JP2014082069A - Temperature control bag and temperature control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温調バッグおよび温調システムに係り、より具体的には、蓄電装置の温度調節を行う温調バッグおよび温調システムに関する。 The present invention relates to a temperature adjustment bag and a temperature adjustment system, and more specifically, to a temperature adjustment bag and a temperature adjustment system for adjusting the temperature of a power storage device.
従来、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリや燃料電池等で構成されるバッテリモジュール等の蓄電装置の温度を調節する温調装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
特許文献1に記載の温調装置は、所謂空冷式であり、複数のバッテリモジュール(セル)を有するバッテリユニットにおいて、冷媒導入口を介して筐体内に導入された冷媒(空気)を、各バッテリモジュールと隣接するバッテリモジュールとの間に設けられた流通路に誘導することで、各バッテリモジュールを冷却するように構成されている。
特許文献2に記載の温調装置は、所謂水冷式であり、バッテリユニットの周囲を囲む複数の配管と、これら複数の配管に接続された収集管とを備え、配管に流れる熱媒体によりバッテリユニットの熱を収集し、収集管により熱を熱媒体とともに送出(放散)するように構成されている。
Conventionally, a temperature control device that adjusts the temperature of a power storage device such as a battery module including a nickel-metal hydride battery, a lithium ion battery, a fuel cell, and the like is known (see, for example,
The temperature control device described in
The temperature control device described in
しかしながら、特許文献1に記載の温調装置では、バッテリモジュール間の流通路に空気を誘導し、流通路から排出された空気を筐体外へ滞留なく排出するための流路設計を行う必要があるため、バッテリモジュールの配置自由度が小さく、バッテリユニットが大型化してしまうという問題がある。また、冷媒に空気を用いる場合、熱容量が小さいため、冷却・加温に時間がかかるという問題がある。
特許文献2に記載の温調装置では、鋼製管等の配管を使用するため、当該配管をバッテリモジュール間の狭い隙間に配置しにくいという問題がある。このため、バッテリモジュール間の隙間に配管を配置する場合、バッテリモジュール間の間隔をある程度広くせざるを得ず、バッテリユニットや温調装置が大型化し、また複雑となってしまうという問題がある。
However, in the temperature control device described in
In the temperature control apparatus described in
本発明の目的は、配置自由度を向上させることができ、温調効率がよく、蓄電装置を含むバッテリユニットを小型化することができる温調バッグおよび温調システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a temperature control bag and a temperature control system that can improve the degree of freedom of arrangement, have high temperature control efficiency, and can downsize a battery unit including a power storage device.
本発明の温調バッグは、蓄電装置用の温調バッグであって、可撓性を有する樹脂材またはゴム材により内部空間を有する袋状に形成され、前記内部空間により冷却流体または加熱流体の流路が構成されていることを特徴とする。 The temperature control bag of the present invention is a temperature control bag for a power storage device, and is formed into a bag shape having an internal space with a flexible resin material or rubber material, and the internal space is used for cooling fluid or heating fluid. A flow path is configured.
本発明によれば、可撓性を有する樹脂材またはゴム材により温調バッグを構成しているため、温調バッグを容易に変形することができる。このため、様々な場所に温調バッグを配置することができるので、温調バッグの配置自由度を向上させることができる。
また、温調バッグの配置スペースが狭い場合でも、温調バッグを変形させることで、当該温調バッグを配置スペース内に収めることができる。このため、温調バッグの配置スペースを小さくすることができるので、蓄電装置を含むバッテリユニットを小型化することができる。
さらに、温調バッグが容易に変形することができるため、蓄電装置の表面形状に対する温調バッグの密着性を高めることができ、熱伝導性を良くすることができる。従って、蓄電装置の温調効率を向上させることができる。
According to the present invention, since the temperature control bag is made of a flexible resin material or rubber material, the temperature control bag can be easily deformed. For this reason, since a temperature control bag can be arrange | positioned in various places, the arrangement | positioning freedom degree of a temperature control bag can be improved.
Moreover, even when the arrangement space for the temperature control bag is narrow, the temperature adjustment bag can be accommodated in the arrangement space by deforming the temperature adjustment bag. For this reason, since the arrangement space of the temperature control bag can be reduced, the battery unit including the power storage device can be reduced in size.
Furthermore, since the temperature control bag can be easily deformed, the adhesion of the temperature control bag to the surface shape of the power storage device can be improved, and the thermal conductivity can be improved. Therefore, the temperature control efficiency of the power storage device can be improved.
本発明の温調バッグは、一対の樹脂製フィルムまたはゴム製フィルムを重ねて部分的に貼付して構成されることが好ましい。 The temperature control bag of the present invention is preferably configured by overlapping a part of a pair of resin films or rubber films and partially affixing them.
本発明によれば、一対の樹脂製フィルムまたはゴム製フィルムを貼付して温調バッグを構成するため、温調バッグの製造にあたって金型が不要となり、温調バッグの製造コストを低減することができる。 According to the present invention, since the temperature control bag is configured by attaching a pair of resin films or rubber films, a mold is not necessary for manufacturing the temperature control bag, and the manufacturing cost of the temperature control bag can be reduced. it can.
本発明の温調バッグは、前記内部空間を仕切る仕切部を備え、当該仕切部により前記流路が構成されていることが好ましい。 It is preferable that the temperature control bag of the present invention includes a partition portion that partitions the internal space, and the flow path is configured by the partition portion.
本発明によれば、温調バッグの内部空間を仕切る仕切部により流路が構成されるため、仕切部により流路を任意の形状にすることができる。このため、流路の形状を蓄電装置の温度特性や温度分布に応じて自由に設定することができるので、蓄電装置の温度調節をより適切に行うことができる。 According to this invention, since a flow path is comprised by the partition part which partitions off the internal space of a temperature control bag, a flow path can be made into arbitrary shapes by a partition part. For this reason, since the shape of the flow path can be freely set according to the temperature characteristics and temperature distribution of the power storage device, the temperature of the power storage device can be adjusted more appropriately.
本発明の温調システムは、積層配置された蓄電装置用の温調システムであって、前述した温調バッグと、前記温調バッグに前記冷却流体または前記加熱流体を供給する流体供給装置とを備え、各蓄電装置間の隙間に前記温調バッグが配置されていることを特徴とする。 The temperature control system of the present invention is a temperature control system for a power storage device arranged in a stack, and includes the above-described temperature control bag and a fluid supply device that supplies the cooling fluid or the heating fluid to the temperature control bag. And the temperature control bag is disposed in a gap between the power storage devices.
本発明によれば、前述した効果を有する温調システムを得ることができる。また、冷却流体または加熱流体(以下、併せて「温調流体」という。)が充填されていない薄いフィルム状態の温調バッグを蓄電装置間の隙間に配置し、配置後に温調流体を充填、流動させることで、蓄電装置間の隙間を埋めるように膨張させることができるので、各蓄電装置の接触面に対して温調バッグを密着させることができる。そのため、蓄電装置間の隙間がごく狭いものであっても、温調流体の流動を確保できるため、当該隙間を広くする必要がなく、温調バッグと蓄電装置とを含むバッテリユニットを小型化することができる。 According to the present invention, a temperature control system having the above-described effects can be obtained. In addition, a thin film temperature control bag that is not filled with a cooling fluid or a heating fluid (hereinafter also referred to as “temperature control fluid”) is disposed in the gap between the power storage devices, and is filled with the temperature control fluid after the arrangement. Since it can be inflated to fill the gap between the power storage devices by flowing, the temperature control bag can be brought into close contact with the contact surface of each power storage device. Therefore, even if the gap between the power storage devices is very narrow, the flow of the temperature control fluid can be secured, so there is no need to widen the gap, and the battery unit including the temperature control bag and the power storage device is downsized. be able to.
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、第2実施形態において、次の第1実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材および同様な機能を有する構成部材には、第1実施形態の構成部材と同じ符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, in 2nd Embodiment, the same code | symbol as the structural member of 1st Embodiment is attached | subjected to the structural member same as the structural member demonstrated in the following 1st Embodiment, and the same function, those components. The description is omitted or simplified.
[第1実施形態]
図1において、温調システム1は、バッテリユニット2内に設けられた温調バッグ3と、温調バッグ3にLLC(Long Life Coolant)等の液体またはガス等の気体からなり、バッテリユニット2の冷却または加温に用いられる温調流体を加圧して供給する流体供給装置としてのポンプ4と、ポンプ4から温調バッグ3への温調流体の供給路に設けられ、温調流体の冷却や加熱を行う温調ユニット5とを備え、温調流体を介してバッテリユニット2の温度調節を行うように構成されている。
[First Embodiment]
In FIG. 1, a
バッテリユニット2は、積層配置された複数の蓄電装置21と、各蓄電装置21と当接する複数の温調バッグ3と、蓄電装置21の下側部分を保持する板状の下側保持部材22と、蓄電装置21の上側部分を保持する棒状の上側保持部材23と、ポンプ4により加圧され、供給された温調流体を分岐させて各温調バッグ3に供給する供給管24と、各温調バッグ3から排出した温調流体を収集してポンプ4の吸込側に送る収集管25とを備え、その全体がバッテリケース26に収容されている。
The
蓄電装置21は、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリ等のバッテリモジュール、キャパシタモジュール等が例示され、本実施形態では、薄型矩形状のニッケル水素バッテリが用いられている。この蓄電装置21は、隙間(例えば、2〜3mm程度)を介して積層され、当該隙間に温調バッグ3が配置されている。
The
下側保持部材22、上側保持部材23、供給管24、および収集管25は、それぞれ蓄電装置21の積層方向に延設されている。このうち、下側保持部材22は、蓄電装置21の側方に配置され、上側保持部材23、供給管24、および収集管25は、それぞれ蓄電装置21の上方に配置されている。
The
温調バッグ3は、可撓性を有する樹脂材またはゴム材により内部空間を有する袋状に形成されている。具体的に、本実施形態の温調バッグ3は、一対の樹脂製フィルムを重ねて、熱溶着により部分的に貼付することで構成される。ここで、温調バッグ3として使用可能な樹脂製フィルムは、特に限定するものではないが、後述する流路35を熱溶着によって形成する場合には、LDPE、LLDPE、EVA、PVCなどが好ましい。また、蓄電装置21との耐摩擦性や耐熱性が必要な場合には、前記フィルムの外層側に、PET、ナイロンなどを重ねたラミネートフィルムを用いることが好ましい。
The
なお、樹脂製フィルムの代わりに、ゴム製フィルムを使用することもできる。この場合には、接着剤にて部分的に貼付して流路35を形成するか、ゴム製フィルムの流路35側に樹脂製フィルムをラミネートし、樹脂製フィルムを熱溶着させて、流路35を形成することが好ましい。
また、樹脂製フィルムまたはゴム製フィルムにおいては、フィルム成形の際に、熱伝導性フィラーを混合することによりフィルム自体の熱伝導性を高めることができる。また、熱伝導性を改善するために、樹脂製フィルムまたはゴム製フィルムの外層側にアルミ層をラミネートすることもできる。
A rubber film can be used instead of the resin film. In this case, the
In the case of a resin film or rubber film, the thermal conductivity of the film itself can be increased by mixing a thermally conductive filler during film formation. In order to improve the thermal conductivity, an aluminum layer can be laminated on the outer layer side of the resin film or rubber film.
温調バッグ3は、図2に示すように、当該温調バッグ3の外周部に設けられた枠状の外周溶着部31と、外周溶着部31により囲まれた内部空間を仕切る仕切部としての仕切溶着部32と、当該温調バッグ3内に温調流体が流入する流入口33と、当該温調バッグ3から温調流体が排出される排出口34とを備えている。なお、流入口33および排出口34は、特に限定されるものではないが、低温特性のよいLDPE、LLDPE、EVA、PVCなどが好ましく、温調バッグ3が樹脂製フィルムで構成される場合には、同一素材であることがより好ましい。
As shown in FIG. 2, the
外周溶着部31は、上部311の両端が上方に突出した突出部312を有している。この突出部312には、当該突出部312を貫通する上側係止部313が設けられ、当該上側係止部313に上側保持部材23が挿通されることで、当該上側保持部材23に温調バッグ3が係止される。一方、外周溶着部31の両方の側部314には、下側保持部材22に係止される下側係止部315が設けられている。
The outer
仕切溶着部32は、外周溶着部31の上部311から下方に向けて形成された直線状の第1溶着部321と、外周溶着部31の下部316から上方に向けて形成され、第1溶着部321と平行かつ互い違いに設けられた直線状の第2溶着部322とを備えている。各溶着部321、322の基端には、外周溶着部31の内側に位置し、当該外周溶着部31に接続した内側溶着部323、324が設けられている。各内側溶着部323、324は、外周溶着部31に向かうにしたがって次第に拡幅するとともに、両側縁が曲線状に形成されている。このような仕切溶着部32により、温調バッグ3の内部空間が仕切られ、温調流体の流路35が構成される。この流路35は、複数の折返部351を備え、温調バッグ3内を蛇行した形状を有している。また、流路35の折返部351は、各内側溶着部323、324の両側縁が曲線状に形成されていることにより、曲線路として構成されている。
The partition weld portion 32 is formed from the
流入口33および排出口34は、それぞれ外周溶着部31の上部311に設けられている。流入口33は、流路35の一端に接続するとともに、外周溶着部31の上部311から上方に延設され、図示せぬ接続部材にて供給管24に接続されている。一方、排出口34は、流路35の他端に接続するとともに、外周溶着部31の上部311から上方に延設され、図示せぬ接続部材にて収集管25に接続されている。
The
以上の温調システム1において、バッテリユニット2の温度調節を行う際は、温調ユニット5により温調流体を冷却または加熱し、当該温調流体をポンプ4によりバッテリユニット2に供給する。例えば、蓄電装置21の温度が上昇した場合、温調ユニット5により冷却された温調流体をバッテリユニット2に供給することで、各蓄電装置21を冷却することができる。一方、蓄電装置21の温度が低い場合、温調ユニット5により加熱された温調流体をバッテリユニット2に供給することで、各蓄電装置21の温度を上昇させることができ、蓄電装置21の低温性能を向上させることができる。すなわち、温調システム1によれば、各蓄電装置21の温度を所定の範囲内に調節することができる。
例えば、当該温調システム1を電気自動車用バッテリやハイブリット自動車用バッテリに用いる場合は、当該バッテリーの表面温度で、−40℃から80℃程度の範囲で機能し、当該バッテリにおいてもっとも効率のよい所定温度範囲に保持するように温調システム1を構成する。
In the
For example, when the
以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、可撓性を有する樹脂材またはゴム材により温調バッグ3を構成しているため、温調バッグ3を容易に変形することができる。このため、様々な場所に温調バッグ3を配置することができるので、温調バッグ3の配置自由度を向上させることができる。
また、温調バッグ3の配置スペースが狭い場合でも、温調バッグ3を変形させることで、当該温調バッグ3を配置スペース内に収めることができる。このため、温調バッグ3の配置スペースを小さくすることができるので、温調バッグ3と蓄電装置21とを含むバッテリユニット2を小型化することができる。
さらに、温調バッグ3が容易に変形することができるため、蓄電装置21の表面形状に対する温調バッグ3の密着性を高めることができ、熱伝導性を良くすることができる。従って、蓄電装置21の温調効率を向上させることができる。
According to this embodiment as described above, the following effects are obtained.
That is, since the
Even when the arrangement space for the
Furthermore, since the
また、一対の樹脂製フィルムまたはゴム製フィルムを貼付して温調バッグ3を構成するため、温調バッグ3の製造にあたって金型が不要となり、温調バッグ3の製造コストを低減することができる。そして、樹脂製フィルムを熱溶着により貼付した場合、これらのフィルムが溶融結着されるため、貼付強度を向上させることができる。
さらに、樹脂製フィルムまたはゴム製フィルムで温調バッグ3を構成するため、流路35の壁面が柔軟に変形することができ、当該変形により蓄電装置21の発熱時の膨張を吸収することができる。
Further, since the
Further, since the
また、温調バッグ3の内部空間を仕切る仕切溶着部32により流路35が構成されるため、仕切溶着部32により流路35を任意の形状にすることができる。このため、流路35の形状を蓄電装置21の温度特性や温度分布に応じて自由に設定することができるので、蓄電装置21の温度調節をより適切に行うことができる。
In addition, since the
また、温調流体が充填されていない薄いフィルム状態の温調バッグ3を蓄電装置21間の隙間に配置し、配置後に温調流体を充填、流動させることで、蓄電装置21間の隙間を埋めるように膨張させることができるので、各蓄電装置21の接触面に対して温調バッグ3を密着させることができる。そのため、蓄電装置21間の隙間がごく狭いものであっても、温調流体の流動を確保できるため、当該隙間を広くする必要がなく、バッテリユニット2を小型化することができる。
Further, the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図3および図4に基づいて説明する。
本実施形態の温調システム1は、図3および図4に示すように、温調バッグ3Aの形状が、第1実施形態と相違する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 3 and 4, the
温調バッグ3Aは、可撓性を有する樹脂材により形成されている。この温調バッグ3Aでは、仕切溶着部32の第1溶着部321は、外周溶着部31の一方の側部314から他方の側部314に向けて形成され、第2溶着部322は、外周溶着部31の他方の側部314から一方の側部314に向けて形成されている。また、流入口33は、外周溶着部31の一方の側部314に設けられ、排出口34は、外周溶着部31の他方の側部314に設けられている。そして、流入口33および排出口34は、外周溶着部31の両方の側部314から互いに離間する方向に延設されている。
The
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、バッテリユニット2は、薄型の蓄電装置21が積層配置された構成に限らず、例えば、複数の円筒状の蓄電装置を集積配置した構成としてもよい。この場合、円筒状蓄電装置と円筒状蓄電装置とで形成される間隙に温調バッグを配置する。また、バッテリユニット2において、下側保持部材22、上側保持部材23、供給管24、および収集管25は、前記各実施形態で示した以外の場所に配置してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, the
前記各実施形態では、温調バッグ3、3Aの内部空間が仕切られて流路35が構成されたが、内部空間を仕切らずに、当該内部空間そのものを流路として構成してもよい。また、例えば、温調バッグ3、3Aに流路35を並列に分離して設け、温調流体の流動方向を逆向きに流動させることにより、一方の側部と他方の側部との温度偏倚を少なくすることができる。さらに、内側溶着部323、324は必須ではなく、仕切溶着部32の各溶着部321、322を直線状に形成してもよい。
In each of the above embodiments, the internal space of the
前記第1実施形態では、樹脂製フィルムを熱溶着することで温調バッグ3を構成したが、接着剤等による他の方法で貼付してもよい。
In the said 1st Embodiment, although the
本発明は、蓄電装置に利用することができる他、温度調節が必要な機械、装置、流体等のあらゆる被温調対象に対して利用することができる。 The present invention can be used not only for power storage devices but also for all types of temperature-controlled objects such as machines, devices, and fluids that require temperature adjustment.
1 温調システム
2 バッテリユニット
3、3A 温調バッグ
4 ポンプ(流体供給装置)
5 温調ユニット
21 蓄電装置
32 仕切溶着部(仕切部)
35 流路
DESCRIPTION OF
5
35 channels
Claims (4)
可撓性を有する樹脂材またはゴム材により内部空間を有する袋状に形成され、
前記内部空間により冷却流体または加熱流体の流路が構成されていることを特徴とする温調バッグ。 A temperature control bag for a power storage device,
It is formed into a bag shape having an internal space with a flexible resin material or rubber material,
A cooling bag or a heating fluid channel is constituted by the internal space.
一対の樹脂製フィルムまたはゴム製フィルムを重ねて部分的に貼付して構成されたことを特徴とする温調バッグ。 In the temperature control bag of Claim 1,
A temperature control bag comprising a pair of resin film or rubber film and partially pasted thereon.
前記内部空間を仕切る仕切部を備え、当該仕切部により前記流路が構成されていることを特徴とする温調バッグ。 In the temperature control bag of Claim 1 or Claim 2,
A temperature control bag comprising a partition part for partitioning the internal space, wherein the flow path is constituted by the partition part.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の温調バッグと、
前記温調バッグに前記冷却流体または前記加熱流体を供給する流体供給装置とを備え、
各蓄電装置間の隙間に前記温調バッグが配置されていることを特徴とする温調システム。 A temperature control system for power storage devices arranged in a stack,
The temperature control bag according to any one of claims 1 to 3,
A fluid supply device for supplying the cooling fluid or the heating fluid to the temperature control bag,
A temperature control system, wherein the temperature control bag is disposed in a gap between the power storage devices.
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