特許 7480510 電池温調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】電池温調装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6557 20140101AFI20240501BHJP

   F28F 13/02 20060101ALI20240501BHJP

   F28F 27/02 20060101ALI20240501BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240501BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20240501BHJP

   H01M 10/617 20140101ALI20240501BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20240501BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6557

F28F13/02 Z

F28F27/02 C

H01M10/613

H01M10/615

H01M10/617

H01M10/647

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020005226

(22)【出願日】2020-01-16

(65)【公開番号】P2021114370

(43)【公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】弁理士法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長嶋 翔

(72)【発明者】

【氏名】山本 啓善

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 智秀

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２２８３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２３９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０３３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２７４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０００６８２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５５７

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６１５

Ｈ０１Ｍ １０／６１７

Ｈ０１Ｍ １０／６４７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

Ｆ２８Ｆ １３／０２

Ｆ２８Ｆ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層された複数の電池セル（１１）を有する電池モジュール（１０）と、
内部を流れる熱媒体と前記電池セルとを熱交換する複数の熱交換器（２０、３０）と、
を備え、
前記熱交換器は、前記熱媒体が流入する流入部（２１、３１）と、前記熱媒体が流出する流出部（２２、３２）とを有しており、
隣接する前記熱交換器は、一方の前記熱交換器の前記熱媒体の流れ方向における前記流入部に近い上流側部位と、他方の前記熱交換器の前記熱媒体の流れ方向における前記流出部に近い下流側部位とが熱的に接触し、一方の前記熱交換器の前記下流側部位と、他方の前記熱交換器の前記上流側部位とが熱的に接触しており、
前記熱交換器は、前記電池セルとともに積層され、内部を流れる熱媒体と前記電池セルとを熱交換する複数の熱交換部（２０ａ、３０ａ）を有しており、
前記熱媒体は複数の前記熱交換部を連続的に流れるようになっており、
前記熱交換器は、前記電池モジュールの全体に渡って蛇行状に設けられており、
前記熱交換部は、２つの前記電池セルに挟まれて配置されている電池温調装置。

【請求項2】

隣接する前記熱交換器は、前記熱媒体の流れ方向が逆向きになっており、
一方の前記熱交換器の前記流入部と他方の前記熱交換器の前記流出部が前記電池セルの積層方向における同じ側に設けられており、一方の前記熱交換器の前記流出部と他方の前記熱交換器の前記流入部が、前記電池セルの積層方向における同じ側に設けられている請求項１に記載の電池温調装置。

【請求項3】

隣接する前記熱交換器は、互いに接触する面がそれぞれ対応する形状となっている請求項１または２に記載の電池温調装置。

【請求項4】

積層された複数の電池セル（１１）を有する電池モジュール（１０）と、
内部を流れる熱媒体が流れる複数の熱媒体通路（４０ａ、４０ｂ）を有し、前記熱媒体と前記電池セルとを熱交換する熱交換器（４０）と、
を備え、
前記熱交換器は、前記熱媒体が流入する流入部（４１）と、前記熱媒体が流出する流出部（４２）とを有しており、
隣接する前記熱媒体通路は、一方の前記熱媒体通路の前記熱媒体の流れ方向における前記流入部に近い上流側部位と、他方の前記熱媒体通路の前記熱媒体の流れ方向における前記流出部に近い下流側部位とが熱的に接触し、一方の前記熱媒体通路の前記下流側部位と、他方の前記熱媒体通路の前記上流側部位とが熱的に接触しており、
前記熱交換器は、前記電池セルとともに積層され、内部を流れる熱媒体と前記電池セルとを熱交換する複数の熱交換部（４０ｃ）を有しており、
前記熱媒体は複数の前記熱交換部を連続的に流れるようになっており、
前記熱交換器は、前記電池モジュールの全体に渡って蛇行状に設けられており、
前記熱交換部は、２つの前記電池セルに挟まれて配置されている電池温調装置。
いる電池温調装置。

【請求項5】

隣接する前記熱媒体通路は、前記熱媒体の流れ方向が逆向きになっており、
一方の前記熱媒体通路の前記流入部と他方の前記熱媒体通路の前記流出部が前記電池セルの積層方向における同じ側に設けられており、一方の前記熱媒体通路の前記流出部と他方の前記熱媒体通路の前記流入部が、前記電池セルの積層方向における同じ側に設けられている請求項４に記載の電池温調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池の温度を調整する電池温調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数の電池セルが積層された電池モジュールと、電池セルとともに積層され、内部を熱媒体と電池セルとを熱交換する複数の熱交換器を備えた電池温調装置が開示されている。この電池温調装置では、複数の熱交換器を並列接続して熱媒体流通機構を構成し、複数の熱媒体流通機構を熱媒体流れ方向に沿って直接接続している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－８９５０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術の電池温調装置では、熱交換器で電池セルと熱交換する熱媒体は、熱媒体流れ方向の下流側に行くにしたがって、上流側との温度差が大きくなる。この結果、電池モジュール内で温度分布が発生する。

【0005】

本発明は上記点に鑑み、熱媒体が流れる熱交換器によって複数の電池セルが積層された電池モジュールの温度調整を行う電池温調装置において、電池モジュール内の温度分布を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の電池温調装置は、電池モジュール（１０）と、複数の熱交換器（２０、３０）とを備える。電池モジュールは、積層された複数の電池セル（１１）を有する。複数の熱交換器は、内部を流れる熱媒体と前記電池セルとを熱交換する。

【0007】

熱交換器は、熱媒体が流入する流入部（２１、３１）と、熱媒体が流出する流出部（２２、３２）とを有している。隣接する熱交換器は、一方の熱交換器の熱媒体流れ方向における流入部に近い上流側部位と、他方の熱交換器の熱媒体流れ方向における流出部に近い下流側部位とが熱的に接触している。また、一方の熱交換器の下流側部位と、他方の熱交換器の上流側部位とが熱的に接触している。熱交換器は、電池セルとともに積層され、内部を流れる熱媒体と電池セルとを熱交換する複数の熱交換部（２０ａ、３０ａ）を有している。熱媒体は複数の熱交換部を連続的に流れるようになっている。熱交換器は、電池モジュールの全体に渡って蛇行状に設けられている。熱交換部は、２つの電池セルに挟まれて配置されている。
また、請求項４に記載の電池温調装置は、電池モジュール（１０）と、熱交換器（４０）とを備える。電池モジュールは、積層された複数の電池セル（１１）を有している。熱交換器は、内部を流れる熱媒体が流れる複数の熱媒体通路（４０ａ、４０ｂ）を有し、熱媒体と電池セルとを熱交換する。
熱交換器は、熱媒体が流入する流入部（４１）と、熱媒体が流出する流出部（４２）とを有している。隣接する熱媒体通路は、一方の熱媒体通路の熱媒体の流れ方向における流入部に近い上流側部位と、他方の熱媒体通路の熱媒体の流れ方向における流出部に近い下流側部位とが熱的に接触し、一方の熱媒体通路の下流側部位と、他方の熱媒体通路の上流側部位とが熱的に接触している。熱交換器は、電池セルとともに積層され、内部を流れる熱媒体と電池セルとを熱交換する複数の熱交換部（４０ｃ）を有している。熱媒体は複数の熱交換部を連続的に流れるようになっている。熱交換器は、電池モジュールの全体に渡って蛇行状に設けられている。熱交換部は、２つの電池セルに挟まれて配置されている。

【0008】

これにより、隣接する複数の熱交換器のそれぞれで、熱媒体流れ方向の上流側部位と下流側部位における温度分布を抑制できる。この結果、電池モジュールを構成する電池セルを均温化することができ、電池モジュールの温度分布を抑制できる。

【0009】

なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態の電池温調装置の斜視図である。

【図2】第１実施形態の電池温調装置の平面図である。

【図3】第１実施形態の電池温調装置の正面図である。

【図4】第１実施形態の電池温調装置の主要構成を示す平面図である。

【図5】第１熱交換器の平面図である。

【図6】第２熱交換器の平面図である。

【図7】図４のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。

【図8】セル積層方向に直交する方向の熱交換器の断面図である。

【図9】第２実施形態の電池温調装置の斜視図である。

【図10】第２実施形態の電池温調装置の正面図である。

【図11】第２実施形態の電池温調装置の主要構成を示す平面図である。

【図12】第２実施形態のセル積層方向に直交する方向の熱交換器の断面図である。

【図13】第３実施形態の電池温調装置の斜視図である。

【図14】第３実施形態のセル積層方向に直交する方向の熱交換器の断面図である。

【図15】第４実施形態の電池温調装置の主要構成を示す分解斜視図である。

【図16】第４実施形態の熱交換器の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態のうち、第１～第３実施形態が、特許請求の範囲に記載した発明の実施形態であり、第４実施形態は、参考例として示す形態である。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１～図４に示すように、本実施形態の電池温調装置１は、電池モジュール１０と、熱交換器２０、３０とを備えている。電池モジュール１０と熱交換器２０は積層体を構成している。なお、図４では、拘束部材１０２、１０３、１０４、１０５の図示を省略している。

【0012】

電池モジュール１０は、積層された複数の電池セル１１によって構成されている。電池セル１１は、平坦な板面を有する扁平形状となっている。本実施形態の電池セル１１は扁平な直方体形状であり、矩形状の板面を有している。

【0013】

複数の電池セル１１は、それぞれの板面が平行となるように並列配置されている。電池セル１１の板面は、電池セル１１の積層方向と直交している。以下、電池セル１１の積層方向を「セル積層方向」という。図１では、紙面の左下と右上を結ぶ方向がセル積層方向であり、図２～図６では、紙面左右方向がセル積層方向である。

【0014】

電池セル１１は、任意の種類の電池を用いることができ、本実施形態ではリチウムイオン電池を用いている。リチウムイオン電池は充放電可能な２次電池である。電池セル１１の表面は、例えばポリプロピレンからなる絶縁フィルムで覆われている。電池セル１１としては、角型やラミネート型といった形状の電池を用いることができる。

【0015】

積層された電池セル１１の両端に、一組のエンドプレート１００、１０１が配置されている。第１エンドプレート１００および第２エンドプレート１０１は、両端に位置する電池セル１１の外側に配置されている。第１エンドプレート１００および第２エンドプレート１０１は、それぞれ電池セル１１に対応した形状となっており、電池セル１１とともに積層されている。

【0016】

一組のエンドプレート１００、１０１は、拘束部材１０２、１０３、１０４、１０５で接続されている。拘束部材１０２、１０３、１０４、１０５は、一組のエンドプレート１００、１０１の対応する角部同士を接続するように設けられている。積層された電池セル１１と熱交換器２０、３０は、エンドプレート１００、１０１の外側から所定の拘束荷重をかけられた状態で、拘束部材１０２、１０３、１０４、１０５によって固定されている。

【0017】

熱交換器２０、３０は、内部を熱媒体が流通しており、電池セル１１と熱媒体との熱交換を行う。これにより、電池セル１１が冷却または加熱され、電池セル１１が温度調整される。本実施形態では、熱交換器２０、３０を流れる熱媒体によって、電池セル１１が冷却されるものとする。熱交換器２０、３０で低温の熱媒体によって電池セル１１を冷却する場合には、熱媒体は熱媒体流れ方向の下流側に行くにしたがって、電池セル１１から熱を受け取って温度が上昇する。

【0018】

熱交換器２０、３０は、例えばアルミニウムによって構成することができる。熱媒体としては、例えばエチレングリコール系の不凍液（ＬＬＣ）を用いることができる。

【0019】

熱交換器２０、３０は、扁平断面を有する管状部材である。熱交換器２０、３０は、電池モジュール１０におけるセル積層方向の全長に渡って形成されている。

【0020】

本実施形態では、複数種類の熱交換器２０、３０が設けられている。複数種類の熱交換器２０、３０には、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０が含まれている。第１熱交換器２０と第２熱交換器３０は、熱媒体流れ方向が異なっている。

【0021】

本実施形態の電池温調装置１は、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０が３個ずつ設けられている。図３～図７では、第１熱交換器２０の熱媒体流れ方向を破線で示し、第２熱交換器３０の熱媒体流れ方向を一点鎖線で示している。図８では、紙面垂直方向が熱交換器２０、３０の熱媒体流れ方向となっている。

【0022】

図５、図６に示すように、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０は同一形状である。第１熱交換器２０と第２熱交換器３０は、セル積層方向を回転軸として１８０°反転した状態となっている。

【0023】

図５に示すように、第１熱交換器２０は、熱交換部２０ａと接続部２０ｂとを有している。図６に示すように、第２熱交換器３０は、熱交換部３０ａと接続部３０ｂとを有している。熱交換器２０、３０において、熱交換部２０ａ、３０ａは、２つの電池セル１１に挟まれた部位であり、電池セル１１とともに積層されている。接続部２０ｂ、３０ｂは、隣接する熱交換部２０ａ、３０ａを接続する部位である。

【0024】

熱交換部２０ａ、３０ａは平板状であり、接続部２０ｂ、３０ｂは湾曲している。複数の熱交換部２０ａ、３０ａは、セル積層方向に所定間隔で並列配置されている。熱交換部２０ａは、板面がセル積層方向に直交するように配置されており、熱媒体流れ方向がセル積層方向に直交している。隣接する熱交換部２０ａ、３０ａは接続部２０ｂ、３０ｂによって接続され、蛇行状の熱交換器２０、３０を構成している。つまり、熱交換器２０、３０は、蛇行状に折り曲げられたサーペンタイン型となっている。

【0025】

熱交換器２０、３０は、内部に熱媒体通路が形成された筒状部材である。図８に示すように、本実施形態の熱交換器２０、３０は、熱媒体流れ方向に直交する断面が矩形となっている。

【0026】

本実施形態の熱交換器２０、３０では、一つの筒状部材を接続部２０ｂに対応する部位を曲げ加工することで蛇行状にしている。このため、熱交換部２０ａ、３０ａと接続部２０ｂ、３０ｂは一体的に構成されている。

【0027】

セル積層方向において、電池セル１１と、熱交換器２０、３０の熱交換部２０ａ、３０ａとが交互に積層して配置されている。セル積層方向に隣接する熱交換部２０ａ、３０ａの間には、１つの電池セル１１が配置されている。熱交換部２０ａ、３０ａは、隣接する電池セル１１と熱的に接触している。本明細書において「熱的に接触」とは、熱の授受が可能となっていればよく、直接接触している構成のみならず、他の部材を介して間接的に接触している場合を含む。

【0028】

本実施形態の電池温調装置１は、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０がそれぞれ複数設けられている。複数の第１熱交換器２０と複数の第２熱交換器３０は、熱交換器２０、３０の幅方向に交互に積層されている。熱交換器２０、３０の数は任意に設定でき、熱交換器２０、３０の数が多いほど、熱交換器２０、３０同士の接触面積を大きくすることができる。

【0029】

第１熱交換器２０と第２熱交換器３０は、それぞれ１個以上設けられていればよい。本実施形態の電池温調装置１は、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０が３個ずつ設けられており、合計６個の熱交換器２０、３０が積層されている。

【0030】

熱交換器２０、３０の幅方向は、熱媒体流れ方向に直交する熱交換部２０ａ、３０ａの板面に沿った方向である。図１、図３、図７、図８では紙面上下方向が熱交換器２０、３０の幅方向であり、図２、図４～図６では紙面垂直方向が熱交換器２０、３０の幅方向である。熱交換器２０、３０の幅方向は、熱交換器２０、３０の積層方向と一致している。

【0031】

複数の熱交換器２０、３０では、熱交換部２０ａ、３０ａは重なり合っているのに対し、接続部２０ｂ、３０ｂは重なり合っていない。熱交換器２０、３０の幅方向からみたとき、第１熱交換器２０の接続部２０ｂと第２熱交換器３０の接続部３０ｂは互い違いに配置されている。具体的には、電池セル１１の一端側に第１熱交換器２０の接続部２０ｂが配置され、電池セル１１の他端側に第２熱交換器３０の接続部３０ｂが配置されている。このため、電池セル１１の両端は、第１熱交換器２０の接続部２０ｂと第２熱交換器３０の接続部３０ｂで挟まれた状態となっている。

【0032】

第１熱交換器２０には、第１流入部２１および第１流出部２２が設けられている。第２熱交換器３０には、第２流入部３１および第２流出部３２が設けられている。流入部２１、３１は、熱交換器２０、３０の内部に熱媒体を流入させる。流出部２２、３２は、熱交換器２０、３０の内部から熱媒体を流出させる。

【0033】

第１流入部２１と第２流出部３２は、第２エンドプレート１０１に設けられている。第１流出部２２と第２流入部３１は、第１エンドプレート１００に設けられている。つまり、熱交換器２０、３０では、第１流入部２１と第２流出部３２はセル積層方向における同じ側に設けられており、第１流出部２２と第２流入部３１はセル積層方向における同じ側に設けられている。

【0034】

第１熱交換器２０の流入側端部は、第２エンドプレート１０１に接続されており、第１熱交換器２０の流出側端部は、第１エンドプレート１００に接続されている。第２熱交換器３０の流入側端部は、第１エンドプレート１００に接続されており、第２熱交換器３０の流出側端部は、第２エンドプレート１０１に接続されている。

【0035】

第１エンドプレート１００および第２エンドプレート１０１の内部には、流入部２１、３１から流入した熱媒体を分岐して熱交換器２０、３０に供給する流入側連通路が設けられている。同様に、第１エンドプレート１００および第２エンドプレート１０１の内部には、熱交換器２０、３０を流れた熱媒体を集合して流出部２２、３２に供給する流出側連通路が設けられている。

【0036】

第１熱交換器２０は、第２エンドプレート１０１内に設けられた流入側連通路を介して第１流入部２１と連通し、第１エンドプレート１００内に設けられた流出側連通路を介して第１流出部２２と連通している。第２熱交換器３０は、第１エンドプレート１００内に設けられた流入側連通路を介して第２流入部３１と連通し、第２エンドプレート１０１内に設けられた流出側連通路を介して第２流出部３２と連通している。

【0037】

第１流入部２１から流入した熱媒体は、第２エンドプレート１０１内の流入側連通路で分岐して複数の第１熱交換器２０に供給される。複数の第１熱交換器２０を流れる熱媒体は、第１エンドプレート１００内の流出側連通路で集合して第１流出部２２に供給される。

【0038】

第２流入部３１から流入した熱媒体は、第１エンドプレート１００内の流入側連通路で分岐して複数の第２熱交換器３０に供給される。複数の第２熱交換器３０を流れる熱媒体は、第２エンドプレート１０１内の流出側連通路で集合して第２流出部３２に供給される。

【0039】

第１熱交換器２０と第２熱交換器３０は、セル積層方向において熱媒体が一方向に流れる。第１熱交換器２０と第２熱交換器３０では、熱媒体流れ方向がセル積層方向において逆向きになっている。つまり、第１熱交換器２０における第１流入部２１から第１流出部２２に向かう方向と、第２熱交換器３０における第２流入部３１から第２流出部３２に向かう方向が逆向きになっている。

【0040】

第１熱交換器２０は、図２～図４等において、図中の右側に第１流入部２１が設けられており、左側に第１流出部２２が設けられている。このため、第１熱交換器２０では、図２～図４等において、熱媒体は図中の右側から左側に向かって蛇行しながら流れる。

【0041】

第２熱交換器３０は、図２～図４等において、図中の左側に第２流入部３１が設けられ、右側に第２流出部３２が設けられている。このため、第２熱交換器３０では、図２～図４等において、熱媒体は図中の左側から右側に向かって蛇行しながら流れる。

【0042】

図７、図８に示すように、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０は、それぞれの熱交換部２０ａ、３０ａが重なり合った状態で積層されている。このため、第１熱交換器２０の熱交換部２０ａと第２熱交換器３０の熱交換部３０ａは、熱的に接触している。

【0043】

本実施形態では、第１熱交換器２０の熱媒体流れ方向の上流側に位置する熱交換部２０ａと、第２熱交換器３０の熱媒体流れ方向の下流側に位置する熱交換部３０ａが熱的に接触している。また、第１熱交換器２０の熱媒体流れ方向の下流側に位置する熱交換部２０ａと、第２熱交換器３０の熱媒体流れ方向の上流側に位置する熱交換部３０ａとが熱的に接触している。

【0044】

つまり、隣接する熱交換器２０、３０は、一方の熱交換器２０、３０の上流側部位と、他方の熱交換器２０、３０の下流側部位とが熱的に接触しており、一方の熱交換器２０、３０の下流側部位と、他方の熱媒体流れの上流側部位とが熱的に接触している。熱交換器２０、３０の上流側部位は、熱交換器２０、３０における熱媒体流れの流入部２０ａ、２０ａに近い部位であり、熱交換器２０、３０の下流側部位は、熱交換器２０、３０における熱媒体流れの流出部２０ｂ、２０ｂに近い部位である。

【0045】

上述のように、熱交換器２０、３０で低温の熱媒体によって電池セル１１を冷却する場合には、熱媒体は熱媒体流れ方向の下流側に行くにしたがって温度が上昇する。本実施形態では、隣接する熱交換器２０、３０において、互いの上流側部位と下流側部位との間で熱の移動が行われる。これにより、隣接する熱交換器２０、３０において、互いの温度が高くなる部位と温度が低くなる部位との間で熱の移動を行うことができ、複数の熱交換器２０、３０のそれぞれで温度分布を抑制できる。

【0046】

以上説明した本実施形態では、電池温調装置１に熱媒体流れ方向が異なる複数種類の熱交換器２０、３０を設け、互いの上流側部位と下流側部位が熱的に接触するように配置している。これにより、隣接する第１熱交換器２０と第２熱交換器３０のそれぞれで、熱媒体流れ方向の上流側部位と下流側部位における温度分布を抑制できる。この結果、電池モジュール１０を構成する電池セル１１を均温化することができ、電池モジュール１０の温度分布を抑制できる。

【0047】

また、本実施形態では、複数の第１熱交換器２０と複数の第２熱交換器３０を交互に積層することで、第１熱交換器２０および第２熱交換器３０の接触面積を大きくすることができる。これにより、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０との間の熱交換効率を向上させることができる。

【0048】

また、本実施形態では、複数の第１熱交換器２０と複数の第２熱交換器３０を交互に積層している。これにより、熱交換器２０、３０の積層数を調整することで、大きさの異なる電池セル１１に容易に対応することができ、電池温調装置１の汎用性を向上させることができる。

【0049】

また、本実施形態では、複数の第１熱交換器２０と複数の第２熱交換器３０を設けることで、個々の熱交換器２０、３０の流路断面積を小さくすることができ、熱交換器２０、３０を構成する管状部材を細くすることができる。このため、熱交換器２０、３０は、接続部２０ｂ、３０ｂを湾曲させやすくなり、接続部２０ｂ、３０ｂを電池セル１１に近接させることができる。この結果、電池温調装置１を小型化することができ、さらに電池セル１１と熱交換器２０、３０の熱交換効率を向上させることができる。

【0050】

また、本実施形態では、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０を、それぞれの接続部２０ｂ、３０ｂが互い違いになるように配置している。これにより、電池セル１１は、熱交換器２０、３０の接続部２０ｂ、３０ｂによって両側から保持されることとなり、電池温調装置１の生産性を向上させることができる。

【0051】

また、本実施形態では、第１熱交換器２０および第２熱交換器３０として、１８０°反転して配置した同一形状の部材を用いている。このため、電池温調装置１の構成を簡素化することができる。この結果、電池温調装置１のコストを低減できるとともに、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０の組み付け作業を容易に行うことができる。

【0052】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0053】

上記第１実施形態の電池温調装置１は、複数の熱交換器２０、３０が積層して設けられていた。これに対し、本第２実施形態の電池温調装置１は、図９～図１２に示すように、１つの熱交換器４０を備えている。

【0054】

図９、図１０、図１２に示すように、熱交換器４０は、内部に複数の熱媒体通路４０ａ、４０ｂが設けられている。複数の熱媒体通路４０ａ、４０ｂは、並列して配置されている。本第２実施形態の熱交換器４０としては、扁平多穴チューブを用いることができる。熱交換器４０は、例えば押出成形によって形成することができる。

【0055】

複数の熱媒体通路４０ａ、４０ｂは、第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂを含んでいる。第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂは、熱的に接触している。

【0056】

図１０、図１１では、第１熱媒体通路４０ａの熱媒体流れ方向を破線で示し、第２熱媒体通路４０ｂの熱媒体流れ方向を一点鎖線で示している。図１０、図１１に示すように、第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂは、熱媒体流れ方向が異なっている。

【0057】

本第２実施形態では、第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂがそれぞれ複数設けられている。複数の第１熱媒体通路４０ａと複数の第２熱媒体通路４０ｂは、熱交換器４０の幅方向に交互に設けられている。熱媒体通路４０ａ、４０ｂの数は任意に設定でき、熱媒体通路４０ａ、４０ｂの数が多いほど、熱媒体通路４０ａ、４０ｂ同士の接触面積を大きくすることができる。

【0058】

第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂは、それぞれ１本以上設けられていればよい。本実施形態の電池温調装置１は、第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂが３本ずつ設けられており、合計６本の熱媒体通路４０ａ、４０ｂが設けられている。

【0059】

図１１に示すように、熱交換器４０は、熱交換部４０ｃと接続部４０ｄとを有している。熱交換器４０において、熱交換部４０ｃは、２つの電池セル１１に挟まれた部位であり、電池セル１１とともに積層されている。接続部４０ｄは、隣接する熱交換部４０ｃを接続する部位である。

【0060】

熱交換部４０ｃは平板状であり、接続部４０ｄは湾曲している。複数の熱交換部４０ｃは、セル積層方向に所定間隔で並列配置されている。熱交換部４０ｃは、板面がセル積層方向に直交するように配置されており、熱媒体流れ方向がセル積層方向に直交している。隣接する熱交換部４０ｃは接続部４０ｄによって接続され、蛇行状の熱交換器４０を構成している。つまり、熱交換器４０は、蛇行状に折り曲げられたサーペンタイン型となっている。

【0061】

熱交換器４０には、流入部４１、４３および流出部４２、４４が２組設けられている。第１流入部４１および第１流出部４２は、第１熱媒体通路４０ａに対応しており、第２流入部４３および第２流出部４４は、第２熱媒体通路４０ｂに対応している。

【0062】

熱交換器４０の一端側は第１エンドプレート１００に接続され、熱交換器４０の他端側は第２エンドプレート１０１に接続されている。第２エンドプレート１０１には、第１流入部４１および第２流出部４４が設けられている。第１エンドプレート１００には、第１流出部４２および第２流入部４３が設けられている。つまり、熱交換器４０では、第１流入部４１と第２流出部４４はセル積層方向における同じ側に設けられており、第１流出部４２と第２流入部４３はセル積層方向における同じ側に設けられている。

【0063】

第１エンドプレート１００および第２エンドプレート１０１の内部には、流入部４１、４３から流入した熱媒体を分岐して熱交換器４０に供給する流入側連通路と、熱交換器４０を流れた熱媒体を集合して流出部４２、４４に供給する流出側連通路が設けられている。

【0064】

第１熱媒体通路４０ａは、第２エンドプレート１０１内に設けられた流入側連通路を介して第１流入部４１と連通し、第１エンドプレート１００内に設けられた流出側連通路を介して第１流出部４２と連通している。第２熱媒体通路４０ｂは、第１エンドプレート１００内に設けられた流入側連通路を介して第２流入部４３と連通し、第２エンドプレート１０１内に設けられた流出側連通路を介して第２流出部４４と連通している。

【0065】

第１流入部４１から流入した熱媒体は、第２エンドプレート１０１内の流入側連通路で分岐して複数の第１熱媒体通路４０ａに供給される。複数の第１熱媒体通路４０ａを流れる熱媒体は、第１エンドプレート１００内の流出側連通路で集合して第１流出部４２に供給される。

【0066】

第２流入部４３から流入した熱媒体は、第１エンドプレート１００内の流入側連通路で分岐して複数の第２熱媒体通路４０ｂに供給される。複数の第２熱媒体通路４０ｂを流れる熱媒体は、第２エンドプレート１０１内の流出側連通路で集合して第２流出部４４に供給される。

【0067】

図９～図１１において、図中の右側に第１流入部４１が設けられており、左側に第１流出部４２が設けられている。第１熱媒体通路４０ａでは、図８～図１１において、熱媒体は図中の右側から左側に向かって蛇行しながら流れる。

【0068】

図９～図１１において、図中の左側に第２流入部４３が設けられ、右側に第２流出部４４が設けられている。第２熱媒体通路４０ｂでは、図８～図１１において、熱媒体は図中の左側から右側に向かって蛇行しながら流れる。

【0069】

第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂは、セル積層方向において熱媒体が一方向に流れるようになっている。第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂでは、熱媒体流れ方向が逆向きになっている。つまり、第１熱媒体通路４０ａにおける第１流入部４１から第１流出部４２に向かう方向と、第２熱媒体通路４０ｂにおける第２流入部４３から第２流出部４４に向かう方向が逆向きになっている。

【0070】

図９、図１０、図１２に示すように、第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂは、熱交換器４０の幅方向に沿って交互に配置されている。このため、第１熱媒体通路４０ａの第２熱媒体通路４０ｂは、熱的に接触している。

【0071】

本第２実施形態の熱交換器４０では、第１熱媒体通路４０ａの熱媒体流れ方向の上流側部位と、第２熱媒体通路４０ｂの熱媒体流れ方向の下流側部位とが熱的に接触している。また、第１熱媒体通路４０ａの熱媒体流れ方向の下流側部位と、第２熱媒体通路４０ｂの熱媒体流れ方向の上流側部位とが熱的に接触している。

【0072】

つまり、隣接する熱媒体通路４０ａ、４０ｂは、一方の熱媒体通路４０ａ、４０ｂの上流側部位と、他方の熱媒体通路４０ａ、４０ｂの下流側部位とが熱的に接触しており、一方の熱媒体通路４０ａ、４０ｂの下流側部位と、他方の熱媒体流れの上流側部位とが熱的に接触している。熱媒体通路４０ａ、４０ｂの上流側部位は、熱媒体通路４０ａ、４０ｂにおける熱媒体流れの流入部４１、４３に近い部位であり、熱媒体通路４０ａ、４０ｂの下流側部位は、熱媒体通路４０ａ、４０ｂにおける熱媒体流れの流出部４２、４４に近い部位である。

【0073】

これにより、一方の熱媒体通路４０ａ、４０ｂの温度が高くなる部位と、他方の熱媒体通路４０ａ、４０ｂの温度が低くなる部位との間で熱の移動を行うことができ、複数の熱媒体通路４０ａ、４０ｂのそれぞれで温度分布を抑制できる。

【0074】

以上説明した本第２実施形態では、電池温調装置１に熱媒体流れ方向が異なる複数種類の熱媒体通路４０ａ、４０ｂを有する熱交換器４０を設け、互いの上流側部位と下流側部位が熱的に接触するように配置している。これにより、第１熱媒体通路４０ａと第２熱媒体通路４０ｂのそれぞれで、熱媒体流れ方向の上流側部位と下流側部位における温度分布を抑制できる。この結果、電池モジュール１０を構成する電池セル１１を均温化することができ、電池モジュール１０の温度分布を抑制できる。

【0075】

また、本実施形態では、１つの熱交換器４０に設けられた複数の熱媒体通路４０ａ、４０ｂにおいて、互いの上流側部位と下流側部位が熱的に接触するように配置している。このため、複数の熱交換器を用いる場合に比べて構成を簡素化することができる。

【0076】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0077】

図１３、図１４に示すように、本第３実施形態では、上記第１実施形態と同様、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０が交互に積層されている。本実施形態では、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０は同一形状である。複数の熱交換器２０、３０は、熱交換部２０ａ、３０ａおよび接続部２０ｂ、３０ｂが重なり合っている。

【0078】

図１４に示すように、熱交換器２０、３０の積層方向の両側に位置する面は、一方の面が凸形状であり、他方の面が凹形状である。これらの凸形状および凹形状は、それぞれ対応する形状となっている。つまり、熱交換器２０、３０における隣接する熱交換器２０、３０と接触する面の断面形状は、凸形状あるいは凹形状となっている。

【0079】

本第３実施形態では、隣接する熱交換器２０、３０は、互いに接触する面がそれぞれ対応する形状となっている。このため、電池温調装置１の製造時に複数の熱交換器２０、３０を積層する際に熱交換器２０、３０の位置決めを容易に行うことができる。このため、熱交換器２０、３０の組付けを容易に行うことができ、電池温調装置１の生産効率を向上させることができる。

【0080】

また、本第３実施形態では、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０を交互に積層したときに、互いの接触面積が大きくなることから、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０との間の熱交換効率を向上させることができる。

【0081】

また、本第３実施形態では、第１熱交換器２０と第２熱交換器３０が同一形状なので、電池温調装置１の構成を簡素化することができる。

【0082】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0083】

図１５に示すように、本第４実施形態では、複数の電池セル１１が積層された電池モジュール１０の底面に接するように１つの熱交換器５０が設けられている。本第４実施形態の熱交換器５０は、電池セル１１とともに積層されていない。なお、図１５では、電池温調装置１における電池モジュール１０と熱交換器５０以外の構成部材の図示を省略している。

【0084】

熱交換器５０は、セル積層方向において、電池モジュール１０の全体に渡って設けられている。熱交換器５０は、すべての電池セル１１と熱的に接触している。このため、電池モジュール１０を構成する電池セル１１は、１つの熱交換器５０によって温度調整される。

【0085】

図１６に示すように、熱交換器５０は複数の熱媒体通路５０ａ、５０ｂを備えている。複数の熱媒体通路５０ａ、５０ｂは、第１熱媒体通路５０ａと第２熱媒体通路５０ｂを含んでいる。図１６では、第１熱媒体通路５０ａの熱媒体流れ方向を破線で示し、第２熱媒体通路５０ｂの熱媒体流れ方向を一点鎖線で示している。

【0086】

本第４実施形態では、第１熱媒体通路５０ａと第２熱媒体通路５０ｂは、熱媒体流れがＵターンするようになっている。第１熱媒体通路５０ａと第２熱媒体通路５０ｂは、並列して配置されている。

【0087】

熱交換器５０は、２つの流入部５１、５３と、２つの流出部５２、５４を備えている。第１流入部５１および第１流出部５２は、第１熱媒体通路５０ａに対応しており、第２流入部５３および第２流出部５４は、第２熱媒体通路５０ｂに対応している。

【0088】

これらの流入部５１、５３および流出部５２、５４は、熱交換器５０における同一端部に設けられている。つまり、熱交換器５０では、第１流入部５１と第２流出部５４はセル積層方向における同じ側に設けられており、第１流出部５２と第２流入部５３はセル積層方向における同じ側に設けられている。

【0089】

第１熱媒体通路５０ａと第２熱媒体通路５０ｂは、隣接して設けられている。第１熱媒体通路５０ａと第２熱媒体通路５０ｂは、熱媒体流れ方向が逆向きになっている。このため、第１熱媒体通路５０ａの上流側部位と第２熱媒体通路５０ｂの下流側部位が対応し、第１熱媒体通路５０ａの下流側部位と第２熱媒体通路５０ｂの上流側部位が対応している。

【0090】

本第４実施形態の熱交換器５０では、第１熱媒体通路５０ａの熱媒体流れ方向の上流側部位と、第２熱媒体通路５０ｂの熱媒体流れ方向の下流側部位とが熱的に接触している。また、第１熱媒体通路５０ａの熱媒体流れ方向の下流側部位と、第２熱媒体通路５０ｂの熱媒体流れ方向の上流側部位とが熱的に接触している。このため、第１熱媒体通路５０ａおよび第２熱媒体通路５０ｂで、互いの熱媒体流れの上流側部位と熱媒体流れの下流側部位との間で熱交換が行われる。

【0091】

以上説明した本第４実施形態では、電池温調装置１に熱媒体流れ方向が異なる複数種類の熱媒体通路５０ａ、５０ｂを有する熱交換器５０を設け、互いの上流側部位と下流側部位が熱的に接触するように配置している。これにより、第１熱媒体通路５０ａと第２熱媒体通路５０ｂのそれぞれで、熱媒体流れ方向の上流側部位と下流側部位における温度分布を抑制できる。この結果、電池モジュール１０を構成する電池セル１１を均温化することができ、電池モジュール１０の温度分布を抑制できる。

【0092】

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

【0093】

例えば、上記第１実施形態では、複数の熱交換器２０、３０を熱交換部２０ａ、３０ａが重なり合い、接続部２０ｂ、３０ｂが重なり合わないように配置したが、熱交換部２０ａ、３０ａおよび接続部２０ｂ、３０ｂが重なり合うように配置してもよい。

【0094】

また、上記第３実施形態では、複数の熱交換器２０、３０を熱交換部２０ａ、３０ａおよび接続部２０ｂ、３０ｂが重なり合うように配置したが、熱交換部２０ａ、３０ａが重なり合い、接続部２０ｂ、３０ｂが重なり合わないように配置してもよい。

【0095】

また、上記第１～第３実施形態では、熱交換器２０、３０、４０の隣接する熱交換部２０ａ、３０ａ、４０ａの間に１つの電池セル１１が配置されるようにしたが、隣接する熱交換部２０ａ、３０ａ、４０ａの間に２以上の電池セル１１が配置されるようにしてもよい。

【0096】

また、上記第１、第３実施形態では、熱交換器２０、３０の熱媒体がセル積層方向において一方向に流れるようにしたが、熱交換器２０、３０の熱媒体がセル積層方向においてＵターンして流れるようにしてもよい。この場合には、第１流入部２１および第２流出部３２と、第１流出部２２および第２流入部３１と、セル積層方向における同じ側に設けられることになる。

【0097】

また、上記第２実施形態では、熱交換器４０の熱媒体通路４０ａ、４０ｂの熱媒体がセル積層方向において一方向に流れるようにしたが、熱媒体通路４０ａ、４０ｂの熱媒体がセル積層方向においてＵターンして流れるようにしてもよい。この場合には、第１流入部４１および第２流出部４４と、第１流出部４２および第２流入部４３と、セル積層方向における同じ側に設けられることになる。

【0098】

また、上記第４実施形態では、熱交換器５０の熱媒体通路５０ａ、５０ｂにおける熱媒体流れがＵターンするように構成したが、熱交換器５０の熱媒体通路５０ａ、５０ｂにおける熱媒体流れが一方向となるようにしてもよい。

【0099】

具体的には、熱媒体流れ方向が逆向きの第１熱媒体路５０ａと第２熱媒体通路５０ｂを並列して配置すればよい。そして、第１流入部５１および第２流出部５４と、第１流出部５２および第２流入部５３を、熱交換器５０のセル積層方向における異なる端部に設ければよい。この場合にも、第１流入部５１と第２流出部５４がセル積層方向における同じ側に設けられ、第１流出部５２と第２流入部５３がセル積層方向における同じ側に設けられる。

【符号の説明】

【0100】

１０…電池モジュール、１１…電池セル、２０、３０、４０、５０…熱交換器、２１、３１、４１、４３、５１、５３…流入部、２２、３２、４２、４４、５２、５４…流出部、２０ａ、３０ａ、４０ｃ…熱交換部、４０ａ、５０ａ…第１熱媒体通路、４０ｂ、５０ｂ…第２熱媒体通路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】