(57)【要約】【課題】冷却性能を向上させることができる蓄電装置を提供することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、第１方向に配列する複数の蓄電セル２０を含む蓄電モジュールと、蓄電モジュールを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路Ｒを有する流路形成部材３０と、流路形成部材３０を蓄電モジュールに向けて押圧する押圧部４０とを備える。流路形成部材３０は、第１方向に配列された複数の第１部分３１と、複数の第１部分３１を接続する第２部分３２とを含む。複数の第１部分３１は、冷媒流路Ｒの一部を構成する第１流路部Ｒ１を有し、かつ、第１方向に沿って間隔をあけて配置されている。第２部分３２は、冷媒流路Ｒの他の一部を構成し、複数の第１流路部Ｒ１を接続する第２流路部Ｒ２を有する。押圧部４０は、複数の第１部分３１を蓄電モジュールに向けて押圧する。【選択図】図４
2020009584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に配列する複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路を有する流路形成部材と、
前記流路形成部材を前記蓄電モジュールに向けて押圧する押圧部と、を備え、
前記流路形成部材は、前記第１方向に配列された複数の第１部分と、前記複数の第１部分を接続する第２部分とを含み、
前記複数の第１部分は、前記冷媒流路の一部を構成する第１流路部を有し、かつ、前記第１方向に沿って間隔をあけて配置され、
前記第２部分は、前記冷媒流路の他の一部を構成し、複数の前記第１流路部を接続する第２流路部を有し、
前記押圧部は、前記複数の第１部分を前記蓄電モジュールに向けて押圧する、蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両に搭載される蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電モジュールを冷却可能な蓄電装置が各種提案されている。たとえば、米国特許出願公開第２０１５／００４４５４０号明細書（特許文献１）に開示された蓄電装置においては、平坦な板状部材の上に蓄電モジュールが配置されており、板状部材の下方に配置された平坦な直線状の冷却ラインが、押圧部材によって板状部材に向けて押圧されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００４４５４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方向に配列された複数の蓄電セルを拘束バンド等によって拘束することにより蓄電モジュールを形成した場合には、いくらかの蓄電セルが高さ方向にずれる場合がある。この場合には、高さ方向にずれた蓄電セルとこれと隣り合う蓄電セルとの間に段差が形成され、板状部材と蓄電セルとの間に隙間が形成される。
【０００５】
冷却ラインが直線状に延びる形状である場合には、冷却ラインの変形の自由度が低い。このため、上記段差が大きい場合には、冷却ラインを単に蓄電モジュールに向けて押圧するだけでは、板状部材と蓄電セルとの間の隙間に追従するように冷却ラインおよび板状部材を変形させることが困難となる。また、板状部材を省略した場合であっても、上記の段差を追従するように直線状の冷却ラインを変形させることが困難である。
【０００６】
このような場合には、一部の蓄電セルと冷却ラインとの熱接触が不十分となり、冷却性能が低下する。
【０００７】
本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、冷却性能を向上させることができる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に基づく蓄電装置は、第１方向に配列する複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、上記蓄電モジュールを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路を有する流路形成部材と、上記流路形成部材を上記蓄電モジュールに向けて押圧する押圧部と、を備える。上記流路形成部材は、上記第１方向に配列された複数の第１部分と、上記複数の第１部分を接続する第２部分とを含む。上記複数の第１部分は、上記冷媒流路の一部を構成する第１流路部を有し、かつ、上記第１方向に沿って間隔をあけて配置されている。上記第２部分は、上記冷媒流路の他の一部を構成し、複数の上記第１流路部を接続する第２流路部を有する。上記押圧部は、上記複数の第１部分を上記蓄電モジュールに向けて押圧する。
【０００９】
上記構成によれば、流路形成部材の一部を構成する複数の第１部分が間隔をあけて第１方向に配列されているため、第１部分の変形の自由度が高くなる。自由度の高い第１部分を押圧部によって蓄電モジュールに向けて押圧することにより、互いに隣り合う蓄電セル間に段差が生じた場合であっても、複数の蓄電セルの各々に第１部分を接触させることができる。
【００１０】
第１部分は、蓄電モジュールを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路の一部を構成する第１流路部を有している。このため、複数の蓄電セルの各々に第１部分を接触させることで複数の蓄電セルを確実に冷却することができ、冷却性能を向上させることができる。
【００１１】
また、流路形成部材と蓄電モジュールとの間に高熱伝導部材を配置する場合であっても、上記のように第１部分の変形の自由度が高くなることにより、蓄電セルに向けて第１部分を大きく移動させることができる。これにより、熱伝導部材の薄肉化が可能となり、冷却性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、冷却性能を向上させることができる蓄電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る蓄電装置を搭載した車両を示した模式図である。
【図２】実施の形態１に係る蓄電装置の断面図である。
【図３】実施の形態１に係る流路形成部材の上面図である。
【図４】図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】実施の形態１に係る蓄電装置の側面図である。
【図６】実施の形態２に係る流路形成部材の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る蓄電装置を搭載した車両を示した模式図である。図１を参照して、実施の形態１に係る蓄電装置１を搭載した車両２について説明する。
【００１６】
図１に示すように、車両２は、蓄電装置１と、ＰＣＵ（Power. Control Unit）４と、回転電機５，６と、図示しないエンジンと、図示しない動力分割機構を含む。
【００１７】
蓄電装置１は、充放電可能な二次バッテリである。蓄電装置１は、蓄電された電力をＰＣＵ４に供給しており、ＰＣＵ４に供給された電力によって回転電機５が駆動し、車両２が走行する。なお、回転電機６は、主に発電機として機能しており、回転電機６によって発電された電力はＰＣＵ４を通して、蓄電装置１に供給される。
【００１８】
本開示に係る蓄電装置１が適用される車両としては、ハイブリッド車両のみならず、電気自動車や燃料電池車両にも適用することができる。また、ハイブリッド車両においても、シリーズ方式、パラレル方式およびシリーズ・パラレル方式のいずれにも適用することができる。また、回転電機が２つ設けられたハイブリッド車両に限られず、回転電機が１つ設けられた、所謂、ワンモータハイブリッドにも適用することができる。
【００１９】
図１に示す例においては、蓄電装置１は、車両２内に搭載されている。なお、蓄電装置１の搭載位置は、車室内に限られず、たとえば、車両２のフロアパネルの下面のように、車外に配置してもよい。
【００２０】
図２は、実施の形態１に係る蓄電装置の断面図である。図２を参照して、実施の形態１に係る蓄電装置１について説明する。
【００２１】
図２に示すように、蓄電装置１は、蓄電モジュールとしてもバッテリモジュール１０と、ケース１１と、拘束具２１と、流路形成部材３０と、押圧部４０と、を含む。
【００２２】
バッテリモジュール１０は、第１方向（図流ＤＲ１方向）に配列する複数のバッテリセル２０を含む。バッテリセルは、たとえば、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池である。単電池は、たとえば角型形状を有する。なお、単電池は、角型形状に限定されず、円筒型形状であってもよい。二次電池は、液状の電解質を用いるものであってもよいし、固体状の電解質を用いるものであってもよい。
【００２３】
ケース１１は、バッテリモジュール１０と、拘束具２１と、流路形成部材３０と、押圧部４０とを収容する。
【００２４】
拘束具２１は、エンドプレート２５およびエンドプレート２６と、拘束バンド２７とを含む。エンドプレート２５は、バッテリモジュール１０の一端に設けられており、エンドプレート２６は、バッテリモジュール１０の他端に設けられている。拘束バンド２７は、エンドプレート２５およびエンドプレート２６を接続する。
【００２５】
複数のバッテリセル２０は拘束具２１によって拘束されており、具体的には、エンドプレート２５およびエンドプレート２６によって押圧固定されている。
【００２６】
流路形成部材３０は、バッテリモジュール１０を冷却するための冷媒を流動可能に形成されている。流路形成部材３０は、上記冷媒が流れる冷媒流路Ｒ（図３参照）を有する。流路形成部材３０は、バッテリモジュール１０の底面側に配置されている。
【００２７】
押圧部４０は、流路形成部材３０をバッテリモジュールに向けて押圧する。押圧部４０は、流路形成部材３０とケース１１の底部との間に配置されている。
【００２８】
図３は、実施の形態１に係る流路形成部材の上面図である。図４は、図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図３および図４を参照して、実施の形態１に係る流路形成部材３０および押圧部４０について説明する。
【００２９】
図３および図４に示すように、流路形成部材３０は、蛇行しながら第１方向に延びる形状を有する。流路形成部材３０は、扁平なパイプによって構成されている。流路形成部材３０は、複数の第１部分３１と、第２部分３２とを有する。
【００３０】
複数の第１部分３１は、複数のバッテリセル２０に対応するように配置されている。複数の第１部分３１は、間隔をあけて第１方向（ＤＲ１方向）に配列されている。複数の第１部分３１の各々は、冷媒流路Ｒの一部を構成する第１流路部Ｒ１を有する。複数の第１流路部Ｒ１は、第１方向に間隔をあけて並んで配置されている。
【００３１】
第１部分３１は、第１方向に略直交する方向に延在する。第１部分３１は、第１方向および当該第１部分３１が延在する方向に略直交する方向（上方）に向けて隆起する隆起部３３を有する。第１部分３１は、バッテリセル２０に向けて隆起する隆起部３３を有する。
【００３２】
当該隆起部３３は、流路形成部材３０の上面３０ａが上方に凸となり、流路形成部材３０の下面３０ｂが上方に窪むことで形成されている。隆起部３３の上面は、平坦に構成されており、バッテリセル２０の底面と略平行である。隆起部３３の上面は、第１部分３１が押圧部４０によってバッテリセル２０に向けて押圧されることにより、バッテリセル２０の底面に密着する。
【００３３】
第２部分３２は、複数の第１部分３１を接続する。第２部分は、互いに隣り合う第１部分３１の一端側同士を接続する部分と、互いに隣り合う第１部分３１の他端側同士を接続する部分とを含む。第２部分３２は、第１部分３１の一端側同士および第１部分３１の他端側同士を交互に接続する。
【００３４】
第２部分３２は、冷媒流路Ｒの他の一部を構成する第２流路部Ｒ２を有する。第２流路部Ｒ２は、複数の第１流路部Ｒ１を接続する。第２流路部Ｒ２は、互いに隣り合う第１流路部Ｒ１の一端側同士を接続する部分と、互いに隣り合う第１流路部Ｒ１の他端側同士を接続する部分とを含む。第２流路部Ｒ２は、第１流路部Ｒ１の一端側同士および第１流路部Ｒ１の他端側同士を交互に接続する。
【００３５】
押圧部４０は、複数の第１部分３１をバッテリモジュール１０に向けて押圧する。押圧部４０は、複数の第１部分３１に対応するように配置された複数の弾性部材４１を含む。弾性部材４１は、たとえばバネ等の弾性力を発現できる部材を採用することができる。バネは、樹脂製であってもよいし金属製であってもよい。
【００３６】
弾性部材４１は、隆起部３３の両外側に位置する部分の第１部分３１を押圧可能に形成されている。弾性部材４１は、ケース１１に接触する扁平部と、当該扁平部から隆起部３３の両外側に位置する部分の第１部分３１に向けて延びる部分とを含む。
【００３７】
当該扁平部から隆起部３３の両外側に位置する部分は圧縮された状態にあり、バッテリセル２０の高さ位置に応じて変形する。これにより、バッテリセル２０の高さが変わった場合であっても、各第１部分３１をバッテリセル２０に向けて押圧することができる。このため、隆起部３３がバッテリセル２０に接触した状態が維持される。
【００３８】
図５は、実施の形態１に係る蓄電装置の側面図である。図５に示すように、複数のバッテリセル２０は、上述したエンドプレート２５およびエンドプレート２６によって押圧固定されることにより、高さ位置がばらつく場合がある。この場合には、高さ方向にずれたバッテリセル２０とこれと隣り合うバッテリセル２０との間に段差が形成される。
【００３９】
ここで実施の形態１に係る蓄電装置１にあっては、上述のように、流路形成部材３０の一部を構成する複数の第１部分３１が間隔をあけて第１方向に配列されている。このため、第１部分３１の変形の自由度が高くなる。
【００４０】
複数の第１部分３１の各々は、押圧部４０によってバッテリセル２０に向けて押圧される。自由度の高い第１部分３１をバッテリセル２０に向けて押圧することにより、隣り合うバッテリセル２０間に段差が生じた場合であっても、複数のバッテリセル２０の各々に、第１部分３１を接触させることができる。
【００４１】
第１部分３１は、バッテリモジュール１０を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路Ｒの一部を構成する第１流路部Ｒ１を有している。このため、複数のバッテリセル２０の各々に第１部分３１を接触させることで複数のバッテリセル２０を確実に冷却することができ、冷却性能を向上させることができる。また、複数のバッテリセル２０を全体的に冷却することができるため、複数のバッテリセル２０の冷却ばらつきを抑制することができる。
【００４２】
また、冷媒が流れる第１流路部Ｒ１形成された第１部分３１をバッテリセル２０の各々に直接接触させることにより、部品点数を削減しつつ、冷却性能を向上させることができる。
【００４３】
一方で、流路形成部材３０とバッテリモジュール１０との間に高熱伝導部材を配置する場合であっても、上述のように第１部分３１の変形の自由度が高くなることにより、バッテリセル２０に向けて第１部分３１を大きく移動させることができる。これにより、熱伝導部材の薄肉化が可能となり、冷却性能を向上させることができる。
【００４４】
さらに、複数の第１部分３１を複数のバッテリセル２０に対応させて設けることにより、各第１部分３１を対応するバッテリセル２０に確実に接触することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る流路形成部材の上面図である。図６を参照して、実施の形態２に係る流路形成部材３０Ａについて説明する。
【００４６】
蓄電装置においては、実施の形態１に係る流路形成部材３０に代えて実施の形態２に係る流路形成部材３０Ａが用いられてもよい。
【００４７】
流路形成部材３０Ａは、上側プレートおよび下側プレートが貼り合わされることにより形成されている。上側プレートには、下側プレートの合わせ面とは反対側に膨出する膨出部が部分的に形成されている。これにより、上側プレートを下側プレートに貼り合わすことで、冷媒が流動する冷媒流路Ｒが形成されている。冷媒流路Ｒは、ロールボンド法等によって形成されている。
【００４８】
流路形成部材３０Ａは、複数の第１部分３１と、第２部分３２と、複数の切欠き３４を有する。
【００４９】
複数の第１部分３１は、複数のバッテリセル２０に対応するように配置されている。互いに隣り合う第１部分３１の間には、切欠き３４が設けられている。これにより、複数の第１部分３１は、第１方向（ＤＲ１方向）に間隔をあけて配列される。
【００５０】
複数の第１部分３１の各々は、冷媒流路Ｒの一部を構成する第１流路部Ｒ１を有する。複数の第１流路部Ｒ１は、第１方向に間隔をあけて並んで配置されている。
【００５１】
第１部分３１は、実施の形態１同様に隆起部３３を有する。隆起部３３は、上側プレートに設けられた膨出部の一部が幅広かつ上方に向けて凸となることで形成されている。この場合においては、隆起部３３の上面は、平坦に構成されている。
【００５２】
第２部分３２は、複数の第１部分３１を接続する。第２部分３２は、複数の第１部分３１の両端側において、第１方向に沿って直線状に延在する。第２部分３２は、複数の第１部分３１の各一端側を接続する部分と、複数の第１部分３１の各他端側を接続する部分とを含む。
【００５３】
第２部分３２は、冷媒流路Ｒの他の一部を構成する第２流路部Ｒ２を有する。第２流路部Ｒ２は、複数の第１流路部Ｒ１を接続する。第２流路部Ｒ２は、複数の第１流路部Ｒ１の両端側において、第１方向に沿って直線状に延在する。第２流路部Ｒ２は、複数の第１流路部Ｒ１の各一端側を接続する部分と、複数の第１流路部Ｒ１の各他端側を接続する部分とを含む。
【００５４】
このように構成された実施の形態２に係る流路形成部材３０Ａを蓄電装置に用いた場合であっても、実施の形態１に係る蓄電装置とほぼ同様の効果が得られる。また、ロールボンド法を用いて流路形成部材３０Ａを形成することにより、流路形成の自由度が向上し、容易かつ安価で流路を形成することができる。また、流路抵抗を大幅に低減することができる。
【００５５】
実施の形態２においては、第２部分３２が、複数の第１部分３１の両端側において、第１方向に沿って直線状に延在する場合を例示して説明したが、これに限定されず、複数の第１部分３１の片側において、第１方向に沿って直線状に延在してもよい。
【００５６】
なお、実施の形態１および２においては、蓄電装置がバッテリである場合を例示して説明したが、バッテリ以外にも一方向に配列する複数の単位キャパシタ（単位蓄電部）を含むキャパシタモジュール（蓄電モジュール）を備えたキャパシタであってもよい。
【００５７】
以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１  蓄電装置、２  車両、５，６  回転電機、１０  バッテリモジュール、１１  ケース、２０  バッテリセル、２１  拘束具、２５，２６  エンドプレート、２７  拘束バンド、３０，３０Ａ  流路形成部材、３０ａ  上面、３０ｂ  下面、３１  第１部分、３２  第２部分、３３  隆起部、４０  押圧部、４１  弾性部材、Ｒ  冷媒流路、Ｒ１  第１流路部、Ｒ２  第２流路部。
【図１】
2020009584.tif 000003
【図２】
2020009584.tif 000004
【図３】
2020009584.tif 000005
【図４】
2020009584.tif 000006
【図５】
2020009584.tif 000007
【図６】
2020009584.tif 000008