JP6096027B2 - Battery system for vehicle and electric vehicle equipped with battery system - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用等に使用されるバッテリシステムとこのバッテリシステムを備える電動車両に関し、とくに、複数の素電池を外装ケースに収納して冷却プレートで強制冷却するバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両に関する。 The present invention relates to a battery system used for a power source of a motor for driving a vehicle such as a hybrid car, a plug-in hybrid car, and an electric vehicle, and an electric vehicle including the battery system. The present invention relates to a battery system that is housed in a battery and forcibly cooled by a cooling plate and an electric vehicle including the battery system.
ハイブリッドカーや電気自動車等の車両に搭載される大電力のバッテリシステムは、充放電の電流が大きく、また種々の外的条件で使用されることから、電池の温度が上昇することがある。電池の温度上昇は、電池の電気特性を低下させるばかりでなく、電池の寿命を短くし、さらに安全性を阻害する原因となるので、電池の温度が高くなると冷却する必要がある。温度上昇した電池を冷却するために、電池を冷却プレートで冷却するバッテリシステムは開発されている。(特許文献1参照) A battery system of high power mounted on a vehicle such as a hybrid car or an electric vehicle has a large charge / discharge current and is used under various external conditions, so that the temperature of the battery may increase. An increase in battery temperature not only lowers the electrical characteristics of the battery, but also shortens the life of the battery and further hinders safety. Therefore, it is necessary to cool the battery as the temperature increases. In order to cool the battery whose temperature has risen, a battery system that cools the battery with a cooling plate has been developed. (See Patent Document 1)
電池ユニットを冷却プレートで強制冷却すると、冷却プレートや電池ユニットに空気中の水分が結露して表面に付着する。空気中に水蒸気の状態で含有できる水分量が温度によって変化し、温度が低下すると含有水分量が減少するからである。冷却プレートが冷却されて表面温度が低下すると、表面に接触する空気温度が低下して水分が過飽和な状態となって結露する。したがって、外気温度が高く、かつ相対湿度の高い状態で結露水の発生量は多くなる。車両は、温度や湿度が異なる種々の外的条件で走行されることから、使用環境によっては相当な結露水が発生することがある。結露水は、漏電、感電、電池ユニットの放電、とくに電池ユニットのアンバランスな放電などの原因となる。 When the battery unit is forcibly cooled by the cooling plate, moisture in the air condenses on the cooling plate and the battery unit and adheres to the surface. This is because the amount of moisture that can be contained in the state of water vapor in the air varies depending on the temperature, and the moisture content decreases as the temperature decreases. When the cooling plate is cooled and the surface temperature is lowered, the temperature of the air in contact with the surface is lowered, and moisture is supersaturated and condensation occurs. Therefore, the amount of condensed water generated increases in a state where the outside air temperature is high and the relative humidity is high. Since the vehicle travels under various external conditions with different temperatures and humidity, considerable condensed water may be generated depending on the use environment. Condensed water causes electric leakage, electric shock, discharge of the battery unit, particularly unbalanced discharge of the battery unit.
結露水の弊害を防止するために、冷却プレートの冷却面に電池ユニットを載せて冷却する特許文献1のバッテリシステムは、冷却プレートの冷却面に、電池ユニットの周囲に沿って、電池ユニットの縁に近接する水案内路を設けて、水案内路と連通する水捕獲部を設けている。このバッテリシステムは、冷却プレートで電池ユニットを強制冷却する際に生じる結露水を水案内路に回収して、水案内路に回収した結露水を水捕獲部で捕獲する。
In order to prevent the harmful effects of condensed water, the battery system of
以上のバッテリシステムは、結露水による漏電を少なくできる。ただ、結露水の水量が多くなると、これが電池ユニットを漏電させる原因となる。とくに、特許文献1に記載するように、液化された冷媒を供給して冷媒の気化熱で強制的に冷却させる冷却プレートは、表面温度が著しく低くなって電池ユニットを効率よく冷却できるが、表面温度が低いために結露しやすく、また結露水の発生量も多くなるので、結露水による漏電等の弊害を確実に阻止するのが難しい欠点がある。
The above battery system can reduce electric leakage due to condensed water. However, when the amount of condensed water increases, this causes the battery unit to leak. In particular, as described in
さらに、特許文献1に記載するバッテリシステムは、冷却プレートに冷媒を循環して冷媒の気化熱で強制的に冷却するので冷却システムが複雑で部品コストが高くなる欠点もある。それは、この冷却システムが、コンプレッサで約2MPaと相当な高圧に加圧された液状の冷媒を冷却プレートに供給するので、冷媒を加圧するコンプレッサと、加圧された冷媒を冷却して液化させる熱交換器の凝縮器と、凝縮器で液化された冷媒を断熱膨張させる膨張弁等を必要とするからである。また、この冷却システムは、高圧の冷媒を冷却プレートに供給するので、冷却プレートやその配管の連結部を高圧の冷媒が漏れない構造とする必要があって、組み立てにも手間がかかる欠点がある。したがって、特許文献1のバッテリシステムは、冷却システムが複雑で部品コストと製造コストが高くなる欠点もある。
Furthermore, since the battery system described in
本発明者は、以上の弊害を防止するために、電池ユニットを水密構造の外装ケースに収納し、さらに、冷却プレートを冷媒でなくて冷却水を循環して冷却するバッテリシステムを開発した。このバッテリシステムは、外装ケースを密閉構造として外気の侵入しない構造にできる。さらに、冷却プレートを冷媒の気化熱によらず冷却水で冷却するので、冷却プレートが異常な低温に冷却されない。このため、冷却プレートの表面の結露を著しく少なくできる。また、冷却プレートには加圧された冷媒を供給する必要がないので、冷却プレートの構造や配管の接続を簡単にして部品コストと組み立てコストの両方を低減できる特徴がある。 In order to prevent the above-described adverse effects, the present inventor has developed a battery system in which the battery unit is housed in a watertight outer case and the cooling plate is cooled by circulating cooling water instead of the refrigerant. In this battery system, the outer case can be made a sealed structure so that outside air does not enter. Furthermore, since the cooling plate is cooled by the cooling water regardless of the heat of vaporization of the refrigerant, the cooling plate is not cooled to an abnormally low temperature. For this reason, the condensation on the surface of the cooling plate can be remarkably reduced. In addition, since it is not necessary to supply pressurized refrigerant to the cooling plate, the cooling plate structure and piping connection can be simplified to reduce both component cost and assembly cost.
しかしながら、以上のバッテリシステムは、冷却水が外装ケース内に漏れて、電池ユニットの底部が冷却水に浸漬される状態になると、ショート電流が流れて冷却水を電気分解し、水素ガスが発生する弊害がある。とくに、車両に搭載されるバッテリシステムは、車両が加速し、またはブレーキで減速し、あるいはまた左右に曲がって水平方向に加速度が加わると、重力加速度との合成ベクトルによって、外装ケースに作用する加速度の方向が重力加速度が作用する垂直方向から水平方向にずれて、外装ケースが傾斜する姿勢と同じ状態、すなわち、図35に示すように、実質的に傾斜する状態となって、外装ケース109の底部に溜まった冷却水の漏れ液Rを片方に偏在させて、漏れ液Rの最高液面レベル(Hp)を高くする。この状態になると、漏れて底部に溜まった漏れ液Rが電池ユニット102の底部でよりショートしやすくする。漏れ液Rが電池ユニット102をショートすると、ショート電流は結露水の漏電よりも大きな電流となって電池ユニット102に弊害を与え、また、大きなショート電流が水素ガスを発生させるなどの弊害の原因となる。
However, in the battery system described above, when the cooling water leaks into the outer case and the bottom of the battery unit is immersed in the cooling water, a short current flows to electrolyze the cooling water and generate hydrogen gas. There are harmful effects. In particular, in a battery system mounted on a vehicle, when the vehicle accelerates, decelerates with a brake, or turns to the left and right and acceleration is applied in the horizontal direction, the acceleration acting on the outer case by the combined vector with the gravitational acceleration. Is shifted from the vertical direction in which the gravitational acceleration is applied to the horizontal direction, and the outer case is in the same state as the inclined posture, that is, substantially inclined as shown in FIG. The leakage R of the cooling water accumulated at the bottom is unevenly distributed to one side, and the maximum liquid level (Hp) of the leakage R is increased. In this state, the leaked liquid R that leaks and accumulates at the bottom is more easily short-circuited at the bottom of the
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な構造としながら、結露水による弊害や、冷却プレートに循環させる冷却水の漏れによる弊害を効果的に防止できる車両用のバッテリシステムと、このバッテリシステムを備える電動車両を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、部品コストと製造コストを低減して、安価に多量生産でき、しかも、結露水や冷却水の漏れによる弊害を長期間にわたって確実に防止できるバッテリシステムを提供することにある。
The present invention has been developed for the purpose of solving the above-mentioned drawbacks. An important object of the present invention is to provide a vehicle battery system capable of effectively preventing harmful effects caused by dew condensation water and leakage of cooling water circulating in the cooling plate while having a simple structure, and an electric motor equipped with the battery system. To provide a vehicle.
Another important object of the present invention is to provide a battery system which can reduce the cost of parts and manufacturing, can be mass-produced at low cost, and can reliably prevent harmful effects caused by leakage of condensed water and cooling water over a long period of time. It is to provide.
本発明のバッテリシステムは、外装ケース9と、この外装ケース9に収納している複数の素電池1からなる電池ユニット2と、この電池ユニット2に熱結合状態に配置され、かつ冷却液の冷却機構35に連結されて冷却機構35から内部に循環される冷却液で冷却される冷却プレート3とを備える。このバッテリシステムは、外装ケース9の底部に、外装ケース9の実質的な傾斜姿勢において、電池ユニット2下方の最高液面レベルを低下させる隔壁21を設けた冷却液の液溜部22を設けて、冷却プレート3に循環される冷却液の漏れ液Rを液溜部22に流入させるようにしている。
本明細書において、「外装ケースの実質的な傾斜姿勢」とは、外装ケースが実際に傾斜して傾斜姿勢となる状態だけでなく、実際には外装ケースが傾斜しない状態であっても、走行する車両の慣性によって、外装ケース内の物体に慣性力が作用することで、外装ケースが実際に傾斜するのと同等の状態となることを含む広い意味で使用している。
The battery system according to the present invention includes an
In this specification, the “substantially inclined posture of the outer case” means not only a state in which the outer case is actually inclined to be in an inclined posture, but also a state in which the outer case is not actually inclined. It is used in a broad sense, including the fact that the inertial force acts on the object in the outer case due to the inertia of the vehicle, so that the outer case is in a state equivalent to the actual inclination.
以上のバッテリシステムは、極めて簡単な構造としながら、結露水による弊害や、冷却プレートに循環させる冷却液の漏れによる弊害を効果的に防止できる特徴がある。さらに、以上のバッテリシステムは、車両のアクセルを踏んで加速し、ブレーキを踏んで減速し、さらにハンドルを操作して左右に曲がり、あるいは車両が坂道や両側に傾斜する道路を走行して、水平方向に加速度が作用して、外装ケースが実質的に傾斜する状態となっても、結露水や漏れた冷却液による電池ユニットのショートを効果的に防止できる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、実質的な傾斜姿勢において最高液面レベルを低下させる隔壁のある液溜部を外装ケースの底部に設けて、漏れた冷却液を液溜部に溜めるからである。 The battery system described above is characterized by being able to effectively prevent harmful effects caused by condensed water and leakage due to leakage of cooling liquid circulating in the cooling plate while having an extremely simple structure. Furthermore, the above battery system accelerates by depressing the accelerator of the vehicle, decelerates by depressing the brake, further turns the steering wheel and turns left or right, or runs on a road on which the vehicle tilts or leans on both sides. Even when the acceleration acts in the direction and the outer case is substantially inclined, the battery unit can be effectively prevented from being short-circuited by condensed water or leaked coolant. This is because the battery system described above provides a liquid reservoir with a partition wall that lowers the maximum liquid level in a substantially inclined posture at the bottom of the outer case, and stores the leaked coolant in the liquid reservoir.
本発明のバッテリシステムは、隔壁21を、外装ケース9の底面9Aに上下方向に延びるように設けている上下壁21Aとして、この上下壁21Aの側方であって外装ケース9の底部に液溜部22を設ける構造とすることができる。
このバッテリシステムは、液溜部をより簡単な構造としながら、外装ケースの実質的な傾斜姿勢において、最高液面レベルを低下できる特徴がある。
In the battery system of the present invention, the
This battery system has a feature that the maximum liquid level can be lowered in a substantially inclined posture of the outer case while the liquid reservoir portion has a simpler structure.
以上のバッテリシステムは、隔壁21を、外装ケース9の底面9Aに複数列に設けている上下壁21Aとして、上下壁21Aの側方であって外装ケース9の底部に液溜部22を設けることができる。
以上のバッテリシステムは、外装ケースの実質的な傾斜姿勢において、最高液面レベルを低下でき、しかも、最高液面レベルをより低くできる特徴がある。
In the above battery system, the
The battery system described above is characterized in that the maximum liquid level can be lowered and the maximum liquid level can be lowered in a substantially inclined posture of the outer case.
本発明のバッテリシステムは、冷却プレート3が、クーラントパイプ33を介して冷却機構35に連結される連結端31Aを有し、外装ケース9に複数の冷却プレート3を配置して、各々の冷却プレート3の連結端31Aにはクーラントパイプ33を連結し、クーラントパイプ33と連結端31Aの連結部32を外装ケース9の内部であって、連結部32から液漏れする冷却液を液溜部22に流入させる位置とすることができる。
以上のバッテリシステムは、外装ケース内に複数の冷却プレートを配置しながら、これらの冷却プレートとクーラントパイプとの連結部から液漏れする冷却液を確実に液溜部に流入させることができる。
In the battery system of the present invention, the
In the battery system described above, a plurality of cooling plates are arranged in the outer case, and the coolant that leaks from the connecting portion between these cooling plates and the coolant pipe can be surely flowed into the liquid reservoir.
以上のバッテリシステムは、外装ケース9の中央部に、クーラントパイプ33と連結端31Aとの連結部32を配置して、外装ケース9中央部に一対の上下壁21Aからなる隔壁21を配置し、上下壁21Aの間に液溜部22を設けて、液溜部22の上方に連結部32を配置する構造にできる。
このバッテリシステムは、連結部から漏れた冷却液を、一対の上下壁の間に設けている液溜部に蓄えて、最高液面レベルを低くできる。
In the battery system described above, the
In this battery system, the coolant leaked from the connecting portion can be stored in the liquid reservoir provided between the pair of upper and lower walls, and the maximum liquid level can be lowered.
本発明のバッテリシステムは、冷却プレート3が、クーラントパイプ33を介して冷却機構35に連結される連結端31Aを備えると共に、液溜部22に連結された樋24を備えて、この樋24を液溜部22に向かって下り勾配に傾斜させると共に、この樋24を、クーラントパイプ33と連結端31Aとの連結部32の下方に配置して、連結部32から液漏れする冷却液を、樋24を介して液溜部22に流入させる構造にできる。
以上のバッテリシステムは、連結部から漏れる冷却液を樋で集めて液溜部に流入できるので、液溜部の位置に制約がなく、液溜部を特定の位置に設けることができ、また液溜部の容積を大きくできる特徴がある。
In the battery system of the present invention, the
In the battery system described above, the coolant leaking from the connecting portion can be collected with a scoop and flowed into the liquid reservoir, so there is no restriction on the position of the liquid reservoir, and the liquid reservoir can be provided at a specific position. There is a feature that the volume of the reservoir can be increased.
本発明のバッテリシステムは、隔壁21を、外装ケース9の底板9Aから上方に離して、一部に開口部21bを設けた蓋プレート21Bとし、この蓋プレート21Bと底板9Aとの間に液溜部22を設けることができる。
この液溜部は、隔壁で上面を閉塞する構造とするので、より効果的に最高液面レベルを低くできる特徴がある。とくに、車両が振動して最高液面レベルが高くなるのを確実に阻止できる特徴がある。
In the battery system according to the present invention, the
Since this liquid reservoir has a structure in which the upper surface is closed by a partition wall, there is a feature that the maximum liquid level can be lowered more effectively. In particular, there is a feature that can reliably prevent the vehicle from vibrating and the maximum liquid level from becoming high.
本発明のバッテリシステムは、外装ケース9の中央部に沿って、縦又は横に延びる区画壁23を設けて、この区画壁23の両側に蓋プレート21Bを配置して、各蓋プレート21Bの開口部21bを中央部よりも区画壁23側に接近する位置として、各蓋プレート21Bでもって、区画壁23の両側に液溜部22を設ける構造とすることができる。
このバッテリシステムは、車両が走行して実質的な傾斜姿勢となっても、漏れた冷却液を区画壁の両側に設けた液溜部に蓄えて、最高液面レベルを低くできる特徴がある。
The battery system of the present invention is provided with
This battery system has a feature that even when the vehicle travels and assumes a substantially inclined posture, the leaked coolant can be stored in the liquid reservoirs provided on both sides of the partition wall, and the maximum liquid level can be lowered.
本発明のバッテリシステムは、外装ケース9の底板9Aに凹部17を設け、この凹部17の開口部に蓋プレート21Bの隔壁21を配置して、蓋プレート21Bの隔壁21の下方に液溜部22を設けることができる。
このバッテリシステムは、最高液面レベルをより低くして漏れた冷却液による種々の弊害をより確実に防止できる。
In the battery system of the present invention, a
This battery system can more reliably prevent various harmful effects caused by the leaked coolant by lowering the maximum liquid level.
本発明のバッテリシステムは、連結端31Aにクーラントパイプ33を挿入し、連結端31Aとクーラントパイプ33との間にOリング34を配置して、クーラントパイプ33を連結端31Aに水密構造で連結することができる。
このバッテリシステムは、簡単な構造で、クーラントパイプを連結端に水密に連結できる。
In the battery system of the present invention, the
This battery system has a simple structure and can connect the coolant pipe to the connection end in a watertight manner.
本発明のバッテリシステムは、電池ユニット2と直流に接続されたヒューズ41と、このヒューズ41を介して電池ユニット2の出力側に接続され、かつ外装ケース9に防水構造で固定された出力コネクタ40を備える構造として、出力コネクタ40を液溜部22に配置し、液溜部22に流入される冷却液に出力コネクタ40を浸漬して、電池ユニット2の出力側をショートして、ヒューズ41を電池ユニット2の電力で溶断する構造とすることができる。
このバッテリシステムは、冷却液が漏れて液溜部に蓄えられると、電池ユニットと直列に接続しているヒューズを溶断するので、より安全に使用できる特徴がある。
The battery system of the present invention includes a
This battery system has a feature that, when the coolant leaks and is stored in the liquid reservoir, the fuse connected in series with the battery unit is blown, so that it can be used more safely.
本発明のバッテリシステムは、外装ケース9と、この外装ケース9に収納された複数の素電池1からなる電池ユニット2と、この電池ユニット2に熱結合状態に配置され、かつ内部に冷却液が循環される冷却プレート3とを備える構造とし、さらに、冷却プレート3のプレート部30を外装ケース9内に配置して、連結端31Aを突出する構造とし、さらにまた、連結端31Aを、外装ケース9に設けている貫通孔9aに挿入して外装ケース9の外部に突出する突出部を外部連結部29として、この外部連結部29にクーラントパイプ33を連結し、さらに、プレート部30と外装ケース9内面との間には、貫通孔9aの周囲にパッキン18を配置して、連結端31Aとクーラントパイプ33の連結部32を外装ケース9の外部に配置して、外装ケース9内面の貫通孔9aの周囲とプレート部30との間をパッキン18で防水構造に連結する構造とすることができる。
The battery system according to the present invention includes an
以上のバッテリシステムは、極めて簡単な構造としながら、結露水による弊害や、冷却プレートに循環させる冷却液の漏れによる弊害を効果的に防止できる特徴がある。さらに、以上のバッテリシステムは、冷却液が漏れる連結部を外装ケースの外部に配置するので、冷却液が外装ケースの内部に漏れるのを確実に阻止できる。このため、このバッテリシステムは、車両のアクセルを踏んで加速し、ブレーキを踏んで減速し、さらにハンドルを操作して左右に曲がり、あるいは車両が坂道や両側に傾斜する道路を走行して、水平方向に加速度が作用して、外装ケースが実質的に傾斜する状態となっても、外装ケース内には冷却液が漏れることがなく、漏れ液による電池ユニットのショートを確実に防止できる特徴がある。 The battery system described above is characterized by being able to effectively prevent harmful effects caused by condensed water and leakage due to leakage of cooling liquid circulating in the cooling plate while having an extremely simple structure. Furthermore, in the battery system described above, the connecting portion through which the coolant leaks is disposed outside the outer case, so that it is possible to reliably prevent the coolant from leaking into the outer case. For this reason, this battery system accelerates by stepping on the accelerator of the vehicle, decelerates by stepping on the brake, turns further to the left and right by operating the steering wheel, or runs on the road where the vehicle slopes or leans on both sides. Even when the acceleration acts in the direction and the outer case is substantially inclined, the coolant does not leak into the outer case, and the battery unit can be reliably prevented from being short-circuited by the leaked liquid. .
本発明のバッテリシステムは、外装ケース9に複数の冷却プレート3を配置して、各々の冷却プレート3の外部連結部29を外装ケース9の外側でクーラントパイプ33を連結する構造とすることができる。
このバッテリシステムは、複数の冷却プレートで複数の電池ユニットを効果的に冷却しながら、漏れた冷却液による弊害を確実に防止できる。
In the battery system of the present invention, a plurality of
This battery system can surely prevent the harmful effects caused by the leaked coolant while effectively cooling the plurality of battery units with the plurality of cooling plates.
本発明のバッテリシステムは、クーラントパイプ33を、外部連結部29に挿入して連結する構造とし、さらにクーラントパイプ33と外部連結部29との間にパッキン34を配置して、連結端31Aとクーラントパイプ33とを防水構造に連結する構造とすることができる。
このバッテリシステムは、クーラントパイプを簡単かつ容易に、しかも確実に液漏れしないように連結端に連結できる特徴がある。
The battery system of the present invention has a structure in which the
This battery system has a feature that the coolant pipe can be connected to the connection end in a simple, easy and reliable manner so as not to leak liquid.
本発明のバッテリシステムは、外装ケース9を水密構造に密閉することができる。
以上のバッテリシステムは、極めて簡単な構造としながら、結露水の発生を効果的に阻止できる特徴がある。それは、このバッテリシステムが、電池ユニットを水密構造の外装ケースに収納することで、外気が外装ケースに侵入して、外気に含まれる水分が結露するのを防止できるからである。さらに、以上のバッテリシステムは、部品コストと製造コストを低減して、安価に多量生産でき、しかも、結露水による弊害を長期間にわたって確実に防止できる特徴も実現する。それは、以上のバッテリシステムが、電池ユニットを水密構造の外装ケースに収納して、外装ケースへの外気の侵入を阻止し、冷却プレートを冷媒の気化熱によらず冷却液で冷却するからである。冷却プレートに循環される冷却液は、冷媒に比較して圧力を低くできるので、冷却プレートを簡単な構造にでき、また冷却液を供給する連結部を簡単な構造として簡単に連結できる。
The battery system of the present invention can seal the
The battery system described above has a feature that can effectively prevent the generation of condensed water while having a very simple structure. This is because the battery system accommodates the battery unit in a watertight outer case to prevent the outside air from entering the outer case and the moisture contained in the outside air from condensing. Furthermore, the battery system described above realizes the feature that the parts cost and the manufacturing cost can be reduced, the mass production can be performed at a low cost, and the harmful effects caused by the dew condensation water can be reliably prevented over a long period of time. This is because the battery system described above houses the battery unit in a watertight outer case, prevents the outside air from entering the outer case, and cools the cooling plate with the coolant regardless of the heat of vaporization of the refrigerant. . Since the cooling liquid circulated through the cooling plate can have a lower pressure than the refrigerant, the cooling plate can have a simple structure, and the connecting portion for supplying the cooling liquid can be easily connected as a simple structure.
本発明の電動車両は、以上のいずれかのバッテリシステム90を備えており、このバッテリシステム90から車両を走行させるモータ93に電力を供給して走行するようにしている。
The electric vehicle of the present invention includes any one of the
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための車両用のバッテリシステムとこのバッテリシステムを備える電動車両を例示するものであって、本発明はバッテリシステムと電動車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery system for a vehicle for embodying the technical idea of the present invention and an electric vehicle including the battery system, and the present invention is a battery system and an electric vehicle. Is not specified as below. Furthermore, this specification does not limit the members shown in the claims to the members of the embodiments.
図1ないし図4のバッテリシステムは、外装ケース9と、この外装ケース9に収納している複数の素電池1からなる電池ユニット2と、この電池ユニット2に熱結合状態に配置されて冷却する冷却プレート3とを備える。
The battery system shown in FIGS. 1 to 4 cools an
電池ユニット2は、図5と図6に示すように、複数の素電池1を積層してなる電池積層体7の両端面にエンドプレート4を配置して、一対のエンドプレート4を連結具5で連結している。連結具5は、両端をエンドプレート4に固定して、積層している素電池1を押圧状態に固定している。図の素電池1は角形電池である。電池積層体7は、間に絶縁材のセパレータ6を挟んで角形電池の素電池1を厚さ方向に積層している。素電池1は、リチウムイオン二次電池である。ただし、素電池は、リチウムイオン二次電池には特定されず、ニッケル水素電池などの充電できる全ての電池とすることができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the
素電池1は、正負の電極板を積層している電極体(図示せず)を外装缶に収納して電解液を充填して気密に密閉している。外装缶は、開口部を封口板で気密に閉塞している。外装缶は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工したもので、封口板は正負の電極端子11を絶縁して固定している。金属製の外装缶は熱伝導がよく、電池ユニット2の底面2A又は側面2Bを熱結合面として冷却プレート3の表面に熱結合状態に固定している。
In the
セパレータ6は、プラスチック等の絶縁材で成形しており、互いに積層される素電池1同士を絶縁状態に積層している。このセパレータ6は、各々の素電池1の間に挟着されて、隣接する素電池1を絶縁する。電池ユニット2は、積層している素電池1の電極端子11にバスバー12を固定して、バスバー12でもって素電池1を直列に接続し、あるいは複数の素電池1を並列に接続したものを直列に接続している。電池ユニット2は、素電池1を互いに直列に接続して出力電圧を高くして出力を大きくでき、隣接する素電池1を並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。
The separator 6 is formed of an insulating material such as plastic, and the
バッテリシステムは、電池ユニット2の底面2A又は側面2Bに冷却プレート3を配置して、冷却プレート3で電池ユニット2の素電池1を冷却する。図1、図2、及び図4に示すバッテリシステムは、電池ユニット2を図5に示す姿勢から横倒しの姿勢として、底面2Aに冷却プレート3を配置している。図1、図2、及び図4に示すバッテリシステムは、2列に配置する電池ユニット2の対向する底面2Aの間に、垂直姿勢の冷却プレート3を配置して、冷却プレート3の両面に電池ユニット2を配置している。ただ、図示しないが、バッテリシステムは、電池ユニットを図5に示す姿勢として、電池ユニット2の側面2Bに冷却プレートを配置することもできる。この構造も、2列に配置する電池ユニットの側面の間に垂直姿勢の冷却プレートを配置して、冷却プレートの両面に電池ユニットを配置できる。さらに、図示しないが、バッテリシステムは、電池ユニットを図5に示す姿勢として、電池ユニットの底面に冷却プレートを配置して、すなわち、冷却プレートの上面に電池ユニットを配置して外装ケースに収納することもできる。
In the battery system, the
冷却プレート3は、各々の素電池1の熱結合面に熱結合状態で連結されて各素電池1を冷却する。冷却プレート3は、内部に循環される冷却液で冷却される。冷却プレート3は、内部に冷却液を循環させる冷却液の循環路を設けている。この循環路は、冷却液を循環して冷却プレート3を冷却する。図7と図8の冷却プレート3は、アルミダイキャスト製のプレート部30にステンレス製の金属パイプ31を埋設している。金属パイプ31は両端部をプレート部30から突出して連結端31Aとしている。この冷却プレート3は、ステンレスパイプに循環される冷却液でプレート部30を冷却する。プレート部30は電池ユニット2に熱結合状態に配置されて素電池1を冷却する。このように、冷却液を循環させる金属パイプ31を内蔵する冷却プレート3は、内部での液漏れを確実に阻止できる。また、金属パイプ31をプレート部30に埋設している冷却プレート3は、金属パイプ31とプレート部30と熱伝導に優れ、金属パイプ31に循環される冷却液で効率よくプレート部30を冷却して、素電池1を効率よく冷却できる。また、金属を板状に成形しているプレート部30は熱容量を大きく、素電池1の発熱を効率よく吸収して素電池1の温度上昇を制限できる。また、冷却液の循環を停止した後も、素電池1を冷却することができる。ただ、本発明は、冷却プレートの構造を以上の構造には特定しない。冷却プレートは、たとえば、金属板の表面に金属パイプを固定する構造、あるいは2枚の金属板の間に金属パイプを配置する構造など、冷却液を循環して表面を冷却できる全ての構造とすることができる。
The
冷却プレート3は、図1ないし図3に示すように、クーラントパイプ33を介して冷却機構35に連結される。クーラントパイプ33は金属パイプである。ただ、クーラントパイプは、必ずしも金属パイプとする必要はなく、ゴム状弾性体のホース等、冷却液を循環できる全てのものが使用できる。したがって、この明細書において「パイプ」はホースを含む広い意味に使用する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図9は、冷却プレート3に設けた連結端31Aとクーラントパイプ33との連結構造を示す断面図である。この図の連結構造は、連結端31Aにクーラントパイプ33を挿入し、連結端31Aとクーラントパイプ33との間にOリング34を配置して、水密構造に連結している。この連結構造は、クーラントパイプ33を金属パイプとしてより確実に水密構造に連結端31Aに連結できる。Oリング34を定位置に配置するために、クーラントパイプ33の外側面にリング溝を設け、あるいは連結端31Aの内面にリング溝を設け、このリング溝にOリング34を配置して、位置ずれしない構造にできる。この連結構造は、クーラントパイプ33を挿入して簡単に連結端31Aに連結できる。また、クーラントパイプ33を引き抜いて簡単に外すこともできる。冷却液は、冷媒のように高圧に加圧されないので、以上の図に示す連結構造で簡単に脱着できる。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a connection structure between the connection end 31 </ b> A provided on the
冷却機構35は、クーラントパイプ33を介して冷却プレート3に冷却液を循環して冷却する。冷却機構35は、図1に示すように、冷却液を冷却する熱交換器36と、この熱交換器36で冷却された冷却液を循環する循環ポンプ37と、電池ユニット2の電池温度を検出して循環ポンプ37の運転をコントロールする制御回路38とを備える。この冷却機構35は、制御回路38が温度センサ(図示せず)で電池温度を検出して循環ポンプ37の運転を制御して、冷却プレート3の冷却状態をコントロールする。電池温度が設定温度よりも高くなると、制御回路38は循環ポンプ37を運転する。循環ポンプ37が運転されると、冷却液が冷却プレート3に循環されてこれを冷却する。電池温度が設定温度よりも低くなると、制御回路38は循環ポンプ37の運転を停止する。この状態で冷却液は冷却プレート3に循環されず、冷却プレート3は強制的に冷却されない状態となる。制御回路38は、循環ポンプ37を運転する設定温度を記憶しており、この設定温度で循環ポンプ37の運転をコントロールして、電池温度を設定範囲に制御する。
The
外装ケース9は、内部に外気を換気させない閉鎖構造としている。この外装ケース9は、外気が侵入して、冷却プレート3の表面に結露することがない。このため、冷却プレート3表面の結露水を少なく、あるいはほとんど皆無にできる。さらに、外装ケース9は、冷却プレート3に循環する冷却液が内部に漏れても、これを外部に漏らさない水密構造に密閉している。漏れた冷却液を外部に漏らさないバッテリシステムは、車両の室内に配置できる。また、外部から水が侵入しないので、車両の外部に配置することもできる。
The
冷却液を外部に漏らさない外装ケース9は、ケース内部で冷却液が漏れると、この漏れ液が内部に溜まる。内部に溜まった漏れ液が電池ユニット2に接触すると、素電池1をショートして、大きなショート電流を流す原因となる。複数の素電池1からなる電池ユニット2は、直列に接続している素電池1の外装缶の間に電位差があるからである。素電池1は、内部に収納している電極板(図示せず)を外装缶に接続しており、あるいは電解液を介して外装缶に電気的に接続されるからである。また、素電池1は正負の電極端子11を設けているので、電極端子11が漏れ液に浸漬されても、ショート電流が流れる。漏れ液に電池ユニット2が浸漬されてショート電流が流れると、ショート電流が漏れ液である冷却液を電気分解して水素を発生させるなどの弊害がある。
In the
外装ケース9は、内部に漏れた漏れ液に電池ユニット2が浸漬されてショート電流が流れるのを防止するために、外装ケース9の実質的な傾斜姿勢において、電池ユニット2下方の最高液面レベルを低下させる隔壁21のある液溜部22を底部に設けて、冷却液の漏れ液を液溜部22に流入して溜める構造としている。
The
バッテリシステムは、車両に水平姿勢に外装ケース9を配置しても、車両を加速し、あるいは減速し、あるいはまた左右に曲がるときには、外装ケース9に水平方向の加速度が作用する。水平方向に加速度が働くと、この加速度は重力加速度と合成されて、外装ケース9には鉛直方向から水平方向にずれる加速度が作用する。この状態になると、漏れた冷却液の液面レベルは、外装ケース9を傾斜させるのと同じ姿勢、すなわち、外装ケース9を実質的に傾斜させる状態に変化する。本明細書では、外装ケース9が実際に傾斜する状態だけでなく、外装ケース9がこのような状態となること、すなわち、外装ケース9が傾斜するのと実質的に同等の状態となることを含めて「外装ケース9の実質的な傾斜姿勢」とする。外装ケース9の底部に漏れた冷却液が溜まっていると、図35に示すように、漏れ液Rは片方に偏在されて、液面レベルの最高液面レベル(Hp)を高くする。液面レベルは、外装ケース109の底板109Aからの高さである。図3の外装ケース9は、この状態において、漏れ液の最高液面レベルを低くするために、隔壁21を有する液溜部22を設けて、冷却プレート3に循環される冷却液の漏れ液を液溜部22に流入させる。
In the battery system, even when the
図3の液溜部22は、隔壁21を外装ケース9の底板9Aから上下方向に延びる上下壁21Aとして、上下壁21Aの側方であって外装ケース9の底部に液溜部22を設けている。この図の液溜部22は、上下壁21Aである2列の隔壁21として設けて、2列の隔壁21の間に液溜部22を設けている。この液溜部22は、2列の上下壁21Aからなる隔壁21の間に設けられて、2列の隔壁21の間を開口する形状とする。冷却液は、冷却プレート3とクーラントパイプ33との連結部32から漏れる確率が高い。この図の外装ケース9は、内部に電池ユニット2を左右2列に配置して、2列の電池ユニット2の間にクーラントパイプ33を配管し、クーラントパイプ33を分岐して分岐路33Aを冷却プレート3の連結端31Aに連結している。このバッテリシステムは、冷却プレート3の連結端31Aとクーラントパイプ33の分岐路33Aとの連結部32を、2列の電池ユニット2の間、すなわち外装ケース9の中央部に配置する。2列の電池ユニット2の間に配置される連結部32から漏れる冷却液が液溜部22に漏れなく流入するように、液溜部22は2列の電池ユニット2の間である外装ケース9の中央部に配置されて、連結部32の下方に液溜部22の上方開口部を配置している。この液溜部22は、上下壁21Aからなる隔壁21を、2列の電池ユニット2の対向する外周縁に沿って配置して、2列の電池ユニット2間に配置される連結部32を液溜部22の上方に配置する。この構造のバッテリシステムは、連結部32から漏れる冷却液を確実に液溜部22に流入して、図10に示す実質的な傾斜姿勢において、漏れ液Rの最高液面レベル(Hp)を低くする。
The
さらに、図1に示すバッテリシステムは、クーラントパイプ33を、一方の電池ユニット2の端部と外装ケース9との間(図において右側電池ユニット2の上方)に配管して外装ケース9の外部に引き出している。このバッテリシステムは、クーラントパイプ33全体を液溜部22の上方に配置するために、一方の電池ユニット2(図において右側の電池ユニット2)の外周縁とクーラントパイプ33との間にも配置して、クーラントパイプ33の下方に位置する外装ケース9の中央部と、外装ケース9の一部とに液溜部22を設けている。
Further, in the battery system shown in FIG. 1, the
このバッテリシステムは、冷却液の温度を低くして、クーラントパイプ33の表面に仮に結露しても、この結露水が電池ユニット2に触れることがなく、結露水による弊害をより確実に阻止できる特徴がある。
This battery system is characterized in that even if the temperature of the coolant is lowered and condensation occurs on the surface of the
さらに、図11のバッテリシステムは、外装ケース9の中央部に、2列に設けた上下壁21Aの隔壁21を設けて液溜部22とし、この液溜部22の内部に区画壁23を配置する。区画壁23は、隔壁21に沿って設けられて、区画壁23と隔壁21との間に漏れた冷却液を流入させる。このバッテリシステムは、区画壁23でもって液溜部22を2列に区画するので、連結部32から漏れて液溜部22に流入される漏れ液Rは、図12に示すように、2列に分離して流入される。このため、外装ケース9の実質的な傾斜姿勢において、漏れ液Rの最高液面レベル(Hp)をより低くできる特徴がある。
Further, in the battery system of FIG. 11, the
図13と図14のバッテリシステムは、外装ケース9の底板9Aに複数列の上下壁21Aからなる隔壁21を所定の間隔で設けて、複数に区画している液溜部22を底板9Aに設けている。このバッテリシステムは、図15に示すように、複数の液溜部22に分配して漏れ液Rが蓄えられるので、実質的な傾斜姿勢において、漏れ液Rの最高液面レベル(Hp)をより低くできる。
In the battery system of FIGS. 13 and 14, the
さらに、図16ないし図18に示すバッテリシステムは、外装ケース9の内部に樋24を設けて、この樋24を液溜部22に連結している。樋24は、流入される漏れ液を液溜部22に流すように、液溜部22に向かって下り勾配に傾斜している。樋24は、連結部32から漏れた漏れ液を漏らさず流入できるように、クーラントパイプ33の分岐路33Aを冷却プレート3の連結端31Aに連結している連結部32の下方に配置されて、連結部32から液漏れする漏れ液を受け止めて、下り勾配の傾斜で液溜部22に流入させる。液溜部22は、外形を四角形とする外装ケース9の一辺にある外周壁9Bの内側に配置される。ここに液溜部22を設けるために、外装ケース9の一辺の外周壁9Bと電池ユニット2の側面との間に、上下壁21Aからなる隔壁21を配置して、この隔壁21と外周壁9Bと底板9Aとの間に液溜部22を設けている。
Further, in the battery system shown in FIGS. 16 to 18, a
以上の外装ケース9は、内部に電池ユニット2を2列に配置して、中央部にクーラントパイプ33を配管して、外装ケース9の中央部にクーラントパイプ33と冷却プレート3の連結端31Aを配置する。外装ケース9中央部の連結部32から漏れる冷却液を漏らさず流入させるために、樋24を外装ケース9の中央部であって、2列に配置する電池ユニット2の間に配置している。この構造のバッテリシステムは、連結部32から漏れる冷却液を確実に樋24に落下させて、樋24から液溜部22に供給する。樋24は、液溜部22を形成する隔壁21の上に連結されて、連結部32から漏れる冷却液を液溜部22に流入させる。
The above
さらに、図のバッテリシステムは、樋24の上方に配管しているクーラントパイプ33を、一方の電池ユニット2の端部と外装ケース9との間(図16において右側電池ユニット2の上方)に配管し、上下壁21Aの隔壁21を貫通すると共に、液溜部22から外装ケース9を貫通して外装ケース9の外部に引き出し、突出する先端部を吸入側連結端33Xと排出側連結端33Yとしている。クーラントパイプ33は、水密構造に隔壁21と外装ケース9を貫通するが、この部分の断面図を図19に示している。この図のクーラントパイプ33は、一対の挟着プレート15を互いに平行な姿勢で対向して水密構造に固定している。挟着プレート15を外装ケース9や隔壁21の両面に配置し、挟着プレート15の内面にはOリングなどのパッキン16を配置し、このパッキン16を挟着プレート15と外装ケース9や隔壁21との間に配置して、クーラントパイプ33を外装ケース9の貫通孔9aや隔壁21に水密構造に固定している。樋の上方に配管しているクーラントパイプは、樋を上から下に貫通して樋の下方に配管し、隔壁と外装ケースとを水密構造に貫通して、吸入側連結端と排出側連結端とを外部に突出して設けることもできる。
Further, in the illustrated battery system, the
さらに図20と図21に示すバッテリシステムは、外装ケース9の底板9Aから上方に離して、一部に開口部21bを設けている蓋プレート21Bを隔壁21とし、この蓋プレート21Bと底板9Aとの間に液溜部22を設けている。この図の外装ケース9は、2列の電池ユニット2の間となる外装ケース9の中央部に沿って延びる区画壁23を設けて、区画壁23の両側に蓋プレート21Bの隔壁21を配置している。図に示す蓋プレート21Bは、各々の中央部に位置して開口部21bを設けている。ただ、蓋プレートは、中央部よりも区画壁側、すなわち外装ケースの中央部側に接近する位置に開口部を設ることもできる。
Further, in the battery system shown in FIG. 20 and FIG. 21, the
以上の外装ケース9は、各蓋プレート21Bの隔壁21でもって区画壁23の両側に液溜部22を設けている。このバッテリシステムは、実質的な傾斜姿勢においては、図22に示すように、漏れ液Rを液溜部22に蓄えて、最高液面レベルを低くすることができる。とくに、区画壁23の両側に区画して設けられる液溜部22は、漏れ液Rを分割して蓄えることで、実質的な傾斜姿勢において最高液面レベルをより低くできる。ただ、本発明のバッテリシステムは、必ずしも液溜部を区画壁で区画することなく、外装ケースの底板に連続する液溜部を設けて、実質的な傾斜姿勢において最高液面レベルを低くすることもできる。
The
さらに、図23と図24のバッテリシステムは、外装ケース9の底板9Aに凹部17を設け、この凹部17の開口部に蓋プレート21Bの隔壁21を配置して、この蓋プレート21Bの隔壁21の下方に液溜部22を設けている。蓋プレート21Bの隔壁21は、漏れ液Rを流入させる開口部21bを設けている。このバッテリシステムは、底板9Aの凹部17に液溜部22を設けるので、ここに漏れ液Rを蓄えることで、実質的な傾斜姿勢において、漏れ液Rの最高液面レベルをより低くできる。それは、電池ユニット2を収納する部分の底板9Aよりも下方に液溜部22を配置するからである。
Further, in the battery system of FIGS. 23 and 24, a
図25ないし図28のバッテリシステムは、冷却プレート3のプレート部30に連結端31Aを突出するように設けている。冷却プレート3は、プレート部30を電池ユニット2の素電池1に熱結合状態として外装ケース9内に配置して、連結端31Aを外装ケース9に設けている貫通孔9aに挿入して、外装ケース9の外部に突出する突出部を外部連結部29としている。外部連結部29には、冷却液を循環させるクーラントパイプ33を連結して、クーラントパイプ33を介して冷却プレート3に冷却液を循環する。
The battery system of FIGS. 25 to 28 is provided with a connecting
図25と図26に示すバッテリシステムは、冷却プレート3から水平方向に突出する連結部31Aを、外装ケース9の外周壁9Bに貫通させて外部に突出させている。このバッテリシステムは、外装ケース9の外周壁9Bに沿ってクーラントパイプ33を配置している。
In the battery system shown in FIGS. 25 and 26, a connecting
また、図27と図28に示すバッテリシステムは、図29に示すように、冷却プレート3から下向きに連結部31Aを突出させており、この連結端31Aを外装ケース9の底板9Aに貫通させて外部に突出させている。このバッテリシステムは、外装ケース9の下面側において、底板9Aに沿ってクーラントパイプ33を配置している。
In the battery system shown in FIGS. 27 and 28, as shown in FIG. 29, a connecting
外装ケース9の貫通孔9aを水密構造に密閉するために、図30の断面図に示すように、冷却プレート3のプレート部30と外装ケース9内面との間には、貫通孔9aの周囲にパッキン18を配置している。パッキン18は、プレート部30と外装ケース9との間に挟まれて、貫通孔9aを外装ケース9の内側で水密構造に密閉する。このバッテリシステムは、冷却プレート3の外部連結部29とクーラントパイプ33との連結部32を外装ケース9の外部に配置して、貫通孔9aを外装ケース9の内側に配置するパッキン18で水密構造に密閉する。この構造は、連結部32から漏れる冷却液を外装ケース9の外部に漏らし、また、貫通孔9aをパッキン18で水密構造に密閉するので、漏れた冷却液が外装ケース9の内部に侵入して、電池ユニット2に弊害を与えることがない。外装ケース9の貫通孔9aは、図28に示すように、外装ケース9の底板9Aに設けることができ、あるいは、図25と図26に示すように、外装ケース9の外周壁9Bに設けることができ、あるいは、図示しないが、外装ケースの天板に設けることができる。
In order to seal the through
冷却液で電池ユニット2を冷却するバッテリシステムは、漏れた冷却液が出力端子11をショートすると特に大きなショート電流が流れる。この弊害を防止するバッテリシステムは、冷却液が漏れたことを検出する漏電センサを備え、この漏電センサで漏電を検出すると、電池ユニットの出力側に接続しているコンタクタをオフ状態に切り換える。このバッテリシステムは、漏電センサと漏電センサで漏電を検出する状態でコンタクタを切り換えるコントロール回路を設ける必要があって回路構成が複雑になる。
In the battery system that cools the
図31の垂直断面図と図32のブロック図に示すバッテリシステムは、電池ユニット2と出力コネクタ40との間にヒューズ41を接続している。出力コネクタ40は、外装ケース9に防水構造で固定されている。出力コネクタ40は、図示しないが、絶縁材の本体部に金属端子を水密構造に固定している。プラスチック製の本体部に金属端子をインサート成形して水密構造に固定できる。金属端子は、本体部を内外に貫通して、内側と外側に露出し、内側の露出部を電池ユニット2の正負の出力側に接続する一対の接続端子として、外側の露出部をバッテリシステムを外部の機器に接続するための出力端子としている。本体部は、外装ケース9に設けた貫通孔9bに水密構造に固定されて、内側に露出する接続端子を液溜部22に配置している。
In the battery system shown in the vertical sectional view of FIG. 31 and the block diagram of FIG. 32, a
本体部の内側に露出する一対の接続端子は互いに対向して液溜部22に配設されて、液溜部22の漏れ液Rに浸漬される状態では、漏れ液Rを通じて電池ユニット2の出力側をショートし、このショート電流でヒューズ41を溶断する。電池ユニット2のショート電流は、漏れ液Rに浸漬される一対の接続端子間の電気抵抗と、電池ユニット2の出力電圧で特定され、接続端子間の電気抵抗を小さく、電池ユニット2の出力電圧を高くして大きくなる。接続端子間の電気抵抗は、接続端子間の間隔を狭くし、かつ漏れ液Rとの接触面積を大きくして小さくなる。ショート電流でヒューズ41を溶断するために、一対の接続端子は、液溜部22に流入される漏れ液Rに浸漬される状態では、ヒューズ41に溶断電流よりも大きな電流を流すことができる形状、すなわち、漏れ液Rとの接触面積と対向する間隔とを特定している。
The pair of connection terminals exposed to the inside of the main body are disposed in the
以上のバッテリシステムは、液溜部22に漏れた冷却液が流入されると、出力コネクタ40の正負の接続端子を漏れ液Rに浸漬し、正負の接続端子を漏れ液Rに浸漬し、一対の接続端子を介して電池ユニット2の出力側をショートしてヒューズ41を溶断する。ショート電流は、図32の矢印で示すように、電池ユニット2→ヒューズ41→出力コネクタ40の接続端子間→オン状態のコンタクタ42→電池ユニット2にループするように流れてヒューズ41を溶断する。ヒューズ41が溶断されると、出力コネクタ40の出力端子には電池ユニット2の出力電圧が出力されなくなる。したがって、冷却液の漏れを検出して、コンタクタ42をオフに切り換える複雑な制御回路を設けることなく、冷却液が漏れる状態では、出力端子の出力を遮断できる。
In the battery system described above, when the coolant leaked into the
図1ないし図4に示すバッテリシステムは、以下の工程で組み立てられる。
(1)図6に示すように、複数の素電池1を積層して電池積層体7とする。複数の素電池1は、互いに隣接する素電池1の間にセパレータ6が介在するように積層される。
(2)図6に示すように、電池積層体7の両端面にエンドプレート4を配置して、一対のエンドプレート4を連結具5で連結して電池ユニット2とする。電池ユニット2は、互いに積層された素電池1の電極端子11をバスバー12で所定の接続状態に接続される。
(3)図4に示すように、複数の素電池1が積層された電池ユニット2の底面2Aに冷却プレート3を配置する。このとき、2列に配置する電池ユニット2の対向する底面2Aの間に、垂直姿勢の冷却プレート3を配置して、冷却プレート3の両面に電池ユニット2を配置する。
(4)冷却プレート3が連結された電池ユニット2を外装ケース9に収納する。冷却プレート3が連結された電池ユニット2は、複数列に並べて所定の配列で外装ケース9に配置される。この外装ケース9は、クーラントパイプ33が定位置に配置されている。クーラントパイプ33は、図1に示すように、一端が外装ケース9の外部に引き出されて、吸入側連結端33Xと排出側連結端33Yとしている。
(5)冷却プレート3の連結端31Aにクーラントパイプ33を連結する。クーラントパイプ33は、分岐部33Aが連結端31Aに挿入されて互いに連結される。
(6)クーラントパイプ33の吸入側連結端33Xと排出側連結端33Yに冷却機構35を連結する。
The battery system shown in FIGS. 1 to 4 is assembled in the following steps.
(1) As shown in FIG. 6, a plurality of
(2) As shown in FIG. 6, the
(3) As shown in FIG. 4, the
(4) The
(5) The
(6) The
以上のバッテリシステムは、車載用の電源として利用できる。バッテリシステムを搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、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が利用でき、これらの車両の電源として使用される。 The above battery system can be used as an in-vehicle power source. As a vehicle equipped with a battery system, an electric vehicle such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor, or an electric vehicle that runs only with a motor can be used and used as a power source for these vehicles. .
(ハイブリッド自動車用バッテリシステム)
図33は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車にバッテリシステムを搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステム90を搭載した車両HVは、車両HVを走行させるエンジン96及び走行用のモータ93と、モータ93に電力を供給するバッテリシステム90と、バッテリシステム90の電池を充電する発電機94と、エンジン96、モータ93、バッテリシステム90、及び発電機94を搭載してなる車両本体91と、エンジン96又はモータ93で駆動されて車両本体91を走行させる車輪97とを備えている。バッテリシステム90は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。車両HVは、バッテリシステム90の電池を充放電しながらモータ93とエンジン96の両方で走行する。モータ93は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両HVを走行させる。モータ93は、バッテリシステム90から電力が供給されて駆動する。発電機94は、エンジン96で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム90の電池を充電する。
(Battery system for hybrid vehicles)
FIG. 33 shows an example in which a battery system is mounted on a hybrid vehicle that runs with both an engine and a motor. A vehicle HV equipped with the
(電気自動車用バッテリシステム)
また、図34は、モータのみで走行する電気自動車にバッテリシステムを搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステム90を搭載した車両EVは、車両EVを走行させる走行用のモータ93と、このモータ93に電力を供給するバッテリシステム90と、このバッテリシステム90の電池を充電する発電機94と、モータ93、バッテリシステム90、及び発電機94を搭載してなる車両本体91と、モータ93で駆動されて車両本体91を走行させる車輪97とを備えている。バッテリシステム90は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。モータ93は、バッテリシステム90から電力が供給されて駆動する。発電機94は、車両EVを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム90の電池を充電する。
(Battery system for electric vehicles)
FIG. 34 shows an example in which a battery system is mounted on an electric vehicle that runs only with a motor. A vehicle EV equipped with the
本発明のバッテリシステムは、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源として好適に利用できる。 The battery system of the present invention can be suitably used as a power source for a motor that drives a vehicle such as a hybrid car, a plug-in hybrid car, or an electric vehicle.
1…素電池
2…電池ユニット 2A…底面
2B…側面
3…冷却プレート
4…エンドプレート
5…連結具
6…セパレータ
7…電池積層体
9…外装ケース 9A…底板
9B…外周壁
9a…貫通孔
9b…貫通孔
11…電極端子
12…バスバー
15…挟着プレート
16…パッキン
17…凹部
18…パッキン
21…隔壁 21A…上下壁
21B…蓋プレート
21b…開口部
22…液溜部
23…区画壁
24…樋
29…外部連結部
30…プレート部
31…金属パイプ 31A…連結端
32…連結部
33…クーラントパイプ 33A…分岐路
33X…吸入側連結端
33Y…排出側連結端
34…Oリング
35…冷却機構
36…熱交換機
37…循環ポンプ
38…制御回路
40…出力コネクタ
41…ヒューズ
42…コンタクタ
90…バッテリシステム
91…車両本体
93…モータ
94…発電機
95…DC/ACインバータ
96…エンジン
97…車輪
102…電池ユニット
109…外装ケース 109A…底板
HV…車両
EV…車両
R…漏れ液
DESCRIPTION OF
2B ...
9B ... Outer wall
9a ... through hole
9b ... Through-
21B ... Lid plate
21b ... Opening
33X ... Suction side connection end
33Y ... discharge side connection end 34 ... O-
Claims (6)
前記電池ユニットに熱結合状態に配置される冷却プレートであって、冷却液が冷却プレートの内部を循環するように前記冷却プレートが冷却機構に連結されている、該冷却プレートと、
前記電池ユニットおよび前記冷却プレートを収納する外装ケースであって、前記外装ケースが該外装ケースの底面の内側に上下方向に延びるように設けられた複数の上下壁を有している、該外装ケースと、を備え、
前記複数の上下壁は、前記電池ユニットの下方に位置する複数列の隔壁を含むとともに、隣接する隔壁の間に、それぞれ、液溜部が形成されており、
前記複数列の隔壁は、該隔壁の先端と前記電池ユニットの下面の間に空間が形成され、該空間によって隣接する液溜部同士が連通されていることを特徴とするバッテリシステム。 A battery unit including a plurality of unit cells ;
Wherein a cooling plate that will be disposed in thermally coupled state in the battery unit, the cooling plate to the cooling liquid circulating inside the cooling plate is connected to the cooling mechanism, and said cooling plate,
An outer case for housing the battery unit and the cooling plate, wherein the outer case has a plurality of upper and lower walls provided so as to extend vertically inside the bottom surface of the outer case. And comprising
The plurality of upper and lower walls include a plurality of rows of partition walls positioned below the battery unit, and a liquid reservoir is formed between adjacent partition walls,
The plurality of rows of partition walls have a space formed between a tip of the partition walls and a lower surface of the battery unit, and adjacent liquid reservoirs communicate with each other by the space .
前記冷却プレートは、前記クーラントパイプが連結される連結端を有しており、
前記連結端と前記クーラントパイプとの連結部が前記外装ケースの内部に位置していることを特徴とする請求項1に記載されるバッテリシステム。 Furthermore, a coolant pipe that connects the cooling plate and the cooling mechanism is provided,
The cooling plate has a connecting end to which the coolant pipe is connected ;
The battery system according to claim 1, wherein a connecting portion between the connecting end and the coolant pipe is located inside the exterior case.
前記樋が前記液溜部に向かって下り勾配に傾斜されると共に、この樋は、前記クーラントパイプと前記連結端との連結部の下方に配置されて、前記連結部から液漏れする冷却液が前記樋を介して前記液溜部に流入されるようにした請求項1または2に記載されるバッテリシステム。 Comprising a linked trough before Symbol liquid reservoir,
The scissors are inclined downward toward the liquid reservoir, and the scissors are disposed below the connecting portion between the coolant pipe and the connecting end, and the coolant that leaks from the connecting portion The battery system according to claim 1 or 2, wherein the battery system is configured to flow into the liquid reservoir through the tub.
前記出力コネクタは前記複数の液溜部のうちの一つに配置され、
前記出力コネクタが配置されている液溜部に流入される冷却液が出力コネクタで電池ユ
ニットの出力側をショートして前記ヒューズを電池ユニットの電力で溶断するようにした請求項1ないし3のいずれかに記載されるバッテリシステム。 Furthermore, the battery unit and a fuse connected to the direct current, connected to the output side of the battery unit through the fuse, and provided with an output connector fixed to the exterior case with a waterproof structure,
The output connector is disposed in one of the plurality of liquid reservoirs,
It claims 1 and so as to blow the fuse by shorting the output side of the battery unit in coolant output connector flowing into the liquid reservoir of the output connector is located at a power of the battery unit either 3 A battery system described in
前記バッテリシステムが車両を走行させるモータに電力を供給するようにした電動車両。 An electric vehicle comprising the battery system according to any one of claims 1 to 5 ,
An electric vehicle in which the battery system supplies power to a motor that drives the vehicle.
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