JP2018139199A - 電池モジュール、及び電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】密閉容器の外部からの衝撃が単電池に加わることを抑制する。【解決手段】可撓性の外装体２１を備える扁平型の複数の単電池２０と、積層された複数の単電池２０を収容する密閉容器３０と、密閉容器３０の内部に充填された流体４０とを備える電池モジュール１０であって、複数の単電池２０は、間隔を空けて積層され、流体４０は、単電池２０間の隔室１２に充填されており、それぞれの単電池２０毎にその周囲に設けられ、隔室１２相互間で流通する流体４０の流量を規制する複数の隔壁５０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電池モジュール、及び電池システムに関するものである。

２つ以上の発電要素と、これらを収容する可撓性外装体とを備える２つ以上の組電池が密閉容器に収容され、この密閉容器に充填された流体（ガス）により、発電要素を可撓性外装体の外部から加圧可能とされた電池モジュールが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−４５５５５号公報

特許文献１に記載の電池モジュールでは、密閉容器の外部からの衝撃により組電池が移動しようとした場合に、組電池の移動に対する反力は流体の粘性による抵抗のみであることから、組電池同士が当接して組電池に衝撃が加わる可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、可撓性の外装体を備える扁平型の複数の単電池と、積層された複数の単電池を収容する密閉容器と、この密閉容器の内部に充填された流体とを備える電池モジュールにおいて、密閉容器の外部からの衝撃が単電池に加わることを抑制できる電池モジュールを提供することである。

本発明は、複数の単電池を、密閉容器内で間隔を空けて積層し、流体を、単電池間の空間に充填し、それぞれの単電池毎にその周囲に、上記空間相互間で流通する流体の流量を規制する複数の規制部材を設けることによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、単電池間の流体の圧縮弾性が単電池の移動に対する反力となることにより、密閉容器の外部からの衝撃により密閉容器内の単電池が移動して相互に当接することを抑制でき、密閉容器内の単電池に衝撃が加わることを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る電池モジュールを示す平面断面図である。 単電池及び隔壁を示す分解斜視図である。 隔室間で流通する流体の流量の規制について説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る電池システムの概略を示す図である。 電池モジュールの内圧及び温度を制御する処理を説明するためのフローチャートである。 他の実施形態に係る電池システムの概略を示す図である。 他の実施形態に係る電池システムの概略を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュール１０を示す平面断面図である。図２は、単電池２０及び隔壁５０を示す分解斜視図である。図１に示すように、電池モジュール１０は、組電池であり、積層された複数の扁平型の単電池２０と、この複数の単電池２０を収容する矩形箱状の筐体である密閉容器３０と、密閉容器３０に充填された流体４０と、複数の隔壁５０とを備える。

単電池２０は、ラミネート型セル構造のリチウムイオン二次電池等の二次電池であり、不図示の発電要素及び電解液と、この発電要素及び電解液を封止する可撓性の外装体２１と、一対のタブ２２、２３（図２参照）とを備える。発電要素は、正極板と負極板とがセパレータを挟んで交互に積層された積層電極である。この積層電極は、正極側集電体と負極側集電体とを備え、正極端子としてのタブ２２が正極側集電体に対して電気的且つ機械的に接合され、負極端子としてのタブ２３が負極側集電体に対して電気的且つ機械的に接合されている。なお、発電要素が積層電極であることは必須ではなく、単層の電極であってもよい。

外装体２１は、一対の矩形状のラミネートフィルム２１１を備える。この一対のラミネートフィルム２１１の外周縁部同士が熱融着により接合されることで、発電要素及び電解液を封止する扁平型（薄型）の封止体が構成されている。この外装体２１は、一対のラミネートフィルム２１１の外周縁部同士が接合されてなる接合部２１２と、この接合部２１２により囲繞された収容部２１３とを備え、この収容部２１３に発電要素及び電解液を密封状態で収容している。ここで、接合部２１２の一辺から一対のタブ２２、２３が突出しているところ、この接合部２１２の一辺は、一対のタブ２２、２３を挟んで相互に熱融着されると共に、一対のタブ２２、２３に熱融着されている。

隔壁５０は、矩形環状の枠体であり、それぞれの単電池２０に対応して設けられている。図２に示すように、隔壁５０は、外装体２１の接合部２１２を挟んで相互に接合された一対の矩形状の枠体５１を備える。この枠体５１の開口５１１は、その内側に、外装体２１の収容部２１３が収まるように構成されている。また、一対の枠体５１の上側の横枠５１２Ｂは、タブ２２、２３を挟んで相互に接合されており、タブ２２、２３は、隔壁５０の上側の横枠５１２Ｂから上方に突出している。

枠体５１の縦枠５１２Ａの幅は、接合部２１２の縦辺２１２Ａの幅よりも広く、枠体５１の横枠５１２Ｂの幅は、接合部２１２の横辺２１２Ｂの幅よりも広くなっている。これにより、枠体５１の内周側は、接合部２１２と重なり合うのに対して、枠体５１の外周側は、接合部２１２と重なり合わない。そして、枠体５１の縦枠５１２Ａにおける接合部２１２の縦辺２１２Ａと重なり合わない位置には、複数の連通孔５１３が縦方向に所定間隔で形成されている。なお、単電池２０と隔壁５０とが一体となった構造体を単電池ユニット１１と称する。

図１に示すように、複数の単電池ユニット１１は、密閉容器３０の前後方向（図中左右方向）に所定間隔で配列（積層）されている。密閉容器３０の内壁には、それぞれの単電池ユニット１１に対応してスリット３２が形成されており、このスリット３２に、それぞれの単電池ユニット１１の隔壁５０の外周部が嵌め込まれている。これにより、前後の単電池２０の間の空間は、隔壁５０及び単電池２０により仕切られた隔室１２として構成されている。また、最前列の単電池２０と密閉容器３０の前面内壁との間、及び最後列の単電池２０と密閉容器３０の後面内壁との間にも隔室１２が形成されている。これらの隔室１２には、流体４０が充填されている。

図示は省略するが、前後に並んだ単電池２０の一方のタブ２２と、他方のタブ２３とが相互に接近するように屈曲されており、これらが溶接等により電気的且つ機械的に接続されている。これにより、複数の単電池２０が、直列接続されている。

流体４０は、密閉容器３０内の複数の単電池２０を積層方向に拘束及び加圧する機能を有する液体又は気体である。即ち、それぞれの単電池２０は、両側の隔室１２に充填された流体４０により、厚み方向に拘束及び加圧される。ここで、単電池２０の発電要素が、可撓性の外装体２１を介して流体４０により拘束及び加圧されることにより、正極と負極とが自重で相対的に動くことが抑制され、内部短絡等が防止される。また、単電池２０の発電要素が、可撓性の外装体２１を介して流体４０により拘束されることにより、電極間の電子伝導性やイオン電導性が向上される。

流体４０は、液体の場合には、不燃性及び絶縁性を有する必要があり、かかる流体４０としては、シリコン系やフッ素系の絶縁性液体を例示できる。流体４０として使用可能な気体としては、不活性気体である窒素、アルゴン等を例示できる。

ところで、密閉容器３０の前後方向に並んだ複数の隔室１２は、隔壁５０の外周部に設けられた複数の連通孔５１３により連通されている。これにより、隔室１２間での流体４０の流通が可能になっている。ここで、連通孔５１３の孔径及び個数（即ち開口率）により、隔室１２間で流通する流体４０の流量を規制できる。なお、ここでの流量の規制には、隔壁５０の外周部に連通孔５１３を設けずに隔室１２間で流体４０が流通しないようにすること（即ち、流量を０にすること）も含まれる。

図３は、隔室１２間で流通する流体４０の流量の規制について説明する断面図である。この図に矢印で示すように、電池モジュール１０に対して密閉容器３０の外部から衝撃が加わり、単電池２０に対して積層方向への荷重が入力された場合に、単電池２０の積層方向への移動に対して、隔室１２内の流体４０が圧縮弾性で抵抗するように、連通孔５１３の開口率が設定され、隔室１２間で流通する流体４０の流量が規制されている。さらに、電池モジュール１０に対して密閉容器３０の外部から衝撃が加わり、単電池２０に対して積層方向への荷重が入力された場合に、隔室１２内の流体４０が、前後に並んだ単電池２０が相互に当接することを防止するように、連通孔５１３の開口率が設定され、隔室１２間で流通する流体４０の流量が規制されている。

以上説明したように、本実施形態に係る電池モジュール１０では、複数の単電池２０が密閉容器３０内で間隔を空けて積層され、流体が、単電池２０間の空間たる隔室１２に充填されており、隔壁５０が、それぞれの単電池２０毎にその周囲に設けられて隔室１２相互間で流通する流体４０の流量を規制する。これによって、電池モジュール１０に対して密閉容器３０の外部から衝撃が加わり、単電池２０に対して積層方向への荷重が入力された場合に、単電池２０の積層方向への移動に対して、隔室１２内の流体４０が圧縮弾性で抵抗する。従って、密閉容器３０の外部からの衝撃により密閉容器３０内の単電池２０が移動して相互に当接することを抑制でき、密閉容器３０内の単電池２０に衝撃が加わることを抑制できる。

また、本実施形態に係る電池モジュール１０では、環状部材である隔壁５０が、単電池２０の周縁部と密閉容器３０の内面とを接続するように設けられ、この隔壁５０と単電池２０とで隔室１２相互間を隔てている。これにより、隔壁５０が有孔である場合には、隔室１２相互間で流通する流体４０の流量を開口率に応じた量に規制できる。一方で、隔壁５０が無孔である場合には、隔室１２相互間で流通する流体４０の流量を０に規制できる。

また、本実施形態に係る電池モジュール１０では、隔壁５０に連通孔５１３が形成されている。これにより、隔室１２相互間で流体４０を流通させることができ、例えば、密閉容器３０内で流体４０を循環させたり、電池モジュール１０を外部の循環機構と接続して、当該循環機構と電池モジュールとで流体４０を循環させたりすることが可能になる。一方で、隔室１２相互間で流通する流体４０の流量を連通孔５１３の開口率に応じた量に規制でき、密閉容器３０の外部からの衝撃により密閉容器３０内の単電池２０が移動して相互に当接することを抑制でき、密閉容器３０内の単電池２０に衝撃が加わることを抑制できる。

図４は、本発明の一実施形態に係る電池システム１００の概略を示す図である。本実施形態の電池システム１００は、電気自動車やハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されている。なお、上述の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略して上述の説明を援用する。

電池システム１００は、上記電動車両の電源としての電池モジュール１０と、流体循環機構１４と、配管１０５と、リリーフバルブ１０６と、内圧計１０７と、温度計１０８と、制御装置１１０とを備えている。流体循環機構１４は、配管１０１と、ポンプ１０２と、第１のバルブ１０３と、第２のバルブ１０４とを備えている。電池モジュール１０の密閉容器３０の前面及び後面の一方には、流体入口３３が設けられ、密閉容器３０の前面及び後面の他方には、流体出口３４、３５が設けられている。ここで、密閉容器３０の前後方向と複数の単電池２０の積層方向とは一致している。これにより、流体入口３３は、密閉容器３０における単電池２０の積層方向の一方側の壁部に設けられ、流体出口３４、３５は、密閉容器３０における単電池２０の積層方向の他方側の壁部に設けられている。

配管１０１の一端は流体入口３３に接続され、配管１０１の他端は流体出口３４に接続されており、配管１０１と電池モジュール１０とにより流体４０の循環路が形成されている。ポンプ１０２は、配管１０１に設けられており、流体４０を配管１０１から流体入口３３を通して密閉容器３０内に供給する。第１のバルブ１０３は、開閉バルブであり、配管１０１におけるポンプ１０２と流体入口３３との間に設けられている。第２のバルブ１０４は、開閉バルブであり、配管１０１におけるポンプ１０２と流体出口３４との間に設けられている。

配管１０５の一端は、流体出口３５に接続され、配管１０５の他端は、不図示のタンクに接続されている。リリーフバルブ１０６は、配管１０５に設けられており、密閉容器３０の内圧が所定値以上まで上昇した場合に開放されて密閉容器３０から上記タンクへの流体４０の排出を可能にする。

流体入口３３の直径Ｄ１は、流体出口３４の直径Ｄ２よりも小さく設定されている。これにより、流体４０が流体入口３３から流出するという流体４０の逆流を防止できる。なお、流体入口３３の直径Ｄ１と流体出口３４の直径Ｄ２との設定により流体４０の逆流を防止するのに代えて、配管１０１に逆流防止弁を設けることにより、流体４０の逆流を防止してもよい。

内圧計１０７は、密閉容器３０の内圧を測定して測定値を制御装置１１０に出力する。この内圧計１０７としては、圧力センサや圧力検知バルブ等を例示できる。温度計１０８は、密閉容器３０の内部温度（単電池２０あるいは流体４０の温度）を測定して測定値を制御装置１１０に出力する。この温度計１０８としては、単電池２０の温度を測定するサーミスタを例示できる。

制御装置１１０は、電池モジュール１０の内圧及び温度を制御するためのプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）とから構成される。なお、動作回路としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代えて又はこれとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、 ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いることができる。

制御装置１１０は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵにより実行することによって、電池モジュール１０の内圧及び温度を制御する機能を実現する。制御装置１１０は、自車両の走行中、内圧計１０７から出力された密閉容器３０の内圧の測定値が、所定値Ｐを超えるように、第１のバルブ１０３、第２のバルブ１０４、及びポンプ１０２を制御する。ここで、電池モジュール１０に対して密閉容器３０の外部から衝撃が加わり、単電池２０に対して積層方向への荷重が入力された際に、前後に並んだ単電池２０が相互に当接することを防止する機能が発揮されるように、密閉容器３０の内圧の下限値としての上記所定値Ｐが設定されている。なお、単電池２０が密閉容器３０の内圧により過剰に加圧されることを防止するために、密閉容器３０の内圧には上限値を設定する必要があるところ、本実施形態では、上述のリリーフバルブ１０６の作動圧力が、密閉容器３０の内圧の上限値に相当する。即ち、密閉容器３０の内圧が許容できる上限値まで上昇した場合には、リリーフバルブ１０６が開放されることにより、密閉容器３０の内圧が許容できる上限値を超えることが防止される。

一方で、制御装置１１０は、自車両の停車中及び非走行時の充電中、温度計１０８から出力された密閉容器３０の内部温度の計測値が、所定値Ｔ未満となるように、第１のバルブ１０３、第２のバルブ１０４、及びポンプ１０２を制御する。ここで、密閉容器３０の内部温度の上限値としての上記所定値Ｔは、電池モジュール１０の充電温度範囲（例えば、リチウムイオン２次電池の場合に０〜４５℃）の上限値に設定されている。

ここで、第１のバルブ１０３、第２のバルブ１０４が開放された状態でポンプ１０２が作動されると、電池モジュール１０及び配管１０１で流体４０が循環するところ、電池モジュール１０内では、流体４０が、それぞれ単電池ユニット１１の連通孔５１３を通して上流側の隔室１２から下流側の隔室１２へと流れる。

図５は、電池モジュール１０の内圧及び温度を制御する処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、自車両のパワースイッチがオンになる等して電池モジュール１０が起動されると開始される。処理開始時には、第１のバルブ１０３、第２のバルブ１０４は閉じた状態であり、ポンプ１０２は作動を停止した状態である。

まず、ステップＳ１０１において、制御装置１１０は、車速センサから出力された車速の値に基づいて、自車両が走行中であるか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされるとステップＳ１０２に進み、本ステップにおいて否定判定がされるとステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０２において、制御装置１１０は、内圧計１０７から出力された圧力の値が、上記所定値Ｐを超えるか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップＳ１０３に進み、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０３において、制御装置１１０は、第１のバルブ１０３、第２のバルブ１０４を閉じた状態に維持し、ポンプ１０２を作動停止の状態に維持する。それに対して、ステップＳ１０４では、制御装置１１０は、第２のバルブ１０４を閉じた状態に維持する一方、第１のバルブ１０３を開いた状態にする。ステップＳ１０４の次にステップＳ１０５では、制御装置１１０は、ポンプ１０２を作動させる。本ステップにおいて、第１のバルブ１０３が開いた状態、第２のバルブ１０４が閉じた状態でポンプ１０２が作動されることによって、密閉容器３０の内圧が上昇する。そして、ステップＳ１０５からステップＳ１０２に戻り、内圧計１０７の圧力の測定値が、上記所定値Ｐを超える値に上昇するまで、ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５の処理が繰り返される。

自車両が走行中ではない場合、即ち停車中の場合には、ステップＳ１０６において、制御装置１１０は、温度計１０８から出力された測定値が、上記所定値Ｔ未満であるか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップＳ１０７に進み、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０６〜Ｓ１０９は、自車両の停車中に実行されるところ、電気自動車及びプラグインハイブリッド車の場合の「停車中」には、充電器による充電中が含まれる。

ステップＳ１０７において、制御装置１１０は、第１のバルブ１０３、第２のバルブ１０４を閉じた状態に維持し、ポンプ１０２を作動停止の状態に維持する。ステップＳ１０７からステップＳ１１０に進む。それに対してステップＳ１０８では、制御装置１１０は、第１のバルブ１０３及び第２のバルブ１０４を開いた状態にする。ステップＳ１０８の次にステップＳ１０９では、制御装置１１０は、ポンプ１０２を作動させる。本ステップにおいて、第１のバルブ１０３及び第２のバルブ１０４が開いた状態でポンプ１０２が作動されることにより、配管１０１及び密閉容器３０内の流体４０が循環し、密閉容器３０の内部温度が低下する。そして、ステップＳ１０９からステップＳ１０６に戻り、温度計１０８の温度の計測値が、上記所定値Ｔ未満に低下するまで、ステップＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１０９の処理が繰り返される。

ステップＳ１０７の次にステップＳ１１０において、電池モジュール１０がオフになると処理を終了し、電池モジュール１０がオンの場合には、上述のステップＳ１０１〜Ｓ１１０が繰り返される。

以上説明したように、本実施形態に係る電池モジュール１０では、流体入口３３が、密閉容器３０における単電池２０の積層方向の一方側の壁部に設けられ、流体出口３４が、密閉容器３０における単電池２０の積層方向の他方側の壁部に設けられている。これにより、流体入口３３から密閉容器３０内に流体４０を供給し、連通孔５１３を通して単電池２０の積層方向一方側から他方側へ流体４０を送り、流体出口３４から流体を排出させることができる。このように流体４０が密閉容器３０内を通って循環する流体４０の循環系路を構成することにより、密閉容器３０の内部温度が過剰に上昇した場合に、密閉容器３０内を通して流体４０を循環させることで、密閉容器３０の内部温度を適切な範囲まで低下させることが可能になる。

また、本実施形態に係る電池システム１００は、流体循環機構１４を備える。この流体循環機構１４は、流体入口３３から密閉容器３０内に流体４０を流入させ、流体出口３４から流体４０が流出する循環系を構成する。これにより、密閉容器３０の内部温度が過剰に上昇した場合に、密閉容器３０内を通して流体４０を循環させることで、密閉容器３０の内部温度を適切な範囲まで低下させることができる。

また、本実施形態に係る電池システム１００では、流体循環機構１４が、上記循環系で設けられたポンプ１０２と、上記循環系におけるポンプ１０２と流体入口３３との間に設けられた第１のバルブ１０３と、上記循環系における流体出口３４とポンプ１０２との間に設けられた第２のバルブ１０４とを備える。さらに、電池システム１００は、電池モジュール１０の内部温度を測定する温度計１０８と、電池モジュール１０の内圧を測定する内圧計１０７と、温度計１０８により測定された電池モジュール１０の内部温度と、内圧計１０７により測定された電池モジュール１０の内圧とに基づいて、ポンプ１０２と、第１のバルブ１０３と、第２のバルブ１０４とを制御する制御装置１１０とを備える。

この制御装置１１０は、車両の走行中に、内圧計１０７によって検出された内圧が上記所定値Ｐを超える場合に、第１のバルブ１０３と第２のバルブ１０４とを閉じ、ポンプ１０２を停止させる。この場合には、密閉容器３０の内圧が設定範囲内であるところ、密閉容器３０の内圧を維持することができる。一方で、制御装置１１０は、車両の走行中に、内圧計１０７によって検出された内圧が上記所定値Ｐ以下の場合に、第１のバルブ１０３を開き、第２のバルブ１０４を閉じ、ポンプ１０２を駆動させる。この場合には、密閉容器３０の内圧が設定範囲の下限値未満であるところ、密閉容器３０の内圧を設定範囲まで上昇させることができる。

制御装置１１０は、車両の停止中に、温度計１０８によって検出された内部温度が所定値Ｔ未満の場合に、第１のバルブ１０３と第２のバルブ１０４とを閉じ、ポンプ１０２を停止させる。この場合には、密閉容器３０の内部温度が設定範囲内であるところ、密閉容器３０の内部温度を維持することができる。一方で、制御装置１１０は、車両の停止中に、温度計１０８によって検出された内部温度が所定値Ｔ以上の場合に、第１のバルブ１０３と第２のバルブ１０４とを開き、ポンプ１０２を駆動させる。この場合には、密閉容器３０の内部温度が設定範囲の上限値以上であるところ、密閉容器３０内を通る循環系で流体４０を循環させることで、密閉容器３０の内部温度を設定範囲まで低下させることができる。

図６は、他の実施形態に係る電池システム２００の概略を示す図である。なお、上述の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略して上述の説明を援用する。図６に示すように、本実施形態の電池システム２００の循環機構２０１は、上述の実施形態の流体循環機構１４の構成に加えて、熱交換器２６０を備える。この熱交換器２６０は、配管１０１におけるポンプ１０２と第２のバルブ１０４との間に設けられており、配管１０１及び電池モジュール１０を循環する流体４０を冷却又は加熱する。

熱交換器２６０には、流体４０の流路２６０Ａと、加熱媒体又は冷却媒体の流路２６０Ｂとが設けられている。流路２６０Ｂの上流端には、第１の流路切換えバルブ２６２を介して加熱媒体循環路２６４の一端及び冷却媒体循環路２６５の一端が接続され、流路２６０Ｂの下流端には、第２の流路切換えバルブ２６３を介して加熱媒体循環路２６４の他端及び冷却媒体循環路２６５の他端が接続されている。

第１の流路切換えバルブ２６２により加熱媒体循環路２６４の一端が流路２６０Ｂの上流端に接続され、第２の流路切換えバルブ２６３により加熱媒体循環路２６４の他端が流路２６０Ｂの下流端に接続された状態で、流路２６０Ｂには、加熱媒体が供給され、流路２６０Ａを流れる流体４０が加熱される。一方、第１の流路切換えバルブ２６２により冷却媒体循環路２６５の一端が流路２６０Ｂの上流端に接続され、第２の流路切換えバルブ２６３により冷却媒体循環路２６５の他端が流路２６０Ｂの下流端に接続された状態で、流路２６０Ｂには、冷却媒体が供給され、流路２６０Ａを流れる流体４０が冷却される。

制御装置１１０は、電池モジュール１０の内部温度が所定の温度範囲より低い場合には、第１の流路切換えバルブ２０２により加熱媒体循環路２６４の一端を流路２６０Ｂの上流端に接続し、第２の流路切換えバルブ２６３により加熱媒体循環路２６４の他端を流路２６０Ｂの下流端に接続し、流路２６０Ｂに加熱媒体を供給する。これにより、電池モジュール１０、及び熱交換器２６０を循環する流体４０が熱交換器２６０において加熱されることにより、電池モジュール１０の内部温度が上昇する。制御装置１１０は、電池モジュール１０の内部温度が上記所定の温度範囲内に上昇するまで、流体４０を電池モジュール１０、及び熱交換器２６０に循環させると共に、熱交換器２６０の流路２６０Ｂへの加熱媒体の供給を継続させる。

制御装置１１０は、電池モジュール１０の内部温度が所定の温度範囲より高い場合には、第１の流路切換えバルブ２６２により冷却媒体循環路２６５の一端を流路２６０Ｂの上流端に接続し、第２の流路切換えバルブ２６３により冷却媒体循環路２６５の他端を流路２６０Ｂの下流端に接続し、流路２６０Ｂに冷却媒体を供給する。これにより、電池モジュール１０、及び熱交換器２６０を循環する流体４０が熱交換器２６０において冷却されることにより、電池モジュール１０の内部温度が低下する。制御装置１１０は、電池モジュール１０の内部温度が上記所定の温度範囲内に低下するまで、流体４０を電池モジュール１０、及び熱交換器２６０に循環させると共に、熱交換器２６０の流路２６０Ｂへの冷却媒体の供給を継続させる。

以上説明したように、本実施形態に係る電池システム２００では、循環機構２０１が、熱交換器２６０を備えることにより、電池モジュール１０を通して循環させる流体４０を熱交換器２６０で加熱又は冷却することができ、電池モジュール１０の内部温度の調整を効率よく実施できる。

図７は、他の実施形態に係る電池システム３００の概略を示す図である。なお、上述の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略して上述の説明を援用する。図７に示すように、本実施形態の電池システム３００は、電池モジュール３１０と、配管３０１と、ポンプ１０２と、第１のバルブ１０３と、配管１０５と、リリーフバルブ１０６と、内圧計１０７と、温度計１０８と、制御装置１１０とを備えている。

配管３０１の一端は流体入口３３に接続されており、ポンプ１０２は、配管３０１に設けられている。ポンプ１０２が作動されると、流体４０が配管３０１から流体入口３３を通して密閉容器３０内に供給される。第１のバルブ１０３は、開閉バルブであり、配管１０１におけるポンプ１０２と流体入口３３との間に設けられている。

電池モジュール３１０は、積層された複数の単電池ユニット１１と、この複数の単電池ユニット１１を収容する矩形箱状の筐体である密閉容器３３０と、密閉容器３３０に充填された流体４０と、熱交換器３６０と、循環ポンプ３７０とを備える。本実施形態の密閉容器３３０は、流体出口３４を備えない点で上述の実施形態の密閉容器３０とは構成が異なる。

密閉容器３３０内において、複数の単電池ユニット１１は、前後方向の何れか一方に寄せて配されており、密閉容器３３０の前後方向の何れか他方の隔室１３は、単電池ユニット１１間の隔室１２と比較して広くなっている。この隔室１３を区画する前後何れか一方の壁面に流体入口３３が設けられており、この流体入口３３に面して循環ポンプ３７０が設けられ、この循環ポンプ３７０と最前列の単電池２０との間に熱交換器３６０が設けられている。

熱交換器３６０には、加熱媒体又は冷却媒体の流路３６０Ａが設けられている。流路３６０Ａの上流端には、第１の流路切換えバルブ２６２を介して加熱媒体循環路２６４の一端及び冷却媒体循環路２６５の一端が接続され、加熱媒体又は冷却媒体の流路３６０Ａの下流端には、第２の流路切換えバルブ２６３を介して加熱媒体循環路２６４の他端及び冷却媒体循環路２６５の他端が接続されている。

第１の流路切換えバルブ２６２により加熱媒体循環路２６４の一端が流路２６０Ｂの上流端に接続され、第２の流路切換えバルブ２６３により加熱媒体循環路２６４の他端が流路３６０Ａの下流端に接続された状態で、流路３６０Ａには、加熱媒体が供給され、循環ポンプ３７０から最前列の単電池２０に供給される流体４０が加熱される。一方、第１の流路切換えバルブ２６２により冷却媒体循環路２６５の一端が流路３６０Ａの上流端に接続され、第２の流路切換えバルブ２６３により冷却媒体循環路２６５の他端が流路３６０Ａの下流端に接続された状態で、流路３６０Ａには、冷却媒体が供給され、循環ポンプ３７０から最前列の単電池２０に供給される流体４０が冷却される。

本実施形態の電池システム３００では、制御装置１１０が、自車両の走行中、内圧計１０７から出力された密閉容器３３０の内圧の測定値が、上記所定値Ｐ未満の場合に、第１のバルブ１０３を開いた状態にしてポンプ１０２を作動させる。ここで、密閉容器３３０の内圧が許容できる上限値まで上昇した場合には、リリーフバルブ１０６が開放されることにより、密閉容器３３０の内圧が許容できる上限値を超えることが防止される。

本実施形態の電池システム３００では、制御装置１１０が、自車両の停車中、又は非走行時の充電中、温度計１０８から出力された密閉容器３３０の内部温度の測定値が所定の温度範囲より低い場合には、第１の流路切換えバルブ２０２により加熱媒体循環路２６４の一端を流路３６０Ａの上流端に接続し、第２の流路切換えバルブ２６３により加熱媒体循環路２６４の他端を流路３６０Ａの下流端に接続し、流路３６０Ａに加熱媒体を供給する。また、制御装置１１０は、循環ポンプ３７０を作動させる。これにより、密閉容器３３０内で循環する流体４０が、熱交換器３６０において加熱されることにより、電池モジュール３１０の内部温度が上昇する。制御装置１１０は、電池モジュール３１０の内部温度が上記所定の温度範囲内に上昇するまで、流体４０を密閉容器３３０内で循環させると共に、熱交換器３６０の流路３６０Ａへの加熱媒体の供給を継続させる。

制御装置１１０は、密閉容器３３０の内部温度が所定の温度範囲より高い場合には、第１の流路切換えバルブ２６２により冷却媒体循環路２６５の一端を流路３６０Ａの上流端に接続し、第２の流路切換えバルブ２６３により冷却媒体循環路２６５の他端を流路３６０Ａの下流端に接続し、流路３６０Ａに冷却媒体を供給する。また、制御装置１１０は、循環ポンプ３７０を作動させる。これにより、密閉容器３３０内で循環する流体４０が熱交換器３６０において冷却されることにより、電池モジュール３１０の内部温度が低下する。制御装置１１０は、電池モジュール３１０の内部温度が上記所定の温度範囲内に低下するまで、流体４０を密閉容器３３０内で循環させると共に、熱交換器３６０の流路３６０Ａへの冷却媒体の供給を継続させる。

以上説明したように、本実施形態に係る電池システム３００では、密閉容器３３０内に、熱交換器３６０及び循環ポンプ３７０が設けられていることにより、電池モジュール３１０内で循環させる流体４０を熱交換器３６０で加熱又は冷却することができ、電池モジュール３１０の内部温度の調整を効率よく実施できる。また、電池モジュール３１０の外部の循環系を廃止することができる。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１００ 電池システム
１０ 電池モジュール
１４ 循環機構
１０２ ポンプ
１０３ 第１のバルブ
１０４ 第２のバルブ
１０７ 内圧計
１０８ 温度計
２０ 単電池
３０ 密閉容器
３３ 流体入口
３４ 流体出口
４０ 流体
５０ 隔壁
５１３ 連通孔
１１０ 制御装置
２００ 電池システム
２０１ 循環機構
３００ 電池システム
３１０ 電池モジュール

Claims (6)

1. 可撓性の外装体を備える扁平型の複数の単電池と、積層された前記複数の単電池を収容する密閉容器と、前記密閉容器の内部に充填された流体とを備える電池モジュールであって、
   前記複数の単電池は、間隔を空けて積層され、
   前記流体は、前記単電池間の空間に充填されており、
   それぞれの前記単電池毎にその周囲に設けられ、前記空間相互間で流通する前記流体の流量を規制する複数の規制部材を備える電池モジュール。
2. 前記規制部材は、前記単電池の周縁部と前記密閉容器の内面とを接続するように設けられ、前記単電池と共に前記空間相互間を隔てる環状部材である請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記環状部材は、前記単電池相互間で前記流体を連通させる連通孔が形成されている請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記密閉容器は、
   前記密閉容器における前記単電池の積層方向の一方側に設けられ、前記密閉容器内に前記流体が流入する流体入口と、
   前記密閉容器における前記単電池の前記積層方向の他方側に設けられ、前記密閉容器内から前記流体が流出する流体出口と
   を備える請求項１〜３の何れか１項に記載の電池モジュール。
5. 請求項４に記載の前記電池モジュールと、
   前記流体入口から前記密閉容器内に前記流体が流入し、前記流体出口から前記流体が流出する循環系において前記流体を循環させる流体循環機構と
   を備える電池システム。
6. 請求項５に記載の前記電池システムを備え、車両に搭載される車両用電池システムであって、
   前記流体循環機構は、
   前記循環系に設けられたポンプと、
   前記循環系における前記ポンプと前記流体入口との間に設けられた第１のバルブと、
   前記循環系における前記流体出口と前記ポンプとの間に設けられた第２のバルブと
   を備え、
   前記電池モジュールの内部温度を測定する温度計と、
   前記電池モジュールの内圧を測定する内圧計と、
   前記温度計により測定された前記内部温度と、前記内圧計により測定された前記内圧とに基づいて、前記ポンプと、前記第１のバルブと、前記第２のバルブとを制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   車両の走行中に、前記内圧計によって測定された前記内圧が第１の所定値を超える場合に、前記第１のバルブと前記第２のバルブとを閉じ、前記ポンプを停止させ、前記内圧計によって測定された前記内圧が前記第１の所定値以下の場合に、前記第１のバルブを開き、前記第２のバルブを閉じ、前記ポンプを駆動させ、
   車両の停止中に、前記温度計によって測定された前記内部温度が第２の所定値未満の場合に、前記第１のバルブと前記第２のバルブとを閉じ、前記ポンプを停止させ、前記温度計によって測定された前記内部温度が前記第２の所定値以上の場合に、前記第１のバルブと前記第２のバルブとを開き、前記ポンプを駆動させる車両用電池システム。

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