(57)【要約】【課題】温調効果の低下を抑制することが可能なバッテリユニットを提供する。【解決手段】バッテリユニット１は、複数の単電池を収納した電池モジュール１１を複数個積層してなる電池モジュール群１０と、電池モジュール１１の積層方向と直交する方向に設けられ、内部に供給される熱冷媒により電池モジュール群１０を加熱又は冷却するウォータジャケット２０と、電池モジュール群１０とウォータジャケット２０との間に介在される伝熱部３０と、を備え、ウォータジャケット２０直交する方向の投影面積が電池モジュール群１０の投影面積よりも小さく、伝熱部３０は、電池モジュール群１０の投影面積よりも大きい投影面積を有する凹形状の伝熱板３１と、伝熱板の凹部内に充填される伝熱性のゲル３２とからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池を収納した電池モジュールを複数個積層してなる電池モジュール群と、
前記電池モジュールの積層方向と直交する方向に設けられ、内部に供給される熱冷媒により前記電池モジュール群を加熱又は冷却する温調手段と、
前記電池モジュール群と前記温調手段との間に介在される伝熱部と、を備え、
前記温調手段は、前記直交する方向の投影面積が前記電池モジュール群の投影面積よりも小さく、
前記伝熱部は、前記電池モジュール群の投影面積よりも大きい投影面積を有する凹形状の伝熱板と、前記伝熱板の凹部内に充填される伝熱性のゲルとからなる
ことを特徴とするバッテリユニット。
【請求項２】
前記伝熱板は、凹部を形成する端部の立ち上り部の高さが、前記伝熱板と前記電池モジュール群との隙間よりも大きくされている
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリユニット。
【請求項３】
前記伝熱板は、凹部を形成する端部の立ち上り部が前記電池モジュール群の側壁に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のバッテリユニット。
【請求項４】
前記伝熱板は、高さ方向に伸びる長孔を立ち上り部に有し、長孔に挿入される留め具を介して前記電池モジュール群の側壁に取り付けられる
ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリユニット。
【請求項５】
前記立ち上り部と前記電池モジュール群の側壁とは隙間を有し、
前記伝熱性のゲルは、前記隙間にも流入している
ことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載のバッテリユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多数の角型電池からなる電池ブロックを冷却するバッテリシステムが提案されている。このバッテリシステムは、冷媒が供給される冷却パイプを電池ブロックの表面に熱結合状態で配設する構造となっている。また、バッテリシステムは、電池ブロックと冷却パイプとの間には、熱伝導性を有する絶縁材を設ける構造となっている（特許文献１参照）。
【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】
しかし、従来装置では、電池ブロックよりも冷却パイプの設置面積が小さい場合、冷却パイプから外れる外側の電池ブロックについて冷却効果が弱まってしまう。なお、この問題は、冷却に限らず、電池ブロックを加熱したい場合にも同様に生じる問題である。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温調効果の低下を抑制することが可能なバッテリユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバッテリユニットは、電池モジュール群と温調手段との間に伝熱部を介在し、伝熱部は、電池モジュール群の投影面積よりも大きい投影面積を有する凹形状の伝熱板と、伝熱板の凹部内に充填される伝熱性のゲルとからなっている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、伝熱部は、電池モジュール群の投影面積よりも大きい投影面積を有する凹形状の伝熱板と、伝熱板の凹部内に充填される伝熱性のゲルとからなるため、凹部内に伝熱性のゲルを充填しおくことで、電池モジュール群の端部側の電池モジュールは伝熱板及びゲルを通じて温調手段により温調されることとなる。従って、温調効果の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るバッテリユニットに接続される温調回路の回路図である。
【図２】第１実施形態に係るバッテリユニットの概略断面図である。
【図３】バッテリユニットの組み付けの１工程を示す要部断面図である。
【図４】第２実施形態に係るバッテリユニットを示す要部断面図であり、（ａ）は電池モジュールの積層方向に沿った断面図を示し、（ｂ）は電池モジュールの積層方向に直交する一部破断断面図を示している。
【図５】図４（ｂ）に示すＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るバッテリユニットに接続される温調回路２００の回路図である。なお、図１では後述するバッテリユニット１（図２参照）のうちウォータジャケット２０（図２参照）のみを図示して説明する。
【００１０】
図１に示すように、ウォータジャケット２０と温調回路２００は、ウォータジャケット２０の接続管２１，２２に接続されるゴムホース等によって連結される。これにより、車両振動によってウォータジャケット２０と温調回路２００との間の距離が変化しても、各部位に力が作用しないようになっている。
【００１１】
温調回路２００は、低温媒体生成器２１０と、電気ヒータ２２０と、媒体温度センサ２３０と、ポンプ２４０と、これらを接続する温調用媒体通路２５０と、制御装置２６０と、電池温度センサ２７０とで構成される回路であり、車両用空調システム３００と組み合わせられて動作する。
【００１２】
低温媒体生成器２１０は、低温媒体生成器２１０に流入する車両用空調システム３００の冷媒と低温媒体生成器２１０に流入する温調用媒体（以下熱冷媒という）との間で熱交換を行わせ、低温の温調用媒体を生成する熱交換器である。
【００１３】
電気ヒータ２２０は、図示しない電源から電力の供給を受けて温調用媒体通路内を流れる熱冷媒を加熱し、高温の温調用媒体を生成するヒータである。
【００１４】
媒体温度センサ２３０は、ウォータジャケット２０に供給される熱冷媒の温度を検出するセンサである。
【００１５】
ポンプ２４０は、図示しない電源から電力の供給を受けて駆動され、ウォータジャケット２０から排出された熱冷媒を圧送し、温調回路２００からウォータジャケット２０に熱冷媒を輸送するポンプである。
【００１６】
電池温度センサ２７０は、バッテリユニット１の内部温度を検出するセンサである。
【００１７】
車両用空調システム３００は、コンプレッサ３１０と、コンデンサ３２０と、蒸発器３３０と、流路切換えバルブ３４０と、逆止弁３５０と、これらを接続する冷媒通路３６０とで構成される回路である。
【００１８】
コンプレッサ３１０は冷媒を圧縮するコンプレッサであり、圧縮された冷媒はコンデンサ３２０に送られる。
【００１９】
コンデンサ３２０は、圧縮されて温度が上昇した冷媒と外気との間で熱交換を行わせて冷媒の温度を下げ、冷媒を液化させる熱交換器である。コンデンサ３２０には、外気をコンデンサ３２０に送り込むためのファン３２０ｆが隣接して設けられている。
【００２０】
蒸発器３３０は、液化した冷媒と車内に導入される空気との間で熱交換を行わせ、低温の空気を作り出す熱交換器である。また、蒸発器３３０は、図示しない減圧機構を有している。車両用空調システム３００においては、別途ヒータ（不図示）によって作り出された高温の空気とこの低温の空気とを混合することで、所望の温度の空調用空気を作り出し、車室内に供給する。
【００２１】
流路切換えバルブ３４０は、コンデンサ３２０で冷却・液化された冷媒を蒸発器３３０のみに送る状態、低温媒体生成器２１０のみに送る状態、蒸発器３３０及び低温媒体生成
器２１０の両方に送る状態を切り換えるバルブである。
【００２２】
逆止弁３５０は、低温媒体生成器２１０からコンプレッサ３１０への冷媒の流れのみを許容し、蒸発器３３０を通過した冷媒が低温媒体生成器２１０に流入するのを阻止するバルブである。
【００２３】
制御装置２６０は、電池温度センサ２７０から入力される信号に基づき、バッテリユニット１の冷却・加熱の要否を判断する機能を有している。
【００２４】
この制御装置２６０は、バッテリユニット１を冷却する必要があると判断した場合、流路切換えバルブ３４０を切り換え、冷媒が低温媒体生成器２１０（空調中は蒸発器３３０及び低温媒体生成器２１０）に供給されるようにする。これにより熱冷媒の温度が低下し、これをポンプ２４０によりウォータジャケット２０に供給することでバッテリユニット１が冷却される。このとき、制御装置２６０は、電気ヒータ２２０への通電は行わない。
【００２５】
制御装置２６０は、媒体温度センサ２３０によって熱冷媒の温度を監視し、熱冷媒の温度がバッテリユニット１の冷却に適した温度に保たれるように、車両用空調システム３００の負荷をフィードバック制御する。車両用空調システム３００の負荷は車両用空調システム３００の制御装置（不図示）を介して調整される。
【００２６】
逆に、制御装置２６０は、バッテリユニット１を加熱する必要があると判断した場合、電気ヒータ２２０への通電を行い、熱冷媒を加熱する。そして、加熱した熱冷媒をポンプ２４０によりウォータジャケット２０に供給することによって、バッテリユニット１を加熱する。このとき、制御装置２６０は、冷媒が低温媒体生成器２１０に流れない状態に流路切換えバルブ３４０を切り換える。制御装置２６０は、媒体温度センサ２３０によって熱冷媒の温度を監視し、熱冷媒の温度がバッテリユニット１の加熱に適した温度に保たれるように、電気ヒータ２２０への通電をフィードバック制御する。
【００２７】
図２は、第１実施形態に係るバッテリユニットの概略断面図である。図２に示すように、バッテリユニット１は、電池モジュール群１０と、ウォータジャケット（温調手段）２０と、伝熱部３０と、ゲル４０と、ケースＣとから構成されている。
【００２８】
電池モジュール群１０は、複数の単電池を収納した電池モジュール１１が複数個積層されてなるものである。各電池モジュール１１は、単電池が電池モジュール１１の積層方向と同じ方向に複数積層されており、この積層された単電池を缶体で覆う構造となっている。
【００２９】
電池モジュール群１０は、上記のような電池モジュール１１を複数個積層してなるものである。また、電池モジュール群１０の積層方向の両端側には、電池モジュール群１０をケースＣに取り付けるための電池側ブラケット１２が設けられている。この電池側ブラケット１２は、図２に示すように断面略Ｌ字状に折られた形状となっており、Ｌ字の一方の平板部が電池モジュール群１０に取り付けられ、Ｌ字の他方の平板部が後述のケース側ブラケットＣ１にボルト締めされるようになっている。
【００３０】
ウォータジャケット２０は、内部に熱冷媒が供給されるものであり、この熱冷媒により電池モジュール群１０を冷却又は加熱して、電池モジュール群１０の温度を適切化するものである。このウォータジャケット２０は、電池モジュール群１０の積層方向と直交する方向、具体的にはケースＣの下壁側に設けられている。なお、本実施形態においてウォータジャケット２０は、ケースＣの下壁の外側からボルト固定されるようになっているが、これに限らず、ケースＣ内に収納され、ケースＣの下壁にボルト固定されるようになって
いてもよい。
【００３１】
伝熱部３０は、電池モジュール群１０とウォータジャケット２０との間に介在されるものであって、伝熱板３１とゲル３２とからなっている。伝熱板３１は、電池モジュール群１０の投影面積よりも大きい投影面積を有する凹形状の板材である。ゲル３２は、伝熱板３１の凹部内に充填される伝熱性のゲルであって、凹部内に充分に充填されている。ここで、投影面積は、高さ方向（直交する方向）への投影時における面積である。特に、本実施形態において伝熱板３１は、少なくとも電池モジュール群１０の投影面積よりも大きい投影面積を有し、電池モジュール群１０の下側で電池モジュール群１０の全体を覆うように配置されている。
【００３２】
ゲル４０は、ケースＣの下壁（内壁側）に塗布される伝熱性のゲルである。このゲル４０は、例えばウォータジャケット２０の投影面積と略同じ面積でケースＣの下壁に塗布されている。なお、図２においては図示を省略するが、ウォータジャケット２０とケースＣの下壁との間にも伝熱性のゲルなどが設けられてもよい。
【００３３】
ケースＣは、電池モジュール群１０、伝熱部３０及び伝熱性のゲル４０を収納するものであって、上ケースと下ケースとから構成されている。上ケースは下側壁が開放された箱型部材であり、下ケースは上側壁が開放された箱型部材である。これら上ケースと下ケースとは、両者が合致するように組み付けられることにより、電池モジュール群１０、伝熱部３０及び伝熱性のゲル４０を収納するケースＣとして機能することとなる。また、ケースＣは、その内部にケース側ブラケットＣ１を備えている。ケース側ブラケットＣ１は、２回９０°に折り曲げられて断面階段形状となった部材であり、階段の１段目がケースＣの下壁に取り付けられ、階段の２段目が電池側ブラケット１２にボルト固定されている。
【００３４】
ここで、本実施形態に係るウォータジャケット２０は、高さ方向の投影面積が電池モジュール群１０の投影面積よりも小さい。このため、ウォータジャケット２０は、電池モジュール群１０のうち、積層端部となる電池モジュール１１’に対して温調効果の低下が懸念される。しかし、本実施形態では上記伝熱部３０を備えるため、端部電池モジュール１１’の冷却又は加熱については伝熱部３０を介して好適に行われることとなり、温調効果の低下が抑制されるようになっている。
【００３５】
なお、本実施形態においてケースＣの下壁は、図２に示すように、ケースＣの内側に凸となるエンボス加工がされており、ケースＣの剛性を高める構成となっている。また、ケースＣの外側においてはエンボスの凹部にウォータジャケット２０が配置されているため、ケースＣの外側にウォータジャケット２０を配置した場合であっても例えば車両メンバーによりケースＣを下側から支持し易くすることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態において電池モジュール群１０は、隣接する電池モジュール１１間の位置に凹形状となる逃げ部１３を有している。このため、ゲル３２は組み付け時に逃げ部１３に流入することとなり、伝熱性の向上に寄与することができる。
【００３７】
加えて、本実施形態の伝熱板３１は、凹部を形成する端部の立ち上り部３１ａの高さＨが、伝熱板３１（立ち上り部３１ａを除く底面）と電池モジュール群１０との隙間Ｌ１，Ｌ２よりも大きくされている。このため、ゲル３２は高さＨに応じた厚みとすることができ、表面張力によらずゲル３２の厚みを確保できることから、伝熱板３１と電池モジュール群１０との熱的結合を確保することができる。
【００３８】
次に、本実施形態に係るバッテリユニット１の組み付けの様子を説明する。まず、作業者は、ウォータジャケット２０が取り付けられたケースＣを用意する。次いで、作業者は
、下ケースの内側下壁のウォータジャケット２０に対応する位置にゲル４０を塗布する。次に、作業者は、ゲル３２が凹部内に充分に充填された伝熱板３１をゲル４０上に載置する。
【００３９】
図３は、バッテリユニット１の組み付けの１工程を示す要部断面図である。ゲル３２が凹部内に充分に充填された伝熱板３１をゲル４０上に載置した後、作業者は、図３に示すように、電池モジュール群１０を伝熱部３０上に載置し、電池側ブラケット１２とケース側ブラケットＣ１とをボルト固定する。このとき、凹部内がゲル３２で充填されていることから、組み付け公差が大きくなったとしても、電池モジュール群１０とウォータジャケット２０との伝熱性を確保することができる。また、電池モジュール群１０は逃げ部１３を有しているため、ゲル３２が逃げ部１３に流入することとなり、電池モジュール群１０をケースＣに固定する際のボルト締結トルクが過度に大きくなってしまうことを防止できる。
【００４０】
そして、電池側ブラケット１２とケース側ブラケットＣ１とをボルト固定した後、作業者は上ケースと下ケースが合致させボルト等により両者を固定する。
【００４１】
このようにして、第１実施形態に係るバッテリユニット１によれば、伝熱部３０は、電池モジュール群１０の投影面積よりも大きい投影面積を有する凹形状の伝熱板３１と、伝熱板３１の凹部内に充填される伝熱性のゲル３２とからなるため、凹部内に伝熱性のゲル３２を充填しおくことで、電池モジュール群１０の端部側の電池モジュール１１’は伝熱板３１及びゲル３２を通じてウォータジャケット２０により温調されることとなる。従って、温調効果の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、伝熱板３１は、凹部を形成する端部の立ち上り部３１ａの高さＨが、伝熱板３１と電池モジュール群１０との隙間Ｌ１，Ｌ２よりも大きくされているため、凹部に充填された伝熱性のゲル３２により、伝熱板３１と電池モジュール群１０との熱的結合を確実とすることができる。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係るバッテリユニットは第１実施形態のものと同様であるが、一部構成が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。
【００４４】
図４は、第２実施形態に係るバッテリユニット１を示す要部断面図であり、（ａ）は電池モジュール１１の積層方向に沿った断面図を示し、（ｂ）は電池モジュール１１の積層方向に直交する一部破断断面図を示している。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、第２実施形態に係るバッテリユニット１は、立ち上り部３１ａが電池モジュール群１０の側面にボルト（留め具）５０を介して取り付けられている。なお、取付方法はボルト５０に限らず、接着剤による接着や立ち上り部３１ａと電池モジュール群１０との隙間にゴム等を圧入して固定するなど、他の方法であってもよい。
【００４６】
また、図４（ｂ）に示すように、立ち上り部３１ａと電池モジュール群１０との間には隙間Ｓを有し、ゲル３２は、この隙間Ｓにも流入している。このため、小さいウォータジャケット２０を用いたことにより調温し難くなった電池モジュール群１０を側方からも調温することができる。
【００４７】
さらに、図４（ｂ）に示すように、第２実施形態において伝熱板３１は高さ方向に伸びる長孔３３を立ち上り部３１ａに有している。図５は、図４（ｂ）に示すＡ−Ａ断面図である。図５に示すように、ボルト５０はスリーブ５１を介して電池モジュール群１０の側
面に取り付けられている。このような構成であるため、伝熱板３１は高さ方向に移動可能となり、組み付け公差があったとしても、これを吸収できることとなる。
【００４８】
次に、第２実施形態に係るバッテリユニット１の組み付けの様子を説明する。まず、作業者は、ウォータジャケット２０が取り付けられたケースＣを用意する。次いで、作業者は、下ケースの内側下壁のウォータジャケット２０に対応する位置にゲル４０を塗布する。
【００４９】
その後、作業者は、長孔３３が設けられた伝熱板３１の凹部内にゲル３２を充分に充填した後、ボルト５０により伝熱板３１を電池モジュール群１０に取り付ける。そして、この一体物をゲル４０上に載置する。次いで、作業者は、電池側ブラケット１２とケース側ブラケットＣ１とをボルト固定し、その後、上ケースと下ケースが合致させボルト等により両者を固定する。
【００５０】
このようにして、第２実施形態に係るバッテリユニット１によれば、第１実施形態と同様に、温調効果の低下を抑制することができ、伝熱板３１と電池モジュール群１０との熱的結合を確実とすることができる。
【００５１】
さらに、第２実施形態によれば、伝熱板３１は、凹部を形成する端部の立ち上り部３１ａが電池モジュール群１０の側壁に取り付けられるため、振動等により伝熱板３１がずれてしまうことが防止することができる。
【００５２】
また、伝熱板３１は、高さ方向に伸びる長孔３３を立ち上り部３１ａに有し、長孔３３に挿入されるボルト５０を介して電池モジュール群１０の側壁に取り付けられるため、伝熱板３１は長孔３３により高さ方向に移動可能となり、組み付け公差があったとしても、これを吸収することができる。
【００５３】
また、立ち上り部３１ａと電池モジュール群１０の側壁とは隙間Ｓを有し、伝熱性のゲル３２は、隙間Ｓにも流入しているため、伝熱性のゲル３２を通じて電池モジュール群１０を側方から温調することもでき、小さいウォータジャケット２０を用いたことにより温調し難い電池モジュール群１０を好適に温調することができる。
【００５４】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…バッテリユニット
１０…電池モジュール群
１１…電池モジュール
１２…電池側ブラケット
１３…逃げ部
２０…ウォータジャケット（温調手段）
２１，２２…接続管
３０…伝熱部
３１…伝熱板
３２…ゲル
３３…長孔
４０…ゲル
５０…ボルト
５１…スリーブ
２００…温調回路
２１０…低温媒体生成器
２２０…電気ヒータ
２３０…媒体温度センサ
２４０…ポンプ
２５０…温調用媒体通路
２６０…制御装置
２７０…電池温度センサ
３００…車両用空調システム
３１０…コンプレッサ
３２０…コンデンサ
３２０ｆ…ファン
３３０…蒸発器
３４０…流路切換えバルブ
３５０…逆止弁
３６０…冷媒通路
Ｃ…ケース
Ｃ１…ケース側ブラケット
Ｈ…高さ
Ｌ１，Ｌ２…隙間
Ｓ…隙間
【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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