(57)【要約】【課題】複数の二次電池において温度を均一にすることができる車両用二次電池の冷却構造を提供する。【解決手段】車両用二次電池の冷却構造は、一列に整列した複数の二次電池と、複数の二次電池の下方域において複数の二次電池の整列方向に沿って設けられ、複数の二次電池の下面を区画壁の一部とする冷媒通路と、冷媒通路から複数の二次電池の側方に向けて個別に分岐し、二次電池の側面を区画壁の一部とする複数の分岐通路と、複数の分岐通路のそれぞれと冷媒通路との境界に設けられ、複数の分岐通路のそれぞれに滞留する冷媒の温度上昇によって分岐通路を開放可能な複数の扉体と、を備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一列に整列した複数の二次電池と、
前記複数の二次電池の下方域において前記複数の二次電池の整列方向に沿って設けられ、前記複数の二次電池の下面を区画壁の一部とする冷媒通路と、
前記冷媒通路から前記複数の二次電池の側方に向けて個別に分岐し、前記二次電池の側面を区画壁の一部とする複数の分岐通路と、
前記複数の分岐通路のそれぞれと前記冷媒通路との境界に設けられ、前記複数の分岐通路のそれぞれに滞留する冷媒の温度上昇によって前記複数の分岐通路のそれぞれを個別に開放可能な複数の扉体と、
を備えることを特徴とする車両用二次電池の冷却構造。
【請求項２】
前記冷媒通路は、前記複数の二次電池の下方域において前記冷媒が循環可能な循環路であって、往路と復路とが前記複数の二次電池の下方域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用二次電池の冷却構造。
【請求項３】
前記複数の扉体は、前記冷媒の流れ方向に対して逆らう方向に開放可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用二次電池の冷却構造。
【請求項４】
前記複数の扉体のそれぞれは、熱膨張率が異なる二枚の金属板を貼り合わせたバイメタルで構成されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両用二次電池の冷却構造。
【請求項５】
前記複数の扉体のそれぞれは、温度変化によって記憶された元の形状に戻る形状記憶合金で構成されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両用二次電池の冷却構造。
【請求項６】
前記複数の扉体のそれぞれは、温度変化によって伸縮可能な紐が張られて閉塞していることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両用二次電池の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両用二次電池の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電気自動車用の熱管理システムが開示されている。かかる熱管理システムは、電気自動車パワートレインに結合されて、電気自動車パワートレインの電気モータに電力を供給する電気エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）と、ＥＳＳに熱的に連通する冷却液ループ内に冷却液を含んだ冷却システムであって、該冷却システムはさらに、冷却液ループを通して冷却液を圧送する冷却液ポンプを含んだ冷却システムと、該冷却システムに結合した温度制御システムであって、冷却システムは、温度制御システムの制御下にある温度システムと、を具備する。
そして、温度制御システムはさらに、自動車状態モニタであって、該自動車状態モニタは、電気自動車が稼動中であるとき第１状態信号を出力し、電気自動車が停止中であるとき第２状態信号を出力する自動車状態モニタと、ＥＳＳに熱的に連通した少なくとも１つの温度センサであって、該少なくとも１つの温度センサはＥＳＳ温度を監視している少なくとも１つの温度センサと、ＥＳＳ温度をプリセット温度と比較する比較器回路であって、該比較器回路は、ＥＳＳ温度がプリセット温度より低いときに第１信号を出力し、ＥＳＳ温度がプリセット温度より高いときに第２信号を出力する比較器回路と、冷却システムに結合した冷却システムコントローラであって、該冷却システムコントローラは、自動車状態モニタが第２状態信号を出力するとき、冷却システムに制御信号を出力するよう構成され、冷却システムコントローラはさらに、比較器回路から第１および第２信号を受信するよう構成され、制御信号は、冷却システムコントローラが第２信号を受信したとき、冷却液ポンプを起動させ、制御信号は、冷却システムコントローラが第１信号を受信したとき、冷却液ポンプを停止させる冷却システムコントローラと、を具備している。
上述した電気自動車用の熱管理システムでは、冷却システムコントローラは、ＥＳＳ温度がプリセット温度よりも高いときに冷却液ポンプを起動させ、ＥＳＳ温度がプリセット温度よりも低いときに冷却液ポンプを停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２００６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両用二次電池は、大型のケースに複数の二次電池を搭載するために内部で温度バラツキが生じる。複数の二次電池において部分的に使用上限温度に達すると電池性能を十分に発揮することができないため、複数の二次電池の温度を均一にすることが望まれている。
しかしながら、特許文献１が開示する電気自動車用の熱管理システムでは、ＥＳＳ（車両用電池パック内の複数の二次電池）において温度を均一にすることができない。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、複数の二次電池において温度を均一にすることができる車両用二次電池の冷却構造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】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る車両用二次電池の冷却構造は、一列に整列した複数の二次電池と、前記複数の二次電池の下方域において前記複数の二次電池の整列方向に沿って設けられ、前記複数の二次電池の下面を区画壁の一部とする冷媒通路と、前記冷媒通路から前記複数の二次電池の側方に向けて個別に分岐し、前記二次電池の側面を区画壁の一部とする複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路のそれぞれと前記冷媒通路との境界に設けられ、前記複数の分岐通路のそれぞれに滞留する冷媒の温度上昇によって前記複数の分岐通路のそれぞれを個別に開放可能な複数の扉体と、を備える。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、複数の分岐通路のそれぞれに滞留する冷媒の温度上昇によって複数の扉体が複数の分岐通路を個別に開放するので、開放された分岐通路に滞留する冷媒が入れ替わり、温度が上昇した二次電池を冷却する。これにより、複数の二次電池において温度を均一にすることができる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記冷媒通路は、前記複数の二次電池の下方域において前記冷媒が循環可能な循環路であって、往路と復路とが前記複数の二次電池の下方域に配置される。
上記（２）の構成によれば、冷媒通路は、複数の二次電池の下方域において冷媒が循環可能な循環路であって、往路と復路とが複数の二次電池の下方域に配置されるので、複数の二次電池の下方域において冷媒が循環し、往路と復路とにおいて複数の二次電池を冷却することができる。
【０００９】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記複数の扉体は、前記冷媒の流れ方向に対して逆らう方向に開放可能である。
上記（３）の構成によれば、複数の扉体は、冷媒の流れ方向に対して逆らう方向に開放するので、冷媒通路から分岐通路に冷媒を流れ込ませることができ、分岐通路に滞留する冷媒を分岐通路から冷媒通路に排出させることができる。
【００１０】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）の何れか一つの構成において、前記複数の扉体のそれぞれは、熱膨張率が異なる二枚の金属板を貼り合わせたバイメタルで構成される。
上記（４）の構成によれば、複数の扉体のそれぞれは、熱膨張率が異なる二枚の金属板を貼り合わせたバイメタルで構成されるので、分岐通路に滞留する冷媒の温度上昇によって扉体が変形することで分岐通路を個別に開放することができる。
【００１１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）の何れか一つの構成において、前記複数の扉体のそれぞれは、温度変化によって記憶された元の形状に戻る形状記憶合金で構成される。
上記（５）の構成によれば、複数の扉体のそれぞれは、分岐通路に滞留する冷媒の温度上昇によって記憶された元の形状に戻る形状記憶合金で構成されるので、温度上昇によって扉体が元の形状に戻ることで分岐通路を開くことができる。
【００１２】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）の何れか一つの構成において、前記複数の扉体のそれぞれは、温度変化によって伸縮可能な紐が張られて閉塞している。
上記（６）の構成によれば、複数の扉体のそれぞれは、分岐通路に滞留する冷媒の温度上昇によって伸長可能な紐が張られて閉塞しているので、温度上昇によって紐が伸長することで扉体を開くことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、複数の二次電池において温度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用二次電池の冷却構造を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示した車両用二次電池の冷却構造のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示した車両用二次電池の冷却構造のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２に示した扉体を開閉させる構成の一例を模式的に示す図である。
【図５】図２に示した扉体を開閉させる構成の他の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用二次電池の冷却構造１を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示した車両用二次電池の冷却構造１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、図１に示した車両用二次電池のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る車両用二次電池の冷却構造１は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）又はプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の電動車両の動力源（モータ）に電力の供給が可能な車両用二次電池を冷却するためのものである。
【００１８】
図１から図３に示すように、本発明の一実施形態に係る車両用二次電池の冷却構造１は、複数の二次電池２、冷媒通路３、複数の分岐通路４及び複数の扉体５を備えて構成される。複数の二次電池２は、例えば、直列に接続されている。二次電池２は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、二次電池２は、電池セルであっても良いし、複数の電池セルによって構成される電池モジュールであっても良い。
【００１９】
冷媒通路３は、複数の二次電池２を冷却するための冷媒が流れる通路である。冷媒は、例えば、液体（冷媒液）であるが、液体に限れるものではなく、気体であってもよい。冷媒が液体である場合に冷媒通路３は水密に構成され、冷媒液が気体である場合に冷媒通路３は気密に構成される。また、冷媒通路３は、例えば、複数の二次電池２の下方域において複数の二次電池２の整列方向に沿って設けられる。また、冷媒通路３は、例えば、複数の二次電池２の下面を区画壁の一部とする。これにより、冷媒通路３を流れる冷媒が複数の二次電池２の下面に触れることによって直接二次電池２が冷却される。
【００２０】
冷媒通路３は、例えば、複数の二次電池２の下方域において冷媒が循環可能な循環路であって、往路３１と復路３２とが複数の二次電池２の下方域に配置される。これにより、複数の二次電池２の下方域において冷媒が循環し、往路３１と復路３２とにおいて複数の二次電池２を冷却することができる。この結果、冷媒通路３は、複数の二次電池２を効率的に冷却することが可能である。
【００２１】
冷媒通路３は、ポンプ６と冷却器７を含んで構成されている。ポンプ６は、冷媒を冷媒通路３に供給するためのものであり、冷媒が循環するように設けられた冷媒通路３では冷媒を冷媒通路３に循環させる。冷却器７は、冷媒を冷却するためのものであり、冷媒が循環するように設けられた冷媒通路３では冷媒通路３を循環する冷媒を冷却させる。
【００２２】
図２及び図３に示すように、複数の分岐通路４は、複数の二次電池２を個別に冷却するための冷媒が滞留する通路である。複数の分岐通路４のそれぞれは、例えば、冷媒通路３から複数の二次電池２の側方に向けて個別に分岐している。また、複数の分岐通路４のそれぞれは、例えば、二次電池２の側面を区画壁の一部とする。これにより、複数の分岐通路４のそれぞれに滞留する冷媒が二次電池２の側面に触れることによって直接二次電池２が冷却される。複数の分岐通路４のそれぞれは、例えば、分岐通路４に滞留する冷媒によって冷却される二次電池２と隣り合う二次電池２に分岐通路４を区画する側断面が鈎の手状（Ｌ字状）の部材４１が設置される。鈎の手状の部材４１は、例えば、絶縁材で構成され、二次電池２と該二次電池２に隣り合う二次電池２とが絶縁される。
【００２３】
複数の扉体５は、複数の分岐通路４のそれぞれを開閉するためのものである。複数の扉体５のそれぞれは、複数の分岐通路４と冷媒通路３との境界に設けられている。複数の扉体５は、例えば、複数の分岐通路４のそれぞれに滞留する冷媒の温度上昇によって複数の分岐通路４のそれぞれを個別に開放可能である。また、複数の扉体５は、複数の分岐通路４のそれぞれを対流する冷媒の温度が下降することによって複数の分岐通路４のそれぞれを個別に閉塞可能である。
【００２４】
図２及び図３に示すように、複数の扉体５のそれぞれは、例えば、上述した鈎の手状の部材４１に支持されている。複数の扉体５は、冷媒の流れ方向に対して逆らう方向（冷媒を迎え入れる方向）に開放可能である。このようにすれば、扉体５が開放した場合に、冷媒通路３から分岐通路４に冷媒を流れ込ませることができ、分岐通路４に滞留する冷媒を分岐通路４から冷媒通路３に排出させることができる。
【００２５】
図４に示すように、複数の扉体５のそれぞれは、例えば、バイメタルで構成される。バイメタルは、熱膨張率が異なる二枚の金属板を貼り合わせたものであり、分岐通路４に滞留する冷媒の温度上昇によって分岐通路４を開放可能である。このようにすれば、分岐通路４に滞留する冷媒の温度上昇によって扉体５が変形することで分岐通路４を個別に開放することができる。また、分岐通路４を対流する冷媒の温度が下降することによって扉体５が元に戻ることによって分岐通路４を閉塞することができる。
【００２６】
複数の扉体５のそれぞれは、例えば、形状記憶合金で構成しても良い。形状記憶合金は、温度変化によって記憶された元の形状に戻るものであり、分岐通路４に滞留する冷媒の温度上昇によって分岐通路４を開放可能である。このようにすれば、分岐通路４に滞留する冷媒の温度上昇によって扉体５が元の形状に戻ることで分岐通路４を個別に開放することができる。また、分岐通路４を対流する冷媒の温度が下降することによって扉体５が変形することで分岐通路４を個別に閉塞することができる。
【００２７】
図５に示すように、複数の扉体５のそれぞれは、例えば、温度変化によって伸縮可能な紐８が張られて閉塞していても良い。温度変化によって伸縮可能な紐８は、例えば、形状記憶繊維（例えば、形状記憶ポリマー）によって構成され、分岐通路４に滞留する冷媒の温度上昇によって伸長され、扉体５は自重によって分岐通路４を開放する。このようにすれば、分岐通路４に滞留する冷媒の温度上昇によって紐が伸長することで、扉体５は自重によって分岐通路４を個別に開放することができる。また、分岐通路４を対流する冷媒の温度が下降することによって紐８が縮小することで、扉体５は自重に抗して分岐通路４を個別に閉塞することができる。
【００２８】
上述した本発明の一実施形態に係る車両用二次電池の冷却構造１によれば、複数の分岐通路４のそれぞれに対流する冷媒の温度上昇によって複数の扉体５が複数の分岐通路４を個別に開放するので、開放された分岐通路４に滞留していた冷媒が入れ替わり、温度が上昇した二次電池２を冷却する。これにより、複数の二次電池２において温度を均一にすることができる。
【００２９】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００３０】
１    車両用二次電池の冷却構造
２    二次電池
３    冷却通路
４    分岐通路
４１    鈎の手状の部材
５    扉体
６    ポンプ
７    冷却器
８    紐
【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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