JP2015191867A - Power storage module and method for cooling storage battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電モジュール及び蓄電池冷却方法に関する。 The present invention relates to a power storage module and a storage battery cooling method.
近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタなどの蓄電池を用いた蓄電モジュールが開発されている。このような蓄電モジュールは、複数の蓄電池が直列又は並列に接続された蓄電体を有し、高電圧や大容量の状態で充放電することができるため、電源装置として様々な用途に用いられている。 In recent years, power storage modules using storage batteries such as lithium ion secondary batteries, nickel metal hydride batteries, electric double layer capacitors, or lithium ion capacitors have been developed. Such a power storage module has a power storage unit in which a plurality of storage batteries are connected in series or in parallel, and can be charged / discharged in a high voltage or large capacity state. Therefore, it is used for various applications as a power supply device. Yes.
例えば、太陽光発電や風力発電などの負荷平準化装置、瞬時電圧低下対策装置、電気自動車やハイブリッドカーのエネルギー回生装置などのような蓄電システムにおいては、エネルギー容量が大きく且つ急速充放電が可能な蓄電デバイスが好ましい。そこで、これらのような蓄電システムでは、リチウムイオン二次電池などを用いた上述した蓄電モジュールが用いられることが多い。 For example, in energy storage systems such as load leveling devices such as solar power generation and wind power generation, instantaneous voltage drop countermeasure devices, and energy regeneration devices for electric vehicles and hybrid cars, the energy capacity is large and rapid charging and discharging are possible. An electricity storage device is preferred. Therefore, in the power storage systems such as these, the above-described power storage module using a lithium ion secondary battery or the like is often used.
これらの蓄電モジュールに搭載されている蓄電池は、充放電により発熱する。そして、一般的に蓄電池は熱環境によって劣化が進行することが知られている。そこで、蓄電池の寿命性能を延ばすために効率よく放熱することが好ましい。 The storage batteries mounted on these power storage modules generate heat by charging and discharging. In general, it is known that the storage battery deteriorates due to the thermal environment. Therefore, it is preferable to efficiently dissipate heat in order to extend the life performance of the storage battery.
また、搭載されている蓄電池の一部に熱が集中し温度むらが発生した場合、一部の蓄電池の寿命が他の蓄電池と比べて短くなってしまい、全体的な蓄電池の寿命性能に悪影響を及ぼす。そのため、各蓄電池の温度差を小さくすることが好ましい。 In addition, when heat is concentrated on some of the installed storage batteries and temperature unevenness occurs, the life of some storage batteries is shortened compared to other storage batteries, which adversely affects the overall performance of the storage batteries. Effect. Therefore, it is preferable to reduce the temperature difference between the storage batteries.
従来、蓄電モジュールの放熱構造として、蓄電池を一定の間隔をあけて一列に並べ、並んでいる方向の一方から他方に向けてファンにより風を送り蓄電池間に風を流して蓄電池を冷却する技術が提案されている。 Conventionally, as a heat dissipation structure for a power storage module, there is a technology in which storage batteries are arranged in a line at regular intervals, and a fan is sent from one side to the other in a lined direction to send wind between the storage batteries to cool the storage battery. Proposed.
そこで、放熱性能を向上させるために、単純に放熱面積を大きくすることが考えられる。しかしながら、放熱面積を大きくした場合、蓄電モジュールの体積が大きくなってしまう。 In order to improve the heat dissipation performance, it is conceivable to simply increase the heat dissipation area. However, when the heat radiation area is increased, the volume of the power storage module is increased.
また、蓄電池間の間隔に風流して冷却する従来技術では、蓄電モジュールの体積を小さくしようとすると蓄電池間の間隔を狭くすることが考えられる。しかし、蓄電池間の間隔を狭くした場合、冷却媒体を流す際の圧力損失が大きくなってしまう。そのため、強力なブロワーや送風ファンなどが必要となり、製造コストの増加や製造工程の煩雑化などが発生してしまう。 Moreover, in the prior art which cools by wind-flowing in the space | interval between storage batteries, when trying to make the volume of an electrical storage module small, it is possible to narrow the space | interval between storage batteries. However, when the interval between the storage batteries is narrowed, the pressure loss when the cooling medium flows is increased. For this reason, a powerful blower, a blower fan, or the like is required, resulting in an increase in manufacturing cost and a complicated manufacturing process.
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電池を効率よく冷却し、各蓄電池の温度差を小さくする蓄電モジュール及び蓄電池冷却方法を提供することを目的とする。 The disclosed technology has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a power storage module and a storage battery cooling method that efficiently cool a storage battery and reduce a temperature difference between the storage batteries.
本願の開示する蓄電モジュール及び蓄電池冷却方法は、一つの態様において、蓄電池積層体は、複数の蓄電池が積層されて形成される。第1流路は、冷却媒体を前記蓄電池積層体に沿って所定方向に流す。整流部材は、前記第1流路の前記所定方向に複数配置され、前記所定方向に進むにしたがい前記第1流路における前記冷却媒体が通過する開口率を狭め、ぶつかった前記冷却媒体の流向を前記蓄電池積層体の積層方向へ延びる積層面へ向ける。第2流路は、前記整流部材により流向が変更された前記冷却媒体を前記積層面に沿って流す。 In one aspect of the storage module and the storage battery cooling method disclosed in the present application, the storage battery stack is formed by stacking a plurality of storage batteries. The first flow path causes the cooling medium to flow in a predetermined direction along the storage battery stack. A plurality of rectifying members are arranged in the predetermined direction of the first flow path, and the opening rate through which the cooling medium passes in the first flow path is narrowed as the flow proceeds in the predetermined direction. Directed to the stacking surface extending in the stacking direction of the storage battery stack. The second flow path flows the cooling medium whose flow direction is changed by the rectifying member along the laminated surface.
本願の開示する蓄電モジュール及び蓄電池冷却方法の一つの態様によれば、蓄電池を効率よく冷却し、各蓄電池の温度差を小さくすることができるという効果を奏する。 According to one aspect of the power storage module and the storage battery cooling method disclosed in the present application, it is possible to efficiently cool the storage battery and reduce the temperature difference between the storage batteries.
以下に、本願の開示する蓄電モジュール及び蓄電池冷却方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する蓄電モジュール及び蓄電池冷却方法が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a power storage module and a storage battery cooling method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the electrical storage module and storage battery cooling method which this application discloses are not limited by the following examples.
図1は、蓄電池積層体の斜視図である。図1に示すように、蓄電池積層体2は、複数の蓄電値1をまとめて一つの蓄電池としたものである。蓄電池1は、電気的な極性を持つ電極を有する。そして、蓄電池1同士が電極を介して直列接続又は並列接続された状態で組み合わさり、蓄電池積層体2を形成する。電極は、蓄電池1から延びる端子3を有しており、端子3により電極同士が電接続される。この蓄電池積層体2と後述する冷却部材などとを組み合わせて蓄電モジュールが生成される。
FIG. 1 is a perspective view of a battery stack. As shown in FIG. 1, the
蓄電池1には、外装がアルミニウムなどの金属材料を内包するラミネートフィルムなどの気密性軟包装材を用いたソフト容器や、アルミニウムやステンレスなどの金属材料で作られた角型缶や円筒缶などのハード容器に収めるものがある。本実施例では、説明のため、角型缶のハード容器を有する角形形状の蓄電池1を用いているが、これに限らず、ラミネートフィルムなどのソフト容器や円筒缶などのハード容器であってもよい。
The
積層された蓄電池1は、アルミニウムや鉄、プラスチック樹脂を主材料とする固定部品や、粘着剤や粘着テープなどを用いた固定方法によって固定される。本実施例では、蓄電池1は、X方向に積層され、蓄電池積層体2を形成している。ここで、蓄電池1同士は、粘着剤や粘着テープなどで直接的に積層固定されている。ただし、並んだ蓄電池1の間に金属材料や樹脂材料で形成された固定部品を介して間接的に積層固定されてもよい。
The
また、本実施例では、蓄電池1同士は、空隙なく積層固定されている。蓄電池1同士を空隙なく積層固定することで、蓄電モジュール全体の体積を小さくすることが可能である。
Moreover, in this embodiment, the
ただし、蓄電モジュールの体積に余裕がある場合、本実施例とは逆に、蓄電池1は、蓄電池1同士の間に空隙を設けて積層固定されてもよい。このように、空隙を設けることで、空隙を冷却媒体が通過して蓄電池1を冷やすことができ、蓄電池1の冷却効率を向上させることができる。
However, when there is a margin in the volume of the power storage module, the
図2は、実施例1に係る蓄電モジュールの斜視図である。図2に示すように、蓄電モジュール100は、蓄電池積層体2のY方向の両端に冷却媒体である空気を通して蓄電池1を冷却するための冷却部材が設けられている。冷却部材は、第1部材101及び第2部材102を有している。蓄電池積層体2のY方向の両端に配置された各冷却部材は、同じ構造を有している。
FIG. 2 is a perspective view of the power storage module according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the
第1部材101及び第2部材102は、どのような材質で形成されてもよい。例えば、第1部材101及び第2部材102は、樹脂、金属、木材、セラミックス、ガラス又はゴムなどを主とする材料によって形成されてもよい。一般的には、第1部材101及び第2部材102は、形状加工が行いやすいプラスチック樹脂やアルミ合金、ステンレス又は鋼板などで形成されることができる。
The
第1部材101及び第2部材102は、蓄電池積層体2側が凹んで空洞となっている。そして、第1部材101のX方向の一端には、空洞の中に空気を流入させるための流入口103が設けられている。第1部材101の空洞には、流入口103から流入した空気が流れる。そこで、第1部材101の空洞を「流路111」という。この流路111が、第1流路の一例にあたる。
The
また、第1部材101の空洞と第2部材102の空洞とは、Z方向で連結している。すなわち、第1部材101の空洞にある空気は、第2部材102の空洞へと流れ込むことができる。ここで、流入口103から流入した空気は、流路111を経由して、第2部材102の空洞を流れていく。そこで、第2部材102の空洞を「流路121」という。この流路121が、第2流路の一例にあたる。
The cavity of the
また、本実施例では、第1部材101と第2部材102との境界に、仕切板104が配置されている。図3は、本実施例に係る仕切板の説明図である。図3の上段の図は、仕切板104の平面図であり、下段の図は、仕切板104に整流板105を接続した状態の断面図である。本実施例に係る仕切板104は、図3の上段の図に示すように、蓄電池積層体2に接する側が開口したコの字型が連続している形状を有している。さらに、仕切板104のZ方向の第2部材102とは逆側には、整流板105が設けられている。
In the present embodiment, the
仕切板104及び整流板105は、第1部材101及び第2部材102と同様に、どのような材質で形成されてもよい。例えば、仕切板104及び整流板105は、樹脂、金属、木材、セラミックス、ガラス又はゴムなどを主とする材料によって形成されてもよい。
Like the
整流板105は、本実施例では、板状の部材である。そして、整流板105は、流路111を流れる空気の進行方向に直交する面を有するように配置されている。以下では、整流板105の流路111を流れる空気の進行方向に直交する面を、「整流面」という。整流板105は、本実施例では、仕切板104及び第1部材101の蓄電池積層体2と対向する面に固定されている。そして、整流面は、流路111のY方向の幅と同じ幅をY方向に有する面である。
The
図4は、図2における蓄電モジュールのA−A断面図である。また、図5は、図2における蓄電モジュールのB−B断面図である。ただし、図2では、分かり易いように左側の第1部材101及び第2部材102を蓄電モジュール100から離して記載しているが、図5及び6は、左側の第1部材101及び第2部材102を蓄電モジュール100に接触した状態の断面図としている。
4 is a cross-sectional view of the power storage module taken along the line AA in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of the power storage module in FIG. However, in FIG. 2, the
整流板105は、図4に示すように、第1部材101のX方向の開口率、言い換えれば整流板105による流路111の開口率を制限する。図4では、空気は紙面奥に向かって流れる。流路111を流れる空気は、整流板105にぶつからない場合、流路111の整流板105で塞がれていない開口部分を通って流路111を流れていく。これに対して、整流板105にぶつかった空気は、流れる方向が変更され、流路121に流れ込む。
As shown in FIG. 4, the rectifying
また、本実施例では、一例として、整流板105は、図5に示すように等間隔に9枚配置されている。すなわち、第1部材101の第2部材102に向かう空間は、9枚の整流板105によって10個の空間に分割されている。ただし、設置される整流板105の枚数は、これに限らず、冷却効率に応じて決定されることが好ましい。
In the present embodiment, as an example, nine rectifying
次に、整流板105の大きさについて説明する。図6は、図2における蓄電モジュールのC−C断面図である。整流面は、図6に示すように、流入口103から離れるようにX方向に進むにしたがって大きくなっている。すなわち、流入口103から離れるX方向に進むにしたがい、整流面のY方向に延びる辺と第1部材101の蓄電池積層体2に対向する面との距離が小さくなる。
Next, the size of the rectifying
具体的には、整流板105の大きさは、次の数式(1)を満たすように決定される。
Specifically, the size of the rectifying
ここで、h(x)は、整流板105により制限された第1部材101のX方向の開口率、言い換えれば整流板105による流路111の開口率を表す。開口率h(x)は、図6に示すように、X方向において空気の流れる方向に座標xを設定し、流路111の入り口である流入口103の位置をx=0とし、流路111の全長をx=100として100(%)に正規化される。さらに、Aは開口率調整用のパラメータであり、|A|>30を満たす。さらに、後述するように、Aの値は、A≧|40|を満たすことがより好ましい。
Here, h (x) represents the aperture ratio in the X direction of the
流入口103から流入した空気は、X方向の各位置の整流板105によってZ方向に整流される。整流された各X方向の位置の空気の流れは、それぞれのほぼ均一な流速となる。この整流板105が、「整流部材」の一例にあたる。
The air flowing in from the
第2部材102は、Z方向の第1部材101と逆側の面に空気の排出口106を有している。本実施例では、第2部材102のZ方向の第1部材101と逆側の面はすべて開放されており、全面が排出口106となっている。すなわち、流路121を流れる空気は、排出口106から外部に排出される。
The
さらに、図6を参照して、冷却部材における空気の流れを説明する。矢印201は、整流された空気の流れを表している。また、矢印202は、整流後の空気の流路121における流れを表している。
Furthermore, the flow of air in the cooling member will be described with reference to FIG. An
空気は流入口103から、流路111へ流入する。そして、整流板105にぶつからなければ、流入した空気は、流路111を流入口103から離れるX方向へ進む。これに対して、流入した空気は、整流板105にぶつかると、流れる方向が流路121へ向かう方向に整流される。また、流路111を流れる空気は、第1部材101の流入口103と対向する面にぶつかると、流れる方向が流路121へ向かう方向に整流される。そして、整流された空気は、仕切板104を通過して、流路121へ流れ込む。流路121へ流れ込んだ空気は、そのまま、流路121を進んで、排出口106から外部に排出される。この一連の流れの中で、流路111及び121を流れる空気は、蓄電値積層体2に接するように流れている。そして、流路111及び121を流れる空気は、蓄電池1から熱を奪うことで、蓄電池1を冷却する。
Air flows from the
次に、図7を参照して、本実施例に係る蓄電モジュールにおける蓄電池1の冷却処理の流れについて説明する。図7は、実施例1に係る蓄電モジュール100における蓄電池の冷却処理のフローチャートである。以下では、流路111及び121を流れる空気の流れの1つを例に説明する。
Next, with reference to FIG. 7, the flow of the cooling process of the
第1部材101は、外部から流路111への空気の流入を受ける(ステップS1)。
The
第1部材101は、流路111の空気の流れにより、蓄電池1を冷却する(ステップS2)。
The
空気が整流板105又は流入口103に対向する第1部材101の壁にぶつかったか否かにより、冷却処理の分岐が発生する(ステップS3)。整流板105又は流入口103に対向する第1部材101の壁に空気がぶつからない場合(ステップS3:否定)、冷却処理は、ステップS2に戻る。
A branch of the cooling process occurs depending on whether or not the air collides with the wall of the
これに対して、整流板105又は流入口103に対向する第1部材101の壁に空気がぶつかった場合(ステップS3:肯定)、第1部材101は、整流板105又は壁により空気の流れを第2部材102に向かうように整流する(ステップS4)。
On the other hand, when the air collides with the wall of the
第2部材102は、第1部材101から仕切板104を通って流路121への空気の流入を受ける(ステップS5)。
The
第2部材102は、流路121の空気の流れにより、蓄電池1を冷却する(ステップS6)。
The
第2部材102は、排出口106から空気を外部に排出する(ステップS7)。
The
次に、図8を参照して、本実施例に係る蓄電モジュールを用いた放熱実験の結果について説明する。図8は、実施例1に係る蓄電モジュールを用いた放熱実験の結果を表す図である。図8は、縦軸で風速を表し、横軸に空気の排出位置を表している。この実験では、流路111の全長を550mmとした。また、整流板105は、9枚等間隔に設置した。図8における空気の排出位置xは、第1部材101の第2部材102へ向かう方向の等間隔に分割された10区画の中心の位置を表している。
Next, with reference to FIG. 8, the result of the heat radiation experiment using the electrical storage module according to this example will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating a result of a heat radiation experiment using the power storage module according to Example 1. In FIG. 8, the vertical axis represents the wind speed and the horizontal axis represents the air discharge position. In this experiment, the total length of the
そして、1.5m3/分の風量を有するシロッコファンを用いて流入口103から空気を流路111に送り込み、第2流路から排出される風速を計測した。
And using the sirocco fan which has an air volume of 1.5 m < 3 > / min, air was sent into the
グラフ301は、整流板105を設置しない場合の風速を表す。グラフ302は、A=20としたh(x)を用いて決定された大きさを有する整流板105を用いた場合の風速を表す。グラフ303は、A=40としたh(x)を用いて決定された大きさを有する整流板105を用いた場合の風速を表す。グラフ304は、A=400としたh(x)を用いて決定された大きさを有する整流板105を用いた場合の風速を表す。グラフ305は、A=100としたh(x)を用いて決定された大きさを有する整流板105を用いた場合の風速を表す。グラフ306は、A=−100としたh(x)を用いて決定された大きさを有する整流板105を用いた場合の風速を表す。グラフ307は、A=−40としたh(x)を用いて決定された大きさを有する整流板105を用いた場合の風速を表す。グラフ308は、A=−20としたh(x)を用いて決定された大きさを有する整流板105を用いた場合の風速を表す。
A
整流板105を設置しない場合、グラフ301で示されるように、位置x=10での風速は0.5m/sである。これに対して、位置x=100での風速は4.5m/sである。この場合、蓄電池積層体2に対する各蓄電池1の配置されている位置に応じて、風速の差が大きい。そのため、各蓄電池1の冷却効果にムラができ、蓄電池積層体2を形成する各蓄電池1の温度が均一にならない。そのため、特定の蓄電池1が急激に劣化するおそれがある。
When the rectifying
A=20の条件で大きさを決定した整流板105を設置した場合、グラフ302に示すように、整流体を設置しない場合のグラフ301と比べて、位置x=100での風速が小さくなり、風量差が小さくなっている。しかし、この場合も、各位置における風速は0.4〜3.1m/sであり風速差が大きく、蓄電池積層体2を形成する各蓄電池1の温度が均一にならない。
When the rectifying
A=−20の条件で大きさを決定した整流板105を設置した場合、グラフ308に示すように、位置x=10での風速と位置x=100での風速との差が大きく、蓄電池積層体2を形成する各蓄電池1の温度が均一にならない。
When the rectifying
A=−40の条件で大きさを決定した整流板105を設置した場合、グラフ307で示すように、A=−20の場合に比べてx=70〜100における風速が大きくなり、全体的な風速差は小さくなっている。すなわち、この場合、A=−20の場合に比べて、蓄電池積層体2を形成する各蓄電池1の温度を均一にすることができる。
When the rectifying
A=−100の条件で大きさを決定した整流板105を設置した場合、グラフ306で示すように、A=−40の場合に比べてさらに全体的に風速の均一化がなされている。すなわち、この場合、A=−40の場合に比べて、蓄電池積層体2を形成する各蓄電池1の温度をさらに均一にすることができる。
When the rectifying
A=40の条件で大きさを決定した整流板105を設置した場合、グラフ303で示すように、A=−100の場合と同じ程度もしくはそれ以上に全体的に風速の均一化がなされている。すなわち、この場合、A=−100の場合に比べて、蓄電池積層体2を形成する各蓄電池1の温度を同等かそれ以上に均一化することができる。
When the rectifying
A=400又は100の条件で大きさを決定した整流板105を設置した場合、グラフ304又は305で示すように、風速は0.9〜2.5m/sの範囲に収まっており、A=40の場合以上に全体的に風速の均一化がなされている。すなわち、この場合、A=40の場合に比べて、蓄電池積層体2を形成する各蓄電池1の温度をより均一化することができる。
When the rectifying
以上の結果から、1.5m3/分の風量を有するシロッコファンを用いた場合、流路121から排出される空気の風速差を2.5m/s以下にすることが好ましい。そこで、A≧|40|とすることが好ましい。
From the above results, when a sirocco fan having an air volume of 1.5 m 3 / min is used, it is preferable that the wind speed difference of the air discharged from the
ただし、ここで説明した実験結果は一例であり、流路111に空気を送り込むファンの性能や風量を変化させると、流路121から排出される空気の風速差の好適な値は変化する。しかし、その場合にも、好適なAの範囲は変化せず、A≧|40|とすることが好ましい。
However, the experimental result described here is only an example, and when the performance and the air volume of the fan that sends air into the
さらに、図9A及び図9Bを参照して、本実施例に係る蓄電モジュール100による蓄電池1の冷却効果について説明する。図9Aは、整流板を設けない場合の冷却状態を表す図である。また、図9Bは、A=400とした整流板を設けた場合の冷却状態を表す図である。図9A及び図9Bは、それぞれ縦軸で蓄電池1の上昇温度を表し、横軸で蓄電池積層体2内のどの蓄電池1かを表す。横軸の各値は、その値の蓄電池1が流入口103側から数えて何番目の蓄電池1かを表す。
Furthermore, with reference to FIG. 9A and 9B, the cooling effect of the
図9Aに示すように、整流板105を設けない場合、蓄電池1の最高上昇温度が約20℃であり、最低上昇温度が約10℃である。すなわち、整流板105を設けない場合、温度差T1は約10℃に達している。これに対して、図9Bに示すように、実施例1と同様に整流板105を設けた場合、蓄電池1の最高上昇温度は約15℃に抑えられ、最低上昇温度は約10℃である。すなわち、実施例1の蓄電モジュール100を用いた場合、温度差T2は約5度に抑えられている。このように、整流板105を設けた蓄電モジュール100は、整流板105を設けない場合に比べて、蓄電池1を均一に冷却することができる。
As shown in FIG. 9A, when the rectifying
ここで、本実施例では、冷却媒体として空気を例に説明したが、冷却媒体は、これに限らず、蓄電池1から温度を奪うことができる気体であれば他のものを用いてもよい。
Here, in the present embodiment, air has been described as an example of the cooling medium. However, the cooling medium is not limited to this, and any other gas may be used as long as it can take the temperature from the
以上に説明したように、本実施例に係る蓄電モジュールは、流入した特定の方向へ蓄電池積層体の側面に沿って進む空気を、特定の方向の異なる位置で整流板により整流し、積層面に沿って流れる向きに流向を変更し、蓄電池積層体の積層面に沿って流す。これにより、蓄電モジュールの体積を小さく抑えつつ、効率よく放熱することができる。 As described above, the power storage module according to the present embodiment rectifies the air that flows along the side surface of the storage battery stack in a specific direction that has flowed in at a different position in a specific direction by using a current plate. The flow direction is changed to the direction of flowing along, and the flow is made along the stacking surface of the battery stack. Thereby, heat can be efficiently radiated while keeping the volume of the power storage module small.
例えば、蓄電池間に設けられた一定の間隔に冷却媒体を流し蓄電池を冷却する蓄電モジュールの場合、蓄電モジュールを小型化すると間隔が狭くなり、冷却媒体を流す際の圧力損失が大きくなってしまい、流入する冷却媒体の流れを阻害する。これに対して、本実施例に係る蓄電モジュールでは、蓄電モジュールの体積を小さくしても冷却媒体が流れる流路の大きさに影響は少なく、圧力損失を小さく抑えることができるので、流入する冷却媒体の流れを妨げずに、蓄電池を効率よく冷却することができる。 For example, in the case of a power storage module that cools a storage battery by flowing a cooling medium at a constant interval provided between the storage batteries, when the power storage module is downsized, the interval is narrowed, and the pressure loss when the cooling medium flows is increased. The flow of the cooling medium flowing in is obstructed. On the other hand, in the power storage module according to the present embodiment, even if the volume of the power storage module is reduced, the size of the flow path through which the cooling medium flows is little affected, and the pressure loss can be suppressed. The storage battery can be efficiently cooled without obstructing the flow of the medium.
また、本実施例に係る蓄電モジュールは、冷却媒体の流路内に流れにぶつかるように設けられ、且つ流入口から離れるにしたがい開口率を狭くする整流体が設けられ、冷却媒体の流れを整流体により制御して各蓄電池の側面を流れる冷却媒体の流速を一定にしている。これにより、各蓄電池間の温度差を小さくすることができ、蓄電池を均一に冷却することができる。 In addition, the power storage module according to the present embodiment is provided so as to collide with the flow in the flow path of the cooling medium, and is provided with a rectifier that narrows the aperture ratio as the distance from the inflow port increases, thereby regulating the flow of the cooling medium. The flow rate of the cooling medium flowing on the side surface of each storage battery is made constant by controlling with fluid. Thereby, the temperature difference between each storage battery can be made small, and a storage battery can be cooled uniformly.
(変形例)
次に、実施例1に係る蓄電モジュールの変形例について説明する。実施例1では、吸入口103を有する第2部材102を第1部材101のZ方向の端部に配置したが、第2部材102の位置はこれに限らない。
(Modification)
Next, a modified example of the power storage module according to the first embodiment will be described. In the first embodiment, the
例えば、図1における第1部材101のZ方向の逆側の端部、すなわち図1に示された状態の上端部に、第2部材102が配置されてもよい。その場合、整流板105は、第1部材101の第2部材102と接する側、すなわち、第1部材の図1の下側に設けられる。
For example, the
また、例えば、第2部材102は、第1部材101のZ方向の中間、すなわち、第1部材101を分割するように設けられてもよい。その場合、整流板105は、第1部材101のZ方向の両側に設けられる。そして、この場合も、整流板105の大きさは、開口率がh(x)を満たすように決定される。
Further, for example, the
さらに、実施例1では、蓄電池1の積層方向に空気を流入させ、その流入した空気を整流して積層方向と直交する方向に空気を流したが、各蓄電池1の側面に沿ってバランスよく空気を流すことができれば、空気の流れはこれに限らない。例えば、積層方向と直交する方向に流入させ、流入した空気を整流して積層方向に流してもよい。
Further, in Example 1, air was introduced in the stacking direction of the
また、実施例1では、図3に示すように、仕切板104をコの字型を繋げた形状としたが、仕切板104は、流路111から流路121への十分な空気の移動が可能であれば、他の形状でもよい。例えば、図10に示すように、格子状の孔を有している形状でもよい。図10は、仕切板の他の例を示す図である。この場合、仕切板104のZ方向の厚みの分だけ、蓄電池1への風の当たりを妨げるが、この幅は蓄電池1の大きさに比べて十分小さいので、蓄電池1の冷却効果への影響は軽微である。そのため、この形状の仕切板104を用いた蓄電モジュール100であっても蓄電池1を冷却することができる。
Further, in Example 1, as shown in FIG. 3, the
さらに、仕切板104を設けなくてもよい。その場合、整流板105は、第1部材101の蓄電池積層体2と対向する面のみに固定される。この場合のように、第1部材101と第2部材102とを区別しなくてもよい。すなわち、第1部材101と第2部材102とは説明の都合上2つの部材として説明しているが、第1部材101と第2部材102とを合わせて1つの部材と考えてもよい。
Furthermore, the
また、本実施例では、整流板105を板状としたが、空気を整流する部材の形状は、第1部材101の開口率をh(x)で決定される値に制限できれば、板状や矩形に限らない。例えば、整流板105は、XZ方向の断面が三角形、台形、ひし形、五角形以上の多角形又は楕円形であってもよい。
Further, in this embodiment, the rectifying
図11は、XZ方向の断面が三角形となる三角柱の形状を有する整流板を用いた場合の冷却部材のXZ断面の一例の図である。図11に示すように、整流板105の形状がXZ方向の断面が三角形となる三角柱であっても、流入口103から流入し流路111を流れる空気は、矢印203のように流れ、流路121に向かうように整流される。そして、整流された空気は、流路121に流入する。その後、空気は、流路121を矢印204のように流れ、排出口106で排出される。
FIG. 11 is an example of an XZ cross section of the cooling member when a rectifying plate having a triangular prism shape in which the cross section in the XZ direction is a triangle is used. As shown in FIG. 11, even if the shape of the rectifying
冷却媒体である空気が、矢印203及び204のように流れることで、蓄電池1は冷却される。したがって、XZ方向の断面が三角形となる三角柱の形状を有する整流板105を用いても実施例1と同様の効果を得られる。
The
さらに、図11では、整流板105のXZ方向の断面の三角形の頂点が仕切板104に接している場合で説明したが、例えば、三角形の底辺が仕切板104に接する状態で整流板105を配置してもよい。図12は、XZ方向の断面が三角形となる三角柱の形状を有する整流板を用いた場合の冷却部材のXZ断面の他の例の図である。
Furthermore, in FIG. 11, the description has been given of the case where the vertex of the triangle of the cross section in the XZ direction of the rectifying
図12に示すように、整流板105のXZ方向の断面の三角形の底辺が仕切板104に接する状態であっても、流路111を流れる空気は、矢印205のように流れ、流路121に向かうように整流される。そして、整流された空気は、流路121に流入し、矢印206のように流れ、排出口106で排出される。
As shown in FIG. 12, even when the bottom of the triangle of the cross section in the XZ direction of the rectifying
ここで、整流板105の間隔はL1であり、開口幅はL2である。この場合、整流板105の間隔における開口率であるL2/L1が、90%以上になることが好ましい。
Here, the interval between the rectifying
また、排出口106は、排出ダクトと接続されていてもよい。その場合、流路121を流れる空気は排出口106を通過した後、排出ダクトの形状に則して流れる方向を変えてもよい。
Further, the
以上に説明したように、実施例1の蓄電モジュールにおいて、流入口の位置、空気の流れる方向、仕切板の形状、整流板の形状を変更しても、実施例1と同様の効果を得ることができる。 As described above, even if the position of the inlet, the direction of air flow, the shape of the partition plate, and the shape of the rectifying plate are changed in the power storage module of Example 1, the same effect as in Example 1 can be obtained. Can do.
図13は、実施例2に係る蓄電モジュールの斜視図である。本実施例に係る蓄電モジュール100は、1つの流入口103から流入させた冷却媒体を分岐させて蓄電池1の2つの側面に流すことが実施例1と異なる。
FIG. 13 is a perspective view of the power storage module according to the second embodiment. The
本実施例に係る蓄電モジュール100の第1部材101は、蓄電池積層体2のZ方向の一方の側面の全面を覆うように配置されている。そして、第1部材101のX方向の一端に、流入口103が設けられている。冷却媒体である空気が、流入口103から第1部材101の内部に流入する。
The
図14は、図13における蓄電モジュールのD−D断面図である。図14に示すように、第1部材101の内部空間である流路111には、流入する空気に直交する整流面を有する整流板105が、X方向に一定間隔で配置されている。また、整流板105は、流入口103に対してY方向に対称に2つずつ配置される。
14 is a DD cross-sectional view of the power storage module in FIG. 13. As shown in FIG. 14, rectifying
さらに、整流板105は、第1部材101が覆う蓄電池積層体2の側面の端部に整流面の一辺が一致するように配置される。また、整流板105の整流面のZ方向の長さは、流路111のZ方向の全幅と一致する。すなわち、整流板105は、流路111のZ方向の全幅を遮蔽する。
Furthermore, the rectifying
また、整流板105は、流入口103から離れるX方向に進むにしたがい、整流面が大きくなる。すなわち、流入口103から離れるX方向に進むにしたがい、整流面のY方向の辺が、第1部材101の中央に近づく。具体的には、整流板105の大きさは、実施例1の数式(1)で示すh(x)を満たすように決定される。
Further, as the rectifying
流入口103から流入した空気は、第1部材101が覆う蓄電池積層体2の側面に沿って流路101を流入口103から離れるX方向に進む。そして、流入した空気は、矢印207で示すように、整流板105にぶつかって整流され、第1部材101が覆う蓄電池積層体2の側面に沿って流路101をY方向に進む。空気は、流入口103から流入し整流板105にぶつかりY方向に向かうように流路111を流れることで、蓄電池1が冷却される。
The air that flows in from the
ここで、空気は、流入口103に対してY方向に対称に配置された整流板105により、第1部材101のY方向に直交する2つの面のそれぞれに向かう流れに分岐される。また、空気は、X方向の各位置の整流板105によってY方向に整流される。整流された各X方向の位置の空気は、それぞれのほぼ均一な流速となる。
Here, the air is branched into flows toward the two surfaces orthogonal to the Y direction of the
第2部材102は、第1部材101が覆う蓄電池積層体2の面の端部で第1部材101と連結し、蓄電池積層体2のY方向と直交する2つの面を覆う。そして、第2部材102は、Z方向の第1部材101とは逆側の端部に排出口106を有している。
The
図15は、図13における蓄電モジュールのE−E断面図である。矢印208で示すように、整流板105で整流されY方向に向けて流れる空気が、第1部材101のY方向に直交する面にぶつかり、第2部材102の流路121に流入する。その後、空気は、蓄電池積層体2の側面に沿って流路121を流れ排出口106で排出される。空気が流路121を流れることで、蓄電池1が冷却される。
15 is an EE cross-sectional view of the power storage module in FIG. 13. As indicated by an
例えば、本実施例に係る蓄電モジュール100の第1部材101及び第2部材102の寸法は以下のようにすることができる。第1部材101及び第2部材102のX方向の長さを250mmとする。また、第1部材101のY方向の長さを240mmとする。また、第2部材102のY方向の長さを20mmとする。また、蓄電モジュール100のY方向の長さを200mmとする。また、第1部材101のZ方向の高さを20mmとする。さらに、第2部材102のZ方向の高さを200mmとする。このような寸法を有する蓄電モジュール100によって蓄電値1を冷却することができる。
For example, the dimensions of the
以上に説明したように、本実施例に係る蓄電モジュールは、1つの流入口から流入した冷却媒体を2つに分岐し、蓄電池積層体の異なる側面に沿って流すことで、蓄電池を冷却する。このように、流入口を1つにした構成でも、蓄電モジュールの体積を小さく抑えつつ、蓄電池を効率よく冷却することができ、且つ、蓄電池を均一に冷却することができる。 As described above, the power storage module according to this embodiment cools the storage battery by branching the cooling medium flowing in from one inflow port into two and flowing along different side surfaces of the storage battery stack. As described above, even with the configuration in which one inflow port is provided, the storage battery can be efficiently cooled while the volume of the power storage module is kept small, and the storage battery can be uniformly cooled.
1 蓄電池
2 蓄電池積層体
3 端子
100 蓄電モジュール
101 第1部材
102 第2部材
103 流入口
104 仕切板
105 整流板
106 排出口
DESCRIPTION OF
Claims (7)
冷却媒体を前記蓄電池積層体に沿って所定方向に流す第1流路と、
前記第1流路の前記所定方向に複数配置され、前記所定方向に進むにしたがい前記第1流路における前記冷却媒体が通過する開口率を狭め、ぶつかった前記冷却媒体の流向を前記蓄電池積層体の積層方向へ延びる積層面へ向ける整流部材と、
前記整流部材により流向が変更された前記冷却媒体を前記積層面に沿って流す第2流路と
を備えたことを特徴とする蓄電モジュール。 A storage battery stack in which a plurality of storage batteries are stacked;
A first flow path for flowing a cooling medium in a predetermined direction along the storage battery stack,
A plurality of the first flow paths are arranged in the predetermined direction, and the opening ratio through which the cooling medium passes in the first flow path is narrowed in the predetermined direction, and the flow direction of the cooling medium that has collided is determined in the storage battery stack. A rectifying member directed to the laminated surface extending in the laminating direction of
A power storage module comprising: a second flow path for flowing the cooling medium whose flow direction is changed by the rectifying member along the stacked surface.
前記第2流路は、前記第1流路に接続して前記積層方向に延び、且つ前記積層面を覆う空間である
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電モジュール。 The first flow path is a space that extends in the stacking direction of the storage battery stack and allows the cooling medium to flow in the stacking direction;
The power storage module according to claim 1, wherein the second flow path is a space that is connected to the first flow path and extends in the stacking direction and covers the stacked surface.
前記第1流路は、前記積層面上の積層方向の一端から他端まで延びる空間であり、
前記第2流路は、前記第1流路と接続して前記積層面の積層方向の一端から他端まで延び、且つ前記積層面の1つ又は複数を覆う空間を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電モジュール。 The storage battery stack is stacked so that the storage batteries are flush with each other,
The first flow path is a space extending from one end to the other end in the stacking direction on the stacking surface,
The second flow path has a space that is connected to the first flow path and extends from one end to the other end in the stacking direction of the stacked surface and covers one or more of the stacked surfaces. Item 3. The power storage module according to Item 1 or 2.
前記整流部材は、前記第1積層面に隣り合う第2積層面及び第3積層面へ前記冷却媒体の流向を向け、
前記第2流路は、前記第2積層面及び前記第3積層面を覆う
ことを特徴とする請求項3に記載の蓄電モジュール。 The first flow path covers one first laminated surface of the laminated surfaces of the storage battery laminate,
The rectifying member directs the flow direction of the cooling medium to the second laminated surface and the third laminated surface adjacent to the first laminated surface,
The power storage module according to claim 3, wherein the second flow path covers the second stacked surface and the third stacked surface.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の蓄電モジュール。 The rectifying member arranged at a predetermined position of the first flow path represented by 0 as the entrance of the first flow path and 100 as the length of the first flow path in the predetermined direction is normalized to 100% The opening ratio of the first flow path has a magnitude that is a value obtained by subtracting 1 from an exponential function obtained by dividing the predetermined position by a predetermined value, and the absolute value of the predetermined value is 40 or more. The power storage module according to claim 1, wherein the power storage module is a power storage module.
冷却媒体を前記蓄電池積層体に沿って所定方向に延びる第1流路に流し、
前記第1流路の前記所定方向に複数配置され、前記所定方向に進むにしたがい前記第1流路における前記冷却媒体が通過する開口率を狭め、ぶつかった前記冷却媒体の流向を前記蓄電池積層体の積層方向へ延びる積層面へ向ける整流部材により前記第1流路を流れる前記冷却媒体の流向を変更し、
流向が変更された前記冷却媒体を前記積層面に沿った第2流路に流す
ことを特徴とする蓄電池冷却方法。 A storage battery cooling method for a storage battery stack in which a plurality of storage batteries are stacked,
Flowing a cooling medium through a first flow path extending in a predetermined direction along the storage battery stack,
A plurality of the first flow paths are arranged in the predetermined direction, and the opening ratio through which the cooling medium passes in the first flow path is narrowed in the predetermined direction, and the flow direction of the cooling medium that has collided is determined in the storage battery stack. The flow direction of the cooling medium flowing through the first flow path is changed by a rectifying member directed to the stacking surface extending in the stacking direction,
The storage medium cooling method, wherein the cooling medium whose flow direction is changed is caused to flow in a second flow path along the laminated surface.
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