(57)【要約】【課題】複数の電池を均等に冷却することのできる電池冷却器、を提供する。【解決手段】電池冷却器１０は、積層された複数の電池２００を冷却するための電池冷却器である。電池冷却器１０は、熱媒体の通る流路ＦＰが内部に形成された部材であって、その上面１３１が電池２００に当接するチューブ１３０を複数備える。それぞれのチューブ１３０は互いに分離されており、電池２００が積層されている方向に沿って並ぶように配置されている。【選択図】図３
2019040717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の電池（２００）を冷却するための電池冷却器（１０）であって、
熱媒体の通る流路（ＦＰ）が内部に形成された部材であって、その外表面（１３１）が前記電池に当接するチューブ（１３０）を複数備え、
それぞれの前記チューブは互いに分離されており、前記電池が積層されている方向に沿って並ぶように配置されている電池冷却器。
【請求項２】
それぞれの前記チューブは、
前記電池に当接している部分が、前記電池から受ける力の方向と同じ方向に変位し得るように構成されている、請求項１に記載の電池冷却器。
【請求項３】
前記チューブのうち前記電池に当接していない部分には、前記電池側の方向、又は前記電池側とは反対の方向に向けて突出するように湾曲部（１３２，１３３，１３４，１３５）が形成されている、請求項２に記載の電池冷却器。
【請求項４】
前記湾曲部は、前記チューブのうち前記電池を間に挟んだ両側の部分にそれぞれ形成されている、請求項３に記載の電池冷却器。
【請求項５】
前記電池よりも一方側に形成された前記湾曲部の数と、前記電池よりも他方側に形成された前記湾曲部の数とが互いに等しい、請求項４に記載の電池冷却器。
【請求項６】
それぞれの前記チューブに一つの前記電池が当接するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層された複数の電池を冷却するための電池冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両等に搭載される蓄電装置は、複数の電池（セルユニット）を積層してなる電池スタックとして構成されることが多い。このような構成の蓄電装置では、電池の温度が上昇し過ぎると当該電池の劣化が進行し、蓄電装置の性能が低下してしまうことが知られている。
【０００３】
そこで、蓄電装置には、電池を冷却して適温に保つための電池冷却器が設けられる。下記特許文献１に記載されている電池冷却器は、熱媒体の通る流路が内部に形成されたチューブを複数備えている。それぞれのチューブは、複数の電池に対して下方側から当接している。チューブの内側に低温の熱媒体（例えば冷却水）が流れると、電池からの熱が熱媒体により奪われて外部へと排出される。これにより、それぞれの電池の温度を適温に保つことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１４２１９３８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の電池冷却器では、複数の電池が積層されている方向に沿ってそれぞれのチューブが伸びている。また、複数設けられたチューブのそれぞれが、電池スタックに含まれる電池の全てに対して下方側から当接した状態となっている。
【０００６】
複数の電池を積層してなる電池スタックにおいては、組み立て時の位置決め誤差や部品寸法のばらつき等により、各電池の下端面の高さが厳密には均一とはなっていない。このため、各チューブが全ての電池に対して下方側から当接するような構成においては、チューブと電池との間における熱抵抗が、電池毎にばらついてしまうことがある。例えば、下端面が最も高い位置（つまりチューブから遠い位置）となっている電池においては、下端面が最も低い位置（つまりチューブに近い位置）となっている電池に比べて、チューブとの間における熱抵抗が大きくなってしまう。その結果、当該電池の冷却が十分には行われず、当該電池の劣化が進行してしまう可能性がある。
【０００７】
本開示は、複数の電池を均等に冷却することのできる電池冷却器、を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る電池冷却器は、積層された複数の電池（２００）を冷却するための電池冷却器（１０）であって、熱媒体の通る流路（ＦＰ）が内部に形成された部材であって、その外表面（１３１）が電池に当接するチューブ（１３０）を複数備えている。それぞれのチューブは互いに分離されており、電池が積層されている方向に沿って並ぶように配置されている。
【０００９】
このような構成の電池冷却器では、複数の電池が積層されている方向と、互いに分離された複数のチューブが並んでいる方向と、が互いに等しくなっている。このため、それぞれの電池の位置（例えば高さ）にばらつきが生じている場合であっても、それぞれの電池に対して各チューブを個別に当接させることができる。チューブと電池との間における熱抵抗の大きさを、全ての電池について均等とすることができるので、各電池を均等に冷却することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、複数の電池を均等に冷却することのできる電池冷却器、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。
【図４】図４は、第２実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。
【図５】図５は、第３実施形態に係る電池冷却器の構成を示す図である。
【図６】図６は、比較例に係る電池冷却器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１３】
第１実施形態に係る電池冷却器１０の構成について、図１乃至３を参照しながら説明する。電池冷却器１０は、電池スタック２０が有する複数の電池２００を冷却し適温に保つための装置である。図１には、電池スタック２０を電池冷却器１０の上に載置した状態が示されている。
【００１４】
冷却対象である電池スタック２０は、不図示の車両に搭載される蓄電装置である。電池スタック２０は、複数の電池２００を特定方向（図１では紙面奥行方向）に沿って積層することにより構成されている。図１に示されるように、それぞれの電池２００の形状は略直方体となっており、その上面には一対の電極端子２０１、２０２が設けられている。それぞれの電池２００の下端面２０３は平坦な面となっており、この下端面２０３が電池冷却器１０に当接し冷却される面となっている。
【００１５】
尚、図１においては、紙面手前側から奥側に向かう方向、すなわち積層された複数の電池が並んでいる方向をｘ方向としており、同方向に沿ってｘ軸を設定している。また、ｘ方向に対して垂直な方向であって、電極端子２０１から電極端子２０２に向かう方向（図１では左側から右側に向かう方向）をｙ方向としており、同方向に沿ってｙ軸を設定している。更に、ｘ方向及びｙ方向の両方に対して垂直な方向であって、鉛直下方から上方側に向かう方向をｚ方向としており、同方向に沿ってｚ軸を設定している。図２以降においても、同様にしてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定している。
【００１６】
図３は、電池冷却器１０に電池スタック２０が載置されている状態を、ｙ軸に沿って見て描いた図である。尚、電池冷却器１０が有するチューブ１３０（後述）についてはその断面が示されている。
【００１７】
ｘ軸に沿って積層された複数の電池２００は、不図示の圧縮機構によって同方向に沿って圧縮され保持された状態となっている。その際、組み立て時の位置決め誤差や部品寸法のばらつき等により、各電池２００の下端面２０３の高さ（ｚ座標）は均一とはなっておらず、電池２００毎にばらついている。図３では、このばらつきが誇張して描かれている。
【００１８】
図２は、電池スタック２０が載置されていない状態の電池冷却器１０を示す斜視図である。同図に示されるように、本実施形態に係る電池冷却器１０は、上流側タンク１１０と、下流側タンク１２０と、チューブ１３０と、を備えている。
【００１９】
上流側タンク１１０は、外部から供給される熱媒体を受け入れて、これを各チューブ１３０に分配するための容器である。上流側タンク１１０は略円筒形状の部材であって、その長手方向をｘ軸に沿わせた状態で配置されている。上流側タンク１１０のうちｘ方向側の端部は、封止部材１１２によって塞がれている。上流側タンク１１０のうち−ｘ方向側の端部には、熱媒体の入口である開口１１１が形成されている。
【００２０】
本実施形態では、車両の内燃機関に供給される冷却水（例えばＬＬＣ）が上記の熱媒体として用いられる。このような態様に換えて、車両用空調装置を循環する冷媒が熱媒体として用いられるような態様であってもよい。
【００２１】
下流側タンク１２０は、各チューブ１３０を通った熱媒体を受け入れて、これを外部に排出するための容器である。上流側タンク１１０と同様に、下流側タンク１２０は略円筒形状の部材であって、その長手方向をｘ軸に沿わせた状態で配置されている。下流側タンク１２０のうち−ｘ方向側の端部は、封止部材１２２によって塞がれている。下流側タンク１２０のうちｘ方向側の端部には、熱媒体の出口である開口１２１が形成されている。
【００２２】
チューブ１３０は、熱媒体の通る流路ＦＰ（図３を参照）が内部に形成された部材である。チューブ１３０は複数本設けられており、上流側タンク１１０と下流側タンク１２０との間においてｘ軸に沿って並ぶように配置されている。このため、積層された複数の電池２００が並んでいる方向と、複数のチューブ１３０が並んでいる方向とは、本実施形態では互いに同じ方向となっている。それぞれのチューブ１３０のうち−ｙ方向側の端部は上流側タンク１１０に接続されており、ｙ方向側の端部は下流側タンク１２０に接続されている。
【００２３】
それぞれのチューブ１３０は互いに分離されており、隣り合うチューブ１３０の間には隙間が形成されている。尚、互いに分離されたチューブ１３０の間に隙間が形成されておらず、隣り合うチューブ１３０同士が互いに当接しているような構成としてもよい。
【００２４】
本実施形態では、電池冷却器１０に設けられたチューブ１３０の本数が、電池スタック２０が有する電池２００の個数と同じとなっている。また、ｘ方向におけるチューブ１３０の配置ピッチは、同方向における電池２００の配置ピッチと同じとなっている。その結果、図３に示されるように、１つのチューブ１３０の上には一つの電池２００が載置される。
【００２５】
上流側タンク１１０の内部空間と、下流側タンク１２０の内部空間とは、それぞれのチューブ１３０に形成された流路ＦＰによって連通されている。このため、開口１１１から供給された熱媒体は、上流側タンク１１０の内部空間に流入した後、各チューブ１３０の流路ＦＰを通って下流側タンク１２０内部空間に流入する。その後、熱媒体は開口１２１から排出される。上記のように熱媒体がチューブ１３０を通る際に、電池２００からの熱が熱媒体によって奪われる。
【００２６】
図１に示されるように、それぞれのチューブ１３０は、その長手方向における両端部近傍を除いて、ｙ軸に沿った直線状に伸びるように形成されている。この直線状に伸びるように形成された部分の上面１３１（つまり外表面）が、電池２００の下端面２０３に当接する面となっている。
【００２７】
チューブ１３０のうち、電池２００に当接する上面１３１よりも−ｙ方向側となる部分には、電池２００側の方向に向けて突出するように湾曲した湾曲部１３２が形成されている。また、この湾曲部１３２よりも更に−ｙ方向側となる部分には、電池２００側とは反対の方向に向けて突出するように湾曲した湾曲部１３３が形成されている。
【００２８】
同様に、チューブ１３０のうち、電池２００に当接する上面１３１よりもｙ方向側となる部分には、電池２００側の方向に向けて突出するように湾曲した湾曲部１３４が形成されている。また、この湾曲部１３４よりも更にｙ方向側となる部分には、電池２００側とは反対の方向に向けて突出するように湾曲した湾曲部１３５が形成されている。
【００２９】
尚、上記における「電池２００側の方向に向けて突出する」とは、図１のようにｘ軸に沿って見た場合において、湾曲部１３４の突出する方向が上方側又は斜め上方側に向かっていることを意味している。また、上記における「電池２００側とは反対の方向に向けて突出する」とは、図１のようにｘ軸に沿って見た場合において、湾曲部１３４の突出する方向が下方側又は斜め下方側に向かっていることを意味している。
【００３０】
このように、チューブ１３０のそれぞれには、電池２００が当接しない部分において４つの湾曲部１３２、１３３、１３４、１３５が形成されている。このため、チューブ１３０は、それぞれの湾曲部１３２等において弾性変形しやすくなっている。それぞれのチューブ１３０のうち、電池２００に当接する部分である上面１３１は、載置された電池２００から−ｚ方向の力（例えば重力）を受けると、湾曲部１３２等の弾性変形により、当該力と同じ方向に変位することが可能となっている。
【００３１】
尚、以上のような構成の電池冷却器１０は、上流側タンク１１０と各チューブ１３０との間、及び、下流側タンク１２０と各チューブ１３０との間をろう接することによって構成されている。このような態様に換えて、上方側部材と下方部材とからなる２つの部材を接合し一体化することにより、上流側タンク１１０、各チューブ１３０、及び下流側タンク１２０の全体が一度に形成されるような態様としてもよい。
【００３２】
電池冷却器１０を上記のような構成としたことの効果について説明する。既に述べたように、各電池２００の下端面２０３の高さ（ｚ座標）は均一とはなっておらず、電池２００毎にばらついている。このような状態の電池スタック２０を、電池冷却器１０によって下方側から冷却しようとすると、一部の電池２００の冷却が十分には行われない状態となることが懸念される。
【００３３】
図６に示されるのは、比較例に係る電池冷却器１０Ａである。この比較例では、積層された複数の電池２００が並んでいる方向（つまりｘ方向）と同じ方向に、それぞれのチューブ１３０が伸びている。このため、電池２００の下端面２０３と、チューブ１３０の上面１３１との距離が、電池２００毎に異なっている。その結果、電池２００とチューブ１３０との間における熱抵抗が均一とはなっていない。一部の電池２００（下端面２０３が最も高い位置にある電池２００）では、熱抵抗が大きくなるので、当該電池２００の温度が上昇してしまうこととなる。このような状態になると、高温になった電池の劣化が進行し、電池スタック２０全体の性能が低下してしまうこととなるので好ましくない。
【００３４】
尚、それぞれの電池２００とチューブ１３０との間の隙間はグリースＧＲで埋められているのであるが、上記のような熱抵抗のばらつきを、無視できる程度に抑制することはできない。
【００３５】
また、図６の比較例においてチューブ１３０を流れる熱媒体の温度は、電池２００からの伝熱により下流側に行くほど高くなる。このため、図６に示される構成の比較例では、チューブ１３０の上流側部分に配置された電池２００の冷却は十分に行われる一方で、チューブ１３０の下流側部分に配置された電池２００の冷却が十分には行われなくなってしまう可能性がある。その結果、電池２００毎の温度ばらつきが更に大きくなってしまうことが懸念される。
【００３６】
以上のような比較例に対し、本実施系他に係る電池冷却器１０では、図３に示されるように、電池２００が並ぶ方向とチューブ１３０が並ぶ方向とが、互いに同じ方向（ｘ方向）となっている。このような構成の電池冷却器１０に対し、電池スタック２０を上方から載置すると、それぞれのチューブ１３０は各電池２００からの力を受けることによって弾性変形し、上面１３１が−ｚ方向に変位する。
【００３７】
複数のチューブ１３０は互いに分離されているので、それぞれの上面１３１が個別に変位することができる。このため、図３のように下端面２０３の高さがばらついているような状態の電池スタック２０が載置されると、それぞれの上面１３１が適量だけ変位することにより、それぞれの上面１３１が各電池２００の下端面２０３に対し個別に当接した状態となる。その結果、電池２００とチューブ１３０との間における熱抵抗は、全ての電池２００について概ね均等となる。それぞれの電池２００が電池冷却器１０によって均等に冷却されるので、一部の電池２００が早期に劣化してしまうような事態が防止される。更に、弾性力によって上面１３１が下端面２０３に押し付けられるので、チューブ１３０と電池２００とが密着し、両者の間の熱抵抗が更に小さくなるという効果も得られる。
【００３８】
また、本実施形態においてそれぞれのチューブ１３０を流れる熱媒体の温度は、チューブ１３０間でばらつくことは無く、概ね均等となっている。このため、電池２００の冷却を更に均等に行うことができる。
【００３９】
第２実施形態について、図４を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【００４０】
本実施形態では、チューブ１３０に湾曲部１３３、１３５が形成されておらず、湾曲部１３２、１３４のみが形成されている。このように、電池２００側の方向に向けて突出する湾曲部のみが形成されているような態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。
【００４１】
尚、湾曲部が形成されている位置は、チューブ１３０の長手方向における一方側のみであってもよい。例えば、ｙ方向側の湾曲部１３４のみが形成されており、−ｙ方向側の湾曲部１３２が形成されていないような態様であってもよい。しかしながら、そのような構成においては、上面１３１の変位がスムーズには行われず、上面１３１が傾いた状態で電池２００の下端面２０３に（局所的に）当接してしまうこと等が懸念される。
【００４２】
このような事態を防止するためには、本実施形態や第１実施形態（図１）のように、湾曲部１３２等が、チューブ１３０のうち電池２００を間に挟んだ両側の部分にそれぞれ形成されている構成とすることが好ましい。
【００４３】
また、本実施形態や第１実施形態では、電池２００よりも一方側（ｙ方向側）に形成された湾曲部の数と、電池２００よりも他方側（−ｙ方向側）に形成された湾曲部の数と、が互いに等しくなっている。このような構成においては、チューブ１３０の弾性変形が、電池２００の両側において均等に生じる。このため、上面１３１が傾いた状態で電池２００の下端面２０３に当接してしまうような事態を、より確実に防止することができる。
【００４４】
第３実施形態について、図５を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、チューブ１３０の本数が、電池スタック２０が有する電池２００の個数の半分となっている。また、ｘ方向におけるチューブ１３０の配置ピッチは、同方向における電池２００の配置ピッチの２倍となっている。その結果、本実施形態では、一本のチューブ１３０の上に２つの電池２００が載置された状態となる。
【００４６】
このように、チューブ１３０の本数と電池２００の個数とが互いに異なるような構成であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。ただし、この第３実施形態においては、高い位置に配置された電池２００とチューブ１３０との間の熱抵抗が、（グリースＧＲを介してはいるものの）低い位置に配置された電池２００とチューブ１３０との間の熱抵抗よりも僅かに大きくなってしまう。熱抵抗のばらつきをより小さくするためには、第１実施形態のように、チューブ１３０の本数と電池２００の個数とを等しくし、それぞれのチューブ１３０に一つの電池２００が当接する構成とする方が好ましい。
【００４７】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０：電池冷却器
２００：電池
１３０：チューブ
１３１：上面
ＦＰ：流路
【図１】
2019040717.tif 000003
【図２】
2019040717.tif 000004
【図３】
2019040717.tif 000005
【図４】
2019040717.tif 000006
【図５】
2019040717.tif 000007
【図６】
2019040717.tif 000008