JP3215572U - High power battery or capacitor module - Google Patents
High power battery or capacitor module Download PDFInfo
- Publication number
- JP3215572U JP3215572U JP2018000157U JP2018000157U JP3215572U JP 3215572 U JP3215572 U JP 3215572U JP 2018000157 U JP2018000157 U JP 2018000157U JP 2018000157 U JP2018000157 U JP 2018000157U JP 3215572 U JP3215572 U JP 3215572U
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- electrolyte
- container
- carrier concentration
- case
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】充/放電操作過程における発熱による悪影響を防ぎ、耐久性に富む高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールを提供すること。【解決手段】ケース10が内部に設けられたチャンバ11と、チャンバ11に連通された入口12と出口13を備え、電解液20がチャンバ11内に充填され、パッケージされていないバッテリーセル30が、チャンバ11内に配置されて電解液20に浸漬され、ケース10の外部に配置された第1電極21及び第2電極22が、それぞれバッテリーセル30の正極及び負極に電気的に接続され、熱交換装置40が、ケース10の入口12と出口13に連接され、チャンバ11と共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に出口13を通じて電解液20をチャンバ11から出した後、電解液の温度を低下させ、降温後の電解液20を入口12からチャンバ11に戻す。【選択図】図1The present invention provides a high-power battery or a capacitor module that prevents adverse effects due to heat generation during a charge / discharge operation process and has high durability. A battery cell is provided with a case in which a case is provided, an inlet and an outlet communicated with the chamber, an electrolyte solution being filled in the chamber, and an unpackaged battery cell. A first electrode 21 and a second electrode 22 arranged in the chamber 11 and immersed in the electrolyte 20 and arranged outside the case 10 are electrically connected to the positive electrode and the negative electrode of the battery cell 30, respectively, for heat exchange. The device 40 is connected to the inlet 12 and the outlet 13 of the case 10 to form a fluid circulation space that is hermetically sealed together with the chamber 11. After the electrolytic solution 20 is circulated out of the chamber 11 through the outlet 13, The temperature of the electrolyte solution 20 is lowered, and the electrolyte solution 20 after the temperature reduction is returned from the inlet 12 to the chamber 11. [Selection] Figure 1
Description
本考案は、二次電池の温度制御の分野に関し、特に、電解液を冷却液とする高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールに関する。 The present invention relates to the field of temperature control of a secondary battery, and more particularly to a high-power battery or capacitor module that uses an electrolyte as a coolant.
化石燃料のガソリンやディーゼル油を使用する車両が引き起こす汚染(大気汚染など)の問題を緩和するために、すでに電気自動車(EV)、ハイブリッドカー(HEV)、プラグインハイブリッドカー(Plug−in HEV)が今後の自動車の発展趨勢となりつつある。
一般に、自動車に使用する駆動用バッテリーには、多くの単電池(battery cell)が含まれ、これはバッテリーセルと呼ばれている。駆動用バッテリーに大量に使用されているバッテリーセルの多くはリチウムイオン電池(LIB)であり、通常、複数個のパッケージ済みのバッテリーセルが相互に直列/並列接続された後、さらにパッケージされてバッテリーモジュール/バッテリーパックを構成している。
自動車に必要な電力に基づき、通常複数のバッテリーモジュール/バッテリーパックが使用され、これらのバッテリーモジュール/バッテリーパックの中には数千個のバッテリーセルが含まれる。
Electric vehicles (EV), hybrid cars (HEV), plug-in hybrid cars (Plug-in HEV) have already been used to mitigate the problems of pollution (air pollution, etc.) caused by vehicles using fossil fuel gasoline and diesel oil. Is becoming the development trend of automobiles in the future.
In general, a driving battery used in an automobile includes many battery cells, which are called battery cells. Many of the battery cells used in a large amount for the drive battery are lithium ion batteries (LIBs). Usually, a plurality of packaged battery cells are connected in series / parallel to each other, and then further packaged. Configures a module / battery pack.
A plurality of battery modules / battery packs are usually used based on the power required for the automobile, and these battery modules / battery packs contain thousands of battery cells.
これら電力を使用する自動車が避けて通ることのできない技術的問題として、駆動用バッテリーの充/放電操作過程における発熱の問題がある。温度は駆動用バッテリーの寿命と安全性に影響する重要な要因であり、バッテリー温度が高すぎるとバッテリー内部の副反応が激しくなり、バッテリーの寿命が短縮され、重度の場合、熱暴走でバッテリーの発火や爆発などの安全性に関わる問題を引き起こすことがある。
リチウムイオン電池の適した動作温度は25℃〜40℃の間である。このため、駆動用バッテリーの温度管理が研究の重点となっている。
As a technical problem that cannot be avoided by vehicles using these electric powers, there is a problem of heat generation in the charge / discharge operation process of the drive battery. Temperature is an important factor that affects the life and safety of the drive battery.If the battery temperature is too high, side reactions inside the battery become severe, shortening the battery life, and in severe cases, thermal runaway May cause safety problems such as ignition and explosion.
Suitable operating temperatures for lithium ion batteries are between 25 ° C and 40 ° C. For this reason, temperature management of the drive battery has become the focus of research.
電気自動車など多くのアプリケーションにおいては高出力の電池および(または)キャパシタシステムが必要とされる。
適正な温度管理を行うために、パッケージしたバッテリー及び(または)キャパシタユニットの周囲に、例えば空気、液体または固体の類の冷却媒質を使用する以外、現在いかなる方法もない。
In many applications, such as electric vehicles, high power batteries and / or capacitor systems are required.
There is currently no method other than using a cooling medium, such as air, liquid, or solid, around the packaged battery and / or capacitor unit to provide proper temperature management.
既知のリチウムイオン電池を使用した駆動用バッテリーの温度制御方法としては、空冷、液冷と相変化材料(PCM)冷却の3種類がある。
例えば、特許文献1は、空冷方式の放熱を使用したバッテリーモジュールを提示しており、これは複数のプレート型バッテリーセルの間の2つまたはそれ以上のインターフェイスに放熱部材を配置し、放熱部材を通過する空気を冷却剤として使用している。
また、特許文献2には、バッテリーパックと、熱交換システムと、温度制御装置を含み、熱交換システムが、熱交換器と、冷却液循環管路と、冷媒循環管路を含む電池温度制御システムが開示されている。このシステムは空気ではなく冷却液を媒質として利用し、かつ熱交換の方式を採用して電池に対して冷却または加熱を行う。
さらに、特許文献3に記載の「バッテリー冷却に用いるバッテリー及び(または)キャパシタモジュール」は、相変化材料を冷却剤として使用するバッテリー放熱技術を提示しており、基本的にはコンプレッサとコンデンサを採用した冷却システムに冷却剤(例えばエチレングリコール)または冷媒(例えばR−11とR134A)を使用して冷却剤としている。
There are three types of temperature control methods for driving batteries using known lithium ion batteries: air cooling, liquid cooling, and phase change material (PCM) cooling.
For example, Patent Document 1 presents a battery module that uses air-cooled heat dissipation, which includes disposing heat dissipating members at two or more interfaces between a plurality of plate-type battery cells. Passing air is used as a coolant.
Patent Document 2 includes a battery pack, a heat exchange system, and a temperature control device, and the heat exchange system includes a heat exchanger, a coolant circulation line, and a refrigerant circulation line. Is disclosed. This system uses a coolant instead of air as a medium and employs a heat exchange method to cool or heat the battery.
Furthermore, "Battery and / or capacitor module used for battery cooling" described in Patent Document 3 presents a battery heat dissipation technology that uses a phase change material as a coolant, and basically employs a compressor and a capacitor. In the cooling system, a coolant (for example, ethylene glycol) or a refrigerant (for example, R-11 and R134A) is used as a coolant.
上述の数種の従来技術は、基本的にはバッテリー/キャパシタパック外部に冷却モジュールを確立している。これらすべての技術はバッテリー及び(または)キャパシタ電池/モジュール周囲の冷却構造を改善するか、異なる材料をバッテリー/キャパシタモジュール外部の冷却パネルまたは放熱アセンブリに使用することに重点を置いている。また、これらの従来技術はバッテリー/キャパシタと冷却システムを2つの独立した部分に分けている。
このようなバッテリーと冷却部分を分離した構造は、バッテリーに対する冷却効果に限りがある。その原因は、一般的なリチウムイオン電池は主にアノード(Anode、例えばグラファイト)、カソード(Cathode、例えばリチウム)、電解質と、セパレータ(Separator)で構成されており、電解質はほとんどのバッテリーにおいて通常液体であり、電解液とも呼ばれるが、酸化と湿気の原因を防止するために、電極、電解質及び必要なセパレータは永久密封されたパックの中にパッケージされ、パッケージ材料も熱伝導を減少し、電解液が直接熱を伝導する機会を排除してしまうためである。
前述の従来技術による冷却方法はいずれもバッテリーモジュール/バッテリーパックの外の温度を下げるために用いられている。
The several prior arts described above basically establish a cooling module outside the battery / capacitor pack. All these technologies focus on improving the cooling structure around the battery and / or capacitor battery / module, or using different materials for the cooling panel or heat dissipation assembly outside the battery / capacitor module. These prior arts also divide the battery / capacitor and the cooling system into two independent parts.
Such a structure in which the battery and the cooling part are separated has a limited cooling effect on the battery. The cause is that a general lithium ion battery is mainly composed of an anode (Anode, for example, graphite), a cathode (Cathode, for example, lithium), an electrolyte, and a separator (Separator), and the electrolyte is usually a liquid in most batteries. In order to prevent the cause of oxidation and moisture, the electrode, electrolyte and necessary separator are packaged in a permanently sealed pack, and the packaging material also reduces heat conduction, This eliminates the opportunity to conduct heat directly.
All of the above-described conventional cooling methods are used to lower the temperature outside the battery module / battery pack.
本考案が解決しようとする課題は、充/放電操作過程における発熱による悪影響を防ぎ、耐久性に富む高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a high-power battery or capacitor module that is excellent in durability by preventing adverse effects due to heat generation in the charge / discharge operation process.
本考案の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールは、ケースと、電解液と、パッケージされていないバッテリーセルと、熱交換装置を含み、前記ケースが内部に設けられたチャンバと、前記チャンバに連通された入口と出口を備え、前記電解液が、前記チャンバ内に充填され、前記チャンバの前記入口を介して前記チャンバに進入し、前記チャンバの前記出口を介して前記チャンバから流出可能であり、前記パッケージされていないバッテリーセルが、前記ケースの前記チャンバ内に配置され、かつ前記電解液に浸漬され、前記ケースの外部に配置された第1電極が前記バッテリーセルの正極に電気的に接続され、前記ケースの外部に配置された第2電極が前記バッテリーセルの負極に電気的に接続され、前記熱交換装置が、前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記チャンバと共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻す。 A high-power battery or capacitor module according to the present invention includes a case, an electrolyte, an unpackaged battery cell, a heat exchange device, a chamber in which the case is provided, and an inlet communicated with the chamber. The electrolyte is filled into the chamber, can enter the chamber through the inlet of the chamber, can flow out of the chamber through the outlet of the chamber, and is packaged A battery cell not disposed in the chamber of the case and immersed in the electrolyte, and a first electrode disposed outside the case is electrically connected to a positive electrode of the battery cell; A second electrode disposed outside the battery cell is electrically connected to a negative electrode of the battery cell, and the heat exchanging device is connected to the case. A fluid circulation space that is connected to the inlet and the outlet of the chamber and is sealed together with the chamber, and after the electrolyte is discharged from the chamber through the outlet cyclically, the electrolyte that has exited the chamber Then, the temperature of the electrolyte is lowered, and the electrolyte solution is returned from the inlet to the chamber.
前記ケースは剛性または軟性の容器である。
好ましい実施例において、さらにキャリア濃度自動平衡装置を含み、前記キャリア濃度自動平衡装置が、前記電解液のキャリア濃度を検出する検出器と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第1容器と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第2容器と、前記第1容器と前記第2容器、前記チャンバに連結され、前記第1容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第2容器内の低キャリア濃度の前記電解液を選択的に前記チャンバに補充する輸送器と、前記検出器と前記輸送器に電気的に接続され、前記検出器が検出して取得した前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度に基づき、前記輸送器を制御して前記第1容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第2容器内の低キャリア濃度の前記電解液を前記チャンバに補充させる制御回路と、を含む。
The case is a rigid or soft container.
In a preferred embodiment, the apparatus further includes a carrier concentration automatic balancing device, wherein the carrier concentration automatic balancing device detects a carrier concentration of the electrolyte solution, a first container for storing a high carrier concentration electrolyte solution, A second container for storing an electrolyte solution having a carrier concentration, the first container, the second container, and the chamber are connected to each other, and the electrolyte solution having a high carrier concentration in the first container or the low concentration in the second container is stored. A transporter that selectively replenishes the chamber with the electrolyte at a carrier concentration; and an electrical connection electrically connected to the detector and the transporter that is detected and acquired by the detector. Based on the carrier concentration, the transporter is controlled to replenish the chamber with the electrolyte solution having a high carrier concentration in the first container or the electrolyte solution having a low carrier concentration in the second container. It includes a control circuit, a.
さらに好ましい実施例において、充電装置を含み、前記充電装置が外部電源、前記第1電極、前記第2電極に電気的に接続され、前記充電装置は前記外部電源が提供する電力を使用して前記バッテリーセルに対して充電を行う。
好ましい構造として、前記熱交換装置が、熱交換器と、ポンプ(pump)を含み、前記熱交換器と前記ポンプが、管路を介して前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記ポンプが循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記熱交換器で前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻す。
好ましい構造として、前記熱交換装置が充電ステーションに配置され、前記充電ステーションが充電ガンを備え、前記充電ガンに第1管ジョイントと第2管ジョイントが設置され、前記第1管ジョイントが前記ケースの前記入口に連接され、前記第2管ジョイントが前記ケースの前記出口に連接され、前記熱交換装置の熱交換器の熱交換媒体入口と出口が充電ステーションの充電ガンの第1管ジョイントと第2管ジョイントに連接される。
In a further preferred embodiment, the apparatus includes a charging device, the charging device is electrically connected to an external power source, the first electrode, and the second electrode, and the charging device uses the power provided by the external power source. Charge the battery cell.
As a preferred structure, the heat exchange device includes a heat exchanger and a pump, and the heat exchanger and the pump are connected to the inlet and the outlet of the case through a pipe line, and the pump Circulates the electrolyte solution from the chamber through the outlet in a circulating manner, and lowers the temperature of the electrolyte solution that has exited the chamber by the heat exchanger, and causes the electrolyte solution after the temperature fall to the chamber from the inlet port. return.
As a preferred structure, the heat exchange device is disposed in a charging station, the charging station includes a charging gun, a first pipe joint and a second pipe joint are installed in the charging gun, and the first pipe joint is connected to the case. The second pipe joint is connected to the outlet of the case, the heat exchange medium inlet and outlet of the heat exchanger of the heat exchanger are connected to the first pipe joint and the second of the charging gun of the charging station. It is connected to the pipe joint.
本考案の車両用の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置は、ケースと、電解液と、パッケージされていないバッテリーセルと、熱交換装置と、充電装置を含み、前記ケースが内部に設けられたチャンバと、前記チャンバに連通された入口と出口を備え、前記電解液が、前記チャンバ内に充填され、前記チャンバの前記入口を介して前記チャンバに進入し、前記チャンバの前記出口を介して前記チャンバから流出可能であり、前記パッケージされていないバッテリーセルが、前記ケースの前記チャンバ内に配置され、かつ前記電解液に浸漬され、前記ケースの外部に配置された第1電極が前記バッテリーセルの正極に電気的に接続され、前記ケースの外部に配置された第2電極が前記バッテリーセルの負極に電気的に接続され、前記熱交換装置が、前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記チャンバと共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻し、前記充電装置が、外部電源、前記第1電極、前記第2電極に電気的に接続され、前記外部電源が提供する電力を使用して前記バッテリーセルに対して充電を行う。 A high-power battery or capacitor module and a charging device for a vehicle according to the present invention include a case, an electrolytic solution, an unpackaged battery cell, a heat exchange device, and a charging device, and the case is provided inside. A chamber, an inlet and an outlet communicated with the chamber, and the electrolyte is filled in the chamber, enters the chamber through the inlet of the chamber, and passes through the outlet of the chamber. A battery cell that is capable of flowing out of the chamber and the unpackaged battery cell is disposed in the chamber of the case and is immersed in the electrolyte, and a first electrode disposed outside the case includes the battery cell. A second electrode disposed outside the case is electrically connected to the negative electrode of the battery cell. The heat exchanging device is connected to the inlet and the outlet of the case to form a fluid circulation space sealed in cooperation with the chamber, and the electrolyte is circulated out of the chamber through the outlet in a circulating manner. Then, the temperature of the electrolyte solution that has come out of the chamber is lowered, and the electrolyte solution after the temperature reduction is returned to the chamber from the inlet, and the charging device is connected to the external power source, the first electrode, and the second electrode. The battery cells are electrically connected and charged using the power provided by the external power source.
好ましい構造として、前記熱交換装置の熱交換器が車両の前側位置に設置され、空冷または水冷により前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を入口から前記チャンバ内に戻す。
好ましい構造として、前記熱交換装置が充電ステーションに配置され、前記充電ステーションが充電ガンを備え、前記充電ガンに第1管ジョイントと第2管ジョイントが設置され、前記第1管ジョイントが前記ケースの前記入口に連接され、前記第2管ジョイントが前記ケースの前記出口に連接され、前記熱交換装置の熱交換器の熱交換媒体入口と出口が充電ステーションの充電ガンの第1管ジョイントと第2管ジョイントに連接される。
As a preferred structure, a heat exchanger of the heat exchange device is installed at a front side position of the vehicle, the temperature of the electrolyte is lowered by air cooling or water cooling, and the electrolyte after cooling is returned from the inlet into the chamber.
As a preferred structure, the heat exchange device is disposed in a charging station, the charging station includes a charging gun, a first pipe joint and a second pipe joint are installed in the charging gun, and the first pipe joint is connected to the case. The second pipe joint is connected to the outlet of the case, the heat exchange medium inlet and outlet of the heat exchanger of the heat exchanger are connected to the first pipe joint and the second of the charging gun of the charging station. It is connected to the pipe joint.
さらにキャリア濃度自動平衡装置を含み、前記キャリア濃度自動平衡装置が、前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度を検出する検出器と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第1容器と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第2容器と、前記第1容器と前記第2容器に連結され、かつ前記第1管ジョイントと前記第2管ジョイントを通じて前記チャンバに連結され、前記第1容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第2容器内の低キャリア濃度の前記電解液を選択的に前記チャンバに補充する輸送器と、前記検出器と前記輸送器に電気的に接続され、前記検出器が検出して取得した前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度に基づき、前記輸送器を制御して前記第1容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第2容器内の低キャリア濃度の前記電解液を前記チャンバに補充させる制御回路と、を含む。 The apparatus further includes a carrier concentration automatic balancing device, wherein the carrier concentration automatic balancing device detects a carrier concentration of the electrolytic solution in the chamber, a first container that stores a high carrier concentration electrolytic solution, and a low carrier. A second container for storing an electrolyte solution having a concentration; connected to the first container and the second container; and connected to the chamber through the first pipe joint and the second pipe joint; A transporter for selectively replenishing the chamber with the electrolyte solution with a high carrier concentration or the electrolyte solution with a low carrier concentration in the second container; and the detector and the transporter electrically connected to the detector Based on the carrier concentration of the electrolyte solution in the chamber acquired and detected by a container, the transport device is controlled to provide the electrolyte solution or the second container having a high carrier concentration in the first container. Of the electrolyte solution having a low carrier concentration and a control circuit for replenishing the chamber.
前記熱交換装置が充電ステーションに配置されている場合、前記キャリア濃度自動平衡装置も前記充電ステーションに配置されることがある。
好ましい構造として、前記充電装置が充電ステーションに設置され、かつ前記外部電源である電気幹線に接続される。
別の好ましい構造として、前記充電装置が前記車両に設置され、かつ前記車両の発電機に電気的に接続され、前記発電機を外部電源とする。
When the heat exchange device is arranged at the charging station, the carrier concentration automatic balancing device may also be arranged at the charging station.
As a preferred structure, the charging device is installed in a charging station and connected to an electric main line as the external power source.
As another preferred structure, the charging device is installed in the vehicle and electrically connected to a generator of the vehicle, and the generator is used as an external power source.
本考案の効果は次のとおりである。電解液を高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの冷却液とし、パッケージされていないバッテリーセル(アノード/セパレータ/カソードで構成される)がケースのチャンバ内にパッケージされ、冷却液とする電解液をチャンバに出入させることができ、バッテリーの充電/放電時、バッテリーセルが発生する熱量が電解液と一緒に熱交換器に運ばれて冷却されるので、電解液によりパッケージされていないバッテリーセルを直接内部から冷却し、この結果、高い冷却効果が得られ、高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの充/放電操作過程における発熱の問題を解决でき、バッテリー及び(または)キャパシタシステムの寿命を延長することもできる。
また、前記キャリア濃度自動平衡装置を設けると、パッケージされていないバッテリーセルの電極の安定したキャリア濃度を維持させ、リチウムイオンのキャリアの減少によるサイクル寿命中のバッテリー減衰を減少し、バッテリーまたはキャパシタモジュールの寿命を延長することができる。
The effects of the present invention are as follows. The electrolyte is used as the coolant for the high-power battery or capacitor module, and unpackaged battery cells (configured with anode / separator / cathode) are packaged in the case chamber, and the electrolyte used as the coolant enters and exits the chamber. When the battery is charged / discharged, the amount of heat generated by the battery cell is transferred to the heat exchanger together with the electrolyte to be cooled, so that the battery cell that is not packaged by the electrolyte is cooled directly from the inside. As a result, a high cooling effect can be obtained, the problem of heat generation in the charging / discharging operation process of the high power battery or the capacitor module can be solved, and the life of the battery and / or the capacitor system can be extended.
In addition, when the carrier concentration automatic balancing device is provided, the stable carrier concentration of the electrode of the battery cell that is not packaged is maintained, and the battery attenuation during the cycle life due to the decrease of the lithium ion carrier is reduced. Can extend the service life.
以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本考案の実施例1を示す高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの概略図である。
実施例1の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールは、ケース10と、電解液20と、パッケージされていないバッテリーセル30(unpacked cells)と、熱交換装置40を含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a high-power battery or capacitor module showing Embodiment 1 of the present invention.
The high-power battery or capacitor module according to the first embodiment includes a
ケース10は内部にチャンバ11を備え、かつチャンバ11の内部に連通された入口12と出口13が設けられる。ケース10は剛性または軟性の容器とすることができる。
電解液20はチャンバ11内に充填され、チャンバ11の入口12からチャンバ11に進入し、チャンバ11の出口13から出ることができる。
パッケージされていないバッテリーセル30(一般にカソード/セパレータ/カソードで構成される)は、直列及び/または並列の形式で存在し、ケース10のチャンバ11内に配置され、バッテリーセル30が電解液20に浸漬される。バッテリーセル30の負極がケース10の外部に配置された第1電極21に電気的に接続され、バッテリーセル30の正極がケース10の外部に配置された第2電極22に電気的に接続される。
The
The
Unpackaged battery cells 30 (generally comprised of cathodes / separators / cathodes) exist in series and / or parallel form and are disposed within the
熱交換装置40はケース10の入口12と出口13、チャンバ11に連接され、共同で1つの密閉された流体循環空間を構成する。熱交換装置40は循環的に出口13を通じて電解液20をチャンバ11から出した後、チャンバ11から出た電解液20の温度を低下させ、降温後の電解液20を入口12からチャンバに戻す。
The
熱交換装置40は、熱交換器41と、ポンプ42(pump)を含み、熱交換器41とポンプ42は管路を介してケース10の入口12と出口13に連接される。バッテリーセル30が充電/放電時に生成する熱量がまず電解液20によって吸収され、ポンプ42が循環的に熱量を吸収した電解液20をチャンバ11の出口13から出した後、熱交換器41によりチャンバ11を出た電解液20の温度を低下させ、降温後の電解液20を入口12からチャンバ11に戻す。冷却液とする電解液20は密封軟質/硬質管を通じてチャンバ11から出入させることができる。
バッテリーの充電/放電時、熱交換器41が連接されているため、バッテリーセル30が発生する熱量を電解液20と一緒にチャンバ11の外部の熱交換器41に運ぶことができる。
これにより、高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの充/放電操作過程における発熱の問題を解决でき、バッテリー及び(または)キャパシタシステムの寿命を延長することもできる。
The
Since the
As a result, the problem of heat generation in the charging / discharging operation process of the high power battery or the capacitor module can be solved, and the life of the battery and / or the capacitor system can be extended.
図2は、本考案の実施例2を示す。
実施例2の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールは、さらに、キャリア濃度自動平衡装置50を含み、チャンバ内の電解液20のキャリア濃度を検出し、比較的低いキャリア濃度が検出された場合、高濃度の同じ電解液をチャンバ11または熱交換器41内に注入して補充することができる。このため、パッケージされていないバッテリーセル30の電極の安定したキャリア濃度を維持し、リチウムイオンの減少によるサイクル寿命中のバッテリー減衰を減少するとともに、バッテリーまたはキャパシタモジュールの寿命延長を補助することができる。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
The high-power battery or capacitor module of Example 2 further includes a carrier concentration
キャリア濃度自動平衡装置50は、電解液20のキャリア濃度を検出する検出器53と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第1容器51と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第2容器52と、第1容器51と第2容器52、チャンバ11または熱交換器41に連接され、選択的に第1容器51内の高キャリア濃度の電解液、または第2容器52内の低キャリア濃度の電解液を電解液20に補充する輸送器54と、検出器53と輸送器54に電気的に接続され、検出器53による検出で取得した電解液20のキャリア濃度に基づき、輸送器54を制御して第1容器51内の高キャリア濃度の電解液、または第2容器52内の低キャリア濃度の電解液を電解液20に補充させる制御回路55を含み、例えば管路を通じて輸送器54をチャンバ11または熱交換器41に連接させる方法で、熱交換器41またはチャンバ11の位置から電解液20に対してキャリアの補充と平衡調節を行う。
The carrier concentration
図3は、本考案の実施例3を示す。
実施例3の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールは、さらに充電装置60を含む。
充電装置60は、外部電源P、第1電極21、第2電極22に電気的に接続され、外部電源が提供する電力を使用してバッテリーセル30に対して充電を行う。
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
The high output battery or capacitor module of the third embodiment further includes a charging
The charging
本考案は、車両に使用する高出力(high power)バッテリーモジュールを提供することができる。本考案の好ましい実施例において、チャンバ11内に複数のバッテリーセル30が配置され、これらバッテリーセル30は相互に直列接続及び/または並列接続され、バッテリーセル30の負極と第1電極21が電気的に接続され、バッテリーセル30の正極と第2電極22が電気的に接続されて、1つのバッテリーモジュール、またはバッテリーパック(Battery Pack)が構成される。
1台の車両には複数のバッテリーモジュール/バッテリーパックが必要な場合があるが、管路を利用してこれらバッテリーモジュール/バッテリーパックの入口12と出口13を熱交換装置40の管路と連接するだけで密閉された流体循環空間を構成でき、同様にバッテリーセル30に対して冷却を行う効果が得られる。
The present invention can provide a high power battery module for use in a vehicle. In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of
A single vehicle may require a plurality of battery modules / battery packs, but the
理解されるべきは、バッテリーセル30は、同様に電気エネルギーの貯蔵に用いる高出力キャパシタ(high power capacitor)で置換でき、その他高出力の電力を必要とする設備に応用することができる点である。
It should be understood that the
図4に示すように、ケース10はプラスチック/金属材料で制作された剛性容器とすることができる。
例えば、ケース10の外側に第1電気コネクタインターフェイス14が設置され、第1電気コネクタインターフェイス14が第1電極21と第2電極22に電気的に接続される。第1電気コネクタインターフェイス14には2組の第1電極21と2組の第2電極22が設置され、第1電気コネクタインターフェイス14が同時に充電インターフェイスと電力の出力インターフェイスとして作用し、充電装置60は第1ケーブル61を第1電気コネクタインターフェイス14のいずれか1対の第1電極21と第2電極22に電気的に接続して、バッテリーセル30に対する充電に用いることができる(併せて図3を参照)。電力負荷(例えば車両の電動機、electric motor)は第2ケーブル62を第1電気コネクタインターフェイス14の別の1対の第1電極21と第2電極22に電気的に接続することで、バッテリーセル30が出力する電力を使用することができる。
As shown in FIG. 4, the
For example, the first
本考案の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールを車両に使用した場合、好ましくは、熱交換器41を自動車または電動車両の前側の位置に設置し(図6参照)、空冷または水冷の熱交換方式で電解液20の温度を低下させ、降温後の電解液20を入口12からチャンバ11内へ戻す。
このように循環的に電解液20を利用してバッテリーセル30の充電/放電過程で発生する熱を排出し、バッテリーセル30の冷却と温度制御の効果を達成する。
When the high-power battery or capacitor module of the present invention is used in a vehicle, the
In this way, the heat generated in the charging / discharging process of the
本考案の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールを車両に使用した場合、別の好ましい例として、熱交換装置40を充電ステーションAに配置する(図5参照)。
充電ステーションAは充電ガン70を備え、充電ガン70に第1流体ジョイント71と第2流体ジョイント72が設置され、第1流体ジョイント71がケース10の入口12に連接され、第2流体ジョイント72がケース10の出口13に連接される。充電ガン70は、通常、電動車両の車体外側に設置された充電インターフェイス63を通じてケース10の入口12と出口13に連接する(図4参照)。
例えば、充電インターフェイス63に、第1流体ジョイント71に連接可能な第1クイックジョイント64と、第2流体ジョイント72に連接可能な第2クイックジョイント65が設置され、第1クイックジョイント64と第2クイックジョイント65がそれぞれ管路641、651を介して入口12と出口13に連接される。充電ステーションAに配置された熱交換装置40の熱交換器41の熱交換媒体入口と出口が充電ステーションAの充電ガン70の第1流体ジョイント71と第2流体ジョイント72に連接される(クイックジョイントであることが好ましい)。このため、車両が充電ステーションAを使用して充電操作を行うとき、充電ステーションAに配置された熱交換装置40を通じてバッテリーセル30を冷却することができる。
When the high-power battery or capacitor module of the present invention is used in a vehicle, as another preferred example, the
The charging station A includes a charging
For example, the charging
本考案の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置の好ましい構造において、充電装置60が車両に設置され、かつ車両の発電機に電気的に接続され、外部電源である発電機が生成する電力を充電装置60に供給する。
In a preferred structure of the high output battery or capacitor module and the charging device thereof according to the present invention, the charging
本考案の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置の別の好ましい構造において、充電装置60が充電ステーションAに設置され、かつ充電装置60の外部電源である電気幹線に接続される。
充電ガン70はさらに充電プラグ73を備え、充電プラグ73は前述の電動車両の車体外側に設置された充電インターフェイスに電気的に接続し、充電ステーションAが提供する外部電源でバッテリーセル30に対して充電を行うことができる。
In another preferred structure of the high-power battery or capacitor module and the charging device thereof according to the present invention, the charging
The charging
以上は本考案の実施例の説明であって本考案の権利範囲を限定するものではなく、実用新案登録請求の範囲を逸脱しない変更や修飾は、全て本考案の権利範囲に含まれる。 The above is an explanation of the embodiments of the present invention, and does not limit the scope of rights of the present invention. All changes and modifications that do not depart from the scope of the utility model registration request are included in the scope of rights of the present invention.
10 ケース
11 チャンバ
12 入口
13 出口
14 第1電気コネクタインターフェイス
15 第2電気コネクタインターフェイス
20 電解液
21 第1電極
22 第2電極
30 バッテリーセル
40 熱交換装置
41 熱交換器
42 ポンプ
50 キャリア濃度自動平衡装置
51 第1容器
52 第2容器
53 検出器
54 輸送器
55 制御回路
60 充電装置
61 第1ケーブル
62 第2ケーブル
63 充電インターフェイス
64 第1クイックジョイント
641 管路
65 第2クイックジョイント
651 管路
70 充電ガン
71 第1流体ジョイント
72 第2流体ジョイント
73 充電プラグ
A 充電ステーション
P 外部電源
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記ケースが内部に設けられたチャンバと、前記チャンバに連通された入口と出口を備え、
前記電解液が、前記チャンバ内に充填され、前記チャンバの前記入口を介して前記チャンバに進入し、前記チャンバの前記出口を介して前記チャンバから流出可能であり、
前記パッケージされていないバッテリーセルが、前記ケースの前記チャンバ内に配置され、かつ前記電解液に浸漬され、前記ケースの外部に配置された第1電極が前記バッテリーセルの正極に電気的に接続され、前記ケースの外部に配置された第2電極が前記バッテリーセルの負極に電気的に接続され、
前記熱交換装置が、前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記チャンバと共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻す、
ことを特徴とする、高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール。 A high power battery or capacitor module comprising a case, an electrolyte, an unpackaged battery cell, and a heat exchanger;
A chamber in which the case is provided; and an inlet and an outlet communicated with the chamber;
The electrolyte fills the chamber, enters the chamber through the inlet of the chamber, and can flow out of the chamber through the outlet of the chamber;
The unpackaged battery cell is disposed in the chamber of the case and immersed in the electrolyte, and the first electrode disposed outside the case is electrically connected to the positive electrode of the battery cell. The second electrode disposed outside the case is electrically connected to the negative electrode of the battery cell;
The heat exchange device is connected to the inlet and the outlet of the case to form a fluid circulation space that is sealed together with the chamber, and after circulating the electrolyte from the chamber through the outlet, Lowering the temperature of the electrolyte solution exiting from the chamber, and returning the temperature-decreasing electrolyte solution from the inlet to the chamber;
A high output battery or a capacitor module.
前記ケースが内部に設けられたチャンバと、前記チャンバに連通された入口と出口を備え、
前記電解液が、前記チャンバ内に充填され、前記チャンバの前記入口を介して前記チャンバに進入し、前記チャンバの前記出口を介して前記チャンバから流出可能であり、
前記パッケージされていないバッテリーセルが、前記ケースの前記チャンバ内に配置され、かつ前記電解液に浸漬され、前記ケースの外部に配置された第1電極が前記バッテリーセルの正極に電気的に接続され、前記ケースの外部に配置された第2電極が前記バッテリーセルの負極に電気的に接続され、
前記熱交換装置が、前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記チャンバと共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻し、
前記充電装置が、外部電源、前記第1電極、前記第2電極に電気的に接続され、前記外部電源が提供する電力を使用して前記バッテリーセルに対して充電を行う、
ことを特徴とする、車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。 A high-power battery or capacitor module of a vehicle and a charging device thereof including a case, an electrolyte, an unpackaged battery cell, a heat exchange device, and a charging device
A chamber in which the case is provided; and an inlet and an outlet communicated with the chamber;
The electrolyte fills the chamber, enters the chamber through the inlet of the chamber, and can flow out of the chamber through the outlet of the chamber;
The unpackaged battery cell is disposed in the chamber of the case and immersed in the electrolyte, and the first electrode disposed outside the case is electrically connected to the positive electrode of the battery cell. The second electrode disposed outside the case is electrically connected to the negative electrode of the battery cell;
The heat exchange device is connected to the inlet and the outlet of the case to form a fluid circulation space that is sealed together with the chamber, and after circulating the electrolyte from the chamber through the outlet, Lowering the temperature of the electrolyte solution coming out of the chamber and returning the electrolyte solution after the temperature reduction from the inlet to the chamber;
The charging device is electrically connected to an external power source, the first electrode, and the second electrode, and charges the battery cell using electric power provided by the external power source.
A high-power battery or capacitor module for a vehicle and a charging device thereof.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018000157U JP3215572U (en) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | High power battery or capacitor module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018000157U JP3215572U (en) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | High power battery or capacitor module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3215572U true JP3215572U (en) | 2018-03-29 |
Family
ID=61756454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018000157U Active JP3215572U (en) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | High power battery or capacitor module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3215572U (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109585958A (en) * | 2018-11-30 | 2019-04-05 | 清华大学 | Li-ion batteries piles thermal runaway processing system and method |
US11329496B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-05-10 | Lg Energy Solution, Ltd. | Charging and discharging apparatus including cooling fan and movable temperature measuring device for secondary battery |
-
2018
- 2018-01-17 JP JP2018000157U patent/JP3215572U/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109585958A (en) * | 2018-11-30 | 2019-04-05 | 清华大学 | Li-ion batteries piles thermal runaway processing system and method |
US11329496B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-05-10 | Lg Energy Solution, Ltd. | Charging and discharging apparatus including cooling fan and movable temperature measuring device for secondary battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108701790B (en) | Battery system and electric vehicle provided with same | |
JP2019121538A (en) | High output battery and capacitor module | |
EP2660899B1 (en) | Battery module storage device, and electric power storage system having same | |
JP6762383B2 (en) | Battery module, battery pack containing it and car containing this battery pack | |
US9819062B2 (en) | Traction battery assembly with thermal device | |
KR20190079798A (en) | High power battery or condenser module | |
US20020012833A1 (en) | Monoblock battery | |
EP3780250A1 (en) | Battery module, battery pack comprising same battery module, and vehicle comprising same battery pack | |
CN209860115U (en) | Battery module | |
WO1998050976A1 (en) | Quick charge battery with thermal management | |
Rizk et al. | Passive cooling of high capacity lithium-ion batteries | |
JP3215572U (en) | High power battery or capacitor module | |
US10340565B2 (en) | Battery cell assembly with improved cooling efficiency | |
US20190221900A1 (en) | High power battery/capacitor module | |
US11929474B2 (en) | Battery module and battery pack thermal control system | |
US10957955B2 (en) | Battery module and battery pack including the same | |
KR102586103B1 (en) | Battery system, a method for leakage detection inside a battery system and a vehicle including a battery system | |
CN114448049A (en) | Temperature control system and method and energy storage charging system | |
CN111727527A (en) | Battery module, battery pack including the same, and vehicle including the battery pack | |
KR101760403B1 (en) | Battery module and battery pack including the same | |
CN208014853U (en) | High-power battery module | |
KR101760402B1 (en) | Battery module and battery pack including the same | |
CN109921141A (en) | High-power battery or capacitor module | |
KR20160084223A (en) | Battery module and battery pack including the same | |
JP4537511B2 (en) | Power storage unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3215572 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |