JP7234869B2 - 電池温調装置 - Google Patents
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Description
電池の温度を調整する電池温調装置は、
電池を構成する第1電池セル(12a、12c)、電池を構成するとともに第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル(12b、12d)、第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部(15a、50a)、および、第2電池セルと熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部(15b、50b)を有する、電池パック(10)と、
温度調整された熱媒体を第1熱交換部および第2熱交換部に流す熱媒体回路(20、80)と、を備え、
熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒であり、
第1電池セルと第2電池セルとのそれぞれの温度が熱媒体によって調整されていない非温調状態では、第1電池セルおよび第2電池セルの所定の使用条件時に、第1電池セルおよび第2電池セルの充放電による発熱にともなって、第1電池セルと第2電池セルとに温度差が生じ、
電池パックまたは熱媒体回路は、所定の使用条件時に、非温調状態のときと比較して、熱媒体による温度調整後の第1電池セルと第2電池セルとの温度差が小さくなるように、第1電池セルと熱媒体との間の第1伝熱量と、第2電池セルと熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有する。
図1に示す本実施形態の電池温調装置1は、電動車両に搭載される。電池温調装置1は、電動車両に搭載させる電池の温度を調整する。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車等である。電池は、走行用電源として用いられる二次電池である。電池は、電池パック10に含まれる複数の電池セル12によって構成される。
図13、図14、図15に示すように、本実施形態の電池温調装置1では、複数の熱交換器のそれぞれは、サーペンタイン型の熱交換器50である。複数の電池モジュール11のそれぞれに対して、熱交換器50が1つずつ設けられている。本実施形態の他の構成は、第1実施形態と同じである。
本実施形態の電池温調装置1では、第1実施形態の電池温調装置1に対して、図17、図18に示す構成が追加されている。
本実施形態の電池温調装置1では、第1実施形態の電池温調装置1に対して、複数の熱交換器15の構成が変更されている。他の構成は、第1実施形態と同じである。
図22に示すように、本実施形態の電池温調装置1は、電池パック10と、冷却液回路20とを備える。電池パック10の構成は、第1実施形態と同じである。冷却液回路20は、電動ポンプ21と、分岐部71と、流路切替弁72と、第1流路73と、第2流路74と、流路接続部75と、冷却部23と、加熱部24とを有する。
図30に示すように、本実施形態の電池温調装置1では、第5実施形態の電池温調装置1に対して、第1実施形態で説明した流量調整弁22が追加されている。
図31に示すように、本実施形態の電池温調装置1は、電池パック10と、電池パックに冷凍サイクルの冷媒を流すための冷媒回路80とを備える。本実施形態では、複数の電池セル12と熱交換される熱媒体として、冷凍サイクルの冷媒が用いられる。
(1)第1実施形態および第2実施形態では、冷却液回路20は、第1流路25と、第2流路26とを有する。流量調整弁22は、第1流路25と第2流路26とのそれぞれを流れる冷却液の流量を調整する。しかしながら、冷却液回路20は、第1流路25と、第2流路26と、第3流路とを有していてもよい。第3流路は、第1、第2熱交換器とは別の第3熱交換器に冷却液を流入させる。流量調整弁22は、第1流路25と第2流路26と第3流路とのそれぞれを流れる冷却液の流量を調整してもよい。
上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、電池の温度を調整する電池温調装置は、電池パックと、熱媒体回路とを備える。電池パックは、電池を構成する第1電池セル、電池を構成するとともに第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル、第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部、および、第2電池セルと熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部を有する。熱媒体回路は、温度調整された熱媒体を第1熱交換部および第2熱交換部に流す。熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒である。第1電池セルと第2電池セルとのそれぞれの温度が熱媒体によって調整されていない非温調状態では、第1電池セルおよび第2電池セルの所定の使用条件時に、第1電池セルおよび第2電池セルの充放電による発熱にともなって、第1電池セルと第2電池セルとに温度差が生じる。電池パックまたは熱媒体回路は、所定の使用条件時に、非温調状態のときと比較して、熱媒体による温度調整後の第1電池セルと第2電池セルとの温度差が小さくなるように、第1電池セルと熱媒体との間の第1伝熱量と、第2電池セルと熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有する。
12a 端側の電池セル
12b 中央側の電池セル
15a 第1熱交換器
15b 第2熱交換器
20 冷却液回路
22 流量調整弁
Claims (7)
- 電池の温度を調整する電池温調装置であって、
前記電池を構成する第1電池セル(12a、12c)、前記電池を構成するとともに前記第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル(12b、12d)、前記第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部(15a、50a)、および、前記第2電池セルと前記熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部(15b、50b)を有する、電池パック(10)と、
温度調整された前記熱媒体を前記第1熱交換部および前記第2熱交換部に流す熱媒体回路(20、80)と、を備え、
前記熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第1電池セルと前記第2電池セルとのそれぞれの温度が前記熱媒体によって調整されていない非温調状態では、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの所定の使用条件時に、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの充放電による発熱にともなって、前記第1電池セルと前記第2電池セルとに温度差が生じ、
前記電池パックまたは前記熱媒体回路は、前記所定の使用条件時に、前記非温調状態のときと比較して、前記熱媒体による温度調整後の前記第1電池セルと前記第2電池セルとの温度差が小さくなるように、前記第1電池セルと前記熱媒体との間の第1伝熱量と、前記第2電池セルと前記熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有し、
前記熱媒体回路は、
温度調整された前記熱媒体の一部を前記第1熱交換部に流入させる第1流路(25、86)と、
温度調整された前記熱媒体の他の一部を前記第2熱交換部に流入させる第2流路(26、87)と、
前記所定の使用条件時に、前記第1流路を流れる前記熱媒体の流量と前記第2流路を流れる前記熱媒体の流量とのそれぞれを調整している流量調整部(22、85)と、を有し、
前記伝熱量調整部は、前記流量調整部であり、
前記流量調整部は、前記第1流路と前記第2流路とのそれぞれに接続された1つの流量調整弁(22、85)によって構成され、
前記流量調整弁は、前記第1流路に連通する第1連通部(222)と、前記第2流路に連通する第2連通部(223)とを有し、
前記所定の使用条件時では、前記第1連通部を通過する前記熱媒体の第1流量と前記第2連通部を通過する前記熱媒体の第2流量との合計が、前記熱媒体回路の前記熱媒体の総流量であり、前記第1流量と前記第2流量とのうち少ない方の流量の割合が、前記熱媒体回路の前記熱媒体の総流量に対して5%以下かつ1%以上となるように、前記流量調整弁は、前記第1流量と前記第2流量とのそれぞれを調整し、
前記流量調整弁の流量調整精度は、前記総流量の±0.2%以内である、電池温調装置。 - 電池の温度を調整する電池温調装置であって、
前記電池を構成する第1電池セル(12a、12c)、前記電池を構成するとともに前記第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル(12b、12d)、前記第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部(15a、50a)、および、前記第2電池セルと前記熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部(15b、50b)を有する、電池パック(10)と、
温度調整された前記熱媒体を前記第1熱交換部および前記第2熱交換部に流す熱媒体回路(20、80)と、を備え、
前記熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第1電池セルと前記第2電池セルとのそれぞれの温度が前記熱媒体によって調整されていない非温調状態では、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの所定の使用条件時に、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの充放電による発熱にともなって、前記第1電池セルと前記第2電池セルとに温度差が生じ、
前記電池パックまたは前記熱媒体回路は、前記所定の使用条件時に、前記非温調状態のときと比較して、前記熱媒体による温度調整後の前記第1電池セルと前記第2電池セルとの温度差が小さくなるように、前記第1電池セルと前記熱媒体との間の第1伝熱量と、前記第2電池セルと前記熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有し、
前記電池パックは、前記第1電池セルと前記第1熱交換部との間の伝熱に主として寄与する前記第1電池セルの表面(S1)の面積である第1伝熱面積と、前記第2電池セルと前記第2熱交換部との間の伝熱に主として寄与する前記第2電池セルの表面(S2)の面積である第2伝熱面積とを異なる大きさに調整している伝熱面積調整部(62a、62b)を有し、
前記伝熱量調整部は、前記伝熱面積調整部である、電池温調装置。 - 電池の温度を調整する電池温調装置であって、
前記電池を構成する第1電池セル(12a、12c)、前記電池を構成するとともに前記第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル(12b、12d)、前記第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部(15a、50a)、および、前記第2電池セルと前記熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部(15b、50b)を有する、電池パック(10)と、
温度調整された前記熱媒体を前記第1熱交換部および前記第2熱交換部に流す熱媒体回路(20、80)と、を備え、
前記熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第1電池セルと前記第2電池セルとのそれぞれの温度が前記熱媒体によって調整されていない非温調状態では、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの所定の使用条件時に、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの充放電による発熱にともなって、前記第1電池セルと前記第2電池セルとに温度差が生じ、
前記電池パックまたは前記熱媒体回路は、前記所定の使用条件時に、前記非温調状態のときと比較して、前記熱媒体による温度調整後の前記第1電池セルと前記第2電池セルとの温度差が小さくなるように、前記第1電池セルと前記熱媒体との間の第1伝熱量と、前記第2電池セルと前記熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有し、
前記熱媒体回路は、
温度調整された前記熱媒体の一部を前記第1熱交換部に流入させる第1流路(25、86)と、
温度調整された前記熱媒体の他の一部を前記第2熱交換部に流入させる第2流路(26、87)と、
前記所定の使用条件時に、前記第1流路を流れる前記熱媒体の第1流量と前記第2流路を流れる前記熱媒体の第2流量とのそれぞれを調整している流量調整部(22、85)と、を有し、
前記電池パックは、前記第1電池セルと前記第1熱交換部との間の伝熱に主として寄与する前記第1電池セルの表面(S1)の面積である第1伝熱面積と、前記第2電池セルと前記第2熱交換部との間の伝熱に主として寄与する前記第2電池セルの表面(S2)の面積である第2伝熱面積とを異なる大きさに調整している伝熱面積調整部(62a、62b)を有し、
前記伝熱量調整部は、前記流量調整部および前記伝熱面積調整部である、電池温調装置。 - 電池の温度を調整する電池温調装置であって、
前記電池を構成する第1電池セル(12a、12c)、前記電池を構成するとともに前記第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル(12b、12d)、前記第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部(15a、50a)、および、前記第2電池セルと前記熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部(15b、50b)を有する、電池パック(10)と、
温度調整された前記熱媒体を前記第1熱交換部および前記第2熱交換部に流す熱媒体回路(20、80)と、を備え、
前記熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第1電池セルと前記第2電池セルとのそれぞれの温度が前記熱媒体によって調整されていない非温調状態では、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの所定の使用条件時に、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの充放電による発熱にともなって、前記第1電池セルと前記第2電池セルとに温度差が生じ、
前記電池パックまたは前記熱媒体回路は、前記所定の使用条件時に、前記非温調状態のときと比較して、前記熱媒体による温度調整後の前記第1電池セルと前記第2電池セルとの温度差が小さくなるように、前記第1電池セルと前記熱媒体との間の第1伝熱量と、前記第2電池セルと前記熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有し、
前記電池パックは、前記第1熱交換部における前記熱媒体との第1接触面積と、前記第2熱交換部における前記熱媒体との第2接触面積とを異なる大きさに調整している接触面積調整部(161a、161b)を有し、
前記伝熱量調整部は、前記接触面積調整部である、電池温調装置。 - 電池の温度を調整する電池温調装置であって、
前記電池を構成する第1電池セル(12a、12c)、前記電池を構成するとともに前記第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル(12b、12d)、前記第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部(15a、50a)、および、前記第2電池セルと前記熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部(15b、50b)を有する、電池パック(10)と、
温度調整された前記熱媒体を前記第1熱交換部および前記第2熱交換部に流す熱媒体回路(20、80)と、を備え、
前記熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第1電池セルと前記第2電池セルとのそれぞれの温度が前記熱媒体によって調整されていない非温調状態では、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの所定の使用条件時に、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの充放電による発熱にともなって、前記第1電池セルと前記第2電池セルとに温度差が生じ、
前記電池パックまたは前記熱媒体回路は、前記所定の使用条件時に、前記非温調状態のときと比較して、前記熱媒体による温度調整後の前記第1電池セルと前記第2電池セルとの温度差が小さくなるように、前記第1電池セルと前記熱媒体との間の第1伝熱量と、前記第2電池セルと前記熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有し、
前記熱媒体回路は、
温度調整された前記熱媒体の一部を前記第1熱交換部に流入させる第1流路(25、86)と、
温度調整された前記熱媒体の他の一部を前記第2熱交換部に流入させる第2流路(26、87)と、
前所定の使用条件時に、記第1流路を流れる前記熱媒体の第1流量と前記第2流路を流れる前記熱媒体の第2流量とのそれぞれを調整している流量調整部(22、85)と、を有し、
前記電池パックは、前記第1熱交換部における前記熱媒体との第1接触面積と、前記第2熱交換部における前記熱媒体との第2接触面積とを異なる大きさに調整している接触面積調整部(161a、161b)を有し、
前記伝熱量調整部は、前記流量調整部および前記接触面積調整部である、電池温調装置。 - 電池の温度を調整する電池温調装置であって、
前記電池を構成する第1電池セル(12a、12c)、前記電池を構成するとともに前記第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル(12b、12d)、前記第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部(15a、50a)、および、前記第2電池セルと前記熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部(15b、50b)を有する、電池パック(10)と、
温度調整された前記熱媒体を前記第1熱交換部および前記第2熱交換部に流す熱媒体回路(20、80)と、を備え、
前記熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第1電池セルと前記第2電池セルとのそれぞれの温度が前記熱媒体によって調整されていない非温調状態では、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの所定の使用条件時に、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの充放電による発熱にともなって、前記第1電池セルと前記第2電池セルとに温度差が生じ、
前記電池パックまたは前記熱媒体回路は、前記所定の使用条件時に、前記非温調状態のときと比較して、前記熱媒体による温度調整後の前記第1電池セルと前記第2電池セルとの温度差が小さくなるように、前記第1電池セルと前記熱媒体との間の第1伝熱量と、前記第2電池セルと前記熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有し、
前記熱媒体回路は、前記所定の使用条件時に、前記第1熱交換部に流入する前記熱媒体と前記第2熱交換部に流入する前記熱媒体とに温度差を形成している温度差形成部(72)を有し、
前記伝熱量調整部は、前記温度差形成部であり、
前記温度差形成部は、前記第1熱交換部と前記第2熱交換部とが並列に接続された前記熱媒体回路の第1状態と、前記第1熱交換部と前記第2熱交換部とが直列に接続された前記熱媒体回路の第2状態とを切り替える切替弁(72)である、電池温調装置。 - 電池の温度を調整する電池温調装置であって、
前記電池を構成する第1電池セル(12a、12c)、前記電池を構成するとともに前記第1電池セルと電気的に接続された第2電池セル(12b、12d)、前記第1電池セルと熱媒体とを熱交換させる第1熱交換部(15a、50a)、および、前記第2電池セルと前記熱媒体とを熱交換させる第2熱交換部(15b、50b)を有する、電池パック(10)と、
温度調整された前記熱媒体を前記第1熱交換部および前記第2熱交換部に流す熱媒体回路(20、80)と、を備え、
前記熱媒体は、液体または冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第1電池セルと前記第2電池セルとのそれぞれの温度が前記熱媒体によって調整されていない非温調状態では、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの所定の使用条件時に、前記第1電池セルおよび前記第2電池セルの充放電による発熱にともなって、前記第1電池セルと前記第2電池セルとに温度差が生じ、
前記電池パックまたは前記熱媒体回路は、前記所定の使用条件時に、前記非温調状態のときと比較して、前記熱媒体による温度調整後の前記第1電池セルと前記第2電池セルとの温度差が小さくなるように、前記第1電池セルと前記熱媒体との間の第1伝熱量と、前記第2電池セルと前記熱媒体との間の第2伝熱量とを調整している伝熱量調整部を有し、
前記熱媒体回路は、
温度調整された前記熱媒体の一部を前記第1熱交換部に流入させる第1流路(25、86)と、
温度調整された前記熱媒体の他の一部を前記第2熱交換部に流入させる第2流路(26、87)と、
前記所定の使用条件時に、前記第1流路を流れる前記熱媒体の第1流量と前記第2流路を流れる前記熱媒体の第2流量とのそれぞれを調整している流量調整部(22、85)と、
前記所定の使用条件時に、前記第1熱交換部に流入する前記熱媒体と前記第2熱交換部に流入する前記熱媒体とに温度差を形成している温度差形成部(72)と、を有し、
前記伝熱量調整部は、前記流量調整部および前記温度差形成部であり、
前記温度差形成部は、前記第1熱交換部と前記第2熱交換部とが並列に接続された前記熱媒体回路の第1状態と、前記第1熱交換部と前記第2熱交換部とが直列に接続された前記熱媒体回路の第2状態とを切り替える切替弁(72)である、電池温調装置。
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