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JP7749431B2 - Battery System - Google Patents
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JP7749431B2 - Battery System - Google Patents

Battery System

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JP7749431B2 JP2021194124A JP2021194124A JP7749431B2 JP 7749431 B2 JP7749431 B2 JP 7749431B2 JP 2021194124 A JP2021194124 A JP 2021194124A JP 2021194124 A JP2021194124 A JP 2021194124A JP 7749431 B2 JP7749431 B2 JP 7749431B2
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Description

本開示は、電池システムに関する。 This disclosure relates to a battery system.

従来から複数のバッテリセルを備えたバッテリパックが知られている。たとえば、下記特許文献1の請求項1および7、図2等に記載されたバッテリパックは、ケース内に収納された複数のバッテリセルを有している。バッテリセルは、直方体状に形成されている。ケースには、絶縁性冷却液としてハイドロフルオロエーテルが充填されている。また、バッテリセルは、電極側がケースの底部側に位置するように配置されている。 Battery packs equipped with multiple battery cells have been known for some time. For example, the battery pack described in claims 1 and 7, Figure 2, etc. of Patent Document 1 listed below has multiple battery cells housed in a case. The battery cells are formed in a rectangular parallelepiped shape. The case is filled with hydrofluoroether as an insulating coolant. The battery cells are also arranged so that the electrode side is located at the bottom of the case.

また、リチウム二次電池の冷却を速やかに進めるようにしたリチウム二次電池の冷却システムが知られている。たとえば、下記特許文献2の請求項5および6、図1から3等に記載されたリチウム二次電池の冷却システムは、リチウム二次電池の電極端子に固定される伝導性連結具と、その連結具に連結され、内部には冷媒が流通する冷媒管とを備えている。伝導性連結具は、ボディーと、そのボディーの一側に形成され電極端子に接続固定される固定部と、上記ボディーの他側に形成され、冷媒管が連結される連結部とを備えている。 Cooling systems for lithium secondary batteries that rapidly cool the lithium secondary batteries are also known. For example, the cooling system for lithium secondary batteries described in claims 5 and 6 and figures 1 to 3 of Patent Document 2 listed below includes a conductive connector that is fixed to the electrode terminal of the lithium secondary battery, and a refrigerant pipe that is connected to the connector and through which a refrigerant flows. The conductive connector includes a body, a fixing portion formed on one side of the body and connected to the electrode terminal, and a connecting portion formed on the other side of the body and to which the refrigerant pipe is connected.

特開2013-062023号公報JP 2013-062023 A 特表2014-501024号公報Special Publication No. 2014-501024

上記特許文献1に記載された従来のバッテリパックは、複数のバッテリセルの電極側をケースの底部側に位置するように配置することで、各々のバッテリセルの電極がケースに充填された絶縁性冷却液としてのハイドロフルオロエーテルに浸漬される。そのため、バッテリセルの電極周辺の部材と絶縁性冷却液とが接触して、予期しない副反応が発生するおそれがある。 The conventional battery pack described in Patent Document 1 above arranges the electrodes of multiple battery cells so that they are located at the bottom of the case, so that the electrodes of each battery cell are immersed in hydrofluoroether, an insulating coolant filled in the case. As a result, there is a risk that unexpected side reactions may occur when the insulating coolant comes into contact with the components around the battery cell electrodes.

上記特許文献2に記載された従来のリチウム二次電池の冷却システムは、各々のリチウム二次電池の電極端子から冷媒管へ、伝導性連結具のボディーを介して放熱することができる。しかしながら、伝導性連結具のボディーは、各々のリチウム二次電池の直方体形状の電極端子の側面の一部と、冷媒管の外周面の下端とに連結され、冷媒管の径方向に延びる細長い棒状の部材であるため、断面積が小さく放熱性に課題がある。 The conventional cooling system for lithium secondary batteries described in Patent Document 2 can dissipate heat from the electrode terminals of each lithium secondary battery to the refrigerant pipe via the body of a conductive connector. However, because the body of the conductive connector is a long, thin rod-shaped member that is connected to a portion of the side of the rectangular parallelepiped electrode terminal of each lithium secondary battery and to the lower end of the outer periphery of the refrigerant pipe and extends radially from the refrigerant pipe, its cross-sectional area is small, posing a problem with heat dissipation.

また、上記従来のリチウム二次電池の冷却システムでは、伝導性連結具は隣り合うリチウム二次電池の電極端子間を電気的に接続しておらず、電極端子間を電気的に接続するバスバーの構成が不明である。そのため、伝導性連結具のボディーの一側に形成されて各々のリチウム二次電池の電極端子に連結される固定部の構成によっては、隣り合うリチウム二次電池の電極端子間の電気的な接続が困難になるおそれがある。 Furthermore, in the above-mentioned conventional lithium secondary battery cooling system, the conductive connector does not electrically connect the electrode terminals of adjacent lithium secondary batteries, and the configuration of the bus bar that electrically connects the electrode terminals is unknown. Therefore, depending on the configuration of the fixing part formed on one side of the body of the conductive connector and connected to the electrode terminal of each lithium secondary battery, it may be difficult to electrically connect the electrode terminals of adjacent lithium secondary batteries.

本開示は、冷媒と電池セルの電極端子周辺の部材との接触を回避しつつ、電池セルの外部端子を介した放熱性を向上させることができ、隣り合う電池セルの外部端子間の電気的接続を容易にすることが可能な電池システム提供する。 This disclosure provides a battery system that can improve heat dissipation through the external terminals of the battery cells while avoiding contact between the refrigerant and components around the electrode terminals of the battery cells, and can facilitate electrical connection between the external terminals of adjacent battery cells.

本開示の一態様は、複数の電池セルと、前記複数の電池セルの隣り合う電池セルの外部端子の間を接続し、中空構造を有する導電性の複数のバスバーと、前記複数のバスバーの間に設けられ、電気絶縁性を有する複数の絶縁管と、前記複数のバスバーの内部および前記複数の絶縁管の内部に形成され、前記複数のバスバーを冷却する電気絶縁性の冷媒を循環させる冷媒通路と、を備える電池システムである。 One aspect of the present disclosure is a battery system comprising: a plurality of battery cells; a plurality of hollow, electrically conductive bus bars that connect the external terminals of adjacent battery cells; a plurality of electrically insulating insulating tubes that are provided between the bus bars; and refrigerant passages that are formed inside the bus bars and inside the insulating tubes and that circulate an electrically insulating refrigerant that cools the bus bars.

本開示の上記一態様によれば、冷媒と電池セルの外部端子周辺の部材との接触を回避しつつ、電池セルの外部端子を介した放熱性を向上させることができ、隣り合う電池セルの外部端子間の電気的接続を容易にすることが可能な電池システム提供することができる。 According to the above aspect of the present disclosure, a battery system can be provided that can improve heat dissipation through the external terminals of the battery cells while avoiding contact between the refrigerant and components around the external terminals of the battery cells, and can facilitate electrical connection between the external terminals of adjacent battery cells.

本開示に係る電池システムの実施形態1の一部を切断した側面図。1 is a partially cutaway side view of a first embodiment of a battery system according to the present disclosure. 図1に示す電池システムの一部を切断した平面図。FIG. 2 is a partially cutaway plan view of the battery system shown in FIG. 1 . 図1に示す電池システムの一つの電池セルの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of one battery cell of the battery system shown in FIG. 1 . 本開示に係る電池システムの実施形態2の一部を切断した側面図。FIG. 10 is a partially cutaway side view of a second embodiment of a battery system according to the present disclosure. 図4に示す電池システムの一部を切断した平面図。FIG. 5 is a partially cutaway plan view of the battery system shown in FIG. 4 . 図4に示す電池システムのブロック図。FIG. 5 is a block diagram of the battery system shown in FIG. 4 . 本開示に係る電池システムの実施形態3の一部を切断した側面図。FIG. 10 is a partially cutaway side view of a battery system according to a third embodiment of the present disclosure. 図7に示す電池システムのブロック図。FIG. 8 is a block diagram of the battery system shown in FIG. 7 .

以下、図面を参照して本開示に係る電池システムの実施形態を説明する。 Embodiments of the battery system according to the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

[実施形態1]
図1は、本開示に係る電池システムの実施形態1の一部を切断した側面図である。図2は、図1に示す電池システム100の一部を切断した平面図である。図3は、図1に示す電池システム100の一つの電池セル1の斜視図である。なお、図1の断面は、図2のI-I線に沿う断面であり、図2の断面は、図1のII-II線に沿う断面である。扁平な直方体形状の電池セル1の厚さ方向、幅方向および高さ方向にそれぞれ平行なX軸、Y軸およびZ軸からなる直交座標系を、各図に示す。
[Embodiment 1]
Fig. 1 is a partially cut-away side view of a first embodiment of a battery system according to the present disclosure. Fig. 2 is a partially cut-away plan view of the battery system 100 shown in Fig. 1. Fig. 3 is a perspective view of one battery cell 1 of the battery system 100 shown in Fig. 1. The cross section of Fig. 1 is taken along line I-I in Fig. 2, and the cross section of Fig. 2 is taken along line II-II in Fig. 1. Each figure shows an orthogonal coordinate system consisting of an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis that are parallel to the thickness, width, and height directions, respectively, of the flattened rectangular parallelepiped battery cell 1.

本実施形態の電池システム100は、複数の電池セル1と、それら複数の電池セル1の隣り合う電池セル1の外部端子14の間を接続する導電性の複数のバスバー2と、それら複数のバスバー2を冷却する電気絶縁性の冷媒Rを循環させる冷媒通路3と、を備える。また、本実施形態の電池システム100は、たとえば、冷媒通路3に接続された熱交換器4をさらに備えている。 The battery system 100 of this embodiment includes a plurality of battery cells 1, a plurality of conductive bus bars 2 that connect the external terminals 14 of adjacent battery cells 1, and a refrigerant passage 3 that circulates an electrically insulating refrigerant R that cools the plurality of bus bars 2. The battery system 100 of this embodiment also includes, for example, a heat exchanger 4 connected to the refrigerant passage 3.

詳細については後述するが、本実施形態の電池システム100は、次の構成を最大の特徴としている。冷媒通路3は、複数のバスバー2の各々のバスバー2を貫通するバスバー通路21と、電気絶縁性の絶縁管5の内部に形成されて複数のバスバー2の隣り合うバスバー2のバスバー通路21を連結する絶縁通路51と、を含む。以下、本実施形態の電池システム100の各部を詳細に説明する。 Although details will be described later, the battery system 100 of this embodiment is primarily characterized by the following configuration. The refrigerant passage 3 includes a busbar passage 21 that passes through each of the multiple busbars 2, and an insulating passage 51 that is formed inside an electrically insulating insulating tube 5 and connects the busbar passages 21 of adjacent busbars 2 of the multiple busbars 2. Each part of the battery system 100 of this embodiment will be described in detail below.

電池セル1は、たとえば、角型のリチウムイオン二次電池である。なお、電池セル1の種類は、リチウムイオン二次電池に限定されず、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、または、ニッケルカドミウム電池であってもよい。電池セル1は、たとえば、図3に示すように、扁平な直方体形状の電池容器10を備えている。 The battery cell 1 is, for example, a rectangular lithium-ion secondary battery. Note that the type of battery cell 1 is not limited to a lithium-ion secondary battery, and may be, for example, a lead-acid battery, a nickel-metal hydride battery, or a nickel-cadmium battery. The battery cell 1 has, for example, a flat, rectangular battery container 10, as shown in FIG. 3.

電池容器10は、たとえば、アルミニウム合金などの金属製であり、有底角筒状の電池缶11と、電池缶11の上端の開口部を封止する電池蓋12とにより構成されている。図示を省略するが、電池容器10の内部には、帯状の正電極と帯状の負電極とを帯状のセパレータを介して重ねて巻回した電極群、この電極群の両端で正電極と負電極にそれぞれ接続された一対の集電板、電気絶縁部材、および電解液などが収容されている。 The battery container 10 is made of a metal such as an aluminum alloy and is composed of a battery can 11 in the shape of a rectangular cylinder with a bottom, and a battery lid 12 that seals the opening at the top of the battery can 11. Although not shown, the interior of the battery container 10 contains an electrode group formed by stacking and winding a strip-shaped positive electrode and a strip-shaped negative electrode with a strip-shaped separator in between, a pair of current collector plates connected to the positive and negative electrodes at both ends of the electrode group, electrical insulating members, an electrolyte, and other items.

電池容器10は、厚さ方向(X軸方向)両側の一対の広側面10w、幅方向(Y軸方向)両側の一対の狭側面10n、高さ方向(Z軸方向)の下端の底面10b、および高さ方向の上端の上面10tを有している。これら電池容器10の各面のうち、広側面10wが最大の面積を有している。電池容器10の上面10tには、電池容器10の幅方向の両端に、一対の絶縁部材13を介して一対の外部端子14が配置され、一対の外部端子14の間に、開裂弁15および注液口16が設けられている。 The battery container 10 has a pair of wide side surfaces 10w on both sides in the thickness direction (X-axis direction), a pair of narrow side surfaces 10n on both sides in the width direction (Y-axis direction), a bottom surface 10b at the lower end in the height direction (Z-axis direction), and a top surface 10t at the upper end in the height direction. Of these surfaces of the battery container 10, the wide side surfaces 10w have the largest area. A pair of external terminals 14 are arranged on the top surface 10t of the battery container 10 at both ends in the width direction of the battery container 10, with a pair of insulating members 13 between them, and a split valve 15 and a liquid inlet 16 are provided between the pair of external terminals 14.

一対の外部端子14のうち、一方の外部端子14は、集電板を介して正電極に接続された正極の外部端子14Pであり、他方の外部端子14は、集電板を介して負電極に接続された負極の外部端子14Nである。開裂弁15は、電池容器10の内部の圧力が異常に上昇したときに開裂して、電池セル1の安全性を確保する。注液口16は、電池容器10の内部に電解液を注入するのに用いられ、注液栓17によって封止されている。 Of the pair of external terminals 14, one external terminal 14 is a positive electrode external terminal 14P connected to the positive electrode via a current collector, and the other external terminal 14 is a negative electrode external terminal 14N connected to the negative electrode via a current collector. The split valve 15 splits open when the pressure inside the battery container 10 rises abnormally, ensuring the safety of the battery cell 1. The liquid filling port 16 is used to inject electrolyte into the battery container 10 and is sealed by a liquid filling plug 17.

図2に示すように、複数の電池セル1は、隣り合う一方の電池セル1の正極の外部端子14Pと、他方の電池セル1の負極の外部端子14Nとが、電池セル1の厚さ方向(X軸方向)に隣接するように、交互に反転させて配置されている。さらに、隣り合う一方の電池セル1の正極の外部端子14Pと、他方の電池セル1の負極の外部端子14Nとを、バスバー2によって、順次、接続していくことで、複数の電池セル1が直列に接続される。 As shown in FIG. 2, the multiple battery cells 1 are arranged in an alternately inverted manner so that the positive electrode external terminal 14P of one adjacent battery cell 1 and the negative electrode external terminal 14N of the other adjacent battery cell 1 are adjacent in the thickness direction (X-axis direction) of the battery cell 1. Furthermore, the positive electrode external terminal 14P of one adjacent battery cell 1 and the negative electrode external terminal 14N of the other adjacent battery cell 1 are sequentially connected by bus bars 2, thereby connecting the multiple battery cells 1 in series.

直列に接続された複数の電池セル1において、配列方向(X軸方向)の一端の電池セル1の正極の外部端子14Pと、配列方向の他端の電池セル1の負極の外部端子14Nには、それぞれ、端部バスバー2Eが接続されている。これらの端部バスバー2Eは、複数のバスバー2によって直列に接続された複数の電池セル1である電池群の外部端子として機能するバスバーである。 In multiple battery cells 1 connected in series, an end bus bar 2E is connected to the positive external terminal 14P of the battery cell 1 at one end in the arrangement direction (X-axis direction) and the negative external terminal 14N of the battery cell 1 at the other end in the arrangement direction. These end bus bars 2E function as external terminals for the battery group, which is made up of multiple battery cells 1 connected in series by multiple bus bars 2.

バスバー2は、前述のように、複数の電池セル1の隣り合う電池セル1の外部端子14の間を接続し、中空構造を有する導電性の部材である。より具体的には、バスバー2および端部バスバー2Eは、良好な導電性および熱伝導性を有する金属製の管状の部材である。バスバー2および端部バスバー2Eの材料としては、たとえば、銅、アルミニウム、ニッケルなどを用いることができる。 As mentioned above, the busbar 2 is a hollow, electrically conductive member that connects the external terminals 14 of adjacent battery cells 1 among a plurality of battery cells 1. More specifically, the busbar 2 and the end busbar 2E are tubular metal members with good electrical and thermal conductivity. Materials that can be used for the busbar 2 and the end busbar 2E include copper, aluminum, and nickel, for example.

本実施形態において、バスバー2および端部バスバー2Eの断面形状は、たとえば、長方形である。バスバー2および端部バスバー2Eの幅は、たとえば、電池セル1の外部端子14の幅におおむね等しい。バスバー2および端部バスバー2Eは、たとえば、レーザ溶接によって電池セル1の外部端子14の上面に接合され、外部端子14に接続されている。 In this embodiment, the cross-sectional shape of the busbar 2 and the end busbar 2E is, for example, rectangular. The width of the busbar 2 and the end busbar 2E is, for example, approximately equal to the width of the external terminal 14 of the battery cell 1. The busbar 2 and the end busbar 2E are joined to the upper surface of the external terminal 14 of the battery cell 1 by, for example, laser welding, and connected to the external terminal 14.

バスバー通路21は、バスバー2および端部バスバー2Eのそれぞれに設けられた中空部である。バスバー通路21は、バスバー2および端部バスバー2Eのそれぞれの長手方向の一端と他端に開口を有し、バスバー2および端部バスバー2Eをそれぞれ貫通している。本実施形態において、バスバー通路21の断面形状は、バスバー2および端部バスバー2Eと同様に、長方形である。 The busbar passages 21 are hollow portions provided in the busbar 2 and the end busbar 2E. The busbar passages 21 have openings at one and the other longitudinal ends of the busbar 2 and the end busbar 2E, respectively, and penetrate the busbar 2 and the end busbar 2E, respectively. In this embodiment, the cross-sectional shape of the busbar passages 21 is rectangular, similar to the busbar 2 and the end busbar 2E.

絶縁管5は、たとえば、電気絶縁性を有する樹脂材料によって製作された電気絶縁性のチューブである。絶縁通路51は、絶縁管5に設けられた中空部であり、絶縁管5の一端と他端に開口部を有し、絶縁管5を貫通している。本実施形態において、絶縁管5および絶縁通路51の断面形状は、バスバー2およびバスバー通路21の断面形状と同様に、長方形である。 The insulating tube 5 is an electrically insulating tube made, for example, of an electrically insulating resin material. The insulating passage 51 is a hollow portion provided in the insulating tube 5, has openings at one end and the other end, and passes through the insulating tube 5. In this embodiment, the cross-sectional shape of the insulating tube 5 and the insulating passage 51 is rectangular, similar to the cross-sectional shape of the bus bar 2 and the bus bar passage 21.

絶縁管5は、電池セル1の配列方向(X軸方向)において隣り合うバスバー2の間に配置され、それらのバスバー2のバスバー通路21を、絶縁通路51によって接続している。また、絶縁管5は、たとえば、熱交換器4の一対の冷媒出口43の一方と、熱交換器4から最も近いバスバー2のバスバー通路21とを接続している。さらに、絶縁管5は、たとえば、熱交換器4の一対の冷媒出口43のもう一方と、熱交換器4から最も近い端部バスバー2Eのバスバー通路21とを接続している。 The insulating tubes 5 are arranged between adjacent bus bars 2 in the battery cell 1 arrangement direction (X-axis direction), and connect the bus bar passages 21 of those bus bars 2 via insulating passages 51. Furthermore, the insulating tubes 5 connect, for example, one of the pair of refrigerant outlets 43 of the heat exchanger 4 to the bus bar passage 21 of the bus bar 2 closest to the heat exchanger 4. Furthermore, the insulating tube 5 connects, for example, the other of the pair of refrigerant outlets 43 of the heat exchanger 4 to the bus bar passage 21 of the end bus bar 2E closest to the heat exchanger 4.

また、絶縁管5は、たとえば、熱交換器4の一対の冷媒入口41の一方と、熱交換器4から最も離れたバスバー2のバスバー通路21とを接続している。さらに、絶縁管5は、たとえば、熱交換器4の一対の冷媒入口41のもう一方と、熱交換器4から最も離れた端部バスバー2Eのバスバー通路21とを接続している。 The insulating tube 5 also connects, for example, one of the pair of refrigerant inlets 41 of the heat exchanger 4 to the busbar passage 21 of the busbar 2 that is farthest from the heat exchanger 4. The insulating tube 5 also connects, for example, the other of the pair of refrigerant inlets 41 of the heat exchanger 4 to the busbar passage 21 of the end busbar 2E that is farthest from the heat exchanger 4.

冷媒通路3は、複数のバスバー2および端部バスバー2Eを冷却する電気絶縁性の冷媒Rを循環させる通路である。冷媒Rの大気圧における沸点は、たとえば、0℃から55℃まで範囲内である。冷媒Rとしては、たとえば、ハイドロフルオロエーテルなどのフッ素系溶剤を使用することができる。冷媒通路3の内圧は、たとえば、大気圧よりも低い圧力に減圧することも可能である。 The refrigerant passage 3 is a passage for circulating an electrically insulating refrigerant R that cools the multiple bus bars 2 and the end bus bars 2E. The boiling point of the refrigerant R at atmospheric pressure is, for example, in the range of 0°C to 55°C. For example, a fluorine-based solvent such as hydrofluoroether can be used as the refrigerant R. The internal pressure of the refrigerant passage 3 can also be reduced to a pressure lower than atmospheric pressure.

冷媒通路3は、たとえば、複数のバスバー2および端部バスバー2Eの複数のバスバー通路21と、複数の絶縁管5の複数の絶縁通路51とによって構成されている。冷媒通路3の内部には、複数のバスバー2および端部バスバー2Eを冷却する冷媒Rが封入されている。冷媒通路3は、たとえば、熱交換器4に接続され、熱交換器4と複数のバスバー2および端部バスバー2Eとの間で冷媒Rを循環させる。 The refrigerant passage 3 is composed of, for example, multiple busbar passages 21 for the multiple busbars 2 and end busbars 2E, and multiple insulating passages 51 for the multiple insulating tubes 5. A refrigerant R that cools the multiple busbars 2 and end busbars 2E is sealed inside the refrigerant passage 3. The refrigerant passage 3 is connected, for example, to a heat exchanger 4, and circulates the refrigerant R between the heat exchanger 4 and the multiple busbars 2 and end busbars 2E.

冷媒通路3は、たとえば、第1冷媒通路31と、第2冷媒通路32と、第3冷媒通路33とを有している。第1冷媒通路31は、熱交換器4の冷媒出口43に接続されて水平方向に沿って延びている。第2冷媒通路32は、第1冷媒通路31から鉛直方向に沿って上方へ延びている。第3冷媒通路33は、第2冷媒通路32の上端に連結されて水平方向に沿って延び、熱交換器4の冷媒入口41に接続されている。 The refrigerant passage 3 includes, for example, a first refrigerant passage 31, a second refrigerant passage 32, and a third refrigerant passage 33. The first refrigerant passage 31 is connected to the refrigerant outlet 43 of the heat exchanger 4 and extends horizontally. The second refrigerant passage 32 extends vertically upward from the first refrigerant passage 31. The third refrigerant passage 33 is connected to the upper end of the second refrigerant passage 32, extends horizontally, and is connected to the refrigerant inlet 41 of the heat exchanger 4.

冷媒Rは、たとえば、第1冷媒通路31の全体を満たし、第2冷媒通路32の上端よりも下方に液面を有している。なお、冷媒Rは、たとえば、第1冷媒通路31を部分的に満たし、第1冷媒通路31内に液面を有していてもよい。 For example, the refrigerant R fills the entire first refrigerant passage 31, with its liquid level below the upper end of the second refrigerant passage 32. Note that the refrigerant R may also partially fill the first refrigerant passage 31, with its liquid level within the first refrigerant passage 31.

熱交換器4は、たとえば、バスバー通路21を含む第1冷媒通路31よりも上方に配置されている。熱交換器4は、たとえば、冷媒入口41と、放熱部42と、冷媒出口43とを有している。 The heat exchanger 4 is disposed, for example, above the first refrigerant passage 31, which includes the bus bar passage 21. The heat exchanger 4 has, for example, a refrigerant inlet 41, a heat dissipation section 42, and a refrigerant outlet 43.

熱交換器4は、たとえば、図2に示すように、放熱部42の上端部に、電池セル1の幅方向(Y軸方向)に離隔した一対の冷媒入口41を有している。また、熱交換器4は、たとえば、放熱部42の下端に、電池セル1の幅方向に離隔した一対の冷媒出口43を有している。一対の冷媒出口43は、一対の冷媒通路3の始端に連結され、一対の冷媒入口41は、一対の冷媒通路3の終端に連結される。 As shown in FIG. 2, the heat exchanger 4 has a pair of refrigerant inlets 41 spaced apart in the width direction (Y-axis direction) of the battery cell 1 at the upper end of the heat dissipation section 42. The heat exchanger 4 also has a pair of refrigerant outlets 43 spaced apart in the width direction of the battery cell 1 at the lower end of the heat dissipation section 42. The pair of refrigerant outlets 43 are connected to the starting ends of the pair of refrigerant passages 3, and the pair of refrigerant inlets 41 are connected to the ending ends of the pair of refrigerant passages 3.

放熱部42は、冷媒入口41から導入された冷媒Rを下方へ通過させながら、冷媒Rの熱を外気へ放熱する。より具体的には、放熱部42は、水平方向に沿って往復するように蛇行しながら鉛直方向の下方へ冷媒Rを導く蛇行流路42aを有している。また、放熱部42は、たとえば、複数の放熱フィンを含むヒートシンク42bを有している。 The heat dissipation unit 42 dissipates heat from the refrigerant R introduced through the refrigerant inlet 41 to the outside air while passing the refrigerant R downward. More specifically, the heat dissipation unit 42 has a serpentine flow path 42a that guides the refrigerant R downward in the vertical direction while snaking back and forth along the horizontal direction. The heat dissipation unit 42 also has a heat sink 42b that includes, for example, multiple heat dissipation fins.

以下、本実施形態の電池システム100の作用を説明する。 The operation of the battery system 100 of this embodiment is described below.

本実施形態の電池システム100は、たとえば、複数のバスバー2によって直列に接続された複数の電池セル1を含む電池群に対し、電池群の外部端子として機能する一対の端部バスバー2Eを介して、外部の発電機などから電力を供給することができる。これにより、電池システム100の複数の電池セル1を充電することができる。 The battery system 100 of this embodiment can supply power from an external generator or the like to a battery group including multiple battery cells 1 connected in series by multiple bus bars 2, via a pair of end bus bars 2E that function as the external terminals of the battery group. This allows the multiple battery cells 1 of the battery system 100 to be charged.

また、電池システム100は、充電された複数の電池セル1から、一対の端部バスバー2Eを介して、外部のモータなどの機器へ電力を供給することができる。電池システム100では、充放電によって温度が上昇する複数の電池セル1の温度を適切な温度範囲に維持して各々の電池セル1の劣化を抑制するために、各々の電池セル1を均一に冷却することが重要になる。 The battery system 100 can also supply power from multiple charged battery cells 1 to external devices such as motors via a pair of end bus bars 2E. In the battery system 100, it is important to uniformly cool each battery cell 1 in order to maintain the temperature of the multiple battery cells 1, which rise during charging and discharging, within an appropriate temperature range and prevent deterioration of each battery cell 1.

本実施形態の電池システム100は、前述のように、複数の電池セル1と、複数のバスバー2と、複数の絶縁管5と、冷媒通路3と、を備えている。複数のバスバー2の各々のバスバー2は、複数の電池セル1の隣り合う電池セル1の外部端子14の間を接続し、中空構造を有する導電性の部材である。複数の絶縁管5の各々の絶縁管5は、複数のバスバー2の隣り合うバスバー2の間に設けられ、電気絶縁性を有している。冷媒通路3は、複数のバスバー2の内部および複数の絶縁管5の内部に形成され、それら複数のバスバー2を冷却する電気絶縁性の冷媒Rを循環させる。より詳細には、冷媒通路3は、複数のバスバー2の各々のバスバー2を貫通するバスバー通路21と、電気絶縁性の絶縁管5の内部に形成されて複数のバスバー2の隣り合うバスバー2のバスバー通路21を連結する絶縁通路51と、を含む。 As described above, the battery system 100 of this embodiment includes a plurality of battery cells 1, a plurality of bus bars 2, a plurality of insulating tubes 5, and a refrigerant passage 3. Each of the plurality of bus bars 2 connects the external terminals 14 of adjacent battery cells 1 of the plurality of battery cells 1 and is a conductive member with a hollow structure. Each of the plurality of insulating tubes 5 is disposed between adjacent bus bars 2 of the plurality of bus bars 2 and has electrical insulation properties. The refrigerant passage 3 is formed inside the plurality of bus bars 2 and the plurality of insulating tubes 5 and circulates an electrically insulating refrigerant R that cools the plurality of bus bars 2. More specifically, the refrigerant passage 3 includes a bus bar passage 21 that penetrates each of the plurality of bus bars 2 of the plurality of bus bars 2 and an insulating passage 51 that is formed inside the electrically insulating insulating tube 5 and connects the bus bar passages 21 of adjacent bus bars 2 of the plurality of bus bars 2.

このような構成により、本実施形態の電池システム100は、前記特許文献1に記載されたバッテリパックとは異なり、冷媒Rを冷媒通路3に封入して、各々の電池セル1の外部端子14の周辺部材と冷媒Rとの接触を回避することができる。したがって、本実施形態の電池システム100によれば、冷媒Rと各々の電池セル1の外部端子14の周辺部材との接触による予期しない副反応の発生を防止することができる。また、本実施形態の電池システム100によれば、冷媒Rを冷媒通路3に循環させることで、上記従来のバッテリパックと比較して、複数の電池セル1の冷却に必要な冷媒Rの量を低減することができ、冷媒Rのコストを削減することが可能になる。 With this configuration, the battery system 100 of this embodiment differs from the battery pack described in Patent Document 1 in that the refrigerant R is sealed in the refrigerant passage 3, preventing contact between the refrigerant R and components surrounding the external terminals 14 of each battery cell 1. Therefore, the battery system 100 of this embodiment can prevent unexpected side reactions from occurring due to contact between the refrigerant R and components surrounding the external terminals 14 of each battery cell 1. Furthermore, by circulating the refrigerant R through the refrigerant passage 3, the battery system 100 of this embodiment can reduce the amount of refrigerant R required to cool multiple battery cells 1 compared to the conventional battery pack described above, thereby enabling cost savings on refrigerant R.

また、本実施形態の電池システム100は、上記の構成により、各々のバスバー2の内部のバスバー通路21を循環する冷媒Rによって各々のバスバー2を冷却し、各々のバスバー2によって各々の電池セル1の外部端子14を冷却することができる。さらに、各々のバスバー2は、前記特許文献2に記載された従来のリチウム二次電池の冷却システムにおける伝導性連結具と比較して、電池セル1の外部端子14に対する接合面積を大きくすることができる。したがって、本実施形態の電池システム100は、上記従来の冷却システムよりも、各々の電池セル1の外部端子14を介した放熱性を向上させることができる。 Furthermore, with the above-described configuration, the battery system 100 of this embodiment can cool each bus bar 2 using the refrigerant R circulating through the bus bar passage 21 inside each bus bar 2, and can cool the external terminal 14 of each battery cell 1 using each bus bar 2. Furthermore, each bus bar 2 can have a larger bonding area with the external terminal 14 of the battery cell 1 compared to the conductive connectors in the conventional cooling system for lithium secondary batteries described in Patent Document 2. Therefore, the battery system 100 of this embodiment can improve heat dissipation via the external terminal 14 of each battery cell 1 compared to the above-described conventional cooling system.

さらに、上記従来の冷却システムでは、冷媒によって冷却された冷媒管によってリチウム二次電池の電極端子を直接的に冷却するのではなく、冷媒管によって冷却された導電性連結具を介して間接的に電極端子を冷却している。これに対し、本実施形態の電池システム100では、上記の構成により、バスバー2を貫通するバスバー通路21内の冷媒Rによって冷却されたバスバー2が、電池セル1の外部端子14を直接的に冷却する。したがって、本実施形態の電池システム100は、上記従来の冷却システムよりも、各々の電池セル1の外部端子14を介した放熱性を向上させ、各々の外部端子14の劣化を抑制し、耐用期間を長期化することができる。 Furthermore, in the conventional cooling system described above, the electrode terminals of the lithium secondary battery are not directly cooled by refrigerant pipes cooled by a refrigerant, but rather the electrode terminals are indirectly cooled via conductive connectors cooled by the refrigerant pipes. In contrast, in the battery system 100 of this embodiment, due to the above configuration, the busbars 2, cooled by refrigerant R in the busbar passages 21 that penetrate the busbars 2, directly cool the external terminals 14 of the battery cells 1. Therefore, the battery system 100 of this embodiment improves heat dissipation through the external terminals 14 of each battery cell 1 compared to the conventional cooling system described above, suppresses deterioration of each external terminal 14, and extends the service life of the external terminals 14.

加えて、上記従来の冷却システムでは、リチウム二次電池の電極端子を冷却する伝導性連結具および冷媒管とは別に、バスバーを電極端子に接合する必要がある。これに対し、本実施形態の電池システム100では、上記の構成により、各々のバスバー2を冷却する冷媒を循環させる冷媒通路3が、各々のバスバー2を貫通するバスバー通路21を含んでいる。そのため、複数のバスバー2のバスバー通路21と、複数の絶縁管5の絶縁通路51とによって冷媒通路3を構成するのと同時に、複数の電池セル1の隣り合う電池セル1の外部端子14の間をバスバー2によって電気的に接続することができる。したがって、本実施形態の電池システム100によれば、隣り合う電池セル1の外部端子14間の電気的接続を、上記従来の冷却システムよりも容易に行うことが可能になる。 In addition, in the conventional cooling system described above, it is necessary to join bus bars to the electrode terminals of the lithium secondary battery in addition to the conductive connectors and refrigerant pipes that cool the electrode terminals. In contrast, in the battery system 100 of this embodiment, the above-described configuration allows the refrigerant passage 3, which circulates the refrigerant that cools each bus bar 2, to include bus bar passages 21 that penetrate each bus bar 2. Therefore, the refrigerant passage 3 is formed by the bus bar passages 21 of the multiple bus bars 2 and the insulating passages 51 of the multiple insulating pipes 5, and at the same time, the external terminals 14 of adjacent battery cells 1 of the multiple battery cells 1 can be electrically connected by the bus bars 2. Therefore, the battery system 100 of this embodiment makes it easier to electrically connect the external terminals 14 of adjacent battery cells 1 than in the conventional cooling system described above.

また、本実施形態の電池システム100は、冷媒通路3に接続された熱交換器4をさらに備えている。熱交換器4は、冷媒入口41と、放熱部42と、冷媒出口43とを有している。冷媒入口41は、冷媒通路3の終端に連結される。放熱部42は、冷媒入口41から導入された冷媒Rを下方へ通過させながら、冷媒Rの熱を外気へ放熱する。冷媒出口43は、放熱部42の下端に設けられて冷媒通路3の始端に連結される。 The battery system 100 of this embodiment also includes a heat exchanger 4 connected to the refrigerant passage 3. The heat exchanger 4 has a refrigerant inlet 41, a heat dissipation section 42, and a refrigerant outlet 43. The refrigerant inlet 41 is connected to the end of the refrigerant passage 3. The heat dissipation section 42 dissipates heat from the refrigerant R to the outside air while allowing the refrigerant R introduced from the refrigerant inlet 41 to pass downward. The refrigerant outlet 43 is provided at the lower end of the heat dissipation section 42 and is connected to the beginning of the refrigerant passage 3.

このような構成により、本実施形態の電池システム100において、複数のバスバー2を介して電池セル1を冷却して温度が上昇した冷媒Rは、冷媒通路3の終端から熱交換器4の冷媒入口41に導入される。冷媒入口41に導入された冷媒Rは、放熱部42を下方へ通過しながら、放熱部42を介して外気へ放熱することで温度が低下する。温度が低下した冷媒Rは、重力の作用によって放熱部42の下端から冷媒通路3の始端へ導入され、各々のバスバー2を介して各々の電池セル1を冷却する。したがって、本実施形態の電池システム100によれば、冷媒通路3に冷媒Rを循環させるためのポンプが不要になり、信頼性の向上と電力消費量の削減が可能になる。 With this configuration, in the battery system 100 of this embodiment, the refrigerant R, whose temperature has increased after cooling the battery cells 1 via the multiple bus bars 2, is introduced from the end of the refrigerant passage 3 to the refrigerant inlet 41 of the heat exchanger 4. The refrigerant R introduced into the refrigerant inlet 41 passes downward through the heat dissipation section 42, where it dissipates heat into the outside air, thereby lowering its temperature. The cooled refrigerant R is then introduced by gravity from the lower end of the heat dissipation section 42 to the beginning of the refrigerant passage 3, where it cools each battery cell 1 via each bus bar 2. Therefore, the battery system 100 of this embodiment does not require a pump to circulate the refrigerant R through the refrigerant passage 3, thereby improving reliability and reducing power consumption.

また、本実施形態の電池システム100において、冷媒通路3は、第1冷媒通路31と、第2冷媒通路32と、第3冷媒通路33とを有する。第1冷媒通路31は、熱交換器4の冷媒出口43に接続されて水平方向に沿って延びる。第2冷媒通路32は、第1冷媒通路31から鉛直方向に沿って上方へ延びる。第3冷媒通路33は、第2冷媒通路32の上端に連結され、水平方向に沿って延びて、熱交換器4の冷媒入口41に接続される。 In addition, in the battery system 100 of this embodiment, the refrigerant passage 3 has a first refrigerant passage 31, a second refrigerant passage 32, and a third refrigerant passage 33. The first refrigerant passage 31 is connected to the refrigerant outlet 43 of the heat exchanger 4 and extends horizontally. The second refrigerant passage 32 extends vertically upward from the first refrigerant passage 31. The third refrigerant passage 33 is connected to the upper end of the second refrigerant passage 32, extends horizontally, and is connected to the refrigerant inlet 41 of the heat exchanger 4.

このような構成により、本実施形態の電池システム100は、第1冷媒通路31内の冷媒Rによって複数のバスバー2を介して複数の電池セル1を効率よく同時に冷却することができる。また、第1冷媒通路31内で温度が上昇した冷媒Rは、第1冷媒通路31から鉛直方向に沿って上方に延びる第2冷媒通路32へ移動する。これにより、第1冷媒通路31内の冷媒Rの突沸に伴う冷媒Rの逆流や異常な温度上昇が防止され、電池セル1の冷却効率が低下するのを防止できる。 With this configuration, the battery system 100 of this embodiment can efficiently cool multiple battery cells 1 simultaneously via multiple bus bars 2 using the refrigerant R in the first refrigerant passage 31. Furthermore, refrigerant R whose temperature has risen in the first refrigerant passage 31 moves from the first refrigerant passage 31 to the second refrigerant passage 32, which extends vertically upward. This prevents backflow and abnormal temperature increases of the refrigerant R due to bumping of the refrigerant R in the first refrigerant passage 31, and prevents a decrease in the cooling efficiency of the battery cells 1.

また、本実施形態の電池システム100において、熱交換器4は、冷媒通路3の第1冷媒通路31よりも上方に配置されている。このような構成により、本実施形態の電池システム100は、冷媒通路3と熱交換器4との間で、重力の作用によって冷媒Rをより効率よく循環させることができる。 Furthermore, in the battery system 100 of this embodiment, the heat exchanger 4 is positioned above the first refrigerant passage 31 of the refrigerant passage 3. With this configuration, the battery system 100 of this embodiment can more efficiently circulate the refrigerant R between the refrigerant passage 3 and the heat exchanger 4 by the action of gravity.

また、本実施形態の電池システム100において、冷媒Rの大気圧における沸点は、0℃から55℃まで範囲内である。このような構成により、バスバー2を介して電池セル1の外部端子14を冷却した冷媒通路3内の液体の冷媒Rの少なくとも一部が沸騰して、蒸発する。この冷媒Rの気化熱によって、電池セル1の冷却効率をより向上させることができる。また、冷媒Rの沸点よりも高い温度の電池セル1を優先的に冷却して、複数の電池セル1の温度を均一にすることができる。また、冷媒Rによる沸騰冷却方式を採用することで、空冷方式や水冷方式よりも電池セル1の冷却効率を向上させることができる。 In addition, in the battery system 100 of this embodiment, the boiling point of the refrigerant R at atmospheric pressure is within the range of 0°C to 55°C. With this configuration, at least a portion of the liquid refrigerant R in the refrigerant passage 3 that cools the external terminals 14 of the battery cells 1 via the busbar 2 boils and evaporates. This heat of vaporization of the refrigerant R can further improve the cooling efficiency of the battery cells 1. Furthermore, battery cells 1 with temperatures higher than the boiling point of the refrigerant R can be preferentially cooled, making it possible to uniform the temperature of multiple battery cells 1. Furthermore, by adopting a boiling cooling method using the refrigerant R, the cooling efficiency of the battery cells 1 can be improved compared to air-cooling and water-cooling methods.

また、冷媒通路3で電池セル1を冷却して蒸発して気化した冷媒Rは、放熱部42内で冷却されることで凝縮して液体に戻る。放熱部42内で液体に戻った冷媒Rは、重力の作用によって放熱部42内を下方へ流れながら冷却され、冷媒出口43から冷媒通路3へ導入される。したがって、冷媒通路3と熱交換器4との間で冷媒Rをより効率よく循環させることができる。 Furthermore, the refrigerant R that evaporates after cooling the battery cells 1 in the refrigerant passage 3 is cooled in the heat dissipation section 42, where it condenses and returns to liquid. The refrigerant R that returns to liquid in the heat dissipation section 42 is cooled as it flows downward within the heat dissipation section 42 due to the action of gravity, and is then introduced into the refrigerant passage 3 from the refrigerant outlet 43. This allows the refrigerant R to circulate more efficiently between the refrigerant passage 3 and the heat exchanger 4.

また、本実施形態の電池システム100において、冷媒Rは、ハイドロフルオロエーテルである。これにより、冷媒Rの大気圧における沸点を、0℃から55℃まで範囲内、より具体的には、約54℃程度にすることができる。また、冷媒Rに必要な電気絶縁性を十分に確保することが可能になる。 Furthermore, in the battery system 100 of this embodiment, the refrigerant R is a hydrofluoroether. This allows the boiling point of the refrigerant R at atmospheric pressure to be within the range of 0°C to 55°C, more specifically, approximately 54°C. It also makes it possible to fully ensure the electrical insulation properties required for the refrigerant R.

また、本実施形態の電池システム100において、冷媒通路3の内圧が、大気圧よりも低い場合には、冷媒Rの沸点をより低下させることができる。したがって、電池セル1の特性に応じて冷媒Rの沸点を最適化し、冷媒Rによるバスバー2を介した電池セル1の冷却効率をより向上させることができる。 Furthermore, in the battery system 100 of this embodiment, when the internal pressure of the refrigerant passage 3 is lower than atmospheric pressure, the boiling point of the refrigerant R can be further lowered. Therefore, the boiling point of the refrigerant R can be optimized according to the characteristics of the battery cell 1, and the cooling efficiency of the battery cell 1 by the refrigerant R via the bus bar 2 can be further improved.

以上説明したように、本実施形態によれば、冷媒Rと電池セル1の外部端子14周辺の部材との接触を回避しつつ、電池セル1の外部端子14を介した放熱性を向上させることができ、隣り合う電池セル1の外部端子14間の電気的接続を容易にすることが可能な電池システム100を提供することができる。 As described above, this embodiment can provide a battery system 100 that can improve heat dissipation through the external terminals 14 of the battery cells 1 while avoiding contact between the refrigerant R and components around the external terminals 14 of the battery cells 1, and can facilitate electrical connection between the external terminals 14 of adjacent battery cells 1.

[実施形態2]
以下、図4から図6を参照して、本開示に係る電池システムの実施形態2を説明する。図4は、本開示に係る電池システムの実施形態2の一部を切断した側面図である。図5は、図4に示す電池システム100Aの一部を切断した平面図である。図6は、図4に示す電池システム100Aのブロック図である。
[Embodiment 2]
A second embodiment of a battery system according to the present disclosure will be described below with reference to Fig. 4 to Fig. 6. Fig. 4 is a partially cut-away side view of the second embodiment of a battery system according to the present disclosure. Fig. 5 is a partially cut-away plan view of the battery system 100A shown in Fig. 4. Fig. 6 is a block diagram of the battery system 100A shown in Fig. 4.

なお、図4の断面は、図5のIV-IV線に沿う断面であり、図5の断面は、図4のV-V線に沿う断面である。また、図4では、Y軸負方向側に位置するバスバー2Aを含む第1冷媒通路31と、第2冷媒通路32と、第3冷媒通路33とを断面で示し、Y軸正方向側に位置するこれらの構成の図示を省略している。 The cross section in FIG. 4 is taken along line IV-IV in FIG. 5, and the cross section in FIG. 5 is taken along line V-V in FIG. 4. Also, FIG. 4 shows the cross section of the first refrigerant passage 31, including the bus bar 2A located on the negative Y-axis side, the second refrigerant passage 32, and the third refrigerant passage 33, and omits the illustration of these components located on the positive Y-axis side.

本実施形態の電池システム100Aは、たとえば、以下の構成が前述の実施形態1の電池システム100と異なっている。本実施形態の電池システム100Aは、流量センサ7と、温度センサ8と、制御装置9とを、さらに備えている。また、本実施形態の電池システム100Aにおいて、冷媒通路3Aの断面形状は円形である。また、バスバー2Aは、分岐部22を有し、板状部材6を介して電池セル1の外部端子14に接続されている。 The battery system 100A of this embodiment differs from the battery system 100 of the first embodiment in the following configuration, for example. The battery system 100A of this embodiment further includes a flow rate sensor 7, a temperature sensor 8, and a control device 9. In addition, in the battery system 100A of this embodiment, the cross-sectional shape of the refrigerant passage 3A is circular. Furthermore, the bus bar 2A has a branch portion 22 and is connected to the external terminal 14 of the battery cell 1 via a plate-shaped member 6.

また、本実施形態の電池システム100Aは、たとえば、冷媒通路3Aを構成する電池セル1の幅方向(Y軸方向)両側の第1冷媒通路31が、電池セル1の配列方向(X軸方向)における熱交換器4と反対側の端部で絶縁管5によって接続されている。本実施形態の電池システム100Aのその他の構成は、前述の実施形態1の電池システム100と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。 Furthermore, in the battery system 100A of this embodiment, for example, the first refrigerant passages 31 on both sides of the width direction (Y-axis direction) of the battery cells 1 that make up the refrigerant passage 3A are connected by insulating tubes 5 at the ends opposite the heat exchanger 4 in the arrangement direction (X-axis direction) of the battery cells 1. The other configuration of the battery system 100A of this embodiment is similar to that of the battery system 100 of the first embodiment described above, and therefore similar parts are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

本実施形態の電池システム100Aでは、前述のように、冷媒通路3Aの断面形状が円形であることから、バスバー2Aおよび絶縁管5の断面形状も円形になっており、熱交換器4の冷媒入口41および冷媒出口43の形状も円形になっている。バスバー2Aおよび板状部材6の材質は、実施形態1のバスバー2および端部バスバー2Eと同様である。 In the battery system 100A of this embodiment, as described above, the cross-sectional shape of the refrigerant passage 3A is circular, and therefore the cross-sectional shapes of the bus bar 2A and insulating tube 5 are also circular, and the shapes of the refrigerant inlet 41 and refrigerant outlet 43 of the heat exchanger 4 are also circular. The materials of the bus bar 2A and plate-shaped member 6 are the same as those of the bus bar 2 and end bus bar 2E of embodiment 1.

バスバー2Aは、たとえば、直管状の部分の中央部から直角に分岐する分岐部22を有するT字型の形状を有している。各々のバスバー2Aの分岐部22は、たとえば、電池セル1の外部端子14と反対方向の上方を向くように配置されている。各々の分岐部22の上端には、鉛直方向に沿って延びる絶縁管5の下端が接続されている。 The busbar 2A has, for example, a T-shape with branch sections 22 that branch off at right angles from the center of the straight pipe section. The branch sections 22 of each busbar 2A are arranged, for example, facing upward, in the direction opposite the external terminals 14 of the battery cells 1. The upper end of each branch section 22 is connected to the lower end of an insulating tube 5 that extends vertically.

各々のバスバー2Aの分岐部22に接続されて鉛直方向に沿って延びる各々の絶縁管5の上端は、水平方向に延びる絶縁管5に接続されている。これら複数のバスバー2Aの分岐部22を貫通するバスバー通路21と、複数の絶縁管5の絶縁通路51とによって、第1冷媒通路31から鉛直方向に沿って上方へ延びる複数の第2冷媒通路32が形成されている。 The upper ends of the insulating tubes 5, which are connected to the branching portions 22 of each bus bar 2A and extend vertically, are connected to insulating tubes 5 extending horizontally. The bus bar passages 21 that pass through the branching portions 22 of these multiple bus bars 2A and the insulating passages 51 of the multiple insulating tubes 5 form multiple second refrigerant passages 32 that extend vertically upward from the first refrigerant passage 31.

すなわち、冷媒通路3Aは、熱交換器4の冷媒出口43に接続されて水平方向に沿って延びる第1冷媒通路31と、熱交換器4の冷媒入口41に接続されて水平方向に沿って延びる第3冷媒通路33との間に、鉛直方向に沿って延びる複数の第2冷媒通路32を有している。 That is, the refrigerant passage 3A has a first refrigerant passage 31 that is connected to the refrigerant outlet 43 of the heat exchanger 4 and extends horizontally, and a third refrigerant passage 33 that is connected to the refrigerant inlet 41 of the heat exchanger 4 and extends horizontally, and a plurality of second refrigerant passages 32 that extend vertically between them.

流量センサ7は、冷媒通路3Aの第3冷媒通路33を流れる冷媒Rの流量を検出する。より具体的には、流量センサ7は、たとえば、複数の第2冷媒通路32と熱交換器4の冷媒入口41との間の第3冷媒通路33に取り付けられ、電池セル1を冷却することで温度が上昇して蒸発した冷媒Rの蒸気の流量を検出する。流量センサ7は、検出した冷媒Rの流量を制御装置9へ出力する。 The flow rate sensor 7 detects the flow rate of refrigerant R flowing through the third refrigerant passage 33 of the refrigerant passage 3A. More specifically, the flow rate sensor 7 is attached to the third refrigerant passage 33 between the multiple second refrigerant passages 32 and the refrigerant inlet 41 of the heat exchanger 4, for example, and detects the flow rate of refrigerant R vapor that evaporates as its temperature rises by cooling the battery cells 1. The flow rate sensor 7 outputs the detected flow rate of refrigerant R to the control device 9.

温度センサ8は、複数の電池セル1の少なくとも一つの電池セル1の温度を検出する。温度センサ8は、たとえば、図5に示すように、厚さ方向に並んだ複数の電池セル1のうち、中央部に配置された一つの電池セル1の上面10tに取り付けられている。なお、温度センサ8は、各々の電池セル1に取り付けられていてもよい。温度センサ8は、検出した電池セル1の温度を制御装置9へ出力する。 The temperature sensor 8 detects the temperature of at least one of the multiple battery cells 1. For example, as shown in FIG. 5, the temperature sensor 8 is attached to the top surface 10t of one battery cell 1 located in the center of the multiple battery cells 1 arranged in the thickness direction. Note that the temperature sensor 8 may also be attached to each battery cell 1. The temperature sensor 8 outputs the detected temperature of the battery cell 1 to the control device 9.

制御装置9は、たとえば、一つ以上のマイクロコントローラによって構成され、電気的に接続された複数の電池セル1である組電池を制御する。制御装置9は、たとえば、図6に示すように、沸騰検知部91と、負荷制限部92と、充放電制御部93と、を有している。これら制御装置9の各部は、たとえば、制御装置9のメモリに記憶されたプログラムを制御装置9の中央処理装置(CPU)によって実行することで実現される制御装置9の機能を表している。 The control device 9 is, for example, configured with one or more microcontrollers, and controls the battery pack, which is made up of multiple electrically connected battery cells 1. As shown in FIG. 6, the control device 9 has, for example, a boiling detection unit 91, a load limiting unit 92, and a charge/discharge control unit 93. Each of these units of the control device 9 represents a function of the control device 9 that is realized, for example, by the central processing unit (CPU) of the control device 9 executing a program stored in the memory of the control device 9.

沸騰検知部91は、流量センサ7によって検出された冷媒Rの流量と、温度センサ8によって検出された少なくとも一つの電池セル1の温度とに基づいて冷媒Rの遷移沸騰を検知する。より具体的には、沸騰検知部91は、たとえば、検出された冷媒Rの流量および電池セル1の温度が、あらかじめメモリに記憶された遷移沸騰条件を満たす場合に、冷媒Rの遷移沸騰を検知する。なお、沸騰検知部91は、検知された冷媒Rの流量と電池セル1の温度のいずれか一方を用いて、冷媒Rの遷移沸騰を検知してもよい。 The boiling detection unit 91 detects transition boiling of the refrigerant R based on the flow rate of the refrigerant R detected by the flow rate sensor 7 and the temperature of at least one battery cell 1 detected by the temperature sensor 8. More specifically, the boiling detection unit 91 detects transition boiling of the refrigerant R, for example, when the detected flow rate of the refrigerant R and the temperature of the battery cell 1 satisfy transition boiling conditions stored in advance in memory. Note that the boiling detection unit 91 may also detect transition boiling of the refrigerant R using either the detected flow rate of the refrigerant R or the temperature of the battery cell 1.

負荷制限部92は、沸騰検知部91によって冷媒Rの遷移沸騰が検知されたときに、複数の電池セル1を含む組電池の電力負荷を制限するための上限電力を算出する。充放電制御部93は、負荷制限部92によって算出された上限電力に基づいて複数の電池セル1の充放電を制御する。 When transition boiling of the refrigerant R is detected by the boiling detection unit 91, the load limiting unit 92 calculates an upper limit power for limiting the power load of the battery pack including multiple battery cells 1. The charge/discharge control unit 93 controls the charging and discharging of the multiple battery cells 1 based on the upper limit power calculated by the load limiting unit 92.

以下、本実施形態の電池システム100Aの作用を説明する。 The operation of the battery system 100A of this embodiment will be described below.

本実施形態の電池システム100Aにおいて、冷媒通路3Aは、熱交換器4の冷媒出口43に接続されて水平方向に沿って延びる第1冷媒通路31から鉛直方向に沿って上方へ延びる複数の第2冷媒通路32を有している。また、複数の第2冷媒通路32の各々の上端は、熱交換器4の冷媒入口41に接続されて水平方向に沿って延びる第3冷媒通路33に接続されている。 In the battery system 100A of this embodiment, the refrigerant passage 3A has a first refrigerant passage 31 that is connected to the refrigerant outlet 43 of the heat exchanger 4 and extends horizontally, and a plurality of second refrigerant passages 32 that extend vertically upward. Furthermore, the upper ends of each of the plurality of second refrigerant passages 32 are connected to a third refrigerant passage 33 that is connected to the refrigerant inlet 41 of the heat exchanger 4 and extends horizontally.

このような構成により、第1冷媒通路31内で沸騰して気化した冷媒Rを、複数の第2冷媒通路32を介して第3冷媒通路33へ逃がし、第3冷媒通路33を通して熱交換器4の冷媒入口41に導入して、熱交換器4の放熱部42で凝縮させることができる。したがって、本実施形態の電池システム100Aによれば、冷媒通路3Aにおける冷媒Rの循環を促進させ、電池セル1の外部端子14を介した放熱性を向上させることができる。 With this configuration, the refrigerant R that boils and vaporizes in the first refrigerant passage 31 can escape through the multiple second refrigerant passages 32 to the third refrigerant passage 33, where it can be introduced into the refrigerant inlet 41 of the heat exchanger 4 and condensed in the heat dissipation section 42 of the heat exchanger 4. Therefore, with the battery system 100A of this embodiment, the circulation of the refrigerant R in the refrigerant passage 3A can be promoted, improving heat dissipation via the external terminals 14 of the battery cells 1.

また、本実施形態の電池システム100Aにおいて、各々のバスバー2Aは、板状部材6を介して電池セル1の外部端子14に接続されている。このような構成により、本実施形態の電池システム100Aは、電池セル1の外部端子14に対するバスバー2Aの接合を容易にすることができ、隣り合う電池セル1の外部端子14間の電気的接続を容易にすることが可能になる。 Furthermore, in the battery system 100A of this embodiment, each bus bar 2A is connected to the external terminal 14 of the battery cell 1 via a plate-shaped member 6. With this configuration, the battery system 100A of this embodiment can easily join the bus bar 2A to the external terminal 14 of the battery cell 1, making it possible to easily establish electrical connection between the external terminals 14 of adjacent battery cells 1.

また、本実施形態の電池システム100Aは、第3冷媒通路33を流れる冷媒Rの流量を検出する流量センサ7と、複数の電池セル1の少なくとも一つの電池セル1の温度を検出する温度センサ8と、複数の電池セル1を制御する制御装置9と、をさらに備えている。制御装置9は、沸騰検知部91と、負荷制限部92と、充放電制御部93とを有している。沸騰検知部91は、流量センサ7によって検出された冷媒Rの流量と、温度センサ8によって検出された少なくとも一つの電池セル1の温度とに基づいて冷媒Rの遷移沸騰を検知する。負荷制限部92は、沸騰検知部91によって冷媒Rの遷移沸騰が検知されたときに複数の電池セル1の電力負荷を制限するための上限電力を算出する。充放電制御部93は、負荷制限部92によって算出された上限電力に基づいて複数の電池セル1の充放電を制御する。 The battery system 100A of this embodiment also includes a flow sensor 7 that detects the flow rate of refrigerant R flowing through the third refrigerant passage 33, a temperature sensor 8 that detects the temperature of at least one of the multiple battery cells 1, and a control device 9 that controls the multiple battery cells 1. The control device 9 includes a boiling detection unit 91, a load limiting unit 92, and a charge/discharge control unit 93. The boiling detection unit 91 detects transition boiling of refrigerant R based on the flow rate of refrigerant R detected by the flow sensor 7 and the temperature of at least one battery cell 1 detected by the temperature sensor 8. The load limiting unit 92 calculates an upper limit power for limiting the power load of the multiple battery cells 1 when transition boiling of refrigerant R is detected by the boiling detection unit 91. The charge/discharge control unit 93 controls the charge/discharge of the multiple battery cells 1 based on the upper limit power calculated by the load limiting unit 92.

このような構成により、本実施形態の電池システム100Aは、制御装置9の沸騰検知部91によって冷媒Rの遷移沸騰を検知した場合に、複数の電池セル1の電力負荷を制限することで、冷媒Rの核沸騰を維持することができる。したがって、本実施形態の電池システム100Aによれば、冷媒Rの沸騰による電池セル1の外部端子14を介した放熱性を向上させることができる。 With this configuration, the battery system 100A of this embodiment can maintain nucleate boiling of the refrigerant R by limiting the power load of the multiple battery cells 1 when transition boiling of the refrigerant R is detected by the boiling detection unit 91 of the control device 9. Therefore, the battery system 100A of this embodiment can improve heat dissipation via the external terminals 14 of the battery cells 1 due to boiling of the refrigerant R.

以上説明したように、本実施形態によれば、冷媒Rと電池セル1の外部端子14の周辺の部材との接触を回避しつつ、電池セル1の電池セル1を介した放熱性を向上させることができ、隣り合う電池セル1の外部端子14間の電気的接続を容易にすることが可能な電池システム100Aを提供することができる。 As described above, this embodiment provides a battery system 100A that can improve heat dissipation through the battery cells 1 while avoiding contact between the refrigerant R and components surrounding the external terminals 14 of the battery cells 1, and can facilitate electrical connection between the external terminals 14 of adjacent battery cells 1.

[実施形態3]
以下、図7および図8を参照して、本開示に係る電池システムの実施形態3を説明する。図7は、本開示に係る電池システムの実施形態3の一部を切断した側面図である。図8は、図7に示す電池システム100Bのブロック図である。
[Embodiment 3]
A third embodiment of a battery system according to the present disclosure will be described below with reference to Fig. 7 and Fig. 8. Fig. 7 is a side view in which a portion of the third embodiment of a battery system according to the present disclosure is cut away. Fig. 8 is a block diagram of the battery system 100B shown in Fig. 7.

本実施形態の電池システム100Bは、たとえば、以下の構成が、前述の実施形態2の電池システム100Aと異なっている。電池システム100Bは、熱交換器4の放熱部42の外表面に冷却液Lを供給する冷却液通路T1と、その冷却液通路T1を開閉する電磁弁Vとを備えている。また、本実施形態の電池システム100Bは、制御装置9が電磁弁制御部94を有している。また、本実施形態の電池システム100Bは、筐体Cをさらに備えている。本実施形態の電池システム100Bのその他の構成は、前述の実施形態2の電池システム100Aと同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。 The battery system 100B of this embodiment differs from the battery system 100A of the aforementioned embodiment 2 in the following configuration, for example. The battery system 100B includes a coolant passage T1 that supplies coolant L to the outer surface of the heat dissipation section 42 of the heat exchanger 4, and a solenoid valve V that opens and closes the coolant passage T1. In addition, the battery system 100B of this embodiment includes a control device 9 that includes a solenoid valve control unit 94. The battery system 100B of this embodiment also includes a housing C. The other configuration of the battery system 100B of this embodiment is similar to that of the battery system 100A of the aforementioned embodiment 2, so similar parts are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

冷却液通路T1は、たとえば、冷却液Lが貯留された冷却液タンクTに接続され、冷却液タンクTから熱交換器4の放熱部42の外表面へ冷却液Lを供給する冷却液供給管である。冷却液通路T1は、たとえば、放熱部42のヒートシンク42bの上方に配置され、冷却液タンクTから鉛直方向に沿って下方に延び、先端の開口部がヒートシンク42bの近傍に位置している。冷却液Lとしては、たとえば、水を用いることができる。 The coolant passage T1 is, for example, a coolant supply pipe connected to a coolant tank T that stores coolant L, and supplies coolant L from the coolant tank T to the outer surface of the heat dissipation section 42 of the heat exchanger 4. The coolant passage T1 is, for example, located above the heat sink 42b of the heat dissipation section 42, extending vertically downward from the coolant tank T, with its opening located near the heat sink 42b. The coolant L can be, for example, water.

電磁弁Vは、たとえば、冷却液タンクTと熱交換器4との間の冷却液通路T1の途中に設けられている。電磁弁Vは、たとえば、冷却液通路T1を開閉する弁体と、その弁体を駆動させる駆動部と、を備えている。電磁弁Vは、制御装置9によって制御された駆動部が弁体を駆動させることで、冷却液通路T1を開閉する。 The solenoid valve V is provided, for example, midway along the coolant passage T1 between the coolant tank T and the heat exchanger 4. The solenoid valve V includes, for example, a valve element that opens and closes the coolant passage T1, and a drive unit that drives the valve element. The solenoid valve V opens and closes the coolant passage T1 when the drive unit, controlled by the control device 9, drives the valve element.

制御装置9は、沸騰検知部91と、沸騰検知部91によって冷媒Rの遷移沸騰が検知されたときに電磁弁Vを開く電磁弁制御部94と、を有している。なお、制御装置9は、図6に示す実施形態2の電池システム100Aと同様に、負荷制限部92および充放電制御部93を有し、複数の電池セル1を含む組電池を制御するようにしてもよい。 The control device 9 has a boiling detection unit 91 and a solenoid valve control unit 94 that opens the solenoid valve V when the boiling detection unit 91 detects transition boiling of the refrigerant R. Note that the control device 9 may also have a load limiting unit 92 and a charge/discharge control unit 93, similar to the battery system 100A of embodiment 2 shown in FIG. 6, and may control a battery pack including multiple battery cells 1.

筐体Cは、複数の電池セル1、複数のバスバー2A、および冷媒通路3Aを収容している。より詳細には、筐体Cは、複数の電池セル1、複数のバスバー2A、および冷媒通路3Aとともに、複数の絶縁管5および熱交換器4を収容する直方体形状に設けられ、断熱材を含んでいる。より具体的には、筐体Cは、たとえば、金属製または樹脂製の本体部の内表面と外表面の少なくとも一方に接合された断熱材を有している。また、筐体Cは、たとえば、放熱部42のヒートシンク42bを外部に露出させる開口部C1を有している。 The housing C houses multiple battery cells 1, multiple bus bars 2A, and refrigerant passages 3A. More specifically, the housing C is shaped like a rectangular parallelepiped and houses multiple insulating tubes 5 and a heat exchanger 4, as well as multiple battery cells 1, multiple bus bars 2A, and refrigerant passages 3A, and includes a thermal insulator. More specifically, the housing C has a thermal insulator bonded to at least one of the inner and outer surfaces of a main body made of metal or resin, for example. The housing C also has an opening C1 that exposes the heat sink 42b of the heat dissipation unit 42 to the outside, for example.

以下、本実施形態の電池システム100Bの作用を説明する。 The operation of the battery system 100B of this embodiment will be described below.

本実施形態の電池システム100Bは、前述のように、流量センサ7と、温度センサ8と、冷却液通路T1と、電磁弁Vと、制御装置9と、を備えている。流量センサ7は、冷媒通路3Aの第3冷媒通路33を流れる冷媒Rの流量を検出する。温度センサ8は、複数の電池セル1の少なくとも一つの電池セル1の温度を検出する。冷却液通路T1は、熱交換器4の放熱部42の外表面へ冷却液Lを供給する。電磁弁Vは、冷却液通路T1を開閉する。電磁弁Vを制御する制御装置9は、沸騰検知部91と、電磁弁制御部94とを有している。沸騰検知部91は、流量センサ7によって検出された冷媒Rの流量と、温度センサ8によって検出された少なくとも一つの電池セル1の温度とに基づいて冷媒Rの遷移沸騰を検知する。電磁弁制御部94は、沸騰検知部91によって冷媒Rの遷移沸騰が検知されたときに電磁弁Vを開く。 As described above, the battery system 100B of this embodiment includes a flow sensor 7, a temperature sensor 8, a coolant passage T1, a solenoid valve V, and a control device 9. The flow sensor 7 detects the flow rate of the refrigerant R flowing through the third refrigerant passage 33 of the refrigerant passage 3A. The temperature sensor 8 detects the temperature of at least one of the multiple battery cells 1. The coolant passage T1 supplies coolant L to the outer surface of the heat dissipation section 42 of the heat exchanger 4. The solenoid valve V opens and closes the coolant passage T1. The control device 9, which controls the solenoid valve V, includes a boiling detection unit 91 and a solenoid valve control unit 94. The boiling detection unit 91 detects transition boiling of the refrigerant R based on the flow rate of the refrigerant R detected by the flow sensor 7 and the temperature of at least one battery cell 1 detected by the temperature sensor 8. The solenoid valve control unit 94 opens the solenoid valve V when transition boiling of the refrigerant R is detected by the boiling detection unit 91.

このような構成により、本実施形態の電池システム100Bは、制御装置9の沸騰検知部91によって冷媒Rの遷移沸騰を検知した場合に、電磁弁Vを開いて冷却液通路T1から熱交換器4の放熱部42の外表面へ冷却液Lを供給することができる。その結果、放熱部42による冷媒Rの冷却性能が向上し、冷媒Rの核沸騰を維持することができる。したがって、本実施形態の電池システム100Bによれば、前述の実施形態2の電池システム100Aと同様に、冷媒Rの沸騰による電池セル1の外部端子14を介した放熱性を向上させることができる。また、冷却液Lとして水を用いることで、蒸発した冷却液Lによる環境に対する影響をなくすことができる。 With this configuration, when the boiling detection unit 91 of the control device 9 detects transition boiling of the refrigerant R, the battery system 100B of this embodiment can open the solenoid valve V to supply the coolant L from the coolant passage T1 to the outer surface of the heat dissipation unit 42 of the heat exchanger 4. As a result, the cooling performance of the refrigerant R by the heat dissipation unit 42 is improved, and nucleate boiling of the refrigerant R can be maintained. Therefore, with the battery system 100B of this embodiment, similar to the battery system 100A of the second embodiment described above, heat dissipation through the external terminals 14 of the battery cells 1 due to boiling of the refrigerant R can be improved. Furthermore, by using water as the coolant L, the environmental impact of evaporated coolant L can be eliminated.

また、本実施形態の電池システム100Bは、筐体Cを備えている。筐体Cは、断熱材を含み、複数の電池セル1、複数のバスバー2A、および冷媒通路3Aを収容する。このような構成により、たとえば、電池システム100Bが車両に搭載され、その車両が駐車して電池システム100Bが休止している夜間においても、冷媒Rの温度が極端に低下することを防止して、各々の電池セル1におけるリチウムの析出を防止できる。また、車両の暖機運転を不要にすることができる。 The battery system 100B of this embodiment also includes a housing C. The housing C contains a thermal insulator and houses multiple battery cells 1, multiple bus bars 2A, and refrigerant passages 3A. With this configuration, for example, when the battery system 100B is mounted on a vehicle, even at night when the vehicle is parked and the battery system 100B is idle, it is possible to prevent the temperature of the refrigerant R from dropping too low, thereby preventing lithium deposition in each battery cell 1. It also makes it unnecessary to warm up the vehicle.

以上説明したように、本実施形態によれば、冷媒Rと電池セル1の外部端子14の周辺の部材との接触を回避しつつ、電池セル1の外部端子14を介した放熱性を向上させることができ、隣り合う電池セル1の外部端子14間の電気的接続を容易にすることが可能な電池システム100Bを提供することができる。 As described above, this embodiment provides a battery system 100B that can improve heat dissipation through the external terminals 14 of the battery cells 1 while avoiding contact between the refrigerant R and components surrounding the external terminals 14 of the battery cells 1, and can facilitate electrical connection between the external terminals 14 of adjacent battery cells 1.

以上、図面を用いて本開示に係る電池システムの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。 The above detailed description of an embodiment of the battery system according to the present disclosure has been provided using the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and any design changes that do not deviate from the gist of the present disclosure are also included in the present disclosure.

1 電池セル
14 外部端子
2 バスバー
2A バスバー
2E 端部バスバー(バスバー)
21 バスバー通路
3 冷媒通路
3A 冷媒通路
31 第1冷媒通路
32 第2冷媒通路
33 第3冷媒通路
4 熱交換器
41 冷媒入口
42 放熱部
43 冷媒出口
5 絶縁管
51 絶縁通路
7 流量センサ
8 温度センサ
9 制御装置
91 沸騰検知部
92 負荷制限部
93 充放電制御部
94 電磁弁制御部
100 電池システム
100A 電池システム
100B 電池システム
C 筐体
R 冷媒
T1 冷却液通路
V 電磁弁
1 Battery cell 14 External terminal 2 Bus bar 2A Bus bar 2E End bus bar (bus bar)
21 Bus bar passage 3 Refrigerant passage 3A Refrigerant passage 31 First refrigerant passage 32 Second refrigerant passage 33 Third refrigerant passage 4 Heat exchanger 41 Refrigerant inlet 42 Heat dissipation section 43 Refrigerant outlet 5 Insulating tube 51 Insulating passage 7 Flow rate sensor 8 Temperature sensor 9 Control device 91 Boiling detection section 92 Load limiting section 93 Charging/discharging control section 94 Solenoid valve control section 100 Battery system 100A Battery system 100B Battery system C Housing R Refrigerant T1 Cooling liquid passage V Solenoid valve

Claims (7)

複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの隣り合う電池セルの外部端子の間を接続し、中空構造を有する導電性の複数のバスバーと、
前記複数のバスバーの間に設けられ、電気絶縁性を有する複数の絶縁管と、
前記複数のバスバーの内部および前記複数の絶縁管の内部に形成され、前記複数のバスバーを冷却する電気絶縁性の冷媒を循環させる冷媒通路と、
前記冷媒通路の終端に連結される冷媒入口と、該冷媒入口から導入された前記冷媒を下方へ通過させながら前記冷媒の熱を外気へ放熱する放熱部と、該放熱部の下端に設けられて前記冷媒通路の始端に連結される冷媒出口とを有し、前記冷媒通路に接続される熱交換器と、
を備え、
前記冷媒通路は、前記冷媒出口に接続されて水平方向に沿って延びる第1冷媒通路と、該第1冷媒通路から鉛直方向に沿って上方へ延びる第2冷媒通路と、該第2冷媒通路の上端に連結されて水平方向に沿って延びて前記冷媒入口に接続される第3冷媒通路と、
を有し、
さらに、
前記第3冷媒通路を流れる前記冷媒の流量を検出する流量センサと、
前記複数の電池セルの少なくとも一つの電池セルの温度を検出する温度センサと、
前記複数の電池セルを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記流量センサによって検出された前記冷媒の流量と、前記温度センサによって検出された前記少なくとも一つの電池セルの温度とに基づいて前記冷媒の遷移沸騰を検知する沸騰検知部と、
前記沸騰検知部によって前記冷媒の遷移沸騰が検知されたときに前記複数の電池セルの電力負荷を制限するための上限電力を算出する負荷制限部と、
前記負荷制限部によって算出された上限電力に基づいて前記複数の電池セルの充放電を制御する充放電制御部と、
を有することを特徴とする電池システム。
A plurality of battery cells;
a plurality of conductive bus bars having hollow structures that connect the external terminals of adjacent battery cells of the plurality of battery cells;
a plurality of insulating tubes provided between the plurality of bus bars and having electrical insulation properties;
a refrigerant passage formed inside the plurality of bus bars and inside the plurality of insulating pipes, the refrigerant passage circulating an electrically insulating refrigerant for cooling the plurality of bus bars;
a heat exchanger connected to the refrigerant passage, the heat exchanger including: a refrigerant inlet connected to an end of the refrigerant passage; a heat radiating section that radiates heat of the refrigerant to outside air while passing the refrigerant introduced from the refrigerant inlet downward; and a refrigerant outlet provided at a lower end of the heat radiating section and connected to a starting end of the refrigerant passage;
Equipped with
The refrigerant passage includes a first refrigerant passage connected to the refrigerant outlet and extending horizontally, a second refrigerant passage extending vertically upward from the first refrigerant passage, and a third refrigerant passage connected to an upper end of the second refrigerant passage, extending horizontally, and connected to the refrigerant inlet.
and
moreover,
a flow rate sensor for detecting a flow rate of the refrigerant flowing through the third refrigerant passage;
a temperature sensor for detecting a temperature of at least one of the plurality of battery cells;
a control device that controls the plurality of battery cells;
Equipped with
The control device
a boiling detection unit that detects transition boiling of the refrigerant based on the flow rate of the refrigerant detected by the flow rate sensor and the temperature of the at least one battery cell detected by the temperature sensor;
a load limiting unit that calculates an upper limit power for limiting the power load of the plurality of battery cells when transition boiling of the refrigerant is detected by the boiling detection unit;
a charge/discharge control unit that controls charging/discharging of the plurality of battery cells based on the upper limit power calculated by the load limiting unit;
A battery system comprising :
複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの隣り合う電池セルの外部端子の間を接続し、中空構造を有する導電性の複数のバスバーと、
前記複数のバスバーの間に設けられ、電気絶縁性を有する複数の絶縁管と、
前記複数のバスバーの内部および前記複数の絶縁管の内部に形成され、前記複数のバスバーを冷却する電気絶縁性の冷媒を循環させる冷媒通路と、
前記冷媒通路の終端に連結される冷媒入口と、該冷媒入口から導入された前記冷媒を下方へ通過させながら前記冷媒の熱を外気へ放熱する放熱部と、該放熱部の下端に設けられて前記冷媒通路の始端に連結される冷媒出口とを有し、前記冷媒通路に接続される熱交換器と、
を備え、
前記冷媒通路は、前記冷媒出口に接続されて水平方向に沿って延びる第1冷媒通路と、該第1冷媒通路から鉛直方向に沿って上方へ延びる第2冷媒通路と、該第2冷媒通路の上端に連結されて水平方向に沿って延びて前記冷媒入口に接続される第3冷媒通路と、
を有し、
さらに、
前記第3冷媒通路を流れる前記冷媒の流量を検出する流量センサと、
前記複数の電池セルの少なくとも一つの電池セルの温度を検出する温度センサと、
前記熱交換器の前記放熱部の外表面へ冷却液を供給する冷却液通路と、
前記冷却液通路を開閉する電磁弁と、
前記電磁弁を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記流量センサによって検出された前記冷媒の流量と、前記温度センサによって検出された前記少なくとも一つの電池セルの温度とに基づいて前記冷媒の遷移沸騰を検知する沸騰検知部と、
前記沸騰検知部によって前記冷媒の遷移沸騰が検知されたときに前記電磁弁を開く電磁弁制御部と、
を有することを特徴とする電池システム。
A plurality of battery cells;
a plurality of conductive bus bars having hollow structures that connect the external terminals of adjacent battery cells of the plurality of battery cells;
a plurality of insulating tubes provided between the plurality of bus bars and having electrical insulation properties;
a refrigerant passage formed inside the plurality of bus bars and inside the plurality of insulating pipes, the refrigerant passage circulating an electrically insulating refrigerant for cooling the plurality of bus bars;
a heat exchanger connected to the refrigerant passage, the heat exchanger including: a refrigerant inlet connected to an end of the refrigerant passage; a heat radiating section that radiates heat of the refrigerant to outside air while passing the refrigerant introduced from the refrigerant inlet downward; and a refrigerant outlet provided at a lower end of the heat radiating section and connected to a starting end of the refrigerant passage;
Equipped with
The refrigerant passage includes a first refrigerant passage connected to the refrigerant outlet and extending horizontally, a second refrigerant passage extending vertically upward from the first refrigerant passage, and a third refrigerant passage connected to an upper end of the second refrigerant passage, extending horizontally, and connected to the refrigerant inlet.
and
moreover,
a flow rate sensor for detecting a flow rate of the refrigerant flowing through the third refrigerant passage;
a temperature sensor for detecting a temperature of at least one of the plurality of battery cells;
a coolant passage for supplying a coolant to an outer surface of the heat radiating portion of the heat exchanger;
an electromagnetic valve that opens and closes the coolant passage;
a control device for controlling the solenoid valve;
Equipped with
The control device
a boiling detection unit that detects transition boiling of the refrigerant based on the flow rate of the refrigerant detected by the flow rate sensor and the temperature of the at least one battery cell detected by the temperature sensor;
a solenoid valve control unit that opens the solenoid valve when transition boiling of the refrigerant is detected by the boiling detection unit;
A battery system comprising :
前記熱交換器は、前記第1冷媒通路よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池システム。 3. The battery system according to claim 1 , wherein the heat exchanger is disposed above the first refrigerant passage. 前記冷媒の大気圧における沸点は、0℃から55℃まで範囲内であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池システム。 3. The battery system according to claim 1 , wherein the boiling point of the refrigerant at atmospheric pressure is in the range of 0°C to 55°C. 前記冷媒は、ハイドロフルオロエーテルであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池システム。 3. The battery system according to claim 1 , wherein the refrigerant is a hydrofluoroether. 前記冷媒通路の内圧は、大気圧よりも低いことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池システム。 3. The battery system according to claim 1 , wherein the internal pressure of the refrigerant passage is lower than atmospheric pressure. 断熱材を含み、前記複数の電池セル、前記複数のバスバー、および前記冷媒通路を収容する筐体をさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池システム。 3. The battery system according to claim 1 , further comprising a housing containing a heat insulating material and accommodating the plurality of battery cells, the plurality of bus bars, and the coolant passage.
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