(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに電池を収容してなる電池パックと、車両の走行時に前記電池の温度を調節する電池用温度調節機構と、を備え、前記車両に搭載される電池モジュールであって、
前記車両の外部に設けられ前記電池の充電を行う充電装置から供給される冷媒を前記ケース内に導入する外部冷媒供給部と、
前記電池用温度調節機構から供給される冷媒を前記ケース内に導入する冷媒供給部と、を備え、
前記電池の急速充電時に、前記充電装置から供給される冷媒及び前記電池用温度調節機構から供給される冷媒の両方が前記ケース内に導入されることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記冷媒供給部は、前記電池用温度調節機構から供給される熱媒体を前記ケース内に導入する熱媒体供給部であって、
前記外部冷媒供給部には、前記充電装置から供給される冷媒が前記ケース内に導入されない冷媒非導入状態と前記充電装置から供給される冷媒が前記ケース内に導入される冷媒導入状態と、を切り替える切替手段が設けられることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電池モジュールが搭載された車両であって、前記外部冷媒供給部は、前記ケース内に冷媒を導入する流路であることを特徴とする車両。
【請求項４】
請求項３に記載の車両と、前記充電装置とを備えたことを特徴とする充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケースに電池を収容してなる電池パックと、前記電池の温度を調節する電池用温度調節機構と、を備えた電池モジュール、車両、及び充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、一定温度以上になると電池出力に制限がかかるため、電池の放電時には電池の冷却が行われている（例えば、特許文献１）。
特許文献１において、電池が収容されるケースには、ケース内に空気を取り込むための取込口が形成されている。ケース内には、取込口から流入した空気が流通する第１流路と、第２流路が形成されている。第１流路を流通する空気は、電池を介して外部に排出される。一方、第２流路を流通する空気は、電池を介さずに外部に排出される。そして、二次電池の放電時には、第１流路を流通する空気により電池が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１０８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、二次電池の充電時には電池の冷却が行われていない。電池の充電後には、二次電池の温度が上昇する。特に、短時間で電池を充電するために電池に大電流を流す急速充電時には、二次電池の温度が急上昇する。このため、二次電池の急速充電後には、電池出力に制限がかかることがある。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、急速充電後、電池出力に制限がかかることを抑制できる電池モジュール、車両、及び充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ケースに電池を収容してなる電池パックと、車両の走行時に前記電池の温度を調節する電池用温度調節機構と、を備え、前記車両に搭載される電池モジュールであって、前記車両の外部に設けられ前記電池の充電を行う充電装置から供給される冷媒を前記ケース内に導入する外部冷媒供給部と、前記電池用温度調節機構から供給される冷媒を前記ケース内に導入する冷媒供給部と、を備え、前記電池の急速充電時に、前記充電装置から供給される冷媒及び前記電池用温度調節機構から供給される冷媒の両方が前記ケース内に導入されることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、急速充電時には、充電装置及び電池用温度調節機構が供給する冷媒によりケース内の電池が冷却される。このため、急速充電時に電池の温度が急上昇することが抑制される。したがって、急速充電後、電池出力に制限がかかることが抑制される。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池モジュールにおいて、前記冷媒供給部は、前記電池用温度調節機構から供給される熱媒体を前記ケース内に導入する熱媒体供給部であって、前記外部冷媒供給部には、前記充電装置から供給される冷媒が前記ケース内に導入されない冷媒非導入状態と前記充電装置から供給される冷媒が前記ケース内に導入される冷媒導入状態と、を切り替える切替手段が設けられることを要旨とする。
【０００９】
これによれば、外部冷媒供給部と熱媒体供給部とが別々に設けられる。また、外部冷媒供給部の、冷媒非導入状態と冷媒導入状態を切り替えることができる。このため、外部冷媒供給部の冷媒非導入状態と、冷媒導入状態を切り替えることができ、電池の温度調節を状況に合わせて適切に行うことができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電池モジュールが搭載された車両であって、前記外部冷媒供給部は、前記ケース内に冷媒を導入する流路であることを要旨とする。
【００１１】
これによれば、車両に搭載される電池モジュールは、急速充電後、電池に出力制限がかかることが抑制される。このため、急速充電後に車両の走行性能が低下することが抑制される。また、外部冷媒供給部は、ケース内に冷媒を導入する流路であるため、流路に供給された冷媒は、流路を流通することにより適切にケース内に供給される。このため、電池モジュールの搭載場所に関わらず流路を流通させることにより冷媒をケース内に供給できるため、電池モジュールの搭載自由度が向上される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電池の急速充電後、電池出力に制限がかかることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における車両と充電スタンドを示すブロック図。
【図２】実施形態における電池モジュールを示す概要図。
【図３】実施形態における電池モジュールを示す作用図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態について図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、ＥＶ(Electric Vehicle)やＰＨＶ(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両１０には、電池モジュール１が搭載されている。また、車両１０には、電池モジュール１の一部を構成するとともに、車両１０の原動機となる図示しないモータへの電力源となる電池パック２０が搭載されている。図２に示すように、電池パック２０はケース２１に複数の電池２２を収容することにより構成されている。
【００１５】
図１に示すように、電池パック２０には、車両１０の走行時（電池２２の駆動時）に電池２２の温度調節を行う電池用温度調節機構１１が設けられている。電池用温度調節機構１１は、図示しないペルチェ素子及び、送風機からなり、ペルチェ素子により加熱又は冷却された熱媒体をケース２１内に循環させて、電池２２の温度調節（加熱又は冷却）を行えるように構成されている。
【００１６】
車両１０には、電池２２の急速充電時に外部から電力が供給される急速充電用給電部１２が設けられている。急速充電用給電部１２は、電池パック２０と電気的に接続されており、急速充電用給電部１２に供給された電力は、電池パック２０を構成する各電池２２に供給され、電池２２の急速充電が行われる。
【００１７】
さらに、車両１０には、普通充電時に外部から電力が供給される普通充電用給電部１４が設けられている。普通充電用給電部１４は、電池パック２０と電気的に接続されており、普通充電用給電部１４に供給された電力は、電池パック２０を構成する各電池２２に供給され、電池２２の普通充電が行われる。
【００１８】
なお、急速充電とは、電池２２を短時間で充電することを目的として、電池２２に大電流を流すことにより行われる充電方式である。急速充電は、電池２２を短時間で充電することができるが、大電流を流すことにより生じるジュール熱が大きく、電池２２の温度が急上昇する。一方、普通充電とは、電池２２の温度が上昇することを極力防止することを目的として行われる充電方式である。普通充電は、電池２２の温度が上昇することを極力防止しながら充電を行うため、充電が完了するまでに長時間を要する。
【００１９】
図２に示すように、ケース２１の側面には、電池用温度調節機構１１により温度調節された熱媒体をケース２１内に導入する熱媒体供給部としての流入口２１ａ及びケース２１内に流入した熱媒体をケース２１外に流出させる流出口２１ｂが設けられている。ケース２１内には、図示しない流路が形成されており、流入口２１ａから流入した熱媒体は、流路を流通する。
【００２０】
また、ケース２１の側面のうち、流入口２１ａ及び流出口２１ｂが設けられた側面と異なる一側面には、電池用温度調節機構１１以外の供給源から供給される冷媒をケース２１内に供給する供給口２３が形成されている。供給口２３には、急速充電時に供給される冷媒が流通する冷媒供給部１３が接続されている。冷媒供給部１３は、ケース２１の供給口２３に冷媒を導入する流路として機能しており、冷媒の流出口１３ａが供給口２３に接続されるとともに、冷媒の流入口１３ｂが車両１０の外部に露出している。そして、供給口２３と冷媒供給部１３により、ケース２１内に冷媒を導入する流路が形成されている。したがって、本実施形態では外部冷媒供給部は、冷媒供給部１３と供給口２３により形成されている。また、供給口２３は、電池用温度調節機構１１により温度調節された熱媒体が流通する流路に連通している。したがって、電池用温度調節機構１１により温度調節された熱媒体と、供給口２３から流入する冷媒は、同一の流路を流通するように構成されている。
【００２１】
冷媒供給部１３には、切替手段としての切替弁２４が設けられている。切替弁２４は、流入口１３ｂから供給される冷媒を電池パック２０のケース２１内に導入させる開放状態と、流入口１３ｂから供給される冷媒を電池パック２０のケース２１内に導入させない閉鎖状態とに切り替える。すなわち、開放状態は、冷媒導入状態であり、閉鎖状態は冷媒非導入状態となる。
【００２２】
次に、電池２２を急速充電する際に、電池２２に大電流を供給する充電装置として機能する充電スタンド３０について説明する。充電スタンド３０には、急速充電用給電部１２に接続されるとともに急速充電用給電部１２に大電流を流す急速充電用プラグ３１が設けられている。急速充電用プラグ３１は、電池パック２０の温度を計測するセンシング機能を備えており、電池パック２０の温度を測定可能とされている。また、充電スタンド３０には、急速充電時に冷媒供給部１３に接続されるとともに冷媒供給部１３を介して電池パック２０に冷媒を供給する冷媒供給プラグ３２が接続されている。冷媒供給プラグ３２には、充電スタンド３０に搭載されたコンプレッサ３３が接続されており、コンプレッサ３３が駆動されることにより冷媒供給プラグ３２から冷媒が放出される。したがって、本実施形態において、充電スタンド３０は、ケース２１に冷媒を供給する冷媒供給手段を備えており、電池用温度調節機構１１以外の他の冷媒供給機構は、充電スタンド３０となる。なお、充電スタンド３０から電池パック２０に供給される冷媒は、電池用温度調節機構１１によってケース２１内を循環させられる熱媒体に比べ、電池２２に対する冷却効率が高い冷媒が用いられる。
【００２３】
次に、本実施形態における電池モジュール１の作用について説明する。
図３に示すように、電池２２を急速充電する場合、急速充電用プラグ３１を急速充電用給電部１２に差し込むとともに、冷媒供給プラグ３２を冷媒供給部１３に差し込む。冷媒供給プラグ３２が差し込まれると、切替弁２４は、冷媒供給プラグ３２に押圧され、冷媒供給部１３を開放状態にする。そして、充電スタンド３０は、急速充電用プラグ３１に備えられたセンシング機能により、電池２２の温度を測定しながら、電池２２の急速充電を行う。充電スタンド３０は、電池２２の温度が所定温度に達するとコンプレッサ３３を駆動し、冷媒供給プラグ３２から冷媒を放出する。冷媒供給プラグ３２から放出された冷媒は、ケース２１内に供給され、ケース２１内に形成された流路を流通して電池２２を冷却する。
【００２４】
電池２２を普通充電する場合、普通充電用プラグ（図示せず）を普通充電用給電部１４に差し込む。普通充電時には、冷媒供給部１３に、冷媒供給プラグ３２が差し込まれないため、冷媒供給部１３は閉鎖状態とされている。普通充電時には、電池２２の温度上昇を極力抑えながら、長時間かけて電池２２が充電される。
【００２５】
また、充電スタンド３０が供給する冷媒による冷却を不要とする場合、例えば、車両１０の走行時（電池２２から駆動用電力を放電させている場合）には、電池用温度調節機構１１を用いて、電池２２の温度調節を行う。車両１０の走行時には、急速充電と異なり、電池２２の温度が急上昇することがないため、電池用温度調節機構１１で適切な温度調節がなされる。冷媒供給部１３は閉鎖状態とされているため、温度調節された熱媒体が外部に排出されることなく、適切に電池２２の温度調節が行われる。
【００２６】
したがって、上記実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）電池パック２０のケース２１には、充電スタンド３０から供給される冷媒をケース２１内に供給できるように供給口２３が形成されるとともに、供給口２３には冷媒供給部１３が接続されている。このため、急速充電時には、充電スタンド３０から供給される冷媒により電池２２を冷却できる。電池２２の温度が所定温度に達すると、充電スタンド３０が冷媒を供給することにより、適切に電池２２の冷却がされる。したがって、電池２２の温度が急上昇することが抑制され、急速充電後、電池出力に制限がかかることが抑制される。
【００２７】
（２）また、電池２２の急速充電時に供給される冷媒の供給源（充電スタンド３０）は、車両１０の外部に設けられているため、車両１０に冷媒の供給源を設ける必要がなく、車両１０の小型化、軽量化が測られる。
【００２８】
（３）切替弁２４として、冷媒供給プラグ３２による押圧の有無により冷媒供給部１３の開放状態と閉鎖状態とを切り替えることができる切替弁を用いた。このため、電気的に動作する切替弁を用いる場合に比べ、消費電力が少なく、電池２２の充電時間の短縮や、電池２２の長時間駆動に寄与する。
【００２９】
（４）車両１０の走行時（電池２２の放電時）には、電池用温度調節機構１１により電池２２の温度調節が行われる。電池２２の駆動時は、急速充電時に比べて電池２２の温度上昇が少ないため、電池用温度調節機構１１により適切に電池２２の温度を調節することができる。したがって、電池２２の長寿命化が図られる。
【００３０】
（５）また、走行時には、切替弁２４により冷媒供給部１３が閉鎖状態にされるため、温度調節された熱媒体が電池パック２０外部に流出せず、適切に温度調節を行うことができる。
【００３１】
（６）急速充電時には、充電スタンド３０から冷媒を供給して電池２２を冷却している。一方、車両１０の走行時には、電池用温度調節機構１１により電池２２の温度調節を行うことにより、電池２２の状況に適した温度調節を行うことができる。
【００３２】
（７）電池用温度調節機構１１から供給された熱媒体と、充電スタンド３０から供給される冷媒は、ケース２１内に流入すると同一の流路を流通する。このため、別々の流路を形成する必要がなく、部品点数の削減、ケース２１内の省スペース化が図られる。
【００３３】
（８）急速充電後、電池出力に制限がかかることが抑制されるため、急速充電後の車両１０の走行性能の低下が抑制される。
（９）電池用温度調節機構１１から供給される熱媒体をケース２１に導入する供給部（供給口２３及び冷媒供給部１３）と、充電スタンド３０から供給される冷媒をケース２１に導入する供給部（流入口２１ａ）が別々に設けられている。また、冷媒供給部１３には、切替弁２４が設けられている。切替弁２４は、充電スタンド３０が供給する冷媒による冷却を不要とする場合には、冷媒供給部１３を冷媒非導入状態に切り替える一方で、充電スタンド３０が供給する冷媒による冷却を必要とする場合には、冷媒供給部１３を冷媒導入状態に切り替える。このため、電池２２の温度調節を状況に合わせて適切に行うことができる。
【００３４】
（１０）また、電池用温度調節機構１１から供給される熱媒体をケース２１に導入する供給部と、充電スタンド３０から供給される冷媒をケース２１に導入する供給部を共通の供給部とした場合、電池用温度調節機構１１から供給される熱媒体のみで電池２２の温度調節を行う際に、供給部を冷媒非導入状態に切り替えることができない。本実施形態のように、電池用温度調節機構１１から供給される熱媒体をケース２１に導入する供給部（供給口２３及び冷媒供給部１３）と、充電スタンド３０から供給される冷媒をケース２１に導入する供給部（流入口２１ａ）を別々に設けることで、冷媒非導入状態と冷媒導入状態を適切に切り替えることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、切替手段として、電気制御で開閉を行う切替弁２４を用いてもよい。この場合、切替弁２４を制御するための電力を充電スタンド３０から供給してもよい。
【００３６】
○  実施形態において、冷媒は、充電スタンド３０以外から供給されてもよい。例えば、ケース２１外から供給されるものであればよく、車両１０内に冷媒供給源を設けて、車両１０内の冷媒供給源からケース２１に冷媒が供給されるようにしてもよい。
【００３７】
○  実施形態において、電池パック２０に形成された供給口２３に直接冷媒供給プラグ３２を差し込めるようにしてもよい。この場合、切替弁２４は、ケース２１に設けられる。また、供給口２３が外部冷媒供給部となるため、部品点数が削減される。
【００３８】
○  実施形態において、コンプレッサ３３以外のもので冷媒を供給してもよい。例えば、ファンやブロワなどの送風機などを用いてもよい。
○  実施形態において、切替弁２４をケース２１に設けてもよい。
【００３９】
○  実施形態において、電池用温度調節機構１１として、例えば、コンプレッサにより熱媒体を冷却するものや、ヒータにより熱媒体を加熱するものなどを用いてもよい。
○  実施形態において、供給口２３を流入口２１ａに設けて、流入口２１ａからケース２１内に冷媒を流通させてもよい。
【００４０】
○  実施形態において、充電スタンド３０は、単位時間当たりの温度上昇率などを測定して、冷媒を供給するか否かをきめてもよい。
○  実施形態において、急速充電時に加え、普通充電時に充電スタンド３０から冷媒を供給してもよい。
【００４１】
○  実施形態において、車両１０に複数の電池パック２０が搭載されていてもよい。この場合、各電池パック２０のケース２１に供給口２３を設けて、各電池パック２０それぞれに冷媒が供給されるようにしてもよい。また、各電池パック２０のケース２１同士を流路で連通させて、冷媒が各電池パック２０のケース２１内を流通するようにしてもよい。
【００４２】
○  実施形態において、充電スタンド３０から供給される冷媒は、電池用温度調節機構１１から供給される熱媒体と比べて冷却効率が高い冷媒でなくてもよい。この場合、電池用温度調節機構１１から供給される熱媒体と比べ、充電スタンド３０から供給される冷媒の量を多くすることにより冷却効率を向上させることが好ましい。
【００４３】
○  実施形態において、電池用温度調節機構１１から供給される熱媒体として液体状の熱媒体を用いてもよい。この場合、各電池２２の絶縁性が確保されている必要がある。
○  実施形態において、流入口２１ａが冷媒供給部１３を兼ねていてもよい。
【００４４】
○  実施形態において、切替弁２４が設けられていなくてもよい。例えば、実施形態において、ケース２１に供給される熱媒体は、流入口２１ａと流出口２１ｂを接続することでケース２１を循環するようにしたが、流入口２１ａと流出口２１ｂを接続せず、流入口２１ａに直接冷媒を供給できるようにしてもよい。冷媒供給プラグ３２を車両に差し込んだ際には、冷媒供給プラグ３２から供給される冷媒が直接流入口２１ａに流入し、流入口２１ａからケース２１に冷媒が流入するようにすればよい。
【００４５】
○  実施形態において、電池２２を急速充電する場合に、充電スタンド３０から供給される冷媒及び電池用温度調節機構１１により温度調節された熱媒体の両方をケース２１に供給して電池２２の冷却を行ってもよい。
【００４６】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
（イ）ケース内に収容された電池の充電を行う充電装置であって、前記電池の充電時に前記ケース内に冷媒を供給する冷媒供給手段を備えたことを特徴とする充電装置。
【００４７】
（ロ）前記冷媒供給手段は、電池の急速充電時に前記冷媒を供給することを特徴とする技術的思想（イ）に記載の充電装置。
【符号の説明】
【００４８】
１…電池モジュール、１０…車両、１１…電池用温度調節機構、１３…冷媒供給部、２０…電池パック、２１…ケース、２２…電池、２３…供給口、２４…切替弁。
【図１】
0005692531.tif 000002
【図２】
0005692531.tif 000003
【図３】
0005692531.tif 000004