(57)【要約】【課題】蓄冷材を利用した冷却構造において、バッテリの温度分布を抑制する。【解決手段】バッテリ１０の表面に沿って配置された第１の蓄冷材４１、及び第１の蓄冷材４１におけるバッテリ１０とは反対側の表面を覆うように配置された第２の蓄冷材４２で構成される蓄冷材層４０と、蓄冷材層４０を冷却する冷却液が流通する冷却通路６０とを備え、第１及び第２の蓄冷材４１，４２は、それぞれ、所定温度未満の範囲に固相から液相に相転移する相転移温度を有する蓄冷材であり、第２の蓄冷材４２の相転移温度である第２相転移温度Ｔｃ２は、第１の蓄冷材４１の相転移温度である第１相転移温度Ｔｃ１よりも高い。【選択図】図３
2020170584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるバッテリの冷却構造であって、
前記バッテリの表面に沿って配置された第１の蓄冷材、及び前記第１の蓄冷材における前記バッテリとは反対側の表面を覆うように配置された第２の蓄冷材で構成される蓄冷材層と、
前記蓄冷材層を冷却する冷却液が流通する冷却通路とを備え、
前記第１及び第２の蓄冷材は、それぞれ、所定温度未満の範囲に固相から液相に相転移する相転移温度を有する蓄冷材であり、
前記第２の蓄冷材の前記相転移温度である第２相転移温度は、前記第１の蓄冷材の前記相転移温度である第１相転移温度よりも高いことを特徴とするバッテリの冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリの冷却構造において、
前記バッテリの温度を取得するバッテリ温度取得部と、
前記冷却通路に冷却液を流通させるためのポンプとを更に備え、
前記冷却通路は、前記第２の蓄冷材を冷却する通路であり、
前記バッテリ温度取得部により取得される温度が、前記第２相転移温度以上であるときには、前記ポンプにより前記冷却通路に冷却液を流通させることを特徴とするバッテリの冷却構造。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリの冷却構造において、
前記第１の蓄冷材の温度を取得する蓄冷材温度取得部を更に備え、
前記蓄冷材温度取得部により取得される温度が前記第１相転移温度未満になるまで、前記ポンプにより前記冷却通路に冷却液を流通させることを特徴とするバッテリの冷却構造。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のバッテリの冷却構造において、
前記第２の蓄冷材における前記第１の蓄冷材とは反対側の表面を覆うように配置される筐体を更に備え、
前記冷却通路は、前記筐体を構成する壁部に配設されていることを特徴とするバッテリの冷却構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のバッテリの冷却構造において、
前記バッテリは、
扁平箱状のバッテリケースと、
前記バッテリケース内に収容され、シート状の巻体が扁平円状をなすように巻回された巻回体と、
前記バッテリケースの表面のうち、前記巻回体における長径方向の両側に位置する一対の第１のケース表面部の一方にそれぞれ設けられ、前記バッテリケース内において前記巻回体と接続される端子と、
を有し、
前記蓄冷材層は、前記バッテリケースの表面を覆う層であり、
前記バッテリケースの表面のうち、前記巻回体における短径方向の両側に位置する面部に対向する一対の第２のケース表面部において、前記端子に近い部分には前記蓄冷材層が設けられる一方、前記端子から遠い部分には前記蓄冷材層が設けられずに前記バッテリの補機が配設されていることを特徴とするバッテリの冷却構造。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のバッテリの冷却構造において、
前記バッテリは、複数のバッテリセルを有し、
前記各バッテリセルは、
扁平箱状のバッテリケースと、
前記バッテリケース内に収容され、シート状の巻体が扁平円状をなすように巻回された巻回体と、
前記バッテリケースの表面のうち、前記巻回体における長径方向の両側に位置する一対の第１のケース表面部の一方にそれぞれ設けられ、前記バッテリケース内において前記巻回体と接続される端子と、
をそれぞれ有し、
前記各バッテリセルは、前記巻回体における短径方向に並んで配置されており、
前記蓄冷材層は、前記バッテリケースの表面を覆う層であり、
前記各バッテリセルのうち、並列方向の両側端に位置する２つの端側バッテリセルにおいて、前記並列方向の最も端側に位置する各表面部は、前記端子に近い部分には前記蓄冷材層が設けられる一方、前記端子から遠い部分には前記蓄冷材層が設けられずに前記バッテリの補機が配設されていることを特徴とするバッテリの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、バッテリの冷却構造に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、バッテリを冷却するシステムとして、バッテリの表面に蓄冷材を取り付けるものが知られている。
【０００３】
蓄冷材を用いた冷却システムは、固相から液相に相転移するときの吸熱反応を利用してバッテリを冷却するシステムである。このため、バッテリを適切に冷却するためには、蓄冷材が液相になったときに、蓄冷材を冷却して固相に戻す必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、組電池（バッテリ）に接触して設けられ、相転移による潜熱を利用して、組電池を冷却する蓄冷材を備え、該蓄冷材に冷却風が流通する通風孔を形成した組電池の冷却構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２９２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の冷却システムでは、通風孔の下流側の部分には、蓄冷材と熱交換した後の冷却風が流れる。このため、通風孔の上流側の部分は強く冷却される一方で、通風孔の下流側の部分はあまり冷却されない。これにより、蓄冷材に温度分布が発生して、結果として、バッテリにも温度分布が発生してしまう。
【０００７】
ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄冷材を利用した冷却構造において、バッテリの温度分布を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、車両に搭載されるバッテリの冷却構造を対象として、前記バッテリの表面に沿って配置された第１の蓄冷材、及び前記第１の蓄冷材における前記バッテリとは反対側の表面を覆うように配置された第２の蓄冷材で構成される蓄冷材層と、前記蓄冷材層を冷却する冷却液が流通する冷却通路とを備え、前記第１及び第２の蓄冷材は、それぞれ、所定温度未満の範囲に固相から液相に相転移する相転移温度を有する蓄冷材であり、前記第２の蓄冷材の前記相転移温度である第２相転移温度は、前記第１の蓄冷材の前記相転移温度である第１相転移温度よりも高い、という構成とした。
【０００９】
この構成によると、バッテリとの熱交換によって、第１の蓄冷材が第１相転移温度に達したときには、第２の蓄冷材の温度は第１相転移温度程度になる。このため、第１の蓄冷材は、外気の影響を受けにくく、バッテリから吸熱するに留まる。これにより、第１の蓄冷材の温度は、第１相転移温度付近に維持されやすくなって、第１の蓄冷材の潜熱により、バッテリ全体の温度は略一定となる。また、第２蓄冷材の温度が第２相転移温度に到達したとしても、第２の蓄冷材の相転移中は、第２の蓄冷材の潜熱により、再び一定の温度が保たれることになる。したがって、バッテリの温度分布を抑制することができる。
【００１０】
前記バッテリの冷却構造において、前記バッテリの温度を取得するバッテリ温度取得部と、前記冷却通路に冷却液を流通させるためのポンプとを更に備え、前記冷却通路は、前記第２の蓄冷材を冷却する通路であり、前記バッテリ温度取得部により取得される温度が、前記第２相転移温度以上であるときには、前記ポンプにより前記冷却通路に冷却液を流通させる、という構成であってもよい。
【００１１】
すなわち、第１及び第２の蓄冷材の温度はバッテリの温度よりは低くなりやすい。このため、バッテリの温度が第２相転移温度になったとしても、基本的には、第２の蓄冷材の温度は第２相転移温度よりも低い。前記構成によると、第２の蓄冷材が第２相転移温度に到達する前に、第２の蓄冷材を冷却することができる。すなわち、第２の蓄冷材の潜熱により、第２の蓄冷材の温度が一定となる前に、第２の蓄冷材の冷却を開始することができる。これにより、バッテリ、第１の蓄冷材、及び第２の蓄冷材を応答性良く冷却することができる。また、蓄冷材層の温度を第１相転移温度以上かつ第２相転移温度未満の間に維持しやすくなって、バッテリの温度分布をより効果的に抑制することができる。
【００１２】
冷却通路が第２の蓄冷材を冷却する、バッテリの冷却構造において、前記第１の蓄冷材の温度を取得する蓄冷材温度取得部を更に備え、前記蓄冷材温度取得部により取得される温度が前記第１相転移温度未満になるまで、前記ポンプにより前記冷却通路に冷却液を流通させる、という構成であってもよい。
【００１３】
この構成によると、第１の蓄冷材の温度が第１相転移温度付近により維持されやすくなる。したがって、バッテリの温度分布を一層効果的に抑制することができる。
【００１４】
冷却通路が第２の蓄冷材を冷却する、バッテリの冷却構造において、前記第２の蓄冷材における前記第１の蓄冷材とは反対側の表面を覆うように配置される筐体を更に備え、前記冷却通路は、前記筐体の壁部に配設されている、という構成でもよい。
【００１５】
この構成によると、冷却通路の配置の自由度を向上させることができる。これにより、冷却通路をより高い冷却効率が得られる配置にすることができる。この結果、バッテリの温度分布を更に効果的に抑制することができる。
【００１６】
前記バッテリの冷却構造の一実施形態では、前記バッテリは、扁平箱状のバッテリケースと、前記バッテリケース内に収容され、シート状の巻体が扁平円状をなすように巻回された巻回体と、前記バッテリケースの表面のうち、前記巻回体における長径方向の両側に位置する一対の第１のケース表面部の一方にそれぞれ設けられ、前記バッテリケース内において前記巻回体と接続される端子と、を有し、前記蓄冷材層は、前記バッテリケースの表面を覆う層であり、前記バッテリケースの表面のうち、前記巻回体における短径方向の両側に位置する面部に対向する一対の第２のケース表面部において、前記端子に近い部分には前記蓄冷材層が設けられる一方、前記端子から遠い部分には前記蓄冷材層が設けられずに前記バッテリの補機が配設されている。
【００１７】
すなわち、バッテリケースの表面のうち、巻回体における短径方向の両側に位置する面部に対向する一対の第２のケース表面部は、バッテリケースの表面における他の表面部と比較して面積が大きい。このため、第２のケース表面部は他の表面部よりも放熱効率が高い。したがって、第２のケース表面部の一部に蓄冷材層を配置しなかったとしても、バッテリを十分に冷却することが可能である。
【００１８】
一方で、バッテリの端子の近くは発熱しやすく、温度が高くなりやすい。このため、第２のケース表面部のうち端子に近い部分は蓄冷材層を配置することで、バッテリを効率的に冷却することができる。
【００１９】
よって、車両のエンジンルームのように周囲に補機が配置されやすい場所であっても、バッテリの温度分布を抑制することができる。
【００２０】
前記バッテリの冷却構造の他の実施形態では、前記バッテリは、複数のバッテリセルを有し、前記各バッテリセルは、扁平箱状のバッテリケースと、前記バッテリケース内に収容され、シート状の巻体が扁平円状をなすように巻回された巻回体と、前記バッテリケースの表面のうち、前記巻回体における長径方向の両側に位置する一対の第１のケース表面部の一方にそれぞれ設けられ、前記バッテリケース内において前記巻回体と接続される端子と、を有し、前記各バッテリセルは、前記巻回体における短径方向に並んで配置されており、前記蓄冷材層は、前記バッテリケースの表面を覆う層であり、前記各バッテリセルのうち、並列方向の両側端に位置する２つの端側バッテリセルにおいて、前記並列方向の最も端側に位置する各表面部は、前記端子に近い部分には前記蓄冷材層が設けられる一方、前記端子から遠い部分には前記蓄冷材層が設けられずに前記バッテリの補機が配設されている。
【００２１】
すなわち、各バッテリセルは、巻回体における短径方向に並んで配置されているため、各バッテリセルの表面のうち並列方向に位置する表面部は、バッテリケースの表面における他の表面部と比較して面積が大きい。したがって、並列方向の最も外側に位置する表面部の一部に蓄冷材層を配置しなかったとしても、バッテリを十分に冷却することが可能である。
【００２２】
一方で、バッテリの端子の近くは発熱しやすく、温度が高くなりやすい。このため、並列方向の最も外側に位置する表面部でも、端子に近い部分には蓄冷材層を配置することで、バッテリを効率的に冷却することができる。
【００２３】
よって、車両のエンジンルームのように周囲に補機が配置されやすい場所であっても、バッテリの温度分布を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、ここに開示された技術によると、第２の蓄冷材が固相から液相に相転移するまでは、第１の蓄冷材は第２の蓄冷材に吸熱され続けるため、第１の蓄冷材の温度は、第１相転移温度付近に維持されやすくなる。これにより、バッテリの温度分布を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１に係る冷却構造が適用されたバッテリを冷却するための冷却システムの概略図である。
【図２】前記冷却構造が採用されたバッテリの斜視図である。
【図３】蓄冷材層及び冷却通路の配置を示す概略断面図であって、図２のIII-III線相当の断面図である。
【図４】蓄冷材層及び冷却通路の配置を示す概略断面図であって、図２のIV-IV線相当の断面図である。
【図５】冷却制御実行時のバッテリ、第１の蓄冷材、及び第２の蓄冷材の温度変化を示すタイムチャートである。
【図６】ＥＣＵによる冷却制御の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】冷却システムの変形例を示す概念図である。
【図８】実施形態２に係る冷却構造が採用されたバッテリにおける図３相当図である。
【図９】実施形態３に係る冷却構造が採用されたバッテリの分解斜視図である。
【図１０】実施形態３に係る冷却構造が採用されたバッテリにおける図３相当図である。
【図１１】実施形態４に係る冷却構造が採用されたバッテリにおける図３相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態１に係る冷却構造が適用されたバッテリ１０を冷却するための冷却システム１００を示し、図２は該冷却構造が適用されたバッテリ１０を示す。このバッテリ１０は、例えば、自動車のエンジンルームに搭載されるリチウムイオンバッテリである。リチウムイオンバッテリは、電力容量や劣化抑制の観点から最適な温度範囲があり、例えば、２５℃〜６０℃とされている。このため、バッテリ１０が車両に搭載される場合には、エンジンの冷却システムとは独立したバッテリ１０用の冷却システム１００が必要となる。尚、バッテリ１０は、トランクルームの下などに配置されていてもよい。
【００２８】
冷却システム１００は、冷却液を吐出するポンプ１０１と、バッテリ１０と熱交換した後の冷却液を冷却するためのラジエータ１０２とを有する。ポンプ１０１は、電動式のポンプであって、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０３により作動制御される。ポンプ１０１の直下流側には、冷却液の温度を検出する液温センサＳＮ１が配置されている。ラジエータ１０２は、不図示のグリルシャッタの車両後側に配置されている。ラジエータ１０２を流れる冷却液は、前記グリルシャッタを通過した走行風と熱交換して冷却される。
【００２９】
ＥＣＵ１０３は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力バスとを備えている。ＥＣＵ１０３には、前記液温センサＳＮ１の他、後述する複数の温度センサＳＮ２〜ＳＮ４からの検出信号、及び後述するバッテリ残量センサＳＮ５からの検出信号が入力される。ＥＣＵ１００は、各温度センサＳＮ１〜ＳＮ４からの検出信号、バッテリ残量センサＳＮ５からの検出信号、及び予め格納された情報に基づいてポンプ１０１を作動制御する。尚、ラジエータ１０２は、エンジンの冷却システムに用いられるラジエータとは別のラジエータである。
【００３０】
バッテリ１０は、扁平箱状のバッテリケース１１と、バッテリケース１１内に収容される巻回体２０と、バッテリケース１１に設けられかつ巻回体２０と接続された、正極端子３１及び負極端子３２とを有する。
【００３１】
巻回体２０は、正極と負極とがセパレータを介して巻回されたものである。正極、負極、及びセパレータはそれぞれシート状をなしている。巻回体２０は、図３に示すように、扁平円状をなしている。巻回体２０は、長径方向の両端に湾曲部２０ａをそれぞれ有し、短径方向の両端に平面部２０ｂをそれぞれ有している。巻回体２０の巻回軸方向の一端部には正極集電体２１が設けられ、該巻回軸方向の他端部には負極集電体２２が設けられている。正極集電体２１は、正極接続部２３を介して正極端子３１と接続されている。負極集電体２２は、負極接続部２４を介して負極端子３２と接続されている。
【００３２】
バッテリケース１１は、図２に示すように、直方体形状をなしている。バッテリケース１１は、巻回体２０の長径方向の両側に位置しかつ巻回体２０の湾曲部２０ａと対向する一対の第１のケース表面部１１ａと、巻回体２０の短径方向の両側に位置しかつ巻回体２０の平面部２０ｂと対向する一対の第２のケース表面部１１ｂと、巻回体２０の巻回軸方向の両側に位置する一対の第３のケース表面部１１ｃとを有する。一対の第１のケース表面部１１ａの一方には、正極端子３１及び負極端子３２が設けられている。バッテリケース１１内は電解液で満たされており、巻回体２０は、バッテリケース１１内において前記電解液に浸漬されている。
【００３３】
バッテリケース１１の表面には、バッテリケース１１の表面温度を検出するためのバッテリ温度センサＳＮ２が配置されている。バッテリ温度センサＳＮ２は、バッテリ温度取得部の一例である。
【００３４】
バッテリケース１１における端子３１，３２が設けられた第１のケース表面部１１ａを除く部分には、バッテリ１０を冷却するための蓄冷材層４０が配置されている。蓄冷材層４０は、筐体５０によりバッテリ１０ごと外側から覆われている。尚、図２では筐体５０の記載を省略している。
【００３５】
図３及び図４に示すように、蓄冷材層４０は、第１の蓄冷材４１と、第２の蓄冷材４２との２つの蓄冷材により構成されている。蓄冷材層４０は、一対の第１のケース表面部１１ａにおける端子３１，３２とは反対側の表面部、及び一対の第３のケース表面部１１ｃについては全面を覆っている。一方で、一対の第２のケース表面部１１ｂについては、端子３１，３２に近い側の半部のみを覆っている。
【００３６】
第１の蓄冷材４１は、バッテリ１０の表面、すなわち、バッテリケース１１の各表面１１ａ〜１１ｃに沿って配置されている。第２の蓄冷材４２は、第１の蓄冷材４１におけるバッテリ１０とは反対側の表面を覆うように、第１の蓄冷材４１に接して配置されている。第１及び第２の蓄冷材４１，４２は、どちらも第１所定温度以上でかつ第２所定温度未満の範囲に固相から液相に相転移する相転移温度を有する蓄冷材である。具体的には、第１及び第２の蓄冷材４１，４２は、例えば、パラフィン系炭化水素又は遷移金属系セラミックスを袋体に収容したものである。尚、第１所定温度は、例えば、バッテリ１０の適正温度範囲の下限値である２５℃であり、第２所定温度は、例えば、バッテリ１０の適正温度範囲の上限値である６０℃である。
【００３７】
本実施形態１では、第２の蓄冷材４２の相転移温度である第２相転移温度Ｔｃ２は、第１の蓄冷材４１の相転移温度である第１相転移温度Ｔｃ１よりも高い。これは、第１の蓄冷材４１を構成するパラフィン系炭化水素の炭素数と、第２の蓄冷材４２を構成するパラフィン系炭化水素の炭素数とを変えることにより可能である。尚、第１相転移温度Ｔｃ１と第２相転移温度Ｔｃ２との差は、例えば、５℃程度である。また、第２相転移温度Ｔｃと第２所定温度との差は、例えば、５℃程度である。
【００３８】
筐体５０は、図３及び図４に示すように、第２の蓄冷材４２における第１の蓄冷材４１とは反対側の表面を覆うように配置される。筐体５０は、端子３１，３２を覆う蓋部以外の部分については、第２の蓄冷材４２に接して配置されている。尚、筐体５０は、第２の蓄冷材４２全体に密着している必要はなく、筐体５０と第２の蓄冷材４２との間に、部分的に隙間が形成されていてもよい。
【００３９】
筐体５０を構成する壁部には、図３及び図４に示すように、第２の蓄冷材４２を冷却するための冷却液が流通する冷却経路６０が形成されている。冷却経路６０は、筐体５０を構成する壁部を穿設したり該壁部内にパイプを挿入したりして形成されている。冷却経路６０は、前記長径方向における反端子３１，３２側の部分に沿って前記巻回軸方向に流れた後、前記長径方向における端子３１，３２側に流れる第１流路６１と、前記長径方向における端子３１，３２側に流れた後、端子３１，３２の周りを囲むように前記短径方向に分岐して流れる第２流路６２を有する。第１流路６１と第２流路６２とは、入口側で分離した後、出口側で再び合流する。
【００４０】
図２及び図３に示すように、バッテリケース１１の一方の第２のケース表面１１ｂにおける蓄冷材層４０が形成されていない部分、すなわち、一方の第２のケース表面１１ｂにおける端子３１，３２から遠い側の半部には、バッテリ１０の補機としてジャンクションボックス１３が配置されている。他方の第２のケース表面１１ｂにおける端子３１，３２から遠い側の半部には、バッテリ１０の補機としてＢＭＳ１４（Battery Management System）が配置されている。ＢＭＳ１４には、例えば、バッテリ１０の残存容量（ＳＯＣ）を検出するためのバッテリ残量センサＳＮ５が格納されている。バッテリ残量センサＳＮ５は、バッテリ１０の電圧等に基づいてバッテリ１０のＳＯＣを取得する。
【００４１】
尚、図２及び図３に示すように、筐体５０における、ジャンクションボックス１３が配置される部分、及びＢＭＳ１４が配置される部分は、開口部となっている。
【００４２】
第１の蓄冷材４１の表面には、２つの蓄冷材温度センサＳＮ３，ＳＮ４が配置されている。蓄冷材温度センサＳＮ３は冷却通路６０の入口側に配置され、蓄冷材温度センサＳＮ４は冷却通路６０の出口側に配置されている。以下、蓄冷材温度センサＳＮ３を入口側蓄冷材温度センサＳＮ３といい、蓄冷材温度センサＳＮ４を出口側蓄冷材温度センサＳＮ４という。入口側及び出口側蓄冷材温度センサＳＮ３，ＳＮ４は、それぞれ、蓄冷材温度取得部の一例である。
【００４３】
本実施形態１では、第１の蓄冷材４１の周りを第２の蓄冷材４２により覆うことでバッテリ１０の温度分布を抑制しながら、バッテリ１０を適切に冷却できるようにしている。このことについて、図５のタイムチャートを参照しながら説明する。
【００４４】
図５は、バッテリ１０の温度変化、第１の蓄冷材４１の温度変化、及び第２の蓄冷材４２の温度変化を示すタイムチャートである。破線はバッテリ１０の温度を示し、一点鎖線は第１の蓄冷材４１の温度を示し、実線は第２の蓄冷材４２の温度を示す。また、図５において、２点鎖線で示す直線は、バッテリ１０の上限温度Ｔｍａｘであり、第２所定温度に相当する温度である。
【００４５】
まず、時間ｔ０において、バッテリ１０の温度が上昇し始めたとする。このとき、第１の蓄冷材４１はバッテリ１０と熱交換する一方、第２の蓄冷材４２は第１の蓄冷材４１と熱交換して、それぞれ温度が上昇する。次に、時間ｔ１において、第１の蓄冷材４１の温度が第１相転移温度Ｔｃ１に到達したとする。第１の蓄冷材４１の温度が第１相転移温度Ｔｃ１に到達すると、第１の蓄冷材４１が固相から液相に相転移するための潜熱により、バッテリ１０、第１の蓄冷材４１、及び第２の蓄冷材４２の温度は一定となる。特に、第２の蓄冷材４２の温度は、第１相転移温度Ｔｃ１程度になる。次いで、時間ｔ２において、第１の蓄冷材４１が全て液相に相転移すると、再び熱交換により、バッテリ１０、第１の蓄冷材４１、及び第２の蓄冷材４２の温度がそれぞれ上昇する。その後、時間ｔ３において、第２の蓄冷材４２の温度が第２相転移温度Ｔｃ２に到達すると、第２の蓄冷材４１が固相から液相に相転移するための潜熱により、バッテリ１０、第１の蓄冷材４１、及び第２の蓄冷材４２の温度は一定となる。そして、例えば、時間ｔ４において、ポンプ１０１を作動させると、第２の蓄冷材４２が冷却されて、これにより、第１の蓄冷材４１及びバッテリ１０も冷却される。
【００４６】
前述のように、バッテリ１０との熱交換によって、第１の蓄冷材４１が第１相転移温度Ｔｃ１に達したときには、第２の蓄冷材４２の温度も第１相転移温度Ｔｃ１程度になる。このため、第１の蓄冷材４２は、外気の影響を受けにくく、バッテリ１０から吸熱するに留まる。これにより、第１の蓄冷材４２の温度は、第１相転移温度Ｔｃ１付近に維持されやすくなって、第１の蓄冷材４１の潜熱により、バッテリ１０全体の温度も略一定となる。また、第２の蓄冷材４２の温度が第２相転移温度Ｔｃ２に到達したとしても、第２の蓄冷材４２の相転移中は、第２の蓄冷材４２の潜熱により、再び一定の温度が保たれることになる。したがって、バッテリ１０の温度分布を抑制することができる。
【００４７】
ここで、図５に示すタイムチャートでは、第２の蓄冷材４２の温度が第２相転移温度Ｔｃ２になった後に冷却を行っている。しかし、本来の冷却対象であるバッテリ１０は、第２の蓄冷材４２が冷却されて、第１の蓄冷材４１が冷却されてから冷却される。つまり、図５に示すように、第２の蓄冷材４２の冷却を開始してからバッテリ１０が冷却されるまでには時間的なズレがある。そこで、本実施形態１では、ＥＣＵ１０３は、バッテリ温度センサＳＮ２で取得されるバッテリ１０の表面温度が第２相転移温度Ｔｃ２以上であるときには、ポンプ１０１により冷却通路６０に冷却液を流通させるようにしている。基本的に、第１及び第２の蓄冷材４１，４２はバッテリ１０よりは温度が低くなる。このため、バッテリ１０が第２相転移温度Ｔｃ２以上になったときに、第２の蓄冷材４２の冷却を開始することができれば、第２の蓄冷材４２が第２相転移温度Ｔｃ２に到達する前に、第２の蓄冷材４２を冷却することができる。すなわち、第２の蓄冷材４２の潜熱により、第２の蓄冷材４２の温度が一定となる前に、第２の蓄冷材４２の冷却を開始することができる。これにより、バッテリ１０、第１の蓄冷材４１、及び第２の蓄冷材４２を応答性良く冷却することができる。また、蓄冷材層４０の温度を第１相転移温度Ｔｃ１以上かつ第２相転移温度Ｔｃ２未満の間に維持しやすくなって、バッテリ１０の温度分布をより効果的に抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態１では、ＥＣＵ１０３は、バッテリ１０の表面温度が第２相転移温度Ｔｃ２未満であったとしても、現在のバッテリ１０の発熱量等から、該バッテリ１０の表面温度が上限温度Ｔｍａｘに到達することが推定されたときには、ポンプ１０１により冷却通路６０に冷却液を流通させるようにしている。これにより、バッテリ１０が上限温度Ｔｍａｘに到達することを適切に抑制することができる。尚、この状況は、例えば、車載電動品による消費電力が高くなったとき等に発生する可能性がある。
【００４９】
また、本実施形態１では、ＥＣＵ１０３は、ポンプ１０１により冷却通路６０に冷却液を流通させるときには、各蓄冷材温度センサＳＮ３，ＳＮ４により取得される温度が第１相転移温度Ｔｃ１未満になるまで、特に、第１相転移温度Ｔｃ１から第３所定温度Ｔａだけ低い温度になるまで、ポンプ１０１により冷却通路６０に冷却液を流通させる。これにより、第１の蓄冷材４１の潜熱を利用して、バッテリ１０の温度を一定に維持しやすくなる。よって、バッテリ１０の温度分布を一層効果的に抑制することができる。尚、第３所定温度Ｔａは、第１相転移温度Ｔｃ１から第３所定温度Ｔａを引いた値が第１所定温度（２５℃程度）未満にならない程度の温度である。バッテリ１０の温度が下がり過ぎると、内部抵抗が上昇するためである。
【００５０】
次に、図６を参照しながら、バッテリ１０を冷却する際のＥＣＵ１０３による処理動作について説明する。尚、初期状態においては、ポンプ１０１は作動していない。
【００５１】
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ１０３は、各センサＳＮ１〜ＳＮ５からの情報を読み込む。
【００５２】
次のステップＳ２では、ＥＣＵ１０３は、バッテリ温度センサＳＮ１の検出結果が第２相転移温度Ｔｃ２以上であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０３は、バッテリ温度センサＳＮ１の検出結果が第２相転移温度Ｔｃ２以上であるＹＥＳのときには、ステップＳ３に進む一方で、バッテリ温度センサＳＮ１の検出結果が第２相転移温度Ｔｃ２未満であるＮＯのときには、ステップＳ８に進む。
【００５３】
前記ステップＳ３では、ＥＣＵ１０３はポンプ１０１を作動させる。これにより、冷却経路６０に冷却液が流通する。
【００５４】
次のステップＳ４では、ＥＣＵ１０３は、入口側蓄冷材温度センサＳＮ３の検出温度が、第１相転移温度Ｔｃ１から第３所定温度Ｔａだけ低い温度（Ｔｃ１−Ｔａ）以下になったか否かを判定する。ＥＣＵ１０３は、入口側蓄冷材温度センサＳＮ３の検出温度が（Ｔｃ１−Ｔａ）以下になったＹＥＳのときには、ステップＳ５に進む一方、入口側蓄冷材温度センサＳＮ３の検出温度が（Ｔｃ１−Ｔａ）よりも大きいＮＯのときには、入口側蓄冷材温度センサＳＮ３の検出温度が（Ｔｃ１−Ｔａ）以下になるまで、ステップＳ４の判定を続ける。
【００５５】
前記ステップＳ５では、ＥＣＵ１０３は、液温センサＳＮ１で検出される冷却液の液温が（Ｔｃ１−Ｔａ）になるように各種デバイスを制御する。このステップＳ５において、ＥＣＵ１０３は、例えば、ポンプ１０１の流量を調整したり、前記グリルシャッタの開度を調整したりして、冷却液の液温を（Ｔｃ１−Ｔａ）にする。
【００５６】
次のステップＳ６では、ＥＣＵ１０３は、出口側蓄冷材温度センサＳＮ４の検出温度が、（Ｔｃ１−Ｔａ）になったか否かを判定する。ＥＣＵ１０３は、出口側蓄冷材温度センサＳＮ４の検出温度が、（Ｔｃ１−Ｔａ）になったＹＥＳのときには、ステップＳ７に進む一方で、出口側蓄冷材温度センサＳＮ４の検出温度が、（Ｔｃ１−Ｔａ）になっていないＮＯのときには、出口側蓄冷材温度センサＳＮ４の検出温度が（Ｔｃ１−Ｔａ）になるまで、ステップＳ６の判定を続ける。
【００５７】
次のステップＳ７では、ＥＣＵ１０３はポンプ１０１の作動を停止させる。ステップＳ７の後はリターンする。
【００５８】
一方で、前記ステップＳ８では、ＥＣＵ１０３は、現在のバッテリ１０の表面温度から上限温度Ｔｍａｘに到達するまでの熱量Ｃを算出する。
【００５９】
次のステップＳ９では、ＥＣＵ１０３は、前記ステップＳ８で算出した熱量Ｃにバッテリ１０の現在の冷却能力を加えた値が、バッテリ１０の現在の発熱量よりも大きいか否かを判定する。ＥＣＵ１０３は、バッテリ１０の現在の冷却能力を、冷却液の液温及び蓄冷材層４０の温度等に基づくマップを参照して算出する。ＥＣＵ１０３は、バッテリ１０の現在の発熱量を、バッテリ温度センサＳＮ１の検出結果及びバッテリ残量センサＳＮ５の検出結果等から算出されるバッテリ１０の内部抵抗に電流の二乗を乗じて算出する。ＥＣＵ１０３は、（熱量Ｃ＋冷却能力）の値が、バッテリ１０の現在の発熱量よりも大きいＹＥＳのときにはリターンする一方で、（熱量Ｃ＋冷却能力）の値が、バッテリ１０の現在の発熱量以下であるＮＯのときには、ステップＳ３に進み、ポンプ１０１を作動させて、バッテリ１０を冷却する。
【００６０】
したがって、本実施形態１では、バッテリ１０の表面に沿って配置された第１の蓄冷材４１、及び第１の蓄冷材４１におけるバッテリ１０とは反対側の表面を覆うように配置された第２の蓄冷材４２で構成される蓄冷材層４０と、蓄冷材層４０を冷却する冷却液が流通する冷却通路６０とを備え、第１及び第２の蓄冷材４１，４２は、それぞれ、第２所定温度未満の範囲に固相から液相に相転移する相転移温度を有する蓄冷材であり、第２の蓄冷材４２の前記相転移温度である第２相転移温度Ｔｃ２は、第１の蓄冷材４１の前記相転移温度である第１相転移温度Ｔｃ１よりも高い。これにより、バッテリ１０との熱交換によって、第１の蓄冷材４１が第１相転移温度Ｔｃ１に達したときには、第２の蓄冷材４２の温度は第１相転移温度Ｔｃ１程度になる。このため、第１の蓄冷材４１は、外気の影響を受けにくく、バッテリ１０から吸熱するに留まる。このため、第１の蓄冷材４１の温度は、第１相転移温度Ｔｃ１付近に維持されやすくなって、第１の蓄冷材４１の潜熱により、バッテリ１０全体の温度は略一定となる。したがって、バッテリ１０の温度分布を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態１では、バッテリ温度センサＳＮ２により取得される温度が、第２相転移温度Ｔｃ２以上であるときには、ポンプ１０１により冷却通路６０に冷却液を流通させる。これにより、第２の蓄冷材４２が第２相転移温度Ｔｃ２に到達する前に、第２の蓄冷材４２を冷却することができる。すなわち、第２の蓄冷材４２の潜熱により、第２の蓄冷材４２の温度が一定となる前に、第２の蓄冷材４２の冷却を開始することができる。これにより、バッテリ１０、第１の蓄冷材４１、及び第２の蓄冷材４２を応答性良く冷却することができる。また、蓄冷材層４０の温度を第１相転移温度Ｔｃ１以上かつ第２相転移温度Ｔｃ２未満の間に維持しやすくなって、バッテリ１０の温度分布をより効果的に抑制することができる。
【００６２】
また、本実施形態１では、入口側及び出口側蓄冷材温度センサＳＮ３，ＳＮ４により取得される温度が第１相転移温度Ｔｃ１未満になるまで、ポンプ１０１により冷却通路６０に冷却液を流通させる。これにより、第１の蓄冷材４１の潜熱を利用して、バッテリ１０の温度を一定に維持しやすくなる。よって、バッテリ１０の温度分布を一層効果的に抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態１では、第２の蓄冷材４２における第１の蓄冷材４１とは反対側の表面を覆うように配置される筐体５０を更に備え、冷却通路６０は、筐体６０に配設されている。これにより、冷却通路６０の配置の自由度を向上させることができ、冷却通路６０をより高い冷却効率が得られる配置にすることができる。この結果、バッテリ１０の温度分布を更に効果的に抑制することができる。
【００６４】
また、本実施形態１では、バッテリケース１１の表面のうち、巻回体２０における短径方向の両側に位置する平面部２０ｂに対向する一対の第２のケース表面部１１ｂにおいて、端子３１，３２に近い部分には蓄冷材層４０が設けられる一方、端子３１，３２から遠い部分にはバッテリ１０の補機（ジャンクションボックス１３及びＢＭＳ１４）が配設されている。すなわち、バッテリケース１１の表面のうち、巻回体２０の平面部２０ｂに対向する一対の第２のケース表面部１１ｂは、バッテリケース１１の表面における他の表面部１１ａ，１１ｃと比較して面積が大きい。このため、第２のケース表面部１１ｂは他の表面部１１ａ，１１ｂよりも放熱効率が高い。したがって、第２のケース表面部１１ｂの一部に蓄冷材層４０を配置しなかったとしても、バッテリ１０を十分に冷却することが可能である。一方で、バッテリ１０の端子３１，３２の近くは発熱しやすく、温度が高くなりやすい。このため、第２のケース表面部１１ｂのうち端子３１，３２に近い部分は蓄冷材層４０を配置することで、バッテリ１０を効率的に冷却することができる。
【００６５】
よって、車両のエンジンルームのように周囲に補機が配置されやすい場所であっても、バッテリ１０の温度分布を抑制することができる。
【００６６】
図７は、冷却システムの変形例を示し、この冷却システムでは、過給機のインタークーラ１０５における冷却システム１５０を利用している。すなわち、この変形例では、バッテリ１０の冷却システムは独立した冷却システムでは無く、インタークーラ１０５の冷却システム１５０の途中にバッテリ１０を組み込んだ状態になっている。この変形例によれば、既存の冷却システム１５０を利用することができるため、バッテリ１０の冷却システムを設けるためのスペースを出来る限り小さくすることができる。
【００６７】
（実施形態２）
以下、実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
本実施形態２では、バッテリ１０の構成は前記実施形態１と同じである。一方で、本実施形態２では、冷却通路２６０の配置が前記実施形態１とは異なる。すなわち、図８に示すように、本実施形態２では、前記実施形態１のような筐体が設けられておらず、第２の蓄冷材４２内に冷却通路２６０が形成されている。この冷却通路２６０は、第２の蓄冷材４２内にパイプを挿入するなどして形成されている。
【００６９】
冷却通路２６０は、詳細な図示は省略するが、前記実施形態１の冷却通路６０のように、前記長径方向における反端子側の部分に沿って前記巻回軸方向に流れた後、前記長径方向における端子側に流れる第１流路と、前記長径方向における端子側に流れた後、端子の周りを囲むように前記短径方向に分岐して流れる第２流路を有する。第１流路と第２流路とは、入口側で分離した後、出口側で再び合流するように構成されている。
【００７０】
バッテリ１０を冷却する際のＥＣＵ１０３による処理動作は、前記実施形態１と同じである。
【００７１】
本実施形態２の構成によると、第２の蓄冷材４２を直接的に冷却することが可能となるため、第２の蓄冷材４２の冷却効率を向上させることができる。その結果として、第１の蓄冷材４１及びバッテリ１０の冷却効率も向上させることができる。よって、バッテリ１０の温度分布をより一層効果的に抑制することができる。
【００７２】
（実施形態３）
以下、実施形態３について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１及び２と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
本実施形態３では、バッテリ３１０の構成が前記実施形態１及び２とは異なる。具体的には、本実施形態３では、図９に示すように、バッテリ３１０は、複数のバッテリセル３７０（図９では５個のバッテリセル３７０）を有する。各バッテリセル３７０は、扁平箱状のバッテリケース３１１と、バッテリケース３１１内に収容される巻回体３２０と、バッテリケース３１１に設けられかつ巻回体３２０と接続された、正極端子３３１及び負極端子３３２とを有する。各バッテリセル３７０の詳細な構成は、前記実施形態１及び２のバッテリ１０と同じであるため、説明を省略する。以下の説明において、バッテリケース３１１のうち、巻回体３２０の長径方向の両側に位置する一対の表面部を第１のケース表面部３１１ａといい、巻回体３２０の短径方向の両側に位置する一対の表面部を第２のケース表面部３１１ｂといい、巻回体３２０の巻回軸方向の両側に位置する一対の表面部を第３のケース表面部３１１ｃとをいう。
【００７４】
各バッテリセル３７０は、巻回体３２０における短径方向に並んで配置されている。各バッテリセル３７０は、互いに直列接続しやすいように、並列方向において、正極端子３３１と負極端子３３２とが交互に並ぶようにそれぞれ配置されている。前記並列方向に隣接するバッテリセル３７０同士は、接続部材３３３により電気的に接続されている。
【００７５】
各バッテリセル３７０は、図１０に示すように、蓄冷材層３４０により覆われている。より具体的には、複数のバッテリセル３７０のうち、前記並列方向の側に位置する２つの端側バッテリセル３７０ａを除く各バッテリセル３７０は、端子３３１，３３２が設けられた第１の表面部３１１ａ以外の表面部の全体が蓄冷材層３４０で覆われている。一方で、端側バッテリセル３７０ａは、前記並列方向の最も外側に位置する各第２の表面部３１１ｂについては、端子３３１，３３２に近い側の半部には蓄冷材層３４０が設けられる一方、端子３３１，３３２から遠い側の半部には、バッテリ３１０の補機がそれぞれ配設されている。バッテリ３１０の補機は、一方はジャンクションボックス１３であり、他方はＢＭＳ１４である。
【００７６】
蓄冷材層３４０は、前記実施形態１及び２と同様に、第１相転移温度Ｔｃ１で固相から液相に相転移する第１の蓄冷材３４１と、第１相転移温度Ｔｃ１よりも高い第２相転移温度Ｔｃ２で固相から液相に相転移する第２の蓄冷材３４２とで構成されている。
【００７７】
本実施形態３において、相隣接するバッテリセル３７０同士は、図１０に示すように、１つの第２の蓄冷材３４２を共有している。すなわち、第１の蓄冷材３４１は、各バッテリセル３７０にそれぞれ設けられている一方で、第２の蓄冷材３４２は、前記並列方向の両端では単独で設けられているが、前記並列方向の中間では、２つの第１の蓄冷材３４１で前記並列方向に挟まれるように配置されている。
【００７８】
本実施形態３において、蓄冷材層３４０は、筐体３５０によりバッテリ３１０ごと外側から覆われている。図１０に示すように、筐体３５０は、前記並列方向において相隣接するバッテリセル３７０同士の間には配置されていない。筐体３５０を構成する壁部には、冷却通路３６０が形成されている。尚、図９では、筐体３５０は図示を省略している。また、筐体３５０は、第２の蓄冷材３４２全体に密着している必要はなく、筐体３５０と第２の蓄冷材３４２との間に部分的に隙間が形成されていてもよい。
【００７９】
バッテリ３１０を冷却する際のＥＣＵ１０３による処理動作は、前記実施形態１と同じである。
【００８０】
この実施形態３でも、第１の蓄冷材３４１を第２の蓄冷材３４２が覆っているため、バッテリ１０の温度分布を抑制することができる。
【００８１】
（実施形態４）
以下、実施形態４について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１〜３と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
本実施形態４では、バッテリ４１０の構成は前記実施形態３と同じである。一方で、本実施形態４では、冷却通路４６０の配置が前記実施形態３とは異なる。すなわち、図１１に示すように、本実施形態４では、前記実施形態３のような筐体が設けられておらず、第２の蓄冷材４４２内に冷却通路４６０が形成されている。この冷却通路４６０は、第２の蓄冷材４４２内にパイプを挿入するなどして形成されている。
【００８３】
詳細な図示は省略するが、冷却通路４６０は、１つの入口部から複数の通路４６１に分岐した後、１つの出口部に集約されるような通路になっている。
【００８４】
バッテリ４１０を冷却する際のＥＣＵ１０３による処理動作は、前記実施形態１と同じである。
【００８５】
本実施形態４の構成によると、第２の蓄冷材４４２の全体を適切に冷却することができる。この結果、第１の蓄冷材４１及びバッテリ１０の冷却効率の向上させることができる。よって、バッテリ４１０の温度分布をより効果的に抑制することができる。
【００８６】
（その他の実施形態）
ここに開示された技術は、前記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【００８７】
例えば、前述の実施形態１〜４では、少なくとも一部の第２の表面部１１ｂ，３１１ｂは、端子３１，３２，３３１，３３２から遠い側の半部は蓄冷材層４０，３４０で覆われていなかった。これに限らず、全ての第２の表面部１１ｂ、３１１ｂの全体が蓄冷材層４０，３４０で覆われていてもよい。
【００８８】
また、前述の実施形態１〜４では、ＥＣＵ１０３は、バッテリ１０，２１０，３１０，４１０の表面温度が第２相転移温度Ｔｃ２未満であったとしても、現在のバッテリ１０の発熱量等から、該バッテリ１０の表面温度が上限温度Ｔｍａｘに到達することが推定されたときには、ポンプ１０１により冷却通路６０，２６０，３６０，４６０に冷却液を流通させるようにしていた。しかし、このＥＣＵ１０３による制御は必須のものではなく、ＥＣＵ１０３は、バッテリ１０，２１０，３１０，４１０の表面温度が第２相転移温度Ｔｃ２以上になったときにのみ、ポンプ１０１により冷却通路６０，２６０，３６０，４６０に冷却液を流通させるようにしてもよい。
【００８９】
前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
ここに開示された技術は、車両に搭載されるバッテリの冷却構造として有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１０，２１０，３１０，４１０    バッテリ
１１，３１１    バッテリケース
１１ａ，３１１ａ    第１の表面部
１１ｂ，３１１ｂ    第２の表面部
１３    ジャンクションボックス（バッテリの補機）
１４    ＢＭＳ（バッテリの補機）
２０，３２０    巻回体
２０ａ    平面部（巻回体における短径方向の両側に位置する面部）
３１，３３１    正極端子
３２，３３２    負極端子
４０，３４０    蓄冷材層
４１，３４１    第１の蓄冷材
４２，３４２    第２の蓄冷材
５０，３５０    筐体
６０，２６０，３６０，４６０    冷却通路
１０１    ポンプ
３７０    バッテリセル
３７０ａ    端側バッテリセル
ＳＮ２    バッテリ温度センサ（バッテリ温度取得部）
ＳＮ３，ＳＮ４    蓄冷材温度センサ（蓄冷材温度取得部）
【図１】
2020170584.tif 000003
【図２】
2020170584.tif 000004
【図３】
2020170584.tif 000005
【図４】
2020170584.tif 000006
【図５】
2020170584.tif 000007
【図６】
2020170584.tif 000008
【図７】
2020170584.tif 000009
【図８】
2020170584.tif 000010
【図９】
2020170584.tif 000011
【図１０】
2020170584.tif 000012
【図１１】
2020170584.tif 000013