(57)【要約】【課題】各電池に流す電流のバランス調整を簡単に実施することができる電池冷却システムを提供する。【解決手段】冷却風を当てて電池を冷却するシステムであって、第１の冷却経路内に設置された第１の電池と、第１の冷却経路と異なる第２の冷却経路内に設置された第２の電池と、第１の電池及び第２の電池の状態に基づいて、第１の冷却経路に流通させる冷却風及び第２の冷却経路に流通させる冷却風を制御する調整弁と、を備え、第１の電池と電気的に接続される第１の電気配線の少なくとも一部又は第１の電気配線と熱的に接続されるヒートパイプの少なくとも一部を、第２の冷却経路内に配設し、第２の電池と電気的に接続される第２の電気配線の少なくとも一部又は第２の電気配線と熱的に接続されるヒートパイプの少なくとも一部を、第１の冷却経路内に配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却風を当てて電池を冷却するシステムであって、
第１の冷却経路内に設置された第１の電池と、
前記第１の冷却経路と異なる第２の冷却経路内に設置された第２の電池と、
前記第１の電池及び前記第２の電池の状態に基づいて、前記第１の冷却経路に流通させる冷却風及び前記第２の冷却経路に流通させる冷却風を制御する調整弁と、を備え、
前記第１の電池と電気的に接続される第１の電気配線の少なくとも一部又は当該第１の電気配線と熱的に接続されるヒートパイプの少なくとも一部を、前記第２の冷却経路内に配設し、
前記第２の電池と電気的に接続される第２の電気配線の少なくとも一部又は当該第２の電気配線と熱的に接続されるヒートパイプの少なくとも一部を、前記第１の冷却経路内に配設した、
電池冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却風を当てて電池を冷却する電池冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池を並列接続した電池ユニットにおいて、電池の個体差や経時変化などによる抵抗値のばらつきが原因で電池の電流バランスが崩れた場合、電流バランスを戻す必要がある。この電流バランスを戻す手法として、例えば特許文献１には、並列接続した２つの電池の電流バランスが崩れた場合に、一方の電池の温度を調整するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０７３８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周知のように、電池を電気的に接続する金属材料などからなる電気配線は、温度が高いと抵抗値が大きくなり、温度が低いと抵抗値が小さくなる、という温度特性を有している。これに対して、電池の内部抵抗値は、電気配線の抵抗値と逆の温度特性を示し、電池温度が高いと抵抗値が小さくなり、電池温度が低いと抵抗値が大きくなる。
【０００５】
このため、例えば図５に示すように、並列接続した２つの電池１１０及び１２０を冷却用のダクト３００内に設置した構造を有する電池冷却システム１００において、電池の電流バランスが崩れた場合、電池１２０よりも電流が多く流れている電池１１０を電気配線２１０ｄと共に冷却してしまうと、電池１１０の内部抵抗値は大きくなるが電気配線２１０ｄの抵抗値が小さくなってしまう。よって、このような冷却手法では、電池１１０の内部抵抗値と電気配線２１０ｄの抵抗値とによる合計抵抗値の変化が小さくなって、各電池に流す電流のバランス調整が難しいという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、各電池に流す電流のバランス調整を簡単に実施することができる電池冷却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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、冷却風を当てて電池を冷却するシステムであって、第１の冷却経路内に設置された第１の電池と、第１の冷却経路と異なる第２の冷却経路内に設置された第２の電池と、第１の電池及び第２の電池の状態に基づいて、第１の冷却経路に流通させる冷却風及び第２の冷却経路に流通させる冷却風を制御する調整弁と、を備え、第１の電池と電気的に接続される第１の電気配線の少なくとも一部又は第１の電気配線と熱的に接続されるヒートパイプの少なくとも一部を、第２の冷却経路内に配設し、第２の電池と電気的に接続される第２の電気配線の少なくとも一部又は第２の電気配線と熱的に接続されるヒートパイプの少なくとも一部を、第１の冷却経路内に配設した、ことを特徴とする。
【０００８】
この一態様のシステムでは、第１の冷却経路内に設置された第１の電池と電気的に接続される第１の電気配線などの少なくとも一部を第２の冷却経路内に配設し、また第２の冷却経路内に設置された第２の電池と電気的に接続される第２の電気配線などの少なくとも一部を第１の冷却経路内に配設した、クロス配線構造を採用している。
【０００９】
このようなクロス配線構造により、一方の電池に流れる電流が他方の電池に流れる電流よりも多くなって電流バランスが崩れた場合には、調整弁を制御して一方の冷却経路のみに冷却風を送り込むことだけで、一方の電池の温度低下（内部抵抗値の上昇）と、他方の電池の電気配線温度低下（配線抵抗値の低下）とを、同時に実行できる。これにより、一方の電池は電流が減少する方向に変化し、他方の電池は電流が増加する方向に変化するので、各々の電池に流れる電流をバランスが保たれる方向へ制御することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の電池冷却システムによれば、各電池に流す電流のバランス調整を簡単に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る電池冷却システムの概略構成例を説明する要部透視図
【図２】本実施形態に係る電池冷却システムが実行する電流バランス処理の手順を示すフローチャート
【図３】電流バランス処理が実行された一例を具体的に説明する図
【図４Ａ】実施形態に係る他の電池冷却システムの概略構成例を説明する要部透視図
【図４Ｂ】実施形態に係る他の電池冷却システムの概略構成例を説明する要部透視図
【図４Ｃ】実施形態に係る他の電池冷却システムの概略構成例を説明する要部透視図
【図５】従来の電池冷却システムの概略構成例を説明する要部透視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［概要］
本発明の電池冷却システムは、第１の冷却経路内に設置された第１の電池に接続される第１の電気配線の一部を第２の冷却経路内に配設し、また第２の冷却経路内に設置された第２の電池と接続される第２の電気配線の一部を第１の冷却経路内に配設する。この構造により、電流バランスが崩れた場合には、一方の冷却経路のみに冷却風を送り込むことだけで、一方の電池の温度低下と他方の電池の電気配線温度低下とを、同時に実行できる。従って、一方の電池は電流が減少する方向に変化し、他方の電池は電流が増加する方向に変化するので、各電池に流れる電流をバランスが保たれる方向へ制御できる。
【００１３】
［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電池冷却システム１の概略構成例を説明する要部透視図である。図１における本実施形態に係る電池冷却システム１は、並列に接続された第１の電池１１及び第２の電池１２と、ダクト３０と、調整弁４０と、ファン５０と、を備えている。
【００１４】
なお、本発明の電池冷却システム１は、並列に接続された第１の電池１１及び第２の電池１２による組を複数直列及び／又は並列に備えていてもよい。複数の組を直列及び／又は並列に備えている場合でも、各組における第１の電池１１及び第２の電池１２を以降に説明するように構成及び制御することで、本発明の有用な効果を奏することができる。
【００１５】
ダクト３０は、第１の電池１１及び第２の電池１２の両方又は一方を冷却するための冷却風を流通させる電池冷却用の管である。このダクト３０は、上流位置Ｕから下流位置Ｄまでの区間において、１つの冷却経路が第１の冷却経路３１と第２の冷却経路３２とに分岐する構造を有している。
【００１６】
ファン５０は、ダクト３０内の所定の位置に設けられ、回転することによってダクト３０内を流通させる冷却風を発生させることができる装置である。図１では、ダクト３０が第１の冷却経路３１と第２の冷却経路３２とに分岐する上流位置Ｕの手前に、ファン５０が設けられた例を示している。
【００１７】
第１の電池１１及び第２の電池１２は、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。第１の電池１１は、ダクト３０の第１の冷却経路３１内に設置される。第２の電池１２は、ダクト３０の第２の冷却経路３２内に設置される。これら第１の電池１１及び第２の電池１２は、単電池で構成されてもよいし、複数の単電池を直列に接続した組電池で構成されてもよい。
【００１８】
第１の電池１１は、例えば、銅などの導電性材料からなる第１の電気配線２１ｕ及び２１ｄを介して、自電池の電力を利用する所定の装置（図示せず）と電気的に接続されている。第１の電気配線２１ｕ及び２１ｄの少なくとも一部は、第２の冷却経路３２内に配設している。図１では、第１の冷却経路３１と第２の冷却経路３２とが合流する下流位置Ｄ側に引き出されている第１の電気配線２１ｄの一部を、第２の冷却経路３２内に配設した例を示している。これ以外にも、上流位置Ｕ側に引き出されている第１の電気配線２１ｕの一部を第２の冷却経路３２内に配設してもよい。
【００１９】
第２の電池１２は、例えば、銅などの導電性材料からなる第２の電気配線２２ｕ及び２２ｄを介して、自電池の電力を利用する所定の装置（図示せず）と電気的に接続されている。第２の電気配線２２ｕ及び２２ｄの少なくとも一部は、第１の冷却経路３１内に配設している。図１では、第１の冷却経路３１と第２の冷却経路３２とが合流する下流位置Ｄ側に引き出されている第２の電気配線２２ｄの一部を、第１の冷却経路３１内に配設した例を示している。これ以外にも、上流位置Ｕ側に引き出されている第２の電気配線２２ｕの一部を第１の冷却経路３１内に配設してもよい。
【００２０】
調整弁４０は、ダクト３０が第１の冷却経路３１と第２の冷却経路３２とに分岐する上流位置Ｕに設けられる。この調整弁４０は、所定の制御装置（図示せず）によって第１の電池１１及び第２の電池１２の状態に基づいて制御され、第１の冷却経路３１に流通させる冷却風及び第２の冷却経路３２に流通させる冷却風を調整することを行う。第１の電池１１及び第２の電池１２の状態とは、例えば、第１の電池１１に流れる電流と第２の電池１２に流れる電流とが、予め定めた電流バランスを保っているか否かの状態をいう。この調整弁４０の制御については、以下に詳細に説明する。
【００２１】
［制御］
図２は、本実施形態に係る電池冷却システム１が実行する電流バランス処理の手順を示すフローチャートである。この電流バランス処理は、電池冷却システム１が稼働している間、繰り返して実行される。
【００２２】
ステップＳ２１：第１の電池１１に流れる第１の電流と第２の電池１２に流れる第２の電流との差分が、所定の閾値を超えたか否かが判断される。この閾値は、電流バランス処理を実行すべきかどうかを判断するための基準値であり、電池冷却システム１に要求される仕様などに応じて適切に定めることができる。２つの電流の差分が閾値を超えた場合は（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に処理が進む。一方、２つの電流の差分が閾値を超えなかった場合は（Ｓ２１、Ｎｏ）、ステップＳ２５に処理が進む。
【００２３】
ステップＳ２２：第１の電池１１に流れる第１の電流と、第２の電池１２に流れる第２の電流の、どちらが大きいかが判断される。第１の電流が大きい場合は（Ｓ２２、Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に処理が進む。第２の電流が大きい場合は（Ｓ２２、Ｎｏ）、ステップＳ２４に処理が進む。
【００２４】
ステップＳ２３：調整弁４０の位置が制御されて、第２の冷却経路３２が閉じられる。これにより、第１の冷却経路３１だけに冷却風が送られるようになる。調整弁４０の位置が制御されると、ステップＳ２１に処理が戻る。
【００２５】
ステップＳ２４：調整弁４０の位置が制御されて、第１の冷却経路３１が閉じられる。これにより、第２の冷却経路３２だけに冷却風が送られるようになる。調整弁４０の位置が制御されると、ステップＳ２１に処理が戻る。
【００２６】
ステップＳ２５：調整弁４０が中立位置に制御される。この中立位置では、第１の冷却経路３１と第２の冷却経路３２との両方に冷却風が送られるようになる。調整弁４０の位置が制御されると、ステップＳ２１に処理が戻る。
【００２７】
図３は、電池冷却システム１において電流バランス処理が実行された一例を具体的に説明する図である。図３では、第１の電池１１に流れる電流が第２の電池１２に流れる電流よりも閾値を超えて多くなり、電流バランスが崩れた場合を例示している。
【００２８】
この場合には、第１の電池１１に流れる電流を少なくする必要があるため、第２の冷却経路３２を閉じる位置に調整弁４０が制御されて、第１の冷却経路３１だけに冷却風が送り込まれる。第１の冷却経路３１に送り込まれた冷却風は、第１の電池１１に当たって電池温度を低下させて、内部抵抗値を大きくさせる。この冷却風は、第１の電池１１の下流側に接続された第１の電気配線２１ｄにはほとんど当たらないため、第１の電気配線２１ｄの温度は低下せず抵抗値も小さくならない。一方、第２の電池１２の下流側に接続された第２の電気配線２２ｄには当たるので、第２の電気配線２２ｄの温度が低下して抵抗値が小さくなる。
【００２９】
この温度制御により、第１の電池１１側は電気経路の抵抗値が大きくなって電流が減少する方向に変化し、第２の電池１２側は電気経路の抵抗値が小さくなって電流が増加する方向に変化する。従って、第１の電池１１に流れる電流及び第２の電池１２に流れる電流を、電流バランスが保たれる方向へ制御することができる。
【００３０】
なお、図３の例では、冷却風は、第１の電池１１の上流側に接続された第１の電気配線２１ｕにも当たることになる。これに関しては、例えば、第１の電気配線２１ｕの冷却風に当たる長さを、第１の電気配線２１ｄの冷却風に当たる長さに比べて十分に短くしておくことなどによって、第１の電池１１による抵抗値の影響を抑えることが可能である。
【００３１】
［作用・効果］
上述したように、本発明の一実施形態に係る電池冷却システム１によれば、第１の冷却経路３１内に設置された第１の電池１１と電気的に接続される第１の電気配線２１ｄの少なくとも一部を、第２の冷却経路３２内に配設する。また、第２の冷却経路３２内に設置された第２の電池１２と電気的に接続される第２の電気配線２２ｄの少なくとも一部を、第１の冷却経路３１内に配設する。すなわち、第１の電気配線２１ｄと第２の電気配線２２ｄとを、クロス配線させている。
【００３２】
このクロス配線により、例えば、第１の電池１１に流れる電流が第２の電池１２に流れる電流よりも多くなって電流バランスが崩れた場合には、調整弁４０を制御して第１の冷却経路３１のみに冷却風を送り込むことだけで、第１の電池１１における電池温度の低下と、第２の電池１２における第２の電気配線２２ｄの温度低下とを、同時に実行できる。つまり、第１の電池１１の内部抵抗値を上昇させると同時に、第２の電池１２に接続された第２の電気配線２２ｄの抵抗値を低下させることができる。なお、第２の電池１２に流れる電流が第１の電池１１に流れる電流よりも多くなって電流バランスが崩れた場合も、同様に実施可能である。
【００３３】
これにより、第１の電池１１は電流が減少する方向に変化し、第２の電池１２は電流が増加する方向に変化するので、各々の電池に流れる電流をバランスが保たれる方向へ制御することができる。よって、本電池冷却システムによれば、１つの調整弁４０及び１つのファン５０を用いて冷却風を送り込む方向を制御するだけで、各電池に流す電流のバランス調整を簡単に実施することができる。
【００３４】
［変形例］
図４Ａは、本発明の一実施形態に係る他の電池冷却システム２の概略構成例を説明する要部透視図である。図４Ａに示す電池冷却システム２は、第１の電気配線２１ｄと第２の電気配線２２ｄとをクロス配線する構造を、第１の冷却経路３１と第２の冷却経路３２とを下流側でクロスさせることによって実現している。このような構造でも、一方の電池と他方の電気配線とを同時に冷却できるので、上述した本発明の有用な効果を奏することができる。
【００３５】
図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る他の電池冷却システム３の概略構成例を説明する要部透視図である。図４Ｂに示す電池冷却システム３は、第１の電気配線２１ｄと第２の電気配線２２ｄとを単純にクロス配線するだけでなく、それぞれ第２の電池１２と第１の電池１１とに熱的に接触させることによって実現している。このような構造でも、一方の電池と他方の電気配線とを同時に冷却でき、かつ、一方の電気配線は他方の電池の熱で加温されるので、上述した本発明の有用な効果をより奏することができる。
【００３６】
図４Ｃは、本発明の一実施形態に係る他の電池冷却システム４の概略構成例を説明する要部透視図である。図４Ｃに示す電池冷却システム４は、第１の電気配線２１ｄと第２の電気配線２２ｄとをクロス配線するのではなく、熱輸送手段の１つであるヒートパイプを用いて、第１の電気配線２１ｄと熱的に接続される第１のヒートパイプ６１と第２の電気配線２２ｄと熱的に接続される第２のヒートパイプ６２とを、クロス配線している。好ましくは、第１のヒートパイプ６１は、第２の冷却経路３２に配設しかつ第２の電池１２と熱的に接触し、第２のヒートパイプ６２は、第１の冷却経路３１に配設しかつ第１の電池１１と熱的に接触している。このような構造では、一方の電池の冷却と同時に、一方の電気配線をヒートパイプを介して他方の電池の熱によって加温することができるので、上述した本発明の有用な効果を奏することができる。
【００３７】
なお、上述した各実施形態に係る電池冷却システム１乃至４を実現するためには、各々の電気配線やヒートパイプをダクト３０の壁面を貫通させて引き回す必要があるが、この引き回しの手法については、周知されている一般的な技術を用いればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、冷却風を当てて電池を冷却する電池冷却システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１、２、３、４、１００  電池冷却システム
１１、１２、１１０、１２０  電池
２１ｕ、２１ｄ、２２ｕ、２２ｄ、２１０ｄ  電気配線
３０、３００  ダクト
３１、３２  冷却経路
４０  調整弁
５０  ファン
６１、６２  ヒートパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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