JP2013161598A - Battery device and battery heating system - Google Patents

Battery device and battery heating system Download PDF

Info

Publication number
JP2013161598A
JP2013161598A JP2012021535A JP2012021535A JP2013161598A JP 2013161598 A JP2013161598 A JP 2013161598A JP 2012021535 A JP2012021535 A JP 2012021535A JP 2012021535 A JP2012021535 A JP 2012021535A JP 2013161598 A JP2013161598 A JP 2013161598A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
molten salt
internal combustion
combustion engine
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012021535A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Miyajima
秀樹 宮嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2012021535A priority Critical patent/JP2013161598A/en
Priority to PCT/JP2013/052046 priority patent/WO2013115251A1/en
Publication of JP2013161598A publication Critical patent/JP2013161598A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the energy efficiency as a whole in the case where a molten salt battery is used for a battery device used together with an internal combustion engine mounted on a vehicle and the like.SOLUTION: A battery device 100 used together with an internal combustion engine, like a battery device for driving a traveling electric motor in a hybrid vehicle, for example, has: a molten salt battery B using molten salt as an electrolyte and having a battery container; and a heat exchange part 30 inserted into a circulation passage of cooling water of the internal combustion engine 60, and that can perform heat exchange with the cooling water, to the molten salt battery B. The heat exchange part 30 can be configured by an inner wall part 21 and many fins 22 as a part of a container 20 for housing a battery pack of the molten salt battery B, for example.

Description

本発明は、溶融塩電池を用いたバッテリ装置及びその加熱システムに関する。   The present invention relates to a battery device using a molten salt battery and a heating system thereof.

内燃機関のエンジンと電動機とを併用するハイブリッド車の普及が急速に進んでいる。ハイブリッド車における電動機駆動用のバッテリとしては、主として、ニッケル水素電池が使用されている。また、近年、溶融塩を電解液とする溶融塩電池が開発され、注目されている(特許文献1及び非特許文献1参照。)。   The spread of hybrid vehicles using both an internal combustion engine and an electric motor is rapidly progressing. As a battery for driving an electric motor in a hybrid vehicle, a nickel metal hydride battery is mainly used. In recent years, a molten salt battery using a molten salt as an electrolytic solution has been developed and attracts attention (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

溶融塩電池は、不燃性材料で構成されており、稼働温度領域は57℃〜190℃と広い。そのため、排熱スペースや防火等の装備が不要であり、個々の素電池を高密度に集めて組電池を構成しても全体としては比較的コンパクトである、という利点がある。そこで、このような溶融塩組電池は、ニッケル水素電池に代わって、ハイブリッド車の車載用のバッテリとして期待される。   The molten salt battery is made of a non-combustible material, and the operating temperature range is as wide as 57 ° C to 190 ° C. Therefore, there is no need for equipment such as exhaust heat space or fire prevention, and there is an advantage that even if individual unit cells are gathered at a high density to form an assembled battery, it is relatively compact as a whole. Therefore, such a molten salt assembled battery is expected as an in-vehicle battery for a hybrid vehicle in place of a nickel metal hydride battery.

特開2009−67644号公報JP 2009-67644 A

「SEI WORLD」2011年3月号(VOL.402)、住友電気工業株式会社"SEI WORLD" March 2011 issue (VOL. 402), Sumitomo Electric Industries, Ltd.

しかしながら、溶融塩電池の電解質を溶融させるには57℃以上の温度が必要であり、より安定して動作させるためには、80℃以上が望ましい。このような温度を得るための電気ヒータに対して、他のバッテリ(例えば鉛蓄電池)から電力を供給すると、その分、車両全体としてのエネルギー効率が低下する。
かかる課題に鑑み、本発明は、車載その他内燃機関と併用されるバッテリ装置に溶融塩電池を使用した場合に、全体としてのエネルギー効率を高めることを目的とする。
However, a temperature of 57 ° C. or higher is necessary to melt the electrolyte of the molten salt battery, and 80 ° C. or higher is desirable for more stable operation. When electric power is supplied from another battery (for example, a lead storage battery) to the electric heater for obtaining such a temperature, the energy efficiency of the entire vehicle is reduced accordingly.
In view of this problem, an object of the present invention is to improve energy efficiency as a whole when a molten salt battery is used in a battery device used in combination with an on-vehicle or other internal combustion engine.

(1)本発明は、内燃機関と併用されるバッテリ装置であって、溶融塩を電解液とし、電池容器を備える一又は複数の溶融塩電池と、前記内燃機関の冷却水の循環経路に挿入され、前記溶融塩電池に対して、前記冷却水との熱交換が可能な熱交換部とを備えていることを特徴とする。   (1) The present invention is a battery device used in combination with an internal combustion engine, wherein the molten salt is used as an electrolytic solution, and is inserted into one or a plurality of molten salt batteries including a battery container, and a cooling water circulation path of the internal combustion engine. The molten salt battery is provided with a heat exchanging portion capable of exchanging heat with the cooling water.

上記のように構成されたバッテリ装置では、内燃機関の始動によって冷却水は高温(例えば80℃以上)になり、熱交換によって、溶融塩電池は加熱される。従って、溶融塩電池は安定して動作することができる。このようにして、内燃機関の排熱を利用して溶融塩電池を稼働させることができるので、内燃機関と併用されるバッテリ装置に溶融塩電池を使用した場合に、必要な加熱のためのエネルギーを節約して、全体としてのエネルギー効率を高めることができる。   In the battery device configured as described above, the cooling water becomes a high temperature (for example, 80 ° C. or more) by starting the internal combustion engine, and the molten salt battery is heated by heat exchange. Therefore, the molten salt battery can operate stably. In this way, since the molten salt battery can be operated using the exhaust heat of the internal combustion engine, energy required for heating when the molten salt battery is used in the battery device used in combination with the internal combustion engine. Saving energy and increasing energy efficiency as a whole.

(2)また、上記(1)のバッテリ装置において、熱交換部は、一又は複数の電池容器を収容する容器の一部として形成されていてもよい。
この場合、電池容器を収容する容器(外容器)が熱交換部を兼ねるので構造的に無駄が無く、高温水から効率よく熱交換部に熱伝導させ、溶融塩電池を加熱することができる。
(2) In the battery device of (1), the heat exchange unit may be formed as a part of a container that houses one or a plurality of battery containers.
In this case, since the container (outer container) that accommodates the battery container also serves as the heat exchange part, there is no structural waste, and heat can be efficiently conducted from the high-temperature water to the heat exchange part to heat the molten salt battery.

(3)また、本発明は、上記(1)又は(2)のバッテリ装置と、内燃機関を水冷する冷却装置とを含むバッテリ加熱システムであって、熱交換部は、冷却装置内のラジエータと並列の経路を構成しているものであってもよい。
この場合、既存の冷却装置内の経路に与える影響を少なく抑えつつ、付加的な並列の経路を容易に設けることができる。
(3) Moreover, this invention is a battery heating system containing the battery apparatus of said (1) or (2), and the cooling device which water-cools an internal combustion engine, Comprising: A heat exchange part is a radiator in a cooling device, You may comprise the parallel path | route.
In this case, it is possible to easily provide an additional parallel path while suppressing the influence on the path in the existing cooling device.

(4)また、本発明は、上記(1)又は(2)のバッテリ装置と、内燃機関を水冷する冷却装置とを含むバッテリ加熱システムであって、熱交換部は、冷却装置内のラジエータと直列に、かつ、当該ラジエータの上流に設けられているものであってもよい。
この場合、高温水が、熱交換部とラジエータとの2段階で放熱させられるので、水温を効率よく低下させることができる。
(4) Moreover, this invention is a battery heating system containing the battery apparatus of said (1) or (2), and the cooling device which water-cools an internal combustion engine, Comprising: A heat exchange part is a radiator in a cooling device, and It may be provided in series and upstream of the radiator.
In this case, since the high-temperature water is dissipated in two stages of the heat exchange part and the radiator, the water temperature can be efficiently reduced.

本発明のバッテリ装置及びバッテリ加熱システムによれば、内燃機関と併用されるバッテリ装置に溶融塩電池を使用した場合に、必要な加熱のためのエネルギーを節約して、全体としてのエネルギー効率を高めることができる。   According to the battery device and the battery heating system of the present invention, when a molten salt battery is used in a battery device used in combination with an internal combustion engine, energy for necessary heating is saved and overall energy efficiency is increased. be able to.

溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。1 is a schematic diagram showing in principle the basic structure of a power generation element in a molten salt battery. 溶融塩電池本体(電池としての本体部分)の積層構造を簡略に示す斜視図である。It is a perspective view which shows simply the lamination structure of a molten salt battery main body (main-body part as a battery). 図2と同様の構造についての横断面図である。It is a cross-sectional view about the structure similar to FIG. 電池容器に収容された状態の溶融塩電池の外観の概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the external appearance of the molten salt battery of the state accommodated in the battery container. (a)は、溶融塩電池を容器内で複数個並べてバッテリ装置とした状態を示す断面図であり、(b)は、(a)におけるb−b線断面に相当する図である。(A) is sectional drawing which shows the state which arranged the molten salt battery in the container in multiple numbers, and was set as the battery apparatus, (b) is a figure equivalent to the bb sectional view in (a). 車載用のバッテリ加熱システムとしての接続図の一例である。It is an example of the connection diagram as an in-vehicle battery heating system. 図6の接続図に水の流れを書き込んだ図である。It is the figure which wrote the flow of water in the connection diagram of FIG. 車載用のバッテリ加熱システムとしての接続図の他の例である。It is another example of the connection diagram as an in-vehicle battery heating system.

以下、本発明の一実施形態に係る、溶融塩電池を含むバッテリ装置について、図面を参照して説明する。
《溶融塩電池の基本構造》
まず、溶融塩電池の基本構造から説明する。
図1は、溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。図において、発電要素は、正極1、負極2及びそれらの間に介在するセパレータ3を備えている。正極1は、正極集電体1aと、正極材1bとによって構成されている。負極2は、負極集電体2aと、負極材2bとによって構成されている。
Hereinafter, a battery device including a molten salt battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Basic structure of molten salt battery>
First, the basic structure of the molten salt battery will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing in principle the basic structure of a power generation element in a molten salt battery. In the figure, the power generation element includes a positive electrode 1, a negative electrode 2, and a separator 3 interposed therebetween. The positive electrode 1 is composed of a positive electrode current collector 1a and a positive electrode material 1b. The negative electrode 2 includes a negative electrode current collector 2a and a negative electrode material 2b.

正極集電体1aの素材は、例えば、アルミニウム不織布(線径100μm、気孔率80%)である。正極材1bは、正極活物質としての例えばNaCrOと、アセチレンブラックと、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)と、N−メチル−2−ピロリドンとを、質量比85:10:5:100の割合で混練したものである。そして、このように混練したものを、アルミニウム不織布の正極集電体1aに充填し、乾燥後に、100MPaにてプレスし、正極1の厚みが約1mmとなるように形成される。
一方、負極2においては、例えば、アルミニウム製の負極集電体2a上に、負極活物質としての錫層が、メッキにより形成される。
The material of the positive electrode current collector 1a is, for example, an aluminum nonwoven fabric (wire diameter: 100 μm, porosity: 80%). The positive electrode material 1b is a mixture of, for example, NaCrO 2 as a positive electrode active material, acetylene black, PVDF (polyvinylidene fluoride), and N-methyl-2-pyrrolidone at a mass ratio of 85: 10: 5: 100. It is a thing. And what was kneaded in this way is filled in the positive electrode collector 1a of an aluminum nonwoven fabric, and after drying, it presses at 100 Mpa, and it forms so that the thickness of the positive electrode 1 may be set to about 1 mm.
On the other hand, in the negative electrode 2, for example, a tin layer as a negative electrode active material is formed on the negative electrode current collector 2a made of aluminum by plating.

正極1及び負極2の間に介在するセパレータ3は、ガラスの不織布(厚さ200μm)あるいはポリオレフィンシート(厚さ50μm)に、電解質としての溶融塩を含浸させたものである。この溶融塩は、例えば、NaFSA(ナトリウム ビスフルオロスルフォニルアミド)56mol%と、KFSA(カリウム ビスフルオロスルフォニルアミド)44mol%との混合物であり、融点は57℃である。融点以上の温度では、溶融塩は溶融し、高濃度のイオンが溶解した電解液となって、正極1及び負極2に触れている。また、この溶融塩は不燃性である。この溶融塩電池の稼働温度領域は57℃〜190℃であるが、前述のように、80℃以上が望ましい。   The separator 3 interposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2 is obtained by impregnating a glass non-woven fabric (thickness 200 μm) or a polyolefin sheet (thickness 50 μm) with a molten salt as an electrolyte. This molten salt is, for example, a mixture of 56 mol% NaFSA (sodium bisfluorosulfonylamide) and 44 mol% KFSA (potassium bisfluorosulfonylamide), and has a melting point of 57 ° C. At a temperature equal to or higher than the melting point, the molten salt melts and becomes an electrolytic solution in which high-concentration ions are dissolved, and touches the positive electrode 1 and the negative electrode 2. Moreover, this molten salt is nonflammable. The operating temperature range of this molten salt battery is 57 ° C. to 190 ° C., but as described above, 80 ° C. or higher is desirable.

なお、上述した各部の材質・成分や数値は好適な一例であるが、これらに限定されるものではない。
例えば、溶融塩としては、上記の他、NaFSAと、LiFSA、KFSA及びCsFSAとの混合物も好適である。また、他の塩を混合する場合もあり(有機カチオン等)、一般には、溶融塩は、(a)NaFSAを含む混合物、(b)NaTFSA(ナトリウム ビストリフルオロメチルスルフォニルアミド)を含む混合物、(c)NaFTA(ナトリウム フルオロスルフォニル−トリフルオロメチルスルフォニルアミド)を含む混合物、が適する。これらの場合、各混合物の溶融塩は、比較的低融点となるので、少ない加熱で溶融塩電池を作動させることができる。
In addition, although the material, component, and numerical value of each part mentioned above are suitable examples, it is not limited to these.
For example, as the molten salt, in addition to the above, a mixture of NaFSA and LiFSA, KFSA, and CsFSA is also suitable. In addition, other salts may be mixed (organic cation, etc.). Generally, the molten salt includes (a) a mixture containing NaFSA, (b) a mixture containing NaTFSA (sodium bistrifluoromethylsulfonylamide), (c ) A mixture comprising NaFTA (sodium fluorosulfonyl-trifluoromethylsulfonylamide) is suitable. In these cases, since the molten salt of each mixture has a relatively low melting point, the molten salt battery can be operated with a small amount of heating.

次に、より具体的な溶融塩電池の発電要素の構成について説明する。図2は、溶融塩電池本体(電池としての本体部分)10の積層構造を簡略に示す斜視図、図3は同様の構造についての横断面図である。
図2及び図3において、複数(図示しているのは6個)の矩形平板状の負極2と、袋状のセパレータ3に各々収容された複数(図示しているのは5個)の矩形平板状の正極1とが、互いに対向して図3における上下方向すなわち積層方向に重ね合わせられ、積層構造を成している。
Next, a more specific configuration of the power generation element of the molten salt battery will be described. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a laminated structure of a molten salt battery main body (main body portion as a battery) 10, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the same structure.
2 and 3, a plurality (six are shown) of rectangular flat plate-like negative electrodes 2 and a plurality (five are shown) of rectangles accommodated in a bag-like separator 3 respectively. The flat positive electrodes 1 are opposed to each other and are stacked in the vertical direction in FIG. 3, that is, in the stacking direction, to form a stacked structure.

セパレータ3は、隣り合う正極1と負極2との間に介在しており、言い換えれば、セパレータ3を介して、正極1及び負極2が交互に積層されていることになる。実際に積層する数は、例えば、正極1が20個、負極2が21個、セパレータ3は「袋」としては20袋であるが、正極1・負極2間に介在する個数としては40個である。なお、セパレータ3は、袋状に限定されず、分離した40個であってもよい。   The separator 3 is interposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2 adjacent to each other. In other words, the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are alternately stacked via the separator 3. For example, 20 positive electrodes 1 and 21 negative electrodes 2 and 20 separators 3 as “bags”, but 40 intervening between positive electrodes 1 and 2 are actually stacked. is there. The separator 3 is not limited to a bag shape, and may be 40 separated.

なお、図3では、セパレータ3と負極2とが互いに離れているように描いているが、溶融塩電池の完成時には互いに密着する。正極1も、当然に、セパレータ3に密着している。また、正極1の縦方向及び横方向それぞれの寸法は、デンドライトの発生を防止するために、負極2の縦方向及び横方向の寸法より小さくしてあり、正極1の外縁が、セパレータ3を介して負極2の周縁部に対向するようになっている。   In FIG. 3, the separator 3 and the negative electrode 2 are drawn so as to be separated from each other, but they are in close contact with each other when the molten salt battery is completed. Naturally, the positive electrode 1 is also in close contact with the separator 3. In addition, the vertical and horizontal dimensions of the positive electrode 1 are smaller than the vertical and horizontal dimensions of the negative electrode 2 in order to prevent the generation of dendrites, and the outer edge of the positive electrode 1 passes through the separator 3. Thus, it faces the peripheral edge of the negative electrode 2.

上記のように構成された溶融塩電池本体10は、例えばアルミニウム合金製で直方体状の電池容器に収容され、素電池すなわち、電池としての物理的な一個体を成す。
図4は、このような電池容器11に収容された状態の溶融塩電池Bの外観の概略を示す斜視図である。なお、図2,図3における正極1及び負極2のそれぞれからは、端子1p及び1nが電池容器11の外部へ、電池容器11との絶縁を保って引き出される。また、電池容器11の上部には、内部の気圧が過度に上昇したときに放圧するための安全弁12が設けられている。なお、電池容器11の内面には絶縁処理が施されており、電池容器11は、内部の電解質と電気的に絶縁されている。
The molten salt battery main body 10 configured as described above is accommodated in a rectangular parallelepiped battery container made of, for example, an aluminum alloy, and forms a unit cell, that is, a physical individual as a battery.
FIG. 4 is a perspective view showing an outline of the appearance of the molten salt battery B in a state of being accommodated in such a battery container 11. 2 and 3, terminals 1p and 1n are drawn out of the battery case 11 from the positive electrode 1 and the negative electrode 2, respectively, while being insulated from the battery case 11. Further, a safety valve 12 for releasing the pressure when the internal atmospheric pressure rises excessively is provided at the upper part of the battery container 11. In addition, the inner surface of the battery container 11 is subjected to insulation treatment, and the battery container 11 is electrically insulated from the internal electrolyte.

上記のような溶融塩電池Bは、通常、用途に応じて必要な電圧や電流容量を得るべく、複数個が集まって互いに直列又は直並列に接続され、組電池を構成した状態で使用される。但し、基本的には、1個での使用も可能である。   The molten salt battery B as described above is usually used in a state in which a plurality of batteries are gathered together and connected in series or in series and parallel to form a battery pack in order to obtain necessary voltage and current capacity according to the application. . However, basically, it is possible to use one unit.

《バッテリ装置》
図5の(a)は、溶融塩電池Bを容器(外容器)20内で複数個(図示する数は単なる一例)並べて組電池としたバッテリ装置100を示す断面図である。このバッテリ装置100は、水冷の冷却装置を有する内燃機関と併用されるものである。
図において、図4に示した溶融塩電池Bが、複数個並んで、蓋付きの容器20に収容されている。なお、「蓋付き」というのは保温効果を考慮した形態の一例であるが、「蓋無し」でもよい。また、蓋付きの場合でも、密閉ではなく、蓋にガス抜き孔が設けられるが、ここでは細部は省略している。
<Battery device>
FIG. 5A is a cross-sectional view showing a battery device 100 in which a plurality of molten salt batteries B are arranged in a container (outer container) 20 (the number shown is just an example) to form an assembled battery. This battery device 100 is used in combination with an internal combustion engine having a water-cooled cooling device.
In the figure, a plurality of molten salt batteries B shown in FIG. 4 are arranged in a container 20 with a lid. Note that “with a lid” is an example of a form in consideration of a heat retaining effect, but “without a lid” may be used. Further, even in the case with a lid, it is not hermetically sealed but a gas vent hole is provided in the lid, but details are omitted here.

図5の(b)は、(a)におけるb−b線断面に相当する図である。この容器20は、ジャケット構造を成す熱交換部30を含んでいる。熱交換部30は、容器20の内壁部21と、この内壁部21と外壁部23とによって区画される通水空間(水を通す空間)内において内壁部21の外面4面にわたって多数形成されたフィン22と、によって構成されている。溶融塩電池Bに接する内壁部21及びフィン22は、銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属製である。容器20のその他の部分は、例えばアルミニウム合金製である。   (B) of FIG. 5 is a figure equivalent to the bb line cross section in (a). The container 20 includes a heat exchanging unit 30 having a jacket structure. A large number of heat exchanging portions 30 are formed over the four outer surfaces of the inner wall portion 21 in the water passage space (the space through which water passes) partitioned by the inner wall portion 21 of the container 20 and the inner wall portion 21 and the outer wall portion 23. And fins 22. The inner wall portion 21 and the fins 22 that are in contact with the molten salt battery B are made of metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum. The other part of the container 20 is made of, for example, an aluminum alloy.

容器20の外壁部23と、内壁部21及びフィン22との間には隙間があり、水の流通が可能である。外壁部23の一箇所にはパイプ状の給水口24が形成され、他の箇所にはパイプ状の排水口25が形成されている。給水口24から水(高温水)が導入されると、その水と、内壁部21及びフィン22との間で熱交換が行われる。内壁部21及びフィン22が受け取った熱は、溶融塩電池Bに伝導する。熱交換後の水は、排水口25から排水される。なお、給水口24及び排水口25の位置は、一例に過ぎない。   There is a gap between the outer wall portion 23 of the container 20, the inner wall portion 21 and the fins 22, and water can be circulated. A pipe-shaped water supply port 24 is formed at one location of the outer wall 23, and a pipe-shaped drainage port 25 is formed at the other location. When water (high-temperature water) is introduced from the water supply port 24, heat exchange is performed between the water and the inner wall portion 21 and the fins 22. The heat received by the inner wall portion 21 and the fins 22 is conducted to the molten salt battery B. The water after the heat exchange is drained from the drain port 25. The positions of the water supply port 24 and the drain port 25 are only examples.

このように構成されたバッテリ装置100が、電源として、動力源である内燃機関60と併用される場合、内燃機関60に付属する冷却装置50の冷却水を、熱媒体として利用することができる。すなわち、図5の(b)に示すように、冷却装置50における冷却水の循環経路に、バッテリ装置100が挿入されるよう、配置する。このように配置されたバッテリ装置100では、内燃機関60の始動によって冷却水は高温(例えば80℃以上)になり、熱交換部30による冷却水との熱交換によって、溶融塩電池Bは加熱される。従って、溶融塩電池Bは安定して動作することができる。   When the battery device 100 configured in this manner is used as a power source in combination with the internal combustion engine 60 that is a power source, the cooling water of the cooling device 50 attached to the internal combustion engine 60 can be used as a heat medium. That is, as shown in FIG. 5B, the battery device 100 is disposed in the cooling water circulation path in the cooling device 50. In the battery device 100 arranged in this way, the cooling water becomes a high temperature (for example, 80 ° C. or more) by starting the internal combustion engine 60, and the molten salt battery B is heated by the heat exchange with the cooling water by the heat exchange unit 30. The Therefore, the molten salt battery B can operate stably.

このように、内燃機関60の排熱を利用して溶融塩電池Bを稼働させることによって、溶融塩電池Bの加熱のためのエネルギーを節約し、全体としてのエネルギー効率を高めることができる。
また、熱交換部30は容器20の一部として形成されているので、言い換えれば、容器20が熱交換部30を兼ねることになる。これにより、構造的に無駄が無く、高温水から効率よく熱交換部30に熱伝導させ、溶融塩電池Bを加熱することができる。
In this way, by operating the molten salt battery B using the exhaust heat of the internal combustion engine 60, energy for heating the molten salt battery B can be saved, and the energy efficiency as a whole can be improved.
Moreover, since the heat exchange part 30 is formed as a part of the container 20, in other words, the container 20 also serves as the heat exchange part 30. Thereby, there is no waste in structure, and the molten salt battery B can be heated by efficiently conducting heat from the high-temperature water to the heat exchanging unit 30.

《車載用のバッテリ装置についての水路の構成》
次に、内燃機関の一例が自動車のエンジンである場合の、冷却水の水路の構成例について説明する。なお、自動車はハイブリッド車であり、バッテリ装置は、主として、走行用の電動機駆動用に用いられる。
《Configuration of water channel for in-vehicle battery device》
Next, a configuration example of a cooling water channel when an example of an internal combustion engine is an automobile engine will be described. The automobile is a hybrid car, and the battery device is mainly used for driving a motor for traveling.

図6は、車載用のバッテリ加熱システムSの一例として、上記のように構成されたバッテリ装置100における、熱交換部30を含む容器20を、エンジン冷却用の水の循環経路に挿入した状態を示す接続図である。図において、ハイブリッド車は、従来の燃料エンジンのみの車と同様に、エンジン(図示せず。)を搭載するため、エンジンを水冷する冷却装置50を有している。冷却装置50は、エンジンと一体的に形成された冷却用のウオータジャケット51と、水を循環させるためのウオータポンプ52と、水温を感じて開閉する弁機能を有するサーモスタット53と、空冷の熱交換器であるラジエータ54とを備え、これらによって水の循環経路が構成されている。また、ラジエータ54には、並列に容器20(熱交換部30)が接続されている。   FIG. 6 shows a state in which the container 20 including the heat exchanging unit 30 in the battery device 100 configured as described above is inserted into the circulation path of the engine cooling water as an example of the in-vehicle battery heating system S. FIG. In the figure, the hybrid vehicle has a cooling device 50 for water-cooling the engine in order to mount the engine (not shown) in the same manner as a conventional vehicle having only a fuel engine. The cooling device 50 includes a cooling water jacket 51 formed integrally with the engine, a water pump 52 for circulating water, a thermostat 53 having a valve function for opening and closing the water temperature, and air-cooling heat exchange. And a radiator 54 which is a vessel, and these constitute a water circulation path. Moreover, the container 20 (heat exchange part 30) is connected to the radiator 54 in parallel.

上記のようなエンジン冷却用の水の循環経路を有する車両において、エンジン始動用のバッテリ(図示せず。)を用いてエンジンを始動させてからしばらくの間(気温により異なる)は、水の温度が低い。この状態では、サーモスタット53は開弁せず、図7の(a)における斜線で示すように、水はウオータポンプ52と、ウオータジャケット51との間を循環している。   In a vehicle having an engine cooling water circulation path as described above, the temperature of the water remains for a while after the engine is started using a battery (not shown) for engine startup (depending on the temperature). Is low. In this state, the thermostat 53 does not open, and water circulates between the water pump 52 and the water jacket 51 as indicated by the hatched lines in FIG.

水温が所定値まで上昇してサーモスタット53が開弁すると、図7の(b)に示すように、高温水は、サーモスタット53からラジエータ54に流れ込むとともに、バッテリ装置100の容器20にも流れ込む。従って、熱交換部30による吸熱により各溶融塩電池Bが加熱され、融点を容易に超えて80℃以上に達する。これによって、各溶融塩電池Bは安定して動作可能な状態となり、車両の電動機にバッテリ装置100から電力を供給することが可能となる。   When the water temperature rises to a predetermined value and the thermostat 53 opens, the high-temperature water flows from the thermostat 53 into the radiator 54 and also into the container 20 of the battery device 100 as shown in FIG. Accordingly, each molten salt battery B is heated by the heat absorption by the heat exchanging unit 30 and easily exceeds the melting point and reaches 80 ° C. or higher. Thereby, each molten salt battery B will be in the state which can be operated stably, and it becomes possible to supply electric power from the battery apparatus 100 to the electric motor of a vehicle.

このようにして、エンジンの排熱を利用して溶融塩電池Bを稼働させることができるので、溶融塩電池Bを車載用のバッテリとした場合に必要な加熱のためのエネルギーを節約して、車両全体としてのエネルギー効率を高めることができる。
また、図6に示すように、熱交換部30が、循環経路に設けられているラジエータ54と並列の経路を構成しているので、既存のエンジン冷却の経路に与える影響を少なく抑えつつ、付加的な並列の経路を容易に設けることができる。
In this way, since the molten salt battery B can be operated using the exhaust heat of the engine, energy required for heating when the molten salt battery B is used as a vehicle battery is saved. The energy efficiency of the entire vehicle can be increased.
Further, as shown in FIG. 6, since the heat exchanging unit 30 forms a path parallel to the radiator 54 provided in the circulation path, it is added while suppressing the influence on the existing engine cooling path. It is possible to easily provide a general parallel path.

図8は、バッテリ加熱システムSの接続図の他の例である。
図6との違いは、容器20が、ラジエータ54と並列ではなく、直列に、かつ、ラジエータ54より上流に設けられている点である。その他は、図6と同様である。
FIG. 8 is another example of a connection diagram of the battery heating system S.
The difference from FIG. 6 is that the container 20 is provided not in parallel with the radiator 54 but in series and upstream from the radiator 54. Others are the same as FIG.

図8において、水温が所定値まで上昇してサーモスタット53が開弁すると、高温水は、サーモスタット53から、まず容器20へ流れ込み、熱交換部30の吸熱により各溶融塩電池Bが加熱され、融点を容易に超えて80℃以上に達する。これによって、各溶融塩電池Bは安定して動作可能な状態となり、車両の電動機にバッテリ装置100から電力を供給することが可能となる。また、熱交換部30を通過した水は温度が低下し、さらに、ラジエータ54に流れ込むことにより放熱が行われる。
すなわちこの場合、高温水が、熱交換部30とラジエータ54との2段階で放熱させられるので、水温を効率よく低下させることができる。
In FIG. 8, when the water temperature rises to a predetermined value and the thermostat 53 opens, the high-temperature water first flows from the thermostat 53 into the container 20, and each molten salt battery B is heated by the endothermic heat of the heat exchange unit 30, and the melting point Easily reach 80 ° C or higher. Thereby, each molten salt battery B will be in the state which can be operated stably, and it becomes possible to supply electric power from the battery apparatus 100 to the electric motor of a vehicle. Further, the temperature of the water that has passed through the heat exchanging unit 30 is lowered, and further, heat is radiated by flowing into the radiator 54.
That is, in this case, since the high-temperature water is dissipated in two stages of the heat exchanging unit 30 and the radiator 54, the water temperature can be efficiently reduced.

《その他》
なお、上記実施形態における容器20や熱交換部30の構成は一例に過ぎず、種々の変形が可能である。例えば、複数個の溶融塩電池Bを互いに密着させて並べた組電池に柔軟性のある銅のパイプを密着して複数回巻き付け、このパイプに高温の冷却水を通すことにより、組電池全体を加熱するようにしてもよい。この場合は、パイプを巻き付けて構成したジャケットが熱交換部となる。また、高温の冷却水を通す銅パイプを蛇行するように設けた平板状のパネルヒータを、組電池に対して側面や底面から押し当てるようにしてもよい。この場合は、パネルヒータが、熱交換部となる。
<Others>
In addition, the structure of the container 20 and the heat exchange part 30 in the said embodiment is only an example, and various deformation | transformation are possible. For example, a flexible copper pipe is tightly wound around a battery pack in which a plurality of molten salt batteries B are arranged in close contact with each other and wound around the pipe multiple times. You may make it heat. In this case, a jacket formed by winding a pipe serves as a heat exchange unit. Further, a flat panel heater provided so as to meander a copper pipe through which high-temperature cooling water passes may be pressed against the assembled battery from the side surface or the bottom surface. In this case, the panel heater serves as a heat exchange unit.

また、上記実施形態では組電池の容器を加熱する構成を示した。これは、組電池全体を効率よく暖めるのに好適である。但し、基本的には溶融塩電池Bを、1個単位で加熱する構成とすることも可能であり、また、組電池全体を小ブロックに分けてブロックごとに加熱する構成も可能である。   Moreover, in the said embodiment, the structure which heats the container of an assembled battery was shown. This is suitable for efficiently heating the entire assembled battery. However, basically, the molten salt battery B can be heated in units of one unit, and the entire assembled battery can be divided into small blocks and heated for each block.

なお、図5に示したバッテリ装置100は、ハイブリッド車への適用が代表的な用途となるが、その他、燃料エンジン及び水冷の冷却装置を有する各種車両(鉄道車両や産業車両も含む。)にも適用可能である。また、車両に限らず、船舶、航空機、発電装置、据え置き型の動力機関、熱機関等も含む各種の内燃機関と、バッテリ装置100とが併用される場合に、当該内燃機関の冷却水を利用して、溶融塩電池に必要な加熱を行うことができる。   The battery device 100 shown in FIG. 5 is typically applied to a hybrid vehicle, but in addition to various vehicles (including railway vehicles and industrial vehicles) having a fuel engine and a water-cooled cooling device. Is also applicable. Further, when the battery device 100 is used in combination with various internal combustion engines including a ship, an aircraft, a power generation device, a stationary power engine, a heat engine, and the like, not only the vehicle, the cooling water of the internal combustion engine is used. Thus, heating necessary for the molten salt battery can be performed.

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

11 電池容器
20 容器
30 熱交換部
50 冷却装置
54 ラジエータ
60 内燃機関
100 バッテリ装置
B 溶融塩電池
S バッテリ加熱システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Battery container 20 Container 30 Heat exchange part 50 Cooling device 54 Radiator 60 Internal combustion engine 100 Battery apparatus B Molten salt battery S Battery heating system

Claims (4)

内燃機関と併用されるバッテリ装置であって、
溶融塩を電解液とし、電池容器を備える一又は複数の溶融塩電池と、
前記内燃機関の冷却水の循環経路に挿入され、前記溶融塩電池に対して、前記冷却水との熱交換が可能な熱交換部と
を備えていることを特徴とするバッテリ装置。
A battery device used in combination with an internal combustion engine,
One or a plurality of molten salt batteries including a molten salt as an electrolyte and a battery container;
A battery device comprising: a heat exchanging part inserted into a cooling water circulation path of the internal combustion engine and capable of exchanging heat with the cooling water with respect to the molten salt battery.
前記熱交換部は、一又は複数の前記電池容器を収容する容器の一部として形成されている請求項1記載のバッテリ装置。   The battery device according to claim 1, wherein the heat exchange unit is formed as a part of a container that houses one or a plurality of the battery containers. 請求項1又は2に記載のバッテリ装置と、内燃機関を水冷する冷却装置とを含むバッテリ加熱システムであって、
前記熱交換部は、前記冷却装置内のラジエータと並列の経路を構成しているバッテリ加熱システム。
A battery heating system including the battery device according to claim 1 and a cooling device for water-cooling the internal combustion engine,
The said heat exchange part is a battery heating system which comprises the path | route parallel to the radiator in the said cooling device.
請求項1又は2に記載のバッテリ装置と、内燃機関を水冷する冷却装置とを含むバッテリ加熱システムであって、
前記熱交換部は、前記冷却装置内のラジエータと直列に、かつ、当該ラジエータの上流に設けられているバッテリ加熱システム。
A battery heating system including the battery device according to claim 1 and a cooling device for water-cooling the internal combustion engine,
The said heat exchange part is a battery heating system provided in series with the radiator in the said cooling device, and upstream of the said radiator.
JP2012021535A 2012-02-03 2012-02-03 Battery device and battery heating system Pending JP2013161598A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012021535A JP2013161598A (en) 2012-02-03 2012-02-03 Battery device and battery heating system
PCT/JP2013/052046 WO2013115251A1 (en) 2012-02-03 2013-01-30 Battery device and battery heating system and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012021535A JP2013161598A (en) 2012-02-03 2012-02-03 Battery device and battery heating system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013161598A true JP2013161598A (en) 2013-08-19

Family

ID=49173706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012021535A Pending JP2013161598A (en) 2012-02-03 2012-02-03 Battery device and battery heating system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013161598A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015044042A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Use of high-temperature batteries for ships

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015044042A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Use of high-temperature batteries for ships

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2955780B1 (en) Battery pack with enhanced safety against leakage of liquid-phase refrigerant
JP5866107B2 (en) Lithium storage battery
KR101326086B1 (en) Battery Module with Compact Structure and Excellent Heat Radiation Characteristics and Middle or Large-sized Battery Pack Employed with the Same
KR101205180B1 (en) Cooling Member of Compact Structure and Excellent Stability and Battery Module Employed with the Same
JP5993615B2 (en) Power storage module
JP5520320B2 (en) Battery module
JP2008130489A (en) Power supply system
JP2006210245A (en) Cooling device of battery module
JP2014078471A (en) Secondary battery and secondary battery system
JP2020500409A (en) Battery module
CN216872114U (en) Battery and electric equipment
CN108701790A (en) Battery system and the electric vehicle for having battery system
JP7214637B2 (en) Storage module and storage element
JP6001078B2 (en) Battery module
JP2016539456A (en) Battery cell assembly
JP2010061988A (en) Storage battery device
JP5786666B2 (en) Power system
JP2014089922A (en) Molten salt battery apparatus
JP7297779B2 (en) power supply
JP5320731B2 (en) Battery pack
JP2013161598A (en) Battery device and battery heating system
KR20130140249A (en) Battery pack using perfluorinated solution as coolant
KR101554877B1 (en) Battery Module Of High Cooling Efficiency
JP2022179667A (en) power storage device
WO2013115251A1 (en) Battery device and battery heating system and vehicle