(57)【要約】【課題】冷却するための構成を簡素化する。【解決手段】蓄電モジュール１０は、蓄電素子１１と、蓄電素子１１に重ねられ、冷媒２１を密閉状態で封入する封入体２５と封入体２５内に配されて冷媒２１を吸収する吸収部材２２とを有する冷却部材２０と、蓄電素子１１に対して冷却部材２０を挟んで重ねられる伝熱板３０と、を備え、伝熱板３０には、冷却部材２０側に突出する突部３２Ａ〜３２Ｄが設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子と、
前記蓄電素子に重ねられ、冷媒を密閉状態で封入する封入体と前記封入体内に配されて前記冷媒を吸収する吸収部材とを有する冷却部材と、
前記蓄電素子に対して前記冷却部材を挟んで重ねられる伝熱板と、を備え、
前記伝熱板には、前記冷却部材側に突出する突部が設けられている蓄電モジュール。
【請求項２】
前記突部は、前記伝熱板の一方の側縁部側から前記一方とは反対側の側縁部側に向けて延びている請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項３】
前記封入体は、第１シート部と第２シート部とが前記吸収部材を挟んで対向配置されており、前記突部は、前記封入体における前記第１シート部と前記第２シート部との境界部側の位置に向けて突出している請求項１又は請求項２に記載の蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、蓄電素子を冷却する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電素子を冷却する技術が知られている。特許文献１は、電池モジュールがパックケースに収容されており、複数の単電池の正極端子と負極端子とがバスバーで電気的に接続されている。パックケースの下部に充填された冷媒が蒸発し、パックケースの上部で凝縮することにより、電池が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１１９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、パックケース内で冷媒の蒸発、凝縮を行う構成であるため、パックケースの全体を密閉する必要があり、冷却するための構成が複雑になるという問題がある。
【０００５】
本明細書に開示された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、冷却するための構成を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載された蓄電モジュールは、蓄電素子と、前記蓄電素子に重ねられ、冷媒を密閉状態で封入する封入体と前記封入体内に配されて前記冷媒を吸収する吸収部材とを有する冷却部材と、前記蓄電素子に対して前記冷却部材を挟んで重ねられる伝熱板と、を備え、前記伝熱板には、前記冷却部材側に突出する突部が設けられている。
【０００７】
上記の構成によれば、蓄電素子の熱を、冷媒が封入体に密閉された冷却部材及び伝熱板を介して外部に放熱することが可能になるため、例えば蓄電素子が収容されたケース内に冷媒を充填する構成と比較して、必ずしもケースを密閉する必要がないため、冷却するための構成を簡素化することが可能になる。
ここで、冷却部材が封入体内に冷媒を吸収する吸収部材を備え、蓄電素子と伝熱板との間に冷却部材が挟まれた構成とすると、冷却部材の封入体が両側から圧力を受けて吸収部材が全体的に押し潰され、冷媒の移動を促進する冷媒の通路が吸収部材に形成されなくなり、冷却性能が低下することが懸念される。
【０００８】
本構成によれば、伝熱板には、冷却部材側に突出する突部が設けられているため、蓄電素子と伝熱板との間に冷却部材を挟む力が生じたとしても、内部の吸収部材が潰れにくくなる。よって、冷媒を吸収する吸収部材が潰れることによる冷却性能の低下を抑制することができる。
【０００９】
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記突部は、前記伝熱板の一方の側縁部側から前記一方とは反対側の側縁部側に向けて延びている。
このようにすれば、突部の形状に対応して封入体及び吸収部材が変形し、封入体内に突部の延びる方向に沿う冷媒の通路を形成することができる。よって、突部の延びる方向に沿って冷媒を移動させることができるため、冷媒の移動が促進され、冷却性能を向上させることが可能になる。
【００１０】
前記封入体は、第１シート部と第２シート部とが前記吸収部材を挟んで対向配置されており、前記突部は、前記封入体における前記第１シート部と前記第２シート部との境界部側の位置に向けて突出している。
このようにすれば、比較的吸収部材の潰れが生じやすい第１シート部と第２シート部との境界部側を突部で支持することができるため、吸収部材の全体が潰れることによる冷却性能の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書に記載された技術によれば、冷却するための構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１の蓄電モジュールを示す平面図
【図２】蓄電モジュールを示す正面図
【図３】図１のＡ−Ａ断面図
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図
【図５】蓄電素子と伝熱板との間に冷却部材が挟まれた状態を拡大した断面図
【図６】伝熱板を示す斜視図
【図７】実施形態２の伝熱板を示す斜視図
【図８】実施形態３の伝熱板を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
実施形態１について図１から図６を参照しつつ説明する。本実施形態の蓄電モジュール１０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されてモータ等の負荷に電力を供給する。蓄電モジュール１０は任意の向きで配置可能であるが、以下では、Ｘ方向を左方、Ｙ方向を前方、Ｚ方向を上方として説明する。
【００１４】
（蓄電モジュール１０）
蓄電モジュール１０は、図３に示すように、複数（本実施形態では６個）の蓄電素子１１と、各蓄電素子１１に重ねられて蓄電素子１１を冷却する複数の冷却部材２０（本実施形態では６個）と、各冷却部材２０と各蓄電素子１１との間に重ねられて冷却部材２０及び蓄電素子１１の熱が伝わる複数（本実施形態では６個）の伝熱板３０と、を備える。
【００１５】
（蓄電素子１１）
蓄電素子１１は、一対の電池用ラミネートシートの間に図示しない蓄電要素を挟んで、電池用ラミネートシートの側縁を、熱溶着等の公知の手法により液密に接合してなる。蓄電素子１１の前端縁からは、図２に示すように、金属箔状をなす正極の電極端子１２Ａと、負極の電極端子１２Ｂとが、電池用ラミネートシートの内面と液密状態で、電池用ラミネートシートの内側から外側へと突出している。各蓄電素子１１の電極端子１２Ａと電極端子１２Ｂとは、間隔を開けて配され、内部の蓄電要素と電気的に接続されている。
【００１６】
複数の蓄電素子１１は、上下方向に並べて配されており、隣り合う蓄電素子１１は、一の電極端子１２Ａの隣に他の電極端子１２Ｂが位置するように配されている。隣り合う電極端子１２Ａと電極端子１２Ｂとは、Ｕ字状の複数（本実施形態では５個）の接続部材１３を介して電気的に接続される。各電極端子１２Ａ，１２Ｂと接続部材１３とは例えばレーザー溶接、超音波用溶接、ロウ付け等の公知の手法により接続されている。隣り合う電極端子１２Ａ，１２Ｂ間が各接続部材１３で接続されることにより、複数の蓄電素子１１が直列に接続されている。
【００１７】
本実施形態においては、蓄電素子１１として、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池を用いてもよく、また、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタを用いてもよく、必要に応じて任意の種類を適宜に選択できる。
【００１８】
（冷却部材２０）
各冷却部材２０は、図３に示すように、液体と気体とに状態が変化する冷媒２１と、冷媒２１を吸収する吸収部材２２と、冷媒２１及び吸収部材２２を密閉状態で封入する封入体２５と、を備える。冷媒２１は、例えば、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロケトン、フッ素不活性液体、水、メタノール、エタノール等のアルコールからなる群から選ばれる１つ、又は複数を用いることができる。冷媒２１は、絶縁性を有していてもよく、また、導電性を有していてもよい。封入体２５内に封入される冷媒２１の量は、必要に応じて適宜に選択できる。
【００１９】
（吸収部材２２）
吸収部材２２は略長方形のシート状をなし、冷媒２１を吸収可能な材料により形成されている。この吸収部材２２は、冷媒２１を吸収可能な材料を繊維状に加工したものを織物としたものであってもよく、また、不織布としたものであってもよい。不織布の形態としては、繊維シート、ウェブ（繊維だけで構成された薄い膜状のシート）、又はバット（毛布状の繊維）であってもよい。吸収部材２２を構成する材料としては、天然繊維でもよく、また、合成樹脂からなる合成繊維であってもよく、また、天然繊維と合成繊維の双方を用いたものであってもよい。
【００２０】
冷却部材２０は、蓄電素子１１が重なる領域に対して広い領域に配されているため、封入体２５内における吸収部材２２は、蓄電素子１１が重なる領域から蓄電素子１１が重ならない領域に延設された吸収延設部２３を備えている。
【００２１】
（封入体２５）
封入体２５は、図５に示すように、例えば略長方形状をなす第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂを重ね合わせ、接着、溶着、溶接等の公知の手法により液密に接合（結合）して形成することができる。第１シート部２６Ａ及び第２シート部２６Ｂは、金属製シートの両面に合成樹脂製のフィルムが積層されてなる。金属製シートを構成する金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。合成樹脂製のフィルムを構成する合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド等、必要に応じて任意の合成樹脂を適宜に選択できる。本実施形態に係る封入体２５は、第１シート部２６Ａ及び第２シート部２６Ｂにおける合成樹脂製のフィルムが積層された面同士を重ね合わせて熱融着されてなる。
【００２２】
封入体２５は、吸収部材２２の上側を覆う第１シート部２６Ａと、吸収部材２２の下側を覆う第２シート部２６Ｂとが連なる周縁部は、境界部２５Ａとされている。第１シート部２６Ａの上面は、蓄電素子１１の下面に接触し、第２シート部２６Ｂの下面は、伝熱板３０の上面に接触する。
【００２３】
図３に示すように、第１シート部２６Ａのうち、蓄電素子１１に重ならない領域に延出され、吸収部材２２の吸収延設部２３を覆う部分は、封入体２５内の冷媒２１の蒸発により膨出変形可能な膨出部２８とされている。膨出部２８は、封入体２５内の冷媒２１の蒸発により封入体２５の内圧が上昇して封入体２５が膨らむように変形することにより形成される。なお、封入体２５のうち、膨出部２８以外の部分については、封入体２５内の冷媒２１の蒸発により内圧が上昇するが、蓄電素子１１や伝熱板３０に接触して膨張が規制されているため、膨出変形しない。
【００２４】
（伝熱板３０）
伝熱板３０は、蓄電素子１１に対して冷却部材２０を挟んで重ねられており、図６に示すように、長方形の板状であって、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、銅合金等の熱伝導性が高い部材が用いられている。この伝熱板３０は、蓄電素子１１及び封入体２５に接触する平板状の本体３１と、本体３１に対して直交する方向に屈曲された隔壁３４とを有する。本体３１には、冷却部材２０側に突出して封入体２５の第２シート部２６Ｂを変形させる複数（本実施形態では４本）の突部３２Ａ〜３２Ｄが設けられている。
【００２５】
複数の突部３２Ａ〜３２Ｄは、図４，図５に示すように、本体３１の板厚とほぼ同じ板厚で半円弧状の断面形状であって、互いに前後方向に所定の間隔を空けて平行に配置されており、全長に亘って一定の高さで上方に突出している。並び方向の端部の突部３２Ａ，３２Ｄは、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの間の境界部２５Ａ側（封入体２５の内面の縁部側）の第２シート部２６Ｂを押圧して第２シート部２６Ｂ及び内部の吸収部材２２を変形させる。突部３２Ａ〜３２Ｄは、少なくとも封入体２５に対して外力（例えば、蓄電素子１１の膨張等）が生じても塑性変形しない強度を有している。
【００２６】
本体３１の前後の端部には、板状の突片３３が形成されている。突片３３には、長方形状の貫通孔が形成されており、例えば図示しないケースに対する固定に利用される。隔壁３４は、放熱部材４０の側面に面接触する。これにより、蓄電素子１１の熱は、冷却部材２０の膨出部２８を介して上下に隣り合う伝熱板３０に伝わるとともに、隔壁３４から放熱部材４０に伝わり、放熱部材４０から外部に放熱される。伝熱板３０は、金属板材にプレス機により打ち抜き加工及び曲げ加工を施すことにより形成することができる。
【００２７】
（放熱部材４０）
蓄電モジュール１０の側方には、図３に示すように、伝熱板３０から熱を受けて外部に放熱する放熱部材４０が配されている。放熱部材４０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなり、図示しない冷却材の導入口と導出口が開口している。冷却材として冷却液が下側の導入口から導入され、上方の導出口から導出され、図示しない放熱経路を通って冷却液が循環することで、冷却液に伝わった熱が外部に放熱される。なお、放熱部材４０は、内部に冷却液が通るパイプ（図示しない）が複数回折り返しつつ内部の全体に亘って延びるようにしてもよい。本実施形態では、冷却液として水が用いられているが、これに限られず、油等の液体を用いてもよい。また、冷却液として不凍液を用いてもよい。また、液体に限られず、気体を冷却材として用いてもよい。
【００２８】
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
蓄電モジュール１０は、蓄電素子１１と、蓄電素子１１に重ねられ、冷媒２１を密閉状態で封入する封入体２５と封入体２５内に配されて冷媒２１を吸収する吸収部材２２とを有する冷却部材２０と、蓄電素子１１に対して冷却部材２０を挟んで重ねられる伝熱板３０と、を備え、伝熱板３０には、冷却部材２０側に突出する突部３２Ａ〜３２Ｄが設けられている。
【００２９】
本実施形態によれば、蓄電素子１１の熱を、冷媒２１が封入体２５に密閉された冷却部材２０及び伝熱板３０を介して外部に放熱することが可能になるため、例えば蓄電素子１１が収容されたケース内に冷媒２１を充填する構成と比較して、必ずしもケースを密閉する必要がないため、冷却するための構成を簡素化することが可能になる。ここで、冷却部材２０の封入体２５内に冷媒２１を吸収する吸収部材２２が配されている構成では、蓄電素子１１と伝熱板３０との間に冷却部材２０が挟まれた構成とすると、冷却部材２０の封入体２５が両側から圧力を受けて吸収部材２２が全体的に押し潰され、冷媒２１の移動を促進する冷媒２１の通路が吸収部材２２に形成されなくなり、冷却性能が低下することが懸念される。
【００３０】
本実施形態によれば、伝熱板３０には、冷却部材２０側に突出する突部３２Ａ〜３２Ｄが設けられているため、蓄電素子１１と伝熱板３０との間に冷却部材２０を挟む力が生じたとしても、内部の吸収部材２２が全体的に潰れにくくなる。よって、冷媒２１を吸収する吸収部材２２が潰れることによる冷却性能の低下を抑制することができる。
【００３１】
また、突部３２Ａ〜３２Ｄは、伝熱板３０の放熱部材４０側（一方）の側縁部側から放熱部材４０側とは反対側の側縁部側に向けて延びている。
このようにすれば、突部３２Ａ〜３２Ｄの形状に対応して封入体２５及び吸収部材２２が変形し、封入体２５内に突部３２Ａ〜３２Ｄの延びる方向に沿う冷媒２１の通路を形成することができる。よって、突部３２Ａ〜３２Ｄの延びる方向に沿って冷媒２１を移動させることができるため、冷媒２１の移動が促進され、冷却性能を向上させることが可能になる。
【００３２】
また、封入体２５は、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとが吸収部材２２を挟んで対向配置されており、突部３２Ａ，３２Ｄは、第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの境界部２５Ａ側の位置に向けて突出している。
このようにすれば、比較的吸収部材２２の潰れが生じやすい第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとの境界部２５Ａ側を突部３２Ａ，３２Ｄで支持することができるため、吸収部材２２の全体が潰れることによる冷却性能の低下を抑制することができる。
【００３３】
＜実施形態２＞
実施形態２について、図７を参照しつつ説明する。実施形態２では、伝熱板５０の外周縁部に沿って長方形状に延びる突部５２Ａ〜５２Ｄを設けたものである。他の構成は実施形態１と同一であり、実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
伝熱板５０は、長方形の板状であって、平板状の本体５１と隔壁３４とを備えており、本体５１には、突部５２Ａ〜５２Ｄが板面に対して直交する方向に突出している。突部５２Ａ〜５２Ｄは、本体５１の外周縁の近傍に、外周縁に沿って全周に亘って途切れることなく延びている。本実施形態によれば、比較的吸収部材２２が潰れやすい冷却部材２０の周縁部側について、突部５２Ａ〜５２Ｄにより、吸収部材２２が押し潰されにくくなるため、冷却性能の低下を抑制することができる。
【００３５】
＜実施形態３＞
実施形態３について、図８を参照しつつ説明する。実施形態３では、伝熱板６０には、互いに直交する方向に延びる（互いに交差する）突部６２Ａ，６２Ｂが設けられるものである。他は実施形態１と同一であり、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。伝熱板６０は、長方形の板状であって、平板状の本体６１と隔壁３４とを備えており、本体６１には、突部６２Ａ，６２Ｂが板面に対して直交する方向に突出している。各突部６２Ａ，６２Ｂは、互いに直交する方向に延びており、伝熱板６０（本体６１）の一方の縁部から当該縁部とは反対側の縁部に亘って延びている。
【００３６】
＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、突部３２Ａ〜３２Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ，６２Ａ，６２Ｂにより、その位置の吸収部材２２が局所的に押し潰される構成としたが、これに限られず、突部３２Ａ〜３２Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ，６２Ａ，６２Ｂの位置については、吸収部材２２が配されないようにしてもよい。例えば、吸収部材２２が突部３２Ａ〜３２Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ，６２Ａ，６２Ｂの位置で分断されるようにしてもよい。
【００３７】
（２）突部３２Ａ〜３２Ｄは、金属板材に曲げ加工を施して形成したが、これに限られない。例えば、伝熱板の厚みを局所的に厚くして突部を形成するようにしてもよい。
【００３８】
（３）突部３２Ａ〜３２Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ，６２Ａ，６２Ｂは、直線状に延びるものとしたが、これに限られず、曲線状に延びるようにしてもよい。また、突部は、当該突部が延びる方向について１又は複数に分断されていてもよい。また、複数の突部が離散的に配置されていてもよい。
【００３９】
（４）蓄電素子、冷却部材及び伝熱板の数は、上記実施形態の数に限られず、適宜変更することができる。
（５）封入体２５は、互いに別体の第１シート部２６Ａと第２シート部２６Ｂとを結合させる構成としたが、これに限られない。例えば１つのシート部材を折り返して第１シート部と第２シート部とを形成してもよい。
【００４０】
（６）蓄電モジュール１０は、放熱部材４０を備えない構成としてもよい。例えば蓄電モジュール１０が図示しない金属製や合成樹脂製のケースで覆われるようにし、放熱部材４０によらずケースを介して蓄電モジュール１０の熱を外部に放熱するようにしてもよい。また、例えば、放熱部材４０をケースの一部としたり、放熱部材４０を含めた蓄電モジュール１０の全体を覆うケースを設けるようにしてもよい。この場合、例えばケースにより、蓄電モジュール１０の上下から挟んで蓄電モジュール１０を保持する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０：  蓄電モジュール
１１：  蓄電素子
２０：  冷却部材
２１：  冷媒
２２：  吸収部材
２５：  封入体
２５Ａ：  境界部
２６Ａ：  第１シート部
２６Ｂ：  第２シート部
３０，５０，６０：  伝熱板
３２Ａ〜３２Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄ，６２Ａ，６２Ｂ：  突部
４０：  放熱部材
【図１】
2018056046.tif 000003
【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】
2018056046.tif 000009
【図８】
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