(57)【要約】【課題】中間固定部材の近傍で積層されている蓄電セルと、中間固定部材から離れた位置で積層されている蓄電セルとの間で生じ得る温度ばらつきの程度を小さくすることが可能な蓄電装置を得る。【解決手段】蓄電装置５は、第１蓄電モジュール１０と、第２蓄電モジュール２０と、中間固定部材３０と、複数の第１蓄電セル１１、中間固定部材３０、および、複数の第２蓄電セル２２の各々の底面側に配置された伝熱部材４０と、伝熱部材４０を介して複数の第１蓄電セル１１、中間固定部材３０、および、複数の第２蓄電セル２２の各々の底面に押し付けられる熱交換器４２とを備え、中間固定部材３０の底面３４には、基準面３５と、基準面３５から伝熱部材４０の側に向かって突出する凸部３６とが形成されており、凸部３６の突出方向における先端面３７に伝熱部材４０が押し付けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に積層された複数の第１蓄電セルを含む第１蓄電モジュールと、
前記所定方向に積層された複数の第２蓄電セルを含む第２蓄電モジュールと、
前記所定方向において前記第１蓄電モジュールと前記第２蓄電モジュールとの間に配置された中間固定部材と、
複数の前記第１蓄電セル、前記中間固定部材、および、複数の前記第２蓄電セルの各々の底面側に配置された伝熱部材と、
複数の前記第１蓄電セルおよび複数の前記第２蓄電セルを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路を有し、前記伝熱部材を介して、複数の前記第１蓄電セル、前記中間固定部材、および、複数の前記第２蓄電セルの各々の前記底面に押し付けられる熱交換器と、を備え、
前記中間固定部材の前記底面には、基準面と、前記基準面から前記伝熱部材の側に向かって突出する凸部とが形成されており、
前記凸部の突出方向における先端面に、前記伝熱部材が押し付けられている、
蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置は、蓄電モジュールをケース内に備える。複数の蓄電セルを所定方向に積層することによって蓄電モジュールが構成される。特開２００９−１３４９０１号公報（特許文献１）に開示されているように、蓄電モジュールを冷却可能な蓄電装置が知られている。より少ない積層数の蓄電セルを備えた蓄電モジュールによってより高い出力を得るためには、空冷方式ではなく、水冷などの液冷方式で複数の蓄電セルを冷却することが行なわれる。特許文献１に開示された蓄電装置では、冷却パイプが冷却プレートに内蔵されており、冷却プレートは複数の蓄電セルの外表面に接触している。冷却パイプに冷媒が供給され、冷却プレートを介して冷媒と複数の蓄電セルとの間で熱交換（冷却）が行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３４９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような蓄電装置は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載される。複数の蓄電セルを所定方向に積層することにより電池スタック構造が実現され、より省スペースで、たとえばＥＶ（Electric  Vehicle）走行距離等を長くするといったことが可能になる。長尺化した電池モジュールを車両等に搭載することを考えた場合には、搭載状態での固有振動数が下がることを抑制して電池モジュールの剛性を確保するために、電池スタック構造の中間部に板状の固定部材（以下、中間固定部材ともいう）が配置される。
【０００５】
中間固定部材を含む電池スタック構造の底面側に熱交換器を配置する場合には、蓄電モジュールと熱交換器との間の密着性を高めて熱伝導性を向上させるために、蓄電モジュールと熱交換器との間に伝熱部材が配置される。熱交換器は伝熱部材を介して蓄電モジュールに押し付けられる。
【０００６】
中間固定部材と蓄電セルとは、剛性が互いに異なっていたり、熱伝導率が互いに異なっていたりする。中間固定部材を含む電池スタック構造の底面側に伝熱部材を介して熱交換器を配置し、熱交換器によって複数の蓄電セルを冷却しようとした場合、剛性や熱伝導率の差に起因して、たとえば熱交換器のうちの中間固定部材の近傍に位置している部分に撓みが発生し、その結果、中間固定部材の近傍で積層されている蓄電セルに対する熱交換器による冷却性能と、中間固定部材から離れた位置で積層されている蓄電セルに対する熱交換器による冷却性能との間に差が生じ、結果として複数の蓄電セル同士の間に温度ばらつきが生じる可能性がある。このような温度ばらつきは、ケースの寸法公差やケースの内部構造の寸法公差などの存在により、伝熱部材を介して熱交換器を蓄電モジュール側に均一な面圧で押し付けることが容易ではないということにも起因して発生し得る。
【０００７】
本開示は、中間固定部材の近傍で積層されている蓄電セルと、中間固定部材から離れた位置で積層されている蓄電セルとの間で生じ得る温度ばらつきの程度を小さくすることが可能な構造を備えた蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
蓄電装置は、所定方向に積層された複数の第１蓄電セルを含む第１蓄電モジュールと、上記所定方向に積層された複数の第２蓄電セルを含む第２蓄電モジュールと、上記所定方向において上記第１蓄電モジュールと上記第２蓄電モジュールとの間に配置された中間固定部材と、複数の上記第１蓄電セル、上記中間固定部材、および、複数の上記第２蓄電セルの各々の底面側に配置された伝熱部材と、複数の上記第１蓄電セルおよび複数の上記第２蓄電セルを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路を有し、上記伝熱部材を介して、複数の上記第１蓄電セル、上記中間固定部材、および、複数の上記第２蓄電セルの各々の上記底面に押し付けられる熱交換器と、を備え、上記中間固定部材の上記底面には、基準面と、上記基準面から上記伝熱部材の側に向かって突出する凸部とが形成されており、上記凸部の突出方向における先端面に、上記伝熱部材が押し付けられている。
【０００９】
上記蓄電装置においては、伝熱部材を介して発生する熱交換器の撓みが、中間固定部材に凸部を設けることで凸部の位置を起点として湾曲するような形状を呈することとなり、反りの曲率半径が小さくなり、反りが生じている範囲も小さくすることが可能となる。中間固定部材に隣接して配置されている蓄電セルと伝熱部材とが相互に接触しやすくなり、これらの間の接触熱抵抗が小さくなる。結果として、中間固定部材の近傍で積層されている蓄電セルに対する熱交換器による冷却性能と、中間固定部材から離れた位置で積層されている蓄電セルに対する熱交換器による冷却性能との間に生じ得る差をより小さくすることが可能となり、複数の蓄電セル同士の間に生じ得る温度ばらつきの程度も小さくすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の蓄電装置によれば、中間固定部材の近傍で積層されている蓄電セルと、中間固定部材から離れた位置で積層されている蓄電セルとの間で生じ得る温度ばらつきの程度を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】蓄電装置５を搭載した車両１００を示す図である。
【図２】蓄電装置５を示す断面図である。
【図３】蓄電装置５を示す断面図である。
【図４】蓄電装置５Ａを示す断面図である。
【図５】図４中に示す蓄電装置５Ａの一部を拡大して示す断面図である。
【図６】比較例における蓄電装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】比較例における蓄電セルの温度ばらつきの様子を示したグラフＬ１である。
【図８】実施の形態における蓄電セルの温度ばらつきの様子を示したグラフＬ２である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。以下に示す実施の形態の説明においては、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場合がある。
【００１３】
（車両１００）
図１は、蓄電装置５を搭載した車両１００を示す図である。車両１００は、車両本体１、回転電機２，３、ＰＣＵ４（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）、蓄電装置５、および、図示しないエンジン等を含む。
【００１４】
蓄電装置５は、充放電可能な二次電池から構成される。蓄電装置５は電力をＰＣＵ４に供給し、ＰＣＵ４に供給された電力により回転電機２が駆動し、これにより車両１００が走行する。回転電機３は主に発電機として機能し、回転電機３によって発電された電力はＰＣＵ４を通して蓄電装置５に供給される。蓄電装置５はたとえば車両本体１内に搭載される。蓄電装置５は車両本体１の内部に限られず、車両本体１のフロアパネルの下面のような車両本体１の外部に配置してもよい。
【００１５】
本開示に係る蓄電装置５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。ハイブリッド車両に適用される蓄電装置５は、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。蓄電装置５は、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、いわゆるワンモータハイブリッドにも適用することができる。
【００１６】
（蓄電装置５）
図２は、蓄電装置５を示す断面図であり、水平方向に対して平行な断面によって蓄電装置５を仮想的に切断した際に現れる様子を示している。図３は、蓄電装置５を示す断面図であり、鉛直方向に対して平行な断面によって蓄電装置５を仮想的に切断した際に現れる様子を示している。
【００１７】
図２および図３に示すように、蓄電装置５は、ケース６および蓄電ブロック７を備える。蓄電ブロック７はケース６の中に収容される。蓄電ブロック７は、第１蓄電モジュール１０、第２蓄電モジュール２０、中間固定部材３０、エンドプレート８ａ，８ｂ、拘束バンド９ａ，９ｂ（図２にのみ図示）、伝熱部材４０（図３）、熱交換器４２（図３）および押圧部材４４（図３）を含む。
【００１８】
第１蓄電モジュール１０は、所定方向（矢印ＤＲ１方向）に積層された複数の第１蓄電セル１１を含む。隣り合う第１蓄電セル１１の間の絶縁を確保するために、隣り合う第１蓄電セル１１の間には必要に応じて絶縁部材１３が介装される。第２蓄電モジュール２０も、所定方向（矢印ＤＲ１方向）に積層された複数の第２蓄電セル２２を含む。隣り合う第２蓄電セル２２の間の絶縁を確保するために、隣り合う第２蓄電セル２２の間にも必要に応じて絶縁部材２３が介装される。
【００１９】
第１蓄電セル１１および第２蓄電セル２２は、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池等の二次電池から構成され、角型形状を有している。第１蓄電セル１１および第２蓄電セル２２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。
【００２０】
中間固定部材３０は矢印ＤＲ１方向における第１蓄電モジュール１０と第２蓄電モジュール２０との間に配置されている。中間固定部材３０は、絶縁性を有する部材、典型的には樹脂系の部材から構成される。
【００２１】
エンドプレート８ａは、第１蓄電モジュール１０の矢印ＤＲ１方向における一端に設けられており、エンドプレート８ｂは、第２蓄電モジュール２０の矢印ＤＲ１方向における他端に設けられている。拘束バンド９ａ，９ｂによって、エンドプレート８ａとエンドプレート８ｂとが接続され、エンドプレート８ａと中間固定部材３０との間に第１蓄電モジュール１０が拘束（押圧固定）され、エンドプレート８ｂと中間固定部材３０との間に第２蓄電モジュール２０が拘束（押圧固定）されている。
【００２２】
伝熱部材４０は、薄板状またはシート状の形状を有しており、複数の第１蓄電セル１１の各々の底面１４側、複数の第２蓄電セル２２の各々の底面２４側、および中間固定部材３０の底面３４側において面状に延びるように配置されている。伝熱部材４０は主として、第１蓄電モジュール１０と次述する熱交換器４２との間の密着性を向上させ、第２蓄電モジュール２０と次述する熱交換器４２との間の密着性を向上させるという機能を有し、伝熱部材４０の存在によりこれらの間の熱抵抗が低減される（熱伝導性が向上する）。
【００２３】
熱交換器４２は、たとえばアルミ製の板状部材の内部に冷媒流路を形成することで構成され、伝熱部材４０に対して第１蓄電モジュール１０、第２蓄電モジュール２０および中間固定部材３０とは反対側に配置される。熱交換器４２は、複数の第１蓄電セル１１および複数の第２蓄電セル２２を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路を有している。冷媒流路は、矢印ＡＲ１方向に蛇行しながら延在する湾曲管の形状を有していてもよい。冷媒流路はたとえば、複数本の直管状部位とその両端をＵ字状に接続する部位とから構成されていてもよい。
【００２４】
押圧部材４４は、板ばね等の、適度な弾性を発揮することが可能な部材から構成される。押圧部材４４は樹脂製であってもよいし金属製であってもよい。押圧部材４４は、熱交換器４２に対して伝熱部材４０とは反対側に配置され、熱交換器４２を伝熱部材４０の側に付勢する。熱交換器４２は、伝熱部材４０を介して、複数の第１蓄電セル１１、中間固定部材３０および複数の第２蓄電セル２２の各々の底面１４，３４，２４に押し付けられる。伝熱部材４０の上面は、複数の第１蓄電セル１１、中間固定部材３０、および複数の第２蓄電セル２２の各々の底面１４，３４，２４に密着する。
【００２５】
図４に示す蓄電装置５Ａのように、熱交換器４２は、冷却機能に加えてヒーターなどの加熱機構をさらに備えていてもよい。図５は、図４中に示す蓄電装置５Ａの一部（中間固定部材３０の底面３４の近傍部分）を拡大して示す断面図である。蓄電装置５，５Ａにおいては、中間固定部材３０の底面３４には、基準面３５と、基準面３５から伝熱部材４０の側に向かって突出する凸部３６とが形成されており、凸部３６の突出方向における先端面３７に伝熱部材４０が押し付けられている。凸部３６はたとえば、矢印ＤＲ１方向における底面３４（基準面３５）の中央に設けられる。凸部３６は、矢印ＤＲ１方向に対して交差する方向（図４，図５紙面に対して垂直な方向）に沿って延在しているとよい。
【００２６】
冒頭で述べたように、中間固定部材３０と第１蓄電セル１１とは、剛性が互いに異なっていたり、熱伝導率が互いに異なっていたりする。中間固定部材３０と第２蓄電セル２２とについても同様である。中間固定部材３０を含む電池スタック構造（第１蓄電モジュール１０および第２蓄電モジュール２０）の底面側に伝熱部材４０を介して熱交換器４２を配置し、熱交換器４２によって複数の第１蓄電セル１１および複数の第２蓄電セル２２を冷却しようとした場合、剛性や熱伝導率の差に起因して、たとえば熱交換器４２のうちの中間固定部材３０の近傍に位置している部分に撓みが発生し得る（図５中に示す破線を参照）。
【００２７】
図６に示す蓄電ブロック７Ｚ（比較例）においては、中間固定部材３０の底面３４が平坦な表面形状を有している。熱交換器４２のうちの中間固定部材３０の近傍に位置している部分に撓みが発生しており、撓みの曲率半径は図５に示す場合よりも大きい。したがって、中間固定部材３０の近傍で積層されている蓄電セル１１Ｃ，２２Ａに対する熱交換器４２による冷却性能と、中間固定部材３０から離れた位置で積層されている蓄電セル１１Ａ，１１Ｂ，２２Ｂ，２２Ｃに対する熱交換器４２による冷却性能との間に差が生じ、結果として複数の蓄電セル同士の間に温度ばらつきが生じる可能性がある。
【００２８】
図７は、比較例における蓄電セルの温度ばらつきの様子を示したグラフＬ１である。このような温度ばらつきは、ケース６（図３，図４等参照）の寸法公差やケース６の内部構造の寸法公差などの存在により、伝熱部材４０を介して熱交換器４２を第１蓄電モジュール１０および第２蓄電モジュール２０側に均一な面圧で押し付けることが容易ではないということにも起因して発生し得る。
【００２９】
図６に示す比較例の蓄電ブロック７Ａに対し、図５に示す実施の形態の蓄電ブロック７の場合には、中間固定部材３０の底面３４に、基準面３５と、基準面３５から伝熱部材４０の側に向かって突出する凸部３６とが形成されており、凸部３６の突出方向における先端面３７に伝熱部材４０が押し付けられている。中間固定部材３０にこのような凸部３６を設けることで、伝熱部材４０を介して発生する熱交換器４２の撓み（反り）が凸部３６の位置を起点として湾曲するような形状を呈することとなり、図６に示す場合よりも反りの曲率半径が小さくなり、矢印ＡＲ１方向における反りが生じている範囲も小さくすることが可能となる。
【００３０】
実施の形態の構成によれば、中間固定部材３０に隣接する蓄電セル１１Ｃ，２２Ａと伝熱部材４０とが相互に接触しやすくなり、これらの間の接触熱抵抗が、図６に示す場合よりも小さくなる。中間固定部材３０の近傍で積層されている蓄電セル１１Ｃ，２２Ａに対する熱交換器４２による冷却性能と、中間固定部材３０から離れた位置で積層されている蓄電セル１１Ａ，１１Ｂ，２２Ｂ，２２Ｃに対する熱交換器４２による冷却性能との間に生じ得る差を、図６に示す場合よりも小さくすることが可能となり、結果として、複数の蓄電セル同士の間に生じ得る温度ばらつきの程度も小さくすることが可能となる。図８は、実施の形態における蓄電セルの温度ばらつきの様子を示したグラフＬ２である。
【００３１】
実施の形態の構成によれば、第１蓄電モジュール１０および第２蓄電モジュール２０を構成している複数の蓄電セルと熱交換器４２との間の熱交換量が、面内においてより均一となり、複数の蓄電セル間に生じ得る温度ばらつきが抑制される。大型の電池スタック構造を構成したとしても、実施の形態の構成を採用して温度ばらつきを低減することで、冷媒冷却システムの動作頻度を低減でき、結果として、車両としての電力低減に繋がり、燃費向上に貢献することも可能となる。また、コンプレッサ等の動作頻度が低減されることにより、乗員の快適性向上に貢献することも可能となる。
【００３２】
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】
【００３３】
１  車両本体、２，３  回転電機、４  ＰＣＵ、５，５Ａ  蓄電装置、６  ケース、７，７Ｚ  蓄電ブロック、８ａ，８ｂ  エンドプレート、９ａ，９ｂ  拘束バンド、１０  第１蓄電モジュール、１１  第１蓄電セル、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  蓄電セル、１３，２３  絶縁部材、１４，２４，３４  底面、２０  第２蓄電モジュール、２２  第２蓄電セル、３０  中間固定部材、３５  基準面、３６  凸部、３７  先端面、４０  伝熱部材、４２  熱交換器、４４  押圧部材、１００  車両、Ｌ１，Ｌ２  グラフ。
【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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【図７】
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【図８】
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