JP7200907B2 - Energy storage stack cooling structure and energy storage stack cooling system - Google Patents
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Description
本開示は、蓄電スタックの冷却構造および蓄電スタックの冷却システムに関する。 The present disclosure relates to a cooling structure for an electricity storage stack and a cooling system for an electricity storage stack.
電気自動車やハイブリッド自動車においては、モータに電力を供給するための蓄電装置として電池パックが搭載されている。電池パックは、複数の単電池が所定の配列方向に並んで配置された蓄電スタックとしての電池スタックと、当該電池スタックを収容する収容ケースとを備えている。電池スタックは、温度が上昇することにより、出力特性が低下するため、収容ケース内では電池スタックの冷却が行なわれる。 2. Description of the Related Art Electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with a battery pack as a power storage device for supplying electric power to a motor. A battery pack includes a battery stack as a power storage stack in which a plurality of cells are arranged side by side in a predetermined arrangement direction, and a storage case that stores the battery stack. As the temperature of the battery stack rises, the output characteristics of the battery stack deteriorate, so the battery stack is cooled in the storage case.
特開2014-135237号公報(特許文献1)には、電池スタックを冷却する冷却構造が開示されている。特許文献1に開示の冷却構造にあっては、電池スタックを冷却するための冷媒が単電池の配列方向に沿って流れる冷媒供給流路に直交するように、互いに隣り合う単電池の間に冷媒流路が設けられている。また、上記配列方向における電池スタックの両側には第1エンドプレートおよび第2エンドプレートが配置されており、第1エンドプレートは、上記冷媒供給流路の入口側に配置されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2014-135237 (Patent Document 1) discloses a cooling structure for cooling a battery stack. In the cooling structure disclosed in Patent Document 1, the coolant for cooling the cell stack is disposed between the adjacent unit cells so as to intersect perpendicularly with the coolant supply flow path that flows along the direction in which the cells are arranged. A flow path is provided. A first end plate and a second end plate are arranged on both sides of the cell stack in the arrangement direction, and the first end plate is arranged on the inlet side of the coolant supply channel.
第1エンドプレートは、上記配列方向において蓄電スタックの一端と対向する本体部と、当該本体部から上記配列方向に沿って延在する分流板とを含んでおり、本体部と分流板の接続部には、上記冷媒を取り込む開口部が設けられている。分流板は、上記冷媒供給路内において配列方向の一方側に配置された一部の単電池に面する分流空間を形成し、開口部から分流空間に取り込まれた冷媒を、上記一部の単電池間に形成された冷媒流路に向かわせる。これにより、冷媒が流れにくくなる電池スタックの一端側に冷媒を流すことができる。 The first end plate includes a main body facing one end of the storage stack in the arrangement direction, and a flow dividing plate extending from the main body along the arrangement direction. is provided with an opening for taking in the coolant. The flow division plate forms a flow division space facing some of the cells arranged on one side in the arrangement direction in the coolant supply path, and the refrigerant taken into the flow division space from the opening is diverted to the some of the cells. It is directed to the coolant channel formed between the cells. As a result, the coolant can flow to the one end side of the battery stack where it is difficult for the coolant to flow.
しかしながら、特許文献1に開示の電池スタックの冷却構造にあっては、第1エンドプレートの本体部および第2エンドプレートの本体部は、隣接する単電池に密着するように配置される。このため、第1エンドプレートの本体部と単電池との間、および第2エンドプレートと単電池との間には、冷媒が流れる冷媒流路が形成されない。これにより、配列方向における両端に位置する単電池においては、配列方向に対向する一対の側面部のうちの片側のみが冷却され、その他の単電池においては、一対の側面部の両方が冷却される。この結果、上記配列方向の両端に配置された単電池の温度がその他の単電池の温度よりも高くなる。このような場合には、電池スタックの温度がばらつくとともに、蓄電スタックの両側の温度が高くなるため、電池スタックの温度管理が複雑となってしまう。 However, in the battery stack cooling structure disclosed in Patent Document 1, the body portion of the first end plate and the body portion of the second end plate are arranged so as to be in close contact with the adjacent unit cells. For this reason, coolant flow paths through which the coolant flows are not formed between the main body portion of the first end plate and the cell and between the second end plate and the cell. As a result, only one side of the pair of side surfaces facing the array direction is cooled in the unit cells positioned at both ends in the array direction, and both of the pair of side surface portions are cooled in the other unit cells. . As a result, the temperature of the unit cells arranged at both ends in the arrangement direction becomes higher than the temperature of the other unit cells. In such a case, temperature control of the battery stack becomes complicated because the temperature of the battery stack varies and the temperature on both sides of the power storage stack increases.
本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、蓄電スタックの温度ばらつきを抑制しつつ、蓄電スタックの温度を管理しやすい蓄電スタックの冷却構造および蓄電スタックの冷却システムを提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide an electricity storage stack cooling structure and an electricity storage stack that can easily manage the temperature of the electricity storage stack while suppressing variations in the temperature of the electricity storage stack. to provide a cooling system for
本開示に基づく蓄電スタックの冷却構造は、所定の配列方向に配列された複数の蓄電セルを含む蓄電スタックと、上記配列方向において上記蓄電スタックの両外側に配置された第1エンドプレートおよび第2エンドプレートと、上記配列方向に沿って設けられ、上記配列方向において上記蓄電スタックの一端側から他端側に向けて冷媒を供給するための冷媒供給経路と、互いに隣り合う2つの上記蓄電セルの間の隙間にそれぞれに設けられ、上記冷媒供給経路に連通する複数の第1経路と、を備える。上記第1エンドプレートは、上記蓄電スタックの上記一端との間の隙間に上記冷媒供給経路に連通する第2経路が形成されるように構成されている。上記第2エンドプレートは、上記蓄電スタックの上記他端との間の隙間に上記冷媒供給経路に連通する第3経路が形成されるように構成されている。上記複数の第1経路、上記第2経路、および上記第3経路は、上記冷媒によって上記蓄電スタックを冷却する際に、上記一端側に配置された上記蓄電セルの温度よりも上記他端側に配置された上記蓄電セルの温度が高くなる温度分布を上記蓄電スタックが有するように構成されている。 An electricity storage stack cooling structure based on the present disclosure includes an electricity storage stack including a plurality of electricity storage cells arranged in a predetermined arrangement direction, first end plates and second end plates arranged on both outer sides of the electricity storage stack in the arrangement direction. an end plate, a coolant supply path provided along the arrangement direction for supplying a coolant from one end side to the other end side of the electric storage stack in the arrangement direction, and two adjacent electric storage cells. and a plurality of first paths respectively provided in the gaps between them and communicating with the coolant supply path. The first end plate is configured such that a second path communicating with the coolant supply path is formed in a gap between the first end plate and the one end of the electricity storage stack. The second end plate is configured such that a third path communicating with the coolant supply path is formed in a gap between the second end plate and the other end of the electricity storage stack. The plurality of first paths, the second path, and the third path are configured such that when the electric storage stack is cooled by the refrigerant, the temperature of the electric storage cell arranged on the one end side is lower than the temperature on the other end side. The electric storage stack is configured to have a temperature distribution in which the temperature of the arranged electric storage cells increases.
上記構成を有することにより、配列方向に沿って並んで配置される複数の蓄電セルの各々において、配列方向における両側に冷媒が通過可能な経路が形成される。これにより、複数の蓄電セルの各々を配列方向における両側から冷却することができる。この結果、配列方向における蓄電スタックの一端側から他端側にかけて温度がばらつくことを抑制することができる。 With the above configuration, paths through which the coolant can pass are formed on both sides in the arrangement direction in each of the plurality of energy storage cells arranged side by side in the arrangement direction. Thereby, each of the plurality of storage cells can be cooled from both sides in the arrangement direction. As a result, it is possible to suppress variations in temperature from one end side to the other end side of the electric storage stack in the arrangement direction.
さらに、蓄電スタックを冷媒によって冷却する際に、配列方向における蓄電スタックの一端側に配置された蓄電セルの温度よりも配列方向における蓄電スタックの他端側に配置された蓄電セルの温度が高くなる温度分布を上記蓄電スタックが有するように、複数の第1経路、第2経路および第3経路が構成されることにより、冷媒の供給方向の下流となる蓄電スタックの他端に配置された蓄電セルの温度が最も高くなる。このため、蓄電スタックの他端に配置された蓄電セルの温度が、所定の基準温度を上回らないように管理することにより、他の蓄電セルの温度も当該基準温度を上回らなくなる。これにより、蓄電スタックの温度を管理しやすくなる。 Furthermore, when the electricity storage stack is cooled by the coolant, the temperature of the electricity storage cell arranged on the other end side of the electricity storage stack in the arrangement direction becomes higher than the temperature of the electricity storage cell arranged on the one end side of the electricity storage stack in the arrangement direction. A plurality of first paths, second paths, and third paths are configured such that the electricity storage stack has a temperature distribution, so that the electricity storage cell is arranged at the other end of the electricity storage stack downstream in the coolant supply direction. temperature is the highest. Therefore, by managing the temperature of the storage cell arranged at the other end of the storage stack so as not to exceed the predetermined reference temperature, the temperature of the other storage cells also does not exceed the reference temperature. This makes it easier to manage the temperature of the power storage stack.
上記本開示に基づく蓄電スタックの冷却構造にあっては、上記第3経路の入口面積は、上記第2経路の入口面積よりも小さくてもよい。 In the power storage stack cooling structure based on the present disclosure, the inlet area of the third path may be smaller than the inlet area of the second path.
上記構成によれば、冷媒の供給方向の上流側に位置する第2経路よりも、冷媒の供給方向の下流側に位置する第3経路の方が、冷媒は進入しにくくなる。このため、蓄電スタックの他端に配置された蓄電セルの温度を容易に最も高くすることができ、温度管理が容易となる。 According to the above configuration, it is more difficult for the coolant to enter the third path located on the downstream side in the coolant supply direction than the second path located on the upstream side in the coolant supply direction. Therefore, the temperature of the storage cell arranged at the other end of the storage stack can be easily maximized, and temperature management is facilitated.
上記本開示に基づく蓄電スタックの冷却構造にあっては、上記第1エンドプレートは、上記蓄電スタックの上記一端に対向する第1対向壁部と、上記第1対向壁部に接続され、上記蓄電スタックの上記一端に位置する上記蓄電セルに上記冷媒供給経路側から対向する第2対向壁部と、を含んでいてもよい。上記第2対向壁部には、上記第1対向壁部と上記蓄電スタックの上記一端との間の隙間と上記冷媒供給経路とを連通させるための開口部が設けられていることが好ましい。上記第2エンドプレートは、上記蓄電スタックの上記他端に対向する第3対向壁部を含んでいてもよい。上記第3対向壁部は、第1壁部と、上記冷媒供給経路側において上記第1壁部に接続され、上記配列方向において上記第1壁部よりも上記蓄電スタックの上記他端側に近づくように設けられた第2壁部とを有していてもよい。この場合には、上記第2壁部と上記蓄電スタックの上記他端との間の隙間を介して、上記第1壁部と上記蓄電スタックの上記他端との間の隙間と上記冷媒供給経路とが連通することが好ましく、上記配列方向における上記第2壁部と上記蓄電スタックの上記他端との間の距離は、上記配列方向における上記開口部の幅よりも短いことが好ましい。 In the power storage stack cooling structure based on the present disclosure, the first end plate is connected to a first opposing wall portion facing the one end of the power storage stack and to the first opposing wall portion, A second facing wall facing the storage cell located at the one end of the stack from the coolant supply path side may be included. It is preferable that the second opposing wall portion is provided with an opening for communicating a gap between the first opposing wall portion and the one end of the electricity storage stack and the coolant supply path. The second end plate may include a third facing wall facing the other end of the electricity storage stack. The third opposing wall portion is connected to the first wall portion and to the first wall portion on the refrigerant supply path side, and is closer to the other end side of the power storage stack than the first wall portion in the arrangement direction. A second wall portion may be provided so as to. In this case, the gap between the first wall portion and the other end of the electricity storage stack and the coolant supply path are interposed through the gap between the second wall portion and the other end of the electricity storage stack. Preferably, the distance between the second wall portion and the other end of the electricity storage stack in the arrangement direction is shorter than the width of the opening in the arrangement direction.
上記構成によっても、上記開口部から第2経路に冷媒が進入するよりも、上記第2壁部と蓄電スタックの他端との間の隙間を通って第3経路に冷媒が進入しにくくなる。このため、蓄電スタックの他端に配置された蓄電セルの温度を容易に最も高くすることができ、温度管理が容易となる。 Also with the above configuration, the coolant is less likely to enter the third path through the gap between the second wall portion and the other end of the power storage stack than the coolant enters the second path through the opening. Therefore, the temperature of the storage cell arranged at the other end of the storage stack can be easily maximized, and temperature management is facilitated.
上記本開示に基づく蓄電スタックの冷却構造は、上記第1エンドプレートが位置する上記冷媒供給経路の一端側に挿入される冷媒ダクトをさらに備えていてもよい。上記第1エンドプレートは、上記冷媒ダクトの挿入方向と反対方向に向けて突出する突出部を有していてもよい。この場合には、上記冷媒ダクトは、上記冷媒ダクトの先端側が上記第2経路の入口部を閉塞しないように上記突出部に突き当たり可能に設けられたストッパーを有することが好ましい。 The power storage stack cooling structure according to the present disclosure may further include a coolant duct inserted into one end side of the coolant supply path where the first end plate is located. The first end plate may have a protrusion that protrudes in a direction opposite to the direction of insertion of the coolant duct. In this case, it is preferable that the refrigerant duct has a stopper provided so as to be able to abut against the projecting portion so that the distal end side of the refrigerant duct does not block the inlet portion of the second path.
上記構成によれば、冷媒ダクトを挿入する際に、冷媒ダクトの先端側が第2経路の入口部を閉塞することを防止することができる。これにより、配列方向における蓄電スタックの一端側に配置された蓄電セルの温度が上昇することを防止し、蓄電スタックの温度がばらつくことを抑制することができる。 According to the above configuration, when inserting the refrigerant duct, it is possible to prevent the tip side of the refrigerant duct from blocking the inlet portion of the second path. As a result, it is possible to prevent the temperature of the storage cells arranged on the one end side of the storage stack in the arrangement direction from rising, and to suppress the variation in the temperature of the storage stack.
本開示の蓄電スタックの冷却システムは、上記の冷却構造と、上記冷媒供給経路に上記冷媒を供給する冷媒供給源と、上記冷媒供給源の動作を制御する制御部と、上記蓄電スタックの上記他端に位置する上記蓄電セルの温度を測定する温度計と、を備える。上記制御部は、上記温度計により測定された温度が所定の温度以上となった場合に、上記冷媒の供給量が増加するように上記冷媒供給源の動作を制御する。 A cooling system for an electricity storage stack of the present disclosure includes: the cooling structure; a coolant supply source that supplies the coolant to the coolant supply path; a thermometer for measuring the temperature of the storage cell located at the end. The control unit controls the operation of the coolant supply source so that the amount of coolant supplied increases when the temperature measured by the thermometer reaches or exceeds a predetermined temperature.
上記構成によれば、最も温度が高くなる蓄電セルのみの温度を温度計にて測定するため、温度計の個数を最小限にしつつ、温度計の測定結果に基づいて蓄電スタックの冷却制御を行なうことができる。 According to the above configuration, since the temperature of only the storage cell with the highest temperature is measured by the thermometer, the cooling control of the storage stack is performed based on the measurement result of the thermometer while minimizing the number of thermometers. be able to.
本開示によれば、蓄電スタックの温度ばらつきを抑制しつつ、蓄電スタックの温度を管理しやすい蓄電スタックの冷却構造および蓄電スタックの冷却システムを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an electricity storage stack cooling structure and an electricity storage stack cooling system that facilitate control of the temperature of the electricity storage stack while suppressing variations in the temperature of the electricity storage stack.
以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiments shown below, the same or common parts are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will not be repeated.
図1は、実施の形態に係る蓄電スタックの冷却構造が搭載された車両を示す模式図である。図1に示すように、車両1には、蓄電スタックの冷却構造10が搭載されている。当該車両1は、モータとエンジンとの少なくとも一方の動力を用いて走行可能なハイブリッド車両、または、電気エネルギによって得られた駆動力で走行する電動車両である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a vehicle equipped with a cooling structure for an electricity storage stack according to an embodiment. As shown in FIG. 1 , a vehicle 1 is equipped with a cooling
蓄電スタックの冷却構造10は、蓄電モジュール2と、収容ケース3と、後述する冷媒供給経路6と、冷媒ダクト4と、を備える。蓄電スタックの冷却構造10は、蓄電モジュール2に具備される後述する蓄電スタック20を冷却するための構造である。
The cooling
蓄電モジュール2は、収容ケース3内に収容されている。蓄電モジュール2と収容ケース3との間には、冷媒が供給される冷媒供給経路6が形成されている。冷媒ダクト4は、冷媒供給経路6の一端側に挿入されている。冷媒ダクト4は、冷媒供給源5に接続されており、当該冷媒供給源5から冷媒が供給される。冷媒供給源5から供給された冷媒は、冷媒ダクト4を通って冷媒供給経路6に供給される。冷媒供給源5は、たとえば送風機であり、この場合には冷媒は冷却風となる。なお、冷媒としては、他の冷媒ガスを用いてもよい。
The
冷媒供給経路6に供給された冷媒は、蓄電スタック20を冷却した後に、収容ケース3に接続された排気ダクト(不図示)から排気される。
The coolant supplied to the
図2は、実施の形態に係る蓄電スタックの冷却構造を具備した冷却システムを示す概略斜視図である。図2を参照して、実施の形態に係る蓄電スタックの冷却構造10および蓄電スタックの冷却システム100の詳細について説明する。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a cooling system provided with a cooling structure for an electricity storage stack according to an embodiment. Referring to FIG. 2, the details of the power storage
図2に示すように、蓄電スタックの冷却構造10は、2つの蓄電モジュール2を備える。2つの蓄電モジュール2は、後述する蓄電スタック20の幅方向(図2中DR2方向)に並んで配置されている。なお、蓄電モジュール2の個数は、2つに限定されず、単数でもよいし、3つ以上であってもよい。
As shown in FIG. 2 , the storage
蓄電モジュール2は、蓄電スタック20、第1エンドプレート31、第2エンドプレート32、および複数の拘束部材40を備える。蓄電モジュール2は、第1エンドプレート31および第2エンドプレート32によって蓄電スタック20を挟み込み拘束部材40で拘束したものである。
The
蓄電スタック20は、所定の配列方向(DR1方向)に並んで配置される複数の蓄電セル21および当該配列方向に並んで配置される複数のスペーサ22を含む。複数の蓄電セル21および複数のスペーサ22は、交互に並んで配置されている。
蓄電セル21としては、たとえば単電池を採用することができる。単電池は、たとえば、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池である。単電池は、たとえば角型形状を有する。二次電池は、液状の電解質を用いるものであってもよいし、固体状の電解質を用いるものであってもよい。なお、蓄電セル21は、充放電可能に構成された単位キャパシタであってもよい。
As the
複数のスペーサ22のそれぞれは、互いに隣り合う2つの蓄電セル21の間の隙間に配置される。スペーサ22は、互いに隣り合う2つの蓄電セル21の間の隙間に、上記冷媒供給経路に連通する第1経路61を形成する。
Each of the plurality of
第1経路61は、蓄電スタック20の高さ方向(DR3方向)における一方側から冷媒が導入され、蓄電スタック20の幅方向(DR2方向)における両側方側から冷媒が排出されるように形成されている。
第1エンドプレート31および第2エンドプレート32は、上記配列方向において蓄電スタック20の両外側に配置されている。
The
第1エンドプレート31は、上記配列方向における蓄電スタック20の一端側に配置されている。第1エンドプレート31は、たとえば、硬質のプラスチック等によって構成されている。第1エンドプレート31は、アルミニウム等の金属部材によって構成されていてもよい。
The
第1エンドプレート31は、本体部310、ブラケット部31aおよび固定部31bを含む。ブラケット部31aおよび固定部31bは、本体部310に組み付けられている。ブラケット部31aは、蓄電スタック20を収容ケース3に固定するための部材である。固定部31bは、拘束部材40を固定するための部材である。
The
第1エンドプレート31は、蓄電スタックの一端との間の隙間に冷媒供給経路に連通する第2経路62が形成されるように構成されている。第2経路62は、蓄電スタック20の高さ方向(DR3方向)における一方側から冷媒が導入され、蓄電スタック20の幅方向(DR2方向)における両側方側から冷媒が排出されるように形成されている。なお、第1エンドプレート31の詳細な構造の一例については、図3から図5を用いて後述する。
The
第2エンドプレート32は、上記配列方向における蓄電スタック20の他端側に配置されている。第2エンドプレート32は、たとえば、硬質のプラスチック等によって構成されている。第2エンドプレート32は、アルミニウム等の金属部材によって構成されていてもよい。
The
第2エンドプレート32は、第3対向壁部としての本体部320、ブラケット部32aおよび固定部32bを含む。ブラケット部32aおよび固定部32bは、本体部320に組み付けられている。ブラケット部32aは、蓄電スタック20を収容ケース3に固定するための部材である。固定部32bは、拘束部材40を固定するための部材である。
The
第2エンドプレート32は、蓄電スタックの他端との間の隙間に冷媒経路に連通する第3経路63が形成されるように構成されている。第3経路63は、蓄電スタック20の高さ方向(DR3方向)における一方側から冷媒が導入され、蓄電スタック20の幅方向(DR2方向)における両側方側から冷媒が排出されるように形成されている。なお、第2エンドプレート32の詳細な構造の一例については、図6および図7を用いて後述する。
The
複数の拘束部材40は、複数の挿通部41に挿通された状態で、第1エンドプレート31および第2エンドプレート32を連結する。複数の拘束部材40によって、複数の蓄電セル21、複数のスペーサ22、第1エンドプレート31および第2エンドプレート32は、配列方向に圧縮荷重を受けた状態で固定される。
The plurality of restraining
複数の挿通部41は、スペーサ22の上部に設けられた筒状部が配列方向に連続することで形成されている。
The plurality of
冷却システム100は、上記蓄電スタックの冷却構造10と、冷媒供給源5と、制御部50と、温度計51とを備える。
The
制御部50は、冷媒供給源5の動作を制御する。温度計51は、蓄電スタック20の他端に位置する蓄電セル21の温度を測定する。温度計51によって測定された測定結果(温度情報)は、制御部50に入力される。制御部50は、上記測定結果に基づき、冷媒供給源5の動作を制御する。具体的には、制御部50は、温度計51により測定された温度が所定の温度以上となった場合に、冷媒の供給量が増加するように冷媒供給源5の動作を制御する。
The
冷媒供給源5が、上述のように送風機である場合には、温度計51により測定された温度が所定の温度以上となった場合に、制御部50は、ファンの回転数を増加させる。
When the
図3は、実施の形態に係る第1エンドプレートの本体部を表側から見た平面図である。図4は、実施の形態に係る第1エンドプレートの本体部を裏側から見た平面図である。図5は、図3に示すV-V線に沿った第1エンドプレートの断面図である。なお、図5においては便宜上のため、蓄電スタック20の一端に位置する蓄電セル21を図示している。図3から図5を参照して、第1エンドプレート31について説明する。
FIG. 3 is a plan view of the main body of the first end plate according to the embodiment, viewed from the front side. FIG. 4 is a plan view of the main body of the first end plate according to the embodiment, viewed from the back side. 5 is a cross-sectional view of the first end plate along line VV shown in FIG. 3. FIG. For convenience, FIG. 5 shows the
図3から図5に示すように、第1エンドプレート31は、第1対向壁部311、第2対向壁部312、突出部314を含む。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
第1対向壁部311は、蓄電スタック20の高さ方向に平行な方向に沿って延在する。第1対向壁部311は、上記配列方向において、蓄電スタック20の一端に対向する。具体的には、第1対向壁部311は、蓄電スタック20の一端に位置する蓄電セル21が有する配列方向の一方側の側面に対向する。第1対向壁部311は、蓄電セル21が有する上記一方側の側面と距離を持って配置される。
First opposing
第1対向壁部311のおもて面311a側は、上述のブラケット部31aおよび固定部31bが組み付け可能となるように略平坦に設けられている。第1対向壁部311の裏面311bには、複数のリブ315が設けられている。複数のリブ315は、第1対向壁部311と蓄電セル21との間の隙間S1に配置される。複数のリブ315によって、第1対向壁部311と蓄電セル21との間の隙間S1に冷媒が流動可能な第2経路62が形成される。
The
複数のリブ315は、裏面311bの中央部に設けられた略T字形状を有するリブ3151と、上記蓄電スタック20の高さ方向(DR3方向)の一方側から高さ方向の他方側に向かうにつれて、蓄電スタック20の幅方向(DR2方向)の一方側あるいは他方側に向かうライン沿って断続的に配置される複数のリブ3152とを含む。このように複数のリブが形成されることにより、蓄電スタック20の高さ方向(DR3方向)の一方側から導入された冷媒は、蓄電スタック20の幅方向(DR2方向)の両側に排出される。
The plurality of
なお、複数のリブ315の形状を適宜変更することにより、冷媒が流れる第1経路61を適宜変更することができる。蓄電スタック20の高さ方向(DR3方向)の一方側から導入された冷媒が、蓄電スタック20の高さ方向(DR3方向)の他方側に排出されるように第2経路62が形成されてもよい。
By appropriately changing the shape of the plurality of
第2対向壁部312は、蓄電スタック20の一端に位置する蓄電セル21に冷媒供給経路6(図8参照)側から対向する。第2対向壁部312は、冷媒供給経路6側において第1対向壁部311に接続される。第2対向壁部312には、第1対向壁部311と蓄電スタック20の一端との間の隙間S1と冷媒供給経路6とを連通させるための開口部313が設けられている。開口部313は、第2経路62の入口部を形成する。
The second facing
上記高さ方向(DR3方向)における本体部310の両端には、それぞれ一対の筒状部が形成されており、当該筒状部は、上記拘束部材40が挿通される挿通部41の一部を形成している。上記高さ方向(DR3方向)における一方側(図3中下方側)に設けられた一対の筒状部の間の隙間に冷媒ダクト4が挿入される。
A pair of tubular portions are formed at both ends of the
突出部314は、上記配列方向において蓄電スタック20の外側に向かうように突出する。突出部314は、冷媒ダクト4の挿入方向と反対方向に向けて突出するように設けられている。
Protruding
なお、上述のスペーサ22も互いに隣り合う蓄電セル21の間の隙間に配置される板状部の表裏面に上述同様の複数のリブを備える。これにより、互いに隣り合う蓄電セル21の間の隙間に、冷媒が流動可能な第1経路61が形成される。
Note that the
図6は、実施の形態に係る第2エンドプレートの本体部を表側から見た平面図である。図7は、図6に示すVII-VII線に沿った第2エンドプレートの断面図である。なお、図7においては、便宜上のため蓄電スタック20の他端に位置する蓄電セル21を図示している。図6および図7を参照して、第2エンドプレート32について説明する。
FIG. 6 is a plan view of the main body of the second end plate according to the embodiment, viewed from the front side. 7 is a cross-sectional view of the second end plate along line VII-VII shown in FIG. 6. FIG. Note that FIG. 7 shows the
図6および図7に示すように、第2エンドプレート32は、第3対向壁部としての本体部320を有する。本体部320は、配列方向における蓄電スタック20の他端に対向する。具体的には、本体部320は、蓄電スタック20の他端に位置する蓄電セル21が有する配列方向の他方側の側面に対向する。本体部320は、蓄電セル21が有する上記他方の側面と距離を持って配置される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
本体部320は、第1壁部321と第2壁部322とを含む。第1壁部321は、主として、蓄電スタック20の他端に位置する蓄電セル21が有する配列方向の他方側の側面に対向する。第1壁部321は、蓄電セル21が有する上記他方側の側面と距離を持って配置される。
第2壁部322は、高さ方向における一方側において第1壁部321に接続されている。第2壁部322は、冷媒供給経路6側において第1壁部に接続されている。第2壁部322は、上記高さ方向において、蓄電スタック20の外側に向けて延在するように設けられている。第2壁部322は、冷媒供給経路6に突出するように設けられている。
The
第2壁部322は、配列方向において第1壁部321より蓄電スタック20の他端側に近づくように設けられている。すなわち、配列方向における第2壁部322と蓄電スタック20の他端との距離L2は、配列方向における第1壁部321と蓄電スタック20の他端との距離L1よりも小さい。
The
第2壁部322と蓄電スタック20の他端との間の隙間S3を介して、第1壁部321と蓄電スタック20の他端との間の隙間S2と冷媒供給経路とが連通する。
The gap S2 between the
第1壁部321のおもて面321a側は、上述のブラケット部32aおよび固定部32bが組み付け可能となるように略平坦に設けられている。第1壁部321の裏面321bには、複数のリブ325が設けられている。複数のリブ325は、第1壁部321と蓄電セル21との間の隙間S2に配置される。複数のリブ325によって、第1壁部321と蓄電セル21との間の隙間S2に冷媒が流動可能な第3経路63が形成される。
The
複数のリブ325は、第1エンドプレート31に設けられた複数のリブ315とほぼ同様に設けられている。複数のリブ325によって、蓄電スタック20の高さ方向(DR3方向)の一方側から導入された冷媒は、蓄電スタック20の幅方向(DR2方向)の両側に排出される。
The plurality of ribs 325 are provided in substantially the same manner as the plurality of
第2壁部322と蓄電スタック20の他端との間の隙間S3を介して、第1壁部321と蓄電スタック20の他端との間の隙間S2と冷媒供給経路6とが連通する。第2壁部322と蓄電スタック20の他端との間の隙間S3が、第3経路63の入口部となる。
The gap S2 between the
上記高さ方向(DR3方向)における本体部320の両端には、それぞれ一対の筒状部が形成されており、当該筒状部は、上記拘束部材40が挿通される挿通部41の一部を形成している。
A pair of tubular portions are formed at both ends of the
図8は、実施の形態に係る蓄電スタックの冷却構造の断面を示す図である。図8に示すように、冷媒供給経路6は、収容ケース3の底部3a、蓄電スタック20の底部、および蓄電スタック20の高さ方向の一方側において上記配列方向に沿って延在する一対の挿通部41によって囲まれた領域である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a cooling structure for an electricity storage stack according to the embodiment. As shown in FIG. 8, the
冷媒供給経路6の一端側には、冷媒ダクト4の先端4a側が挿入されている。冷媒ダクト4の外表面にはストッパー4bが設けられている。ストッパー4bは、冷媒ダクト4を冷媒供給経路6の一端側に挿入する際に、冷媒ダクト4の先端4aが第2経路62の入口部を閉塞しないように、第1エンドプレート31に設けられた突出部314に突き当たり可能に設けられている。
A
冷媒ダクト4から冷媒供給経路6に供給された冷媒は、当該冷媒供給経路6に連通する複数の第1経路61、第2経路62、および第3経路63に導入される。これにより、複数の蓄電セル21の各々を配列方向における両側から冷却することができる。この結果、配列方向における蓄電スタック20の一端側から他端側にかけて温度がばらつくことを抑制することができる。
The coolant supplied from the
さらに、複数の第1経路61、第2経路62、および第3経路63は、冷媒によって蓄電スタック20を冷却する際に、蓄電スタック20の一端側(第1エンドプレート31が位置する側)に配置された蓄電セル21の温度よりも蓄電スタック20の他端側(第2エンドプレート32が位置する側)に配置された蓄電セル21の温度が高くなる温度分布を蓄電スタック20が有するように構成されている。
Furthermore, the plurality of
たとえば、第3経路63の入口面積は、第2経路62の入口面積よりも小さくなっている。具体的には、配列方向における第2壁部322と蓄電スタック20の他端との間の距離L4は、上述のように第1エンドプレート31の第2対向壁部312に設けられた開口部313の配列方向に沿った幅L3よりも短くなっている。第1経路61の入口面積は、第2経路62の入口面積と略同等であってもよい。
For example, the inlet area of the
このように複数の第1経路61、第2経路62、および第3経路63が構成されることにより、冷媒の供給方向の上流側に位置する第2経路よりも、冷媒の供給方向の下流側に位置する第3経路の方が、冷媒は進入しにくくなる。このため、蓄電スタック20の他端に配置された蓄電セル21の温度を最も高くすることができる。
By configuring the plurality of
この結果、蓄電スタック20の他端に配置された蓄電セル21の温度が、所定の基準温度を上回らないように管理することにより、他の蓄電セル21の温度も自動的に当該基準温度を上回らなくなる。これにより、蓄電スタック20の温度を管理しやすくなる。
As a result, by managing the temperature of the
図9は、実施の形態に係る蓄電スタックの温度分布を示す図である。なお、図9の横軸は、配列された複数の蓄電セル21の番号(セル番号)を示している。図9の縦軸は、蓄電セルの温度を示している。図9を参照して、上記蓄電スタックの冷却構造で冷却され蓄電スタック20の温度分布について説明する。
FIG. 9 is a diagram showing the temperature distribution of the power storage stack according to the embodiment. The horizontal axis of FIG. 9 indicates the numbers (cell numbers) of the plurality of
図9に示すように、蓄電スタック20は、複数個の蓄電セル21が並べて配置されている。上述のように、複数の第1経路61、第2経路62、および第3経路63が構成された蓄電スタックの冷却構造で冷却された蓄電スタック20は、蓄電スタック20の一端側に配置された蓄電セルの温度よりも他端側に配置された蓄電セルの温度が高くなる温度分布を有している。
As shown in FIG. 9, the
蓄電スタック20の一端側に配置された蓄電セルの温度は、若干上下変動しているものの、蓄電スタック20の一端側から蓄電スタック20の他端側に向かうにつれて徐々に温度が増加している。蓄電スタック20の他端に位置する蓄電セル21の温度が最も高くなっている。最も高い蓄電セルの温度と最も低い蓄電セルの温度差は、後述する比較例における温度差よりも小さくなっている。
Although the temperature of the storage cells arranged on one end side of the
(比較例)
図10は、比較例に係る蓄電スタックの冷却構造において冷媒供給経路側に位置する部分の第1エンドプレートの周辺を示す図である。図11は、比較例に係る蓄電スタックの冷却構造において冷媒供給経路側に位置する部分の第2エンドプレートの周辺を示す図である。図10および図11を参照して、比較例における蓄電スタックの冷却構造10Xについて説明する。
(Comparative example)
FIG. 10 is a diagram showing the periphery of the first end plate of the portion located on the coolant supply path side in the cooling structure for the electricity storage stack according to the comparative example. FIG. 11 is a diagram showing the periphery of the second end plate of the portion located on the coolant supply path side in the cooling structure for the electricity storage stack according to the comparative example. A power storage
比較例における蓄電スタックの冷却構造10Xは、実施の形態に係る蓄電スタックの冷却構造10と比較して、第1エンドプレート31Xおよび第2エンドプレート32Xの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
The power storage
図10に示すように、第1エンドプレート31Xは、実施の形態に係る第1エンドプレート31と比較した場合に、第2対向壁部312に開口部が設けられていない点において相違する。第1エンドプレート31Xを備えた蓄電スタックの冷却構造10Xにおいては、第1対向壁部311と蓄電スタック20の一端との間の隙間S1は、冷媒供給経路6と連通していない。
As shown in FIG. 10, the
図11に示すように、第2エンドプレート32Xは、実施の形態に係る第2エンドプレート32と比較して、第1壁部321と蓄電スタック20の他端との間の隙間S2を閉塞するように板状部323が設けられている。第2エンドプレート32Xを備えた蓄電スタックの冷却構造10Xにおいては、第1壁部321と蓄電スタック20の他端との間の隙間S2は、冷媒供給経路6に連通していない。
As shown in FIG. 11, the
図12は、比較例に係る蓄電スタックの温度分布を示す図である。図12を参照して、比較例に係る蓄電スタックの温度分布について説明する。なお、図12の縦軸および横軸のスケールは、図9とほぼ同等である。 FIG. 12 is a diagram showing the temperature distribution of the power storage stack according to the comparative example. The temperature distribution of the power storage stack according to the comparative example will be described with reference to FIG. 12 . Note that the scales of the vertical and horizontal axes in FIG. 12 are substantially the same as those in FIG.
図12に示すように、比較例においても、蓄電スタック20は、複数個の蓄電セルが並べて配置されている。上述のように、第1対向壁部311と蓄電スタック20の一端との間の隙間S1は、冷媒供給経路6と連通せず、第1壁部321と蓄電スタック20の他端との間の隙間S2は、冷媒供給経路6に連通していない場合には、配列方向における両端に位置する単電池においては、配列方向に対向する一対の側面部のうちの片側のみが冷却される。その他の単電池においては、一対の側面部の両方が冷却される。
As shown in FIG. 12 , also in the comparative example, the
このため、蓄電スタック20は、配列方向の両端に配置された蓄電セルの温度が高くなる温度分布を有している。また、最も高い蓄電セルの温度と最も低い蓄電セルの温度との温度差が発生し、実施の形態よりも温度のばらつきが大きくなっている。
Therefore, the
さらに、配列方向の両端に配置された蓄電セルの温度がそれぞれ高くなるため、一方側の蓄電セルの温度を管理した場合であっても、他方側の蓄電セルの温度を管理することが困難となる。このため、両方の蓄電セルの温度を管理するために、複数の温度計を用いなければならず、蓄電スタック20の温度管理が困難となる。
Furthermore, since the temperature of the storage cells arranged at both ends in the arrangement direction becomes high, even if the temperature of the storage cells on one side is controlled, it is difficult to control the temperature of the storage cells on the other side. Become. Therefore, a plurality of thermometers must be used to manage the temperatures of both storage cells, making it difficult to manage the temperature of the
以上のように、実施の形態と比較例とを比較することによっても、実施の形態に係る蓄電スタックの冷却構造10にあっては、上述に説明したように、蓄電スタック20の温度ばらつきを抑制しつつ、蓄電スタックの温度管理を容易に行なうことができると言える。
As described above, the comparison between the embodiment and the comparative example also shows that the cooling
なお、上述の実施の形態においては、第2経路62よりも第3経路63に冷媒が進入しにくくなるように第1経路61、第2経路62、および第3経路63の入口面積を適宜調整する場合を例示して説明したが、これに限定されず、第2エンドプレート32のリブ高さを、第1エンドプレート31のリブ高さよりも低くしたり、第2エンドプレート32のリブの幅を太くしたりして、第3経路63の体積を第2経路62の体積よりも小さくしてもよい。
In the above-described embodiment, the inlet areas of the
以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As described above, the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and includes all modifications within the meaning and scope of equivalence to the scope of claims.
1 車両、2 蓄電モジュール、3 収容ケース、3a 底部、4 冷媒ダクト、4a 先端、4b ストッパー、5 冷媒供給源、6 冷媒供給経路、10,10X 蓄電スタックの冷却構造、20 蓄電スタック、21 蓄電セル、22 スペーサ、31,31X 第1エンドプレート、31a ブラケット部、31b 固定部、32,32X 第2エンドプレート、32a ブラケット部、32b 固定部、40 拘束部材、41 挿通部、50 制御部、51 温度計、61 第1経路、62 第2経路、63 第3経路、100 冷却システム、310 本体部、311 第1対向壁部、311a おもて面、311b,321b 裏面、312 第2対向壁部、313 開口部、314 突出部、315 リブ、320 本体部、321 第1壁部、321a おもて面、321b 裏面、322 第2壁部、323 板状部、325 リブ、3151,3152 リブ。
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (3)
前記配列方向において前記蓄電スタックの両外側に配置された第1エンドプレートおよび第2エンドプレートと、
前記配列方向に沿って設けられ、前記配列方向において前記蓄電スタックの一端側から他端側に向けて冷媒を供給するための冷媒供給経路と、
互いに隣り合う2つの前記蓄電セルの間の隙間にそれぞれに設けられ、前記冷媒供給経路に連通する複数の第1経路と、を備え、
前記第1エンドプレートは、前記蓄電スタックの前記一端との間の隙間に前記冷媒供給経路に連通する第2経路が形成されるように構成されており、
前記第2エンドプレートは、前記蓄電スタックの前記他端との間の隙間に前記冷媒供給経路に連通する第3経路が形成されるように構成されており、
前記複数の第1経路、前記第2経路、および前記第3経路は、前記冷媒によって前記蓄電スタックを冷却する際に、前記一端側に配置された前記蓄電セルの温度よりも前記他端側に配置された前記蓄電セルの温度が高くなる温度分布を前記蓄電スタックが有するように構成されており、
前記第3経路の入口面積は、前記第2経路の入口面積よりも小さく、
前記第1エンドプレートは、前記蓄電スタックの前記一端に対向する第1対向壁部と、前記第1対向壁部に接続され、前記蓄電スタックの前記一端に位置する前記蓄電セルに前記冷媒供給経路側から対向する第2対向壁部と、を含み、
前記第2対向壁部には、前記第1対向壁部と前記蓄電スタックの前記一端との間の隙間と前記冷媒供給経路とを連通させるための開口部が設けられており、
前記第2エンドプレートは、前記蓄電スタックの前記他端に対向する第3対向壁部を含み、
前記第3対向壁部は、第1壁部と、前記冷媒供給経路側において前記第1壁部に接続され、前記配列方向において前記第1壁部よりも前記蓄電スタックの前記他端側に近づくように設けられた第2壁部とを有し、
前記第2壁部と前記蓄電スタックの前記他端との間の隙間を介して、前記第1壁部と前記蓄電スタックの前記他端との間の隙間と前記冷媒供給経路とが連通し、
前記配列方向における前記第2壁部と前記蓄電スタックの前記他端との間の距離は、前記配列方向における前記開口部の幅よりも短い、蓄電スタックの冷却構造。 an electricity storage stack including a plurality of electricity storage cells arranged in a predetermined arrangement direction;
a first end plate and a second end plate arranged on both outer sides of the power storage stack in the arrangement direction;
a coolant supply path provided along the arrangement direction for supplying a coolant from one end side to the other end side of the electricity storage stack in the arrangement direction;
a plurality of first paths respectively provided in gaps between the two adjacent energy storage cells and communicating with the coolant supply path;
The first end plate is configured such that a second path communicating with the coolant supply path is formed in a gap between the first end plate and the one end of the electricity storage stack,
The second end plate is configured such that a third path communicating with the coolant supply path is formed in a gap between the second end plate and the other end of the electricity storage stack,
The plurality of first paths, the second path, and the third path are configured such that when the refrigerant cools the electricity storage stack, the temperature of the electricity storage cell arranged on the one end side is lower than the temperature on the other end side. The electricity storage stack is configured to have a temperature distribution in which the temperature of the arranged electricity storage cells increases ,
the entrance area of the third path is smaller than the entrance area of the second path;
The first end plate is connected to a first opposing wall portion facing the one end of the power storage stack, and connected to the first opposing wall portion to supply the refrigerant supply path to the power storage cell positioned at the one end of the power storage stack. a second opposing wall portion facing from the side,
The second opposing wall portion is provided with an opening for communicating a gap between the first opposing wall portion and the one end of the electricity storage stack and the coolant supply path,
the second end plate includes a third facing wall facing the other end of the electricity storage stack;
The third opposing wall portion is connected to the first wall portion and the first wall portion on the coolant supply path side, and is closer to the other end side of the power storage stack than the first wall portion in the arrangement direction. and a second wall provided to
a gap between the first wall portion and the other end of the power storage stack communicates with the coolant supply path through the gap between the second wall portion and the other end of the power storage stack;
The power storage stack cooling structure , wherein a distance between the second wall portion and the other end of the power storage stack in the arrangement direction is shorter than a width of the opening in the arrangement direction .
前記第1エンドプレートは、前記冷媒ダクトの挿入方向と反対方向に向けて突出する突出部を有し、
前記冷媒ダクトは、前記冷媒ダクトの先端が前記第2経路の入口部を閉塞しないように前記突出部に突き当たり可能に設けられたストッパーを有する、請求項1に記載の蓄電スタックの冷却構造。 further comprising a coolant duct inserted into one end side of the coolant supply path where the first end plate is located;
The first end plate has a protruding portion that protrudes in a direction opposite to the direction in which the refrigerant duct is inserted,
2. The power storage stack cooling structure according to claim 1 , wherein said refrigerant duct has a stopper provided so as to be able to abut against said projecting portion so that a tip of said refrigerant duct does not block an inlet portion of said second path.
前記冷媒供給経路に前記冷媒を供給する冷媒供給源と、
前記冷媒供給源の動作を制御する制御部と、
前記蓄電スタックの前記他端に位置する前記蓄電セルの温度を測定する温度計と、を備え、
前記制御部は、前記温度計により測定された温度が所定の温度以上となった場合に、前記冷媒の供給量が増加するように前記冷媒供給源の動作を制御する、蓄電スタックの冷却システム。 a cooling structure for an electricity storage stack according to claim 1 or 2 ;
a coolant supply source that supplies the coolant to the coolant supply path;
a control unit that controls the operation of the coolant supply source;
a thermometer that measures the temperature of the storage cell located at the other end of the storage stack,
A cooling system for a power storage stack, wherein the control unit controls the operation of the coolant supply source so that the supply amount of the coolant increases when the temperature measured by the thermometer reaches or exceeds a predetermined temperature.
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