JP4489369B2 - 電池パック - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の二次電池から成る組電池と二次電池間の冷却媒体通路に冷却媒体を送給する冷却媒体送給手段とを備えた電池パックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数の二次電池から成る組電池において、充放電に伴う発熱で二次電池の温度が上昇し、電池出力や充放電効率や電池寿命が低下するのを防止するため、二次電池間に冷却媒体を通す冷却媒体通路を設けて組電池を構成し、その冷却媒体通路に向けて冷却媒体を送給する冷却媒体送給手段を組み付けて電池パックとして構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、任意の所望の電池出力が容易に得られるようにするために、図４に示すように、所定数の二次電池３２から成る第１の組電池３３と、第１の組電池３３とは異なった数の二次電池３２から成る第２の組電池３４を組み合わせ、これらの組電池３３、３４を互いに直列接続して電池パック３１を構成することが考えられており、その場合には簡単に任意の組み合わせができるように各組電池３３、３４毎にそれぞれの冷却媒体送給手段３５、３６が設けられている。
【０００４】
なお、複数の組電池を均一に冷却するために、複数の組電池をそれぞれの冷却流体通路内に配設するとともに各冷却流体通路の排気口を排気集合室に臨ませ、排気集合室の下流に１個の排気ファンを設置した排気ダクトを接続し、１個の排気ファンにて均一に冷却するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１６７８０３号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−１０２０９９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示すように、複数の組電池３３、３４を組み合わせて電池パック３１を構成した場合、各組電池３３、３４においてはそれぞれの二次電池３２間の温度ばらつきが所定範囲に収まるように構成されており、図５に示すように、各組電池３３、３４の温度ばらつきはｔｄ１、ｔｄ２の範囲内に収まるが、組電池３３、３４間で二次電池３２の数、冷却流体送給手段３５、３６の送給特性、冷却流体の温度が異なるため、組電池３３、３４間で温度ばらつきが生じ、電池パック３１の全体としての温度ばらつきがＴｄのように大きくなり、電池パック３１の出力特性や寿命に悪影響を与えるという問題がある。勿論、各組電池３３、３４において、二次電池３２が所定温度を越えることがないように冷却流体送給手段３５、３６が駆動制御されるため、最終的な最高温度はほぼ同じに制御されるが、温度が変化する間の温度履歴が異なってしまうため、上記問題を回避することにはならない。
【０００８】
また、特許文献２に開示されたような構成では、複数の組電池に対して単一の冷却流体送給手段が組み合わされているため、適当数の二次電池から成る複数の組電池を適宜に組み合わせることによって任意の所望の電池出力の電池パックを容易に構成するということができず、かつ複数の組電池間で二次電池の数が異なった場合に均一に冷却することができない恐れがある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、複数の組電池の組み合わせによって所望の電池出力が容易に得られかつ二次電池間の温度ばらつきを抑制できる電池パックを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の電池パックは、複数の二次電池をそれらの間に冷却媒体を通す冷却媒体通路をあけて並列配置してなる複数の組電池と、各組電池毎に配設されてその組電池の冷却媒体通路に冷却媒体を送給する複数の冷却媒体送給手段と、各組電池における二次電池の温度を検出する温度検知手段と、検出温度に基づいて各冷却媒体送給手段を駆動制御する制御手段とを備え、制御手段は、温度検知手段によって検出された各二次電池の温度に基づき、各組電池それぞれについて、最低温度の二次電池の温度から最高温度の二次電池の温度までの範囲を各組電池の温度分布範囲として求め、制御手段は、最も温度分布範囲の大きい組電池における最高温度の二次電池の温度に他の組電池の最高温度の二次電池の温度が一致する、又は最も温度分布範囲の大きい組電池における最低温度の二次電池の温度に他の組電池の最低温度の二次電池の温度が一致するように、各冷却媒体送給手段を駆動制御するものである。本発明によれば、適当数の二次電池を有する複数の組電池を組み合わせることで二次電池の数を簡単に調整できて所望の電池出力が容易に得られ、かつ各組電池の最高温度若しくは最低温度が一致するように各組電池の冷却媒体送給手段を駆動制御することにより二次電池間の温度ばらつきを抑制することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明の電池パックは、複数の二次電池をそれらの間に冷却媒体を通す冷却媒体通路をあけて並列配置してなる複数の組電池と、各組電池毎に配設されてその組電池の冷却媒体通路に冷却媒体を送給する複数の冷却媒体送給手段と、各組電池における二次電池の温度を検出する温度検知手段と、検出温度に基づいて各冷却媒体送給手段を駆動制御する制御手段とを備え、制御手段は、温度検知手段によって検出された各二次電池の温度に基づき、各組電池それぞれについて、最低温度の二次電池の温度から最高温度の二次電池の温度までの範囲を各組電池の温度分布範囲として求め、制御手段は、各組電池における二次電池の個数比に応じた冷却媒体を冷却媒体通路に送給して各組電池の二次電池１個当たりの冷却媒体の流量が等しくなるように、各冷却媒体送給手段を駆動制御することで、最も温度分布範囲の大きい組電池の温度分布範囲内に他の組電池の温度分布範囲が収まるようにしたものである。本発明によれば、複雑な制御を行うことなく、二次電池間の温度ばらつきを抑制できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電池パックの一実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
【００１４】
図１において、１は、ハイブリッド車を含む電気自動車用の駆動電源としての電池パックで、任意の所望の電池出力が容易に得られるように、所定数（図示例では１４個）の二次電池２から成る第１の組電池３と、第１の組電池３とは異なった所定数（図示例では６個）の二次電池２から成る第２の組電池４を組み合わせ、これらの組電池３、４を互いに直列接続して構成されている。また、これら第１と第２の組電池３、４には、それぞれ第１と第２の冷却媒体送給手段５、６が設けられてユニット化されている。
【００１５】
各組電池３、４は、扁平な角形の二次電池２を、その長側面間に冷却媒体通路２ａをあけて並列配置し、並列方向の両端に配設した一対の端板（図示せず）で挟持し、拘束部材（図示せず）にて一体的に固定して構成されている。各二次電池２は、長側面の長手方向に複数の単電池（図示せず）を並列配置するとともに単電池同士を内部で直列接続し、両端に外部との接続端子が突設された電池モジュールとして構成されている。
【００１６】
各組電池３、４を支持する下部ケース７、８にて、組電池３、４の下面に冷却媒体を送給する送給通路９、１０が形成され、組電池３、４の上部を覆う上部ケース１１、１２にて二次電池２、２間の冷却媒体通路２ａを通過した冷却媒体を集合して排出する排出通路１３、１４が形成され、排出通路１３、１４に接続された排出ダクト１５、１６に排気ファン１７、１８が配設されている。これら送給通路９、１０、排出通路１３、１４、排出ダクト１５、１６、排気ファン１７、１８にて冷却媒体送給手段５、６が構成されている。
【００１７】
また、第１と第２の組電池３、４における各二次電池２の温度をそれぞれ検知する第１と第２の温度検知手段１９、２０が設けられ、これら第１と第２の温度検知手段１９、２０にて、第１と第２の組電池３、４における二次電池２の最高温度Ｔ1max、Ｔ2max、及び最低温度Ｔ1min、Ｔ2minが求められて制御手段２１に出力され、制御手段２１は、図２に示すように、第１と第２の組電池３、４における最高温度Ｔ1maxとＴ2maxが一致するように、排気ファン１７、１８を駆動制御するように構成されている。なお、最高温度Ｔ1maxとＴ2maxに代えて、最低温度Ｔ1minとＴ2minが一致するように、排気ファン１７、１８を駆動制御するようにしても良い。
【００１８】
以上の構成によれば、適当数の二次電池２を有する第１と第２の組電池３、４を組み合わせて電池パック１を構成することで、電池パック１の二次電池２の数を簡単に調整設定して所望の電池出力を容易に得ることができ、かつ各組電池３、４の最高温度Ｔ１ｍａｘとＴ２ｍａｘ、若しくは最低温度Ｔ１ｍｉｎとＴ２ｍｉｎ が一致するように各組電池３、４の冷却媒体送給手段５、６を駆動制御することによって、図２に示すように、第１の組電池３の温度ばらつきＴｄ１と第２の組電池４の温度ばらつきＴｄ２が重なり合い、電池パック１の全体の二次電池２、２間の温度ばらつきＴｄを、温度ばらつきの大きい第１の組電池３の温度ばらつきＴｄ１の範囲内に収めることができ、その温度ばらつきを抑制することができる。したがって、電池パック１の出力特性の低下を抑制し、電池パック１の寿命を向上することができる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、制御手段２１にて第１と第２の冷却媒体送給手段５、６の排気ファン１７、１８を駆動制御することで、各組電池３、４における温度ばらつきの範囲を相互に重ねるようにした例を示したが、排気ファン１７、１８は、従来と同様にそれぞれ第１と第２の温度検知手段１９、２０による検出温度に応じて制御手段２１により独立して簡単に駆動制御する一方で、第１と第２の組電池３、４の冷却媒体送給手段５、６における冷却媒体の流通特性を適切に設定調整することによって、温度分布範囲の大きい第１の組電池３の温度分布範囲Ｔｄ１内に、第２の組電池４の温度分布範囲Ｔｄ２が収まるように設定しても良い。
【００２０】
具体的には、図３に示すように、例えば第１の組電池３が１０個の二次電池２を備え、第２の組電池４がその半分の５個の二次電池２を備えている場合に、排気ファン１７、１８のＰ−Ｑ（圧力−流量）特性Ａと第１の組電池３の冷却媒体送給手段５の通風（抵抗）特性Ｂの交点における流量Ｑ１（例えば、１００ｍ3 ／ｈ）と、Ｐ−Ｑ特性Ａと第２の組電池４の冷却媒体送給手段６の通風（抵抗）特性Ｃの交点における流量Ｑ２（例えば、５０ｍ3 ／ｈ）との比が２対１となり、第１及び第２の組電池３、４において、二次電池２の１個当たりの冷却媒体流量が共に等しくなるように構成することで、第１の組電池３における温度分布範囲と第２の組電池４における温度分布範囲が重なり合うようにすることができる。
【００２１】
このような構成によれば、複雑な制御を行うことなく、簡単に両組電池３、４における二次電池２、２間の温度ばらつきを抑制することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では複数の組電池を直列に接続する例を示したが、複数の組電池を並列接続あるいは直列接続しても良い。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の電池パックによれば、適当数の二次電池を有する複数の組電池を組み合わせることで二次電池の数を簡単に調整設定できて所望の電池出力を容易に得ることができ、かつ各組電池の最高温度若しくは最低温度が一致するように各組電池の冷却媒体送給手段を駆動制御することにより二次電池間の温度ばらつきを抑制することができ、電池パックの出力特性の低下を抑制し、寿命を向上することができる。
【００２４】
また、各組電池の二次電池１個当たりの冷却媒体の流量が等しくなるようにすると、複雑な制御を行うことなく、二次電池間の温度ばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池パックの一実施形態の構成図である。
【図２】同実施形態の各組電池における温度ばらつきの範囲を示す説明図である。
【図３】本発明の電池パックの他の実施形態における排気ファンの特性と第１と第２の組電池の冷却媒体送給手段の通風抵抗特性との関係を示す説明図である。
【図４】従来例の電池パックの構成図である。
【図５】同従来例における温度ばらつきの範囲を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 電池パック
２ 二次電池
３ 第１の組電池
４ 第２の組電池
５ 第１の冷却媒体送給手段
６ 第２の冷却媒体送給手段
１９ 第１の温度検知手段
２０ 第２の温度検知手段
２１ 制御手段

Claims (2)

  1. 複数の二次電池をそれらの間に冷却媒体を通す冷却媒体通路をあけて並列配置してなる複数の組電池と、各組電池毎に配設されてその組電池の冷却媒体通路に冷却媒体を送給する複数の冷却媒体送給手段と、各組電池における二次電池の温度を検出する温度検知手段と、検出温度に基づいて各冷却媒体送給手段を駆動制御する制御手段とを備え、
    制御手段は、温度検知手段によって検出された各二次電池の温度に基づき、各組電池それぞれについて、最低温度の二次電池の温度から最高温度の二次電池の温度までの範囲を各組電池の温度分布範囲として求め、
    制御手段は、最も温度分布範囲の大きい組電池における最高温度の二次電池の温度に他の組電池の最高温度の二次電池の温度が一致する、又は最も温度分布範囲の大きい組電池における最低温度の二次電池の温度に他の組電池の最低温度の二次電池の温度が一致するように、各冷却媒体送給手段を駆動制御することを特徴とする電池パック。
  2. 複数の二次電池をそれらの間に冷却媒体を通す冷却媒体通路をあけて並列配置してなる複数の組電池と、各組電池毎に配設されてその組電池の冷却媒体通路に冷却媒体を送給する複数の冷却媒体送給手段と、各組電池における二次電池の温度を検出する温度検知手段と、検出温度に基づいて各冷却媒体送給手段を駆動制御する制御手段とを備え、
    制御手段は、温度検知手段によって検出された各二次電池の温度に基づき、各組電池それぞれについて、最低温度の二次電池の温度から最高温度の二次電池の温度までの範囲を各組電池の温度分布範囲として求め、
    制御手段は、各組電池における二次電池の個数比に応じた冷却媒体を冷却媒体通路に送給して各組電池の二次電池１個当たりの冷却媒体の流量が等しくなるように、各冷却媒体送給手段を駆動制御することで、最も温度分布範囲の大きい組電池の温度分布範囲内に他の組電池の温度分布範囲が収まるようにしたことを特徴とする電池パック。
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