JP7230789B2 - battery cooler - Google Patents
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Description
本発明は、電池冷却装置に関する。 The present invention relates to a battery cooling device.
特許文献1には、直方体形状をなす複数の電池が第1方向に一列に列置された電池列、及び、この電池列に対して第1方向に圧縮荷重をかけて電池列を拘束する拘束治具、を有する電池スタックを、常温よりも高温の温度環境下で一定時間安置するエージング工程と、エージング工程を終えた電池スタックを、冷却装置を用いて冷却する冷却工程と、を備える電池の製造方法が開示されている。
ところで、複数の電池スタック(これらに含まれる電池)を同時に冷却するようにすれば、電池スタックを1個ずつ冷却する場合に比べて、効率良く電池を冷却することができる。このため、エージング工程を終えた複数(3個以上)の電池スタックを前記第1方向に直交する第2方向に並べて、複数の電池スタックを同時に冷却する方法が考えられる。しかしながら、このように複数(3個以上)の電池スタックを同時に冷却する場合には、第2方向に並ぶ複数(3個以上)の電池スタック(これに含まれる電池)を均一に冷却することができないことがある。例えば、第2方向に並ぶ複数(3個以上)の電池スタックに含まれる電池のうち、第2方向について中央に近い電池スタックに含まれる電池ほど、冷え難い(温度が低下し難い)場合がある。 By the way, if a plurality of battery stacks (batteries contained therein) are cooled simultaneously, the batteries can be cooled more efficiently than when the battery stacks are cooled one by one. Therefore, a method of arranging a plurality (three or more) of battery stacks that have undergone the aging process in a second direction orthogonal to the first direction and cooling the plurality of battery stacks at the same time is conceivable. However, when a plurality (three or more) of battery stacks are simultaneously cooled in this manner, it is possible to uniformly cool a plurality of (three or more) battery stacks (batteries included therein) arranged in the second direction. Sometimes I can't. For example, among the batteries included in a plurality (three or more) of battery stacks arranged in the second direction, the batteries included in the battery stack closer to the center in the second direction may be more difficult to cool (the temperature is less likely to decrease). .
このため、冷却工程を終えた複数の電池スタック間において、電池温度に大きなバラツキが生じていることがあった。例えば、冷却工程を終えた複数(3個以上)の電池スタックに含まれる電池において、第2方向について中央に近い電池スタックに含まれている電池ほど、温度が高くなっていることがあった。冷却工程を終えた複数の電池スタック間において、電池温度に大きなバラツキがある場合には、例えば、その後の工程(例えば、自己放電検査工程)を適切に行うことができない虞があった。 For this reason, there has been a large variation in battery temperature among a plurality of battery stacks that have completed the cooling process. For example, among the batteries included in a plurality (three or more) of battery stacks that have undergone the cooling step, the temperature of the battery included in the battery stack closer to the center in the second direction may be higher. If there is a large variation in battery temperature among a plurality of battery stacks that have undergone the cooling process, for example, there is a risk that subsequent processes (for example, the self-discharge inspection process) cannot be performed appropriately.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、複数(3個以上)の電池スタック(これらに含まれる電池)を同時に冷却する電池冷却装置であって、複数の電池スタック間における電池温度のバラツキを小さくすることが可能な電池冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the current situation, and provides a battery cooling device for simultaneously cooling a plurality (three or more) of battery stacks (batteries included in these), wherein the battery between the plurality of battery stacks is cooled. An object of the present invention is to provide a battery cooling device capable of reducing temperature variations.
本発明の一態様は、直方体形状をなす複数の電池が第1方向に一列に列置された電池列、及び、前記電池列に対して前記第1方向に圧縮荷重をかけて前記電池列を拘束する拘束治具、を有する電池スタックであって、常温よりも高温の温度環境下で一定時間安置するエージング工程を終えた3個以上の複数の前記電池スタックを、前記第1方向に直交する第2方向に一列に並べた状態で同時に冷却する電池冷却装置であって、前記拘束治具は、前記電池列を収容する電池列収容部を有し、前記電池列収容部は、前記拘束治具の下方に開口する下方開口部であって、前記電池列を構成する複数の前記電池の下面が露出する下方開口部を有し、前記電池冷却装置は、複数の前記電池スタックに含まれる複数の前記電池を冷却するための冷却風を発生させる冷却風発生装置と、当該電池冷却装置によって同時に冷却する複数の前記電池スタックと同数の冷却ユニットと、を備え、各々の前記冷却ユニットは、各々の前記電池スタックの下方であって各々の前記拘束治具の下面に接触する接触位置にそれぞれ配置されるチャンバー、を備え、前記電池冷却装置は、前記第2方向に一列に並ぶ複数の前記チャンバーからなるチャンバー群の下面を覆うようにして前記チャンバー群の下方に配置されたフードであって、当該フードの下部に位置して前記冷却風発生装置によって発生させた前記冷却風を当該フードの内部に流入させる冷却風流入口、を有するフードと、前記冷却風発生装置の冷却風送出口と前記フードの前記冷却風流入口とを連結する連結管であって、前記冷却風発生装置によって発生させた前記冷却風を、当該連結管を通じて前記冷却風送出口から前記冷却風流入口へ流通させる連結管と、を備え、各々の前記チャンバーは、前記フード内を下方から上方に向かって流れる前記冷却風を、当該チャンバーの内部に導入するための冷却風導入口であって、当該チャンバーの下部に設けられた冷却風導入口と、当該チャンバーの天井部に位置し、当該チャンバーを前記接触位置に配置した状態で、前記電池列収容部の前記下方開口部を通じて前記電池列の下面と対向する位置に配置される冷却風放出口であって、前記冷却風導入口を通じて当該チャンバーの内部に導入された前記冷却風を、前記電池列収容部の前記下方開口部を通じて前記電池列の下面に向けて放出する冷却風放出口と、を有し、前記フードは、前記チャンバーの前記冷却風導入口と当該フードの前記冷却風流入口との間に位置し、当該フードの内部空間を上下に仕切って上方側内部空間と下方側内部空間とに2分割する仕切り板を有し、前記仕切り板は、各々の前記チャンバーの前記冷却風導入口と上下方向に対向する位置に形成されて、前記フードの前記上方側内部空間と前記下方側内部空間とを連通する複数の連通孔であって、前記下方側内部空間内を下方から上方に向かって流れる前記冷却風を、当該連通孔を通じて、上下方向に対向する前記冷却風導入口に向かうようにして、前記上方側内部空間内へ流通させる連通孔を有し、前記電池冷却装置は、各々の前記連通孔の開口の開口面積を調節することによって、各々の前記連通孔を通じて前記下方側内部空間から前記上方側内部空間へ流通する前記冷却風の流量を調節する調節装置を備える電池冷却装置である。 One aspect of the present invention is a battery row in which a plurality of rectangular parallelepiped batteries are arranged in a row in a first direction, and a compressive load is applied to the battery row in the first direction to the battery row. A battery stack having a restraining jig for restraining a plurality of three or more of the battery stacks that have undergone an aging process of being placed in a temperature environment higher than normal temperature for a certain period of time, and are perpendicular to the first direction. The battery cooling device cools the batteries arranged in a row in a second direction at the same time, wherein the restraining jig has a battery row housing portion for housing the battery row, and the battery row housing portion includes the restraining jig. The battery cooling device has a lower opening that opens downward to expose the lower surfaces of the plurality of batteries constituting the battery row, and the battery cooling device includes a plurality of batteries included in the plurality of battery stacks. and a cooling unit that is the same in number as the plurality of battery stacks simultaneously cooled by the battery cooling device, and each cooling unit is provided with below the battery stack and at a contact position contacting the lower surface of each of the restraining jigs, wherein the battery cooling device includes a plurality of the chambers arranged in a row in the second direction a hood disposed below the chamber group so as to cover the lower surface of the chamber group consisting of and a connecting pipe connecting the cooling air outlet of the cooling air generator and the cooling air inlet of the hood, wherein the cooling air is generated by the cooling air generator. a connecting pipe for circulating cooling air from the cooling air outlet to the cooling air inlet through the connecting pipe; A cooling air inlet for introducing the cooling air into the chamber, the cooling air inlet provided at the bottom of the chamber, and a cooling air inlet located at the ceiling of the chamber, with the chamber arranged at the contact position. A cooling air outlet disposed at a position facing the lower surface of the battery array through the lower opening of the battery array accommodating portion, wherein the cooling air is introduced into the chamber through the cooling air inlet. a cooling air outlet for discharging air toward the lower surface of the battery array through the lower opening of the battery array housing section, wherein the hood includes A partition plate is positioned between the cooling air inlet of the bar and the cooling air inlet of the hood, and divides the inner space of the hood into upper and lower inner spaces. The partition plate is formed at a position facing the cooling air inlet of each of the chambers in the vertical direction, and provides a plurality of communication channels for communicating the upper internal space and the lower internal space of the hood. a hole for directing the cooling air flowing upward in the lower internal space through the communication hole toward the cooling air introduction port facing in the vertical direction, and directing the cooling air to the upper internal space By adjusting the opening area of each of the communication holes, the battery cooling device can flow from the lower internal space to the upper internal space through each of the communication holes. The battery cooling device is provided with an adjusting device for adjusting the flow rate of the circulating cooling air.
上述の電池冷却装置は、常温よりも高温の温度環境下で一定時間安置するエージング工程を終えた複数(3個以上)の電池スタックを、同時に冷却する装置である。なお、電池スタックは、直方体形状をなす複数の電池が第1方向に一列に列置された電池列、及び、前記電池列に対して前記第1方向に圧縮荷重をかけて前記電池列を拘束する拘束治具、を有する。上述の電池冷却装置は、前記エージング工程を終えた複数(3個以上)の電池スタックを、前記第1方向に直交する第2方向に一列に並べた状態で同時に冷却する。従って、上述の電池冷却装置は、エージング工程を終えた複数の電池スタックに含まれる電池を、電池スタックの状態のままで冷却する。 The battery cooling device described above is a device that simultaneously cools a plurality of (three or more) battery stacks that have undergone an aging process in which they are placed in a temperature environment higher than room temperature for a certain period of time. The battery stack includes a battery row in which a plurality of rectangular parallelepiped batteries are arranged in a row in a first direction, and a compressive load applied to the battery row in the first direction to constrain the battery row. It has a restraining jig that The battery cooling device described above simultaneously cools a plurality (three or more) of battery stacks that have undergone the aging process while arranging them in a line in a second direction perpendicular to the first direction. Therefore, the battery cooling device described above cools the batteries included in the plurality of battery stacks that have undergone the aging process, while they are still in the state of the battery stacks.
電池スタックの拘束治具は、電池列を収容する電池列収容部を有する。この電池列収容部は、拘束治具の下方に開口する下方開口部であって、電池列を構成する複数の電池の下面が露出する下方開口部を有する。 The battery stack constraining jig has a battery row accommodating portion that accommodates the battery row. The battery row accommodating portion has a lower opening that opens downward from the restraining jig and exposes the lower surfaces of the plurality of batteries forming the battery row.
上述の電池冷却装置は、複数の電池スタックに含まれる複数の電池を冷却するための冷却風を発生させる冷却風発生装置(例えば、エアプロセッサ)と、当該電池冷却装置によって同時に冷却する複数の電池スタックと同数の冷却ユニットとを備える。すなわち、上述の電池冷却装置は、各々の電池スタックに対して、1対1で配置される冷却ユニットを備える。各々の冷却ユニットは、電池スタックの下方であって拘束治具の下面に接触する接触位置にそれぞれ配置されるチャンバーを備える。 The battery cooling device described above includes a cooling wind generator (for example, an air processor) that generates cooling wind for cooling a plurality of batteries included in a plurality of battery stacks, and a plurality of batteries simultaneously cooled by the battery cooling device. It has the same number of cooling units as there are stacks. That is, the battery cooling device described above includes cooling units arranged one-to-one for each battery stack. Each cooling unit includes a chamber arranged at a contact position below the battery stack and in contact with the lower surface of the restraining jig.
さらに、上述の電池冷却装置は、第2方向に一列に並ぶ複数のチャンバーからなるチャンバー群の下面を覆うようにしてチャンバー群の下方に配置されるフードと、冷却風発生装置の冷却風送出口とフードの冷却風流入口とを連結する連結管とを備える。フードは、当該フードの下部に位置する冷却風流入口であって、冷却風発生装置によって発生させた冷却風を当該フードの内部に流入させる冷却風流入口を有する。連結管は、冷却風発生装置によって発生させた冷却風を、当該連結管を通じて、冷却風発生装置の冷却風送出口からフードの冷却風流入口へ流通させる。 Further, the battery cooling device described above includes a hood disposed below the chamber group so as to cover the lower surface of the chamber group composed of a plurality of chambers arranged in a line in the second direction, and a cooling air outlet of the cooling air generator. and a connecting pipe connecting the cooling air inlet of the hood. The hood has a cooling air inlet positioned at the bottom of the hood for allowing the cooling air generated by the cooling air generator to flow into the hood. The connecting pipe allows the cooling air generated by the cooling air generating device to flow from the cooling air outlet of the cooling air generating device to the cooling air inlet of the hood through the connecting pipe.
各々のチャンバーは、冷却風導入口と冷却風放出口とを有する。このうち、冷却風導入口は、フード内を下方から上方に向かって流れる冷却風をチャンバーの内部に導入するための冷却風導入口であって、チャンバーの下部に設けられた冷却風導入口である。また、冷却風放出口は、チャンバーの天井部に位置し、チャンバーを前記接触位置に配置した状態で、電池列収容部の下方開口部を通じて電池列の下面と対向する位置に配置される冷却風放出口である。この冷却風放出口は、冷却風導入口を通じてチャンバーの内部に導入された冷却風を、電池列収容部の下方開口部を通じて電池列の下面に向けて放出する。 Each chamber has a cooling air inlet and a cooling air outlet. Among these, the cooling air inlet is a cooling air inlet for introducing the cooling air flowing upward in the hood into the chamber, and is a cooling air inlet provided in the lower part of the chamber. be. In addition, the cooling air outlet is located in the ceiling of the chamber, and in a state where the chamber is arranged at the contact position, the cooling air is arranged at a position facing the lower surface of the battery row through the lower opening of the battery row housing part. It is the outlet. The cooling air outlet discharges the cooling air introduced into the chamber through the cooling air inlet toward the lower surface of the battery array through the lower opening of the battery array accommodating section.
さらに、上述の電池冷却装置では、フードが、チャンバーの冷却風導入口と当該フードの冷却風流入口との間に位置する仕切り板を有する。仕切り板は、フードの内部空間を上下に仕切って、フードの内部空間を上方側内部空間と下方側内部空間とに2分割する。この仕切り板は、各々のチャンバーの冷却風導入口と上下方向に対向する位置に形成された連通孔であって、フードの上方側内部空間と下方側内部空間とを連通する複数の連通孔を有する。複数の連通孔は、それぞれ、下方側内部空間内を下方から上方に向かって流れる冷却風を、当該連通孔を通じて、当該連通孔と上下方向に対向する(当該連通孔の真上に位置する)冷却風導入口に向かうようにして、上方側内部空間内へ流通させる。従って、各々の連通孔を通過した冷却風は、通過した連通孔と上下方向に対向する(通過した連通孔の真上に位置する)冷却風導入口に向かって、上方側内部空間内を上方に流通する。 Furthermore, in the battery cooling device described above, the hood has a partition positioned between the cooling air inlet of the chamber and the cooling air inlet of the hood. The partition plate vertically partitions the internal space of the hood to divide the internal space of the hood into an upper internal space and a lower internal space. The partition plate has a plurality of communication holes formed at positions facing the cooling air inlets of the respective chambers in the vertical direction, and communicates the upper internal space and the lower internal space of the hood. have. Each of the plurality of communication holes vertically opposes the communication hole through the communication hole (located directly above the communication hole), through which the cooling air flowing upward in the lower internal space is directed. The cooling air is circulated in the upper internal space toward the cooling air inlet. Therefore, the cooling air that has passed through each of the communication holes flows upward in the upper internal space toward the cooling air inlet that vertically faces the communication hole that it has passed through (located directly above the communication hole that it has passed through). distributed to
さらに、上述の電池冷却装置は、各々の連通孔の開口の開口面積を調節(変更)することによって、各々の連通孔を通じてフードの下方側内部空間から上方側内部空間へ流通する冷却風の流量を調節する調節装置を備える。この調節装置によって、各々の連通孔を通じてフードの下方側内部空間から上方側内部空間へ流通する冷却風の流量を調節することで、各々のチャンバーの内部に導入される冷却風の流量を調節することができる。これにより、同時に冷却する複数の電池スタックのそれぞれについて、各々のチャンバーの冷却風放出口から、電池列収容部の下方開口部を通じて電池列の下面に向けて放出される冷却風の流量を調節する(例えば、他の電池スタックとは異なる流量にする)ことができる。 Furthermore, in the battery cooling device described above, by adjusting (changing) the opening area of each communication hole, the flow rate of the cooling air flowing through each communication hole from the lower internal space of the hood to the upper internal space. is provided with an adjustment device for adjusting the By adjusting the flow rate of the cooling air that flows from the lower internal space of the hood to the upper internal space of the hood through each communication hole, the adjusting device adjusts the flow rate of the cooling air that is introduced into each chamber. be able to. As a result, for each of the plurality of battery stacks to be cooled simultaneously, the flow rate of the cooling air discharged from the cooling air outlet of each chamber toward the lower surface of the battery array through the lower opening of the battery array accommodating portion is adjusted. (eg, different flow rates than other cell stacks).
従って、上述の電池冷却装置では、例えば、同時に冷却する複数の電池スタックのうち、相対的に冷え難い位置に配置される電池スタックほど、電池列の下面に向けて放出される冷却風の流量が大きくなるように、調節装置によって、各々の連通孔の開口の開口面積を調節することで、各々の連通孔を通じてフードの下方側内部空間から上方側内部空間へ流通する冷却風の流量を調節する。 Therefore, in the battery cooling device described above, for example, among a plurality of battery stacks to be cooled at the same time, the flow rate of the cooling air discharged toward the lower surface of the battery stack increases as the battery stack is arranged in a position that is relatively difficult to cool. The opening area of each communication hole is adjusted by the adjusting device so as to increase the flow rate of the cooling air flowing from the lower internal space of the hood to the upper internal space through each communication hole. .
具体的には、調節装置によって、相対的に冷え難い位置に配置される電池スタックの下方の接触位置に配置されるチャンバーの冷却風導入口と上下方向に対向する位置(真下)の連通孔ほど、当該連通孔の開口の開口面積を大きくする。これにより、当該連通孔を通じて当該連通孔と上下方向に対向する(当該連通孔の真上に位置する)冷却風導入口に向かう冷却風の流量を大きくすることができるので、相対的に冷え難い位置に配置される電池スタックほど、電池列の下面に向けて放出される冷却風の流量が大きくなる。これにより、冷え難い(温度が低下し難い)電池スタックを冷却する冷却風ほど、その流量を大きくすることができるので、複数の電池スタック間における電池温度のバラツキを小さくすることが可能となる。 Specifically, the communication hole at the position (directly below) vertically facing the cooling air inlet of the chamber arranged at the contact position below the battery stack arranged at a relatively hard-to-cool position is controlled by the adjusting device. , the opening area of the opening of the communicating hole is increased. As a result, it is possible to increase the flow rate of the cooling air directed through the communication hole to the cooling air inlet facing the communication hole in the vertical direction (positioned directly above the communication hole), so that cooling is relatively difficult. The closer the battery stack is arranged, the greater the flow rate of the cooling air discharged toward the lower surface of the battery row. As a result, the flow rate of the cooling air that cools the battery stacks that are more difficult to cool (the temperature of which is less likely to decrease) can be increased, so that variations in battery temperature among a plurality of battery stacks can be reduced.
例えば、第2方向に並ぶ複数(3個以上)の電池スタックに含まれる電池のうち、第2方向について中央に近い電池スタックに含まれる電池ほど、冷え難い(温度が低下し難い)場合には、第2方向について中央に近い電池スタックほど、チャンバーから電池列の下面に向けて放出される冷却風の流量が大きくなるように、調節装置によって、各々の連通孔を通じてフードの下方側内部空間から上方側内部空間へ流通する冷却風の流量を調節する。具体的には、調節装置によって、第2方向について中央に近い連通孔ほど、当該連通孔の開口の開口面積を大きくすることで、第2方向について中央に近い連通孔ほど、当該連通孔を通じて当該連通孔と上下方向に対向する(当該連通孔の真上に位置する)冷却風導入口に向かう冷却風の流量を大きくすることができる。これにより、第2方向について中央に近い電池スタックほど、チャンバーから電池列の下面に向けて放出される冷却風の流量を大きくすることができる。 For example, among batteries included in a plurality (three or more) of battery stacks arranged in the second direction, batteries included in a battery stack closer to the center in the second direction are more difficult to cool (the temperature is less likely to decrease). In the second direction, the closer the battery stack is to the center, the greater the flow rate of the cooling air discharged from the chamber toward the lower surface of the battery array. Adjust the flow rate of the cooling air that flows into the upper internal space. Specifically, the adjustment device increases the opening area of the opening of the communication hole closer to the center in the second direction. It is possible to increase the flow rate of the cooling air directed to the cooling air inlet facing the communicating hole in the vertical direction (located directly above the communicating hole). As a result, the closer the battery stack is to the center in the second direction, the greater the flow rate of the cooling air discharged from the chamber toward the lower surface of the battery row.
これにより、第2方向について中央に近い電池スタックを冷却する冷却風ほど、すなわち、冷え難い(温度が低下し難い)電池スタックを冷却する冷却風ほど、その流量を大きくすることができる。このように、電池スタックの冷え難さ(温度の低下し難さ)に応じて冷却風の流量を異ならせることで、同時に冷却した複数(3個以上)の電池スタック間において、電池温度のバラツキを小さくすることが可能となる。 As a result, the flow rate of the cooling air that cools the battery stack closer to the center in the second direction, that is, the cooling air that cools the battery stack that is more difficult to cool (the temperature of which is less likely to decrease) can be increased. In this way, by varying the flow rate of the cooling air according to the difficulty of cooling the battery stack (difficulty in lowering the temperature), there is variation in battery temperature among a plurality of (three or more) battery stacks cooled at the same time. can be reduced.
以上説明したように、上述の電池冷却装置は、複数(3個以上)の電池スタック(これらに含まれる電池)を同時に冷却する電池冷却装置であって、複数の電池スタック間における電池温度のバラツキを小さくすることが可能な電池冷却装置である。 As described above, the above-described battery cooling device is a battery cooling device that simultaneously cools a plurality (three or more) of battery stacks (batteries included in these), and the battery temperature variation among the plurality of battery stacks is minimized. It is a battery cooling device that can reduce the
<実施形態1>
次に、本発明の実施形態1にかかる電池の製造方法、及び、電池冷却装置1について説明する。図1は、実施形態1にかかるエージング工程を説明する図である。図2は、実施形態1にかかる電池冷却装置1を説明する図である。図3は、図2のB部拡大図であり、電池冷却装置1を構成する冷却ユニット50を説明する図である。図4は、図2のE-E断面図であり、電池冷却装置1を構成する複数のチャンバー80の冷却風導入口81に取り付けられたファン70の平面図である。図5は、図2のD-D断面図であり、電池冷却装置1を構成するフード90の仕切り板92の平面図である。図6は、実施形態1にかかる電池冷却装置1の概略図である。
<
Next, a method for manufacturing a battery and a
まず、組み立て工程において、直方体形状をなす電池100(図1参照)を、複数個組み立てる。なお、本実施形態1では、電池100として、リチウムイオン二次電池を製造する。その後、各々の電池100について、初期充電等を行う。次に、複数の電池100を拘束治具20によって拘束して、電池スタック10にする(図1参照)。この電池スタック10は、複数の電池100が第1方向D1(図1において紙面に直交する方向、図4及び図5において上下方向)に一列に列置された電池列30、及び、電池列30に対して第1方向D1に圧縮荷重をかけて電池列30を拘束する拘束治具20を有する。
First, in the assembly process, a plurality of rectangular parallelepiped batteries 100 (see FIG. 1) are assembled. In addition, in
電池列30は、複数の電池100からなり、上面35と下面36と4つの側面を有する。電池列30の4つの側面は、第1方向D1(図1において紙面に直交する方向)の一方側(図1において手前側)を向く第1側面31と、第1方向D1の他方側(図1において奥側)を向く第2側面(図示なし)と、第1側面31と第2側面(図示なし)との間を第1方向D1(図1において紙面に直交する方向)に延びる第3側面33と、電池100の幅方向DW(第1方向D1及び上下方向DHに直交する方向、図1において左右方向)について第3側面33とは反対側(図1において左側)の位置で第1側面31と第2側面(図示なし)との間を第1方向D1に延びる第4側面34とである。なお、第1方向D1に隣り合う電池100の間には、樹脂スペーサ(図示省略)が介在している(図1参照)。
The
拘束治具20は、公知の拘束治具であり、電池列30を収容する電池列収容部20bを有する。電池列収容部20bは、電池列30の第1側面31を第1方向D1(図1において紙面に直交する方向)の他方側(紙面奥側)に押圧する第1側壁部(図示なし)と、電池列30の第2側面(図示なし)を第1方向D1の一方側(紙面手前側)に押圧する第2側壁部(図示なし)と、幅方向DW(図1において左右方向)について電池列30の第3側面33に対向する第3側壁部23と、幅方向DWについて電池列30の第4側面34に対向する第4側壁部24と、底部25,26を有する。なお、第3側壁部23及び第4側壁部24は、第1方向D1について第1側壁部(図示なし)の位置から第2側壁部(図示なし)の位置まで延びる側壁部である(図1参照)。
The restraining
さらに、この電池列収容部20bは、拘束治具20の上方に開口する上方開口部27を有する。電池列30の上面35(電池列30を構成する各々の電池100の上面105)は、この上方開口部27を通じて拘束治具20の上方に露出する。さらに、電池列収容部20bは、拘束治具20の下方に開口する下方開口部28を有する。この下方開口部28は、底部25と26との間に位置する開口部である。電池列30の下面36(電池列30を構成する各々の電池100の下面106)は、この下方開口部28を通じて拘束治具20の下方に露出する(図1参照)。
Further, the battery
この電池スタック10では、電池列30の第3側面33(電池列30を構成する各々の電池100の第3面103)と拘束治具20の第3側壁部23とが、幅方向DW(図1において左右方向、第1方向D1及び上下方向DHに直交する方向)について離間しており、且つ、電池列30の第4側面34(電池列30を構成する各々の電池100の第4面104)と拘束治具20の第4側壁部24とが、幅方向DWについて離間している。さらに、この電池スタック10では、電池列30の下面36(電池列30を構成する各々の電池100の下面106)と拘束治具20の底部25,26とが、上下方向DHについて離間している(図1参照)。
In this
従って、この電池スタック10では、電池列30の下面36(電池列30を構成する各々の電池100の下面106)と拘束治具20の底部25,26との間、電池列30の第3側面33(電池列30を構成する各々の電池100の第3面103)と拘束治具20の第3側壁部23との間、及び、電池列30の第4側面34(電池列30を構成する各々の電池100の第4面104)と拘束治具20の第4側壁部24との間を、後述する冷却風CAが流通可能な構造となっている(図1及び図3参照)。
Therefore, in this
次いで、エージング工程において、複数の電池スタック10を、常温よりも高温(例えば、60℃)の温度環境下で一定時間安置する。具体的には、図1に示すように、室温が常温よりも高温の一定温度(例えば、60℃)に保持された高温エージング室40内に、複数の電池スタック10を一定時間安置して、各々の電池100をエージングする。なお、図1には、電池スタック10を1個だけしか示していないが、本実施形態1のエージング工程では、一度に複数の電池スタック10をエージングする。
Next, in the aging step, the plurality of
その後、冷却工程において、エージング工程を終えた複数の電池スタック10(これらに含まれる各々の電池100)を、電池冷却装置1を用いて所定時間冷却する(図2参照)。具体的には、エージング工程を終えた複数の電池スタック10を、第1方向D1に直交する第2方向D2(図2において左右方向、幅方向DWに一致する方向)に一列に並べて、電池冷却装置1を用いて、複数の電池スタック10(これらに含まれる電池100)を同時に冷却する。従って、エージング工程を終えた複数の電池スタック10に含まれる電池100を、電池スタック10の状態のままで冷却する。
After that, in the cooling step, the plurality of battery stacks 10 (the
電池冷却装置1は、複数の電池スタック10に含まれる複数の電池100を冷却するための冷却風CAを発生させる冷却風発生装置130と、冷却工程において電池冷却装置1によって同時に冷却する複数の電池スタック10と同数の冷却ユニット50と、を備える。すなわち、電池冷却装置1は、各々の電池スタック10に対して、1対1で配置される冷却ユニット50を備える。なお、本実施形態1の電池冷却装置1では、6個の電池スタック10(これらに含まれる電池100)を同時に冷却する。従って、電池冷却装置1は、第2方向D2に一列に並ぶ6個の冷却ユニット50を備えている(図2参照)。
The
また、電池冷却装置1は、第2方向D2に並べられた6個の電池スタック10に含まれる拘束治具20の上面20c(上方開口部27の上端)に配置されて、6個の電池列収容部20bの上方開口部27に蓋をする蓋部材60を備える。この蓋部材60は、当該蓋部材60の下面61に設けられたシールゴム65を有している(図2及び図3参照)。この蓋部材60は、シールゴム65が6個の拘束治具20の上面20c(上方開口部27の上端)に密着する態様で、6個の拘束治具20の上面20cに配置されて、6個の電池列収容部20bの上方開口部27に蓋をする(図2及び図3参照)。
In addition, the
各々の冷却ユニット50は、図2及び図3に示すように、電池スタック10の下方であって拘束治具20の下面20dに接触する接触位置(図2及び図3に示す位置)にそれぞれ配置されるチャンバー80を備える。チャンバー80は、図3に示すように、冷却風CAを当該チャンバー80の内部に導入するための冷却風導入口81を有する。この冷却風導入口81は、チャンバー80のうち下側(下方)に位置する部位(具体的には、底部86)に設けられている。なお、本実施形態1では、各チャンバー80には、2つの冷却風導入口81が第1方向D1に並んで設けられている(図4参照)。
As shown in FIGS. 2 and 3, each cooling
さらに、各々の冷却ユニット50は、チャンバー80の各々の冷却風導入口81に設けられたファン70を備える(図2~図4参照)。ファン70は、後述するフード90の内部を流通する冷却風CAを、チャンバー80の冷却風導入口81を通じて、チャンバー80の内部に供給する。
Furthermore, each cooling
さらに、電池冷却装置1は、第2方向D2に一列に並ぶ6個のチャンバー80からなるチャンバー群80Gの下面を覆うようにしてチャンバー群80Gの下方に配置されるフード90と、冷却風発生装置130の冷却風送出口131とフード90の冷却風流入口95とを連結する連結管120と、を備える(図2及び図6参照)。なお、フード90の上面は、第2方向D2に一列に並ぶ6個のチャンバー80(チャンバー群80G)の下面に固定されている。これにより、6個の冷却ユニット50とチャンバー80とが一体となっている。
Furthermore, the
フード90は、当該フード90の下部(底部)に位置して冷却風発生装置130によって発生させた冷却風CAを当該フード90の内部に流入させる冷却風流入口95を有する。連結管120は、冷却風発生装置130によって発生させた冷却風CAを、当該連結管120を通じて、冷却風発生装置130の冷却風送出口131からフード90の冷却風流入口95へ流通させる(図6参照)。
The
本実施形態1では、冷却風発生装置130によって、常温よりも低温(例えば、17℃)の冷却風CAを発生させる。なお、冷却風発生装置130は、例えば、公知のエアプロセッサによって構成される。冷却風発生装置130によって発生させた冷却風CAは、連結管120を通じて、フード90の冷却風流入口95からフード90の内部空間ISに導入される(図2及び図6参照)。フード90の内部空間ISに導入された冷却風CAは、フード90の内部空間ISを下方から上方に向かって流れてゆき、ファン70を通じて、各々のチャンバー80の内部に供給される。
In the first embodiment, the cooling
さらに、チャンバー80は、図3に示すように、当該チャンバー80の天井部83(上壁部)に設けられた冷却風放出口82を有する。この冷却風放出口82は、チャンバー80を前述の接触位置(図2及び図3に示す位置)に配置した状態で、電池列収容部20bの下方開口部28を通じて、電池列30の下面36(電池列30を構成する各々の電池100の下面106)と対向する位置に配置されて、冷却風導入口81を通じてチャンバー80の内部に導入された冷却風CAを、電池列収容部20bの下方開口部28を通じて電池列30の下面36(電池列30を構成する各々の電池100の下面106)に向けて放出する開口である(図2参照)。
Furthermore, the
従って、冷却風導入口81を通じてチャンバー80の内部に導入された冷却風CAは、図3に示すように、チャンバー80内を下方から上方に向かって流れてゆき、天井部83に設けられた冷却風放出口82を通じてチャンバー80の外部に放出される。この放出された冷却風CAは、電池列収容部20bの下方開口部28を通じて電池スタック10の内部に導入されて、電池列30の下面36(電池列30を構成する各々の電池100の下面106)に当たることになる。なお、チャンバー80の内部寸法は、冷却風導入口81を通じてチャンバー80の内部に導入された冷却風CAが整流され、天井部83に設けられた冷却風放出口82を通じてチャンバー80の外部に放出されるときに、下方から上方に向かって流れる層流となる寸法とされている。
Therefore, as shown in FIG. 3, the cooling air CA introduced into the
また、チャンバー80は、当該チャンバー80の上面84(天井部83の外面)に設けられた環状のシールゴム85を有している(図3参照)。このため、チャンバー80は、シールゴム85が拘束治具20の下面20d(底部25,26の外面)に密着する態様で、接触位置(電池スタック10の下方であって拘束治具20の下面20dに接触する位置)に配置される。これにより、チャンバー80の冷却風放出口82と電池列収容部20bの下方開口部28とが気密に連通する(図3参照)。
Further, the
また、電池スタック10は、電池列収容部20bの下方開口部28を通じて当該電池スタック10の内部に導入された冷却風CAが、電池列30の下方を電池列収容部20bの第3側壁部23に向かって(図3において右側へ)流れた後に第3側壁部23と電池列30の第3側面33との間の空間(第1空間S1とする)内を上方に向かって流れると共に、電池列30の下方を電池列収容部20bの第4側壁部24に向かって(図3において左側へ)流れた後に第4側壁部24と電池列30の第4側面34との間の空間(第2空間S2とする)内を上方に向かって流れるように構成されている(図3参照)。
In the
本実施形態1の冷却工程では、図2及び図6に示すように、6個の電池スタック10を第2方向D2に並べて、各々の冷却ユニット50のチャンバー80を前述の接触位置(図2及び図3に示す位置)に配置し、且つ、蓋部材60によって電池列収容部20bの上方開口部27に蓋をした状態(上方開口部27を閉塞した状態)にする。その後、冷却風発生装置130の電源をONにして、冷却風発生装置130によって冷却風CAを発生させると共に、ファン70の電源をONにしてファン70を作動させる。
In the cooling process of
これにより、冷却風発生装置130によって発生させた冷却風CAは、連結管120を通じて、フード90の冷却風流入口95からフード90の内部空間ISに導入される(図2及び図6参照)。さらに、フード90の内部空間ISに導入された冷却風CAは、フード90の内部空間ISを下方から上方に向かって流れてゆき、各々のファン70によって、各々のチャンバー80の冷却風導入口81を通じて、各々のチャンバー80の内部に供給される。これにより、6個の電池スタック10に含まれる各々の電池100について、その下面106、第3面103(電池列30の第3側面33を構成する面)、第4面104(電池列30の第4側面34を構成する面)、及び上面105に、冷却風CAを接触させて、各々の電池100を冷却することができる。
Thereby, the cooling air CA generated by the cooling
具体的には、冷却風CAが冷却風導入口81を通じてチャンバー80の内部に導入された後、チャンバー80内を下方から上方に向かって流れてゆき、天井部83に設けられた冷却風放出口を通じてチャンバー80の外部に放出される。この放出された冷却風CAは、電池列収容部20bの下方開口部28を通じて電池スタック10の内部に導入されて、電池列30を構成する各々の電池100の下面106に当たる(図3参照)。これにより、各々の電池100の下面106に冷却風CAを接触させて、各々の電池100の下面106から熱を奪うことができる。
Specifically, after the cooling air CA is introduced into the
さらに、各々の電池100の下面106に当たった冷却風CAは、電池列30の下方を電池列収容部20bの第3側壁部23に向かって流れた後に、第3側壁部23と電池列30の第3側面33との間の第1空間S1内を上方に向かって流れてゆくと共に、電池列30の下方を電池列収容部20bの第4側壁部24に向かって流れた後に、第4側壁部24と電池列30の第4側面34との間の第2空間S2内を上方に向かって流れてゆく(図3参照)。冷却風CAが第1空間S1内を上方に向かって流れてゆくときに、当該冷却風CAが各々の電池100の第3面103に接触することで、各々の電池100の第3面103から熱を奪うことができる。また、冷却風CAが第2空間S2内を上方に向かって流れてゆくときに、当該冷却風CAが各々の電池100の第4面104に接触することで、各々の電池100の第4面104から熱を奪うことができる。
Further, the cooling air CA that hits the
その後、冷却風CAは、拘束治具20の上面20cに配置されている蓋部材60に衝突して跳ね返されて下方に進み、各々の電池100の上面105に接触する。これにより、冷却風CAによって、各々の電池100の上面105から熱を奪うことができる。その後、冷却風CAは、電池スタック10の第1方向D1の両端部(図2において紙面奥側の端部と手前側の端部)に位置する排出口(図示なし)から、電池スタック10の外部に排出される。なお、図6には図示を省略しているが、本実施形態1の電池冷却装置1では、電池スタック10の外部に排出された冷却風CAは、冷却風発生装置130に戻るように構成されている。
After that, the cooling air CA collides with the
以上のようにして、6個の電池スタック10の電池列30を構成する各々の電池100について、その下面106、第3面103、第4面104、及び上面105に冷却風CAを接触させて、これら4つの面(下面106、第3面103、第4面104、及び上面105)から熱を奪うことによって、各々の電池100を冷却することができる。
As described above, the
なお、シールゴム85によって、チャンバー80の冷却風放出口82と電池列収容部20bの下方開口部28とが気密に連通するため、ファン70の作動中(すなわち、冷却工程期間中)は、チャンバー80の内圧が上昇する。従って、断熱圧縮効果により、チャンバー80内の温度が上昇して、チャンバー80内の温度(従って、チャンバー80内の流通する冷却風CAの温度)が、フード90内の温度(従って、フード90内の流通する冷却風CAの温度)よりも高くなる。具体的には、本実施形態1の電池冷却装置1では、チャンバー80内の温度が、フード90内の温度よりも3℃程度高くなる。従って、電池スタック10に到達したときの冷却風CAの温度は、冷却風発生装置130から送出されるときの冷却風CAの温度よりも3℃程度高くなる。
The
このため、本実施形態1の電池冷却装置1では、各々の電池スタック10の電池100を、所定の目標温度にまで低下させたい場合、冷却風発生装置130によって発生させる冷却風CAの温度を、目標温度よりも3℃低い温度に設定する。例えば、各々の電池スタック10の電池100を、20℃(これが目標温度)にまで低下させたい場合、冷却風発生装置130によって発生させる冷却風CAの温度を、17℃に設定する。
Therefore, in the
さらに、本実施形態1の電池冷却装置1では、フード90が、チャンバー80の冷却風導入口81と当該フード90の冷却風流入口95との間に位置する仕切り板92を有する(図2参照)。この仕切り板92は、フード90の本体部91によって形成される内部空間ISを上下に仕切って、フード90の内部空間ISを上方側内部空間IS1と下方側内部空間IS2とに2分割する。この仕切り板92は、各々のチャンバー80の冷却風導入口81(及び、各々の冷却風導入口81に取り付けられたファン70)と上下方向に対向する位置に形成された複数の連通孔93を有する(図2及び図5参照)。この連通孔93は、フード90の上方側内部空間IS1と下方側内部空間IS2とを連通する。
Furthermore, in the
各々の連通孔93は、下方側内部空間IS2内を下方から上方に向かって流れる冷却風CAを、当該連通孔93を通じて、当該連通孔93と上下方向に対向する(当該連通孔の真上に位置する)冷却風導入口81に向かうようにして、上方側内部空間IS1内へ流通させる。従って、各々の連通孔93を通過した冷却風CAは、通過した連通孔93と上下方向に対向する冷却風導入口81に向かって、上方側内部空間IS1内を上方に流通する。なお、本実施形態1の電池冷却装置1では、各々のチャンバー80の冷却風導入口81にファン70が取り付けられているので、各々の連通孔93を通過した冷却風CAは、各々の冷却風導入口81に取り付けられているファン70に向かって上方側内部空間IS1内を上方に流通する。
Each of the communication holes 93 vertically opposes the
さらに、本実施形態1の電池冷却装置1は、調節装置110を備える(図2及び図5参照)。調節装置110は、仕切り板92の各々の連通孔93の開口94(上側開口)の開口面積を調節(変更)することによって、各々の連通孔93を通じてフード90の下方側内部空間IS2から上方側内部空間IS1へ流通する冷却風CAの流量を調節する。この調節装置110は、第2方向D2(図2及び図5において左右方向)にスライドして各々の連通孔93の開口94を開閉する平板状のスライド部材111,112と、スライド部材111,112を第2方向D2にスライドさせて各々の連通孔93の開口94の開口面積を調節(変更)するコントローラ(図示省略)とを有する。
Furthermore, the
スライド部材111と112(一対のスライド部材111,112)は、仕切り板92の上面において、各々の連通孔93に対して、各々の連通孔93の中心について第2方向D2に対称(図2及び図5において左右対称)に設けられている。スライド部材111と112(一対のスライド部材111,112)は、コントローラ(図示省略)による位置調節制御によって、第2方向D2について互いに逆方向に同期してスライドして、各々の連通孔93の開口94の開口面積を調節(変更)する。具体的には、スライド部材111と112(一対のスライド部材111,112)は、コントローラ(図示省略)による位置調節制御によって、各々の連通孔93の開口94について、完全に開放する位置から完全に閉塞する位置までの範囲内のいずれの位置にも位置調節可能とされている。
The
この調節装置110によって、各々の連通孔93を通じてフード90の下方側内部空間IS2から上方側内部空間IS1へ流通する冷却風CAの流量を調節することで、各々のチャンバー80の内部に導入される冷却風CAの流量を調節することができる。これにより、同時に冷却する複数(本実施形態では6個)の電池スタック10のそれぞれについて、各々のチャンバー80の冷却風放出口82から、電池列収容部20bの下方開口部28を通じて電池列30の下面36に向けて放出される冷却風CA(図3参照)の流量を調節する(例えば、他の電池スタック10とは異なる流量にする)ことができる。
The
本実施形態の電池冷却装置1では、同時に冷却する複数(本実施形態では6個)の電池スタック10のうち、相対的に冷え難い位置に配置される電池スタック10ほど、電池列30の下面36に向けて放出される冷却風CAの流量が大きくなるように、調節装置110によって、仕切り板92の各々の連通孔93の開口94の開口面積を調節(変更)して、各々の連通孔93を通じてフード90の下方側内部空間IS2から上方側内部空間IS1へ流通する冷却風CAの流量を調節している。
In the
具体的には、調節装置110(スライド部材111,112)によって、相対的に冷え難い位置に配置される電池スタック10の下方の接触位置に配置されるチャンバー80の冷却風導入口81と上下方向に対向する位置(真下)の連通孔93ほど、当該連通孔93の開口94の開口面積を大きくする。これにより、当該連通孔93を通じて当該連通孔93と上下方向に対向する(当該連通孔93の真上に位置する)冷却風導入口81に向かう冷却風CAの流量を大きくすることができるので、相対的に冷え難い位置に配置される電池スタック10ほど、電池列30の下面36に向けて放出される冷却風CAの流量が大きくなる。これにより、冷え難い(温度が低下し難い)電池スタック10を冷却する冷却風CAほど、その流量を大きくすることができるので、複数の電池スタック10間における電池温度のバラツキを小さくすることが可能となる。
Specifically, the adjustment device 110 (
本実施形態の電池冷却装置1では、第2方向D2に並ぶ6個の電池スタック10(これに含まれる電池100)のうち、第2方向D2について中央に近い電池スタック10ほど、冷え難い(温度が低下し難い)傾向にある。従って、本実施形態の電池冷却装置1では、第2方向D2について中央に近い電池スタック10ほど、チャンバー80から電池列30の下面36に向けて放出される冷却風CAの流量が大きくなるように、調節装置110によって、各々の連通孔93を通じてフード90の下方側内部空間IS2から上方側内部空間IS1へ流通する冷却風CAの流量を調節している。
In the
具体的には、調節装置110によって、第2方向D2について中央に近い連通孔93ほど、第2方向D2にかかるスライド部材111と112との間の距離を大きくすることで、当該連通孔93の開口94の開口面積を大きくする。これにより、第2方向D2について中央に近い連通孔93ほど、当該連通孔93を通じて当該連通孔93と上下方向に対向する(当該連通孔93の真上に位置する)冷却風導入口81(冷却風導入口81に設けられたファン70)に向かう冷却風CAの流量を大きくすることができる。これにより、第2方向D2について中央に近い電池スタック10ほど、チャンバー80から電池列30の下面36に向けて放出される冷却風CAの流量を大きくすることができる。
Specifically, the
詳細には、第2方向D2に並ぶ6個の電池スタック10のうち、第2方向D2について最も中央に近い電池スタック10(電池スタック10C,10Dとする、図2参照)が最も冷え難く(温度が低下し難く)、第2方向D2について両端に位置する電池スタック10(電池スタック10A,10Fとする)が最も冷え易い(温度が低下し易い)傾向にある。なお、第2方向D2に並ぶ6個の電池スタック10のうち、電池スタック10Aと10Cとの間に位置する電池スタック10を電池スタック10Bとし、電池スタック10Fと10Dとの間に位置する電池スタック10を電池スタック10Eとする。
Specifically, among the six
また、電池スタック10Aの下方に配置されたチャンバー80をチャンバー80Aとし、電池スタック10Bの下方に配置されたチャンバー80をチャンバー80Bとし、電池スタック10Cの下方に配置されたチャンバー80をチャンバー80Cとし、電池スタック10Dの下方に配置されたチャンバー80をチャンバー80Dとし、電池スタック10Eの下方に配置されたチャンバー80をチャンバー80Eとし、電池スタック10Fの下方に配置されたチャンバー80をチャンバー80Fとする(図2参照)。
Further, the
また、チャンバー80Aの冷却風導入口81を冷却風導入口81Aとし、チャンバー80Bの冷却風導入口81を冷却風導入口81Bとし、チャンバー80Cの冷却風導入口81を冷却風導入口81Cとし、チャンバー80Dの冷却風導入口81を冷却風導入口81Dとし、チャンバー80Eの冷却風導入口81を冷却風導入口81Eとし、チャンバー80Fの冷却風導入口81を冷却風導入口81Fとする(図4参照)。
The cooling
さらに、上下方向DHについて冷却風導入口81Aと対向する連通孔93を連通孔93Aとし、上下方向DHについて冷却風導入口81Bと対向する連通孔93を連通孔93Bとし、上下方向DHについて冷却風導入口81Cと対向する連通孔93を連通孔93Cとし、上下方向DHについて冷却風導入口81Dと対向する連通孔93を連通孔93Dとし、上下方向DHについて冷却風導入口81Eと対向する連通孔93を連通孔93Eとし、上下方向DHについて冷却風導入口81Fと対向する連通孔93を連通孔93Fとする(図2及び図5参照)。
Further, the
従って、本実施形態では、図2及び図5に示すように、連通孔93の開口94の開口面積の大小関係が、(連通孔93Aの開口94である開口94Aの開口面積)=(連通孔93Fの開口94である開口94Fの開口面積)<(連通孔93Bの開口94である開口94Bの開口面積)=(連通孔93Eの開口94である開口94Eの開口面積)<(連通孔93Cの開口94である開口94Cの開口面積)=(連通孔93Dの開口94である開口94Dの開口面積)を満たすように、調節装置110のコントローラ(図示なし)によって、各々の連通孔93の開口94に対するスライド部材111,112の位置を調節する。但し、冷却時間を短くするため、全ての開口94の中で最も開口面積を大きくする開口94Cと開口94Dは、全開にする(100%開口させる)のが好ましい。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 5, the size relationship of the opening area of the
このようにすることで、第2方向D2について中央に近い電池スタック10の下方に配置されたチャンバー80ほど、冷却風導入口81(冷却風導入口81に設けられたファン70)に供給される冷却風CAの流量を大きくすることができる。これにより、第2方向D2について中央に近い電池スタック10を冷却する冷却風CAほど、すなわち、冷え難い(温度が低下し難い)電池スタック10を冷却する冷却風CAほど、その流量を大きくすることができる。このように、電池スタック10の冷え難さ(温度の低下し難さ)に応じて冷却風CAの流量を異ならせることで、電池冷却装置1によって同時に冷却した複数(本実施形態では6個)の電池スタック10間において、電池温度のバラツキを小さくすることが可能となる。
By doing so, the
以上説明したように、本実施形態1の電池冷却装置1は、複数(3個以上)の電池スタック10(これらに含まれる電池100)を同時に冷却する電池冷却装置1であって、複数の電池スタック10間における電池温度のバラツキを小さくすることが可能な電池冷却装置1である。
As described above, the
なお、連通孔93A~93Fの開口94A~94Fの具体的な開口面積(換言すれば、スライド部材111,112の具体的な位置)は、例えば、予め行った冷却試験の結果に基づいて決定すると良い。具体的には、例えば、電池冷却装置1を用いて、連通孔93A~93Fの開口94A~94Fの開口面積を様々に異ならせて、第2方向D2に並ぶ6個の電池スタック10(これらに含まれる電池100)の温度を測定しつつ、所定時間の冷却工程を試験的に多数行う。そして、冷却工程を終えたときに6個の電池スタック10間における電池温度のバラツキが最も小さくなった冷却工程における、連通孔93A~93Fの開口94A~94Fにかかる各々の開口面積(換言すれば、一対のスライド部材111,112の各々の位置)を、本実施形態1における連通孔93A~93Fの開口94A~94Fにかかる各々の開口面積(換言すれば、一対のスライド部材111,112の各々の位置)として採用すると良い。
The specific opening areas of the
本実施形態1では、予め行った冷却試験の結果に基づいて、連通孔93A~93Fの開口94A~94Fに対するスライド部材111,112の具体的な位置(6個の電池スタック10間における電池温度のバラツキが最も小さくなる位置)を決定している。そして電池冷却装置1において、この決定した位置に、調節装置110のコントローラ(図示省略)によって各々のスライド部材111,112をスライドさせて配置して、連通孔93A~93Fの開口94A~94Fの開口面積を調節している。このようにした電池冷却装置1を用いて、冷却工程を行っている。
In the first embodiment, the specific positions of the
冷却工程の後、各々の電池スタック10に含まれる電池100について、所定の工程(自己放電検査工程など)を行って、各々の電池100が完成する。なお、冷却工程を終えた複数の電池スタック10間において、電池温度に大きなバラツキがある場合には、その後の自己放電検査工程を適切に行うことができない虞がある。これに対し、本実施形態1では、冷却工程において同時に冷却した複数(本実施形態では6個)の電池スタック10間において、電池温度のバラツキを小さくすることが可能であるため、後の自己放電検査工程を精度良く行うことが可能となる。具体的には、電池温度のバラツキに起因した自己放電量のバラツキを低減することが可能となる。
After the cooling process, the
<実施形態2>
次に、実施形態2にかかる電池の製造方法、及び、電池冷却装置201について説明する。ここでは、実施形態1と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。図7は、実施形態2にかかる電池冷却装置201を説明する図である。また、図8は、実施形態2にかかる電池冷却装置201を用いた冷却工程を説明する図である。なお、本実施形態2は、実施形態1の冷却工程を、電池の製造ラインに組み込んだ一具体例である。
<Embodiment 2>
Next, a battery manufacturing method and a
まず、実施形態1と同様に、組み立て工程において、直方体形状をなす電池100を、複数個組み立てる。その後、各々の電池100について、初期充電等を行う。次に、実施形態1と同様に、複数の電池100を拘束治具20によって拘束して、電池スタック10にする(図1参照)。次いで、実施形態1と同様に、エージング工程において、複数の電池スタック10を、常温よりも高温(例えば、60℃)の温度環境下で一定時間安置して、各々の電池100をエージングする(図1参照)。
First, as in the first embodiment, in the assembly process, a plurality of rectangular
エージング工程を終えた複数の電池スタック10は、その後、電池冷却装置201の冷却ブース210(図7参照)に向かって、チェーンコンベア240によって搬送方向DC(図7において右方向)に搬送されてゆく。なお、本実施形態2では、6個の電池スタック10が、搬送方向DCに一列に並んで、チェーンコンベア240によって冷却ブース210内の冷却位置(冷却工程が行われる位置、図7に示す位置)に搬送される。
The plurality of
本実施形態2の電池冷却装置201は、実施形態1と同様の6個の冷却ユニット50と、実施形態1と同様のフード90と、実施形態1と同様の蓋部材60と、これらを収容する冷却ブース210と、冷却風発生装置230と、冷却風発生装置230の冷却風送出口231とフード90の冷却風流入口95とを連結する連結管220と、冷却ブース210のエア排出口210cと冷却風発生装置230のエア導入口232とを連結する連結管250とを備える。なお、冷却ブース210のエア排出口210cは、冷却ブース210の天井部に設けられている(図7参照)。
A
電池スタック10を搬送方向DCに搬送するチェーンコンベア240は、冷却ブース210内を搬送方向DCに貫通している。冷却ブース210は、チェーンコンベア240によって搬送される電池スタック10を、外部から冷却ブース210内に搬入するための上流側開口213と、この上流側開口213を開閉する上流側シャッター211を備える(図7参照)。さらに、冷却ブース210は、チェーンコンベア240によって搬送される電池スタック10を、冷却ブース210内から外部に搬出するための下流側開口214と、この下流側開口214を開閉する下流側シャッター212を備える。冷却ブース210の上流側開口213は、通常、上流側シャッター211によって閉塞されている。また、冷却ブース210の下流側開口214も、通常、下流側シャッター212によって閉塞されている。
A
電池冷却装置201のうち蓋部材60は、冷却ブース210の内部において、チェーンコンベア240の上方(上下方向DHについて拘束治具20の上面20cよりも上方)の固定位置(図7に示す位置)に固定されている。また、6個の冷却ユニット50(ファン70及びチャンバー80)とフード90は、冷却ブース210の内部において、チェーンコンベア240の下方の待機位置(図7に示す位置)において待機している。なお、6個の冷却ユニット50とフード90は、一体とされ、図示しないアクチュエータによって、上下方向DHに移動可能とされている。
The
本実施形態2では、チェーンコンベア240によって搬送方向DCに搬送される6個の電池スタック10が、冷却工程に供されるために、冷却ブース210の上流側開口213(上流側シャッター211によって閉塞されている上流側開口213)に近づくと、上流側シャッター211が開いて上流側開口213が開放される。これにより、6個の電池スタック10が、チェーンコンベア240によって、上流側開口213を通じて冷却ブース210の内部に順次搬入される。6個の電池スタック10が冷却ブース210の内部に搬入されて冷却位置(冷却工程が行われる位置、図7に示す位置)に配置されると、上流側シャッター211が閉じて上流側開口213が閉塞される。その後、冷却工程が開始される。
In Embodiment 2, the six
具体的には、冷却ブース210の内部に進入した6個の電池スタック10が、冷却位置(図7に示す位置)に到達すると、チェーンコンベア240による電池スタック10の搬送が一時停止する。これにより、6個の電池スタック10が冷却位置に配置される。なお、図7に示すように、各々の冷却ユニット50は、6個の電池スタック10が冷却位置に配置されたときに、各々の電池スタック10について、チャンバー80の冷却風放出口82が、拘束治具20の下方開口部28の真下に位置するように配置されている。また、蓋部材60は、6個の電池スタック10が冷却位置に配置されたときに、6個の拘束治具20の上方開口部27の真上に位置するように配置されている。
Specifically, when the six
次いで、冷却工程において、図示しないアクチュエータによって、6個の冷却ユニット50とフード90を上方に移動させてゆき、各々のチャンバー80のシールゴム85を、各々の拘束治具20の下面20d(底部25,26の外面)に密着させる(図8参照)。その後、さらに、6個の冷却ユニット50を上方に移動させることで、6個の冷却ユニット50及びフード90と共に6個の電池スタック10を上方に移動させてゆき、各々の拘束治具20の上面20c(上方開口部27の上端)を蓋部材60のシールゴム65に密着させる(図8参照)。各々の拘束治具20の上面20cが蓋部材60のシールゴム65に密着したとき、図示しないアクチュエータを停止させる。
Next, in the cooling process, the six cooling
これにより、シールゴム65が拘束治具20の上面20c(上方開口部27の上端)に密着する態様で、蓋部材60が6個の拘束治具20の上面20cに配置されて、蓋部材60によって、6個の電池列収容部20bの上方開口部27に蓋がされる(上方開口部27が閉塞される。図8参照)。さらに、各々の冷却ユニット50において、シールゴム85が拘束治具20の下面20d(底部25,26の外面)に密着する態様で、チャンバー80が接触位置(電池スタック10の下方であって拘束治具20の下面20dに接触する位置)に配置される。これにより、チャンバー80の冷却風放出口82と電池列収容部20bの下方開口部28とが気密に連通する(図3参照)。なお、図3は、図8のC部拡大図である。
As a result, the
このようにした状態で、冷却風発生装置230の電源をONにして、冷却風発生装置230によって冷却風CAを発生させると共に、ファン70の電源をONにしてファン70を作動させる。これにより、冷却風発生装置230によって発生させた冷却風CAは、連結管220を通じて、フード90の冷却風流入口95からフード90の内部空間ISに導入される(図8参照)。さらに、フード90の内部空間ISに導入された冷却風CAは、実施形態1の冷却工程と同様に、フード90の内部空間ISを下方から上方に向かって流れてゆき、各々のファン70によって、各々のチャンバー80の冷却風導入口81を通じて、各々のチャンバー80の内部に供給される。
In this state, the cooling
これにより、実施形態1の冷却工程と同様に、6個の電池スタック10に含まれる各々の電池100について、その下面106、第3面103(電池列30の第3側面33を構成する面)、第4面104(電池列30の第4側面34を構成する面)、及び上面105に、冷却風CAを接触させて、各々の電池100を冷却することができる。なお、電池スタック10の電池100を冷却した後、電池スタック10の外部に排出された冷却風CAは、冷却ブース210のエア排出口210cから、連結管250を通じて冷却風発生装置230に向かって排出され、冷却風発生装置230のエア導入口232を通じて冷却風発生装置130に戻る(図8参照)。
As a result, similarly to the cooling process of the first embodiment, each of the
本実施形態2でも、実施形態1と同様に、連通孔93の開口94の開口面積の大小関係が、(連通孔93Aの開口94である開口94Aの開口面積)=(連通孔93Fの開口94である開口94Fの開口面積)<(連通孔93Bの開口94である開口94Bの開口面積)=(連通孔93Eの開口94である開口94Eの開口面積)<(連通孔93Cの開口94である開口94Cの開口面積)=(連通孔93Dの開口94である開口94Dの開口面積)を満たすように、調節装置110のコントローラ(図示なし)によって、各々の連通孔93の開口94に対するスライド部材111,112の位置を調節している。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the size relationship of the opening area of the
このようにすることで、第2方向D2について中央に近い電池スタック10の下方に配置されたチャンバー80ほど、冷却風導入口81(冷却風導入口81に設けられたファン70)に供給される冷却風CAの流量を大きくすることができる。これにより、第2方向D2について中央に近い電池スタック10を冷却する冷却風CAほど、すなわち、冷え難い(温度が低下し難い)電池スタック10を冷却する冷却風CAほど、その流量を大きくすることができる。このように、電池スタック10の冷え難さ(温度の低下し難さ)に応じて冷却風CAの流量を異ならせることで、電池冷却装置201によって同時に冷却した複数(本実施形態では6個)の電池スタック10間において、電池温度のバラツキを小さくすることが可能となる。
By doing so, the
なお、本実施形態2でも、実施形態1と同様に、予め行った冷却試験の結果に基づいて、連通孔93A~93Fの開口94A~94Fの開口面積を調節するスライド部材111,112の具体的な位置(6個の電池スタック10間における電池温度のバラツキが最も小さくなる位置)を決定している。そして、電池冷却装置201において、この決定した位置に、調節装置110のコントローラ(図示省略)によって各々のスライド部材111,112をスライドさせて配置して、開口94A~94Fの開口面積を調節している。このようにした電池冷却装置201を用いて、冷却工程を行っている。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
冷却風発生装置230及びファン70の電源をONにした後、所定時間が経過したら、冷却風発生装置230及びファン70の電源をOFFにして、冷却風CAの発生を停止する。その後、図示しないアクチュエータによって、6個の冷却ユニット50及びフード90を下方に移動させることで、6個の冷却ユニット50及びフード90と共に6個の電池スタック10を下方に移動させてゆき、6個の電池スタック10をチェーンコンベア240上に載置する。引き続き、6個の冷却ユニット50及びフード90をさらに下方に移動させて、6個の冷却ユニット50及びフード90を、チェーンコンベア240の下方の待機位置(図7に示す位置)に配置する。これにより、本実施形態2の冷却工程が終了する。
After a predetermined period of time has passed since the
冷却工程が終了すると、冷却ブース210の下流側シャッター212が開き、冷却ブース210の下流側開口214が開放される。これにより、6個の電池スタック10が、チェーンコンベア240によって、下流側開口214を通じて冷却ブース210の外部に搬出される。冷却ブース210の外部に搬出された電池スタック10は、次工程に向かって、チェーンコンベア240によって搬送される。その後、各々の電池スタック10に含まれる電池100について、所定の工程(自己放電検査工程など)を行って、各々の電池100が完成する。
After the cooling process is finished, the
以上において、本発明を実施形態1,2に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
In the above, the present invention has been described in accordance with
例えば、実施形態1,2では、チャンバー80の冷却風導入口81にファン70を取り付けた電池冷却装置1,201を例示した。しかしながら、冷却風発生装置130,230の静圧が、冷却風CAの流路抵抗(特に、拘束治具20の電池列収容部20b内の流路抵抗)に対して十分に大きい場合は、チャンバー80の冷却風導入口81にファン70を取り付けなくても良い。すなわち、電池冷却装置1,201からファン70を除外した電池冷却装置としても良い。
For example, in
1,201 電池冷却装置
10 電池スタック
20 拘束治具
20b 電池列収容部
20c 上面
20d 下面
27 上方開口部
28 下方開口部
30 電池列
35 上面
36 下面
40 高温エージング室
50 冷却ユニット
60 蓋部材
70 ファン
80 チャンバー
80G チャンバー群
81 冷却風導入口
82 冷却風放出口
83 天井部
90 フード
92 仕切り板
93 連通孔
94 開口
95 冷却風流入口
100 電池
105 上面
106 下面
110 調節装置
111,112 スライド部材
120,220 連結管
130,230 冷却風発生装置
131,231 冷却風送出口
CA 冷却風
D1 第1方向
D2 第2方向
DC 搬送方向
IS 内部空間
IS1 上方側内部空間
IS2 下方側内部空間
1, 201
Claims (1)
電池冷却装置であって、
前記拘束治具は、前記電池列を収容する電池列収容部を有し、
前記電池列収容部は、前記拘束治具の下方に開口する下方開口部であって、前記電池列を構成する複数の前記電池の下面が露出する下方開口部を有し、
前記電池冷却装置は、
複数の前記電池スタックに含まれる複数の前記電池を冷却するための冷却風を発生させる冷却風発生装置と、
当該電池冷却装置によって同時に冷却する複数の前記電池スタックと同数の冷却ユニットと、を備え、
各々の前記冷却ユニットは、各々の前記電池スタックの下方であって各々の前記拘束治具の下面に接触する接触位置にそれぞれ配置されるチャンバー、を備え、
前記電池冷却装置は、
前記第2方向に一列に並ぶ複数の前記チャンバーからなるチャンバー群の下面を覆うようにして前記チャンバー群の下方に配置されたフードであって、当該フードの下部に位置して前記冷却風発生装置によって発生させた前記冷却風を当該フードの内部に流入させる冷却風流入口、を有するフードと、
前記冷却風発生装置の冷却風送出口と前記フードの前記冷却風流入口とを連結する連結管であって、前記冷却風発生装置によって発生させた前記冷却風を、当該連結管を通じて前記冷却風送出口から前記冷却風流入口へ流通させる連結管と、を備え、
各々の前記チャンバーは、
前記フード内を下方から上方に向かって流れる前記冷却風を、当該チャンバーの内部に導入するための冷却風導入口であって、当該チャンバーの下部に設けられた冷却風導入口と、
当該チャンバーの天井部に位置し、当該チャンバーを前記接触位置に配置した状態で、前記電池列収容部の前記下方開口部を通じて前記電池列の下面と対向する位置に配置される冷却風放出口であって、前記冷却風導入口を通じて当該チャンバーの内部に導入された前記冷却風を、前記電池列収容部の前記下方開口部を通じて前記電池列の下面に向けて放出する冷却風放出口と、を有し、
前記フードは、前記チャンバーの前記冷却風導入口と当該フードの前記冷却風流入口との間に位置し、当該フードの内部空間を上下に仕切って上方側内部空間と下方側内部空間とに2分割する仕切り板を有し、
前記仕切り板は、各々の前記チャンバーの前記冷却風導入口と上下方向に対向する位置に形成されて、前記フードの前記上方側内部空間と前記下方側内部空間とを連通する複数の連通孔であって、前記下方側内部空間内を下方から上方に向かって流れる前記冷却風を、当該連通孔を通じて、上下方向に対向する前記冷却風導入口に向かうようにして、前記上方側内部空間内へ流通させる連通孔を有し、
前記電池冷却装置は、
各々の前記連通孔の開口の開口面積を調節することによって、各々の前記連通孔を通じて前記下方側内部空間から前記上方側内部空間へ流通する前記冷却風の流量を調節する調節装置を備える
電池冷却装置。 A battery row in which a plurality of rectangular parallelepiped batteries are arranged in a row in a first direction, and a restraining jig that applies a compressive load to the battery row in the first direction to restrain the battery row. wherein a plurality of three or more of the battery stacks that have undergone an aging process of being placed in a temperature environment higher than room temperature for a certain period of time are arranged in a line in a second direction orthogonal to the first direction A battery cooling device that cools at the same time in a state of
The restraining jig has a battery row housing portion for housing the battery row,
The battery row housing part has a lower opening that opens downward from the restraining jig, and has a lower opening that exposes the lower surfaces of the plurality of batteries constituting the battery row,
The battery cooling device
a cooling wind generator for generating cooling wind for cooling the plurality of batteries included in the plurality of battery stacks;
the same number of cooling units as the plurality of battery stacks simultaneously cooled by the battery cooling device;
each of the cooling units includes a chamber disposed at a contact position below each of the battery stacks and in contact with the lower surface of each of the restraint jigs;
The battery cooling device
A hood arranged below the group of chambers so as to cover the lower surface of the group of chambers composed of the plurality of chambers arranged in a line in the second direction, wherein the cooling air generating device is positioned below the hood. a hood having a cooling air inlet for allowing the cooling air generated by the above to flow into the hood;
A connecting pipe connecting a cooling air outlet of the cooling air generating device and the cooling air inlet of the hood, wherein the cooling air generated by the cooling air generating device is passed through the connecting pipe. a connecting pipe for circulating from the outlet to the cooling air inlet,
each said chamber comprising:
a cooling air inlet provided at the bottom of the chamber for introducing the cooling air flowing upward through the hood into the interior of the chamber;
A cooling air outlet located on the ceiling of the chamber and arranged at a position facing the lower surface of the battery array through the lower opening of the battery array housing section in a state where the chamber is arranged at the contact position. a cooling air outlet for discharging the cooling air introduced into the chamber through the cooling air inlet toward the lower surface of the battery array through the lower opening of the battery array housing section; have
The hood is positioned between the cooling air inlet of the chamber and the cooling air inlet of the hood, and vertically partitions the internal space of the hood into an upper internal space and a lower internal space. having a partition plate that
The partition plate is formed at a position facing the cooling air inlet of each of the chambers in the vertical direction, and has a plurality of communication holes that communicate the upper internal space and the lower internal space of the hood. The cooling air flowing upward in the lower internal space is directed through the communication hole toward the cooling air inlet facing in the vertical direction and into the upper internal space. Having a communication hole for circulating,
The battery cooling device
A battery cooling device comprising an adjusting device that adjusts the flow rate of the cooling air that flows from the lower internal space to the upper internal space through each of the communication holes by adjusting the opening area of each of the communication holes. Device.
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