JP2003346924A - Cooling system and method for battery pack - Google Patents

Cooling system and method for battery pack

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JP2003346924A
JP2003346924A JP2002154954A JP2002154954A JP2003346924A JP 2003346924 A JP2003346924 A JP 2003346924A JP 2002154954 A JP2002154954 A JP 2002154954A JP 2002154954 A JP2002154954 A JP 2002154954A JP 2003346924 A JP2003346924 A JP 2003346924A
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coolant
battery pack
battery
cooling
box
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Japanese (ja)
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Nobuhiro Hagura
信宏 羽倉
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently cool a battery pack and to prevent deterioration in the performance of the battery pack. <P>SOLUTION: This cooling system for the battery pack 1 comprises the battery pack 1 to be cooled, a box 2 which accommodates the battery pack 1 and in which the coolant is packed, a circulating passage 3 for leading out the coolant from the box 2, and introducing the coolant 6 into the box 2, a pump 4 mounted in the circulating passage 3 for circulating the coolant in the circulating passage 3, and a radiator 5 mounted in the circulating passage 3 and cooling the coolant in the circulating passage 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、組電池の冷却シス
テムおよび組電池の冷却方法に関する。
The present invention relates to a battery pack cooling system and a battery pack cooling method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境問題などから、ハイブリッド
自動車、電気自動車、或いは、夜間電力を有効活用する
ための電力のロードレベリング等が注目されており、そ
のために各種の二次電池が開発されている。リチウムイ
オン二次電池は、エネルギー密度が高く、密閉性に優
れ、かつ、メンテナンスフリーであるため、ハイブリッ
ド自動車や電気自動車用のバッテリとして優れている
が、大型のものは実用化されていない。そこで、複数個
の小型の電池セルを直列または並列に接続することによ
り、所望の電圧や容量を確保している。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to a hybrid vehicle, an electric vehicle, or load leveling of electric power for effectively utilizing nighttime electric power due to environmental problems and the like. For this purpose, various secondary batteries have been developed. I have. Lithium ion secondary batteries are high in energy density, excellent in airtightness, and maintenance-free, and thus are excellent as batteries for hybrid vehicles and electric vehicles, but large-sized batteries have not been put to practical use. Therefore, a desired voltage and capacity are secured by connecting a plurality of small battery cells in series or in parallel.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電池セルの一形態として、ラミネートによって覆われた
リチウム電池が知られている。しかしながら、この種の
電池は薄型であるため、電流を取り出す電極タブも非常
に薄くならざるを得ず、その結果として、大電流で充放
電した場合に電極タブが発熱する可能性が高い。また、
複数の電池セルを直列接続して組電池にした場合、電極
タブは折り重なるように配置される。そのため、通常の
ファン等による強制空冷では冷却効率が悪く、電池の性
能の劣化を招くおそれがある。そこで、組電池、特に電
極タブを効率的に冷却することによって、組電池の性能
劣化を抑制する必要がある。
Incidentally, as one form of such a battery cell, a lithium battery covered with a laminate is known. However, since this type of battery is thin, the electrode tab for extracting current must be very thin, and as a result, the electrode tab is likely to generate heat when charged and discharged with a large current. Also,
When a plurality of battery cells are connected in series to form an assembled battery, the electrode tabs are arranged to be folded. For this reason, the cooling efficiency is low in the forced air cooling using a normal fan or the like, and the performance of the battery may be deteriorated. Therefore, it is necessary to suppress the performance deterioration of the assembled battery by efficiently cooling the assembled battery, especially the electrode tab.

【0004】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、組電池を効率的に冷却すること
によって、組電池の性能劣化を抑制することである。
[0004] The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to suppress the performance deterioration of a battery pack by efficiently cooling the battery pack.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、第1の発明は、冷却対象となる少なくとも一つの
組電池と、密閉容器と、循環通路と、ポンプと、ラジエ
ータとを有する組電池の冷却システムを提供する。ここ
で、密閉容器には、組電池が収納されているとともに、
内部に冷却液が充填されている。循環通路は、密閉容器
より冷却液を導出するとともに、導出した冷却液を密閉
容器に再度導入する。ポンプは、循環通路に設けられ、
循環通路中の冷却液を循環させる。ラジエータは、循環
通路に設けられ、循環通路中の冷却液を冷却する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a battery pack including at least one battery pack to be cooled, a sealed container, a circulation passage, a pump, and a radiator. Provide a battery cooling system. Here, the assembled battery is stored in the sealed container,
Coolant is filled inside. The circulation passage draws out the cooling liquid from the closed container and re-introduces the discharged cooling liquid into the closed container. The pump is provided in the circulation passage,
The coolant in the circulation passage is circulated. The radiator is provided in the circulation passage and cools the coolant in the circulation passage.

【0006】ここで、第1の発明において、密閉容器
は、組電池を収納して一ユニット化したボックスであっ
てもよい。この場合、このボックスには、冷却液の導出
口と、冷却液の導入口とが設けられていることが好まし
い。
Here, in the first invention, the closed container may be a box that houses the assembled battery and is made into one unit. In this case, it is preferable that the box is provided with an outlet for the coolant and an inlet for the coolant.

【0007】また、第1の発明において、密閉容器は、
組電池を収納して一ユニット化したボックスを複数並べ
て連結することによって構成されていてもよい。この場
合、ボックスのそれぞれには、冷却液の導出口と、冷却
液の導入口とが設けられており、一のボックスにおける
導出口と、一のボックスと隣接した他のボックスにおけ
る導入口とが連通していることが好ましい。
[0007] In the first invention, the closed container includes:
It may be configured by arranging and connecting a plurality of boxes formed as a unit by storing the assembled battery. In this case, each of the boxes is provided with a coolant outlet and a coolant inlet, and the outlet in one box and the inlet in another box adjacent to one box are provided. Preferably, they are in communication.

【0008】また、第1の発明において、組電池は、複
数の電池セルで構成されており、電池セルのそれぞれが
外部に突出した電極タブを有し、かつ、電極タブのそれ
ぞれを接続することによって、複数の電池セルが直列に
接続されていることが好ましい。この電池セルは、ラミ
ネートによって覆われたリチウム電池であってもよい。
In the first invention, the battery pack is composed of a plurality of battery cells, each of which has an electrode tab protruding outside, and connecting each of the electrode tabs. It is preferable that a plurality of battery cells are connected in series. This battery cell may be a lithium battery covered by a laminate.

【0009】また、第1の発明において、冷却液は、フ
ッ素系不活性液体であることが好ましい。
In the first invention, the cooling liquid is preferably a fluorine-based inert liquid.

【0010】第2の発明は、冷却対象となる少なくとも
一つの組電池が冷却液に浸漬している密閉容器内より冷
却液を導出する第1のステップと、導出された冷却液を
冷却する第2のステップと、冷却された冷却液を密閉容
器内に再度導入する第3のステップとを有する組電池の
冷却方法を提供する。
A second aspect of the present invention is a first step of drawing out a coolant from an airtight container in which at least one battery pack to be cooled is immersed in the coolant, and a step of cooling the drawn coolant. There is provided a method for cooling a battery pack, comprising: two steps; and a third step of re-introducing the cooled coolant into the closed container.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は、本実
施形態に係る冷却システムの構成図である。この組電池
の冷却システムにおいて、冷却対象となる組電池1は、
内部に冷却液が充填されたボックス2内に収納されてお
り、冷却液に浸漬している。このボックス2は、導出口
2aと導入口2bとを有し、これらを介して、冷却液を
循環させる循環通路3と連通している。この循環通路3
には、冷却液を循環させるポンプ4と冷却液を冷却する
ラジエータ5とが設けられている。なお、本実施形態で
は、組電池1を収納して一ユニット化するボックス2自
体が、密閉容器として機能する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram of a cooling system according to the present embodiment. In the cooling system of this assembled battery, the assembled battery 1 to be cooled is:
It is housed in a box 2 filled with a coolant and is immersed in the coolant. The box 2 has an outlet 2a and an inlet 2b, and communicates with the circulation passage 3 through which the coolant is circulated. This circulation passage 3
Is provided with a pump 4 for circulating the coolant and a radiator 5 for cooling the coolant. Note that, in the present embodiment, the box 2 itself that houses the battery pack 1 and is unitized functions as a sealed container.

【0012】冷却液には、以下のような特性が要求され
る。まず、効率的に冷却を行うために、冷却液には高い
熱伝導性が要求される。また、後述する電極タブ11,
12間の短絡を避けるために、電気絶縁性が高い必要が
ある。さらに、構造部材に用いられる金属、樹脂、ゴム
等を侵さない液体である必要がある。これらの要求を満
たし、冷却を可能にする液体としては、例えば、フッ素
系不活性液体が好ましく、具体的には、米国スリーエム
社製フロリナート(商品名)などを用いることができ
る。
The following characteristics are required for the cooling liquid. First, in order to perform cooling efficiently, the coolant needs to have high thermal conductivity. Also, an electrode tab 11, which will be described later,
In order to avoid a short circuit between the electrodes 12, the electrical insulation must be high. Further, the liquid must not damage metals, resins, rubbers and the like used for the structural members. As a liquid that satisfies these requirements and enables cooling, for example, a fluorine-based inert liquid is preferable, and specifically, Fluorinert (trade name) manufactured by 3M USA can be used.

【0013】図2は、組電池1の構成を示す斜視図であ
る。この組電池1は、複数の電池セル10を重ね合わせ
た構成を有する。それぞれの電池セル10は、薄板状の
リチウムイオン二次電池であり、金属層の両面を樹脂層
で覆ったラミネートシート内に発電要素が収容されてい
る。一例として、電池セル10の板厚は5mm程度であ
り、これを数十枚(例えば80枚)直列に接続することに
よって組電池1が構成されている。また、電池セル10
の上部には、正極の電極タブ11と負極の電極タブ12
とが上方に突出して設けられている。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the battery pack 1. The battery pack 1 has a configuration in which a plurality of battery cells 10 are stacked. Each battery cell 10 is a thin-plate lithium ion secondary battery, and a power generation element is accommodated in a laminate sheet in which both surfaces of a metal layer are covered with a resin layer. As an example, the battery cell 10 has a plate thickness of about 5 mm, and several tens (for example, 80) of these are connected in series to constitute the assembled battery 1. In addition, the battery cell 10
On the top of the electrode tab, a positive electrode tab 11 and a negative electrode tab 12
Are provided to protrude upward.

【0014】組電池1を構成する一連の電池セル10
は、一方向からみた場合に、表面と裏面とが交互に反転
するように配置されている。したがって、隣接した2つ
の電池セル10において、正極の電極タブ11と負極の
電極タブ12とは互いに対向する。そして、これらの対
向した電極タブ11,12同士を接続することによっ
て、一連の電池セル10が直列に接続される。そして、
2つの端部の電池セル10の電極タブ11,12は、組
電池1の電極として外部に接続される。
A series of battery cells 10 constituting the battery pack 1
Are arranged such that the front surface and the back surface are alternately inverted when viewed from one direction. Therefore, in two adjacent battery cells 10, the positive electrode tab 11 and the negative electrode tab 12 face each other. Then, by connecting these opposed electrode tabs 11 and 12, a series of battery cells 10 are connected in series. And
The electrode tabs 11 and 12 of the battery cells 10 at the two ends are connected to the outside as electrodes of the battery pack 1.

【0015】ところで、組電池1を充放電する際におい
て、組電池1の発熱、特に、薄膜状の電極タブ11,1
2の発熱は、ボックス2内の冷却液が吸収するため、冷
却液の温度が上昇する。そこで、冷却液を冷却するため
に、ボックス2には循環通路3が接続されている。
When the battery pack 1 is charged and discharged, heat generated by the battery pack 1, particularly, the thin-film electrode tabs 11, 1 are formed.
The heat generated by the coolant 2 is absorbed by the coolant in the box 2, so that the temperature of the coolant increases. Therefore, a circulation passage 3 is connected to the box 2 to cool the cooling liquid.

【0016】この循環通路3には、循環通路3中の冷却
液を循環させるポンプ4と、循環通路3中の冷却液を冷
却するラジエータ5とが設けられている。したがって、
ボックス2内の冷却液は、ポンプ4の吸引力によって、
導出口2aより循環通路3に導出され、ラジエータ5に
よって冷却される。そして、冷却された冷却液が導入口
2bよりボックス2内に再度導入される。
The circulation passage 3 is provided with a pump 4 for circulating the coolant in the circulation passage 3 and a radiator 5 for cooling the coolant in the circulation passage 3. Therefore,
The cooling liquid in the box 2 is drawn by the suction force of the pump 4.
It is led out to the circulation passage 3 from the outlet 2a and is cooled by the radiator 5. Then, the cooled coolant is introduced again into the box 2 from the inlet 2b.

【0017】このように、本実施形態においては、組電
池1を充放電する際に、組電池1において生じた熱は、
周囲の冷却液によって吸収される。熱を吸収したボック
ス2内の冷却水は、ポンプ4による強制循環によってラ
ジエータ5にて冷却された後、ボックス2内に再度導入
される。これにより、ボックス2内の冷却液の温度上昇
を抑えることができるため、組電池1、特に電極タブ1
1,12を効率的に冷却することができる。その結果、
組電池1の性能劣化を抑制することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, when the battery pack 1 is charged and discharged, the heat generated in the battery pack 1 is:
Absorbed by surrounding coolant. The cooling water in the box 2 that has absorbed the heat is cooled by the radiator 5 by forced circulation by the pump 4 and then re-introduced into the box 2. As a result, a rise in the temperature of the cooling liquid in the box 2 can be suppressed.
1, 12 can be cooled efficiently. as a result,
It is possible to suppress performance deterioration of the battery pack 1.

【0018】(第2の実施形態)図3は、第2の実施形
態に係る組電池冷却システムの構成図である。なお、同
図において、第1の実施形態で説明した部材と同一の部
材については、同一の符号を付して、ここでの説明は省
略する(第3の実施形態についても同様)。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a configuration diagram of a battery pack cooling system according to a second embodiment. In the figure, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted (the same applies to the third embodiment).

【0019】本実施形態が上述した第1の実施形態と相
違する点は、ボックス2’を複数並べて連結することに
よって密閉容器が構成されている点である。そのため
に、それぞれのボックス2’に導出口2aと導入口2b
とが設けられている。そして、一のボックス2’におけ
る導出口2aと、これと隣接したボックス2’における
導入口2bとを連通することによって、複数のボックス
2’の連結体として、冷却水の循環経路が形成されてい
る。
The present embodiment differs from the first embodiment in that a closed container is formed by arranging and connecting a plurality of boxes 2 '. For this purpose, each box 2 'has an outlet 2a and an inlet 2b
Are provided. By connecting the outlet 2a in one box 2 'and the inlet 2b in the adjacent box 2', a circulation path of the cooling water is formed as a connected body of the plurality of boxes 2 '. I have.

【0020】本実施形態では、ボックス2’の上下左右
の4カ所に、導出口2aまたは導入口2bとして機能す
る開口部が設けられている。そして、ボックス2’の連
結形態に応じて、適宜の開口部を閉塞すれば、密閉容器
内の循環経路を任意に形成することができる。
In the present embodiment, openings functioning as the outlet 2a or the inlet 2b are provided at four positions, up, down, left, and right of the box 2 '. Then, if an appropriate opening is closed according to the connection form of the box 2 ′, a circulation path in the closed container can be arbitrarily formed.

【0021】本実施形態によれば、上述した第1の実施
形態と同様の効果を有するとともに、複数のボックス
2’を連結することによって、それぞれのボックス2’
内に収納された組電池1の冷却を1循環系にて同時に行
うことができるという効果がある。また、ボックス2’
の連結形態や連結個数に対して、フレキシブルに対応で
きるという効果もある。
According to the present embodiment, the same effects as those of the above-described first embodiment are obtained, and by connecting a plurality of boxes 2 ′, each box 2 ′ is connected.
There is an effect that cooling of the assembled battery 1 stored therein can be performed simultaneously in one circulation system. Also, box 2 '
There is also an effect that it is possible to flexibly cope with the connection form and the connection number.

【0022】(第3の実施形態)図4は、第3の実施形
態に係る組電池冷却システムの構成図である。本実施形
態が上述した第1の実施形態と相違する点は、組電池1
を収納するボックス2を省き、1つの密閉容器20内に
複数の組電池1を収納した点である。
(Third Embodiment) FIG. 4 is a configuration diagram of a battery pack cooling system according to a third embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that the battery pack 1
This is a point that a plurality of assembled batteries 1 are stored in one closed container 20 by omitting the box 2 for storing the battery pack 1.

【0023】本実施形態によれば、上述した第1の実施
形態と同様の効果を有するともに、複数の組電池1を単
一の密閉容器20内に収納しているので、簡単な構成で
高い密閉性を確保できるという効果がある。
According to the present embodiment, the same effects as those of the above-described first embodiment are obtained, and a plurality of assembled batteries 1 are housed in a single closed container 20. There is an effect that airtightness can be secured.

【発明の効果】このように、本発明によれば、組電池を
効率的に冷却できるので、組電池の性能劣化を抑制する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the battery pack can be efficiently cooled, and the performance deterioration of the battery pack can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態に係る冷却システムの構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a cooling system according to a first embodiment.

【図2】組電池の構成を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an assembled battery.

【図3】第2の実施形態に係る冷却システムの構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a cooling system according to a second embodiment.

【図4】第3の実施形態に係る冷却システムの構成図FIG. 4 is a configuration diagram of a cooling system according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 組電池 2 ボックス 2’ ボックス 2a 導出口 2b 導入口 3 循環通路 4 ポンプ 5 ラジエータ 10 電池セル 11 正極 12 負極 20 密閉容器 1 battery pack 2 boxes 2 'box 2a Outlet 2b Inlet 3 circulation passage 4 pump 5 Radiator 10 Battery cells 11 Positive electrode 12 Negative electrode 20 sealed container

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】組電池の冷却システムにおいて、 冷却対象となる少なくとも一つの組電池と、 前記組電池が収納されており、内部に冷却液が充填され
た密閉容器と、 前記密閉容器より冷却液を導出するとともに、当該導出
した冷却液を前記密閉容器に再度導入する循環通路と、 前記循環通路に設けられ、前記循環通路中の冷却液を循
環させるポンプと、 前記循環通路に設けられ、前記循環通路中の冷却液を冷
却するラジエータとを有することを特徴とする組電池の
冷却システム。
1. A cooling system for a battery pack, comprising: at least one battery pack to be cooled; a sealed container containing the battery pack and filled with a cooling liquid; and a cooling liquid from the sealed container. And a circulation passage for re-introducing the derived coolant into the closed container; a pump provided in the circulation passage, for circulating the coolant in the circulation passage; and a pump provided in the circulation passage, A radiator for cooling a coolant in a circulation passage.
【請求項2】前記密閉容器は、前記組電池を収納して一
ユニット化したボックスであって、当該ボックスには、
冷却液の導出口と、冷却液の導入口とが設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載された組電池の冷却シ
ステム。
2. The closed container is a box that houses the assembled battery and is unitized, and the box includes:
The cooling system for an assembled battery according to claim 1, wherein an outlet for the coolant and an inlet for the coolant are provided.
【請求項3】前記密閉容器は、前記組電池を収納して一
ユニット化したボックスを複数並べて連結することによ
って構成されており、 前記ボックスのそれぞれには、冷却液の導出口と、冷却
液の導入口とが設けられており、 一のボックスにおける前記導出口と、当該一のボックス
と隣接した他のボックスにおける前記導入口とが連通し
ていることを特徴とする請求項1に記載された組電池の
冷却システム。
3. The closed container is formed by arranging and connecting a plurality of boxes, each of which contains the assembled battery, in a unit, and each of the boxes has a cooling liquid outlet and a cooling liquid. The outlet according to claim 1, wherein the outlet in one box and the inlet in another box adjacent to the one box communicate with each other. Battery cooling system.
【請求項4】前記組電池は、複数の電池セルで構成され
ており、前記電池セルのそれぞれが外部に突出した電極
タブを有し、かつ、前記電極タブのそれぞれを接続する
ことによって、複数の前記電池セルが直列に接続されて
いることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載
された組電池の冷却システム。
4. The battery pack is composed of a plurality of battery cells, each of which has an electrode tab projecting to the outside, and connecting each of the electrode tabs to form a plurality of battery cells. 4. The cooling system for a battery pack according to claim 1, wherein the battery cells are connected in series.
【請求項5】前記電池セルは、ラミネートによって覆わ
れたリチウム電池であることを特徴とする請求項4に記
載された組電池の冷却システム。
5. The cooling system according to claim 4, wherein the battery cells are lithium batteries covered by a laminate.
【請求項6】前記冷却液は、フッ素系不活性液体である
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載され
た組電池の冷却システム。
6. The cooling system according to claim 1, wherein the cooling liquid is a fluorine-based inert liquid.
【請求項7】組電池の冷却方法において、 冷却対象となる少なくとも一つの組電池が冷却液に浸漬
している密閉容器内より冷却液を導出する第1のステッ
プと、 前記導出された冷却液を冷却する第2のステップと、 前記冷却された冷却液を前記密閉容器内に再度導入する
第3のステップとを有することを特徴とする組電池の冷
却方法。
7. A method for cooling a battery pack, comprising: a first step of drawing out a coolant from an airtight container in which at least one battery pack to be cooled is immersed in the coolant; And a third step of re-introducing the cooled cooling liquid into the closed container.
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