(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面から突出する区画壁を有する第１プレートと、
前記第１プレートの一面側に位置すると共に、前記第１プレートと固定される第２プレートと、
前記第１プレートと第２プレートの間に形成される流路であって、流入口と連結される流入側流路と、流出口と連結される流出側流路を含んでおり、かつ、前記流入側流路および前記流出側流路が前記区画壁を介して隣接している、該流路と、
前記区画壁と前記第２プレートの間の隙間を閉塞するシール部であって、前記流入側流路に面する第１斜面を有しており、かつ、前記第１斜面の上端が下端よりも流出側流路側に位置するように、前記第１斜面が前記第２プレートの延在方向に対して傾斜している、該シール部と、を備える冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置において、
前記区画壁は、前記シール部に対して流出側流路側に位置することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却装置において、
前記第２プレートの法線方向において、前記シール部の寸法が、前記区画壁と前記第２プレートの間の前記隙間の寸法よりも大きいことを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の冷却装置において、
前記シール部は、前記流出側流路に面する第２斜面を有しており、
前記第２斜面は、上端が下端よりも流入側流路側に位置するように前記第２プレートの延在方向に対して傾斜していることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載の冷却装置において、
前記シール部は、前記第１斜面および前記第２斜面のそれぞれの斜度が実質的に同一であること特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の冷却装置において、
前記第１プレートは、位置決め用の壁部が設けられており、
前記シール部は、前記壁部と前記区画壁の間に配置されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の冷却装置において、
さらに、前記シール部と連なる位置決め用のガイド部を備えており、前記シール部と前記ガイド部の間に前記区画壁が位置するように、前記シール部が配置されることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の冷却装置と、前記冷却装置によって冷却される少なくとも一つの電池と、を備える電源装置において、
前記少なくとも一つの電池は、前記第１プレートの上面に配置されることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置およびこの冷却装置を有する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、推進用の電源装置を使用する電気自動車が普及している。電気自動車は、様々な構成が知られており、例えば、駆動用のモータを搭載する車両（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）や、モータに加えてエンジンを搭載しているハイブリッドカー（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）などがある。これらの電気自動車に搭載される電源装置では、複数の電池セルが用いられる。各々の電池セルは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の充放電が可能な二次電池である。
【０００３】
典型的な電気自動車用の電源装置は、複数の電池セルからなる複数の組電池を備えている。複数の電池セルを集合化して組電池を形成することで、電源装置の組立性を向上させることができる。組電池の電池セルの数は、組立性や作業性等を考慮して適宜決められる。
【０００４】
この分野において、複数の電池セルを冷却するための技術は重要である。例えば、高温の状態で充放電されると、電池セルは電池特性が著しく劣化することが知られている。このような問題に鑑みて、下記の特許文献１に記載の通り、冷却装置を有する電源装置が提案されている。
【０００５】
下記特許文献１に開示されている電源装置は、組電池と、冷却装置を備えている。組電池は、集合化された複数の電池セルを含んでいる。冷却装置は、組電池を載置するためのプレートと、熱交換用の冷却パイプを含んでいる。電池セルの温度が上昇すると、電池セルの熱がプレートに伝わる。冷却パイプの内部を流れる冷媒を介して、プレートと冷却パイプの熱交換が行われる。また、冷却パイプは、湾曲した配管を含んでいる。この構成により、冷却プレートの一方の端部に流入口と流出口を設けることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２７７８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の冷却装置は、金属製のプレートの内部に、冷却パイプを内蔵する構成である。冷却パイプを内蔵する金属製のプレートは、例えば、鋳造で形成することができる。具体的には、予め成形した冷却パイプを配置した状態で、鋳型に溶解した金属を流し込むことで、冷却パイプを内蔵する金属製のプレートを形成することができる。一方で、鋳造の金属プレートは、比較的製造コストが高くなる傾向にあり、製造コストを低減できるような構造の冷却装置が求められている。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、簡単な構造の冷却装置およびこの冷却装置を備えた電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の冷却装置は、第１プレートと、第２プ
レートと、第１プレートと第２プレートの間に形成される流路と、シール部と、を備える。第１プレートは、一面から突出する区画壁を有する。第２プレートは、第１プレートの一面側に位置し、第１プレートに固定される。流路は、流入口と連結される流入側流路と、流出口と連結される流出側流路を含んでいる。流入側流路および流出側流路は、区画壁を介して隣接している。シール部は、区画壁と第２プレートの間の隙間を閉塞する。シール部は、流入側流路に面する第１斜面を有している。第１斜面の上端が下端よりも外側に位置するように、第１斜面は第２プレートの延在方向に対して傾斜している。
【発明の効果】
【００１０】
２つのプレートを固定し、２つのプレートの間に流路を形成する構成の冷却装置では、区画壁を介して、流路が区画される。区画壁を介して区画される流路は、区画壁を介して隣接する流入側流路と流出側流路を含んでいる。この構成において、区画壁とプレートの境界の気密性が不充分であると、流路を流れる冷媒が流路に沿って流れず、区画壁とプレートの隙間から隣接する流路へ冷媒が漏洩してしまう問題が生じることがある。冷媒が流路どおりに流れないと、設計どおりにプレートを冷却することができず、冷却装置の冷却効率が低下する。特に、冷却装置を構成するプレートが大型化すると、自重によりプレートが変形するおそれがあるため、区画壁とプレートとの境界の気密性を充分に高めることが重要である。
【００１１】
本発明のある態様の構成で、区画壁と第２プレートの間の隙間を閉塞するシール部が設けられており、流入側流路のほうが流出側流路よりも水圧が高いことを利用して、シール部が区画壁に向けて付勢されるように構成されている。また、シール部の第１斜面にかかる外力により、シール部の浮き上がりを防止することもできるようになっている。第２プレートが自重によって変形した場合、第１プレートと第２プレートの間に隙間が生じるが、斯かる構成によると、シール部を第１プレートと第２プレートによって挾持できない状態となった場合でも、第２プレートと区画壁の間の隙間を閉塞することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における電源装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における冷却装置の分解斜視図である
【図３】図１の組電池の一例を示す斜視図である。
【図４】図２の組電池の分解斜視図である。
【図５】図１の組電池の他の一例を示す分解斜視図である。
【図６】図１の組電池の他の一例を示す分解斜視図である。
【図７】図１の電源装置の断面図である。
【図８】本発明の実施形態におけるシール部の断面図である。
【図９】図７の電源装置の変形例を示す断面図である。
【図１０】図７の電源装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】図７の電源装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、本発明のある態様の電源装置１は、組電池２と、冷却装置３とを備える。組電池２は、冷却装置３の上に配置される。図２に示すように、本発明のある態様の冷却装置３は、第１プレート３０と、第２プレート３１を有している。第１プレート３０に第２プレート３１が固定され、第１プレート３０と第２プレート３１の間に流路３２が形成される。第２プレート３１には、流路３２を流れる冷媒の流入口３６と流出口３７が設けられており、冷媒が循環するように構成されている。第１プレート３０は、上面が平坦面となっており、組電池２が載置することができる。なお、流入口３６および流出口３７は、第２プレート３１の代わりに、第１プレート３０に設けてもよい。
【００１４】
また、図１には、組電池２が模式的に図示されている。組電池２は、図３から図６に示すように様々な形態をとり得る。一方で、これらの組電池２は、熱交換するための冷却面を共通して有している。組電池２の冷却面は、冷却装置３に熱的に接触している。組電池２と冷却装置３の間の熱交換が組電池の冷却面において行われる。なお、組電池２と冷却装置３の間に絶縁性の熱伝導部材を配置してもよい。具体的には、シートやゲルなどの熱伝導部材が知られている。
【００１５】
図３および図４に示すある態様の組電池２は、電池積層体２０Aと、締結部２５Aと、を有している。電池積層体２０Aは、複数の電池セルと、複数の絶縁スペーサ２４Aを含んでいる。各々の電池セルは、扁平な直方体形状の外装体２２Aと、外装体２２Aの一面に設けられる出力端子を有する角形電池２１Aである。角形電池２１Aの外装体２２Aは、金属で形成され、電位を有している。結露水等による短絡を防止するために、外装体２２Aの表面を絶縁性のシュリンクチューブ等の絶縁層で覆ってもよい。互いの外装体２２Aの幅広面が対向するように、複数の角形電池２１Aは一方向に積層される。各々の絶縁スペーサ２４Aは、隣接する角形電池２１Aの間に介在し、隣接する角形電池２１Aの外装体２２A同士の接触を防止している。締結部２５Aは、一対のエンドプレート２６Aと、複数の拘束部材２７Aと、を含んでいる。一対のエンドプレート２６Aは、積層方向における電池積層体２０Aのそれぞれの端面に配置される。各々の拘束部材２７Aは、一対のエンドプレート２６Aに固定され、電池積層体２０Aの積層方向に延在している。
【００１６】
上述の構成によると、複数の外装体２２Aが組電池２の冷却面に形成される。従って、組電池２の冷却面において行われる組電池２と冷却装置３の間の熱交換により、各々の電池セルを冷却することができる。
【００１７】
図５に示すある態様の組電池２は、複数の電池セルと、複数の電池セルを保持する直方体形状の保持部２３Bと、電池セルを接続するための一対の接続部２４Bを有している。各々の電池セルは、円筒形状の外装体２２Bと、外装体２２Bの軸方向のそれぞれの端面に設けられる出力端子を有する円筒形電池２１Bである。円筒形電池２１Bの外装体２２Bは、金属で形成され、電位を有している。結露水等による短絡を防止するために、外装体２２Bの表面を絶縁性のシュリンクチューブ等の絶縁層で覆ってもよい。保持部２３Bは、複数の貫通孔を有する絶縁部材である。複数の円筒形電池２１Bは、保持部２３Bのそれぞれの貫通孔に挿通される。保持部２３Bは、両端の出力端子を露出させた状態でそれぞれの円筒形電池２１Bを保持している。
【００１８】
各々の接続部２４Bは、複数の円筒形電池２１Bの出力端子を接続するための導電プレート２５Bと、導電プレート２５Bを保持するためのバスバーホルダ２６Bと、バスバーホルダ２６Bに嵌合するカバープレート２７Bを含んでいる。バスバーホルダ２６Bは、各々の円筒形電池２１Bに対応する複数の貫通孔を有している。バスバーホルダ２６Bの複数の貫通孔に複数の円筒形電池２１Bを挿入するように、バスバーホルダ２６Bが保持部２３Bの端部に連結される。バスバーホルダ２６Bとカバープレート２７Bは、導電プレート２５Bを収納するための収容空間を区画している。導電プレート２５Bを複数の円筒形電池２１Bの出力端子に接続した後、収容空間に樹脂（図示せず）が充填される。収容空間に充填される樹脂は、熱伝導性および絶縁性を有している。また、収容空間に充填される樹脂は、複数の円筒形電池２１Bおよびカバープレート２７Bに熱的に接触している。
【００１９】
上述の構成によると、一方のカバープレート２７Bが組電池２の冷却面に位置する。上述の通り、収容空間に充填される樹脂を介して、複数の円筒形電池２１Bの熱はカバープレート２７Bに伝わる。従って、組電池２の冷却面において行われる組電池２と冷却装置３の間の熱交換により、各々の電池セルを冷却することができる。
【００２０】
図６に示すある態様の組電池２は、電池積層体２０Cと、締結部２５Cと、を有している。電池積層体２０Cは、複数の電池セルと、複数の伝熱板２３Cと、複数の枠体２４Cと、を含んでいる。各々の電池セルは、扁平なシート形状の外装体２２Cを有するパウチ電池２１Cである。パウチ電池２１Cの外装体２２Cは、ラミネートフィルムで形成されている。ラミネートフィルムは、樹脂層と金属層を組み合わせた複合材料であり、絶縁性を有している。発電要素をラミネートフィルムで包んだ後、ラミネートフィルムの周縁部分を熱溶着する。このようにして、封止部２８Cが外装体２２Cの周縁に形成される。また、発電要素を収容するための収容部２９Cが外装体２２Cの中央に形成される。
【００２１】
複数の枠体２４Cは、一方向に積層されている。一つの伝熱板２３Cを挾持する一対のパウチ電池２１Cが、隣接する枠体２４Cの間に配置される。各々の枠体２４Cは中央に開口が形成されている。これにより、一対の枠体２４Cが外装体２２Cの収容部２９Cを避けて封止部２８Cを挾持する。伝熱板２３Cは、一対のパウチ電池２１Cの収容部２９Cと当接している。つまり、各々の伝熱板２３Cは、対応する一対のパウチ電池２１Cに熱的に接触している。
【００２２】
締結部２５Cは、一対のエンドプレート２６Cと、一対の拘束部材２７Cとを含んでいる。一対のエンドプレート２６Cは、電池積層体２０Cの積層方向におけるそれぞれの端部に配置される。各々の拘束部材２７Cは、一対のエンドプレート２６Cに固定される。図５の組電池２の拘束部材２７Cは、金属板で形成されている。各々の伝熱板２３Cは、一方の拘束部材２７Cに熱的に接触するように、断面がＬ字の形状に成形されている。
【００２３】
上述の構成によると、一方の拘束部材２７Cが組電池２の冷却面に位置する。上述の通り、各々の伝熱板２３Cを介して、複数のパウチ電池２１Cの熱は拘束部材２７Cに伝わる。従って、組電池２の冷却面において行われる組電池２と冷却装置３の間の熱交換により、各々の電池セルを冷却することができる。
【００２４】
次に図７、図８に基づいて、本願発明のある態様の冷却装置について説明する。図７の冷却装置３は、第１プレート３０と、第２プレート３１と、シール部４０と、を含んでいる。第１プレート３０は、組電池２を載置するための金属板である。組電池２は、第１プレート３０に固定してもよい。固定する手段としては、ボルトやナットなどの螺合部材などがある。第１プレート３０は、組電池２が載置される載置面と、載置面の反対に流路形成面を有している。第１プレート３０は、流路形成面側に設けられる側壁３３と区画壁３４を有している。側壁３３は、第１プレート３０の外周に沿って設けられている。側壁３３には、固定用のボルトを挿通するための貫通孔が形成されている。区画壁３４は、側壁３３に囲まれた空間を区画するように、第１プレート３０の中央に設けられている。
【００２５】
第２プレート３１は、第１プレート３０の流路形成面側に位置しており、側壁３３の貫通孔に挿通されるボルトを介して、第１プレート３０に固定される。側壁３３と第２プレート３１の間には、ガスケット３８が配置されており、第１プレート３０と第２プレート３１の間に流路３２が形成される。区画壁３４は、冷媒が第１プレート３０の全体に行き渡るように流路３２を区画しており、流路３２が流入口３６と連通する流入側流路３２ａと、流出口３７と連通する流出側流路３２ｂとに分けられている。この構成によると、区画壁３４を介して、流入側流路３２ａおよび流出側流路３２ｂが隣接するようになっている。
【００２６】
区画壁３４と第２プレート３１との間には隙間が形成されており、区画壁３４に沿って設けられるシール部４０によって、この隙間が閉塞される。シール部４０は、区画壁３４に対して流入側流路３２ａ側に配置される。また、シール部４０は、垂直方向において、シール部４０の寸法が、区画壁３４と第２プレート３１の間の隙間の寸法よりも大きくな
るように形成されている。
【００２７】
上述の通り、区画壁３４は、流入側流路３２ａと流出側流路３２ｂを区画するようになっているが、圧力損出の影響により、流入側流路３２ａの水圧のほうが流出側流路３２ｂの水圧よりも高くなる。そのため、シール部４０には、流出側流路３２ｂへ向けて付勢されるように外力が働くことが期待できる。このような圧力差に起因する付勢力を利用する構成の場合、第１プレート３０と第２プレート３１の密着性の変化の影響を受けにくい特徴がある。例えば、第２プレート３１が変形すると、第２プレート３１と区画壁３４の間の隙間が広がるおそれがあるが、上述の構成によると、隙間の大きさがシール部の寸法より大きくならない限り、シール部４０が区画壁３４に向けて押し付けられるので、シール部４０により第２プレート３１と区画壁３４の間の隙間を閉塞することができる。
【００２８】
図７および図８に示すように、シール部４０は、断面が三角形状であり、流入側流路３２ａに面する第１斜面４１を有している。第１斜面４１は、第１斜面４１の上端が下端よりも外側に位置するように、第２プレートの延在方向に対して傾斜している。図８に示すように、第１斜面４１を有するシール部４０は、第１斜面４１の法線方向に水圧荷重Ｆがかかる。水圧荷重Ｆは、第１斜面４１の法線方向にかかる外力であり、水圧の大きさに相関がある。第１斜面４１にかかる外力は、垂直方向の成分ｆ１と、水平方向の成分ｆ２とに分解することができる。
【００２９】
以上の通り、シール部４０の第１斜面４１には、流路３２を流れる冷媒による圧力によって、水圧荷重Ｆがかかり、その結果として、シール部４０は、区画壁３４に向けて付勢されると共に、垂直方向に付勢される。第２プレート３１が変形すると、第２プレート３１と区画壁３４の間の隙間が広がるおそれがあるが、上述の構成によると、シール部４０は、区画壁３４に向けて押し付けられると共に、第２プレート３１に向けて押し付けられるため、シール部４０の浮き上がりを防止することができる。それにより、第２プレート３１と区画壁３４の間の隙間が広がっても安定して区画壁３４と第２プレート３１の隙間を閉塞することができるようになっている。特に、第１斜面４１を有する構成とすることで、水圧によって垂直方向に付勢されるようになっているため、シール部４０を垂直方向に直接的に押圧することなく、第２プレート３１と区画壁３４の間の隙間を閉塞することができるという特徴がある。
【００３０】
図７に示すように、シール部４０は、流出側流路３２ｂに面する第２斜面４２を有する構成としてもよい。第２斜面４２を有することで、シール部４０は、両側から第２プレート３１に向けて押さえつけられるため、安定した姿勢を維持しやすくなる。特に、第１斜面４１の斜度と第２斜面４２の斜度を実質的に同一とすることで、より一層の効果を期待することができる。
【００３１】
また、第１プレート３０は、区画壁３４に沿って設けられるガイド壁３５を有する構成としてもよい。ガイド壁３５は、区画壁３４の間に隙間を形成するように立設されており、区画壁３４との間の隙間にシール部４０を配置できるようになっている。この構成によると、冷却装置３を組み立てる際、ガイド壁３５と区画壁３４の間にシール部４０を位置決めすることができ、作業性を向上させることができる。
【００３２】
図９に示すように、区画壁３４の形状をシール部４０の第２斜面４２と整合するように形成してもよい。この構成によると、シール部４０と区画壁３４が密着する面を大きくすることができるので、シール部４０と区画壁３４の間からの漏洩を安定的に防止することができる。
【００３３】
図１０に示すように、シール部４０は、第１プレート３０と第２プレート３１によって
挾持されるように構成することもできる。この構成によると、流入側流路３２ａと流出側流路３２ｂの水圧差を利用した付勢力に加えて、第１プレート３０と第２プレート３１とによってシール部４０が挾持されることで、シール部４０が、第１プレート３０及び第２プレート３１と密着し、シール部４０と区画壁３４の間からの漏洩を安定的に防止することができる。
【００３４】
図１１は、本願発明の変形例の冷却装置３の構成を説明するための図である。図１１のシール部４０は、シール本体部４３とガイド部４４とを含んでおり、シール本体部４３とガイド部４４が連結部４５を介して連結されている。シール本体部４３は、区画壁３４に対して流入側流路３２ａ側に位置しており、第１斜面４１を有している。ガイド部４４は、区画壁３４に対して流出側流路３２ｂ側に位置している。ガイド部４４の高さは、区画壁３４と第２プレート３１の間の隙間より大きくなっている。また、シール本体部４３との間に区画壁３４が整合する溝が形成されている。この構成によると、冷却装置３を組み立てる際、シール本体部４３とガイド部４４との間の溝に区画壁３４を挿入することで、シール部４０を位置決めすることができ、作業性を向上させることができる。
【００３５】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各々の構成要素や各々の処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００３６】
１  電源装置、２  組電池、３  冷却装置、２０A  電池積層体、２１A  角形電池、２２A  外装体、２４A  絶縁スペーサ、２５A  締結部、２６A  エンドプレート、２７A  拘束部材、２１B  円筒形電池、２２B  外装体、２３B  保持部、２４B  接続部、２５B
導電プレート、２６B  バスバーホルダ、２７B  カバープレート、２０C  電池積層体、２１C  パウチ電池、２２C  外装体、２３C  伝熱板、２４C  枠体、２５C  締結部、２６C  エンドプレート、２７C  拘束部材、２８C  封止部、２９C  収容部、３０  第１プレート、３１  第２プレート、３２  流路、３２ａ  流入側流路、３２ｂ  流出側流路、３３  側壁、３４  区画壁、３５  ガイド壁、３６  流入口、３７  流出口、３８  ガスケット、４０  シール部、４１  第１斜面、４２  第２斜面、４３  シール本体部、４４  ガイド部、４５  連結部
【図１】
0006519428.tif 000002
【図２】
0006519428.tif 000003
【図３】
0006519428.tif 000004
【図４】
0006519428.tif 000005
【図５】
0006519428.tif 000006
【図６】
0006519428.tif 000007
【図７】
0006519428.tif 000008
【図８】
0006519428.tif 000009
【図９】
0006519428.tif 000010
【図１０】
0006519428.tif 000011
【図１１】
0006519428.tif 000012