(57)【要約】【課題】電池ケース内に設けた冷却液通路から冷却液が漏れた場合であっても、電池モジュールや電池ケースの絶縁性が低下することを抑制できる、電池システムを提供する。【解決手段】電池システムは、単電池の集合体である電池モジュールと、電池モジュールを収納する電池ケース４と、電池モジュールと電池ケース４の間に設けた冷却液通路と、冷却液通路内の冷却液を電池ケース４の外へ排出する排出弁１３，１４と、冷却液通路から電池ケース４内への冷却液の漏れを検知する検知手段と、検知手段によって、冷却液通路から電池ケース４内への冷却液の漏れを検知した場合、排出弁１３，１４を作動させて、冷却液通路内の冷却液を電池ケース４の外へ排出する制御装置とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単電池の集合体である電池モジュールと、
前記電池モジュールを収納する電池ケースと、
前記電池モジュールと前記電池ケースの間に設けた冷却液通路と、
前記冷却液通路内の冷却液を前記電池ケースの外へ排出する排出弁と、
前記冷却液通路から前記電池ケース内への前記冷却液の漏れを検知する検知手段と、
前記検知手段によって、前記冷却液通路から前記電池ケース内への前記冷却液の漏れを検知した場合、前記排出弁を作動させて、前記冷却液通路内の前記冷却液を前記電池ケースの外へ排出する制御装置と、
を備えた、電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却液通路を備えた電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池モジュールを加熱または冷却するため、電池モジュールを収納する電池ケースと電池モジュールの底面の間に、内部に供給される熱冷媒により電池モジュールを加熱または冷却するウォータジャケットを設けることが、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２７３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウォータジャケット内を流れる熱冷媒として冷却水を用いた場合、電池ケース内に設けたウォータジャケットから漏水が生じると、漏水した冷却水が電池ケース内に大量に溜まり、電池モジュールが冷却水に浸かるため、電池モジュールや電池ケースの絶縁性が低下し、短絡する可能性がある。
【０００５】
本開示は、電池ケース内に設けた冷却液通路から冷却液が漏れた場合であっても、電池モジュールや電池ケースの絶縁性が低下することを抑制できる、電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る電池システムは、単電池の集合体である電池モジュールと、電池モジュールを収納する電池ケースと、電池モジュールと電池ケースの間に設けた冷却液通路と、冷却液通路内の冷却液を前記電池ケースの外へ排出する排出弁と、冷却液通路から電池ケース内への冷却液の漏れを検知する検知手段と、検知手段によって、冷却液通路から電池ケース内への冷却液の漏れを検知した場合、排出弁を作動させて、冷却液通路内の冷却液を電池ケースの外へ排出する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
検知手段によって、冷却液通路から電池ケース内への冷却液の漏れを検知した場合、排出弁を作動させて、冷却液通路内の冷却液を電池ケースの外へ排出する。これにより、冷却液通路から漏れた冷却液が電池ケース内に大量に溜まることを抑止できる。この結果、電池モジュールが冷却液に浸されることを回避でき、絶縁性が低下することを抑止できる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る電池システムによれば、電池ケース内に設けた冷却液通路から冷却液が漏れた場合であっても、電池モジュールや電池ケースの絶縁性が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施の形態に係る電池システムを示す概略構成図である。
【図２】実施の形態の制御装置で実行される制御を説明する概略フローチャートである。
【図３】変形例におけるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１１】
図１は、本開示の実施の形態に係る電池の冷却装置を示す概略構成図である。電池システム１は、単電池（電池セル）２の集合体である電池モジュール３を備える。電池モジュール３は、複数の単電池２を積層し、且つ、電気的に直列に接続したものである。この図１に示す例においては、複数の電池モジュール３が紙面の左右方向に間隔をあけて配置されており、各電池モジュール３の複数の単電池２は、紙面垂直方向に配列している。単電池２は、充放電可能な二次電池であり、リチウムイオン電池であってよく、また、ニッケル水素電池であってもよい。複数の電池モジュール３が、金属からなる電池ケース４に収納される。複数の電池モジュール３は、電気的に直列に接続されていてもよく、並列に接続されていてもよい。なお、電池ケース４は、樹脂から形成されていてもよい。
【００１２】
電池モジュール３の底面と電池ケース４との間には、冷却器５が設けられている。冷却器５の内部には、冷却液通路が形成されており、冷却液として、不凍液（ＬＬＣ（Long Life Coolant））からなる冷却水が流れる。冷却器５は、電池モジュール３と冷却水との間で熱交換を行い、電池モジュール３の冷却を行う。
【００１３】
冷却器５において電池モジュール３と熱交換を行い、温度が上昇した冷却水は、冷却器５の出口から配管６を通って、リザーブタンク７に戻る。リザーブタンク７に戻った冷却水は、配管８を介してウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）９に吸い込まれ、ウォータポンプ９から吐出されることにより、配管１０、配管１１を通って、冷却器５の入口に供給される。配管１０と配管１１の間には、熱交換器１２が設けられており、熱交換器１２によって冷却水の熱が放熱されることにより、冷却水の温度が低下し、冷却器５の入口には、温度が低下した冷却水が供給される。
【００１４】
冷却器５の入口に排出弁１３が設けられ、冷却器５の出口には排出弁１４が設けられている。排出弁１３および排出弁１４が設けられている鉛直方向の位置は、冷却器５の内部に設けられた冷却水通路（冷却液通路）よりも鉛直方向下方とされている。これにより、排出弁１３および／または排出弁１４が作動し開弁すると、冷却器５の内部に設けられた冷却水通路（冷却液通路）に存在する冷却水が、重力により電池ケース４の外部に排出される。排出弁１３および排出弁１４は、２方向電磁弁であってよく、常時閉（ノーマルクローズ）タイプであることが好ましい。
【００１５】
電池ケース４の底部には、漏水センサ１５が設けられている。漏水センサ１５は、電池ケース４の底部に冷却水が存在することを検知するものである。たとえば、フロートと接点から構成され、電池ケース４の底部に漏れた冷却水の水位が電池モジュール３の底面に達する前に接点が閉じるスイッチであってよい。また、電池ケース４の底部に冷却水が存在することを、光学的に検出するものであってもよい。
【００１６】
電池ケース４の底部には、漏電センサ１６が設けられている。漏電センサ１６は、電池ケース４の内部で漏電が生じているか否かを検知するものである。たとえば、微少電流を検出可能なホール素子やフラックスゲート直流微少電流検出回路等から構成され、電池ケース４や冷却水を流れる微少電流に基づいて漏電を検出するものであってよい。
【００１７】
リザーブタンク７には、冷却水の水位を検出する水位センサ１７が設けられている。水位センサ１７は、フロート式であっても、静電容量式であっても、リザーブタンク７内の冷却水の水位を検出できるものであればよい。
【００１８】
制御装置（ＥＣＵ）１８は、排出弁１３、排出弁１４やウォータポンプ９等を制御するものであり、演算装置（ＣＰＵ（Central  Processing  Unit））、記憶装置、入出力ポート等（図示せず）を備え、記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで、各種制御が実行される。制御装置１８の入力ポートには、漏水センサ１５、漏電センサ１６、水位センサ１７の信号が入力される。制御装置１８の出力ポートからは、排出弁１３、排出弁１４、ウォータポンプ９へ制御信号が出力される。
【００１９】
図２は、制御装置１８で実行される制御を説明する概略フローチャートである。このフローチャートは、電池モジュール３が作動している（たとえば、充放電を行っている）際に、所定時間毎に繰り返し実行される。まず、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記することもある）２０では、フラグＦが１であるか否かが判断される。フラグＦの初期値は０に設定されており、否定判断され、Ｓ２１へ進む。
【００２０】
Ｓ２１では、漏水センサ１５が漏水を検知しているか否かが判断される。たとえば、漏水センサ１５がフロートと接点から構成されたスイッチの場合、接点が閉じたときに漏水を検知したと判断される。漏水が検知されない場合、否定判断されてこのルーチンを終了し、所定時間後に、再度、Ｓ２０が実行される。漏水が検知された場合、肯定判断されてＳ２２へ進む。
【００２１】
Ｓ２２では、排出弁１３、排出弁１４を作動させ、排出弁１３、排出弁１４を開弁する。排出弁１３、排出弁１４が開弁することにより、冷却器５の内部に設けられた冷却水通路（冷却液通路）内にある冷却水が電池ケース４の外部に排出される。
【００２２】
続くＳ２３では、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）９を所定時間作動する。なお、既にウォータポンプ９が作動していた場合には、ウォータポンプ９の作動を所定時間継続する。ウォータポンプ９が作動することにより、冷却器５の内部に設けられた冷却水通路（冷却液通路）内にある冷却水に加えて、配管６、リザーブタンク７、配管８、配管１０、熱交換器１２、配管１１に存在する冷却水が、排出弁１３、排出弁１４から、電池ケース４の外部に排出される。所定時間は、これらの冷却水が、排出弁１３および排出弁１４から電池ケース４の外部に排出されるのに十分な時間が設定される。ウォータポンプ９が所定時間作動し停止した後は、Ｓ２４へ進む。
【００２３】
Ｓ２４では、フラグＦ１を１に設定するとともに警報を行う。フラグＦが１に設定されると、次回以降の処理においてＳ２０で肯定判断され、Ｓ２１以降の処理を実行することなく、このルーチンを終了する。警報は、電池ケース４の内部で漏水が発生したことを、スピーカ（図示せず）から音で知らせるものでよく、図示しない表示装置に表示するものであってもよい。
【００２４】
この実施の形態によれば、漏水センサ１５が冷却器５内の冷却水通路（冷却液通路）から電池ケース４内への冷却水の漏れを検知した場合（Ｓ２１で肯定判断した場合）、排出弁１３、排出弁１４が開弁作動して、冷却水通路内の冷却水が電池ケース４の外へ排出される。これにより、冷却水通路から漏れた冷却水が電池ケース４内に大量に溜まることを抑止できる。この結果、電池モジュール３が冷却水に浸されることを回避でき、絶縁性が低下することを抑止できる。
【００２５】
また、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）９を所定時間作動して、冷却器５の内部に設けられた冷却水通路（冷却液通路）内にある冷却水に加えて、配管６、リザーブタンク７、配管８、配管１０、熱交換器１２、配管１１に存在する冷却水を、排出弁１３、排出弁１４から、電池ケース４の外部に排出する。したがって、電池システム１を循環している冷却水のほとんどが電池ケース４の外部へ排出されるため、冷却水通路から漏れた冷却水が電池ケース４内に大量に溜まることを、より確実に抑止できる。
【００２６】
〔変形例〕
上記の実施の形態では、漏水センサ１５を用いて、冷却器５内の冷却水通路（冷却液通路）から電池ケース４内への冷却水の漏れを検知していた。変形例では、水位センサ１７と漏電センサ１６を用いて、冷却器５内の冷却水通路（冷却液通路）から電池ケース４内への冷却水の漏れを検知する。
【００２７】
図３は変形例におけるフローチャートであり、図２のフローチャートにおけるＳ２１を、Ｓ２０１、Ｓ２０２に置き換えたものである。図２のフローチャートと同じステップの説明は省略する。
【００２８】
Ｓ２０１では、水位センサ１７から、リザーブタンク７における冷却水の水位を検出し、リザーブタンク７の水位が所定値を下回るか否かを判断する。電池システム１を循環している冷却水に漏れがなければ、リザーブタンク７における冷却水の水位の変化は、所定範囲内に収まるが、冷却水循環経路のどこかで冷却水の漏れが発生している場合、水位が低下して所定値を下回る。したがって、リザーブタンク７の水位が所定値を下回った場合、冷却水循環経路のどこかで冷却水の漏れが発生していると判断され、Ｓ２０２へ進む。Ｓ２０１で否定判断された場合は、ルーチンを終了し、所定時間後に、再度、Ｓ２０が実行される。
【００２９】
Ｓ２０２では、漏電センサ１６によって、電池ケース４の内部で漏電が生じているか否かを検知する。電池ケース４の内部で水漏れが発生している場合には、電池ケース４の内部で漏電が生じている可能性が高い。このため、電池ケース４の内部で漏電を検知した場合は、冷却器５内の冷却水通路（冷却液通路）から電池ケース４内への冷却水の漏れが発生していると判断し、Ｓ２２へ進む。
【００３０】
Ｓ２０２で否定判断されると、Ｓ２０３へ進んで、警報を行う。電池ケース４の内部では水漏れは発生していないが、冷却水循環経路における他の部位で霊薬水の漏れが発生している可能性が高い。したがって、漏水が発生していることを、警報する。この警報は、スピーカ（図示せず）から音で知らせるものでよく、図示しない表示装置に表示するものであってもよい。
【００３１】
この変形例によれば、漏水センサ１５を用いることなく、冷却器５内の冷却水通路（冷却液通路）から電池ケース４内への冷却水の漏れを検出することができる。
【００３２】
上記の実施の形態では、冷却器５の入口に排出弁１３を、冷却器５の出口に排出弁１４を設けているが、排出弁は１個であってもよい。また、排出弁を設ける位置は、冷却器５の入口や出口に限られず、排出弁が開弁することにより、冷却器５内部の冷却水通路（冷却液通路）に存在する冷却水が、電池ケース４の外部に排出されるのであれば、その取付位置や構成はどのようなものであってもよい。
【００３３】
上記の実施の形態では、Ｓ２３において、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）９を所定時間作動させ、冷却器５内部の冷却水通路（冷却液通路）内にある冷却水に加えて、電池システム１を循環している冷却水のほとんどを電池ケース４の外部へ排出していたが、Ｓ２３の処理を廃止してもよい。この場合、Ｓ２２において、排出弁１３、排出弁１４を開弁作動した後、ウォータポンプ９が作動している場合には、ウォータポンプ９の作動を停止させる。排出弁１３および排出弁１４が設けられている鉛直方向の位置は、冷却器５の内部に設けられた冷却水通路（冷却液通路）よりも鉛直方向下方とされている。このため、冷却器５内部の冷却水通路にある冷却水は、重力により、電池ケース４の外部に排出される。また、配管６や配管１１の内部にある冷却水が冷却器５に流れ込もうとしても、その冷却水は、冷却器５に流れ込むことなく、排出弁１３、排出弁１４から、電池ケース４の外部へ排出される。
【００３４】
電池ケース４の底部に、排出弁１３、排出弁１４と同様な排出弁を設けてもよい。排出弁１３、排出弁１４の開弁動作と同時に、電池ケース４の底部に設けた排出弁を開弁することにより、電池ケース４の底部に漏れた冷却水を、電池ケース４の外部に排出することができる。
【００３５】
上記の実施の形態では、冷却器５を電池モジュール３の底面と電池ケース４との間に設けている。このような構成を採用することにより、電池ケース４の底部と電池モジュール３の底面の間に、漏れた冷却水が貯留可能な貯液部が形成される。このため、冷却水が漏れた場合、漏れた冷却水は貯液部に貯留されるので、電池モジュール３が冷却水に浸る前に漏水センサ１５にて漏水が検知されて、排出弁１３、排出弁１４が開弁作動し、冷却器５内部の冷却水通路に存在する冷却水が電池ケース４外部に排出され、それ以降、電池ケース４の内部に冷却水が漏れることが抑止される。したがって、より確実に絶縁性が低下することを抑制できる。
【００３６】
なお、冷却器５は、電池モジュール３の側面に配置されてもよい。この場合であっても、漏水を検知した際には、排出弁１３，１４が開弁作動するので、冷却器５内部の冷却水通路（冷却液通路）に存在する冷却水が電池ケース４の外部に排出され、冷却水が電池ケース４内に大量に溜まることを抑止できる。この結果、電池モジュール３が冷却水に浸されることを回避でき、絶縁性が低下することを抑止できる。
【００３７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３８】
１  電池システム、２  単電池、３  電池モジュール、４  電池ケース、５  冷却器、６，８，１０，１１  配管、７  リザーブタンク、９  ウォータポンプ、１２  熱交換器、１３，１４  排出弁、１５  漏水センサ、１６  漏電センサ、１７  水位センサ、１８  制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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