JP7276710B2 - battery cooling system - Google Patents
battery cooling system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7276710B2 JP7276710B2 JP2019132514A JP2019132514A JP7276710B2 JP 7276710 B2 JP7276710 B2 JP 7276710B2 JP 2019132514 A JP2019132514 A JP 2019132514A JP 2019132514 A JP2019132514 A JP 2019132514A JP 7276710 B2 JP7276710 B2 JP 7276710B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- airbag
- temperature
- change material
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
本発明は、バッテリーを冷却するためのバッテリー冷却システムに関する。 The present invention relates to a battery cooling system for cooling batteries.
バッテリー冷却システムには、特許文献1に示すように、非冷却時に電池と蓄冷材との間に断熱シートを挿入し、冷却時にその断熱シートを抜き取った上で蓄冷材を電池に当接するように移動させるものが提案されている。これによれば、電池に対する冷却、非冷却を必要に応じて実行することができる。
In the battery cooling system, as shown in
ところで、リチウムイオンバッテリーは、バッテリー寿命などの観点から人肌程度の温度に維持することが望ましい。そのため、高温になり過ぎたり低温になり過ぎたりするのを抑制するべく、バッテリーの温度調整を行うことが望ましい。その温度調整手段として、パラフィン系炭化水素などでできた相変化材を利用することが考えられる。具体的には、相変化材を、袋状の収容容器(バッグ)に封入してバッテリー表面に当接した状態で配置すれば、相変化材は、バッテリーの方が相変化材よりも高温であるときに、その温度差によって固相の状態から吸熱していくことにより、次第に液相と固相とが混在して温度変化なく液相割合が増えていく状態、すなわち潜熱状態となり、最終的には液相だけの状態となる。この潜熱状態を利用してバッテリーを冷却することとすれば、バッテリー表面に接している相変化材が面方向に均一な温度となっていることから、バッテリー表面の温度分布を均一に近づけることができ、バッテリー寿命の低下を抑制できる(バッテリーの温度分布が不均一になることに基づく劣化抑制)。 By the way, it is desirable to maintain the temperature of the lithium-ion battery at about human skin temperature from the viewpoint of battery life. Therefore, it is desirable to adjust the temperature of the battery to prevent it from becoming too hot or too cold. As a means for adjusting the temperature, it is conceivable to use a phase change material made of paraffinic hydrocarbon or the like. Specifically, if the phase change material is enclosed in a bag-like storage container (bag) and placed in contact with the surface of the battery, the phase change material is heated to a higher temperature in the battery than the phase change material. At some point, due to the temperature difference, heat is absorbed from the solid phase, so that the liquid phase and the solid phase gradually mix and the liquid phase ratio increases without temperature change, that is, the state of latent heat, and finally Only the liquid phase is present at If this latent heat state is used to cool the battery, the temperature of the phase-change material in contact with the battery surface is uniform in the plane direction, so the temperature distribution on the battery surface can be made nearly uniform. It is possible to suppress the deterioration of the battery life (suppression of deterioration due to uneven temperature distribution of the battery).
しかし、上記の場合、相変化材を収容する収容容器がバッテリーの表面に当接した状態で配置されることから、相変化材は、その相変化材とバッテリーとの間に温度差さえあれば熱を吸熱することになり、冬季の駐車中のように、バッテリーを保温状態に維持したい場合であっても、バッテリーから熱を吸熱してしまう。このため、バッテリーが早期に外気温程度まで冷却してしまう問題がある。 However, in the above case, since the storage container that stores the phase change material is placed in contact with the surface of the battery, the phase change material can be used as long as there is a temperature difference between the phase change material and the battery. Heat is absorbed, and heat is absorbed from the battery even when it is desired to keep the battery warm, such as when the vehicle is parked in winter. For this reason, there is a problem that the battery is quickly cooled down to about the outside temperature.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は、バッテリーに対する冷却が不要なときには、相変化材の収容容器を移動させなくても、バッテリーに対する相変化材による吸熱を抑制できるバッテリー冷却システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery capable of suppressing heat absorption by a phase change material with respect to the battery without moving a container containing the phase change material when the battery does not need to be cooled. To provide a cooling system.
前記目的を達成するために本発明にあっては、下記(1)~(5)とした構成とされている。 In order to achieve the above objects, the present invention has the following configurations (1) to (5).
(1)バッテリーの冷却システムであって、
バッテリーの表面に当接される収容容器と、
前記収容容器内に配置されるエアバッグと、
前記収容容器内に、該収容容器と前記エアバッグとの間において収納され、固相と液相との間で相変化する相変化材と、
前記エアバック内に一端が開口し他端が該エアバック外に延出する気体供給路と、
前記気体供給路の他端に連なり前記エアバッグ内に向けて気体を供給する気体供給部と、
前記相変化材の液固平衡状態を検出する液固平衡状態検出部と、
前記バッテリーの周辺温度を取得する周辺温度取得部と、
前記液固平衡状態検出部からの検出情報に基づき、前記相変化材が液固平衡状態にあると判断すると共に、前記周辺温取得部から取得した周辺温度に基づき、該周辺温度が所定温度よりも低いと判断したときには、前記気体供給部を制御して、前記エアバッグ内に対する気体供給量を、前記周辺温度が前記所定温度以上の場合よりも増大させる制御部と、
が備えられている構成とされている。
(1) A battery cooling system comprising:
a container that abuts against the surface of the battery;
an airbag disposed within the container;
a phase-change material that is housed in the storage container between the storage container and the airbag and that changes phases between a solid phase and a liquid phase;
a gas supply passage having one end open in the airbag and the other end extending outside the airbag;
a gas supply unit connected to the other end of the gas supply path and supplying gas toward the inside of the airbag;
a liquid-solid equilibrium detection unit that detects the liquid-solid equilibrium state of the phase change material;
an ambient temperature acquisition unit that acquires the ambient temperature of the battery;
It is determined that the phase-change material is in a liquid-solid equilibrium state based on the detection information from the liquid-solid equilibrium state detection unit, and based on the ambient temperature acquired from the ambient temperature acquisition unit, the ambient temperature is higher than a predetermined temperature. a control unit that controls the gas supply unit to increase the amount of gas supplied to the inside of the airbag when the ambient temperature is determined to be lower than that when the ambient temperature is equal to or higher than the predetermined temperature;
is provided.
この構成によれば、相変化材が液固平衡状態にあると共に、バッテリーの周辺温度が所定温度よりも低いときには、エアバッグ内に対する気体供給量が、周辺温度が所定温度以上の場合よりも増大することになり、エアバッグの膨張展開によって、エアバッグと収容容器8の厚み方向一方側の内側板面との間にある相変化材中の固相部分が液相部分と共に押しのけられる。これにより、相変化材によるバッテリー熱の吸熱効率を低下させることができ、相変化材を収容する収容容器がバッテリー表面に当接されていても、バッテリーの温度低下を抑制できる。また、エアバッグ内の気体により、バッテリーの周辺雰囲気とバッテリーとの間に気体層を形成でき、その断熱効果によっても、効果的にバッテリーの温度低下を抑制できる。このため、バッテリーに対する冷却が不要なときには、相変化材の収容容器を移動させなくても、また、相変化材を収容容器内から抜き取らなくても、バッテリーに対する相変化材による吸熱を効果的に抑制できるバッテリー冷却システムを提供できる。
According to this configuration, when the phase change material is in a liquid-solid equilibrium state and the ambient temperature of the battery is lower than the predetermined temperature, the amount of gas supplied to the airbag increases more than when the ambient temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. As a result, the inflation and deployment of the airbag pushes away the solid phase portion in the phase change material between the airbag and the inner plate surface on one side in the thickness direction of the
(2)前記(1)の構成の下で、
前記エアバッグは、前記収容容器内において、該収容容器が当接している前記バッテリーの表面に対して沿った状態で広がるように設置されている構成とされている。
(2) Under the configuration of (1) above,
The airbag is installed in the storage container so as to extend along the surface of the battery with which the storage container abuts.
この構成によれば、収容容器が接しているバッテリー表面の広い範囲に対応して、エアバッグによるバッテリーの温度低下抑制効果を得ることができ、より効果的にバッテリーの温度低下を抑制できる。 According to this configuration, the effect of suppressing the temperature drop of the battery by the airbag can be obtained for a wide range of the surface of the battery with which the storage container is in contact, and the temperature drop of the battery can be suppressed more effectively.
(3)前記(1)又は(2)の構成の下で、
前記バッテリーが、車両に配設され、
前記車両が駐車されたことを検出する駐車検出部を有し、
前記制御部は、前記駐車検出部からの検出情報に基づき前記車両が駐車されたことを判断したとき、前記保温制御の実行を許容するように設定されている構成とされている。
(3) Under the configuration of (1) or (2) above,
The battery is disposed in a vehicle,
Having a parking detection unit that detects that the vehicle is parked,
The control unit is configured to allow execution of the heat retention control when it is determined that the vehicle is parked based on the detection information from the parking detection unit.
この構成によれば、最もバッテリーを保温状態に維持したいシーンを想定して、保温制御を具体的に実行することができる。 According to this configuration, it is possible to specifically execute the heat retention control assuming the scene where the battery is most desired to be kept in the heat retention state.
(4)前記(1)~(3)のいずれかの構成の下で、
前記バッテリーが、エンジンを備える車両に配設され、
前記エアバッグ内が、開閉弁を備えた排出路を介して前記エンジンの吸気マニホールドに連なり、
前記制御部は、イグニッションスイッチからのIG-ON信号を受け取ったときには、前記開閉弁を所定の期間中だけ開弁させるように設定されている構成とされている。
(4) Under the configuration of any one of (1) to (3) above,
The battery is disposed in a vehicle equipped with an engine,
The inside of the airbag is connected to an intake manifold of the engine through an exhaust passage having an on-off valve,
The control unit is configured to open the on-off valve only during a predetermined period when an IG-ON signal is received from the ignition switch.
この構成によれば、IG-ONとされてエンジンが始動すると、吸気マニホールド内が負圧(大気圧未満)状態となり、何等特別の処置、処理を施さなくても、吸気マニホールド内の負圧を利用し、エンジン始動という的確なタイミングを捉えて、エアバッグ内の空気を抜き取ることができる。 According to this configuration, when the engine is started with the IG-ON, the inside of the intake manifold becomes a negative pressure (below the atmospheric pressure), and the negative pressure inside the intake manifold is eliminated without taking any special measures or treatments. By using this, the air inside the airbag can be extracted at the precise timing of engine start.
(5)前記(1)又は(2)の構成の下で、
請求項1又は2において、
前記車両が駐車されたことを検出する駐車検出部と、前記バッテリーの温度を検出するバッテリー温度検出部と、を有し、
前記制御部は、前記保温制御実行中において、前記駐車検出部からの検出情報に基づき前記車両が駐車されたことを判断すると共に、前記バッテリー温度検出部の温度情報に基づき、前記バッテリーが昇温状態にあると判断したときには、前記エアバッグ内に対する気体供給量を、前記保温制御実行中における場合よりも減少させるように設定されている構成とされている。
(5) Under the configuration of (1) or (2) above,
In
A parking detection unit that detects that the vehicle is parked, and a battery temperature detection unit that detects the temperature of the battery,
The control unit determines that the vehicle is parked based on detection information from the parking detection unit during execution of the heat retention control, and the temperature of the battery rises based on temperature information from the battery temperature detection unit. When it is determined that the condition is present, the amount of gas supplied to the inside of the airbag is set to be less than when the heat retention control is being executed.
この構成によれば、保温制御実行条件の下にあっても、駐車中で且つバッテリーが充電等により昇温状態にあるときには、エアバッグ内に対する気体供給量の減少に基づき、バッテリーの温度が許容上限温度以上にまで上昇することを未然に防止できる。 According to this configuration, even under the heat retention control execution condition, when the battery is parked and the temperature of the battery has risen due to charging or the like, the temperature of the battery is allowed to rise based on the decrease in the amount of gas supplied to the airbag. It is possible to prevent the temperature from rising above the upper limit temperature.
本発明によれば、バッテリーに対する冷却が不要なときには、相変化材の収容容器を移動させなくても、また、相変化材を収容容器内から抜き取らなくても、バッテリーに対する相変化材による吸熱を抑制できるバッテリー冷却システムを提供できる。 According to the present invention, when the battery does not need to be cooled, the phase change material absorbs heat from the battery without moving the container containing the phase change material or removing the phase change material from the container. A controllable battery cooling system can be provided.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
図1において、符号1は、実施形態1に係るバッテリー2を冷却するための冷却システムを示す。この冷却システム1は、本実施形態においては、車両に搭載されている。
In FIG. 1,
前記バッテリー2は、図2に示すように、複数のバッテリーセル3を積層することにより構成されている。各バッテリーセル3は、平板状に形成されており、その板面は長方形に形成されている。この各バッテリーセル3の短辺の伸び方向一方側側面に、正極セル端子3aと負極セル端子3bとが長辺の伸び方向に間隔をあけて設けられており、その正極セル端子3aと負極セル端子3bとの間から一定電圧が出力される。このような複数の各バッテリーセル3は、その各バッテリーセル3の正極セル端子3aと負極セル端子3bとを上側に向けた状態で積層されて直方体形状に形成されており、この複数のバッテリーセル3を直列に接続することにより、複数のバッテリーセル3は、バッテリー2として、所定の電圧を出力することになっている。尚、図1においては、バッテリー2は簡易化して図示されている。
The
このようなバッテリー2には、具体的には、例えばリチウムイオンバッテリーが用いられる。リチウムイオンバッテリーには、電力容量や劣化抑制の観点から最適な温度範囲があり、その温度範囲は、例えば25℃~60℃とされている。このため、バッテリー2が、車両のエンジンルームに搭載される場合には、エンジンの冷却システムとは独立したバッテリー2用の冷却システム1が必要となる。
Specifically, a lithium-ion battery, for example, is used for such a
前記冷却システム1は、複数(本実施形態においては5つ)の冷却ユニット4と、筐体5と、気体供給装置としての空気供給装置6と、気体排出装置としての空気排出装置7とを備えている。
The
複数の各冷却ユニット4は、図2~図4に示すように、厚板状(板面が長方形)の中空の収容容器8と、その収容容器8内に収納されるエアバッグ9と、収容容器8内に、その収容容器8とエアバッグ9との間に収容される相変化材10とを備えている。複数の各冷却ユニット4における収容容器8は、後述する相変化材の体積変化に追従して変形可能なパウチ状の収容容器であり、その各厚み方向一方側(図3、図4中、右側)の外側板面が、バッテリー2の上側構成表面(端子存在面)を除く他の5つの各構成表面にそれぞれ密着(当接)されている。その各収容容器8の材質として、熱伝導率が高いものが用いられており、その各収容容器8には、例えば、錆に強い金属類(アルミニウム、ステンレス)等で形成したパウチ状の容器が用いられている。本実施形態においては、収容容器8のいくつか(本実施形態では2つ)として、その外側板面の面積がバッテリー2における構成表面の面積に比して比較的小さいものが用いられているが(図2参照)、これは、バッテリー2の関連部品等の配置スペースを考慮したものである。勿論、冷却性能を高める観点からは、バッテリー2における各構成表面全体に各収容容器8の外側板面を当接させる構成とすることが好ましい。尚、図1においては、2つの冷却ユニット4(収容容器8)が簡易的に示され、図3、図4においては、冷却ユニット4(収容容器8)が1つだけ簡易的に示されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, each of the plurality of
前記エアバッグ9は、図3~図6に示すように、フレーム体11を介して収容容器8内に保持されている。フレーム体11は、収容容器8の板面よりも多少、小さくされた矩形状(枠状)の第1フレーム部12と、交差する一対の線材13aを有しその各線材13aが第1フレーム部12の向かい合う頂点を通過してその枠外へと伸びる第2フレーム部13と、を備え、第1フレーム部12と第2フレーム部13とは、その両者12,13の交差点において一体化されている。このフレーム体11は、収容容器8の厚み方向他方側(図3、図4中、左側)の板面寄りにおいて、そのフレーム体11の展開面を収容容器8の板面に向けつつ、第2フレーム部13における一対の線材13a端部が、その収容容器8内の角部に保持されており、その第2フレーム部13により収容容器8の板面状態が維持されている。エアバッグ9は、伸縮性と可撓性とを有する材質(例えば熱伝導性フィラー(アルミナ、窒化ホウ素等)含有プラスチック(ポリウレタン等)、ゴム系樹脂(EPDM等))を用いて、前記第1フレーム部12の矩形形状に対応した扁平状の袋として形成されており、このエアバッグ9は、矩形状の第1フレーム部12及びその第1フレーム部12内における第2フレーム部13に収容容器8の厚み方向一方側(バッテリー2側)において保持されている。このため、空気(気体)がエアバッグ9内に供給された場合には、図4に示すように、エアバッグ9は、フレーム体11の反力を受け、第1フレーム部12の矩形形状を維持しつつ、収容容器8の厚み方向一方側の内側板面に当接する方向に膨張することになる。
The
前記相変化材10は、固相と液相との間で相変化するものであり、その固相から液相への相変化に際しての潜熱がバッテリー2の冷却に用いられる。この相変化材10としては、その相転移温度(一定)が、バッテリー2の適正温度範囲(上限と下限の範囲)にあるものが用いられ(バッテリー2がリチウムイオンバッテリーの場合には、25℃~60℃の範囲)、具体的には、パラフィン系炭化水素、遷移金属系セラミックス等が用いられる。
The
前記筐体5は、図2に示すように、上方が開口する箱本体14と、その箱本体14の開口を施蓋する上蓋15と、を備えている。箱本体14は、その内部に前述のバッテリー2及びその構成表面に当接されるべき冷却ユニット4(収容容器8)を収納するものであり、この収納により、各冷却ユニット4(収容容器8)は、バッテリー2と箱本体14とにより挟持されることになる。上蓋15は、そのバッテリー2及び複数の冷却ユニット4を収納した状態で、箱本体14の上部開口を覆うことになる。この筐体5には、冷却液を流すための冷却経路16が設けられている。冷却経路16は、各冷却ユニット4における相変化材10を冷却するために箱本体14の各構成板をその構成面に沿って通ることになっており、この冷却通路を形成するために、箱本体14に流通路が穿設されたり、冷却管が箱本体14に取付けたりされる。図2においては、冷却経路16の存在を明確にするために、冷却経路16を構成する冷却管が箱本体14に取付けられた状態が示されている。この冷却経路16には、相変化材10が液固平衡状態において、固相が不足した状態になったと判断されたときに、固相の相対的な割合を増大させるべく、冷却液が流され、その冷却液により各冷却ユニット4の相変化材10が冷却される。
The
前記空気供給装置6は、図1、図3、図4に示すように、気体供給路としての空気供給通路を構成する空気供給管17と、気体供給部としてのエアポンプ18と、を備えている。空気供給管17は、その一端がエアバッグ9内に開口し、その他端は、収容容器8外に延出されている。エアポンプ18は、空気供給管17の他端に接続され、そのエアポンプ18の駆動により気体としての空気がエアバッグ9内に供給されることになる。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the air supply device 6 includes an
前記空気排出装置7は、図1、図3、図4に示すように、排出路を構成する排出管19内と、その排出管19に介装される開閉弁(電磁弁)20とを備えている。排出管19は、その一端がエアバッグ9内に開口され、その他端がエンジン21の吸気マニホールド22に接続されている。開閉弁20は、その開閉により、エアバッグ9内と吸気マニホールド22内とを連通するか否かを決定することになる。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the air discharge device 7 includes a
前記各冷却ユニット4の収容容器には、液固平衡状態検出部の一構成政要素である振動伝搬計測ユニット23が設けられている。この振動伝搬計測ユニット23は、一定長さを有する収容容器8内の相変化材10に向けて振動を発振する発振源と、その発振源からの振動の反射振動の到達を検出する反射振動検出センサとを備えており、この両者により、一定の振動移動距離に対する振動の戻り時間が求められる。
A container for each cooling
前記冷却システム1は、図1に示すように、前記エアポンプ18及び前記開閉弁20を制御すべく、制御部としての制御ユニットUを備えている。このため、制御ユニットUからエアポンプ18及び開閉弁20に制御信号が出力される一方、制御ユニットUには、イグニッションスイッチ24からのON,OFF信号、周辺温度取得部としての外気温度センサ25からの温度情報、バッテリー温度センサ26からのバッテリー温度情報が入力される。
The
制御ユニットUには、コンピュータとしての機能を確保すべく、図7に示すように、記憶部27と、演算制御部28とが備えられている。記憶部27は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶素子をもって構成され、その記憶部27には、必要な情報として、相変化材10が全て液相である状態よりも多少、固相が存在する状態にあるときにおける振動伝搬速度(設定第1振動伝搬速度)、相変化材10が全て固相である状態よりも多少、液相が存在する状態にあるときにおける振動伝搬速度(設定第2振動伝搬速度)、設定外気温度(所定値)、エアバッグ9内への空気の第1注入量V1、エアバッグ9内への空気の第2注入量V2(V1>V2)、開閉弁20の所定開弁時間が格納されている。必要な各種プログラムとしては、基本プログラムの他に、イグニッションスイッチ24がONか否かを判別するもの、液固平衡状態検出部の構成要素として、振動伝搬計測ユニット23が計測する振動戻り時間に基づき、相変化材10中での振動伝搬速度を演算するもの(振動伝搬速度演算)、その演算された振動伝搬速度が設定第1振動伝搬速度より大きく且つ設定第2振動伝搬速度より小さいか否かを判別することにより液固平衡状態か否かを決めるもの(液固平衡状態判別)、外気温度が設定外気温度(所定値)未満か否かを判別(外気温度条件判別)するもの、バッテリー温度が昇温状態にあるか否かを判別(昇温状態判別)するもの等が記憶部27に格納されている。
The control unit U is provided with a
演算制御部28は、CPU(Central Processing Unit)をもって構成されており、演算制御部28は、記憶部27から読み出されたプログラムに基づき、図7に示すように、IG-ON判別部28a、振動伝搬速度演算部28b、液固平衡状態(液固共存状態)判別部28c、外気温度条件判別部28d、昇温状態判別部28e等として機能する。
The
このような冷却システム1は、概略的には、次のような制御を行う。
Such a
(1)この冷却システム1においては、各冷却ユニット4の収容容器8がバッテリー2の各構成表面に当接している状態でも、バッテリー2に対する冷却が不要なときには、各冷却ユニット4における相変化材10によるバッテリー2熱の吸熱効率を低下させ、バッテリー2の温度低下を抑制することとしている。
(1) In this
(2)このため、先ず、バッテリー2に対する冷却が不要なときを判別すべく、その判別条件として、駐車中であり且つ外気温度が所定値(設定外気温度)未満の状態にあるか否かが判別される。相変化材10を収容する収容容器8がバッテリー構成表面に当接した状態で配置されていて、相変化材10が、その相変化材10とバッテリーとの間に温度差さえあれば熱を吸熱し、冬季の駐車中のように、バッテリー2を保温状態に維持したい場合であっても、バッテリー2を早期に外気温程度まで冷却してしまうからである。図8の上段図において、破線で示すバッテリー温度特性線(エアバッグ無し)は、上記状況を示している。この場合、駐車中であることの判別にイグニッションスイッチ24がOFF状態であることが用いられ、外気温度が所定値未満であることに、冬季の所定外気温度未満であることが用いられ、それらは、それぞれ、IG-ON判別部28A、外気温度条件判別部28dが判断することになる。
(2) For this reason, first, in order to determine when the
(3)また、相変化材10が液固平衡状態(液固共存状態)にあるか否かも判別される。相変化材10中に少なくとも液相が存在していなければ、バッテリー2に対する冷却が不要なときに、後述するように、エアバッグ9の膨張展開により、エアバッグ9と収容容器8の厚み方向一方側の内側板面との間にある相変化材10中の固相部分を液相部分と共に押しのけることができないからである。このため、本実施形態においては、振動伝搬速度演算部28bが演算した現状の相変化材10中での振動伝搬速度Vが、設定第1振動伝搬速度(相変化材10が全て液相に近い状態にあるときにおける振動伝搬速度)よりも大きく且つ設定第2振動伝搬速度(相変化材10が全て固相に近い状態にあるときにおける振動伝搬速度)よりも小さいか否かを液固平衡状態(液固共存状態)判別部28cが判断する。勿論この一方で、振動伝搬速度演算部28bからの情報ないしは液固平衡状態(液固共存状態)判別部28cの情報に基づき、筐体5(箱体体)における冷却経路16を流れる冷却液が調整され、相変化材10が液固平衡状態(液固共存状態)に維持するように調整されている。
(3) It is also determined whether the
(4)駐車中であり且つ外気温度が所定値(設定外気温度)未満の状態にあると判断され、しかも、各冷却ユニット4における相変化材10が液固平衡状態(液固共存状態)にあると判断されたときには、図8に示すように、エアポンプ18が所定時間駆動され、空気がエアバッグ9内に第1注入量V1だけ注入される。これにより、気体としての空気がエアバッグ9内に供給され、エアバッグ9は、図4に示すように、フレーム体11の反力を受け、第1フレーム部12の矩形形状を維持した状態で、収容容器8の厚み方向一方側の内側板面に当接する方向に膨張することになる。この結果、エアバッグ9によって、エアバッグ9と収容容器8の厚み方向一方側の内側板面との間にある相変化材10中の固相部分が液相部分と共に押しのけられることになり、相変化材10によるバッテリー熱の吸熱効率を低下させることができ、相変化材10を収容する収容容器8がバッテリー構成表面に当接されていても、バッテリー2の温度低下を抑制できる。また、エアバッグ9内の空気により、バッテリー2の周辺雰囲気とバッテリー2との間に空気層が形成されることになり、その断熱効果によって、効果的にバッテリー2の温度低下を抑制できることにもなる。この結果、バッテリー2の温度は、図8の実線に示すように、冬季の駐車中であっても、エアバッグ9が用いられない場合(図8破線参照)に比して高い状態に保つことができる。この場合、空気の第1注入量V1としては、エアバッグ9が収容容器8の厚み方向一方側の内側板面に当接することを考慮した空気量が設定されている。
(4) It is determined that the vehicle is parked, the outside air temperature is below a predetermined value (set outside air temperature), and the
この場合、バッテリー2が昇温状態にあるときには、図8のエアポンプ18の駆動時間を図示のものよりも短くすることにより、エアバック内に注入する空気量が第2注入量V2に減量される(V1>V2)。バッテリー2が充電等により昇温状態にあることを考慮したものである。駐車中にあるといえども、バッテリー2が昇温状態にある以上、バッテリーの温度が許容上限温度以上にまで上昇することを未然に防止する必要があるからである。この場合、本実施形態においては、空気量が第2注入量V2により、エアバッグ9と収容容器8の厚み方向一方側の内側板面との間の間隔が狭められたものとなる。これにより、エアバッグ9と収容容器8の厚み方向一方側の内側板面との間の狭められた間隔が、収容容器8の厚み方向一方側の内側板面に接した状態の相変化材10と、その容容器の厚み方向一方側の内側板面から離れた個所に存在する相変化材10との熱交換を遅らせることになり、そのときには、バッテリー2に対する相変化材10の吸熱効果は存在するものの、エアバッグ9と収容容器8の厚み方向一方側の内側板面とが当接関係にある場合に比べて、バッテリー2に対する相変化材10の吸熱効果は低下することになる。
In this case, when the temperature of the
(5)IG-ONとされてエンジン21が始動されたときには、図8に示すように、開閉弁20が所定時間だけ開弁される。すると、吸気マニホールド22内が負圧(大気圧未満)状態となり、エンジン21始動時の吸気マニホールド22内の負圧(大気圧未満)を利用し、エンジン21始動という的確なタイミングを捉えて、エアバッグ9内の空気を抜き取るためである。これにより、エアポンプ18を逆回転させる等の特別の処置、処理が不要となる。
(5) When the ignition is turned on and the
上記冷却システム1の制御内容を、図9に示すフローチャート(Qはステップを示す)に従って具体的に説明する。
The details of the control of the
処理が開始されると、先ず、Q1において、イグニッションスイッチ24からのON,OFF信号、外気温度センサ25からの外気温度情報、バッテリー温度センサ26からのバッテリー2の温度情報等が取得される。次のQ2においては、イグニッションスイッチ24からのONか否が判別される。駐車中でないか否かを判別するためである。Q2がNOのときには、各冷却ユニット4における相変化材10が液固平衡状態(液固共存状態)にあるか否かが判別される。エアバッグ9の膨張展開(エアバッグ9と収容容器8の厚み方向一方側の内側板面との間の相変化材を押しのけること)が可能か否かを判別するためである。このQ3がNOのときには、Q5に進んで、そのQ5において、エアポンプ18が非作動の状態(エアバッグ9が非膨張展開の状態)とされる一方、Q3がYESのときには、Q4において、外気温度が所定温度(設定外気温度)未満か否かが判別される。冬季のような外気温度状態にあるか否かを判別するためである。このQ4がNOのときには、前記Q5に進む一方、Q4がYESのときには、次のQ6において、バッテリー2が昇温状態にあるか否かが判別される。駐車中にバッテリー2の充電等が行われて、バッテリー2の温度が許容上限温度以上にまで上昇することを未然に防止するためである。
When the process starts, first, in Q1, the ON/OFF signal from the
このため、Q6がNOのときには、バッテリー2の昇温を考慮する必要がないことから、Q7において、エアバッグ9内に注入する空気量が基本的な第1注入量V1として設定され、Q8、Q9において、前記Q7の空気の第1注入量V1に応じた駆動時間だけ、エアポンプ18が作動される。そして、空気が第1注入量だけエアバッグ9内に注入されると(Q9YES)、エアポンプ18は停止される(Q10)。これにより、エアバッグ9は、収容容器8の厚み方向一方側の内側板面に当接する方向に膨張展開されることになり、そのエアバッグ9の膨張展開によって、エアバッグ9と収容容器8の厚み方向一方側の内側板面との間にある相変化材10中の固相部分が液相部分と共に押しのけられる。この結果、収容容器8の厚み方向一方側の内側板面がバッテリー2の構成表面に当接されていても、相変化材10によるバッテリー熱の吸熱効率を低下させることができることになり、冬季の駐車中の状況にあっても、バッテリー2が早期に外気温程度まで冷却してしまうことを抑制できる。
Therefore, when Q6 is NO, it is not necessary to consider the temperature rise of the
前記Q6がYESのときには、バッテリー2が昇温を考慮して、Q11において、エアバッグ9内に注入する空気量が、第1注入量V1よりも少ない第2注入量V2として設定される。エアバッグ9内に注入する空気量を第1注入量V1にする場合ほど、バッテリー2に対する吸熱効果の低下させることがないものの、バッテリー2の温度が許容上限温度以上にまで上昇することを未然に防止することを考慮する必要があるからである。
When Q6 is YES, the amount of air to be injected into the
前記Q2がNOのときには、Q12において、開閉弁20が所定時間だけ開弁される。何等特別の処置、処理を施さなくても、吸気マニホールド22内の負圧を利用し、エンジン21始動という的確なタイミングを捉えて、エアバッグ9内の空気を抜き取るためである。この後、リターンされる。
When Q2 is NO, the on-off
以上実施形態について説明したが本発明にあっては次の態様を包含する。
(1)当該冷却システム1を、車両に搭載されるバッテリー以外のバッテリーを冷却するために用いること。
(2)バッテリー2を、トランクルーム等、エンジンルーム以外の場所に配置すること。
(3)液固平衡状態(液固共存状態)を検出するために、相変化材10の相転移温度(一定温度)を用いること。
(4)空気供給管17に、冷却ユニット4とエアポンプ18との間に開閉弁を設け、その開閉弁の開弁時間を調整することによりエアバッグ9内への空気供給量を調整すること。
Although the embodiments have been described above, the present invention includes the following aspects.
(1) Using the
(2) Arrange the
(3) Use the phase transition temperature (constant temperature) of the
(4) An on-off valve is provided in the
本発明は、バッテリーに対する冷却が不要なときには、相変化材10の収容容器8を移動させなくても、バッテリー2に対する相変化材10による吸熱を抑制するために利用できる。
The present invention can be used to suppress heat absorption by the
1 冷却システム
2 バッテリー
4 冷却ユニット
8 収容容器
9 エアバッグ
10 相変化材
17 空気供給管(気体供給路)
18 エアポンプ(気体供給部)
19 排出管(排出路)
20 開閉弁
21 エンジン
22 吸気マニホールド
23 振動伝搬計測ユニット(液固平衡状態(液固共存)検出部)
24 イグニッションスイッチ(駐車検出部)
25 外気温度センサ(周辺温度取得部)
26 バッテリー温度センサ(バッテリー温度検出部)
28b 振動伝搬速度演算部(液固平衡状態(液固共存)検出部、制御部)
U 制御ユニット(制御部)
REFERENCE SIGNS
18 Air pump (gas supply unit)
19 discharge pipe (discharge channel)
20 on-off
24 ignition switch (parking detector)
25 outside air temperature sensor (surrounding temperature acquisition unit)
26 Battery temperature sensor (battery temperature detector)
28b Vibration propagation velocity calculation unit (liquid-solid equilibrium state (liquid-solid coexistence) detection unit, control unit)
U control unit (control part)
Claims (5)
バッテリーの表面に当接される収容容器と、
前記収容容器内に配置されるエアバッグと、
前記収容容器内に、該収容容器と前記エアバッグとの間において収納され、固相と液相との間で相変化する相変化材と、
前記エアバック内に一端が開口し他端が該エアバック外に延出する気体供給路と、
前記気体供給路の他端に連なり前記エアバッグ内に向けて気体を供給する気体供給部と、
前記相変化材の液固平衡状態を検出する液固平衡状態検出部と、
前記バッテリーの周辺温度を取得する周辺温度取得部と、
前記液固平衡状態検出部からの検出情報に基づき、前記相変化材が液固平衡状態にあると判断すると共に、前記周辺温取得部から取得した周辺温度に基づき、該周辺温度が所定温度よりも低いと判断したときには、前記気体供給部を制御して、前記エアバッグ内に対する気体供給量を、前記周辺温度が前記所定温度以上の場合よりも増大させる保温制御を実行する制御部と、
が備えられている、
ことを特徴とするバッテリーの冷却システム。 A battery cooling system,
a container that abuts against the surface of the battery;
an airbag disposed within the container;
a phase-change material that is housed in the storage container between the storage container and the airbag and that changes phases between a solid phase and a liquid phase;
a gas supply passage having one end open in the airbag and the other end extending outside the airbag;
a gas supply unit connected to the other end of the gas supply path and supplying gas toward the inside of the airbag;
a liquid-solid equilibrium detection unit that detects the liquid-solid equilibrium state of the phase change material;
an ambient temperature acquisition unit that acquires the ambient temperature of the battery;
It is determined that the phase-change material is in a liquid-solid equilibrium state based on the detection information from the liquid-solid equilibrium state detection unit, and based on the ambient temperature acquired from the ambient temperature acquisition unit, the ambient temperature is higher than a predetermined temperature. a control unit that controls the gas supply unit to increase the amount of gas supplied to the inside of the airbag when it is determined that the ambient temperature is lower than that when the ambient temperature is equal to or higher than the predetermined temperature;
is equipped with
A battery cooling system characterized by:
前記エアバッグは、前記収容容器内において、該収容容器が当接している前記バッテリーの表面に対して沿った状態で広がるように設置されている、
ことを特徴とするバッテリーの冷却システム。 In claim 1,
The airbag is installed in the storage container so as to extend along the surface of the battery with which the storage container abuts.
A battery cooling system characterized by:
前記バッテリーが、車両に配設され、
前記車両が駐車されたことを検出する駐車検出部を有し、
前記制御部は、前記駐車検出部からの検出情報に基づき前記車両が駐車されたことを判断したとき、前記保温制御の実行を許容するように設定されている、
ことを特徴とするバッテリーの冷却システム。 In claim 1 or 2,
The battery is disposed in a vehicle,
Having a parking detection unit that detects that the vehicle is parked,
The control unit is set to allow execution of the heat retention control when it is determined that the vehicle is parked based on detection information from the parking detection unit.
A battery cooling system characterized by:
前記バッテリーが、エンジンを備える車両に配設され、
前記エアバッグ内が、開閉弁を備えた排出路を介して前記エンジンの吸気マニホールドに連なり、
前記制御部は、イグニッションスイッチからのIG-ON信号を受け取ったときには、前記開閉弁を所定の期間中だけ開弁させるように設定されている、
ことを特徴とするバッテリーの冷却システム。 In any one of claims 1 to 3,
The battery is disposed in a vehicle equipped with an engine,
The inside of the airbag is connected to an intake manifold of the engine through an exhaust passage having an on-off valve,
The control unit is set to open the on-off valve only during a predetermined period when an IG-ON signal is received from the ignition switch.
A battery cooling system characterized by:
前記バッテリーが、車両に配設され、
前記車両が駐車されたことを検出する駐車検出部と、前記バッテリーの温度を検出するバッテリー温度検出部と、を有し、
前記制御部は、前記保温制御実行中において、前記駐車検出部からの検出情報に基づき前記車両が駐車されたことを判断すると共に、前記バッテリー温度検出部の温度情報に基づき、前記バッテリーが昇温状態にあると判断したときには、前記エアバッグ内に対する気体供給量を、前記保温制御実行中における場合よりも減少させるように設定されている、
ことを特徴とするバッテリーの冷却システム。 In claim 1 or 2,
The battery is disposed in a vehicle,
A parking detection unit that detects that the vehicle is parked, and a battery temperature detection unit that detects the temperature of the battery,
The control unit determines that the vehicle is parked based on detection information from the parking detection unit during execution of the heat retention control, and the temperature of the battery rises based on temperature information from the battery temperature detection unit. is set to reduce the amount of gas supplied to the inside of the airbag when it is determined that the state is present, compared to when the heat retention control is being performed
A battery cooling system characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019132514A JP7276710B2 (en) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | battery cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019132514A JP7276710B2 (en) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | battery cooling system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021018862A JP2021018862A (en) | 2021-02-15 |
JP7276710B2 true JP7276710B2 (en) | 2023-05-18 |
Family
ID=74563711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019132514A Active JP7276710B2 (en) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | battery cooling system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7276710B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115036594B (en) * | 2022-08-09 | 2022-11-15 | 中国第一汽车股份有限公司 | Battery abnormity monitoring device and method, battery assembly and electric vehicle |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001126677A (en) | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | Battery and method of fabricating it |
DE102011075820A1 (en) | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Traction battery for e.g. hybrid car, has opening portion that is formed in housing and is designed such that arrangement of electrochemical cells is not accessible outside of housing in assembled position |
JP2012248363A (en) | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Jfe Engineering Corp | Battery system and electric vehicle |
JP2017174879A (en) | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 日本電気株式会社 | Emitter and structure |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08288679A (en) * | 1995-04-19 | 1996-11-01 | Canon Inc | Electronic circuit device |
-
2019
- 2019-07-18 JP JP2019132514A patent/JP7276710B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001126677A (en) | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | Battery and method of fabricating it |
DE102011075820A1 (en) | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Traction battery for e.g. hybrid car, has opening portion that is formed in housing and is designed such that arrangement of electrochemical cells is not accessible outside of housing in assembled position |
JP2012248363A (en) | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Jfe Engineering Corp | Battery system and electric vehicle |
JP2017174879A (en) | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 日本電気株式会社 | Emitter and structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021018862A (en) | 2021-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103123996B (en) | Use the method that heat pipe alleviates battery heat propagation | |
US9385405B2 (en) | Power storage device and battery temperature regulating method | |
US10471841B2 (en) | Electric vehicle battery thermal management device | |
EP3170998B1 (en) | Automobile exhaust heat storage device | |
US8415041B2 (en) | Vehicle battery temperature control system fluidly coupled to an air-conditioning refrigeration system | |
EP2571096B1 (en) | Battery temperature adjustment device | |
TW201924134A (en) | Thermal management system for independent electric device using large amount of power | |
US9484605B2 (en) | System and method for using exhaust gas to heat and charge a battery for a hybrid vehicle | |
CN108183279B (en) | A kind of thermal management device of battery based on engine exhaust cogeneration | |
JP5994345B2 (en) | Storage battery temperature control device | |
JP2010050000A (en) | Power source device for vehicle | |
FR3085545A1 (en) | ELECTRIC MODULE COMPRISING A PLURALITY OF BATTERY CELLS UNDERWATER IN A DIELECTRIC FLUID | |
CN102403543A (en) | Thermal management method and device for power battery pack with function of automatically controlling non-steady-state temperature field | |
JP7276710B2 (en) | battery cooling system | |
JPWO2018169044A1 (en) | Partition member and battery pack | |
US7537850B2 (en) | Fuel cell device and related control method | |
US20150010789A1 (en) | Battery Module, Power Supply Apparatus Comprising Battery Module, and Method for Managing Temperature of Battery Module | |
CN108666699B (en) | Temperature control device for a vehicle battery, vehicle having such a temperature control device, and method for controlling the temperature of a vehicle battery | |
FR3085547A1 (en) | ELECTRIC MODULE COMPRISING A PLURALITY OF BATTERY CELLS UNDERWATER IN A DIELECTRIC FLUID | |
EP1052757A2 (en) | Charge control apparatus for a battery pack | |
FR3085542A1 (en) | SYSTEM FOR COOLING AT LEAST ONE ELECTRIC MODULE COMPRISING A PLURALITY OF BATTERY CELLS SUBMERSIBLE IN A DIELECTRIC FLUID | |
JP2008103108A (en) | Warming system of battery, and automobile using battery as power source | |
US10483602B2 (en) | Battery housing for a lithium-ion battery | |
JP6627245B2 (en) | Thermal storage system | |
JP7025246B2 (en) | Battery module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220621 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230329 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230407 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230420 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7276710 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |