JP5518386B2 - Battery system - Google Patents
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Description
本発明は、積層してなる複数の電池セルの間の冷却隙間に強制送風して電池ブロックを冷却するバッテリシステムに関し、とくに車両用の電源装置として最適なバッテリシステムに関する。 The present invention relates to a battery system that cools a battery block by forcibly blowing air to a cooling gap between a plurality of stacked battery cells, and more particularly to a battery system that is optimal as a power supply device for a vehicle.
多数の電池セルを積層しているバッテリシステムは、多数の電池セルで出力を大きくできる。したがって、このバッテリシステムは、車両用の電源装置のように大きな電流で充放電される用途に使用される。このバッテリシステムは、大電流で充放電されるので、電池セルの発熱が大きくなる性質がある。発熱する電池セルを冷却するために、積層する電池セルの間に冷却隙間を設けて、この冷却隙間に冷却気体を強制的に送風して冷却している。このバッテリシステムは、各々の電池セルを冷却気体で強制的に冷却できるが、全ての電池セルを同じ温度に冷却するのが難しい。とくに、出力を大きくするために、積層する電池セルの個数が多くなると、すべての電池セルを均一な温度として、すなわち温度差を小さくしながら冷却するのが極めて難しい。多数の電池セルを積層するバッテリシステムは、電池セルの温度差をできる限り小さくすることが極めて大切である。それは、電池セルの温度差が各々の電池セルの残容量を不均一として、特定の電池セルの寿命を短くするからである。電池は温度によって充放電の効率が変化するので、温度差ができると各々の電池を同じ電流で充放電しても残容量に差ができる。残容量に差ができると、残容量が大きくなる電池は過充電されやすく、また、残容量が小さくなる電池は過放電されやすくなり、過充電や過放電によって特定の電池セルの劣化を加速して、バッテリシステムとしての寿命を短くする原因となる。とくに、この種のバッテリシステムは、ハイブリッドカーのように、多数の電池を積層して、大電流で充放電する用途に使用されることから、製造コストが極めて高価になるので、いかにして寿命を長くするかが大切である。多数の電池を使用するバッテリシステムになるほど製造コストが高くなるので、寿命を長くすることが要求される。ところが、多数の電池を積層するほど、バッテリシステムは温度差が大きくなって寿命が短くなる特性がある。 A battery system in which a large number of battery cells are stacked can increase output with a large number of battery cells. Therefore, this battery system is used for applications that are charged and discharged with a large current, such as a power supply device for a vehicle. Since this battery system is charged and discharged with a large current, there is a property that the heat generation of the battery cell increases. In order to cool the battery cells that generate heat, a cooling gap is provided between the battery cells to be stacked, and cooling gas is forcibly blown into the cooling gap to cool it. Although this battery system can forcibly cool each battery cell with a cooling gas, it is difficult to cool all the battery cells to the same temperature. In particular, when the number of battery cells to be stacked is increased in order to increase the output, it is extremely difficult to cool all the battery cells at a uniform temperature, that is, while reducing the temperature difference. In a battery system in which a large number of battery cells are stacked, it is extremely important to reduce the temperature difference between the battery cells as much as possible. This is because the temperature difference between the battery cells makes the remaining capacity of each battery cell non-uniform and shortens the life of a specific battery cell. Since the charging / discharging efficiency of the battery varies depending on the temperature, if the temperature difference is generated, the remaining capacity can be varied even if each battery is charged / discharged with the same current. If there is a difference in the remaining capacity, batteries with a large remaining capacity are likely to be overcharged, and batteries with a small remaining capacity are likely to be overdischarged, which accelerates the deterioration of specific battery cells due to overcharge and overdischarge. This shortens the life of the battery system. In particular, this type of battery system is used for applications where a large number of batteries are stacked and charged and discharged with a large current, such as a hybrid car. It is important to lengthen the length. As the battery system uses a large number of batteries, the manufacturing cost increases, so that it is required to extend the life. However, as the number of batteries is increased, the battery system has a characteristic that the temperature difference increases and the life becomes shorter.
複数の電池セルを積層して、電池セルの間に冷却気体を強制送風して冷却する構造のバッテリシステムは開発されている(特許文献1参照)。
特許文献1のバッテリシステムを図1の断面図に示している。このバッテリシステムは、電池セル101の間の冷却隙間104を設けて、電池ブロック103の両側に供給ダクト106と排出ダクト107を設けている。供給ダクト106に強制送風される冷却気体は、冷却隙間104を通過して電池セル101を冷却して排出ダクト107から排出される。
A battery system having a structure in which a plurality of battery cells are stacked and a cooling gas is forcibly blown between the battery cells to cool the battery cells has been developed (see Patent Document 1).
The battery system of
図1のバッテリシステムは、電池セル101の温度差を少なくするために、供給ダクト106の風上側に冷却風流れ変更部材108を設けている。冷却風流れ変更部材108は、供給ダクト106に突出するように設けられて、風上側の電池セル101の間の冷却隙間104に流入される冷却気体の流量を減少させる。したがって、このバッテリシステムは、温度が低くなる傾向にある風上側の電池セルの温度低下を防止して、すなわち風上側の電池セルの温度を高くして、全ての電池セルの温度差を少なくする。
In the battery system of FIG. 1, a cooling air
ただ、図1のバッテリシステムは、供給ダクトに突出するように冷却風流れ変更部材を設けるので、供給ダクトの圧力損失が大きくなって、強制送風する強制送風機の負荷が大きくなる欠点がある。したがって、強制送風機は、圧力損失の大きい供給ダクトに所定の流量の冷却気体を送風するために吐出圧力を高くする必要がある。供給ダクトに突出して冷却風流れ変更部材を設ける構造は、供給ダクトに強制送風される空気が発生する騒音レベルを大きくする弊害もある。 However, since the cooling air flow changing member is provided so as to protrude from the supply duct, the battery system of FIG. 1 has a disadvantage that the pressure loss of the supply duct increases and the load of the forced blower for forcibly blowing the air increases. Therefore, the forced blower needs to increase the discharge pressure in order to blow the cooling gas at a predetermined flow rate through the supply duct having a large pressure loss. The structure in which the cooling air flow changing member is provided so as to protrude from the supply duct also has an adverse effect of increasing the noise level generated by the air forcedly blown into the supply duct.
また、図1のバッテリシステムは、供給ダクトに強制送風される冷却気体の流速によっても、各々の電池セルの冷却状態が変化して、常に電池セルの温度差を少なくするのが難しい欠点もある。電池セルを強制冷却するバッテリシステムは、電池セルの温度を検出して、供給ダクトに強制送風する送風ファンの供給電力をコントロールする。このバッテリシステムは、電池セルの温度が高くなると送風ファンの供給電力を大きくして冷却気体の風量を増加させる。このバッテリシステムは、供給ダクトに強制送風される冷却空気の風速が変化する。図1に示すように、供給ダクトの風上側に冷却風流れ変更部材を設けているバッテリシステムは、冷却気体の風量によって供給ダクトに送風される冷却気体の流動状態が変化する。たとえば、冷却風流れ変更部材は、風速によって、その風下側にできる渦流領域の位置や状態が変化する。このため、供給ダクトに送風される冷却気体の流速によって、冷却を制限する電池セルの位置や状態が変化する。したがって、供給ダクトに強制送風する冷却空気の風量を変化させる状態においても、全ての電池セルの温度差を少なくするのが難しい欠点もある。 In addition, the battery system of FIG. 1 has a drawback in that it is difficult to always reduce the temperature difference between the battery cells because the cooling state of each battery cell changes depending on the flow rate of the cooling gas forced to the supply duct. . The battery system that forcibly cools the battery cell detects the temperature of the battery cell and controls the supply power of the blower fan that forcibly blows air to the supply duct. In this battery system, when the temperature of the battery cell is increased, the power supplied to the blower fan is increased to increase the air volume of the cooling gas. In this battery system, the wind speed of the cooling air forcedly blown into the supply duct changes. As shown in FIG. 1, in the battery system in which the cooling air flow changing member is provided on the windward side of the supply duct, the flow state of the cooling gas blown to the supply duct varies depending on the amount of the cooling gas. For example, the position and state of the vortex region that is formed on the leeward side of the cooling air flow changing member changes depending on the wind speed. For this reason, the position and state of the battery cell that restricts cooling vary depending on the flow velocity of the cooling gas blown into the supply duct. Accordingly, there is a drawback that it is difficult to reduce the temperature difference of all the battery cells even in a state where the air volume of the cooling air forcedly blown to the supply duct is changed.
さらに、多数の電池セルを積層しているバッテリシステムは、全体の重量が重くなるので、電池ブロックを収納している電池ケースに強い耐荷重強度が要求される。
本発明の重要な目的は、電池ケースの強度を向上しながら、電池ブロックを効率よく冷却して電池セルの温度差を少なくして、寿命を長くできるバッテリシステムを提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、冷却気体の流速によらず、常に電池セルの温度差を少なくしながら、供給ダクトの圧力損失を小さくして、冷却気体をスムーズに強制送風して電池ブロックを冷却できるバッテリシステムを提供することにある。
Furthermore, since a battery system in which a large number of battery cells are stacked has a heavy overall weight, a strong load resistance is required for the battery case that houses the battery block.
An important object of the present invention is to provide a battery system capable of extending the life by improving the strength of the battery case and efficiently cooling the battery block to reduce the temperature difference between the battery cells.
Another important object of the present invention is to reduce the pressure loss of the supply duct while constantly reducing the temperature difference between the battery cells, regardless of the flow rate of the cooling gas, and to smoothly blow the cooling gas. The object is to provide a battery system capable of cooling a battery block.
本発明のバッテリシステムは、複数の電池セル1を、間に冷却隙間4を設けて積層状態に固定してなる電池ブロック3と、この電池ブロック3を収納してなる電池ケース20と、冷却隙間4に冷却気体を強制送風する強制送風機9とを備えており、冷却隙間4に連結してなる供給ダクト6、56と排出ダクト7、57とを電池ブロック3の側面に設けて、強制送風機9から送風される冷却気体を、供給ダクト6、56から冷却隙間4を通過して排出ダクト7、57に排出して電池ブロック3を冷却している。バッテリシステムは、電池ブロック3を載せてなる電池ケース20の底板21Bに、電池セル1の積層方向に直交する方向に伸びる補強溝28を設けており、この補強溝28でもって電池ケース20の底板21Bを補強すると共に、補強溝28を供給ダクト6、56と排出ダクト7、57に連結して、電池ブロック3の底面と電池ケース20の底板21Bとの間に冷却気体のバイパス路18を設けている。バッテリシステムは、供給ダクト6、56の冷却気体をバイパス路18に送風して、電池ブロック3の底面を冷却している。
The battery system of the present invention includes a
本明細書において、上下方向は図面に基づいて特定するものとする。したがって、図に示す姿勢から上下反転して使用される電源装置にあっては、底板が本発明における天板となり、天板が本発明における底板に相当する。さらに、図に示す姿勢から90度回転する姿勢で使用される電源装置にあっては、一方の側板が天板となり、他方の側板が本発明の底板となる。 In this specification, the vertical direction is specified based on the drawings. Therefore, in the power supply device that is used upside down from the posture shown in the figure, the bottom plate serves as the top plate in the present invention, and the top plate corresponds to the bottom plate in the present invention. Furthermore, in the power supply device used in a posture rotated 90 degrees from the posture shown in the figure, one side plate is a top plate and the other side plate is a bottom plate of the present invention.
以上のバッテリシステムは、重い電池ブロックを収納している電池ケースの強度を向上しながら、電池ブロックを効率よく冷却して電池セルの温度差を少なくして、寿命を長くできる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、電池ブロックを収納している電池ケースの底板に補強溝を設けて、この補強溝を冷却気体のバイパス路に併用して、電池ブロックの底面を冷却するからである。さらに、以上のバッテリシステムは、冷却気体の流速によらず、常に電池セルの温度差を少なくしながら、供給ダクトの圧力損失を小さくして、冷却気体をスムーズに強制送風して電池ブロックを冷却できる特徴も実現する。 The battery system described above has a feature that the life of the battery case can be increased by efficiently cooling the battery block by reducing the temperature difference between the battery cells while improving the strength of the battery case housing the heavy battery block. This is because the battery system described above is provided with a reinforcing groove on the bottom plate of the battery case housing the battery block, and this reinforcing groove is also used as a cooling gas bypass to cool the bottom surface of the battery block. . Furthermore, the above battery system always cools the battery block by forcibly blowing the cooling gas and reducing the pressure loss of the supply duct while reducing the temperature difference between the battery cells, regardless of the flow velocity of the cooling gas. Features that can be realized.
本発明のバッテリシステムは、底板21Bに複数列の補強溝28を設けており、各々の補強溝28に電池ブロック3の底面に向かって突出する突出部29、39を設けて、突出部29、39でもって補強溝28に送風される冷却気体の流量をコントロールすることができる。
以上のバッテリシステムは、補強溝で電池ケースの底板を補強しながら、突出部でもって各々の補強溝に送風する流量をコントロールして電池セルの温度差を少なくできる。
In the battery system of the present invention, a plurality of rows of reinforcing
The battery system described above can reduce the temperature difference between the battery cells by controlling the flow rate of air blown to the respective reinforcing grooves with the protrusions while reinforcing the bottom plate of the battery case with the reinforcing grooves.
本発明のバッテリシステムは、底板21Bを、プレス加工された金属板とすることができる。
このバッテリシステムは、金属板をプレス加工して簡単に補強溝を設けることができ、また、補強溝でもって薄い金属板を強靱な構造としながら、電池セルの温度差を少なくできる。
In the battery system of the present invention, the
In this battery system, a reinforcing groove can be easily provided by pressing a metal plate, and a temperature difference between battery cells can be reduced while making the thin metal plate tough structure with the reinforcing groove.
本発明のバッテリシステムは、電池ケース20に2列に電池ブロック3を配置して、2列の電池ブロック3の間の内側に供給ダクト6を、電池ブロック3の外側と電池ケース20との間に排出ダクト7を設けて、底板21Bに設けている補強溝28を供給ダクト6と両側の排出ダクト7に連結することができる。
以上のバッテリシステムは、電池ケースに複数の電池ブロックを配置しながら、底板に設けた補強溝で幅広の電池ケースを補強でき、さらに、供給ダクトの両側に設けた電池ブロックを均一に冷却できる特徴がある。
In the battery system of the present invention, the
The above battery system can reinforce a wide battery case with a reinforcing groove provided in the bottom plate while arranging a plurality of battery blocks in the battery case, and further can uniformly cool the battery blocks provided on both sides of the supply duct. There is.
本発明のバッテリシステムは、電池ケース20に2列に電池ブロック3を配置して、2列の電池ブロック3の間の内側に排出ダクト57を、電池ブロック3の外側と電池ケース20との間に供給ダクト56を設けて、底板21Bに設けている補強溝28を排出ダクト57と両側の供給ダクト56に連結することができる。
このバッテリシステムも、電池ケースに複数の電池ブロックを配置しながら、底板に設けた補強溝で幅広の電池ケースを補強でき、しかも排出ダクトの両側に設けた電池ブロックを均一に冷却できる特徴がある。
In the battery system of the present invention, the battery blocks 3 are arranged in two rows in the
This battery system also has a feature that a wide battery case can be reinforced by reinforcing grooves provided in the bottom plate while a plurality of battery blocks are arranged in the battery case, and the battery blocks provided on both sides of the discharge duct can be uniformly cooled. .
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery system for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery system as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図2ないし図8に示すバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただし、本発明のバッテリシステムは電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。 The battery system shown in FIGS. 2 to 8 is mainly suitable for the power source of an electric vehicle such as a hybrid car or a plug-in hybrid car that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor. However, the battery system of the present invention can also be used for applications requiring high output other than electric vehicles.
以下の実施例に示すバッテリシステムは、複数の電池セル1を冷却隙間4ができる状態で積層している電池ブロック3と、この電池ブロック3を収納している電池ケース20と、電池セル1の間の冷却隙間4に冷却気体を強制送風して冷却する強制送風機9とを備える。電池ブロック3は、積層している電池セル1の間にセパレータ2を挟着している。このセパレータ2は、図9と図10に示すように、電池セル1との間に冷却隙間4ができる形状としている。さらに、図のセパレータ2は、両面に電池セル1を嵌着構造で連結している。電池セル1に嵌着構造で連結されるセパレータ2を介して、隣接する電池セル1の位置ずれを阻止して積層している。
The battery system shown in the following embodiments includes a
電池セル1は、リチウムイオン二次電池の角形電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。角形電池からなる図の電池セル1は、所定の厚さを有する四角形で、上面の両端部には正負の電極端子13を突出して設けており、上面の中央部には安全弁の開口部1Aを設けている。積層される電池セル1は、隣接する正負の電極端子13をバスバー(図示せず)で連結して互いに直列に接続している。隣接する電池セル1を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する電池セルを並列に接続することもできる。
The
電池セル1は、金属製の外装缶で製作している。この電池セル1は、隣接する電池セル1の外装缶のショートを防止するために絶縁材のセパレータ2を挟着している。電池セルは、外装缶をプラスチックなどの絶縁材で製作することもできる。この電池セルは、外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータを金属製とすることもできる。
The
セパレータ2は、プラスチック等の絶縁材で製作して、隣接する電池セル1を絶縁している。セパレータ2は、図9に示すように、電池セル1を冷却するために、電池セル1との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間4を設けている。図10のセパレータ2は、電池セル1との対向面に、両側縁まで延びる溝2Aを設けて、電池セル1との間に冷却隙間4を設けている。図のセパレータ2は、複数の溝2Aを、互いに平行に所定の間隔で設けている。図10のセパレータ2は、両面に溝2Aを設けており、互いに隣接する電池セル1とセパレータ2との間に冷却隙間4を設けている。この構造は、セパレータ2の両側に形成される冷却隙間4で、両側の電池セル1を効果的に冷却できる特長がある。ただ、セパレータは、片面にのみ溝を設けて、電池セルとセパレータとの間に冷却隙間を設けることもできる。図の冷却隙間4は、電池ブロック3の左右に開口するように水平方向に設けている。さらに、図10のセパレータ2は、両側に切欠部2Bを設けている。このセパレータ2は、両側に設けた切欠部2Bにおいて、隣接する電池セル1の対向面の間隔を広くして、冷却気体の通過抵抗を少なくできる。このため、冷却気体を切欠部2Bからセパレータ2と電池セル1との間の冷却隙間4にスムーズに送風して、電池セル1を効果的に冷却できる。以上のように、冷却隙間4に強制送風される空気は、電池セル1の外装缶を直接に効率よく冷却する。この構造は、電池セル1の熱暴走を有効に阻止しながら、電池セル1を効率よく冷却できる特徴がある。
The
電池ブロック3は、電池セル1を積層している電池積層体8の両端部に一対のエンドプレート10を配置して、エンドプレート10をバインドバー11で連結して、電池積層体8を固定している。エンドプレート10は、電池セル1の外形にほぼ等しい外形の四角形としている。
In the
バインドバー11は、図9に示すように、電池積層体8の両側面に配設されて、その両端部を内側に折曲して折曲片11Aをエンドプレート10に止ネジ12で固定している。図示しないが、バインドバーは、エンドプレートの外側面に止ネジで固定することもできる。このエンドプレートは、外側面に雌ねじ孔を設けて、バインドバーを貫通する止ネジをねじ込んで固定する。エンドプレートの外側面に固定されるバインドバーは折曲片を設けることなく、直線上としてエンドプレートに固定される。
As shown in FIG. 9, the
図4、及び図6ないし図8に示すバッテリシステムは、電池ブロック3を2列に分離して配列して、2列の電池ブロック3の間に、両側の電池ブロック3の冷却隙間4に連結する供給ダクト6を設けている。さらに、2列に分離された電池ブロック3の外側には排出ダクト7を設けている。排出ダクト7と供給ダクト6との間に複数の冷却隙間4を並列に連結している。このバッテリシステムは、図4の矢印で示すように、強制送風機9でもって供給ダクト6から排出ダクト7に向けて冷却気体を強制送風して電池セル1を冷却する。図のバッテリシステムは、2列の電池ブロック3の間に供給ダクト6を設けて、外側に排出ダクト7を設けているが、本発明のバッテリシステムは、図11に示すように、供給ダクト56と排出ダクト57とを反対に、すなわち2列の電池ブロック3の間に排出ダクト57を、電池ブロック3の外側に供給ダクト56を配置することもできる。このバッテリシステムは、図11の矢印で示すように、電池ブロック3に外側から内側に冷却気体を送風して電池セル1を冷却する。
4 and FIGS. 6 to 8, the battery blocks 3 are separated into two rows and connected to the
供給ダクト6から排出ダクト7に強制送風される冷却気体は、供給ダクト6から分岐されて、各々の冷却隙間4に送風されて電池セル1を冷却する。電池セル1を冷却した冷却気体は、排出ダクト7に集合して排気される。
The cooling gas forcedly blown from the
供給ダクト6の断面積は、排出ダクト7の2倍とされる。それは、供給ダクト6に強制送風される冷却気体を2分岐して排出ダクト7に送風し、あるいはふたつの排出ダクトから強制送風される冷却気体を集合して供給ダクトから排気するからである。すなわち、供給ダクト6は、両側の排出ダクト7の2倍の冷却気体を送風するので、その断面積を2倍として圧力損失を小さくしている。断面積を大きくするために、図4、図6、及び図7バッテリシステムは、供給ダクト6の横幅を排出ダクト7の横幅の2倍としている。
The cross-sectional area of the
図4と図8のバッテリシステムは、4組の電池ブロック3からなり、2個の電池ブロック3を直線状に連結して1列の電池ブロックとし、この電池ブロックを2列平行に並べて、中間に供給ダクト6を、外側に排出ダクト7を設けている。直線状に連結される2組の電池ブロック3は、エンドプレート10を積層する状態で連結される。さらに、直線状に連結される2組の電池ブロック3は、正負の電極端子13をバスバー(図示せず)で連結して、互いに直列に接続している。
The battery system of FIG. 4 and FIG. 8 is composed of four
電池ブロック3は、電池ケース20に収納される。図6と図7の断面図に示すバッテリシステムは、電池ケース20をベースプレート21とカバープレート22とで構成している。電池ケース20は、電池ブロック3の上下に配置されるカバープレート22とベースプレート21を連結して、内部に電池ブロック3を収納する電池収納部23を設けて、この電池収納部23に電池ブロック3を収納している。ベースプレート21は、底板21Bの両側に側壁部21Aを設けて溝形とし、カバープレート22は天板22Bの両側に側壁部22Aを設けて溝形にしている。ベースプレート21は、一方の、図6と図7において左側に設けている側壁部21Aをカバープレート22の側壁部22Aに固定している。カバープレート22の右側の側壁部22Aは、ベースプレート21の底板21Bに固定している。底板21Bに固定されるカバープレート22の右側の側壁部22Aは、左の側壁部22Aよりも高さを高くして、下端縁をベースプレート21の底板21Bに固定できるようにしている。ベースプレート21とカバープレート22は、互いに固定する先端縁に、外側に折曲された所定の幅の連結部21a、22aを設けている。連結部21a、22aを互いに積層する状態で固定して、ベースプレート21とカバープレート22を連結している。
The
ベースプレート21とカバープレート22は、鉄や鉄合金、あるいはアルミニウムやアルミニウム合金等の金属板をプレス加工して製作される。ただ、アルミニウムやアルミニウム合金で製作されるベースプレート21やカバープレート22は、アルミダイキャストとして製作することもできる。さらに、ベースプレートやカバープレートは、必ずしも金属板で製作する必要はなく、たとえば繊維で補強されたプラスチック製とすることもできる。
The
ベースプレート21とカバープレート22からなる電池ケース20は、電池ブロック3の外側に排出ダクト7ができるように幅を広くしている。図6と図7のバッテリシステムは、2列に配置している電池ブロック3の中間に供給ダクト6を設け、電池ブロック3の外側であって、側壁部21A、22Aとの間に排出ダクト7を設けている。このバッテリシステムは、2列の電池ブロック3の中間の供給ダクト6から、電池ブロック3の外側の排出ダクト7に冷却空気を強制送風して、電池セル1の間の冷却隙間4に送風して電池セル1を冷却する。
The
さらに、図6と図7の電池ケース20は、ベースプレート21の横幅をカバープレート22よりも広くしており、カバープレート22の側壁部22Aの外側とベースプレート21の側壁部21Aとの間に電子部品ケース14を収納する電子部品収納部24を設けて、その上面を電子部品カバー27で閉塞している。すなわち、図の電池ケース20は、ベースプレート21にカバープレート22を固定して、内部に電池収納部23を設けると共に、ベースプレート21とカバープレート22に電子部品カバー27を固定して、内部に電子部品収納部24を設けている。ベースプレート21は、電子部品収納部24の幅に相当する横幅を、カバープレート22の横幅よりも広くしている。すなわち、ベースプレート21の横幅は、カバープレート22の横幅に電子部品収納部24の横幅を加算した幅としている。
Further, the
図6と図7に示す電池ケース20は、ベースプレート21の両側にほぼ同じ高さの側壁部21Aを設けている。図において、ベースプレート21の左側の側壁部21Aは、カバープレート22の左側の側壁部22Aを固定している。ベースプレート21の右側の側壁部21Aは、カバープレート22の側壁部22Aに固定することなく、カバープレート22に固定している電子部品カバー27の側壁部27Aを固定している。カバープレート22は、上面の片側に電子部品カバー27を積層して固定している。この電子部品カバー27は、金属板をL字状にプレス加工しており、天板の片側に側壁部27Aを設けた形状としている。この電子部品カバー27は、天板の端縁を、カバープレート22の上縁に積層して固定して、側壁部27Aの下端縁に設けた折曲された連結部27aをベースプレート21の右側の側壁部21Aの上端縁の折曲された連結部21aに固定している。
The
図6と図7に示すバッテリシステムは、電池ブロック3の外側(図において右側)とカバープレート22の側壁部22Aとの間に排出ダクト7を設け、この排出ダクト7の外側であって、排出ダクト7を構成するカバープレート22の側壁部22Aの外側に、電子部品ケース14を収納する電子部品カバー27を配置している。この構造は、電子部品収納部24に収納される電子部品ケース14と、電池ブロック3との間に、排出ダクト7と側壁部22Aとが設けられる。この構造は、カバープレート22の右側に設けている側壁部22Aが、電池収納部23と電子部品収納部24とを区画すると共に、この側壁部22Aと電池ブロック3との間に排出ダクト7が設けられるので、電池ブロック3の熱が電子部品ケース14を加熱することがなく、電子部品ケース14に対する電池ブロック3の発熱による弊害を防止できる。
The battery system shown in FIGS. 6 and 7 is provided with a
さらに、図6と図7のバッテリシステムは、電池ケース20でもって、排出ダクト7の三方、すなわち上下と一方の側面を閉塞し、供給ダクト6の下方をベースプレート21で閉塞する。供給ダクト6の上方は、電池ケース20で閉塞されない。したがって、供給ダクト6の上方を閉塞するために、2列に配列している電池ブロック3の上面に、閉塞プレート15を固定している。閉塞プレート15は、2列の電池ブロック3の間であって、供給ダクト6を閉塞する位置に固定される。供給ダクト6は、上を閉塞プレート15で閉塞し、下をベースプレート21で閉塞し、両側を隣接して配設される電池ブロック3の側面で閉塞している。ただ、供給ダクト6は、冷却気体を分岐して、電池セル1の間に送風するので、供給ダクト6の両側に配置される電池ブロック3は、供給ダクト6の両側を閉塞するが、冷却気体の通過を阻止するように密閉しない。
Further, the battery system shown in FIGS. 6 and 7 has the
さらに、外装ケース20は、両端に端面プレート25を連結している。端面プレート25は、供給ダクト6と排出ダクト7に連結される連結ダクト26を、プラスチックなどで一体的に成形して外側に突出するように設けている。この連結ダクト26は、強制送風機9に連結され、あるいはバッテリシステムから冷却気体を排気する外部排気ダクト(図示せず)に連結される。これらの端面プレート25は、ネジ止めして、電池ブロックのエンドプレートに連結している。ただ、端面プレートは、ネジ止め以外の連結構造で電池ブロックに連結し、あるいは、外装ケースに固定することもできる。
Further, the
電池ケース20は、止ネジ17で電池ブロック3をベースプレート21の底板21Bに固定している。止ネジ17は、ベースプレート21の底板21Bを貫通してエンドプレート10のネジ孔(図示せず)にねじ込まれて、電池ブロック3をベースプレート21の底板21Bに固定する。止ネジ17は、頭部をベースプレート21から突出させている。
In the
さらに、電池ブロック3は、2列に配置されて、その間に供給ダクト6ができるように電池ケース20のベースプレート21に固定される。さらに、電池ブロック3の外側に排出ダクト7ができるように、電池ブロック3は電池ケース20に固定される。電池ケース20は、ベースプレート21とカバープレート22とに設けている側壁部21A、22Aと、電池ブロック3との間に排出ダクト7を設ける内形としている。
Further, the battery blocks 3 are arranged in two rows, and are fixed to the
図5、図8、及び図12の電池ケース20は、ベースプレート21の底板21Bに、電池セル1の積層方向に直交する方向、すなわち電池セル1の幅方向に伸びる補強溝28を設けている。底板21Bの補強溝28は、電池ケース20の底板21Bを補強すると共に、供給ダクト6と排出ダクト7に連結されて、電池ブロック3の底面と電池ケース20であるベースプレート21の底板21Bとの間に冷却気体のバイパス路18を設けている。この補強溝28で設けているバイパス路18は、供給ダクト6の冷却気体を排出ダクト7にバイパスするよう送風して、電池ブロック3を底面から冷却する。図8と図12の電池ケース20は、底板21Bの両側に伸びるように補強溝28を設けている。この補強溝28は、電池ケース20の両側に設けている排出ダクト7と、電池ブロック3の間に設けている供給ダクト6とを連結する。したがって、この補強溝28で設けられるバイパス路18は、供給ダクト6に強制送風される冷却気体を両側に分岐するようにバイパスして、電池ブロック3の下面に送風する。
In the
電池ブロック3は、積層された複数の電池セル1をエンドプレート10で挟着して、エンドプレート10を、バインドバー11で連結している。電池セル1の間には、電池セル1を定位置に配置する嵌合構造のセパレータ2を挟着している。この電池ブロック3は、積層された電池セル1を上下左右に移動しないようにブロック状に固定して、底面を平面状としている。この電池ブロック3が、補強溝28を設けたベースプレート21の底板21Bに載せられて、電池ブロック3の下面に補強溝28でバイパス路18が設けられる。バイパス路18に送風される冷却気体は、電池ブロック3を下面から冷却する。電池ブロック3を下面から冷却する冷却気体は、電池ブロック3の下面をカバーしているセパレータ2を介して電池セル1を冷却し、あるいは、電池セルの一部を露出させる電池ブロックにあっては、冷却気体が電池セルの露出部を直接に冷却する。
In the
図5の電池ケース20は、ベースプレート21の底板21Bに設けている補強溝28の幅を電池セル1の厚さよりも広くしている。たとえば、補強溝28の幅を3cm〜8cm、深さを3mm〜5mmとして、電池ブロック3の底面に冷却気体を送風できるバイパス路18を設けることができる。ただ、本発明のバッテリシステムは、補強溝28の幅や深さを前述の範囲に特定するものではない。補強溝28の幅と深さは、電池ブロック3との間に形成するバイパス路18に冷却気体を送風できる大きさであって、底板21Bを補強できる最適値に特定されるからである。この構造は、補強溝28で設けられるバイパス路18に送風される冷却気体で、複数の電池セル1を底面から冷却できる。ただし、補強溝の幅は、電池セルの厚さに等しく、あるいはこれよりも狭くして、補強溝のバイパス路で特定の電池セルを冷却することもできる。
In the
さらに、図8と図12の電池ケース20は、ベースプレート21の補強溝28に突出部29を設けている。図の電池ケース20は、補強溝28の底部を突出するようにベースプレート21の底板21Bを加工して突出部29を設けている。このベースプレート21は、突出部29を一体的に成形して設けることができる。
Further, the
ただ、突出部は、図13に示すように、補強溝28にスペーサ19を固定して突出部39を設けることもできる。この電池ケース20は、スペーサ19の厚さで突出部39の高さを調整できる。このスペーサ39は、接着されて、あるいは両面接着テープを介して、あるいは止ネジ(図示せず)で固定される。さらに、図14に示すように、補強溝28の底部を突出するように底板21Bを加工して設けた突出部29に、さらに、スペーサ19を固定して突出部39の高さを調整することもできる。図14に示す突出部39は、電池ブロック3の底面に接触させてバイパス路18を閉塞している。
However, as shown in FIG. 13, the protruding portion can be provided with the protruding
突出部29、39は、補強溝28の底面から電池ブロック3の底面に接近するように突出して、バイパス路18の断面積を狭くして、バイパス路18に送風される冷却気体の流量をコントロールする。突出部29、39は、その高さで、補強溝28と電池ブロック3との隙間を調整する。電池ブロック3の底面に接触する突出部29、39は、バイパス路18を閉塞して、バイパス路18への送風を停止し、電池ブロック3の底面に接近する突出部29、39は、電池ブロック3との隙間に冷却気体を通過させる。突出部29、39を設けている補強溝28は、突出部29、39の高さや位置で補強溝28で設けられるバイパス路18の風量をコントロールできる。冷却気体の風量を多くする補強溝は、低い突出部を設け、あるいは突出部を設けない構造とする。冷却気体の風量を少なくする補強溝は、高い突出部を設けて電池ブロックの隙間を狭くする。
The
突出部29、39のある補強溝28で形成されるバイパス路18は、突出部29、39で風量をコントロールできる。突出部29、39で冷却気体の風量をコントロールできる電池ケース20は、底板21Bに複数列の補強溝28を設けて、各々の補強溝28に設ける突出部29、39で、バイパス路18の風量をコントロールして、電池セル1の温度差を少なくできる。たとえば、中央部の電池セルの温度が高くなるバッテリシステムにあっては、電池セルの中央部の底面に配置している補強溝のバイパス路の風量を、その両端部に配置している補強溝のバイパス路の風量よりも多くする。風量を多くする電池ブロックの中央部の補強溝は、電池ブロックの両端部にある補強溝よりも突出部を低く、あるいは突出部を設けない構造とする。
The
補強溝は、必ずしも突出部を設ける必要はない。突出部のない補強溝は、底板に設ける位置で電池ブロックの温度差を少なくする。温度上昇が大きい電池セルの下方に補強溝を設け、この補強溝のバイパス路に強制送風して電池ブロックの温度差を少なくできるからである。また、補強溝の幅や深さでバイパス路の風量をコントロールできるので、温度上昇の大きい電池セルの下方に、補強溝で風量の大きいバイパス路を設けて、電池ブロックの温度差を少なくすることもできる。 The reinforcing groove is not necessarily provided with a protrusion. The reinforcing groove having no protruding portion reduces the temperature difference of the battery block at a position provided on the bottom plate. This is because a reinforcing groove is provided below the battery cell having a large temperature rise, and the temperature difference between the battery blocks can be reduced by forcibly blowing air to the bypass path of the reinforcing groove. In addition, since the air volume of the bypass path can be controlled by the width and depth of the reinforcing groove, a bypass path having a large air volume is provided at the reinforcing groove below the battery cell where the temperature rises greatly to reduce the temperature difference between the battery blocks. You can also.
1…電池セル 1A…開口部
2…セパレータ 2A…溝
2B…切欠部
3…電池ブロック
4…冷却隙間
6…供給ダクト
7…排出ダクト
8…電池積層体
9…強制送風機
10…エンドプレート
11…バインドバー 11A…折曲部
12…止ネジ
13…電極端子
14…電子部品ケース
15…閉塞プレート
17…止ネジ
18…バイパス路
19…スペーサ
20…電池ケース
21…ベースプレート 21A…側壁部
21a…連結部
21B…底板
22…カバープレート 22A…側壁部
22a…連結部
22B…天板
23…電池収納部
24…電子部品収納部
25…端面プレート
26…連結ダクト
27…電子部品カバー 27A…側壁部
27a…連結部
28…補強溝
29…突出部
39…突出部
56…供給ダクト
57…排出ダクト
101…電池セル
103…電池ブロック
104…冷却隙間
106…供給ダクト
107…排出ダクト
108…冷却風流れ変更部材
DESCRIPTION OF
2B ...
21a ... Connection part
21B ...
22a ... Connection part
22B ...
27a ... connecting
Claims (5)
前記冷却隙間(4)に連結してなる供給ダクト(6)、(56)と排出ダクト(7)、(57)とが前記電池ブロック(3)の側面に設けられ、前記強制送風機(9)から送風される冷却気体が、供給ダクト(6)、(56)から冷却隙間(4)を通過して排出ダクト(7)、(57)に排出されて電池ブロック(3)が冷却されるようにしてなるバッテリシステムであって、
前記電池ブロック(3)を載せてなる電池ケース(20)の底板(21B)に、電池セル(1)の積層方向に直交する方向に伸びる補強溝(28)を設けており、この補強溝(28)でもって電池ケース(20)の底板(21B)を補強すると共に、補強溝(28)が供給ダクト(6)、(56)と排出ダクト(7)、(57)に連結されて、前記電池ブロック(3)の底面と電池ケース(20)の底板(21B)との間に冷却気体のバイパス路(18)を設けており、前記供給ダクト(6)、(56)の冷却気体がバイパス路(18)に送風されて、電池ブロック(3)の底面を冷却するようにしてなり、
前記底板(21B)に複数列の補強溝(28)を設けており、各々の補強溝(28)に電池ブロック(3)の底面に向かって突出する突出部(29)、(39)を設けて、突出部(29)、(39)でもって補強溝(28)に送風される冷却気体の流量をコントロールするようにしてなるバッテリシステム。 A battery block (3) in which a plurality of battery cells (1) are fixed in a stacked state with a cooling gap (4) therebetween, and a battery case (20) in which the battery block (3) is stored A forced blower (9) for forcibly blowing cooling gas in the cooling gap (4),
Supply ducts (6), (56) and discharge ducts (7), (57) connected to the cooling gap (4) are provided on the side of the battery block (3), and the forced blower (9) Cooling air blown from the supply ducts (6), (56) through the cooling gap (4) and discharged into the discharge ducts (7), (57) so that the battery block (3) is cooled. A battery system comprising:
The bottom plate (21B) of the battery case (20) on which the battery block (3) is placed is provided with a reinforcing groove (28) extending in a direction perpendicular to the stacking direction of the battery cells (1). 28) to reinforce the bottom plate (21B) of the battery case (20), and the reinforcing groove (28) is connected to the supply ducts (6), (56) and the discharge ducts (7), (57) A cooling gas bypass path (18) is provided between the bottom surface of the battery block (3) and the bottom plate (21B) of the battery case (20), and the cooling gas in the supply ducts (6) and (56) is bypassed. is blown to the road (18), Ri greens so as to cool the bottom surface of the battery block (3),
The bottom plate (21B) is provided with a plurality of rows of reinforcing grooves (28), and each of the reinforcing grooves (28) is provided with protrusions (29), (39) protruding toward the bottom surface of the battery block (3). The battery system is configured to control the flow rate of the cooling gas blown into the reinforcing groove (28) by the protruding portions (29), (39) .
前記電池ブロック(3)を収納する電池ケース(20)と、
前記冷却隙間(4)に冷却気体を強制送風する強制送風機(9)と、
前記電池ブロック(3)の側面に設けられ、前記冷却隙間(4)に連結される供給ダクト(6)、(56)及び排出ダクト(7)、(57)と、を備え、
前記電池ケース(20)は、
前記電池ブロック(3)が載せられる底板(21B)と、
前記底板(21B)に設けられ、前記電池セル(1)の積層方向に直交する方向に伸びる複数列の補強溝(28)と、
前記補強溝(28)に設けられ、前記電池ブロック(3)の底面に向かって突出する突出部(29)、(39)とを含み、
前記補強溝(28)は、前記電池ケース(20)を補強すると共に、前記供給ダクト(6)、(56)及び前記排出ダクト(7)、(57)に連結されてバイパス路(18)を形成し、
前記強制送風機(9)から送風される冷却気体が、前記供給ダクト(6)、(56)から前記冷却隙間(4)を通過して前記排出ダクト(7)、(57)に排出されると共に、前記供給ダクト(6)、(56)から前記バイパス路(18)を通過して前記排出ダクト(7)、(57)に排出され、
前記突出部(29)、(39)でもって前記補強溝(28)に送風される冷却気体の流量をコントロールするようにしてなることを特徴とするバッテリシステム。 A battery block (3) including a plurality of battery cells (1) stacked with a cooling gap (4) provided therebetween,
A battery case (20) for housing the battery block (3);
A forced blower (9) forcing the cooling gas into the cooling gap (4);
Supply ducts (6), (56) and discharge ducts (7), (57) provided on the side surface of the battery block (3) and connected to the cooling gap (4),
The battery case (20)
A bottom plate (21B) on which the battery block (3) is placed;
A plurality of rows of reinforcing grooves (28) provided in the bottom plate (21B) and extending in a direction perpendicular to the stacking direction of the battery cells (1);
Protruding portions (29) provided in the reinforcing groove (28) and projecting toward the bottom surface of the battery block (3), (39),
The reinforcing groove (28) reinforces the battery case (20), and is connected to the supply ducts (6), (56) and the discharge ducts (7), (57) to bypass the bypass path (18). Forming,
The cooling gas blown from the forced blower (9) passes through the cooling gap (4) from the supply ducts (6) and (56) and is discharged to the discharge ducts (7) and (57). The supply ducts (6), (56) pass through the bypass (18) and are discharged to the discharge ducts (7), (57),
The battery system, wherein the flow rate of the cooling gas blown into the reinforcing groove (28) is controlled by the protrusions (29), (39) .
Battery blocks (3) are arranged in two rows in the battery case (20), and a discharge duct (57) is provided between the two rows of battery blocks (3). A supply duct (56) is provided between the case (20) and the reinforcing groove (28) of the bottom plate (21B) is connected to the discharge duct (57) and the supply ducts (56) on both sides. A battery system according to claim 1 or claim 2 .
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