(57)【要約】【課題】充／放電操作過程における発熱による悪影響を防ぎ、耐久性に富む高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールを提供すること。【解決手段】ケース１０が内部に設けられたチャンバ１１と、チャンバ１１に連通された入口１２と出口１３を備え、電解液２０がチャンバ１１内に充填され、パッケージされていないバッテリーセル３０が、チャンバ１１内に配置されて電解液２０に浸漬され、ケース１０の外部に配置された第１電極２１及び第２電極２２が、それぞれバッテリーセル３０の正極及び負極に電気的に接続され、熱交換装置４０が、ケース１０の入口１２と出口１３に連接され、チャンバ１１と共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に出口１３を通じて電解液２０をチャンバ１１から出した後、電解液の温度を低下させ、降温後の電解液２０を入口１２からチャンバ１１に戻す。【選択図】図１
2019121538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールであって、ケースと、電解液と、パッケージされていないバッテリーセルと、熱交換装置を含み、
前記ケースが内部に設けられたチャンバと、前記チャンバに連通された入口と出口を備え、
前記電解液が、前記チャンバ内に充填され、前記チャンバの前記入口を介して前記チャンバに進入し、前記チャンバの前記出口を介して前記チャンバから出すことができ、
前記パッケージされていないバッテリーセルが、前記ケースの前記チャンバ内に配置され、かつ前記電解液に浸漬され、前記ケースの外部に配置された第１電極が前記バッテリーセルの正極に電気的に接続され、前記ケースの外部に配置された第２電極が前記バッテリーセルの負極に電気的に接続され、
前記熱交換装置が、前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記チャンバと共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻す、
ことを特徴とする、高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール。
【請求項２】
前記ケースが剛性または軟性の容器であることを特徴とする、請求項１に記載の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール。
【請求項３】
さらにキャリア濃度自動平衡装置を含み、前記キャリア濃度自動平衡装置が、前記電解液のキャリア濃度を検出する検出器と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第１容器と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第２容器と、前記第１容器と前記第２容器、前記チャンバに連結され、前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を選択的に前記チャンバに補充する輸送器と、前記検出器と前記輸送器に電気的に接続され、前記検出器が検出して取得した前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度に基づき、前記輸送器を制御して前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を前記チャンバに補充させる制御回路と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール。
【請求項４】
さらに充電装置を含み、前記充電装置が外部電源、前記第１電極、前記第２電極に電気的に接続され、前記充電装置は前記外部電源が提供する電力を使用して前記バッテリーセルに対して充電を行うことを特徴とする、請求項１または３に記載の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール。
【請求項５】
前記熱交換装置が、熱交換器と、ポンプ（ｐｕｍｐ）を含み、前記熱交換器と前記ポンプが、管路を介して前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記ポンプが循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記熱交換器で前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻すことを特徴とする、請求項１に記載の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール。
【請求項６】
前記熱交換装置が充電ステーションに配置され、前記充電ステーションが充電ガンを備え、前記充電ガンに第１管ジョイントと第２管ジョイントが設置され、前記第１管ジョイントが前記ケースの前記入口に連接され、前記第２管ジョイントが前記ケースの前記出口に連接され、前記熱交換装置の熱交換器の熱交換媒体入口と出口が充電ステーションの充電ガンの第１管ジョイントと第２管ジョイントに連接される、ことを特徴とする、請求項５に記載の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール。
【請求項７】
車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置であって、ケースと、電解液と、パッケージされていないバッテリーセルと、熱交換装置と、充電装置を含み、
前記ケースが内部に設けられたチャンバと、前記チャンバに連通された入口と出口を備え、
前記電解液が、前記チャンバ内に充填され、前記チャンバの前記入口を介して前記チャンバに進入し、前記チャンバの前記出口を介して前記チャンバから出すことができ、
前記パッケージされていないバッテリーセルが、前記ケースの前記チャンバ内に配置され、かつ前記電解液に浸漬され、前記ケースの外部に配置された第１電極が前記バッテリーセルの正極に電気的に接続され、前記ケースの外部に配置された第２電極が前記バッテリーセルの負極に電気的に接続され、
前記熱交換装置が、前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記チャンバと共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻し、
前記充電装置が、外部電源、前記第１電極、前記第２電極に電気的に接続され、前記外部電源が提供する電力を使用して前記バッテリーセルに対して充電を行う、
ことを特徴とする、車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【請求項８】
前記ケースが剛性または軟性の容器であることを特徴とする、請求項７に記載の車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【請求項９】
前記熱交換装置が、熱交換器と、ポンプを含み、前記熱交換器と前記ポンプが、管路を介して前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記ポンプが循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記熱交換器で前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻すことを特徴とする、請求項７に記載の車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【請求項１０】
前記熱交換器が車両の前側位置に設置され、空冷または水冷により前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を入口から前記チャンバ内に戻すことを特徴とする、請求項９に記載の車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【請求項１１】
前記熱交換装置が充電ステーションに配置され、前記充電ステーションが充電ガンを備え、前記充電ガンに第１管ジョイントと第２管ジョイントが設置され、前記第１管ジョイントが前記ケースの前記入口に連接され、前記第２管ジョイントが前記ケースの前記出口に連接され、前記熱交換装置の熱交換器の熱交換媒体入口と出口が充電ステーションの充電ガンの第１管ジョイントと第２管ジョイントに連接される、ことを特徴とする、請求項９に記載の車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【請求項１２】
さらに前記充電ステーションに配置されたキャリア濃度自動平衡装置を含み、前記キャリア濃度自動平衡装置が、前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度を検出する検出器と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第１容器と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第２容器と、前記第１容器と前記第２容器に連結され、かつ前記第１管ジョイントと前記第２管ジョイントを通じて前記チャンバに連結され、前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を選択的に前記チャンバに補充する輸送器と、前記検出器と前記輸送器に電気的に接続され、前記検出器が検出して取得した前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度に基づき、前記輸送器を制御して前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を前記チャンバに補充させる制御回路と、を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【請求項１３】
さらにキャリア濃度自動平衡装置を含み、前記キャリア濃度自動平衡装置が、前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度を検出する検出器と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第１容器と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第２容器と、前記第１容器と前記第２容器、前記チャンバに連結され、前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を選択的に前記チャンバに補充する輸送器と、前記検出器と前記輸送器に電気的に接続され、前記検出器が検出して取得した前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度に基づき、前記輸送器を制御して前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を前記チャンバに補充させる制御回路と、を含むことを特徴とする、請求項７に記載の車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【請求項１４】
前記充電装置が充電ステーションに設置され、かつ前記充電装置の外部電源とする電気幹線に接続される、ことを特徴とする、請求項７に記載の車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【請求項１５】
前記充電装置が前記車両に設置され、かつ前記車両の発電機に電気的に接続され、前記発電機を外部電源とする、ことを特徴とする、請求項７に記載の車両の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の温度制御の分野に関し、特に、電解液を冷却液とする高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料のガソリンやディーゼル油を使用する車両が引き起こす汚染（大気汚染など）の問題を緩和するために、すでに電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッドカー（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッドカー（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  ＨＥＶ）が今後の自動車の発展趨勢となりつつある。
一般に、自動車に使用する駆動用バッテリーには、多くの単電池（ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｅｌｌ）が含まれ、これはバッテリーセルと呼ばれている。駆動用バッテリーに大量に使用されているバッテリーセルの多くはリチウムイオン電池（ＬＩＢ）であり、通常、複数個のパッケージ済みのバッテリーセルが相互に直列／並列接続された後、さらにパッケージされてバッテリーモジュール／バッテリーパックを構成している。
自動車に必要な電力に基づき、通常複数のバッテリーモジュール／バッテリーパックが使用され、これらのバッテリーモジュール／バッテリーパックの中には数千個のバッテリーセルが含まれる。
【０００３】
これら電力を使用する自動車が避けて通ることのできない技術的問題として、駆動用バッテリーの充／放電操作過程における発熱の問題がある。温度は駆動用バッテリーの寿命と安全性に影響する重要な要因であり、バッテリー温度が高すぎるとバッテリー内部の副反応が激しくなり、バッテリーの寿命が短縮され、重度の場合、熱暴走でバッテリーの発火や爆発などの安全性に関わる問題を引き起こすことがある。
リチウムイオン電池の適した動作温度は２５℃〜４０℃の間である。このため、駆動用バッテリーの温度管理が研究の重点となっている。
【０００４】
電気自動車など多くのアプリケーションにおいては高出力の電池および（または）キャパシタシステムが必要とされる。
適正な温度管理を行うために、パッケージしたバッテリー及び（または）キャパシタユニットの周囲に、例えば空気、液体または固体の類の冷却媒質を使用する以外、現在いかなる方法もない。
【０００５】
既知のリチウムイオン電池を使用した駆動用バッテリーの温度制御方法としては、空冷、液冷と相変化材料（ＰＣＭ）冷却の３種類がある。
例えば、特許文献１は、空冷方式の放熱を使用したバッテリーモジュールを提示しており、これは複数のプレート型バッテリーセルの間の２つまたはそれ以上のインターフェイスに放熱部材を配置し、放熱部材を通過する空気を冷却剤として使用している。
また、特許文献２には、バッテリーパックと、熱交換システムと、温度制御装置を含み、熱交換システムが、熱交換器と、冷却液循環管路と、冷媒循環管路を含む電池温度制御システムが開示されている。このシステムは空気ではなく冷却液を媒質として利用し、かつ熱交換の方式を採用して電池に対して冷却または加熱を行う。
さらに、特許文献３に記載の「バッテリー冷却に用いるバッテリー及び（または）キャパシタモジュール」は、相変化材料を冷却剤として使用するバッテリー放熱技術を提示しており、基本的にはコンプレッサとコンデンサを採用した冷却システムに冷却剤（例えばエチレングリコール）または冷媒（例えばＲ−１１とＲ１３４Ａ）を使用して冷却剤としている。
【０００６】
上述の数種の従来技術は、基本的にはバッテリー／キャパシタパック外部に冷却モジュールを確立している。これらすべての技術はバッテリー及び（または）キャパシタ電池／モジュール周囲の冷却構造を改善するか、異なる材料をバッテリー／キャパシタモジュール外部の冷却パネルまたは放熱アセンブリに使用することに重点を置いている。また、これらの従来技術はバッテリー／キャパシタと冷却システムを２つの独立した部分に分けている。
このようなバッテリーと冷却部分を分離した構造は、バッテリーに対する冷却効果に限りがある。その原因は、一般的なリチウムイオン電池は主にアノード（Ａｎｏｄｅ、例えばグラファイト）、カソード（Ｃａｔｈｏｄｅ、例えばリチウム）、電解質と、セパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）で構成されており、電解質はほとんどのバッテリーにおいて通常液体であり、電解液とも呼ばれるが、酸化と湿気の原因を防止するために、電極、電解質及び必要なセパレータは永久密封されたパックの中にパッケージされ、パッケージ材料も熱伝導を減少し、電解液が直接熱を伝導する機会を排除してしまうためである。
前述の従来技術による冷却方法はいずれもバッテリーモジュール／バッテリーパックの外の温度を下げるために用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第２０１１０５９３４７号明細書
【特許文献２】中華人民共和国特許第ＣＮ２０２０７６３８６Ｕ号明細書
【特許文献３】米国特許第２０１００２７９１５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、充／放電操作過程における発熱による悪影響を防ぎ、耐久性に富む高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールは、ケースと、電解液と、パッケージされていないバッテリーセルと、熱交換装置を含み、前記ケースが内部に設けられたチャンバと、前記チャンバに連通された入口と出口を備え、前記電解液が、前記チャンバ内に充填され、前記チャンバの前記入口を介して前記チャンバに進入し、前記チャンバの前記出口を介して前記チャンバから出すことができ、前記パッケージされていないバッテリーセルが、前記ケースの前記チャンバ内に配置され、かつ前記電解液に浸漬され、前記ケースの外部に配置された第１電極が前記バッテリーセルの正極に電気的に接続され、前記ケースの外部に配置された第２電極が前記バッテリーセルの負極に電気的に接続され、前記熱交換装置が、前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記チャンバと共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻す。
【００１０】
前記ケースは剛性または軟性の容器である。
好ましい実施例において、さらにキャリア濃度自動平衡装置を含み、前記キャリア濃度自動平衡装置が、前記電解液のキャリア濃度を検出する検出器と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第１容器と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第２容器と、前記第１容器と前記第２容器、前記チャンバに連結され、前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を選択的に前記チャンバに補充する輸送器と、前記検出器と前記輸送器に電気的に接続され、前記検出器が検出して取得した前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度に基づき、前記輸送器を制御して前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を前記チャンバに補充させる制御回路と、を含む。
【００１１】
さらに好ましい実施例において、充電装置を含み、前記充電装置が外部電源、前記第１電極、前記第２電極に電気的に接続され、前記充電装置は前記外部電源が提供する電力を使用して前記バッテリーセルに対して充電を行う。
好ましい構造として、前記熱交換装置が、熱交換器と、ポンプ（ｐｕｍｐ）を含み、前記熱交換器と前記ポンプが、管路を介して前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記ポンプが循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記熱交換器で前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻す。
好ましい構造として、前記熱交換装置が充電ステーションに配置され、前記充電ステーションが充電ガンを備え、前記充電ガンに第１管ジョイントと第２管ジョイントが設置され、前記第１管ジョイントが前記ケースの前記入口に連接され、前記第２管ジョイントが前記ケースの前記出口に連接され、前記熱交換装置の熱交換器の熱交換媒体入口と出口が充電ステーションの充電ガンの第１管ジョイントと第２管ジョイントに連接される。
【００１２】
本発明の車両用の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置は、ケースと、電解液と、パッケージされていないバッテリーセルと、熱交換装置と、充電装置を含み、前記ケースが内部に設けられたチャンバと、前記チャンバに連通された入口と出口を備え、前記電解液が、前記チャンバ内に充填され、前記チャンバの前記入口を介して前記チャンバに進入し、前記チャンバの前記出口を介して前記チャンバから出すことができ、前記パッケージされていないバッテリーセルが、前記ケースの前記チャンバ内に配置され、かつ前記電解液に浸漬され、前記ケースの外部に配置された第１電極が前記バッテリーセルの正極に電気的に接続され、前記ケースの外部に配置された第２電極が前記バッテリーセルの負極に電気的に接続され、前記熱交換装置が、前記ケースの前記入口と前記出口に連接され、前記チャンバと共同で密閉された流体循環空間を構成し、循環的に前記出口を通じて前記電解液を前記チャンバから出した後、前記チャンバから出た前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を前記入口から前記チャンバに戻し、前記充電装置が、外部電源、前記第１電極、前記第２電極に電気的に接続され、前記外部電源が提供する電力を使用して前記バッテリーセルに対して充電を行う。
【００１３】
好ましい構造として、前記熱交換装置の熱交換器が車両の前側位置に設置され、空冷または水冷により前記電解液の温度を低下させ、降温後の前記電解液を入口から前記チャンバ内に戻す。
好ましい構造として、前記熱交換装置が充電ステーションに配置され、前記充電ステーションが充電ガンを備え、前記充電ガンに第１管ジョイントと第２管ジョイントが設置され、前記第１管ジョイントが前記ケースの前記入口に連接され、前記第２管ジョイントが前記ケースの前記出口に連接され、前記熱交換装置の熱交換器の熱交換媒体入口と出口が充電ステーションの充電ガンの第１管ジョイントと第２管ジョイントに連接される。
【００１４】
さらにキャリア濃度自動平衡装置を含み、前記キャリア濃度自動平衡装置が、前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度を検出する検出器と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第１容器と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第２容器と、前記第１容器と前記第２容器に連結され、かつ前記第１管ジョイントと前記第２管ジョイントを通じて前記チャンバに連結され、前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を選択的に前記チャンバに補充する輸送器と、前記検出器と前記輸送器に電気的に接続され、前記検出器が検出して取得した前記チャンバ内の前記電解液のキャリア濃度に基づき、前記輸送器を制御して前記第１容器内の高キャリア濃度の前記電解液または前記第２容器内の低キャリア濃度の前記電解液を前記チャンバに補充させる制御回路と、を含む。
【００１５】
前記熱交換装置が充電ステーションに配置されている場合、前記キャリア濃度自動平衡装置も前記充電ステーションに配置されることがある。
好ましい構造として、前記充電装置が充電ステーションに設置され、かつ前記外部電源である電気幹線に接続される。
別の好ましい構造として、前記充電装置が前記車両に設置され、かつ前記車両の発電機に電気的に接続され、前記発電機を外部電源とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果は次のとおりである。電解液を高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの冷却液とし、パッケージされていないバッテリーセル（アノード／セパレータ／カソードで構成される）がケースのチャンバ内にパッケージされ、冷却液とする電解液をチャンバに出入させることができ、バッテリーの充電／放電時、バッテリーセルが発生する熱量が電解液と一緒に熱交換器に運ばれて冷却されるので、電解液によりパッケージされていないバッテリーセルを直接内部から冷却し、この結果、高い冷却効果が得られ、高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの充／放電操作過程における発熱の問題を解决でき、バッテリー及び（または）キャパシタシステムの寿命を延長することもできる。
また、前記キャリア濃度自動平衡装置を設けると、パッケージされていないバッテリーセルの電極の安定したキャリア濃度を維持させ、リチウムイオンのキャリアの減少によるサイクル寿命中のバッテリー減衰を減少し、バッテリーまたはキャパシタモジュールの寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１を示す高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの概略図である。
【図２】本発明の実施例２を示す高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの概略図である。
【図３】本発明の実施例３を示す高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの概略図である。
【図４】本発明の実施例に係るケースの斜視図である。
【図５】本発明の実施例に係る充電装置の斜視図である。
【図６】本発明の実施例に係る車両の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１を示す高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの概略図である。
実施例１の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールは、ケース１０と、電解液２０と、パッケージされていないバッテリーセル３０（ｕｎｐａｃｋｅｄ  ｃｅｌｌｓ）と、熱交換装置４０を含む。
【００１９】
ケース１０は内部にチャンバ１１を備え、かつチャンバ１１の内部に連通された入口１２と出口１３が設けられる。ケース１０は剛性または軟性の容器とすることができる。
電解液２０はチャンバ１１内に充填され、チャンバ１１の入口１２からチャンバ１１に進入し、チャンバ１１の出口１３から出ることができる。
パッケージされていないバッテリーセル３０（一般にカソード／セパレータ／カソードで構成される）は、直列及び／または並列の形式で存在し、ケース１０のチャンバ１１内に配置され、バッテリーセル３０が電解液２０に浸漬される。バッテリーセル３０の負極がケース１０の外部に配置された第１電極２１に電気的に接続され、バッテリーセル３０の正極がケース１０の外部に配置された第２電極２２に電気的に接続される。
【００２０】
熱交換装置４０はケース１０の入口１２と出口１３、チャンバ１１に連接され、共同で１つの密閉された流体循環空間を構成する。熱交換装置４０は循環的に出口１３を通じて電解液２０をチャンバ１１から出した後、チャンバ１１から出た電解液２０の温度を低下させ、降温後の電解液２０を入口１２からチャンバに戻す。
【００２１】
熱交換装置４０は、熱交換器４１と、ポンプ４２（ｐｕｍｐ）を含み、熱交換器４１とポンプ４２は管路を介してケース１０の入口１２と出口１３に連接される。バッテリーセル３０が充電／放電時に生成する熱量がまず電解液２０によって吸収され、ポンプ４２が循環的に熱量を吸収した電解液２０をチャンバ１１の出口１３から出した後、熱交換器４１によりチャンバ１１を出た電解液２０の温度を低下させ、降温後の電解液２０を入口１２からチャンバ１１に戻す。冷却液とする電解液２０は密封軟質／硬質管を通じてチャンバ１１から出入させることができる。
バッテリーの充電／放電時、熱交換器４１が連接されているため、バッテリーセル３０が発生する熱量を電解液２０と一緒にチャンバ１１の外部の熱交換器４１に運ぶことができる。
これにより、高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールの充／放電操作過程における発熱の問題を解决でき、バッテリー及び（または）キャパシタシステムの寿命を延長することもできる。
【００２２】
図２は、本発明の実施例２を示す。
実施例２の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールは、さらに、キャリア濃度自動平衡装置５０を含み、チャンバ内の電解液２０のキャリア濃度を検出し、比較的低いキャリア濃度が検出された場合、高濃度の同じ電解液をチャンバ１１または熱交換器４１内に注入して補充することができる。このため、パッケージされていないバッテリーセル３０の電極の安定したキャリア濃度を維持し、リチウムイオンの減少によるサイクル寿命中のバッテリー減衰を減少するとともに、バッテリーまたはキャパシタモジュールの寿命延長を補助することができる。
【００２３】
キャリア濃度自動平衡装置５０は、電解液２０のキャリア濃度を検出する検出器５３と、高キャリア濃度の電解液を貯蔵する第１容器５１と、低キャリア濃度の電解液を貯蔵する第２容器５２と、第１容器５１と第２容器５２、チャンバ１１または熱交換器４１に連接され、選択的に第１容器５１内の高キャリア濃度の電解液、または第２容器５２内の低キャリア濃度の電解液を電解液２０に補充する輸送器５４と、検出器５３と輸送器５４に電気的に接続され、検出器５３による検出で取得した電解液２０のキャリア濃度に基づき、輸送器５４を制御して第１容器５１内の高キャリア濃度の電解液、または第２容器５２内の低キャリア濃度の電解液を電解液２０に補充させる制御回路５５を含み、例えば管路を通じて輸送器５４をチャンバ１１または熱交換器４１に連接させる方法で、熱交換器４１またはチャンバ１１の位置から電解液２０に対してキャリアの補充と平衡調節を行う。
【００２４】
図３は、本発明の実施例３を示す。
実施例３の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールは、さらに充電装置６０を含む。
充電装置６０は、外部電源Ｐ、第１電極２１、第２電極２２に電気的に接続され、外部電源が提供する電力を使用してバッテリーセル３０に対して充電を行う。
【００２５】
本発明は、車両に使用する高出力（ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ）バッテリーモジュールを提供することができる。本発明の好ましい実施例において、チャンバ１１内に複数のバッテリーセル３０が配置され、これらバッテリーセル３０は相互に直列接続及び／または並列接続され、バッテリーセル３０の負極と第１電極２１が電気的に接続され、バッテリーセル３０の正極と第２電極２２が電気的に接続されて、１つのバッテリーモジュール、またはバッテリーパック（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｐａｃｋ）が構成される。
１台の車両には複数のバッテリーモジュール／バッテリーパックが必要な場合があるが、管路を利用してこれらバッテリーモジュール／バッテリーパックの入口１２と出口１３を熱交換装置４０の管路と連接するだけで密閉された流体循環空間を構成でき、同様にバッテリーセル３０に対して冷却を行う効果が得られる。
【００２６】
理解されるべきは、バッテリーセル３０は、同様に電気エネルギーの貯蔵に用いる高出力キャパシタ（ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）で置換でき、その他高出力の電力を必要とする設備に応用することができる点である。
【００２７】
図４に示すように、ケース１０はプラスチック／金属材料で制作された剛性容器とすることができる。
例えば、ケース１０の外側に第１電気コネクタインターフェイス１４が設置され、第１電気コネクタインターフェイス１４が第１電極２１と第２電極２２に電気的に接続される。第１電気コネクタインターフェイス１４には２組の第１電極２１と２組の第２電極２２が設置され、第１電気コネクタインターフェイス１４が同時に充電インターフェイスと電力の出力インターフェイスとして作用し、充電装置６０は第１ケーブル６１を第１電気コネクタインターフェイス１４のいずれか１対の第１電極２１と第２電極２２に電気的に接続して、バッテリーセル３０に対する充電に用いることができる（併せて図３を参照）。電力負荷（例えば車両の電動機、ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｏｔｏｒ）は第２ケーブル６２を第１電気コネクタインターフェイス１４の別の１対の第１電極２１と第２電極２２に電気的に接続することで、バッテリーセル３０が出力する電力を使用することができる。
【００２８】
本発明の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールを車両に使用した場合、好ましくは、熱交換器４１を自動車または電動車両の前側の位置に設置し（図６参照）、空冷または水冷の熱交換方式で電解液２０の温度を低下させ、降温後の電解液２０を入口１２からチャンバ１１内へ戻す。
このように循環的に電解液２０を利用してバッテリーセル３０の充電／放電過程で発生する熱を排出し、バッテリーセル３０の冷却と温度制御の効果を達成する。
【００２９】
本発明の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュールを車両に使用した場合、別の好ましい例として、熱交換装置４０を充電ステーションＡに配置する（図５参照）。
充電ステーションＡは充電ガン７０を備え、充電ガン７０に第１流体ジョイント７１と第２流体ジョイント７２が設置され、第１流体ジョイント７１がケース１０の入口１２に連接され、第２流体ジョイント７２がケース１０の出口１３に連接される。充電ガン７０は、通常、電動車両の車体外側に設置された充電インターフェイス６３を通じてケース１０の入口１２と出口１３に連接する（図４参照）。
例えば、充電インターフェイス６３に、第１流体ジョイント７１に連接可能な第１クイックジョイント６４と、第２流体ジョイント７２に連接可能な第２クイックジョイント６５が設置され、第１クイックジョイント６４と第２クイックジョイント６５がそれぞれ管路６４１、６５１を介して入口１２と出口１３に連接される。充電ステーションＡに配置された熱交換装置４０の熱交換器４１の熱交換媒体入口と出口が充電ステーションＡの充電ガン７０の第１流体ジョイント７１と第２流体ジョイント７２に連接される（クイックジョイントであることが好ましい）。このため、車両が充電ステーションＡを使用して充電操作を行うとき、充電ステーションＡに配置された熱交換装置４０を通じてバッテリーセル３０を冷却することができる。
【００３０】
本発明の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置の好ましい構造において、充電装置６０が車両に設置され、かつ車両の発電機に電気的に接続され、外部電源である発電機が生成する電力を充電装置６０に供給する。
【００３１】
本発明の高出力バッテリーまたはキャパシタモジュール及びその充電装置の別の好ましい構造において、充電装置６０が充電ステーションＡに設置され、かつ充電装置６０の外部電源である電気幹線に接続される。
充電ガン７０はさらに充電プラグ７３を備え、充電プラグ７３は前述の電動車両の車体外側に設置された充電インターフェイスに電気的に接続し、充電ステーションＡが提供する外部電源でバッテリーセル３０に対して充電を行うことができる。
【００３２】
以上は本発明の実施例の説明であって本発明の権利範囲を限定するものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない変更や修飾は、全て本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ケース
１１  チャンバ
１２  入口
１３  出口
１４  第１電気コネクタインターフェイス
１５  第２電気コネクタインターフェイス
２０  電解液
２１  第１電極
２２  第２電極
３０  バッテリーセル
４０  熱交換装置
４１  熱交換器
４２  ポンプ
５０  キャリア濃度自動平衡装置
５１  第１容器
５２  第２容器
５３  検出器
５４  輸送器
５５  制御回路
６０  充電装置
６１  第１ケーブル
６２  第２ケーブル
６３  充電インターフェイス
６４  第１クイックジョイント
６４１  管路
６５  第２クイックジョイント
６５１  管路
７０  充電ガン
７１  第１流体ジョイント
７２  第２流体ジョイント
７３  充電プラグ
Ａ    充電ステーション
Ｐ    外部電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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