JP4537511B2 - 蓄電ユニット - Google Patents
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- 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
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電ユニットに関し、特に大容量蓄電池の急速放電に伴う発熱を抑制することができる蓄電ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料消費節約と燃料排気による大気汚染、騒音問題を改善する上から、例えば、誘導電動機を原動機とする方式の電気自動車、又は内燃機関と前記誘導電動機を複合した原動機とする方式の電気自動車が開発されている。この電気自動車の動力源として搭載される蓄電池として求められる性能は、加速能力を高め、登坂能力を確保することが可能であり、かつ短時間で充電できることであり、このような二次電池としてリチウム二次電池が注目されている。ここで、リチウム二次電池とは、リチウム金属を主たる構成要件とするリチウム二次電池と、リチウムイオンを主たる構成要件とするリチウムイオン二次電池のことである。
【０００３】
リチウム二次電池は、放電時に電池の内部で発生する熱が、電池内部に蓄熱し、電池の内部温度が上昇して、電池の許容温度を越えることがあるので、リチウム二次電池単体ごとに過熱防止のために電子的に出力を遮断する回路、温度ヒューズ等が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら電子的に出力を遮断する回路、温度ヒューズ等は電子回路であるために使用できる電流、電圧の制限があり、大容量蓄電にはシステム構成上かなりの制約となる。特に電気自動車用では急速充放電に耐える二次電池に対する要請が強く、従来のリチウム二次電池では、これらの要請に答えることができない。
【０００５】
本発明の目的は、急速放電時に異常発熱することにより、電極、電液等の急速な熱分解等を誘発し、そのためにエネルギー貯蔵の機能を喪失するリチウム二次電池の発熱をコントロールし、機能と安全性を確保した蓄電ユニットを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の蓄電ユニットは、リチウム二次電池と、ニッケル水素二次電池と、前記リチウム二次電池及びニッケル水素二次電池のそれぞれを熱的に接続する熱交換用熱媒管と、前記熱交換用熱媒管に封入された熱媒を循環させる循環器と、を備えるものである。
また、前記リチウム二次電池及びニッケル水素二次電池、それぞれの電池に流れる電流及びそれぞれの温度を測定して前記循環器を制御する調節器を備えることで、自動的に温度変動を防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態による蓄電ユニットの構成を示す図である。リチウム二次電池群１０とニッケル水素二次電池群１１とが示されている。リチウム二次電池群１０は、リチウム二次電池単体（ここでは、リチウムイオン二次電池とする）１０Ａ、１０Ｂ．．．１０Ｎが含まれ、それぞれ接続されている。一方、ニッケル水素二次電池群１１は、ニッケル水素二次電池単体１１Ａ、１１Ｂ．．．１１Ｎが含まれ、それぞれ接続されている。リチウム二次電池群１０からは＋電極１２及び−電極１３が引き出され、ニッケル水素二次電池群１１からは＋電極１４及び−電極１５が引き出されている。これらの電池群を熱媒Ｈが包囲している。また、リチウム二次電池群１０とニッケル水素二次電池群１１とを包囲する熱媒Ｈが熱媒配管２０で熱的に接続されている。
【０００８】
これらの熱媒Ｈを循環する循環ポンプＰが熱媒配管２０の途中に設けられている。
リチウム二次電池群１０は急速放電時に発熱し、ニッケル水素二次電池群１１は急速放電時に吸熱する特性を有する。
【０００９】
リチウム二次電池による蓄電システムにおいて、急速放電に伴う発熱は大容量であるほど危険性は大きくなる。このような場合、電池自体を急速に冷却する必要がある。
このため、熱交換に優れた液体、すなわち熱媒Ｈを急速に循環させ直接電池本体を冷却すると同時に熱媒Ｈをさらに冷却すればより効率的である。ただし、熱媒Ｈは熱交換性に優れていれば気体等であってもよい。
【００１０】
そこで、急速放電時に発熱するリチウム二次電池群１０と急速放電時に吸熱するニッケル水素二次電池群１１を熱交換可能な熱媒配管２０で熱的に接続し、循環ポンプＰによって熱媒Ｈをそれぞれの電池群に循環させる。これによってリチウム二次電池群１０の発熱による温度上昇をニッケル水素二次電池群１１の吸熱反応を利用して冷却し、電池群の温度変動を防止し、安定した充放電を行う。
【００１１】
その際、冷熱発生量が大きければ冷却システムを小型化でき、蓄電ユニットを小型とすることができる。
図２は、本発明の第２の実施の形態の構成を示す図である。この実施の形態では、リチウム二次電池群１０に温度センサ３０が、ニッケル水素二次電池群１１に温度センサ３１がそれぞれ取り付けられている。また、リチウム二次電池群１０の陽極１２に電流計４０が、ニッケル水素二次電池群１１の陽極１４に電流計４１がそれぞれ接続されている。この温度センサ３０，３１及び電流計４０，４１と循環ポンプＰが調節器５０に接続されている。
【００１２】
この構成により、調節器５０は、温度センサ３０，３１及び電流計４０，４１を介してそれぞれの電池群の吸熱発熱挙動、急速充放電状態を観測し、必要に応じて循環ポンプＰの運転、停止を指示する。例えば、リチウム二次電池群１０の発熱が大きくなるほどポンプＰの運転量を大きくし、ニッケル水素二次電池群１１の吸熱が大きくなるほどポンプＰの運転量を大きくする制御をする。
この実施の形態により、電池群の急速放電時の温度管理を自動的に行うことができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、リチウム二次電池の発熱による温度上昇をニッケル水素二次電池の吸熱反応を利用して冷却し、二次電池の温度変動を防止し、安定した充放電を行うことにより、重量あたり、容積あたりのエネルギー密度がきわめて高く安全性に優れた蓄電ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による蓄電ユニットの構成を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ リチウム二次電池群
１１ ニッケル水素二次電池群
１２，１４ 陽極
１３，１５ 陰極
２０ 熱媒配管
３０，３１ 温度センサ
４０，４１ 電流計
５０ 調節器
Ｈ 熱媒
Ｐ 循環ポンプ（循環器）
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電ユニットに関し、特に大容量蓄電池の急速放電に伴う発熱を抑制することができる蓄電ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料消費節約と燃料排気による大気汚染、騒音問題を改善する上から、例えば、誘導電動機を原動機とする方式の電気自動車、又は内燃機関と前記誘導電動機を複合した原動機とする方式の電気自動車が開発されている。この電気自動車の動力源として搭載される蓄電池として求められる性能は、加速能力を高め、登坂能力を確保することが可能であり、かつ短時間で充電できることであり、このような二次電池としてリチウム二次電池が注目されている。ここで、リチウム二次電池とは、リチウム金属を主たる構成要件とするリチウム二次電池と、リチウムイオンを主たる構成要件とするリチウムイオン二次電池のことである。
【０００３】
リチウム二次電池は、放電時に電池の内部で発生する熱が、電池内部に蓄熱し、電池の内部温度が上昇して、電池の許容温度を越えることがあるので、リチウム二次電池単体ごとに過熱防止のために電子的に出力を遮断する回路、温度ヒューズ等が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら電子的に出力を遮断する回路、温度ヒューズ等は電子回路であるために使用できる電流、電圧の制限があり、大容量蓄電にはシステム構成上かなりの制約となる。特に電気自動車用では急速充放電に耐える二次電池に対する要請が強く、従来のリチウム二次電池では、これらの要請に答えることができない。
【０００５】
本発明の目的は、急速放電時に異常発熱することにより、電極、電液等の急速な熱分解等を誘発し、そのためにエネルギー貯蔵の機能を喪失するリチウム二次電池の発熱をコントロールし、機能と安全性を確保した蓄電ユニットを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の蓄電ユニットは、リチウム二次電池と、ニッケル水素二次電池と、前記リチウム二次電池及びニッケル水素二次電池のそれぞれを熱的に接続する熱交換用熱媒管と、前記熱交換用熱媒管に封入された熱媒を循環させる循環器と、を備えるものである。
また、前記リチウム二次電池及びニッケル水素二次電池、それぞれの電池に流れる電流及びそれぞれの温度を測定して前記循環器を制御する調節器を備えることで、自動的に温度変動を防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態による蓄電ユニットの構成を示す図である。リチウム二次電池群１０とニッケル水素二次電池群１１とが示されている。リチウム二次電池群１０は、リチウム二次電池単体（ここでは、リチウムイオン二次電池とする）１０Ａ、１０Ｂ．．．１０Ｎが含まれ、それぞれ接続されている。一方、ニッケル水素二次電池群１１は、ニッケル水素二次電池単体１１Ａ、１１Ｂ．．．１１Ｎが含まれ、それぞれ接続されている。リチウム二次電池群１０からは＋電極１２及び−電極１３が引き出され、ニッケル水素二次電池群１１からは＋電極１４及び−電極１５が引き出されている。これらの電池群を熱媒Ｈが包囲している。また、リチウム二次電池群１０とニッケル水素二次電池群１１とを包囲する熱媒Ｈが熱媒配管２０で熱的に接続されている。
【０００８】
これらの熱媒Ｈを循環する循環ポンプＰが熱媒配管２０の途中に設けられている。
リチウム二次電池群１０は急速放電時に発熱し、ニッケル水素二次電池群１１は急速放電時に吸熱する特性を有する。
【０００９】
リチウム二次電池による蓄電システムにおいて、急速放電に伴う発熱は大容量であるほど危険性は大きくなる。このような場合、電池自体を急速に冷却する必要がある。
このため、熱交換に優れた液体、すなわち熱媒Ｈを急速に循環させ直接電池本体を冷却すると同時に熱媒Ｈをさらに冷却すればより効率的である。ただし、熱媒Ｈは熱交換性に優れていれば気体等であってもよい。
【００１０】
そこで、急速放電時に発熱するリチウム二次電池群１０と急速放電時に吸熱するニッケル水素二次電池群１１を熱交換可能な熱媒配管２０で熱的に接続し、循環ポンプＰによって熱媒Ｈをそれぞれの電池群に循環させる。これによってリチウム二次電池群１０の発熱による温度上昇をニッケル水素二次電池群１１の吸熱反応を利用して冷却し、電池群の温度変動を防止し、安定した充放電を行う。
【００１１】
その際、冷熱発生量が大きければ冷却システムを小型化でき、蓄電ユニットを小型とすることができる。
図２は、本発明の第２の実施の形態の構成を示す図である。この実施の形態では、リチウム二次電池群１０に温度センサ３０が、ニッケル水素二次電池群１１に温度センサ３１がそれぞれ取り付けられている。また、リチウム二次電池群１０の陽極１２に電流計４０が、ニッケル水素二次電池群１１の陽極１４に電流計４１がそれぞれ接続されている。この温度センサ３０，３１及び電流計４０，４１と循環ポンプＰが調節器５０に接続されている。
【００１２】
この構成により、調節器５０は、温度センサ３０，３１及び電流計４０，４１を介してそれぞれの電池群の吸熱発熱挙動、急速充放電状態を観測し、必要に応じて循環ポンプＰの運転、停止を指示する。例えば、リチウム二次電池群１０の発熱が大きくなるほどポンプＰの運転量を大きくし、ニッケル水素二次電池群１１の吸熱が大きくなるほどポンプＰの運転量を大きくする制御をする。
この実施の形態により、電池群の急速放電時の温度管理を自動的に行うことができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、リチウム二次電池の発熱による温度上昇をニッケル水素二次電池の吸熱反応を利用して冷却し、二次電池の温度変動を防止し、安定した充放電を行うことにより、重量あたり、容積あたりのエネルギー密度がきわめて高く安全性に優れた蓄電ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による蓄電ユニットの構成を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ リチウム二次電池群
１１ ニッケル水素二次電池群
１２，１４ 陽極
１３，１５ 陰極
２０ 熱媒配管
３０，３１ 温度センサ
４０，４１ 電流計
５０ 調節器
Ｈ 熱媒
Ｐ 循環ポンプ（循環器）
Claims (2)
- リチウム二次電池と、ニッケル水素二次電池と、前記リチウム二次電池及びニッケル水素二次電池のそれぞれを熱的に接続する熱交換用熱媒管と、前記熱交換用熱媒管に封入された熱媒を循環させる循環器と、を備えることを特徴とする蓄電ユニット。
- 前記リチウム二次電池及びニッケル水素二次電池、それぞれの電池に流れる電流及びそれぞれの温度を測定して前記循環器を制御する調節器を備えることを特徴とする請求項１記載の蓄電ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16847699A JP4537511B2 (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 蓄電ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16847699A JP4537511B2 (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 蓄電ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000357545A JP2000357545A (ja) | 2000-12-26 |
| JP4537511B2 true JP4537511B2 (ja) | 2010-09-01 |
Family
ID=15868817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16847699A Expired - Fee Related JP4537511B2 (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 蓄電ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4537511B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010092692A1 (ja) * | 2009-02-16 | 2010-08-19 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置システム、並びに、該システムを用いたモーター駆動体及び移動体 |
| WO2014068895A1 (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-08 | 三洋電機株式会社 | 車載用電池システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000357539A (ja) * | 1999-06-15 | 2000-12-26 | Sekisui Chem Co Ltd | 蓄電ユニット |
-
1999
- 1999-06-15 JP JP16847699A patent/JP4537511B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000357539A (ja) * | 1999-06-15 | 2000-12-26 | Sekisui Chem Co Ltd | 蓄電ユニット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000357545A (ja) | 2000-12-26 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060220 |
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