing the temperature difference.

多数の電池セルを積層して出力電圧を高くしている車両用のバッテリシステムは、電池セルの温度差をできる限り小さくすることが極めて大切である。それは、電池セルの温度差が電池セルの電気特性をアンバランスとして残容量を不均一にし、特定の電池セルの寿命を短くするからである。電池は温度によって電気特性が変化するので、温度差のある電池セルは同じ電流で充放電しても残容量に差ができる。残容量に差ができると、残容量が小さくなる電池セルは過放電されやすく、また残容量が大きくなる電池は過充電されやすくなる。特定の電池セルが過充電や過放電になると、劣化が加速されて、バッテリシステム全体としての寿命を短くする。とくに、車両用のバッテリシステムは、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、あるいは電気自動車のように、多数の電池を積層して、大電流で充放電する用途に使用されることから、製造コストが極めて高価になるので、いかにして寿命を長くするかが大切である。とくに、多数の電池を使用する車両用のバッテリシステムになるほど製造コストが高くなるので、寿命を長くすることが要求される。ところが、多数の電池を積層するほど、車両用のバッテリシステムは温度差が大きくなって寿命が短くなる特性がある。   In a vehicle battery system in which a large number of battery cells are stacked to increase the output voltage, it is extremely important to reduce the temperature difference between the battery cells as much as possible. This is because the temperature difference between the battery cells unbalances the electrical characteristics of the battery cells, making the remaining capacity non-uniform and shortening the life of a specific battery cell. Since the electrical characteristics of the battery change depending on the temperature, battery cells having a temperature difference can have a difference in remaining capacity even when charging / discharging with the same current. If there is a difference in remaining capacity, battery cells with a small remaining capacity are easily overdischarged, and batteries with a large remaining capacity are easily overcharged. When a specific battery cell is overcharged or overdischarged, the deterioration is accelerated and the life of the entire battery system is shortened. In particular, battery systems for vehicles are extremely expensive to manufacture because they are used in applications where a large number of batteries are stacked and charged and discharged with a large current, such as hybrid cars, plug-in hybrid cars, or electric cars. Since it becomes expensive, how to extend the life is important. In particular, since the manufacturing cost increases as the vehicle battery system uses a large number of batteries, it is required to extend the life. However, as the number of batteries is increased, the vehicle battery system has a characteristic that the temperature difference increases and the life is shortened.

複数の電池セルを積層して、電池セルの間に冷却気体を強制送風して冷却する構造のバッテリシステムにおいて、電池セルの温度差を少なくする構造は開発されている(特許文献1参照)。
特許文献1のバッテリシステムは、図1の断面図に示すように、電池セル101と電池セル101の間に冷却隙間103を設けて、電池ブロック110の両側に供給ダクト106と排出ダクト107とを設けている。この車両用のバッテリシステムは、供給ダクト106から冷却隙間103に冷却気体を強制送風して、排出ダクト107から排出して、電池セル101を冷却する。このバッテリシステムは、供給ダクト106の風上側にある電池セル101が風下側の電池セル101よりも効率よく冷却される。このため、風上側の電池セル101の温度が低く、風下側の電池セル101の温度が高くなって温度差ができる。図1のバッテリシステムは、この弊害を防止するために、供給ダクト106の風上側に冷却風流れ変更部材108を配置している。冷却風流れ変更部材108は、供給ダクト106に突出するように設けられて、風上側の電池セル101の間の冷却隙間104に流入される冷却気体の流量を減少して電池セル101の温度低下を防止する。
In a battery system having a structure in which a plurality of battery cells are stacked and a cooling gas is forcedly blown between the battery cells to cool the battery cells, a structure for reducing the temperature difference between the battery cells has been developed (see Patent Document 1).
As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the battery system of Patent Document 1 is provided with a cooling gap 103 between the battery cell 101 and the battery cell 101, and a supply duct 106 and a discharge duct 107 on both sides of the battery block 110. Provided. The vehicle battery system forcibly blows cooling gas from the supply duct 106 to the cooling gap 103 and discharges it from the discharge duct 107 to cool the battery cells 101. In this battery system, the battery cell 101 on the windward side of the supply duct 106 is cooled more efficiently than the battery cell 101 on the leeward side. For this reason, the temperature of the battery cell 101 on the leeward side is low, the temperature of the battery cell 101 on the leeward side is increased, and a temperature difference is generated. In the battery system of FIG. 1, a cooling air flow changing member 108 is disposed on the windward side of the supply duct 106 in order to prevent this problem. The cooling air flow changing member 108 is provided so as to protrude into the supply duct 106, and the flow rate of the cooling gas flowing into the cooling gap 104 between the battery cells 101 on the windward side is reduced to reduce the temperature of the battery cell 101. To prevent.

特開2007−250515号公報JP 2007-250515 A

図1のバッテリシステムは、冷却風流れ変更部材108でその風下側の電池セル101の温度をコントロールするので、電池セル101の温度を全体的にコントロールして均等化するのが難しい欠点がある。また、多数の領域の電池セルの温度差をコントロールするために多数の冷却風流れ変更部材を冷却気体の流れ方向に離して設けると、圧損が大きくなるばかりでなく、各々の冷却風流れ変更部材が互いに影響して、相対位置や形状の最適設計が極めて難しくなる欠点がある。   The battery system of FIG. 1 has a drawback that it is difficult to equalize by controlling the temperature of the battery cell 101 as a whole because the temperature of the battery cell 101 on the leeward side is controlled by the cooling air flow changing member 108. Further, if a large number of cooling air flow changing members are provided apart in the flow direction of the cooling gas in order to control the temperature difference between the battery cells in a large number of areas, not only the pressure loss increases, but each cooling air flow changing member However, there is a drawback that the optimum design of the relative position and shape becomes extremely difficult due to the influence of each other.

本発明は、以上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、簡単な構造で電池セル全体の温度分布をコントロールして、各々の電池セルの温度差を小さくして寿命を長くできる車両用のバッテリシステムとこのバッテリシステムを搭載する車両を提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving the above drawbacks. An important object of the present invention is to provide a vehicle battery system that can control the temperature distribution of the entire battery cell with a simple structure, reduce the temperature difference between the battery cells, and extend the life, and the battery system. To provide a vehicle.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明の請求項1の車両用のバッテリシステムは、複数の電池セル1を積層状態に配置してなる電池ブロック10と、この電池ブロック10を構成する各々の電池セル1に熱結合状態に配置してなる冷却プレート7、37、47と、この冷却プレート7、37、47を強制冷却する冷却機構9とを備えている。車両用のバッテリシステムは、電池セル1と冷却プレート7、37、47との間に、電池セル1から冷却プレート7、37、47への熱伝導を制限する第1の断熱層8、38、48を設けている。車両用のバッテリシステムは、各々の電池セル1と冷却プレート7、37、47との間に設けている第1の断熱層8、38、48の面積を、積層方向に配置している電池セル1によって異なるようにしており、第1の断熱層8、38、48の面積の相違でもって、電池セル1から冷却プレート7、37、47に熱伝導される熱エネルギをコントロールして、各々の電池セル1の温度差を少なくしている。   A battery system for a vehicle according to a first aspect of the present invention includes a battery block 10 in which a plurality of battery cells 1 are arranged in a stacked state, and is arranged in a thermally coupled state to each battery cell 1 constituting the battery block 10. The cooling plates 7, 37, and 47 and the cooling mechanism 9 that forcibly cools the cooling plates 7, 37, and 47 are provided. The vehicle battery system includes a first heat insulating layer 8, 38 that restricts heat conduction from the battery cell 1 to the cooling plates 7, 37, 47 between the battery cell 1 and the cooling plates 7, 37, 47. 48 is provided. In the battery system for vehicles, the battery cells in which the areas of the first heat insulating layers 8, 38, 48 provided between the respective battery cells 1 and the cooling plates 7, 37, 47 are arranged in the stacking direction. 1, and the heat energy conducted from the battery cell 1 to the cooling plates 7, 37, 47 is controlled by the difference in area of the first heat insulating layers 8, 38, 48, The temperature difference of the battery cell 1 is reduced.

以上の車両用のバッテリシステムは、極めて簡単な構造としながら電池セル全体の温度分布をコントロールすることで、各々の電池セルの温度差を小さくして寿命を長くできる特徴がある。それは、冷却プレートと各々の電池セルとの間に設けている第1の断熱層の面積を調整して、冷却プレートが各々の電池セルから吸収する熱エネルギを最適値にコントロールできるからである。すなわち、冷却プレートとの間に広い第1の断熱層を設けている電池セルは冷却プレートに吸収される熱エネルギが少なく、狭い第1の断熱層を介して冷却プレートに接触する電池セルは冷却プレートに吸収される熱エネルギが大きくなる。したがって、温度が上昇する傾向にある中央部に積層される電池セルは狭い面積の第1の断熱層を介して冷却プレートに接触し、両端部にあって温度が低くなる電池セルは広い面積の第1の断熱層を介して冷却プレートに接触する構造として、全ての電池セルの温度差をより少なくできる。   The vehicle battery system described above has a feature that the temperature difference of each battery cell can be reduced and the life can be extended by controlling the temperature distribution of the entire battery cell with an extremely simple structure. This is because the area of the first heat insulating layer provided between the cooling plate and each battery cell can be adjusted to control the thermal energy absorbed from each battery cell by the cooling plate to an optimum value. That is, the battery cell provided with the wide first heat insulating layer between the cooling plate has less heat energy absorbed by the cooling plate, and the battery cell contacting the cooling plate via the narrow first heat insulating layer is cooled. The thermal energy absorbed by the plate increases. Therefore, the battery cell stacked in the central portion where the temperature tends to rise contacts the cooling plate through the first heat insulating layer having a small area, and the battery cell having a low temperature at both ends has a large area. As a structure that contacts the cooling plate via the first heat insulating layer, the temperature difference of all the battery cells can be reduced.

本発明の車両用のバッテリシステムは、冷却プレート7、37、47が、電池セル1の積層方向に伸びる第1の断熱層8、38、48を備えて、この第1の断熱層8、38、48の横幅を電池セル1の積層方向で異なるようにすることができる。
この構造は、冷却プレートの表面に積層方向に伸びる第1の断熱層を設けて電池セルの温度差を少なくできる。
In the vehicle battery system of the present invention, the cooling plates 7, 37, 47 include first heat insulating layers 8, 38, 48 extending in the stacking direction of the battery cells 1, and the first heat insulating layers 8, 38 are provided. , 48 can be made different in the stacking direction of the battery cells 1.
This structure can reduce the temperature difference of the battery cells by providing the first heat insulating layer extending in the stacking direction on the surface of the cooling plate.

本発明の車両用のバッテリシステムは、第1の断熱層8を、プラスチックシートと断熱塗膜のいずれかとすることができる。
第1の断熱層をプラスチックシートとするバッテリシステムは、プラスチックシートを冷却プレートと電池セルとの間に挟着して、第1の断熱層を設けることができる。このため、プラスチックシートの形状を調整して電池セルの温度差を少なくできる。また、第1の断熱層を断熱塗膜とするバッテリシステムは、冷却プレートの表面に断熱塗料を塗布することで、第1の断熱層を簡単に設けることができる。
In the battery system for vehicles of the present invention, the first heat insulating layer 8 can be either a plastic sheet or a heat insulating coating film.
In the battery system using the first heat insulating layer as the plastic sheet, the first heat insulating layer can be provided by sandwiching the plastic sheet between the cooling plate and the battery cell. For this reason, the temperature difference of a battery cell can be decreased by adjusting the shape of a plastic sheet. Moreover, the battery system which uses a 1st heat insulation layer as a heat insulation coating film can provide a 1st heat insulation layer easily by apply | coating a heat insulation paint to the surface of a cooling plate.

本発明の車両用のバッテリシステムは、冷却プレート37が、電池ブロック10との対向面に凹部36を有して、この凹部36に断熱材38Aを充填して、電池ブロック10の対向面を平面状とすることができる。
このバッテリシステムの冷却プレートは、電池セルを冷却する冷却面と、第1の断熱層の両方を各々の電池セルに密着できる。このため、冷却プレートで電池セルを効率よく冷却しながら、第1の断熱層で電池セルから吸収する熱エネルギを正確にコントロールできる。とくに、電池セルの外周面に密着する第1の断熱層は、電池セルから吸収する熱エネルギを正確にコントロールして、温度差を少なくできる。第1の断熱層が電池セルの外周面に密着することで電池セルから熱伝達で吸収する熱エネルギを正確にコントロールできるからである。
In the vehicle battery system of the present invention, the cooling plate 37 has a recess 36 on the surface facing the battery block 10, and the recess 36 is filled with a heat insulating material 38A so that the surface facing the battery block 10 is flat. Can be used.
The cooling plate of this battery system can closely adhere both the cooling surface for cooling the battery cells and the first heat insulating layer to each battery cell. For this reason, the heat energy absorbed from the battery cell by the first heat insulating layer can be accurately controlled while the battery cell is efficiently cooled by the cooling plate. In particular, the first heat-insulating layer that is in close contact with the outer peripheral surface of the battery cell can accurately control the thermal energy absorbed from the battery cell and reduce the temperature difference. This is because the thermal energy absorbed by the heat transfer from the battery cell can be accurately controlled by the first heat insulating layer being in close contact with the outer peripheral surface of the battery cell.

本発明の車両用のバッテリシステムは、第1の断熱層48を、冷却プレート47の電池ブロック10との対向面に設けてなる、電池セル1に接触しない非接触凹部46とすることができる。
この構造は、断熱材を使用することなく、冷却プレートと電池セルとの間に第1の断熱層を設けることができる。
In the vehicle battery system of the present invention, the first heat insulating layer 48 can be provided as a non-contact recess 46 that does not contact the battery cell 1 and is provided on the surface of the cooling plate 47 facing the battery block 10.
This structure can provide a 1st heat insulation layer between a cooling plate and a battery cell, without using a heat insulating material.

本発明の車両用のバッテリシステムは、冷却プレート7、37、47が、冷却液を通過させる冷媒配管20を備えて、冷却機構9が、冷媒配管20に冷却液を供給して冷却プレート7、37、47を冷却することができる。
このバッテリシステムは、冷媒配管に供給される冷却液でもって冷却プレートを効率よく速やかに冷却できる。
In the vehicle battery system of the present invention, the cooling plates 7, 37, 47 are provided with the refrigerant pipe 20 through which the coolant passes, and the cooling mechanism 9 supplies the coolant to the refrigerant pipe 20 to supply the cooling plate 7, 37 and 47 can be cooled.
This battery system can cool the cooling plate efficiently and quickly with the coolant supplied to the refrigerant pipe.

本発明の車両用のバッテリシステムは、冷却機構9から冷媒配管20に供給される冷却液を、冷媒配管20の内部で気化する気化熱で冷却プレート7、37、47を冷却する冷媒とすることができる。
このバッテリシステムは、冷媒の大きな気化熱で冷却プレートを速やかに冷却できるので、電池セルの温度を速やかに低下できる。
In the vehicle battery system of the present invention, the coolant supplied to the refrigerant pipe 20 from the cooling mechanism 9 is used as a refrigerant that cools the cooling plates 7, 37, 47 with the heat of vaporization that evaporates inside the refrigerant pipe 20. Can do.
In this battery system, the cooling plate can be quickly cooled by the large heat of vaporization of the refrigerant, so that the temperature of the battery cell can be quickly lowered.

本発明の請求項8の車両用のバッテリシステムは、複数の電池セル1を冷却隙間53を設けて積層してなる電池ブロック50と、この電池ブロック50の冷却隙間53に強制送風して電池セル1を冷却する強制送風機59と、電池ブロック50を収納してなる外装ケース70とを備えている。車両用のバッテリシステムは、外装ケース70の一部に第2の断熱層58、68を設けて、外装ケース70に収納してなる電池セル1の温度差を少なくしている。   The battery system for a vehicle according to claim 8 of the present invention includes a battery block 50 formed by stacking a plurality of battery cells 1 with cooling gaps 53 provided therein, and a battery cell by forcibly blowing air to the cooling gaps 53 of the battery block 50. 1 is provided with a forced blower 59 that cools 1 and an outer case 70 that houses a battery block 50. In the battery system for vehicles, the second heat insulating layers 58 and 68 are provided in a part of the outer case 70 to reduce the temperature difference of the battery cell 1 housed in the outer case 70.

このバッテリシステムは、外装ケースの一部に第2の断熱層を設けるという極めて簡単な構造で、冷却されやすい電池セルの温度低下を抑制して、電池セル全体の温度分布をコントロールして、各々の電池セルの温度差を小さくして寿命を長くできる特徴がある。とくに、この構造は、電池温度が低くなる電池セルの外側にある外装ケースの一部に第2の断熱層を設けるという極めて簡単な構造で、温度が低くなる電池セルの放熱を少なくして温度差を少なくできる。さらに、このバッテリシステムは、温度が低くなる電池セルの外側を第2の断熱層で断熱するので、車両が極低温な環境におかれる状態においても、特定の電池セルの温度が異常に低下して電気特性が低下するのを有効に防止できる。   This battery system has a very simple structure in which a second heat insulating layer is provided in a part of the outer case, suppresses the temperature drop of the battery cell that is easily cooled, controls the temperature distribution of the entire battery cell, The battery cell has a feature that the temperature difference of the battery cell can be reduced to extend the life. In particular, this structure is a very simple structure in which a second heat insulating layer is provided on a part of the outer case outside the battery cell where the battery temperature is lowered, and the temperature of the battery cell where the temperature is lowered is reduced. The difference can be reduced. Furthermore, since this battery system insulates the outside of the battery cell whose temperature is lowered by the second heat insulating layer, the temperature of the specific battery cell is abnormally lowered even in a state where the vehicle is placed in an extremely low temperature environment. Therefore, it is possible to effectively prevent the electrical characteristics from being deteriorated.

本発明の車両用のバッテリシステムは、外装ケース70が、電池ブロック50の両端部との対向面の外面又は内面に第2の断熱層58、68を設けることができる。
このバッテリシステムは、両端部にあって片面から効率よく冷却される電池セルの温度低下を効果的に防止して、電池セルの温度差を少なくできる。
In the vehicle battery system of the present invention, the outer case 70 can be provided with the second heat insulating layers 58 and 68 on the outer surface or the inner surface of the surface facing the both ends of the battery block 50.
This battery system can effectively prevent a temperature drop of a battery cell that is at both ends and is efficiently cooled from one side, thereby reducing the temperature difference between the battery cells.

本発明の車両は、請求項1ないし9のいずれかに記載の車両用のバッテリシステムを搭載している。
この車両は、簡単な構造で各々の電池セルの温度差を小さくして寿命を長くできるバッテリシステムを搭載しているので、製造コストを低減しながら、長期間にわたって、安心して使用できる特徴がある。
A vehicle according to the present invention is equipped with the vehicle battery system according to any one of claims 1 to 9.
This vehicle is equipped with a battery system that can reduce the temperature difference between each battery cell and extend its life with a simple structure, so that it can be used safely over a long period of time while reducing manufacturing costs. .

従来のバッテリシステムの水平断面図である。It is a horizontal sectional view of a conventional battery system. 本発明の一実施例にかかる車両用のバッテリシステムを搭載する車両の概略図である。It is the schematic of the vehicle carrying the battery system for vehicles concerning one Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる車両用のバッテリシステムを搭載する車両の概略図である。It is the schematic of the vehicle carrying the battery system for vehicles concerning the other Example of this invention. 本発明の第1の実施例にかかる車両用のバッテリシステムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the battery system for vehicles concerning the 1st example of the present invention. 図4に示す車両用のバッテリシステムの一部拡大垂直縦断面図である。FIG. 5 is a partially enlarged vertical longitudinal sectional view of the vehicle battery system shown in FIG. 4. 図4に示す車両用のバッテリシステムの垂直横断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the vehicle battery system shown in FIG. 4. 図4に示す車両用のバッテリシステムの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the battery system for vehicles shown in FIG. 図7に示す車両用のバッテリシステムの冷却プレートの平面図である。It is a top view of the cooling plate of the battery system for vehicles shown in FIG. 冷却プレートと第1の断熱層の他の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another example of a cooling plate and a 1st heat insulation layer. 冷却プレートと第1の断熱層の他の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another example of a cooling plate and a 1st heat insulation layer. 冷却プレートの冷却パイプの配管の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of piping of the cooling pipe of a cooling plate. 本発明の第2の実施例にかかる車両用のバッテリシステムの斜視図である。It is a perspective view of the battery system for vehicles concerning the 2nd example of the present invention. 図12に示す車両用のバッテリシステムの底面斜視図である。It is a bottom perspective view of the battery system for vehicles shown in FIG. 図12に示す車両用のバッテリシステムの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the battery system for vehicles shown in FIG. 図10に示す車両用のバッテリシステムの水平断面図である。It is a horizontal sectional view of the battery system for vehicles shown in FIG. 図14に示す車両用のバッテリシステムの電池ブロックの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the battery block of the battery system for vehicles shown in FIG. 電池セルとセパレータの積層構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the laminated structure of a battery cell and a separator.

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車両用のバッテリシステム及びこのバッテリシステムを搭載する車両を例示するものであって、本発明はバッテリシステムと車両を以下のものに特定しない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery system for a vehicle for embodying the technical idea of the present invention and a vehicle equipped with this battery system. Not specific to anything.

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、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。   Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.

本発明の車両用のバッテリシステムは、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プラグインハイブリッドカー等の車両に搭載され、あるいは、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両に搭載されて、電源として使用される。   The battery system for a vehicle of the present invention is mounted on a vehicle such as a hybrid car or a plug-in hybrid car that travels with both an engine and a motor, or is mounted on an electric vehicle such as an electric car that travels only with a motor, Used as a power source.

図2は、本発明の車両用のバッテリシステムを搭載する車両であって、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーの一例を示している。この図のハイブリッドカーは、車両を走行させるエンジン96及び走行用のモータ93と、モータ93に電力を供給するバッテリシステム91、92と、バッテリシステム91、92の電池を充電する発電機94とを備えている。バッテリシステム91、92は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。ハイブリッドカーは、バッテリシステム91、92の電池を充放電しながらモータ93とエンジン96の両方で走行する。モータ93は、エンジン効率の悪い領域、たとえば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ93は、バッテリシステム91、92から電力が供給されて駆動する。発電機94は、エンジン96で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム91、92の電池を充電する。   FIG. 2 shows an example of a hybrid car that is equipped with the battery system for a vehicle of the present invention and that runs on both the engine and the motor. The hybrid car in this figure includes an engine 96 and a running motor 93 for running the vehicle, battery systems 91 and 92 for supplying electric power to the motor 93, and a generator 94 for charging the batteries of the battery systems 91 and 92. I have. The battery systems 91 and 92 are connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95. The hybrid car travels by both the motor 93 and the engine 96 while charging and discharging the batteries of the battery systems 91 and 92. The motor 93 is driven to drive the vehicle when the engine efficiency is low, for example, during acceleration or low-speed driving. The motor 93 is driven by power supplied from the battery systems 91 and 92. The generator 94 is driven by the engine 96 or is driven by regenerative braking when the vehicle is braked, and charges the batteries of the battery systems 91 and 92.

さらに、図3は、本発明の車両用のバッテリシステムを搭載する車両であって、モータのみで走行する電気自動車の一例を示している。この図に示す電気自動車は、車両を走行させる走行用のモータ93と、このモータ93に電力を供給するバッテリシステム91、92と、このバッテリシステム91、92の電池を充電する発電機94とを備えている。モータ93は、バッテリシステム91、92から電力が供給されて駆動する。発電機94は、車両を回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム91、92の電池を充電する。   Further, FIG. 3 shows an example of an electric vehicle that is equipped with the vehicle battery system of the present invention and that runs only by a motor. The electric vehicle shown in this figure includes a traveling motor 93 for traveling the vehicle, battery systems 91 and 92 for supplying electric power to the motor 93, and a generator 94 for charging the batteries of the battery systems 91 and 92. I have. The motor 93 is driven by power supplied from the battery systems 91 and 92. The generator 94 is driven by energy used when regenerative braking of the vehicle, and charges the batteries of the battery systems 91 and 92.

以上の車両に搭載される本発明の車両用のバッテリシステムを以下に示す。図4ないし図11は、本発明の第1の実施例の車両用のバッテリシステム91を示し、図12ないし図17は、本発明の第2の実施例の車両用のバッテリシステム92を示している。   The vehicle battery system of the present invention mounted on the above vehicle is shown below. 4 to 11 show a vehicle battery system 91 according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 12 to 17 show a vehicle battery system 92 according to the second embodiment of the present invention. Yes.

第1の実施例のバッテリシステム91は、図4ないし図7に示すように、複数の角形電池からなる電池セル1を積層している電池ブロック10と、電池ブロック10を構成する電池セル1に熱結合状態に配置している冷却プレート7と、この冷却プレート7を冷却する冷却機構9とを備える。   As shown in FIGS. 4 to 7, the battery system 91 according to the first embodiment includes a battery block 10 in which battery cells 1 composed of a plurality of prismatic batteries are stacked, and a battery cell 1 constituting the battery block 10. A cooling plate 7 arranged in a thermally coupled state and a cooling mechanism 9 for cooling the cooling plate 7 are provided.

電池ブロック10は、積層している電池セル1の間にセパレータ2を挟着している。この電池ブロック10は、電池セル1の外装缶を金属製として、プラスチック製のセパレータ2で絶縁して積層できる。セパレータ2は、両面を電池セル1に嵌着できる形状として、隣接する電池セル1の位置ずれを阻止して積層できる。電池ブロックは、電池セルの外装缶をプラスチック等の絶縁材として、セパレータを挟着することなく積層状態に固定することもできる。   The battery block 10 has a separator 2 sandwiched between stacked battery cells 1. The battery block 10 can be laminated by insulating the outer can of the battery cell 1 with a plastic separator 2 made of metal. The separator 2 has a shape that can be fitted to the battery cell 1 on both sides, and can be stacked while preventing the positional deviation of the adjacent battery cells 1. The battery block can be fixed in a laminated state without sandwiching a separator, using an outer can of the battery cell as an insulating material such as plastic.

角形電池の電池セル1は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の他の全ての二次電池とすることもできる。図の電池セル1は、所定の厚さを有する四角形で、上面の両端部には正負の電極端子13を突出して設けており、上面の中央部には安全弁の開口部14を設けている。積層される電池セル1は、隣接する正負の電極端子13をバスバー(図示せず)で連結して互いに直列に接続している。隣接する電池セル1を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する電池セルを並列に接続することもできる。   The battery cell 1 of a square battery is a lithium ion secondary battery. However, the battery cell may be any other secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery. The battery cell 1 shown in the figure is a quadrangle having a predetermined thickness, and positive and negative electrode terminals 13 are provided so as to protrude from both ends of the upper surface, and a safety valve opening 14 is provided at the center of the upper surface. The stacked battery cells 1 are connected in series by connecting adjacent positive and negative electrode terminals 13 with a bus bar (not shown). A battery system in which adjacent battery cells 1 are connected in series can increase the output voltage and increase the output. However, the battery system can also connect adjacent battery cells in parallel.

電池ブロック10は、両端にエンドプレート4を設けて、一対のエンドプレート4を連結材5で連結して、積層している電池セル1を固定している。エンドプレート4は、電池セル1の外形にほぼ等しい外形の四角形としている。連結材5は、図4に示すように、両端を内側に折曲して折曲片5Aをエンドプレート4に止ネジ6で固定している。   The battery block 10 is provided with end plates 4 at both ends, and the pair of end plates 4 are connected by a connecting member 5 to fix the stacked battery cells 1. The end plate 4 has a rectangular shape that is substantially equal to the outer shape of the battery cell 1. As shown in FIG. 4, both ends of the connecting member 5 are bent inward, and the bent pieces 5 </ b> A are fixed to the end plate 4 with set screws 6.

図のエンドプレート10は、外側に補強リブ4Aを一体的に成形して設けて補強している。さらに、エンドプレート4の外側面には、連結材5の折曲片5Aを連結する連結孔(図示せず)を設けている。図7のエンドプレート10は、両側の四隅部に4個の連結孔を設けている。連結孔は雌ネジ穴である。このエンドプレート4は、連結材5を貫通する止ネジ6を雌ネジ穴にねじ込んで連結材5を固定することができる。   The illustrated end plate 10 is reinforced by integrally forming a reinforcing rib 4A on the outside. Furthermore, a connecting hole (not shown) for connecting the bent piece 5A of the connecting member 5 is provided on the outer surface of the end plate 4. The end plate 10 of FIG. 7 is provided with four connecting holes at the four corners on both sides. The connecting hole is a female screw hole. The end plate 4 can fix the connecting member 5 by screwing a set screw 6 penetrating the connecting member 5 into the female screw hole.

冷却プレート7は、電池セル1を冷却するために、電池ブロック10を構成する各々の電池セル1の外周面である底面に熱結合状態に固定している。隣接する電池セル1を直列に接続しているバッテリシステムは、隣接する電池セル1に電位差がある。したがって、電池セル1が冷却プレート7に電気接続されるとショートして大きなショート電流が流れる。この弊害を防止するために、冷却プレート7と電池ブロック10の間には、図5の一部拡大図に示すように、絶縁層18を設けている。絶縁層18は、電池セル1と冷却プレート7とを絶縁しながら、電池セル1と冷却プレート7との間で効率よく熱伝導させる層である。この絶縁層18には、優れた絶縁特性を実現しながら、電池セル1と冷却プレート7との間に効率よく熱伝導する特性の材質、たとえば、シリコン樹脂シート、熱伝導の優れたフィラーを充填しているプラスチックシート、マイカなどが使用される。さらに、絶縁層18と電池セル1との間に、また、絶縁層18と冷却プレート7との間に、シリコンオイル等の熱伝導ペースト19を塗布して、より効率よく熱伝導できる構造にできる。   In order to cool the battery cell 1, the cooling plate 7 is fixed in a thermally coupled state to the bottom surface which is the outer peripheral surface of each battery cell 1 constituting the battery block 10. In a battery system in which adjacent battery cells 1 are connected in series, the adjacent battery cells 1 have a potential difference. Therefore, when the battery cell 1 is electrically connected to the cooling plate 7, a short circuit occurs and a large short current flows. In order to prevent this problem, an insulating layer 18 is provided between the cooling plate 7 and the battery block 10 as shown in the partially enlarged view of FIG. The insulating layer 18 is a layer that efficiently conducts heat between the battery cell 1 and the cooling plate 7 while insulating the battery cell 1 and the cooling plate 7. The insulating layer 18 is filled with a material having a characteristic of efficiently conducting heat between the battery cell 1 and the cooling plate 7, for example, a silicon resin sheet, and a filler having excellent heat conduction, while realizing excellent insulating characteristics. Plastic sheets, mica, etc. are used. Further, a heat conductive paste 19 such as silicon oil can be applied between the insulating layer 18 and the battery cell 1 and between the insulating layer 18 and the cooling plate 7 so that the structure can conduct heat more efficiently. .

冷却プレート7は、全ての電池セル1を同じようには冷却しない。冷却プレート7が電池セル1から吸収する熱エネルギを調整して、電池セル1の温度差を少なくするためである。冷却プレート7は、温度が高くなる電池セル、例えば中央部の電池セルを効率よく冷却して、温度が低くなる領域、例えば両端部の電池セルの冷却を少なくして、電池セルの温度差を少なくする。このことを実現するために、冷却プレート7と電池セル1との間に、電池セル1から冷却プレート7への熱伝導を制限する第1の断熱層8を設けている。第1の断熱層8の面積は、積層方向に配置している電池セル1によって異なり、第1の断熱層8の面積の相違で、電池セル1から冷却プレート7に熱伝導される熱エネルギをコントロールして、電池セル1の温度差を少なくしている。   The cooling plate 7 does not cool all the battery cells 1 in the same way. This is because the cooling plate 7 adjusts the thermal energy absorbed from the battery cell 1 to reduce the temperature difference of the battery cell 1. The cooling plate 7 efficiently cools a battery cell whose temperature is high, for example, a battery cell in the center, and reduces cooling of a region where the temperature is low, for example, battery cells at both ends, thereby reducing the temperature difference between the battery cells. Reduce. In order to realize this, a first heat insulating layer 8 that restricts heat conduction from the battery cell 1 to the cooling plate 7 is provided between the cooling plate 7 and the battery cell 1. The area of the first heat insulating layer 8 varies depending on the battery cells 1 arranged in the stacking direction, and the thermal energy that is thermally conducted from the battery cell 1 to the cooling plate 7 due to the difference in the area of the first heat insulating layer 8. The temperature difference of the battery cell 1 is reduced by controlling.

図7と図8のバッテリシステムは、各々の電池セル1と冷却プレート7との間に設けている第1の断熱層8の面積を、積層方向に配置している電池セル1によって異なるようにして、第1の断熱層8の面積の相違でもって、電池セル1から冷却プレート7に熱伝導される熱エネルギをコントロールして、電池セル1の温度差を少なくしている。図7と図8の冷却プレート7は、電池セル1の積層方向に伸びる第1の断熱層8を設けて、この第1の断熱層8の横幅を電池セル1の積層方向で異なるようにして、電池セル1が冷却プレート7に接触する冷却面7Xの面積が異なるようにしている。   7 and 8, the area of the first heat insulating layer 8 provided between each battery cell 1 and the cooling plate 7 is made different depending on the battery cells 1 arranged in the stacking direction. Thus, due to the difference in the area of the first heat insulating layer 8, the thermal energy conducted from the battery cell 1 to the cooling plate 7 is controlled to reduce the temperature difference of the battery cell 1. The cooling plate 7 of FIGS. 7 and 8 is provided with a first heat insulating layer 8 extending in the stacking direction of the battery cells 1 so that the lateral width of the first heat insulating layer 8 is different in the stacking direction of the battery cells 1. The areas of the cooling surface 7X where the battery cell 1 contacts the cooling plate 7 are made different.

冷却プレート7は、電池ブロック10との対向面に、プラスチックシートや断熱塗膜を設けて第1の断熱層8としている。プラスチックシートや断熱塗膜は、金属に比較して熱伝導率が小さく、冷却プレート7と電池セル1とを断熱する。さらに、図9に示す冷却プレート37は、電池ブロック10との対向面に凹部36を設けている。この凹部36は、内形を、第1の断熱層38の外形に等しく、あるいはこれよりもわずかに大きくして、深さを第1の断熱層38の膜厚に等しくしている。凹部36に断熱材38Aが充填されて、冷却プレート37に第1の断熱層38を設けている。この冷却プレート37は、電池セル1に接触する冷却面37Xと第1の断熱層38の両方を電池セル1の底面に密着できる。冷却面37Xと第1の断熱層38の表面を同一平面として電池ブロック10の対向面を平面状にできるからである。   The cooling plate 7 is formed as a first heat insulating layer 8 by providing a plastic sheet or a heat insulating coating film on the surface facing the battery block 10. The plastic sheet and the heat insulating coating film have a lower thermal conductivity than metal, and insulate the cooling plate 7 and the battery cell 1. Furthermore, the cooling plate 37 shown in FIG. 9 has a recess 36 on the surface facing the battery block 10. The recess 36 has an inner shape equal to or slightly larger than the outer shape of the first heat insulating layer 38, and has a depth equal to the film thickness of the first heat insulating layer 38. The recess 36 is filled with a heat insulating material 38 </ b> A, and a first heat insulating layer 38 is provided on the cooling plate 37. The cooling plate 37 can closely attach both the cooling surface 37 </ b> X that contacts the battery cell 1 and the first heat insulating layer 38 to the bottom surface of the battery cell 1. This is because the surface of the cooling surface 37X and the surface of the first heat insulating layer 38 can be the same plane, and the facing surface of the battery block 10 can be planar.

さらに、冷却プレート47は、図10に示すように、電池ブロック10との対向面に、電池セル1に接触しない非接触凹部46を設けて第1の断熱層48とすることができる。電池セル1に接触しない非接触凹部46は、熱伝導によって熱エネルギで伝達されず、電池セル1に接触する冷却面47Xよりも熱エネルギの伝達量が少ない断熱層となる。したがって、非接触凹部46は、第1の断熱層48となって、電池セル1の熱エネルギの伝達を制限する。この冷却プレート47は、電池セル1に接触する冷却面47Xで電池セル1を冷却し、非接触凹部46の第1の断熱層48では電池セル1の熱エネルギの伝達を制限する。この構造の冷却プレート47は、非接触凹部46を深くして電池セル1から冷却プレート7への伝達熱エネルギを少なくできる。   Furthermore, as shown in FIG. 10, the cooling plate 47 can be formed as a first heat insulating layer 48 by providing a non-contact recess 46 that does not contact the battery cell 1 on the surface facing the battery block 10. The non-contact recess 46 that does not contact the battery cell 1 is not transmitted by heat energy due to heat conduction, and becomes a heat insulating layer that transmits less heat energy than the cooling surface 47X that contacts the battery cell 1. Therefore, the non-contact recessed part 46 becomes the 1st heat insulation layer 48, and restrict | transmits the thermal energy transmission of the battery cell 1. The cooling plate 47 cools the battery cell 1 with the cooling surface 47 </ b> X that contacts the battery cell 1, and restricts the transfer of thermal energy of the battery cell 1 with the first heat insulating layer 48 of the non-contact recess 46. The cooling plate 47 having this structure can deepen the non-contact recess 46 to reduce the heat energy transferred from the battery cell 1 to the cooling plate 7.

電池セル1の積層方向に伸びる第1の断熱層8、38、48の外形、すなわち、各々の電池セル1が第1の断熱層8、38、48を介して冷却プレート7、37、47に接触する接触面積は、電池セル1の温度分布から特定される。すなわち、第1の断熱層8、38、48を設けない構造で温度が高くなる電池セル1は、第1の断熱層8、38、48との接触面積を小さくし、温度が低くなる電池セル1は、第1の断熱層8、38、48との接触面積を大きくする。図7ないし図10のバッテリシステムは、中央部に積層している電池セル1の温度が両端部よりも高くなるのを防止するために、第1の断熱層8、38、48の横幅を中央部で狭く、両端部で広くしている。このバッテリシステムは、冷却プレート7、37、47でもって、中央部の電池セル1を両端部よりも効率よく冷却して、中央部の電池セル1の温度上昇を少なくできる。したがって、温度が高くなる電池セル1の温度を低くして、各々の電池セル1の温度差を少なくできる。第1の断熱層8、38、48は、温度差が少なくなるように、電池セル1から冷却プレート7、37、47に熱伝達される熱エネルギをコントロールするので、電池セル1の温度分布を考慮して最適値に設定される。   The outer shape of the first heat insulating layers 8, 38, 48 extending in the stacking direction of the battery cells 1, that is, each battery cell 1 is attached to the cooling plates 7, 37, 47 via the first heat insulating layers 8, 38, 48. The contact area in contact is specified from the temperature distribution of the battery cell 1. That is, the battery cell 1 in which the temperature is increased in the structure in which the first heat insulating layers 8, 38, 48 are not provided, the battery cell in which the contact area with the first heat insulating layers 8, 38, 48 is reduced and the temperature is decreased. 1 increases the contact area with the first heat insulating layers 8, 38, 48. In the battery system of FIGS. 7 to 10, the width of the first heat insulating layers 8, 38, 48 is set to the center in order to prevent the temperature of the battery cells 1 stacked in the center from becoming higher than both ends. Narrow at the part and wide at both ends. This battery system can cool the central battery cell 1 more efficiently than both ends by the cooling plates 7, 37, 47, and can reduce the temperature rise of the central battery cell 1. Therefore, the temperature difference of each battery cell 1 can be reduced by lowering the temperature of the battery cell 1 where the temperature is increased. The first heat insulating layers 8, 38, and 48 control the heat energy transferred from the battery cell 1 to the cooling plates 7, 37, and 47 so that the temperature difference is small. It is set to an optimum value in consideration.

さらに、図示しないが、各々の電池セルの間に冷却隙間を設けて、この冷却隙間に冷却気体を強制送風して電池セルを冷却するバッテリシステムにおいては、風上側の電池ブロックの温度が低く、風下側の電池ブロックの温度が高くなる。したがって、このバッテリシステムは、風上側の電池セルに接触する冷却プレートに設けている第1の断熱層の面積を大きくし、風下側の電池セルに接触する冷却プレートに設けている第1の断熱層の面積を小さくして、風上側と風下側の電池セルの温度差を少なくする。   Furthermore, although not shown, in a battery system in which a cooling gap is provided between each battery cell, and the cooling gas is forcibly blown into the cooling gap to cool the battery cell, the temperature of the battery block on the windward side is low, The temperature of the battery block on the leeward side increases. Therefore, this battery system increases the area of the first heat insulating layer provided on the cooling plate in contact with the battery cell on the windward side, and the first heat insulating material provided on the cooling plate in contact with the battery cell on the leeward side. The layer area is reduced to reduce the temperature difference between the windward and leeward battery cells.

さらにまた、各々の電池セルの間に冷却隙間を設けてなる2組の電池ブロックを風上側と風下側とに配置して、各電池ブロックの冷却隙間に冷却気体を強制送風して各々の電池セルを冷却するバッテリシステムにおいては、風上側の電池ブロックの温度が低く、風下側の電池ブロックの温度が高くなる。したがって、このバッテリシステムは、風上側の電池ブロックに熱結合している冷却プレートに設けている第1の断熱層の接触面積を大きくし、風下側の電池ブロックに熱結合している冷却プレートに設けている第1の断熱層の接触面積を小さくして、風上側と風下側の電池ブロック、正確には電池ブロックを構成する電池セルの温度差を少なくする。   Furthermore, two battery blocks each having a cooling gap between each battery cell are arranged on the windward side and the leeward side, and a cooling gas is forcibly blown into the cooling gaps of the respective battery blocks to each battery. In a battery system that cools cells, the temperature of the leeward battery block is low, and the temperature of the leeward battery block is high. Therefore, this battery system increases the contact area of the first heat insulating layer provided on the cooling plate thermally coupled to the windward battery block, and the cooling plate thermally coupled to the leeward battery block. The contact area of the first heat insulating layer provided is reduced to reduce the temperature difference between the battery blocks on the windward side and the leeward side, more precisely the battery cells constituting the battery block.

電池セル1を冷却する冷却プレート7、37、47は、冷却液を通過させる冷媒配管20を内部に設けている。この冷媒配管20に冷却機構9から冷却液が供給されて冷却プレート7、37、47は冷却される。冷却プレート7、37、47は、冷却機構9から供給される冷却液を、冷媒配管20の内部で気化する気化熱で冷却プレート7、37、47を冷却する冷媒として、冷却プレート7、37、47をより効率よく冷却できる。   The cooling plates 7, 37, and 47 that cool the battery cells 1 are provided with refrigerant pipes 20 that allow the coolant to pass therethrough. The coolant is supplied from the cooling mechanism 9 to the refrigerant pipe 20 to cool the cooling plates 7, 37 and 47. The cooling plates 7, 37, 47 are coolants that cool the cooling plates 7, 37, 47 with the heat of vaporization that evaporates the coolant supplied from the cooling mechanism 9 inside the refrigerant pipe 20. 47 can be cooled more efficiently.

図5と図6は、冷却プレート7の断面図である。この冷却プレート7は、上面板7Aと底板7Bを周囲で連結して内部を閉鎖室22としている。この閉鎖室22に、熱交換器として、冷却液である液化された冷媒を循環させる銅やアルミなどの冷媒配管20の冷却パイプ21を内蔵している。冷却パイプ21は、冷却プレート7の上面板7Aに密着するように固定されて上面板7Aを冷却し、底板7Bとの間には断熱材23を配設して、底板7Bとの間を断熱している。   5 and 6 are cross-sectional views of the cooling plate 7. The cooling plate 7 includes a top plate 7 </ b> A and a bottom plate 7 </ b> B connected at the periphery to form a closed chamber 22. A cooling pipe 21 of a refrigerant pipe 20 such as copper or aluminum that circulates a liquefied refrigerant that is a cooling liquid is incorporated in the closed chamber 22 as a heat exchanger. The cooling pipe 21 is fixed in close contact with the upper surface plate 7A of the cooling plate 7 to cool the upper surface plate 7A, and a heat insulating material 23 is provided between the bottom plate 7B and the bottom plate 7B is insulated. is doing.

冷却プレート7は、供給される液状の冷媒を冷却パイプ21の内部で気化させて、気化熱で上面板7Aを冷却する。図7と図11に示す冷却パイプ21は、冷却プレート7の内部に配管されてなる互いに直列に接続されてなる4列の平行パイプ21Aからなり、流入側の平行パイプ21Aaに接近して排出側の平行パイプ21Abを配管している。この図の冷却プレート7は、4列の平行パイプ21Aを直列に連結して冷却パイプ21とするが、冷却プレートは、2〜3列の平行パイプを直列に連結することも、5列以上の平行パイプを直列に連結することもできる。   The cooling plate 7 vaporizes the supplied liquid refrigerant inside the cooling pipe 21 and cools the upper surface plate 7A with heat of vaporization. The cooling pipe 21 shown in FIG. 7 and FIG. 11 is composed of four rows of parallel pipes 21A that are connected in series and are connected to the inside of the cooling plate 7. The cooling pipe 21 approaches the inflow side parallel pipe 21Aa and is on the discharge side. The parallel pipe 21Ab is piped. The cooling plate 7 in this figure connects four rows of parallel pipes 21A in series to form the cooling pipe 21. However, the cooling plate can connect two or three rows of parallel pipes in series, or five or more rows. Parallel pipes can also be connected in series.

図の冷却プレート7は、流入側の平行パイプ21Aaから供給される冷媒を、排出側の平行パイプ21Abから外部に排出する。流入側の平行パイプ21Aaは、液化された冷媒が供給されるので、十分な量の冷媒が供給され、冷媒の気化熱で十分に冷却される。これに対して、排出側の平行パイプ21Abは、冷却パイプ21の内部に気化されながら送られてくる冷媒が供給されるので、ほとんどの冷媒が気化されて、液化された冷媒量が少なくなることがある。   The cooling plate 7 in the figure discharges the refrigerant supplied from the inflow side parallel pipe 21Aa to the outside from the discharge side parallel pipe 21Ab. Since the liquefied refrigerant is supplied to the parallel pipe 21Aa on the inflow side, a sufficient amount of the refrigerant is supplied and is sufficiently cooled by the heat of vaporization of the refrigerant. On the other hand, since the refrigerant which is sent while being vaporized inside the cooling pipe 21 is supplied to the parallel pipe 21Ab on the discharge side, most of the refrigerant is vaporized and the amount of the liquefied refrigerant is reduced. There is.

とくに、冷却パイプの排出側の温度を検出して開度を調整する流量調整弁からなる膨張弁に比較して、所定の長さの細管からなるキャピラリーチューブ24Aの膨張弁24は、冷却プレート7の温度に関係なく、冷却パイプ21に供給される冷媒の流量がほぼ一定となる。この冷却プレート7の温度が相当に高温になると、冷媒が排出側の平行パイプ21Abに移送される途中で気化されて、排出側で液状の冷媒量が少なくなることがある。この状態になると、排出側の平行パイプ21Abの内部で気化される冷媒量が少なくなって、排出側の平行パイプ21Abによる冷却カロリーが少なくなる。冷媒の気化熱が冷却カロリーとなるからである。ところが、排出側の平行パイプ21Abの近傍に流入側の平行パイプ21Aaを配管する冷却プレート7は、流入側の平行パイプ21Aaの冷却カロリーが大きく、仮に排出側の平行パイプ21Abの冷却カロリーが少なくなっても、流入側の平行パイプ21Aaの冷却カロリーが大きく、両方で均一に冷却できる。   In particular, the expansion valve 24 of the capillary tube 24A formed of a narrow tube having a predetermined length is compared with the expansion plate 24 formed of a narrow tube having a predetermined length as compared with an expansion valve formed of a flow rate adjusting valve that detects the temperature on the discharge side of the cooling pipe and adjusts the opening degree. Regardless of the temperature, the flow rate of the refrigerant supplied to the cooling pipe 21 is substantially constant. When the temperature of the cooling plate 7 becomes considerably high, the refrigerant may be vaporized while being transferred to the discharge-side parallel pipe 21Ab, and the amount of liquid refrigerant may be reduced on the discharge side. In this state, the amount of refrigerant vaporized inside the discharge-side parallel pipe 21Ab decreases, and the cooling calories generated by the discharge-side parallel pipe 21Ab decrease. This is because the vaporization heat of the refrigerant becomes cooling calories. However, the cooling plate 7 in which the inflow-side parallel pipe 21Aa is arranged in the vicinity of the discharge-side parallel pipe 21Ab has a large cooling calorie of the inflow-side parallel pipe 21Aa, and temporarily decreases the cooling calorie of the discharge-side parallel pipe 21Ab. However, the cooling calories of the parallel pipe 21Aa on the inflow side are large, and both can be cooled uniformly.

冷却パイプ21は、開閉弁27を介して冷却プレート7を冷却する冷却機構9に連結される。図4の冷却機構9は、冷却プレート7から排出される気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ26と、このコンプレッサ26で加圧された冷媒を冷却して液化させるコンデンサ25と、このコンデンサ25で液化された液体を蓄えるレシーバータンク28と、このレシーバータンク28の冷媒を冷却プレート7に供給する流量調整弁又はキャピラリーチューブ24Aからなる膨張弁24とを備える。この冷却機構9は、膨張弁24から供給される冷媒を冷却プレート7の内部で気化させて、冷媒の気化熱で冷却プレート7を冷却する。   The cooling pipe 21 is connected to a cooling mechanism 9 that cools the cooling plate 7 via an on-off valve 27. The cooling mechanism 9 in FIG. 4 includes a compressor 26 that pressurizes the gaseous refrigerant discharged from the cooling plate 7, a condenser 25 that cools and liquefies the refrigerant pressurized by the compressor 26, and liquefies by the condenser 25. A receiver tank 28 for storing the liquid, and an expansion valve 24 including a flow rate adjusting valve or a capillary tube 24A for supplying the refrigerant in the receiver tank 28 to the cooling plate 7. The cooling mechanism 9 vaporizes the refrigerant supplied from the expansion valve 24 inside the cooling plate 7 and cools the cooling plate 7 with the heat of vaporization of the refrigerant.

図4の膨張弁24は、冷媒の流量を絞る細い管からなるキャピラリーチューブ24Aで、冷却パイプ21に供給する冷媒量を制限して冷媒を断熱膨張させる。キャピラリーチューブ24Aの膨張弁24は、冷媒の供給量を、冷却プレート7の冷却パイプ21で、冷媒を完全に気化させてガスの状態で排出する量に制限する。コンデンサ25は、コンプレッサ26から供給される気体状の冷媒を冷却して液化させる。コンデンサ25は、冷媒の熱を放熱して液化させるので、車両に設けたラジエータの前に配設される。コンプレッサ26は、車両のエンジンで駆動され、あるいはモータに駆動されて、冷却パイプ21から排出される気体状の冷媒を加圧してコンデンサ25に供給する。この冷却機構9は、コンプレッサ26で加圧された冷媒をコンデンサ25で冷却して液化し、液化された冷媒をレシーバータンク28に蓄え、レシーバータンク28の冷媒を冷却プレート7に供給し、冷却プレート7の冷却パイプ21の内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート7の上面板7Aを冷却する。   The expansion valve 24 in FIG. 4 is a capillary tube 24A made of a thin tube that restricts the flow rate of the refrigerant, and restricts the amount of refrigerant supplied to the cooling pipe 21 to adiabatically expand the refrigerant. The expansion valve 24 of the capillary tube 24A limits the supply amount of the refrigerant to an amount that is completely vaporized by the cooling pipe 21 of the cooling plate 7 and is discharged in a gas state. The condenser 25 cools and liquefies the gaseous refrigerant supplied from the compressor 26. Since the condenser 25 dissipates heat from the refrigerant and liquefies it, the condenser 25 is disposed in front of a radiator provided in the vehicle. The compressor 26 is driven by a vehicle engine or is driven by a motor, pressurizes the gaseous refrigerant discharged from the cooling pipe 21, and supplies the pressurized refrigerant to the condenser 25. The cooling mechanism 9 cools the refrigerant pressurized by the compressor 26 by the condenser 25 and liquefies it, stores the liquefied refrigerant in the receiver tank 28, supplies the refrigerant in the receiver tank 28 to the cooling plate 7, and cools the cooling plate 7. 7 is vaporized inside the cooling pipe 21 to cool the upper surface plate 7A of the cooling plate 7 with heat of vaporization.

以上の冷却機構として、車両に搭載している車内冷房用のコンプレッサとコンデンサとレシーバータンクをバッテリシステムの冷却機構に併用することができる。この構造は、電池ブロックを冷却するために専用の冷却機構を設けることなく、車両に搭載するバッテリシステムの電池ブロックを効率よく冷却できる。とくに、電池ブロックを冷却するための冷却カロリーは、車両の冷房に要する冷却カロリーに比較して極めて小さい。このため、車両の冷房用の冷却機構を電池ブロックの冷却に併用しても、車両の冷房能力をほとんど低下させることなく、電池ブロックを効果的に冷却できる。   As the above cooling mechanism, an in-vehicle cooling compressor, a condenser, and a receiver tank mounted on the vehicle can be used in combination with the cooling mechanism of the battery system. This structure can efficiently cool the battery block of the battery system mounted on the vehicle without providing a dedicated cooling mechanism for cooling the battery block. In particular, the cooling calories for cooling the battery block are extremely small compared to the cooling calories required for cooling the vehicle. For this reason, even if a cooling mechanism for cooling the vehicle is also used for cooling the battery block, the battery block can be effectively cooled without substantially reducing the cooling capacity of the vehicle.

以上の冷却機構9は、開閉弁27を開閉して、冷却プレート7の冷却状態をコントロールする。冷却機構9は、電池ブロック10の温度を検出する電池温度センサ(図示せず)と、冷却プレート7の温度を検出する電池温度センサ(図示せず)を備えて、これらの温度センサで検出される検出温度で開閉弁27を制御して冷却プレート7の冷却状態をコントロールすることができる。開閉弁27が開弁されると、レシーバータンク28の冷媒が膨張弁24を介して冷却プレート7に供給される。冷却プレート7に供給された冷媒は、内部で気化されて気化熱で冷却プレート7を冷却する。冷却プレート7を冷却して気化された冷媒は、コンプレッサ26に吸入されて、コンデンサ25からレシーバータンク28に循環される。開閉弁27が閉弁されると、冷媒が冷却プレート7に循環されず、冷却プレート7は非冷却状態となる。   The cooling mechanism 9 described above opens and closes the on-off valve 27 to control the cooling state of the cooling plate 7. The cooling mechanism 9 includes a battery temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the battery block 10 and a battery temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the cooling plate 7, and is detected by these temperature sensors. The on / off valve 27 can be controlled at the detected temperature to control the cooling state of the cooling plate 7. When the on-off valve 27 is opened, the refrigerant in the receiver tank 28 is supplied to the cooling plate 7 via the expansion valve 24. The refrigerant supplied to the cooling plate 7 is vaporized inside and cools the cooling plate 7 with heat of vaporization. The refrigerant evaporated by cooling the cooling plate 7 is sucked into the compressor 26 and circulated from the condenser 25 to the receiver tank 28. When the on-off valve 27 is closed, the refrigerant is not circulated to the cooling plate 7 and the cooling plate 7 is in an uncooled state.

以上の第1の実施例のバッテリシステムは、冷却プレート7、37、47で電池セル1を冷却するが、このバッテリシステムは、電池セルの間に配置しているセパレータで電池セルの表面に冷却隙間を設け、この冷却隙間に冷却気体を強制送風して、電池セルを冷却プレートと冷却気体の両方で冷却することもできる。   In the battery system of the first embodiment described above, the battery cell 1 is cooled by the cooling plates 7, 37, 47. This battery system is cooled on the surface of the battery cell by a separator disposed between the battery cells. It is also possible to cool the battery cell with both the cooling plate and the cooling gas by providing a gap and forcibly blowing cooling gas into the cooling gap.

さらに、第2の実施例のバッテリシステム92は、図12ないし図16に示すように、複数の角形電池からなる電池セル1を冷却隙間53を設けて積層してなる電池ブロック50と、この電池ブロック50の冷却隙間53に強制送風して電池セル1を冷却する強制送風機59と、電池ブロック50を収納してなる外装ケース70とを備えている。   Further, as shown in FIGS. 12 to 16, the battery system 92 of the second embodiment includes a battery block 50 formed by stacking battery cells 1 made of a plurality of prismatic batteries with cooling gaps 53, and this battery. A forced blower 59 that cools the battery cell 1 by forcibly blowing air to the cooling gap 53 of the block 50 and an exterior case 70 that houses the battery block 50 are provided.

電池ブロック50は、積層している電池セル1の間にセパレータ52を挟着している。このセパレータ52は、電池セル1との間に冷却隙間53ができる形状としている。さらに、図16と図17のセパレータ52は、両面に電池セル1を嵌着構造で連結している。電池セル1に嵌着構造で連結されるセパレータ52を介して、隣接する電池セル1の位置ずれを阻止して積層している。   The battery block 50 has a separator 52 sandwiched between stacked battery cells 1. The separator 52 has a shape in which a cooling gap 53 is formed between the separator 52 and the battery cell 1. Furthermore, the separator 52 of FIG. 16 and FIG. 17 has connected the battery cell 1 by the fitting structure on both surfaces. Through the separator 52 connected to the battery cell 1 by the fitting structure, the positional deviation of the adjacent battery cells 1 is prevented and stacked.

セパレータ52は、プラスチック等の絶縁材で製作して、隣接する電池セル1を絶縁している。セパレータ52は、図17に示すように、電池セル1を冷却するために、電池セル1との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間53を設けている。図のセパレータ52は、電池セル1との対向面に、両側縁まで延びる溝52Aを設けて、電池セル1との間に冷却隙間53を設けている。図のセパレータ52は、複数の溝52Aを、互いに平行に所定の間隔で設けている。図のセパレータ52は、両面に溝52Aを設けており、互いに隣接する電池セル1とセパレータ52との間に冷却隙間53を設けている。この構造は、セパレータ52の両側に形成される冷却隙間53で、両側の電池セル1を効果的に冷却できる特長がある。ただ、セパレータは、片面にのみ溝を設けて、電池セルとセパレータとの間に冷却隙間を設けることもできる。図の冷却隙間53は、電池ブロック3の左右に開口するように水平方向に設けている。さらに、図のセパレータ52は、両側に切欠部52Bを設けている。このセパレータ52は、両側に設けた切欠部52Bにおいて、隣接する電池セル1の対向面の間隔を広くして、冷却気体の通過抵抗を少なくできる。このため、冷却気体を切欠部52Bからセパレータ52と電池セル1との間の冷却隙間53にスムーズに送風して、電池セル1を効果的に冷却できる。以上のように、冷却隙間53に強制送風される空気は、電池セル1の外装缶を直接に効率よく冷却する。この構造は、電池セル1の熱暴走を有効に阻止しながら、電池セル1を効率よく冷却できる特徴がある。   The separator 52 is made of an insulating material such as plastic and insulates adjacent battery cells 1. As shown in FIG. 17, the separator 52 is provided with a cooling gap 53 that allows a cooling gas such as air to pass therethrough in order to cool the battery cell 1. In the illustrated separator 52, grooves 52 </ b> A extending to both side edges are provided on the surface facing the battery cell 1, and a cooling gap 53 is provided between the separator 52 and the battery cell 1. In the illustrated separator 52, a plurality of grooves 52A are provided in parallel with each other at a predetermined interval. In the illustrated separator 52, grooves 52 </ b> A are provided on both surfaces, and a cooling gap 53 is provided between the battery cell 1 and the separator 52 adjacent to each other. This structure has an advantage that the battery cells 1 on both sides can be effectively cooled by the cooling gaps 53 formed on both sides of the separator 52. However, the separator can be provided with a groove only on one side, and a cooling gap can be provided between the battery cell and the separator. The cooling gap 53 in the figure is provided in the horizontal direction so as to open to the left and right of the battery block 3. Further, the illustrated separator 52 is provided with notches 52B on both sides. The separator 52 can reduce the passage resistance of the cooling gas by widening the interval between the opposing surfaces of the adjacent battery cells 1 in the notches 52B provided on both sides. For this reason, the cooling gas can be blown smoothly from the notch 52B to the cooling gap 53 between the separator 52 and the battery cell 1 to effectively cool the battery cell 1. As described above, the air forcedly blown into the cooling gap 53 directly and efficiently cools the outer can of the battery cell 1. This structure is characterized in that the battery cell 1 can be efficiently cooled while effectively preventing thermal runaway of the battery cell 1.

電池ブロック3は、両端にエンドプレート54を設けて、一対のエンドプレート54を連結材55で連結して、積層している電池セル1とセパレータ52とを挟着する状態に固定している。エンドプレート54は、電池セル1の外形にほぼ等しい外形の四角形としている。連結材55は、図16に示すように、両端を内側に折曲して折曲片55Aをエンドプレート54に止ネジ56で固定している。   The battery block 3 is provided with end plates 54 at both ends, and the pair of end plates 54 are connected by a connecting member 55 so that the stacked battery cells 1 and the separator 52 are sandwiched. The end plate 54 has a rectangular shape that is substantially equal to the outer shape of the battery cell 1. As shown in FIG. 16, both ends of the connecting member 55 are bent inward, and the bent piece 55 </ b> A is fixed to the end plate 54 with a set screw 56.

図16のエンドプレート54は、本体部54Aの外側に金属プレート54Bを積層して補強している。エンドプレート54の本体部54Aは、プラスチックや金属で製作される。ただし、エンドプレートは、全体を金属で製作し、あるいはプラスチックで製作することもできる。図のエンドプレート54は、金属プレート54Bの外側表面の四隅部に4個のねじ穴54aを設けている。連結材55は、折曲片55Aを貫通する止ネジ56をねじ穴54aにねじ込んで、エンドプレート54に固定される。止ネジ56は、金属プレート54Bの内面、又は本体部の内面に固定しているナット(図示せず)にねじ込まれて、連結材55をエンドプレート54に固定している。   The end plate 54 in FIG. 16 is reinforced by laminating a metal plate 54B on the outside of the main body 54A. The main body portion 54A of the end plate 54 is made of plastic or metal. However, the end plate can be made entirely of metal or plastic. The illustrated end plate 54 has four screw holes 54a at the four corners of the outer surface of the metal plate 54B. The connecting member 55 is fixed to the end plate 54 by screwing a set screw 56 penetrating the bent piece 55A into the screw hole 54a. The set screw 56 is screwed into a nut (not shown) fixed to the inner surface of the metal plate 54 </ b> B or the inner surface of the main body to fix the connecting material 55 to the end plate 54.

外装ケース70は、電池ブロック50を収納して定位置に固定している。図14と図15のバッテリシステムは、電池ブロック50を2列に分離して配列しており、2列の電池ブロック50の間と外側に送風ダクト65を設けている。図に示す送風ダクト65は、2列の電池ブロック50の間に設けた中間ダクト66と、2列に分離された電池ブロック50の外側に設けた外側ダクト67とからなり、中間ダクト66と外側ダクト67との間に複数の冷却隙間53を並列に連結している。図14と図15のバッテリシステムは、4組の電池ブロック50からなり、これら4個の電池ブロック50を、2行2列に配列している。各行を構成する2個の電池ブロック50は、2列に平行に並べて、中間に中間ダクト66を、外側に外側ダクト67を設けている。さらに、図に示すバッテリシステムは、互いに平行に2列に並べた2個ずつの電池ブロック50を2行に分離して配置している。すなわち、互いに隣接する行を構成する2個ずつの電池ブロック50の間に中間遮断壁69を配置して、各行の電池ブロック50の中間と外側に設けられる送風ダクト65同士を遮断している。したがって、このバッテリシステムは、図12と図15に示すように、外装ケース70の両端から、各行の電池ブロック50に別々に冷却気体を供給し、冷却隙間53に強制送風した冷却気体を、外装ケース70の両端から別々に排出している。図のバッテリシステムは、中間ダクト66と外側ダクト67に、冷却気体を逆方向に強制送風して、電池セル1を冷却している。   The outer case 70 houses the battery block 50 and fixes it in place. In the battery system shown in FIGS. 14 and 15, the battery blocks 50 are arranged in two rows, and the air duct 65 is provided between and outside the two rows of battery blocks 50. The air duct 65 shown in the figure is composed of an intermediate duct 66 provided between two rows of battery blocks 50 and an outer duct 67 provided outside the battery blocks 50 separated in two rows. A plurality of cooling gaps 53 are connected in parallel with the duct 67. The battery system shown in FIGS. 14 and 15 includes four battery blocks 50, and the four battery blocks 50 are arranged in two rows and two columns. The two battery blocks 50 constituting each row are arranged in parallel in two columns, and an intermediate duct 66 is provided in the middle and an outer duct 67 is provided outside. Further, in the battery system shown in the figure, two battery blocks 50 arranged in two columns in parallel are separated into two rows. That is, the intermediate | middle interruption | blocking wall 69 is arrange | positioned between every two battery blocks 50 which comprise the mutually adjacent row | line | column, and the ventilation ducts 65 provided in the middle and the outer side of the battery block 50 of each row are interrupted | blocked. Therefore, as shown in FIGS. 12 and 15, this battery system supplies the cooling gas separately from the both ends of the outer case 70 to the battery blocks 50 in each row and forcibly blows the cooling gas into the cooling gap 53. The case 70 is discharged separately from both ends. The battery system shown in the figure cools the battery cell 1 by forcibly blowing cooling gas in the opposite direction to the intermediate duct 66 and the outer duct 67.

このバッテリシステムは、強制送風機構59でもって、図12と図15の矢印で示すように、中間ダクト66から外側ダクト67に向けて冷却気体を強制送風し、あるいは、図示しないが、外側ダクト67から中間ダクト66に向けて冷却気体を強制送風する。中間ダクト66から外側ダクト67に強制送風される冷却気体は、中間ダクト66から分岐されて、各々の冷却隙間53に送風されて電池セル1を冷却する。電池セル1を冷却した冷却気体は、外側ダクト67に集合して排気される。また、外側ダクト67から中間ダクト66に向けて強制送風される冷却気体は、外側ダクト67から分岐して各々の冷却隙間53に強制送風されて電池セル1を冷却する。冷却隙間53を通過して電池セル1を冷却した冷却気体は、中間ダクト66に集合されて外部に排気される。   This battery system forcibly blows cooling gas from the intermediate duct 66 toward the outer duct 67 as shown by the arrows in FIGS. 12 and 15 with the forced air blowing mechanism 59, or although not shown, the outer duct 67 Then, the cooling gas is forcibly blown toward the intermediate duct 66. The cooling gas forcedly blown from the intermediate duct 66 to the outer duct 67 is branched from the intermediate duct 66 and is blown to each cooling gap 53 to cool the battery cell 1. The cooling gas that has cooled the battery cell 1 collects in the outer duct 67 and is exhausted. Further, the cooling gas forcedly blown from the outer duct 67 toward the intermediate duct 66 branches from the outer duct 67 and is forcedly blown into each cooling gap 53 to cool the battery cell 1. The cooling gas that has cooled the battery cell 1 through the cooling gap 53 is collected in the intermediate duct 66 and exhausted to the outside.

図に示す外装ケース70は、下ケース71と、上ケース72と、これらのケースの両端に連結している端面プレート73とを備えている。上ケース72と下ケース71は、外側に突出する鍔部74を有し、この鍔部74をボルト75とナット76で固定している。図の外装ケース70は、鍔部74を電池ブロック50の側面に配置している。外装ケース70は、エンドプレート54を下ケース71に止ネジ77で固定して、電池ブロック50を定位置に固定している。止ネジ77は、下ケース71を貫通してエンドプレート54のネジ孔(図示せず)にねじ込まれて、電池ブロック50を外装ケース70に固定する。   The exterior case 70 shown in the figure includes a lower case 71, an upper case 72, and end face plates 73 connected to both ends of these cases. The upper case 72 and the lower case 71 have a flange portion 74 protruding outward, and the flange portion 74 is fixed with a bolt 75 and a nut 76. In the illustrated outer case 70, the flange 74 is disposed on the side surface of the battery block 50. In the outer case 70, the end plate 54 is fixed to the lower case 71 with a set screw 77, and the battery block 50 is fixed at a fixed position. The set screw 77 passes through the lower case 71 and is screwed into a screw hole (not shown) of the end plate 54 to fix the battery block 50 to the exterior case 70.

端面プレート73は、下ケース71と上ケース72の両端に連結されて外装ケース70の両端を閉塞している。端面プレート73は、中間ダクト66に連結される連結ダクト78と、外側ダクト67に連結される連結ダクト79とを、外側に突出するように設けている。この連結ダクト78、79は、強制送風機構59に連結され、あるいはバッテリシステムから冷却気体を排気する外部排気ダクト(図示せず)に連結される。これらの端面プレート73は、ネジ止めして、電池ブロック50のエンドプレート54に連結している。ただ、端面プレートは、ネジ止め以外の連結構造で電池ブロックに連結し、あるいは、外装ケースに固定することもできる。   The end surface plate 73 is connected to both ends of the lower case 71 and the upper case 72 and closes both ends of the exterior case 70. The end face plate 73 is provided with a connecting duct 78 connected to the intermediate duct 66 and a connecting duct 79 connected to the outer duct 67 so as to protrude outward. The connection ducts 78 and 79 are connected to a forced air blowing mechanism 59 or to an external exhaust duct (not shown) that exhausts cooling gas from the battery system. These end surface plates 73 are screwed and connected to the end plate 54 of the battery block 50. However, the end face plate can be connected to the battery block by a connecting structure other than screwing, or can be fixed to the outer case.

さらに、図に示すバッテリシステムは、外装ケース70の一部に第2の断熱層58、68を設けて、外装ケース70に収納してなる電池セル1の温度差を少なくしている。多数の電池セル1を積層してなる電池ブロック50は、中央部の電池セル1の温度が高くなりやすく、両端部の電池セル1の温度が低くなりやすい。とくに、電池ブロック50の両端部に配置される電池セル1は、両端に積層されるエンドプレート54を介して効果的に放熱されて温度が低下しやすくなる。したがって、電池ブロック50の両端部と対向する部分に第2の断熱層58、68を設けることで、片面側から効率よく冷却される電池セル1の温度低下を効果的に防止して、電池セル1の温度差を少なくしている。   Further, in the battery system shown in the figure, the second heat insulating layers 58 and 68 are provided on a part of the outer case 70 to reduce the temperature difference of the battery cell 1 housed in the outer case 70. In the battery block 50 formed by laminating a large number of battery cells 1, the temperature of the battery cell 1 in the central part tends to be high, and the temperature of the battery cell 1 at both ends tends to be low. In particular, the battery cells 1 arranged at both ends of the battery block 50 are radiated effectively through the end plates 54 stacked at both ends, and the temperature tends to decrease. Therefore, by providing the second heat insulating layers 58 and 68 at the portions facing both ends of the battery block 50, it is possible to effectively prevent the temperature drop of the battery cell 1 that is efficiently cooled from one side, and the battery cell The temperature difference of 1 is reduced.

図12ないし図15の外装ケース70は、電池ブロック50の両端部と対向する部分に第2の断熱層58、68を設けている。図のバッテリシステムは、4組の電池ブロック50からなり、2個の電池ブロック50を直線状に配置すると共に、直線状に配置された2個の電池ブロック50を2列に平行に並べて外装ケース70に収納している。図に示す外装ケース70は、直線状に配置された2個の電池ブロック50の両端と対向する両端面に第2の断熱層58を設けて、直線状に配置された2個の電池ブロック50の中間部分と対向する位置に第2の断熱層68を設けている   The outer case 70 of FIGS. 12 to 15 is provided with second heat insulating layers 58 and 68 at portions facing both ends of the battery block 50. The battery system shown in the figure includes four battery blocks 50. The two battery blocks 50 are arranged in a straight line, and the two battery blocks 50 arranged in a straight line are arranged in parallel in two rows. 70. The exterior case 70 shown in the figure has two battery blocks 50 arranged in a straight line by providing second heat insulation layers 58 on both end faces opposite to both ends of the two battery blocks 50 arranged in a straight line. The second heat insulating layer 68 is provided at a position facing the intermediate portion of

図12ないし図15の外装ケース70は、直線状に配置された電池ブロック10の外側の端部に対向する端面である端面プレート73の外面に第2の断熱層58を設けている。図に示す外装ケース70は、端面プレート73の外側面に、板状の断熱材58Aを貼着して第2の断熱層58を設けている。図に示す端面プレート73は、連結ダクト78、79の間に断熱材58Aを固定して、第2の断熱層58を設けている。端面プレート73に設けられる第2の断熱層58は、端面プレート73の内面と対向する電池ブロック50端部が片面から効率よく放熱されて冷却されるのを抑制し、この部分の電池セル1の温度低下を効果的に防止して電池セル1の温度差を少なくする。   12 to 15 has a second heat insulating layer 58 on the outer surface of an end surface plate 73 that is an end surface facing the outer end of the battery block 10 arranged in a straight line. In the exterior case 70 shown in the figure, a plate-shaped heat insulating material 58 </ b> A is attached to the outer surface of the end face plate 73 to provide a second heat insulating layer 58. The end face plate 73 shown in the drawing is provided with a second heat insulating layer 58 by fixing a heat insulating material 58 </ b> A between the connecting ducts 78 and 79. The second heat insulating layer 58 provided on the end surface plate 73 suppresses the end of the battery block 50 facing the inner surface of the end surface plate 73 from being efficiently radiated and cooled from one side, and the battery cell 1 of this portion The temperature difference is effectively prevented and the temperature difference of the battery cell 1 is reduced.

さらに、図13の外装ケース70は、直線状に配置された電池ブロック10の内側の端部、すなわち中間部分と対向する部分である下ケース71の外面に第2の断熱層68を設けている。図に示す外装ケース70は、下ケース71の底面の中央部に、帯状の断熱材68Aを貼着して第2の断熱層68を設けている。帯状の断熱材68Aは、外装ケース70に収納される電池ブロック50のエンドプレート54と平行な姿勢で固定している。下ケース71の底面の中央部に設けられる第2の断熱層68は、下ケース71の中央部の内面と対向する電池ブロック50端部が片面から効率よく放熱されて冷却されるのを抑制し、この部分の電池セル1の温度低下を効果的に防止して電池セル1の温度差を少なくする。図に示す外装ケースは、下ケースの底面に第2の断熱層を設けているが、第2の断熱層は、下ケースの側面まで延長して設けることも、上ケースに設けることもできる。   Further, the outer case 70 of FIG. 13 is provided with a second heat insulating layer 68 on the outer surface of the lower case 71 which is the inner end of the battery block 10 arranged in a straight line, that is, the portion facing the intermediate portion. . The exterior case 70 shown in the drawing has a second heat insulating layer 68 provided by sticking a band-shaped heat insulating material 68 </ b> A to the center of the bottom surface of the lower case 71. The strip-shaped heat insulating material 68 </ b> A is fixed in a posture parallel to the end plate 54 of the battery block 50 housed in the exterior case 70. The second heat insulating layer 68 provided at the center of the bottom surface of the lower case 71 prevents the end of the battery block 50 facing the inner surface of the center of the lower case 71 from being efficiently radiated and cooled from one side. The temperature drop of the battery cell 1 is effectively prevented and the temperature difference of the battery cell 1 is reduced. In the exterior case shown in the drawing, the second heat insulating layer is provided on the bottom surface of the lower case. However, the second heat insulating layer can be provided extending to the side surface of the lower case or provided on the upper case.

以上の外装ケース70は、電池ブロック50の両端部との対向面の外面に第2の断熱層58、68を設けている。この構造は、外装ケース70の外面に断熱材58A、68Aを固定して、簡単に第2の断熱層58、68を設けることができる。ただ、外装ケースは、電池ブロックの両端部との対向面の内面に第2の断熱層を設けることもできる。この外装ケースは、端面プレートの内面、あるいは下ケースや上ケースの内面に断熱材を固定して第2の断熱層を設けることができる。この構造は、電池ブロックの両端部に、直接に第2の断熱層を接触できるので、より効果的に断熱できる特徴がある。   The outer case 70 described above is provided with the second heat insulating layers 58 and 68 on the outer surface facing the both ends of the battery block 50. In this structure, the heat insulating materials 58A and 68A are fixed to the outer surface of the exterior case 70, and the second heat insulating layers 58 and 68 can be easily provided. However, the exterior case can also be provided with a second heat insulating layer on the inner surface of the surface facing the both ends of the battery block. This exterior case can provide a 2nd heat insulation layer by fixing a heat insulating material to the inner surface of an end face plate, or the inner surface of a lower case or an upper case. Since this structure can contact the second heat insulating layer directly at both ends of the battery block, there is a feature that heat insulation can be performed more effectively.

以上のバッテリシステムは、2列に並列に配置してなる2個の電池ブロック50を、2行に分離して、全体で2行2列に配置しているが、バッテリシステムは、2列に並列に配置してなる2個の電池ブロックのみで構成すること、すなわち1行2列に配置することもできる。このバッテリシステムは、中間ダクトと外側ダクトからなる送風ダクトに、冷却気体を逆方向に強制送風して電池セルを冷却することも、同じ方向に強制送風して電池セルを冷却することもできる。さらに、2行2列に配置される4個の電池ブロックは、各行の電池ブロックの間と送風ダクトの間に中間遮断壁を配置することなく、列方向に隣接する2個の電池ブロックを直線状に連結すると共に、これらの電池ブロックを2列平行に並べて、中間と外側に送風ダクトを設けることもできる。このバッテリシステムは、2行2列に配置される電池ブロックの中間に設ける中間ダクトと外側に設ける外側ダクトのいずれか一方のダクトから冷却気体を供給して冷却隙間に強制送風し、他方のダクトから排出する。このバッテリシステムも、中間ダクトと外側ダクトからなる送風ダクトに、冷却気体を逆方向に強制送風して電池セルを冷却することも、同じ方向に強制送風して電池セルを冷却することもできる。   In the above battery system, the two battery blocks 50 arranged in parallel in two columns are separated into two rows and arranged in two rows and two columns as a whole, but the battery system is arranged in two columns. It can also be configured by only two battery blocks arranged in parallel, that is, arranged in one row and two columns. This battery system can cool a battery cell by forcibly blowing a cooling gas in a reverse direction to an air duct composed of an intermediate duct and an outer duct, or can cool a battery cell by forcibly blowing air in the same direction. Further, the four battery blocks arranged in 2 rows and 2 columns are straight lines between two battery blocks adjacent to each other in the column direction without arranging an intermediate blocking wall between the battery blocks in each row and between the air ducts. The battery blocks can be connected in parallel, and these battery blocks can be arranged in parallel in two rows, and an air duct can be provided in the middle and outside. This battery system supplies cooling gas from one of an intermediate duct provided in the middle of a battery block arranged in 2 rows and 2 columns and an outer duct provided outside, and forcibly blows air into the cooling gap. To discharge from. This battery system can also cool a battery cell by forcibly blowing a cooling gas in a reverse direction to a blowing duct composed of an intermediate duct and an outer duct, or can cool a battery cell by forcibly blowing in the same direction.

互いに平行に配列される2列の電池ブロック50の間に設けられる送風ダクト65の面積は、2列の電池ブロック50の外側に設けられる送風ダクト65の面積の2倍とする。それは、2列の電池ブロック50の中間に設けた中間ダクト66に強制送風される冷却気体を2分岐して、両側に設けた外側ダクト67に送風して排気し、あるいは、両側に設けたふたつの外側ダクト67に強制送風される冷却気体を、中間に設けた中間ダクト66に送風して排気するからである。すなわち、図15に示すバッテリシステムにおいて、中間ダクト66は、両側の外側ダクト67の2倍の冷却気体を送風するので、その断面積を2倍として圧力損失を小さくする。図15のバッテリシステムは、中間ダクト66の断面積を大きくするために、中間ダクト66の横幅を外側ダクト67の横幅の2倍としている。   The area of the air ducts 65 provided between the two rows of battery blocks 50 arranged in parallel to each other is twice the area of the air ducts 65 provided outside the two rows of battery blocks 50. That is, the cooling gas forcedly blown to the intermediate duct 66 provided in the middle of the two rows of battery blocks 50 is branched into two and blown to the outer duct 67 provided on both sides to be exhausted, or two provided on both sides. This is because the cooling gas forcedly blown to the outer duct 67 is blown to the intermediate duct 66 provided in the middle and exhausted. That is, in the battery system shown in FIG. 15, the intermediate duct 66 blows twice as much cooling gas as the outer ducts 67 on both sides, so that its cross-sectional area is doubled to reduce the pressure loss. In the battery system of FIG. 15, the lateral width of the intermediate duct 66 is twice the lateral width of the outer duct 67 in order to increase the cross-sectional area of the intermediate duct 66.

以上のバッテリシステムは、電池ブロック50を互いに平行に2列に配列しており、2列に配列される電池ブロック50の中間と外側に送風ダクト65を設けている。ただ、バッテリシステムは、1列の電池ブロックで構成することもできる。このバッテリシステムは、図示しないが、1列の電池ブロックの両側に送風ダクトを設けて、一方の送風ダクトから他方の送風ダクトに強制送風し、各々の冷却隙間に冷却気体を送風して電池セルを冷却することができる。このバッテリシステムは、電池ブロックの両側に設けられる送風ダクトに送風される冷却気体の流量が等しくなるので、各々の送風ダクトの断面積を等しく、すなわち、横幅を等しくする。このバッテリシステムも、電池ブロックの両側に設けた送風ダクトに、冷却気体を逆方向に強制送風して電池セルを冷却することも、同じ方向に強制送風して電池セルを冷却することもできる。   In the above battery system, the battery blocks 50 are arranged in two rows in parallel with each other, and the air ducts 65 are provided in the middle and outside of the battery blocks 50 arranged in two rows. However, the battery system can also be composed of one row of battery blocks. Although not shown, this battery system is provided with air ducts on both sides of a row of battery blocks, forcibly blows air from one air duct to the other air duct, and blows cooling gas into each cooling gap to produce battery cells. Can be cooled. In this battery system, since the flow rates of the cooling gas blown to the air ducts provided on both sides of the battery block are equal, the cross-sectional areas of the air ducts are equal, that is, the lateral widths are equal. This battery system can cool the battery cells by forcibly blowing the cooling gas in the opposite direction to the air ducts provided on both sides of the battery block, or can cool the battery cells by forcibly blowing the air in the same direction.

以上の実施例において、第1の実施例のバッテリシステム91は、冷却プレート7に第1の断熱層8を設け、第2の実施例のバッテリシステム92は、外装ケース70に第2の断熱層58、68を設けて電池セル1の温度差を少なくしている。ただし、本発明の車両用のバッテリシステムは、冷却プレートに第1の断熱層を設けると共に、外装ケースの一部に第2の断熱層を設けて電池セルの温度差をより少なくすることもできる。   In the above embodiment, the battery system 91 of the first embodiment is provided with the first heat insulating layer 8 on the cooling plate 7, and the battery system 92 of the second embodiment is the second heat insulating layer on the outer case 70. 58 and 68 are provided to reduce the temperature difference of the battery cell 1. However, in the vehicle battery system of the present invention, the first heat insulating layer is provided on the cooling plate, and the second heat insulating layer is provided on a part of the outer case to reduce the temperature difference between the battery cells. .

1…電池セル
2…セパレータ
4…エンドプレート 4A…補強リブ
5…連結材 5A…折曲片
6…止ネジ
7…冷却プレート 7X…冷却面
7A…上面板
7B…底板
8…第1の断熱層
9…冷却機構
10…電池ブロック
13…電極端子
14…開口部
18…絶縁層
19…熱伝導ペースト
20…冷媒配管
21…冷却パイプ 21A…平行パイプ
21Aa…流入側の平行パイプ
21Ab…排出側の平行パイプ
22…閉鎖室
23…断熱材
24…膨張弁 24A…キャピラリーチューブ
25…コンデンサ
26…コンプレッサ
27…開閉弁
28…レシーバータンク
36…凹部
37…冷却プレート 37X…冷却面
38…第1の断熱材 38A…断熱材
46…非接触凹部
47…冷却プレート 47X…冷却面
48…第1の断熱材
50…電池ブロック
52…セパレータ 52A…溝
52B…切欠部
53…冷却隙間
54…エンドプレート 54A…本体部
54B…金属プレート
54a…ねじ穴
55…連結具 55A…折曲片
56…止ネジ
58…第2の断熱層 58A…断熱材
59…強制送風機
65…送風ダクト
66…中間ダクト
67…外側ダクト
68…第2の断熱層 68A…断熱材
69…中間遮断壁
70…外装ケース
71…下ケース
72…上ケース
73…端面プレート
74…鍔部
75…ボルト
76…ナット
77…止ネジ
78…連結ダクト
79…連結ダクト
91…バッテリシステム
92…バッテリシステム
93…モータ
94…発電機
95…インバータ
96…エンジン
101…電池セル
103…冷却隙間
106…供給ダクト
107…排出ダクト
108…冷却風流れ変更部材
110…電池ブロック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery cell 2 ... Separator 4 ... End plate 4A ... Reinforcement rib 5 ... Connecting material 5A ... Bending piece 6 ... Set screw 7 ... Cooling plate 7X ... Cooling surface
7A ... Top plate
7B ... Bottom plate 8 ... First heat insulating layer 9 ... Cooling mechanism 10 ... Battery block 13 ... Electrode terminal 14 ... Opening 18 ... Insulating layer 19 ... Thermal conductive paste 20 ... Refrigerant pipe 21 ... Cooling pipe 21A ... Parallel pipe
21Aa ... Parallel pipe on the inflow side
21Ab ... Parallel pipe on the discharge side 22 ... Closed chamber 23 ... Insulating material 24 ... Expansion valve 24A ... Capillary tube 25 ... Capacitor 26 ... Compressor 27 ... On-off valve 28 ... Receiver tank 36 ... Recess 37 ... Cooling plate 37X ... Cooling surface 38 ... 1st heat insulating material 38A ... Heat insulating material 46 ... Non-contact recessed part 47 ... Cooling plate 47X ... Cooling surface 48 ... 1st heat insulating material 50 ... Battery block 52 ... Separator 52A ... Groove
52B ... Notch 53 ... Cooling gap 54 ... End plate 54A ... Main body
54B ... Metal plate
54a ... Screw hole 55 ... Connector 55A ... Bending piece 56 ... Set screw 58 ... Second heat insulation layer 58A ... Heat insulation material 59 ... Forced blower 65 ... Air blow duct 66 ... Intermediate duct 67 ... Outer duct 68 ... Second heat insulation Layer 68A ... Heat insulation 69 ... Intermediate blocking wall 70 ... Exterior case 71 ... Lower case 72 ... Upper case 73 ... End face plate 74 ... Hut 75 ... Bolt 76 ... Nut 77 ... Set screw 78 ... Connecting duct 79 ... Connecting duct 91 ... Battery system 92 ... Battery system 93 ... Motor 94 ... Generator 95 ... Inverter 96 ... Engine 101 ... Battery cell 103 ... Cooling gap 106 ... Supply duct 107 ... Discharge duct 108 ... Cooling air flow changing member 110 ... Battery block

Claims (10)

複数の電池セル(1)を積層状態に配置してなる電池ブロック(10)と、この電池ブロック(10)を構成する各々の電池セル(1)に熱結合状態に配置してなる冷却プレート(7)、(37)、(47)と、この冷却プレート(7)、(37)、(47)を強制冷却する冷却機構(9)とを備える車両用のバッテリシステムであって、
前記電池セル(1)と冷却プレート(7)、(37)、(47)との間に、電池セル(1)から冷却プレート(7)、(37)、(47)への熱伝導を制限する第1の断熱層(8)、(38)、(48)を設けており、
各々の電池セル(1)と冷却プレート(7)、(37)、(47)との間に設けている第1の断熱層(8)、(38)、(48)の面積は、積層方向に配置している電池セル(1)によって異なり、第1の断熱層(8)、(38)、(48)の面積の相違でもって、電池セル(1)から冷却プレート(7)、(37)、(47)に熱伝導される熱エネルギがコントロールされて各々の電池セル(1)の温度差を少なくするようにしてなる車両用のバッテリシステム。
A battery block (10) in which a plurality of battery cells (1) are arranged in a stacked state, and a cooling plate (in a thermally coupled state to each battery cell (1) constituting the battery block (10)) 7), (37), (47), and a vehicle battery system comprising a cooling mechanism (9) for forcibly cooling the cooling plates (7), (37), (47),
Between the battery cell (1) and the cooling plates (7), (37), (47), the heat conduction from the battery cell (1) to the cooling plates (7), (37), (47) is limited. A first heat insulating layer (8), (38), (48) is provided,
The area of the first heat insulating layers (8), (38), (48) provided between each battery cell (1) and the cooling plates (7), (37), (47) is the stacking direction. Depending on the battery cell (1) disposed in the battery cell (1), the first heat insulating layers (8), (38), and (48) have different areas, and the battery cell (1) to the cooling plates (7), (37 ), (47) is a vehicle battery system in which the heat energy conducted to the battery cell (1) is controlled to reduce the temperature difference between the battery cells (1).
前記冷却プレート(7)、(37)、(47)が、電池セル(1)の積層方向に伸びる第1の断熱層(8)、(38)、(48)を備えており、この第1の断熱層(8)、(38)、(48)の横幅が電池セル(1)の積層方向で異なることを特徴とする請求項1に記載される車両用のバッテリシステム。   The cooling plates (7), (37), (47) are provided with first heat insulating layers (8), (38), (48) extending in the stacking direction of the battery cells (1). The vehicle battery system according to claim 1, wherein the heat insulation layers (8), (38), (48) have different lateral widths in the stacking direction of the battery cells (1). 前記第1の断熱層(8)が、プラスチックシートと断熱塗膜のいずれかである請求項1に記載される車両用のバッテリシステム。   The battery system for vehicles according to claim 1, wherein the first heat insulating layer (8) is one of a plastic sheet and a heat insulating coating film. 前記冷却プレート(37)が、電池ブロック(10)との対向面に凹部(36)を有し、この凹部(36)に断熱材(38A)が充填されて、電池ブロック(10)の対向面を平面状としてなる請求項1に記載されるバッテリシステム。   The cooling plate (37) has a recess (36) on the surface facing the battery block (10), and the recess (36) is filled with a heat insulating material (38A), so that the surface facing the battery block (10) The battery system according to claim 1, which has a planar shape. 前記第1の断熱層(48)が、冷却プレート(47)の電池ブロック(10)との対向面に設けてなる、電池セル(1)に接触しない非接触凹部(46)である請求項1に記載される車両用のバッテリシステム。   The first heat insulating layer (48) is a non-contact recess (46) that is provided on a surface of the cooling plate (47) facing the battery block (10) and does not contact the battery cell (1). The battery system for vehicles described in 1. 前記冷却プレート(7)、(37)、(47)が、冷却液を通過させる冷媒配管(20)を有し、前記冷却機構(9)が、冷媒配管(20)に冷却液を供給して冷却プレート(7)、(37)、(47)を冷却する請求項1に記載される車両用のバッテリシステム。   The cooling plates (7), (37), (47) have a refrigerant pipe (20) through which the cooling liquid passes, and the cooling mechanism (9) supplies the cooling liquid to the refrigerant pipe (20). The battery system for vehicles according to claim 1 which cools cooling plates (7), (37), (47). 前記冷却機構(9)から冷媒配管(20)に供給される冷却液が、前記冷媒配管(20)の内部で気化する気化熱で冷却プレート(7)、(37)、(47)を冷却する冷媒である請求項6に記載される車両用のバッテリシステム。   The cooling liquid supplied from the cooling mechanism (9) to the refrigerant pipe (20) cools the cooling plates (7), (37), and (47) with the heat of vaporization that evaporates inside the refrigerant pipe (20). The battery system for vehicles according to claim 6 which is a refrigerant. 複数の電池セル(1)を冷却隙間(53)を設けて積層してなる電池ブロック(50)と、この電池ブロック(50)の冷却隙間(53)に強制送風して前記電池セル(1)を冷却する強制送風機(59)と、前記電池ブロック(50)を収納してなる外装ケース(70)とを備える車両用のバッテリシステムであって、
前記外装ケース(70)の一部に第2の断熱層(58)、(68)を設けて、外装ケース(70)に収納してなる電池セル(1)の温度差を少なくしてなる車両用のバッテリシステム。
A battery block (50) formed by stacking a plurality of battery cells (1) with a cooling gap (53), and the battery cell (1) by forcibly blowing air to the cooling gap (53) of the battery block (50) A vehicle battery system comprising a forced blower (59) for cooling the battery and an outer case (70) containing the battery block (50),
A vehicle in which a second heat insulating layer (58), (68) is provided in a part of the outer case (70) to reduce the temperature difference of the battery cell (1) housed in the outer case (70). Battery system for.
前記外装ケース(70)が、電池ブロック(50)の両端部との対向面の外面又は内面に第2の断熱層(58)、(68)を設けてなる請求項8に記載される車両用のバッテリシステム。   The vehicular case according to claim 8, wherein the outer case (70) is provided with second heat insulating layers (58), (68) on an outer surface or an inner surface of the battery block (50) facing both ends. Battery system. 請求項1ないし9のいずれかに記載の車両用のバッテリシステムを搭載してなる車両。   A vehicle comprising the vehicle battery system according to any one of claims 1 to 9.
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