JP2000277177A - 二次電池モジュール - Google Patents
二次電池モジュールInfo
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- JP2000277177A JP2000277177A JP8536399A JP8536399A JP2000277177A JP 2000277177 A JP2000277177 A JP 2000277177A JP 8536399 A JP8536399 A JP 8536399A JP 8536399 A JP8536399 A JP 8536399A JP 2000277177 A JP2000277177 A JP 2000277177A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
期が長くなる。また、災害時に電池をすぐに停止できな
い。また、寿命末に電池の内部抵抗が増加し、発熱が増
加したときに、新たに放熱量を可変する手段が必要にな
る。 【解決手段】断熱容器2と非凝縮性ガス入り可変コンダ
クタンス型ヒートパイプ3を用いた二次電池モジュール
において、VCHPの放熱部5とガス溜部6の間に開閉
バルブ7を設ける。ヒートパイプ3放熱時に、開閉バル
ブ7を閉め、ガス溜部6に非凝縮性ガスを閉込める。 【効果】VCHPの放熱部の非凝縮性ガス量の低減によ
り、VCHPの放熱開始温度が低下する。
Description
池などの二次電池を集合させてモジュールを構成した二
次電池モジュールに関する。
の平準化を図り、電力の効率的な利用が求められてい
る。電力消費の平準化に、ナトリウム硫黄電池などの二
次電池を用いて電力を貯蔵する試みがなされている。ナ
トリウム硫黄電池は、図12に示すように、断熱容器2
内に複数本の単電池1を集合させて、ヒータなどの加熱
手段によって、単電池の動作温度(300〜330℃)
に保つように構成されている。単電池の周りには、一般
に砂やセラミック粒などの充填材あるいは、セラミック
や金属製のスペーサが置かれている。電池は、1日の電
力需要に合わせて、充電−待機−放電−待機のサイクル
が繰り返される。このとき、電気抵抗損失や反応損失に
より電池が発熱し、電池温度が上昇する。そのため、1
日の充放電サイクルで、電池温度が適性な動作温度範囲
に収まるように断熱容器の放熱量は設計される。また、
別の例では、ヒートパイプなどの冷却手段を用いて、単
電池の発熱が増加した場合に電池を冷却させるものとし
て特開平9−120835号,特開平9−298070号公報が知られ
ている。
断熱容器の保温性能は、エネルギー効率を高めるために
できるだけ高く設計することが求められる。また、ヒー
トパイプによる冷却では、単電池の動作温度以下での放
熱が抑制されている。したがって、これらの電池モジュ
ールでは、当初設定した動作温度以下での放熱量が少な
い。そのため、従来の電池モジュールは電池降温に時間
を要し、保守点検の工期が長く、故障や災害時に電池を
速やかに停止できないなどの問題があった。また、寿命
末に電池の内部抵抗が増加し、発熱が増加したときに、
新たに放熱量を増加させる手段が必要であった。
し、かつ、放熱量を可変できる二次電池モジュール構造
を提供することにある。
黄電池などの複数本の二次単電池を断熱容器に集合させ
てモジュールを構成した二次電池モジュールにおいて、
二次電池モジュールの温度を一定に保つ放熱量を有する
冷却手段を備え、冷却手段の放熱量を可変する制御手段
を有することを特徴とする。
縮性ガスが封入された可変コンダクタンス型ヒートパイ
プが、制御手段にはヒートパイプの内容積が可変するヒ
ートパイプ構造がよい。
イプ構造は、ヒートパイプの放熱部とガス溜部の間に開
閉バルブを設置することで達成される。二次電池の温度
を保つ場合には開閉バルブを開け、二次電池の温度を下
げる場合には、二次電池の放電末に開閉バルブを閉め
る。
んで補助タンクを配し、二次電池の温度を保つ場合に開
閉バルブを閉め、二次電池の温度を下げる場合には、開
閉バルブを開けることでもよい。
が変化する構造(例えば、ベローズ構造)にし、二次電
池の温度を下げる場合には、ガス溜部の内部に容積を大
きくすることでもよい。
次電池の温度を下げる場合には、開閉バルブを開けて、
非凝縮性ガスを外部に放出させる。
器として用いたガス圧を調整した真空容器に開閉バルブ
を設置し、二次電池の温度を下げる場合には、開閉バル
ブを開けて、ガスを真空容器内に導入する。
電流の値に応じて制御される。あるいは、二次電池の温
度,冷却手段の温度,外部の緊急信号に応じて制御され
る。本発明によれば、内部に作動媒体および非凝縮性ガ
スが封入された可変コンダクタンス型ヒートパイプにお
いて、ヒートパイプの内容積を可変させることで、非凝
縮性ガスのガス圧・容積が変化し、ヒートパイプの作動
温度が変化する。ヒートパイプの放熱部とガス溜部の間
に開閉バルブを設置し、二次電池の温度を保つ場合には
開閉バルブを開け、二次電池の温度を下げる場合には、
二次電池の放電末に開閉バルブを閉めることで、ヒート
パイプの作動温度が低下する。
ブを挟んで補助タンクを配し、二次電池の温度を保つ場
合に開閉バルブを閉め、二次電池の温度を下げる場合に
は、開閉バルブを開けることでも同様の作用をする。
変化する構造(例えば、ベローズ構造)にし、内容積を
増加させたり、ガス溜部に開閉バルブを設置し、開閉バ
ルブ開けて、非凝縮性ガスを外部に放出させても同様の
作用をする。
器として用いたガス圧を調整した真空容器にガスを導入
することで、放熱量を変えることができる。
電流の値、あるいは、二次電池の温度,冷却手段の温
度,外部の緊急信号に応じて行うことで、適切な動作時
期を設定できる。
いて本発明を詳細に説明する。
る。図12の従来の電池モジュールのように、単電池1
は断熱容器2内に集合配置されている。断熱容器2を貫
き、内部に作動媒体および非凝縮性ガスが封入され、受
熱部4と放熱部5とガス溜部6を有した可変コンダクタ
ンス型ヒートパイプ3が設置されている。放熱部5は気
体や液体を用いて強制冷却する熱交換器あるいは自然空
冷するフィンのみでもよい。形状については、平板型や
円筒型など様々なものが使用できる。放熱部5とガス溜
部6の間には、開閉バルブ7が配してある。通常、開閉
バルブ7は開にしておく。
ているため、熱輸送能力が高い。通常のヒートパイプ内
に非凝縮性のガスを封入しておき、ヒートパイプを働か
せたい所定の温度以上でのみ凝縮部が機能し、所定の温
度以下では凝縮部が封入された非凝縮性のガスで覆わ
れ、冷却機能を果たさないようにすることができる。こ
のような機能を持つヒートパイプが、可変コンダクタン
ス型ヒートパイプ(以下、VCHP)と呼ばれる。図2
にVCHPの基本構造を示す。図2(a)は電池待機時を
示し、VCHPの受熱部のコンテナ内には、作動媒体の
蒸気が、受熱部には非凝縮ガスが満たされている。この
状態では、作動媒体の蒸気が放熱部で凝縮することが妨
げられるため、ヒートパイプとして機能しない。図2
(b)は電池放電時のVCHPの状態を示している。加熱
部の熱量が増加すると、作動媒体の蒸気圧が上がり、非
凝縮ガスを圧縮し、放熱部に作動媒体の蒸気が到達して
放熱部の凝縮域が長くなる。凝縮域が長くなると、放熱
量が増大し、VCHPの加熱部は熱量が増加しても、あ
る温度範囲内に保たれるようになる。なお、作動状態と
なる温度は、封入する非凝縮ガス量・ガス圧を制御する
ことにより任意に決定できる。モジュール電池にVCH
Pを適用すれば、放電に伴う発熱が大きくなりモジュー
ル内がある温度以上になった時点でVCHPが作動を開
始し、モジュール内部の温度を適正な範囲に維持でき
る。図2(b)の作動状態において、バルブ7を閉めると
非凝縮ガスはガス溜に閉じ込められる。この図2(c)状
態では、非凝縮ガスが放熱部に影響しなくなるため、作
動媒体の蒸気は、放熱部に達し、受熱部の温度が低下し
てもヒートパイプとして機能する。このときのVCHP
の放熱特性を図3に示す。バルブを閉めることで、VC
HPの放熱開始温度が下がり、電池降温中でもVCHP
は放熱するようになる。
時期を示す図である。電池は放電すると電気抵抗損失や
反応損失による発熱で温度が上昇する。充電までの待機
時間,充電期間に温度は降下する。放電末時期に、電池
温度が最高になり、VCHP内部の非凝縮性ガスがもっ
ともガス溜に押しやられており、ここでバルブを閉める
のが、もっともVCHPの作動温度低減に効果がある。
ュール以外の高温機器の保温にも適用可能である。
る。VCHPのガス溜部6に開閉バルブ7を挟んで補助
タンク8を設けておく。電池降温時に、開閉バルブ7を
開け、非凝縮性ガスを補助タンク8に逃がす。VCHP
の非凝縮性ガスの圧力が低下し、VCHPの作動温度が
低下する。図6は本発明の第2の実施例のバルブ操作時
期を示す図である。この場合には、バルブを開ける時期
は特定されない。いつでもバルブを開けることでVCH
Pの作動温度が低下し、電池は降温を始める。なお、補
助タンクの数を増やすことで、VCHPの作動温度を段
階的に選択できるようになる。
る。VCHPのガス溜部をベローズ構造にする。降温さ
せる時には駆動手段10によりベローズ型ガス溜部9の
内容積を大きくして、非凝縮性ガスの圧力を低下させ
る。ベローズを元の大きさに戻せば、VCHPの作動温
度は初期値に戻る。
る。VCHPのガス溜部の中にベローズ11を設ける。
降温時には開閉バルブ7開け、ベローズ11の内圧を下
げて、ベローズ構造の容積を小さくして非凝縮性ガスの
圧力を低下させる。本発明は、ベローズ内のガス圧を調
整してベローズの大きさを制御するものである。
る。VCHPのガス溜部に開閉バルブ7を設け、降温時
に開閉バルブ7を開け、非凝縮性ガスを外部に逃がし、
VCHPの作動温度を低下させる。もっとも構造がシンプル
になる。
ある。断熱容器2として用いた真空容器に開閉バルブ7
を設け、降温時に開閉バルブ7を開け、ガスを導入す
る。これにより放熱量が増加する。再び、もとの放熱量
に戻すには、ガス排気を行い、真空度を初期値に戻す。
構造の具体例を示す図である。電池モジュールには、温
度センサー14を配し、温度信号15,電圧・電流信号
13を取り込む計測・制御装置12を備えている。ま
た、計測・制御装置12には、外部からの警報信号16
を取り込むことができる。電圧・電流や温度上昇により
異常の有無を判定して、制御信号17により開閉バルブ
7を駆動させ、電池の降温を開始する。外部からの警報
信号があったときも同様に制御信号17により開閉バル
ブ7を駆動させる。
記いずれかの手段でVCHP放熱部の非凝縮性ガス量の
低減を行い、VCHPの放熱開始温度を下げ、放熱量を
増加させることができ、これにより電池降温時間が短く
なり、保守点検時の工期短縮,災害時の安全性確保がで
きるようになる。また、寿命末に電池の内部抵抗が増加
し発熱が増加したときの放熱量を増加させる手段とな
る。
熱部、5…放熱部、6…ガス溜部、7…開閉バルブ、8
…補助タンク、9…ベローズ型ガス溜、10…駆動装
置、11…ベローズ、12…計測・制御装置、13…電
圧・電流信号、14…温度センサー、15…温度信号、
16…外部警報信号、17…制御信号。
Claims (12)
- 【請求項1】複数本の二次単電池を断熱容器に備えた二
次電池モジュールであって、該二次電池モジュールの温
度を一定に保つ冷却手段と、該冷却手段の放熱量を可変
する制御手段を有することを特徴とする二次電池モジュ
ール。 - 【請求項2】請求項1に記載の前記冷却手段は、内部に
作動媒体及び非圧縮性ガスが封入された可変コンダクタ
ンス型ヒートパイプであることを特徴とする二次電池モ
ジュール。 - 【請求項3】請求項1に記載の前記制御手段は、ヒート
パイプの内容積が可変するヒートパイプ構造であること
を特徴とする二次電池モジュール。 - 【請求項4】請求項1あるいは3に記載の前記制御手段
は、ヒートパイプの放熱部とガス溜部の間に二次電池の
温度を制御する開閉バルブを配置して形成されることを
特徴とする二次電池モジュール。 - 【請求項5】請求項1あるいは3に記載の前記制御手段
は、ヒートパイプのガス溜部に二次電池の温度を制御す
る開閉バルブを挟んで補助タンクを配置して形成される
ことを特徴とする二次電池モジュール。 - 【請求項6】請求項1に記載の前記制御手段は、ヒート
パイプのガス溜部の内容積が変化する構造を有すること
を特徴とする二次電池モジュール。 - 【請求項7】請求項2に記載の二次電池モジュールにお
いて、前記可変コンダクタンス型ヒートパイプは、受熱
部と放熱部とガス溜部を有することを特徴とする二次電
池モジュール。 - 【請求項8】請求項6に記載のガス溜部の内部構造物
は、ベローズ構造であることを特徴とする二次電池モジ
ュール。 - 【請求項9】請求項1あるいは3に記載の制御手段は、
ヒートパイプのガス溜部に開閉バルブを有し、二次電池
の温度を下げる場合には、この開閉バルブを開けて、非
凝縮性ガスを外部に放出することを特徴とする二次電池
モジュール。 - 【請求項10】請求項1あるいは3に記載の制御手段
は、二次電池の電圧あるいは電流の値に応じて制御され
ることを特徴とする二次電池モジュール。 - 【請求項11】請求項1あるいは3に記載の制御手段
は、二次電池の温度に応じて制御されることを特徴とす
る二次電池モジュール。 - 【請求項12】請求項1あるいは3に記載の制御手段
は、前記冷却手段の温度に応じて制御されることを特徴
とする二次電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8536399A JP2000277177A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 二次電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8536399A JP2000277177A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 二次電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277177A true JP2000277177A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13856641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8536399A Pending JP2000277177A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 二次電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277177A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-03-29 JP JP8536399A patent/JP2000277177A/ja active Pending
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