JP6589786B2 - Battery system - Google Patents
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Description
本発明は、１以上の電池スタックと、電池スタックを冷却する冷却機構と、を備えた電池システムに関する。 The present invention relates to a battery system including one or more battery stacks and a cooling mechanism for cooling the battery stack.
従来から、その一端面に、正極端子および負極端子を有した単電池が知られている。かかる単電池を、複数積層したうえで電気的に接続することで電池スタックが形成される。さらに、１以上の電池スタックをパックケースに収容して、電池パックが構成される。 Conventionally, a unit cell having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal on one end face thereof is known. A battery stack is formed by stacking a plurality of such unit cells and then electrically connecting them. Further, one or more battery stacks are accommodated in a pack case to constitute a battery pack.
ここで、単電池は、その充放電の過程で、熱が生じる。かかる熱により単電池の温度が過度に高くなると単電池の劣化が急速に進む。そこで、従来から単電池または電池スタックに接触または近接するように冷却配管を設けるとともに、当該冷却配管に冷媒（例えば水等）を流すことで、単電池を冷却する技術が提案されている。 Here, in the unit cell, heat is generated in the process of charging and discharging. When the temperature of the unit cell becomes excessively high due to such heat, the unit cell is rapidly deteriorated. Therefore, conventionally, there has been proposed a technique for cooling a single cell by providing a cooling pipe so as to be in contact with or close to the single cell or the battery stack and flowing a coolant (for example, water) through the cooling pipe.
例えば、特許文献１には、バッテリモジュール（電池スタックに対応）の外側面に、冷却剤導管（冷却配管に対応）を取り付けたバッテリモジュールアセンブリ（電池パックに対応）が開示されている。かかる技術によれば、バッテリモジュールが、外側面から効果的に冷却される。 For example, Patent Document 1 discloses a battery module assembly (corresponding to a battery pack) in which a coolant conduit (corresponding to a cooling pipe) is attached to an outer surface of a battery module (corresponding to a battery stack). According to such a technique, the battery module is effectively cooled from the outer surface.
しかし、従来の技術では、冷却配管に付着する凝縮液の処理については、十分に考慮されていなかった。すなわち、冷却配管は、通常、アルミ等、熱伝導に優れた部材で構成される。かかる冷却配管の外表面には、外気温との温度差に起因して、結露が発生する。この結露により生じた凝縮液は、重力により下方へと落下していく。 However, in the prior art, the treatment of the condensate adhering to the cooling pipe has not been sufficiently considered. That is, the cooling pipe is usually composed of a member having excellent heat conduction, such as aluminum. Condensation occurs on the outer surface of the cooling pipe due to a temperature difference from the outside air temperature. The condensate produced by this condensation falls downward due to gravity.
このとき、結露発生面が、電池スタックの高電圧部（単電池の端子等）より上側に位置したり、高電圧部に近接したりしていると、凝縮液が落下する過程で、当該高電圧部に付着する恐れがあった。また、落下した凝縮液は、パックケースの底面に貯留されることになるが、このパックケースの底面と電池スタックとの間に、十分な間隙が無ければ、貯留された凝縮液が電池スタックに接触することになる。そして、電池スタックの設置姿勢によっては、高電圧部に、凝縮液が付着することがあった。 At this time, if the dew condensation generation surface is located above the high voltage part of the battery stack (single cell terminal, etc.) or close to the high voltage part, There was a risk of adhering to the voltage section. In addition, the condensate that has fallen is stored on the bottom surface of the pack case. If there is no sufficient gap between the bottom surface of the pack case and the battery stack, the stored condensate is stored in the battery stack. Will be in contact. Depending on the installation posture of the battery stack, the condensate may adhere to the high voltage portion.
そこで、本発明では、電池スタックの高電圧部への水の付着を防ぎつつ、電池スタックを効果的に冷却できる電池システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a battery system capable of effectively cooling the battery stack while preventing water from adhering to the high voltage portion of the battery stack.
本発明の電池システムは、上面に端子が形成された単電池を、厚み方向に複数積層した電池スタックと、その幅方向中心が前記単電池の幅方向中心と一致するように前記電池スタックの下側に配され、前記電池スタックを冷却する冷媒が流れる冷却配管であって、前記積層方向に延びる冷媒配管と、を備え、前記冷却配管の下方に前記冷却配管から落下した凝縮液を貯留する貯留空間が形成されており、前記冷媒配管は、その幅方向中央の内寸高さが、その幅方向両端の内寸高さより大きくなるように、その底面に下側に向かって突出する凸部が設けられている、ことを特徴とする。 The battery system of the present invention includes a battery stack in which a plurality of unit cells each having a terminal formed on the upper surface are stacked in the thickness direction, and a lower part of the cell stack such that the center in the width direction coincides with the center in the width direction of the unit cell. A cooling pipe that is arranged on a side and through which a refrigerant that cools the battery stack flows , extends in the stacking direction, and stores condensate that has fallen from the cooling pipe below the cooling pipe. A space is formed, and the refrigerant pipe has a convex portion protruding downward on the bottom surface so that the inner dimension height in the center in the width direction is larger than the inner dimension height at both ends in the width direction. It is provided , It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、冷却配管が電池スタックの下側に配されているため、冷却配管に付着した凝縮液が落下する過程で、電極端子等に付着することが防止される。また、冷却配管の下側に貯留空間が形成されているため、貯留された凝縮液が、電池スタックに付着することも防止される。そして、結果として、冷却配管に流れる冷媒で、電池スタックを効果的に冷却しつつも、高電圧部への水の付着を防ぐことができる。 According to the present invention, since the cooling pipe is arranged on the lower side of the battery stack, the condensate attached to the cooling pipe is prevented from adhering to the electrode terminal or the like in the process of dropping. Moreover, since the storage space is formed under the cooling pipe, the stored condensate is prevented from adhering to the battery stack. As a result, it is possible to prevent water from adhering to the high voltage portion while effectively cooling the battery stack with the refrigerant flowing through the cooling pipe.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である電池システム１０の概略構成を示すブロック図である。この電池システム１０は、動力源の一つとして走行用モータを搭載した電動車両（例えばハイブリッド自動車や電気自動車等）に搭載される。電池システム１０に設けられた電池パック１２は、１以上の電池スタック３０を有しており、この１以上の電池スタック３０は、走行用モータに電力を供給する駆動用バッテリとして機能する。したがって、図１には、図示していないが、電池パック１２は、電気的には、インバータ１１０を介して、図示しない走行用モータと接続されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a battery system 10 according to an embodiment of the present invention. The battery system 10 is mounted on an electric vehicle (for example, a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like) equipped with a traveling motor as one of power sources. The battery pack 12 provided in the battery system 10 includes one or more battery stacks 30, and the one or more battery stacks 30 function as a driving battery that supplies power to the traveling motor. Therefore, although not shown in FIG. 1, the battery pack 12 is electrically connected to a traveling motor (not shown) via the inverter 110.
電池システム１０は、電池パック１２と、当該電池パック１２に収容された電池スタック３０を冷却する冷却機構１６と、を備えている。電池パック１２は、既述した通り、駆動用バッテリとして機能する１以上の電池スタック３０をパッケージングしたものである。冷却機構１６は、この１以上の電池スタック３０を冷却する機構である。なお、本実施形態では、この冷却機構１６を用いて、電池スタック３０の他に、インバータ１１０も冷却する。そのため、後述する冷媒通路１８は、インバータ１１０も通過するように配されている。 The battery system 10 includes a battery pack 12 and a cooling mechanism 16 that cools the battery stack 30 accommodated in the battery pack 12. As described above, the battery pack 12 is a package of one or more battery stacks 30 that function as drive batteries. The cooling mechanism 16 is a mechanism for cooling the one or more battery stacks 30. In the present embodiment, the cooling mechanism 16 is used to cool the inverter 110 in addition to the battery stack 30. Therefore, the refrigerant passage 18 described later is arranged so as to also pass through the inverter 110.
冷却機構１６は、冷媒通路１８と、第二ラジエータと２０と、ポンプ２２と、を備えている。冷媒通路１８は、電池スタック３０を冷却する冷媒が流れる通路である。冷媒は、気体および液体のいずれでもよいが、本実施形態では、冷媒として水や油等の液体を用いる。冷媒通路１８は、内部に冷媒が流れる管体であれば、その構成は、特に限定されない。冷媒通路１８は、電池パック１２の内部から出て、第二ラジエータ２０、ポンプ２２を経て、電池パック１２の内部に戻るループを形成している。つまり、冷媒通路１８の一部は、電池パック１２の内部に収容されている。以下では、冷媒通路１８のうち、電池パック１２の内部に収容されている箇所は、「冷却配管３４」と呼び、他の箇所と区別する。 The cooling mechanism 16 includes a refrigerant passage 18, a second radiator 20, and a pump 22. The refrigerant passage 18 is a passage through which a refrigerant that cools the battery stack 30 flows. The refrigerant may be either a gas or a liquid, but in the present embodiment, a liquid such as water or oil is used as the refrigerant. The configuration of the refrigerant passage 18 is not particularly limited as long as it is a tubular body through which the refrigerant flows. The refrigerant passage 18 forms a loop that exits from the inside of the battery pack 12 and returns to the inside of the battery pack 12 through the second radiator 20 and the pump 22. That is, a part of the refrigerant passage 18 is accommodated in the battery pack 12. Below, the location accommodated inside the battery pack 12 in the refrigerant passage 18 is referred to as a “cooling pipe 34” and is distinguished from other locations.
第二ラジエータ２０は、電池スタック３０との熱交換により温度上昇した冷媒を冷却する冷却装置である。第二ラジエータ２０の構成は、従来から広く知られているため、ここでの詳説は省略する。なお、ハイブリッド車両には、通常、動力源の一つとしてエンジン１０２と、当該エンジン１０２を冷却するための配管１０４、ポンプ１０６、第一ラジエータ１００等が搭載されている。第二ラジエータ２０は、このエンジン１０２を冷却するための第一ラジエータ１００とは、別個に設けられたラジエータである。ポンプ２２は、冷媒を所定の方向に送り出す。このポンプ２２は、図示しない制御部により駆動制御されている。制御部は、電池スタック３０の温度や、外気温等に基づいて、電池スタック３０の冷却の要否を判断し、冷却が必要な場合には、ポンプ２２を駆動して、冷媒を電池スタック３０に送らせる。 The second radiator 20 is a cooling device that cools the refrigerant whose temperature has increased due to heat exchange with the battery stack 30. Since the configuration of the second radiator 20 has been widely known, detailed description thereof is omitted here. Note that a hybrid vehicle is usually equipped with an engine 102 as one of power sources, a pipe 104 for cooling the engine 102, a pump 106, a first radiator 100, and the like. The second radiator 20 is a radiator provided separately from the first radiator 100 for cooling the engine 102. The pump 22 sends out the refrigerant in a predetermined direction. The pump 22 is driven and controlled by a control unit (not shown). The control unit determines whether or not the battery stack 30 needs to be cooled based on the temperature of the battery stack 30, the outside air temperature, and the like. If cooling is necessary, the controller 22 drives the pump 22 to supply the refrigerant to the battery stack 30. To send.
なお、ここで説明した冷却機構１６の構成は一例であり、少なくとも、冷媒が流れる冷媒通路１８を有するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、冷媒は、自然空冷で冷却できるのであれば、第二ラジエータ２０は、省略されてもよい。また、冷却機構１６は、電池スタック３０のみを冷却し、インバータ１１０は、冷却しない構成でもよい。また、冷媒通路１８は、電池パック１２に対して、冷媒を連続的に供給あるいは排出できるのであれば、必ずしも、ループを形成していなくてもよい。例えば、冷媒通路１８の一端は、排液タンクに、他端は、冷媒供給源に接続された構成でもよい。 Note that the configuration of the cooling mechanism 16 described here is an example, and other configurations may be changed as appropriate as long as at least the refrigerant passage 18 through which the refrigerant flows is provided. For example, the second radiator 20 may be omitted if the refrigerant can be cooled by natural air cooling. The cooling mechanism 16 may cool only the battery stack 30 and the inverter 110 may not be cooled. The refrigerant passage 18 does not necessarily have to form a loop as long as the refrigerant can be continuously supplied to or discharged from the battery pack 12. For example, one end of the refrigerant passage 18 may be connected to the drainage tank, and the other end may be connected to the refrigerant supply source.
次に、電池パック１２の構成について図２〜図４を参照して説明する。図２は、電池パック１２の概略平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線での概略断面図である。また、図４は、図２のＢ−Ｂ線での概略断面図である。なお、以下の図面において、Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向を示しており、Ｚ方向は、鉛直方向を示している。また、図２では、アッパーカバー３２ｕの図示を省略している。さらに、図３、図４では、見易さのために、電池スタック３０に濃墨ハッチングを、冷却配管３４には、薄墨ハッチングを施している。 Next, the configuration of the battery pack 12 will be described with reference to FIGS. 2 is a schematic plan view of the battery pack 12, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line BB in FIG. In the following drawings, the X direction and the Y direction indicate the horizontal direction, and the Z direction indicates the vertical direction. Further, in FIG. 2, the upper cover 32u is not shown. Further, in FIGS. 3 and 4, for easy viewing, the battery stack 30 is darkly hatched, and the cooling pipe 34 is lightly hatched.
電池パック１２は、８つの電池スタック３０を有している。この８つの電池スタック３０は、図示しないバスバを介して、互いに、直列または並列に接続されている。本実施形態では、この電池スタック３０を、４行２列で配置している。 The battery pack 12 has eight battery stacks 30. The eight battery stacks 30 are connected to each other in series or in parallel via a bus bar (not shown). In the present embodiment, the battery stack 30 is arranged in 4 rows and 2 columns.
各電池スタック３０は、複数の単電池２９と、複数の樹脂製セパレータ（図示せず）とを交互に積層してなる。単電池２９は、充放電可能な二次電池、例えば、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池等である。単電池２９は、図４に示す通り、正面視略長方形の扁平な直方体形状となっている。単電池２９の一端面からは、一対の電極端子２９ａが突出している。電池スタック３０は、この電極端子２９ａが鉛直方向上側になるような姿勢で、パックケース３２内に配置されている。積層された単電池２９は、図示しないバスバを介して、互いに、直列または並列に電気的に接続されている。また、電池スタック３０には、さらに、電池スタック３０の状態、例えば、単電池２９の電圧や温度を計測するためのセンサが設けられており、各センサからは、信号線（図示せず）が引き出されている。センサから引き出された信号線は、電子機器３６の一つであるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に接続される。 Each battery stack 30 is formed by alternately laminating a plurality of single cells 29 and a plurality of resin separators (not shown). The unit cell 29 is a chargeable / dischargeable secondary battery, for example, a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or the like. As shown in FIG. 4, the unit cell 29 has a flat rectangular parallelepiped shape that is substantially rectangular in a front view. A pair of electrode terminals 29 a protrude from one end surface of the unit cell 29. The battery stack 30 is disposed in the pack case 32 in such a posture that the electrode terminal 29a is on the upper side in the vertical direction. The stacked unit cells 29 are electrically connected to each other in series or in parallel via a bus bar (not shown). Further, the battery stack 30 is further provided with sensors for measuring the state of the battery stack 30, for example, the voltage and temperature of the unit cell 29, and a signal line (not shown) is provided from each sensor. Has been pulled out. A signal line drawn from the sensor is connected to an ECU (Electronic Control Unit) which is one of the electronic devices 36.
なお、以下では、単電池２９のうち、電極端子２９ａの形成面を「上面」と呼び、当該上面との対向面を「底面」と呼ぶ。また、一対の電極端子２９ａの配設方向（図４のＹ方向）を「幅方向」と呼び、上下方向および幅方向に直交する方向（図４のＸ方向）を「厚み方向」と呼ぶ。そして、複数の単電池２９および樹脂製セパレータは、厚み方向に積層されている。 Hereinafter, in the single cell 29, the surface on which the electrode terminal 29a is formed is referred to as “upper surface”, and the surface facing the upper surface is referred to as “bottom surface”. Further, the arrangement direction of the pair of electrode terminals 29a (Y direction in FIG. 4) is referred to as “width direction”, and the direction perpendicular to the vertical direction and the width direction (X direction in FIG. 4) is referred to as “thickness direction”. The plurality of single cells 29 and the resin separator are stacked in the thickness direction.
電池パック１２は、さらに、複数の電子機器３６を備えている。電子機器３６としては、例えば、電池スタック３０とパック外部の電子機器との間を電気的に中継するためのジャンクションボックスや、過電流を防止するためのヒューズボックス、各種演算を行うＥＣＵ等が含まれる。ＥＣＵは、例えば、ＣＰＵとメモリとを備えており、電池スタック３０に設けられた電圧センサや温度センサでの検出値に基づいて、電池スタック３０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の演算等を行う。 The battery pack 12 further includes a plurality of electronic devices 36. Examples of the electronic device 36 include a junction box for electrically relaying between the battery stack 30 and an electronic device outside the pack, a fuse box for preventing overcurrent, and an ECU for performing various calculations. It is. The ECU includes, for example, a CPU and a memory, and calculates an SOC (State Of Charge) of the battery stack 30 based on detection values from a voltage sensor and a temperature sensor provided in the battery stack 30.
複数の電池スタック３０と複数の電子機器３６は、パックケース３２に収容される。パックケース３２は、上面が開口した略箱状のロアケース３２ｌと、当該ロアケース３２ｌの上面を覆うアッパーカバー３２ｕと、に大別される。アッパーカバー３２ｕは、ロアケース３２ｌに対して着脱自在となっている。ロアケース３２ｌおよびアッパーカバー３２ｕは、いずれも、非導電性の硬質材料、例えば、熱可塑性樹脂等からなる。 The plurality of battery stacks 30 and the plurality of electronic devices 36 are accommodated in the pack case 32. The pack case 32 is roughly divided into a substantially box-shaped lower case 32l having an open upper surface and an upper cover 32u covering the upper surface of the lower case 32l. The upper cover 32u is detachable from the lower case 32l. Each of the lower case 32l and the upper cover 32u is made of a non-conductive hard material such as a thermoplastic resin.
パックケース３２の内部空間は、主に複数の電子機器３６が配される第一領域Ｅ１と、複数の電池スタック３０が配される第二領域Ｅ２と、に分けることができる。第一領域Ｅ１と第二領域Ｅ２は、Ｘ方向（単電池２９の積層方向）に隣接して設けられている。図３から明らかな通り、第一領域Ｅ１および第二領域Ｅ２の天面レベルは、互いに等しい。一方で、第一領域Ｅ１の底面レベルは、第二領域Ｅ２の底面レベルより高くなっている。換言すれば、パックケース３２の底面には、段差が設けられており、当該パックケース３２を床面に設置したとき、床面と第二領域Ｅ２の底面との間には、空間が形成される。この空間には、他の車載部品、例えば、燃料タンク１１２等が配される。 The internal space of the pack case 32 can be divided into a first region E1 where a plurality of electronic devices 36 are mainly disposed and a second region E2 where a plurality of battery stacks 30 are disposed. The first region E1 and the second region E2 are provided adjacent to each other in the X direction (the stacking direction of the unit cells 29). As is apparent from FIG. 3, the top surface levels of the first region E1 and the second region E2 are equal to each other. On the other hand, the bottom surface level of the first region E1 is higher than the bottom surface level of the second region E2. In other words, a step is provided on the bottom surface of the pack case 32, and when the pack case 32 is installed on the floor surface, a space is formed between the floor surface and the bottom surface of the second region E2. The In this space, other in-vehicle components such as the fuel tank 112 are arranged.
パックケース３２の内部には、さらに、冷媒通路１８の一部である冷却配管３４も配置されている。この冷却配管３４は、伝熱性の高い材料、例えば、アルミニウム等からなる管体である。冷却配管３４は、図２に示すように、一本の配管から、複数の電池スタック３０の配置に合わせて複数の枝管に枝分かれした後、再び、一本の配管に合流する形状となっている。 Inside the pack case 32, a cooling pipe 34, which is a part of the refrigerant passage 18, is also arranged. The cooling pipe 34 is a tubular body made of a material having high heat conductivity, such as aluminum. As shown in FIG. 2, the cooling pipe 34 is branched from a single pipe into a plurality of branch pipes in accordance with the arrangement of the plurality of battery stacks 30, and then merges into the single pipe again. Yes.
ここで、図３から明らかな通り、この冷却配管３４は、少なくとも一部が、宙に浮いた状態でパックケース３２に収容されている。すなわち、ロアケース３２ｌのＹ方向側壁には、係止用切欠が形成されており、この係止用切欠に、冷却配管３４の両端が載置される。そして、これにより、冷却配管３４が、ロアケース３２ｌをＹ方向に横断するように掛け渡される。つまり、本実施形態では、冷却配管３４の両端を、ロアケース３２ｌの側壁で支持している。ただし、必要であれば、ロアケース３２ｌの側壁による支持に替えて、または、加えて、ロアケース３２ｌの底面から立脚する１以上の支持柱６０を設け、当該支持柱６０で冷却配管３４を部分的に支持してもよい。 Here, as apparent from FIG. 3, at least a part of the cooling pipe 34 is accommodated in the pack case 32 in a state of floating in the air. That is, a locking notch is formed in the Y-direction side wall of the lower case 32l, and both ends of the cooling pipe 34 are placed in the locking notch. Thus, the cooling pipe 34 is stretched across the lower case 32l in the Y direction. That is, in this embodiment, both ends of the cooling pipe 34 are supported by the side walls of the lower case 32l. However, if necessary, in place of or in addition to the support by the side wall of the lower case 32l, one or more support columns 60 standing from the bottom surface of the lower case 32l are provided, and the cooling pipe 34 is partially provided by the support columns 60. You may support.
冷却配管３４の断面形状は、図４に示すとおり、幅方向中央が下方に突出した、つば付帽子のような形状となっている。別の見方をすれば、冷却配管３４の幅方向中央における内寸高さｈ１は、幅方向両端における内寸高さｈ２よりも大きい。かかる形状とするのは、結露により冷却配管３４の表面に付着した凝縮液を、落下しやすくするとともに、単電池２９を効率的に冷却するためであるが、これについては、後述する。 As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the cooling pipe 34 has a shape like a hat with a collar, with the center in the width direction protruding downward. From another viewpoint, the inner dimension height h1 at the center in the width direction of the cooling pipe 34 is larger than the inner dimension height h2 at both ends in the width direction. The reason for this shape is to allow the condensate adhering to the surface of the cooling pipe 34 due to condensation to easily drop and cool the unit cell 29 efficiently, as will be described later.
複数の電池スタック３０は、この冷却配管３４の上に載置される。その結果、電池スタック３０を構成する複数の単電池２９の底面は、冷却配管３４に接触する。そして、各単電池２９が、冷却配管３４に流れる冷媒と熱交換することで、各単電池２９が冷却される。 The plurality of battery stacks 30 are placed on the cooling pipe 34. As a result, the bottom surfaces of the plurality of single cells 29 constituting the battery stack 30 are in contact with the cooling pipe 34. Then, each unit cell 29 is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the cooling pipe 34.
ここで、冷却配管３４の配置レベル（配置高さ）は、第一領域Ｅ１の底面レベルより低い。また、複数の電子機器３６は、第一領域Ｅ１の底面に載置されている。したがって、冷却配管３４の配置レベルは、必ず、複数の電池スタック３０および電子機器３６よりも低くなる。また、冷却配管３４と第二領域Ｅ２の底面との間には、空間が形成されることになる。この空間は、結露により生じた凝縮液が貯留される貯留空間４６となる。 Here, the arrangement level (arrangement height) of the cooling pipe 34 is lower than the bottom surface level of the first region E1. The plurality of electronic devices 36 are mounted on the bottom surface of the first region E1. Therefore, the arrangement level of the cooling pipe 34 is always lower than that of the plurality of battery stacks 30 and the electronic device 36. In addition, a space is formed between the cooling pipe 34 and the bottom surface of the second region E2. This space becomes a storage space 46 in which condensate produced by condensation is stored.
以上の通り、本実施形態では、冷却配管３４の少なくとも一部を、宙に浮いた状態でパックケース３２に収容し、冷却配管３４の下側に、凝縮液を貯留する貯留空間４６を形成している。かかる構成とする理由について詳説する。繰り返し述べている通り、冷却配管３４の内部には、電池スタック３０を冷却するための冷媒が流れる。この冷媒は、通常、冷却配管３４の外部の温度よりも低いため、冷却配管３４の表面には、結露が生じやすい。この結露に起因して冷媒通路１８の表面に付着した凝縮液は、重力により下方に落下する。このとき、結露発生面よりも下側に、電池スタック３０や、電子機器３６があると、落下過程の凝縮液が、当該電池スタック３０の高電圧部（例えば電極端子２９ａや、これらを接続するバスバ等）に付着したり、電子機器３６に付着したりするおそれがある。 As described above, in this embodiment, at least a part of the cooling pipe 34 is accommodated in the pack case 32 in a suspended state, and a storage space 46 for storing condensate is formed below the cooling pipe 34. ing. The reason for this configuration will be described in detail. As described repeatedly, a coolant for cooling the battery stack 30 flows inside the cooling pipe 34. Since this refrigerant is usually lower in temperature than the outside of the cooling pipe 34, condensation is likely to occur on the surface of the cooling pipe 34. The condensate adhering to the surface of the refrigerant passage 18 due to this condensation falls downward due to gravity. At this time, if there is the battery stack 30 or the electronic device 36 below the dew generation surface, the condensate in the dropping process connects the high voltage portion (for example, the electrode terminal 29a or these) of the battery stack 30. There is a risk of adhering to a bus bar or the like or adhering to the electronic device 36.
本実施形態では、電池スタック３０を、その高電圧部（電極端子２９ａ等）が上になるように配置し、さらに、電池スタック３０の下側に、冷却配管３４を配している。そのため、冷却配管３４の表面に付着した凝縮液が、落下の過程で高電圧部に付着することを効果的に防止できる。また、パックケース３２の底面に段差を設け、電子機器３６を、冷却配管３４よりも高い位置に配置している。その結果、落下過程の凝縮液が、電子機器３６に付着することも防止できる。 In the present embodiment, the battery stack 30 is disposed such that the high voltage portion (electrode terminal 29a and the like) is on the top, and the cooling pipe 34 is disposed below the battery stack 30. Therefore, it is possible to effectively prevent the condensate adhering to the surface of the cooling pipe 34 from adhering to the high voltage portion in the process of dropping. Further, a step is provided on the bottom surface of the pack case 32, and the electronic device 36 is arranged at a position higher than the cooling pipe 34. As a result, it is possible to prevent the condensed liquid in the dropping process from adhering to the electronic device 36.
また、冷却配管３４の下側には、落下した凝縮液が貯留できる貯留空間４６が形成されている。そのため、多量の凝縮液が発生、落下したとしても、貯留される液体の液面レベルが電池スタック３０や電子機器３６を超えることなく、これらに水分が付着することを防げる。なお、貯留空間４６の底面、すなわち、ロアケース３２ｌの底面には、この貯留された凝縮液を排出するための排出口３３が設けられている。この排出口３３には、排液タンクに接続された排出管（図示せず）が接続されており、貯留された凝縮液は、連続的に、排出される。なお、排出管に替えて、排出口３３に、着脱自在の蓋を装着する構成としてもよい。この場合、定期的に蓋を外して、貯留された凝縮液を排出すればよい。 A storage space 46 is formed below the cooling pipe 34 in which the condensed liquid that has fallen can be stored. Therefore, even if a large amount of condensate is generated and dropped, the liquid level of the stored liquid does not exceed the battery stack 30 and the electronic device 36, and moisture can be prevented from adhering to them. A discharge port 33 for discharging the stored condensate is provided on the bottom surface of the storage space 46, that is, on the bottom surface of the lower case 32l. A discharge pipe (not shown) connected to the drain tank is connected to the discharge port 33, and the stored condensate is continuously discharged. In addition, it is good also as a structure which attaches a removable cover to the discharge port 33 instead of a discharge pipe. In this case, it is only necessary to periodically remove the lid and discharge the stored condensate.
ここで、ロアケース３２ｌには、貯留空間４６として機能する凹部があり、その関係上、ロアケース３２ｌの底面には、段差が存在する。そのため、底面レベルが高い第一領域Ｅ１の底面と床面との間には空間が形成される。この空間を有効に利用するために、他の車載部品を、当該空間に配置することが望ましい。他の車載部品としては、例えば、燃料タンク１１２等が挙げられる。この場合、燃料タンク１１２は、パックケース３２の形状に合わせた断面略Ｌ字状であることが望ましい。 Here, the lower case 32l has a recess functioning as the storage space 46, and there is a step on the bottom surface of the lower case 32l. Therefore, a space is formed between the bottom surface of the first region E1 having a high bottom surface level and the floor surface. In order to use this space effectively, it is desirable to arrange other in-vehicle components in the space. Examples of other on-vehicle components include the fuel tank 112 and the like. In this case, it is desirable that the fuel tank 112 has a substantially L-shaped cross section that matches the shape of the pack case 32.
ここで、既述した通り、また、図４に示す通り、本実施形態では、冷却配管３４は、その底面に下側に向かって突出する凸部３４ａが設けられている。この凸部３４ａがあることで、冷却配管３４は、全体としては、つば付帽子のような形状となっている。かかる形状とするのは、冷却配管３４の表面に付着した凝縮液を下方に落下しやすくするためである。冷却配管３４の底面に、水平に対して傾斜した傾斜面を設けることで、凝縮液がより落下しやすくなる。また、本実施形態では、冷却配管３４の幅方向中央の内寸高さｈ１を、幅方向両端の内寸高さｈ２より大きくしている。その結果、幅方向中央の冷却に寄与する冷媒量が、幅方向端部の冷却に寄与する冷媒量よりも多くなる。ここで、通常、単電池２９は、幅方向両端よりも幅方向中央のほうが高温になりやすい。かかる高温になりやすい幅方向中央の冷却に寄与する冷媒量を多くすることで、単電池２９をより効率的に冷却できる。 Here, as described above and as shown in FIG. 4, in the present embodiment, the cooling pipe 34 is provided with a convex portion 34 a protruding downward on the bottom surface thereof. By having this convex part 34a, the cooling pipe 34 has a shape like a collared hat as a whole. The reason for this shape is to make it easier for the condensate adhering to the surface of the cooling pipe 34 to fall downward. By providing the bottom surface of the cooling pipe 34 with an inclined surface that is inclined with respect to the horizontal, the condensate is more easily dropped. In the present embodiment, the inner dimension height h1 at the center in the width direction of the cooling pipe 34 is larger than the inner dimension height h2 at both ends in the width direction. As a result, the amount of refrigerant that contributes to cooling in the center in the width direction is larger than the amount of refrigerant that contributes to cooling in the width direction end. Here, normally, the unit cell 29 is likely to be hotter at the center in the width direction than at both ends in the width direction. The unit cell 29 can be cooled more efficiently by increasing the amount of refrigerant that contributes to the cooling in the center in the width direction, which tends to be high.
ところで、冷却配管３４の表面で結露が生じる原因は、冷却配管３４の内外での温度差が大きいことにある。そこで、本実施形態では、冷媒通路１８のうち、電池パック１２の内側に配される部分（冷却配管３４）だけでなく、電池パック１２の外側に配される部分も高伝熱性材料（例えばアルミニウム等）で構成している。かかる構成とすることで、冷媒通路１８の内部と外気が、高伝熱材料を介して熱交換するため、冷媒通路１８の内外温度差を低減できる。そして、これにより、冷却配管３４における結露の発生を低減できる。 By the way, the cause of condensation on the surface of the cooling pipe 34 is that the temperature difference between the inside and outside of the cooling pipe 34 is large. Therefore, in the present embodiment, not only the portion (cooling pipe 34) arranged inside the battery pack 12 in the refrigerant passage 18, but also the portion arranged outside the battery pack 12 is made of a highly heat conductive material (for example, aluminum). Etc.). With such a configuration, the inside and outside air of the refrigerant passage 18 exchanges heat via the high heat transfer material, so that the temperature difference between the inside and outside of the refrigerant passage 18 can be reduced. As a result, the occurrence of condensation in the cooling pipe 34 can be reduced.
なお、ここまで説明した構成は、一例であり、電極端子２９ａが上になるように電池スタック３０を配するとともに、当該電池スタック３０の下に冷却配管３４を、当該冷却配管３４の下に貯留空間４６を設けるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、電池スタック３０の配置や個数は、適宜、変更されてもよい。例えば、図２では、電池スタック３０を４行２列配置としているが、図５、図６に示すように、電池スタック３０を２行４列で配置してもよい。この場合、電池スタック３０の配置に合わせて、冷却配管３４の形状も変更すればよい。 The configuration described so far is an example, and the battery stack 30 is arranged so that the electrode terminal 29a is on the upper side, and the cooling pipe 34 is stored under the battery stack 30 and stored under the cooling pipe 34. If the space 46 is provided, other configurations may be changed as appropriate. For example, the arrangement and number of battery stacks 30 may be changed as appropriate. For example, in FIG. 2, the battery stack 30 is arranged in 4 rows and 2 columns, but the battery stack 30 may be arranged in 2 rows and 4 columns, as shown in FIGS. In this case, the shape of the cooling pipe 34 may be changed according to the arrangement of the battery stack 30.
また、本実施形態では、冷却配管３４を、幅方向中央が厚い、つば付帽子のような形状としているが、他の形状、例えば、断面略矩形や、断面半円形状等としてもよい。ただし、単電池２９との接触面積を確保する関係上、冷却配管３４は、単電池２９の底面に対応した形状であることが望ましい。したがって、単電池２９の底面が平坦面であれば、冷却配管３４の上面も平坦面であり、単電池２９の底面に凹凸があれば、冷却配管３４の底面にも対応する凹凸があることが望ましい。また、冷却配管３４に付着した凝縮液を効果的に落下させるために、冷却配管３４の底面には、傾斜面または曲面があることが望ましい。 In the present embodiment, the cooling pipe 34 has a shape like a cap with a brim having a thick center in the width direction, but may have another shape, for example, a substantially rectangular cross section or a semicircular cross section. However, it is desirable that the cooling pipe 34 has a shape corresponding to the bottom surface of the unit cell 29 in order to secure a contact area with the unit cell 29. Therefore, if the bottom surface of the unit cell 29 is a flat surface, the top surface of the cooling pipe 34 is also a flat surface. If the bottom surface of the unit cell 29 has irregularities, the bottom surface of the cooling pipe 34 may also have corresponding irregularities. desirable. In order to effectively drop the condensate adhering to the cooling pipe 34, it is desirable that the bottom surface of the cooling pipe 34 has an inclined surface or a curved surface.
１０ 電池システム、１２ 電池パック、１６ 冷却機構、１８ 冷媒通路、２０ 第二ラジエータ、２２，１０６ ポンプ、２９ 単電池、２９ａ 電極端子、３０ 電池スタック、３２ パックケース、３３ 排出口、３４ 冷却配管、３６ 電子機器、４６ 貯留空間、６０ 支持柱、１００ 第一ラジエータ、１０２ エンジン、１０４ 配管、１１０ インバータ、１１２ 燃料タンク。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery system, 12 Battery pack, 16 Cooling mechanism, 18 Refrigerant passage, 20 Second radiator, 22, 106 Pump, 29 Cell, 29a Electrode terminal, 30 Battery stack, 32 Pack case, 33 Outlet, 34 Cooling piping, 36 electronic equipment, 46 storage space, 60 support pillar, 100 first radiator, 102 engine, 104 piping, 110 inverter, 112 fuel tank.
Claims (1)
その幅方向中心が前記単電池の幅方向中心と一致するように前記電池スタックの下側に配され、前記電池スタックを冷却する冷媒が流れる冷却配管であって、前記積層方向に延びる冷媒配管と、
を備え、
前記冷却配管の下方に前記冷却配管から落下した凝縮液を貯留する貯留空間が形成されており、
前記冷媒配管は、その幅方向中央の内寸高さが、その幅方向両端の内寸高さより大きくなるように、その底面に下側に向かって突出する凸部が設けられている、
ことを特徴とする電池システム。 A battery stack in which a plurality of single cells each having a terminal formed on the upper surface are stacked in the thickness direction;
A cooling pipe that is arranged on the lower side of the battery stack so that a center in the width direction coincides with a center in the width direction of the unit cell, and in which a refrigerant that cools the battery stack flows , and that extends in the stacking direction ; ,
With
The storage space for storing the dropped condensate from the cooling pipes under the cooling pipe is formed,
The refrigerant pipe is provided with a convex portion protruding downward on the bottom surface so that the inner dimension height in the center in the width direction is larger than the inner dimension height at both ends in the width direction.
A battery system characterized by that.
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