JP2011175911A - 電池冷却／加熱構造及び電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、効率良く冷却／加熱することができる冷却／加熱構造およびこの冷却／加熱構造を有する電池モジュールを提供する。
【解決手段】媒体配管３３及びヒータ４０を一体化したプレート３０を電池１０に当接し、媒体配管３３に冷媒体を流して電池１０を冷却し、ヒータ４０に通電して電池１０を加熱する電池冷却／加熱構造２において、プレート３０には複数列の媒体配管３３を略平行に配置し、該媒体配管３３の直線部間にヒータ４０を配置すると共に、これらを同一面内に一体に配列したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動機を駆動源としたハイブリッド自動車或いは電気自動車に搭載される電池の電池冷却／加熱構造及びこの電池冷却／加熱構造を備えた電池モジュールに関する。

従来、プレートに、冷凍機で発生する冷媒体の蒸発熱で冷却を行う冷媒配管と、ヒータに通電して加熱する電気ヒータと、を取り付けてプレートの冷却／加熱を行い、このプレートを用いて被制御体の温度制御を行っている冷却／加熱構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の冷却／加熱構造においては、ヒータを複数の金属バンドなどでプレートの裏に固定しているが、この固定方法ではプレートとヒータ間の接触熱抵抗が大きくなり、効率よくプレートを加熱することができない。そのため、ヒータの熱を受けるヒータプレートと、冷媒体の熱を受ける冷却プレートと、を別のプレートで形成し、これらを積層して冷却／加熱プレートを形成し、接触熱抵抗を低減させている。

特開２０００−９５１９８号公報

ところで、ハイブリッド自動車或いは電気自動車に搭載される電池は、車両の走行距離を伸ばすために、限られたスペースに、より多くの電池を積み込む必要があり、電池に装着される冷却／加熱構造は小型化する必要がある。しかしながら、ヒータプレートと冷却プレートを積層して形成した冷却／加熱プレートは大型化し、設置スペースが限られている車載用電池モジュールにおいては、この冷却／加熱プレートを電池に装着させた場合、積載できる電池の数に影響を与えてしまう。
また、ヒータプレートと冷却プレートを積層し、冷却プレートの内部に設けられた冷媒配管が冷媒体で充たされておらず、空洞の状態でヒータに通電した場合、熱伝導効率が悪く、プレートを効率良く加熱することができないという問題がある。さらに、冷媒プレートに設けられた冷媒配管内に液状の冷媒体が溜まっている状態でヒータに通電した場合、この液冷媒が熱負荷となり、プレートの加熱効率が悪くなるという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型で、効率良く冷却／加熱することができる冷却／加熱構造およびこの冷却／加熱構造を有する電池モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、媒体配管及びヒータを一体化したプレートを電池に当接し、媒体配管に冷媒体を流して電池を冷却し、ヒータに通電して電池を加熱する電池冷却／加熱構造において、前記プレートには複数列の媒体配管を略平行に配置し、該媒体配管の直線部間にヒータを配置すると共に、これらを同一面内に一体に配列したことを特徴とする。

前記プレートの裏面にヒータ保持具を等間隔で配置し、ヒータ保持具間に媒体配管を配列すると共に、各ヒータ保持具にヒータを保持した構成としても良い。車載空調用の冷凍サイクルを備え、該冷凍サイクルの蒸発器と並列に前記プレートが配管接続されている構成としても良い。また、専用の冷凍サイクルを備え、該冷凍サイクルの蒸発器の代わりに前記プレートが配管接続されている構成としても良い。また、前記プレートの媒体の出入り口に開閉弁を備えた構成としても良い。また、前記複数列の媒体配管は、前記プレートに蛇行状に配置されている構成としても良い。

また、本発明は、複数の電池セルを組み付けて電池を形成し、前記電池を側板、底板を備えたケースの内部に収納して形成した電池モジュールにおいて、前記ケースの内側に、前記電池に当接する単一のプレートを配置し、前記プレートには複数列の媒体配管を略平行に配置し、該媒体配管の直線部間にヒータを配置すると共に、これらを同一面内に一体に配列し、媒体配管に冷媒体を流して電池を冷却し、ヒータに通電して電池を加熱することを特徴とする。

本発明によれば、媒体配管及びヒータを一体化したプレートを電池に当接し、媒体配管に冷媒体を流して電池を冷却し、ヒータに通電して電池を加熱する電池冷却／加熱構造において、前記プレートには複数列の媒体配管を略平行に配置し、該媒体配管の直線部間にヒータを配置すると共に、これらを同一面内に一体に配列したため、プレートを薄く形成し、プレートの熱交換面に直接ヒータ及び冷媒配管の熱を伝熱させてプレートの冷却／加熱をおこなうことができる。そのため、電池冷却／加熱構造を小型化して、効率よく電池の冷却／加熱を行うことができるという効果を奏する。

本実施形態に係る電池モジュールの配置構成を示す模式図である。 プレートの構成を示す模式図である。 プレートを下から見た状態を示す下面図である。 プレートの断面図である。 電池冷却／加熱構造の運転制御の一例を示す図である。 第二実施形態に係るプレートの接続構成を示す回路図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態に係る電池モジュール１を搭載したハイブリッド自動車や電気自動車などの車両１００を示す。電池モジュール１は、通常、車両１００内で設置スペースを設けやすいトランクルーム１０４の床下等に配置される。電池モジュール１は、組電池１０と、組電池１０に当接され組電池１０の冷却／加熱を行う後述のプレート３０とが、側板、底板（不図示）を備えた略密閉構造のケース３の内部に収容され、形成されている。また、組電池１０は、図示は省略したが、複数の電池セルを並べて組み付けて略直方形状に形成されている。
プレート３０には、媒体入口配管５１および媒体出口配管５２が連通している。媒体入口配管５１および媒体出口配管５２は、冷媒配管５１ａ，５２ａに連通し、冷媒配管５１ａ，５２ａは、車室１０２の床下を通って車両１００の前方に備えられたエンジンルーム１０３に延び、エンジンルーム１０３内に搭載された車載空調用の冷凍サイクル６０に配管接続されて、電池モジュール１の冷却サイクル８０を形成している。

冷凍サイクル６０は、圧縮機６１と、車両１００のラジエター（不図示）と並列に配置された凝縮器６２と、レシーバタンク６８と、第一減圧装置６３と、蒸発器６４とが冷媒管６０ａで接続されて構成されている。レシーバタンク６８と第一減圧装置６３の間には、冷媒配管５１ａが接続されている。また、蒸発器６４と圧縮機６１の間には冷媒配管５２ａが接続されている。冷媒配管５１ａは、第一開閉弁５４を介して媒体入口配管５１に接続され、冷媒配管５２ａは、第二開閉弁５５を介して媒体出口配管５２に接続されている。これによって、第一減圧装置６３及び蒸発器６４と並列に、第二減圧装置５３及びプレート３０が冷凍サイクル６０に配管接続されている。また、冷媒配管５１ａと冷媒管６０ａの接続部と、第一減圧装置６３の間には第三開閉弁５６が接続されている。

図２は、本実施形態に係る電池冷却／加熱構造２を模式的に示している。電池冷却／加熱構造２は、プレート３０と、プレート３０に接続される媒体入口配管５１および媒体出口配管５２と、媒体入口配管５１と媒体出口配管５２に、それぞれ第一開閉弁５４あるいは第二開閉弁５５を介して接続される冷媒配管５１ａおよび冷媒配管５２ａを備えている。また、媒体入口配管５１には第二減圧装置５３が備えられている。
プレート３０には、媒体入口配管５１および媒体出口配管５２に連通し、プレート３０の長手方向に沿って蛇行状に配置された媒体配管３３と、蛇行状の媒体配管３３の直線部間に配置された複数のヒータ４０と、が備えられている。

プレート３０は、図３に示すように、熱伝導性に優れた、例えばアルミニウム板材等で薄板状に形成された伝熱部材３０Ａと、プレート３０の裏面である伝熱部材３０Ａの同一面側に配列されたヒータ４０および媒体配管３３を備えている。
ヒータ４０は、伝熱部材３０Ａに長手方向に平行して等間隔で配置された、後述の複数のヒータ保持具４１に保持されて備えられている。この構成によれば、伝熱部材３０Ａの長手方向に沿ってヒータ保持具４１を配置したため、ヒータ保持具４１が伝熱部材３０Ａの補強部材の役割を果たし、プレート３０の変形を防止することができる。また、ヒータ４０は、例えば可撓性を有するパイプ形状のヒータを蛇行状に曲げて、伝熱部材３０Ａに沿わせて配置した構成としてもよい。

媒体配管３３は、伝熱部材３０Ａの長手方向に平行して配列された複数の板状配管３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを備え、それぞれの板状配管３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、伝熱部材３０Ａに当接し、各ヒータ保持具４１の間に配置されている。また、板状配管３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、その内部に冷媒が流れる複数の細径流路３２（図４参照）がプレート３０の長手方向に沿って平行に配列される扁平多穴（マイクロチャンネル）型の配管（熱交換器）である。この構成によれば、媒体配管３３の伝熱面積を拡大することができるため、熱交換率が高くなり、プレート３０を小型化しても、効率よくプレート３０の冷却を行うことができる。

板状配管３３ａ，３３ｂの一端は、入口ヘッダ３５に接続され、その他端は、中間ヘッダ３７に接続されている。また、板状配管３３ｃ，３３ｄの一端は、出口ヘッダ３８に接続され、その他端は板状配管３３ａ，３３ｂと同様に中間ヘッダ３７に接続されている。この構成によれば、複数の板状配管３３ａ〜３３ｄを、複数のヘッダ３５，３７，３８を介して連結して、一体に形成された媒体配管３３を形成することができる。
また、入口ヘッダ３５、出口ヘッダ３８、および、中間ヘッダ３７は、略円筒形状に形成され、中空構造を有している。入口ヘッダ３５の略中央部には媒体入口配管５１が接続され、一方、出口ヘッダ３８の略中央部には媒体出口配管５２が接続されている。また、板状配管３３ａの外側には、冷媒入口側にプレート３０の温度を検出するプレート温度センサー４２が備えられている。

ヒータ保持具４１は、図４に示されるように、断面略コ字形状に形成され、開口部４１ａを有し、開口部４１ａは、ヒータ４０の外周と略同寸法の円弧状に形成されている。開口部４１ａには、ヒータ４０の外周が当接し、ヒータ４０が握持されるように備えられている。ヒータ保持具４１は熱伝導性の高い部材から形成され、その一面が伝熱部材３０Ａに当接し、例えば溶接などによって伝熱部材３０Ａに固定されている。この構成によればヒータ４０、ヒータ保持具４１および伝熱部材３０Ａ間の熱抵抗を低減させて、ヒータ４０の熱を、ヒータ保持具４１を介して効率良く伝熱部材３０Ａに伝え、プレート３０を加熱することができる。

つぎに、本実施形態の動作を説明する。
冷却サイクル８０を動作する際は、図１に示すように、冷凍サイクル６０の動作が前提となっている。冷凍サイクル６０は車室１０２内の冷房運転時に動作し、冷却サイクル８０は組電池１０の温度が所定温度以上となった場合に動作する。
車室１０２内の冷房運転時には、第一開閉弁５４および第二開閉弁５５が閉じられ、第三開閉弁５６が開かれて、冷凍サイクル６０は冷房運転される。冷凍サイクル６０内を循環する冷媒は、圧縮機６１で圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器６２で凝縮されて低温高圧の液冷媒となり、レシーバタンク６８を介して第一減圧装置６３で低温低圧の液冷媒となって、蒸発器６４で車室１０２の熱を吸収して蒸発し、再び圧縮機６１に吸入される。

冷房運転時にプレート３０の冷却をする必要がある時には、第一開閉弁５４、第二開閉弁５５及び第三開閉弁５６が開かれて、冷凍サイクル６０を循環する冷媒の一部が電池モジュール１の冷却サイクル８０に循環され、プレート３０の冷却を行う。具体的には、凝縮器６２を通って冷却され、低温高圧になった液冷媒は、冷媒配管５１ａに導かれ、第一開閉弁５４を介して媒体入口配管５１に流れ、第二減圧装置５３で減圧され、プレート３０に流入する。プレート３０内を流動し、プレート３０を冷却して蒸発した冷媒は、媒体出口配管５２からプレート３０外に流出し、第二開閉弁５５を介して冷媒配管５２ａを通って流れ、冷凍サイクル６０を循環する冷媒と蒸発器６４の下流で合流し、圧縮機６１に吸入される。

冷房運転の停止時に、プレート３０の冷却をする必要がある時には、第一開閉弁５４、及び第二開閉弁５５を開き、第三開閉弁５６を閉じる。冷凍サイクル６０の圧縮機６１を駆動させると、冷媒が、凝縮器６２およびレシーバタンク６８を介して冷却サイクル８０に循環し、プレート３０を冷却する。第三開閉弁５６が閉じられたため、冷媒は、第一減圧装置６３及び蒸発器６４をバイパスして流れる。

図５は、冬季等の外気温が低い時の電池冷却／加熱構造２の運転制御の一例を示している。プレート３０の加熱運転は、車載空調用の冷凍サイクル６０の動作およびヒータ４０への通電が前提となっている。
車両１００の運転停止中（１）には、車載空調用の冷凍サイクル６０の圧縮機６１の運転およびヒータ４０への通電が停止する。また、第一開閉弁５４、第二開閉弁５５および第三開閉弁５６が閉じられ、冷凍サイクル６０および冷却サイクル８０の冷媒体の循環が止められる。

車両１００の運転開始直後（２）に、組電池１０の温度が所定以下の場合には、ヒータ４０への通電が開始されて、プレート３０が加熱される。この時、冷凍サイクル６０の圧縮機６１の運転は停止しているため、第一開閉弁５４、第二開閉弁５５および第三開閉弁５６は閉じられ、冷媒体の循環がとめられる。
車両１００の運転中（３）で組電池１０の温度が所定以上に達すると、冷凍サイクル６０の圧縮機６１の運転が開始され、第一開閉弁５４および第二開閉弁５５が開かれて、冷却サイクル８０への冷媒の循環が行われ、プレート３０が冷却される。同時に第三開閉弁５６は閉じられ、冷媒は第一減圧装置６３および蒸発器６４をバイパスして流れる。また、ヒータ４０への通電は停止する。

ところで、プレート３０に冷媒が残った状態で車両１００の運転が停止し、同時に冷凍サイクル６０の圧縮機６１が停止すると、プレート３０内部に冷媒体が残った状態となる。プレート３０内に残っている冷媒体は、組電池１０の熱によって蒸発し、プレート３０外に一端排出されるが、プレート３０に連通する冷媒配管５１ａ，５２ａ内で低温の外気によって冷やされ凝縮し、再びプレート３０内に戻り、冷えた冷媒体がプレート３０内に溜まった状態となる場合がある。この状態で車両運転開始直後にヒータ４０でプレート３０を加熱すると、プレート３０内に溜まった、冷えた冷媒体が熱負荷となり、プレート３０の加熱効率が低減される。
そのため、車両１００の運転停止直後（４）においては、プレート３０の冷媒排出運転が行われる。冷媒排出運転時には、冷凍サイクル６０の圧縮機６１の運転を継続した状態で第一開閉弁５４を閉じ、冷凍サイクル６０から冷却サイクル８０への冷媒の流入が止められる。これと同時に、ヒータ４０への通電が開始され、プレート３０の媒体配管３３内に残っている冷媒体が蒸発し、開いている第二開閉弁５５を介してプレート３０内の冷媒体がプレート３０の外に排出され、圧縮機６１に吸入される。

プレート３０の冷媒排出運転は、媒体配管３３に設けられたプレート温度センサー４２がプレート３０の温度が所定以上になったことを検出した場合、或いは、プレート３０の冷媒排出運転の継続時間が設定時間に到達した場合に停止され、冷凍サイクル６０の圧縮機６１の運転およびヒータ４０への通電が停止し、第一開閉弁５４、第二開閉弁５５および第三開閉弁５６が閉じられる。

プレート３０の冷媒排出運転は、冬季等の外気温が低い時にプレート３０の加熱運転以後に車両の運転が停止された直後に行うだけではなく、夏季等の外気温が高い時にも同様に行う構成としてもよい。或いは、夏季等で外気温が高く、プレート３０から排出された蒸気冷媒が再凝縮することがない場合には、第一開閉弁５４および第二開閉弁５５を車両１００の運転停止後も開いた状態にしておき、プレート３０内で蒸発した冷媒体によって媒体配管３３内が高圧の状態となるのを防止する構成としてもよい。

これらの構成によれば、プレート３０の同一面内に媒体配管３３及びヒータ４０を配列してプレート３０の冷却／加熱を行い、プレート３０のもう一方の面に組電池１０を当接させて、組電池１０の冷却／加熱を行うことができるため、電池冷却／加熱構造２を小型化することができる。さらに、媒体配管３３内の冷媒流路が、プレート３０の加熱時に熱伝導効率を低減させることなく、ヒータ４０から直接プレート３０に伝熱することができるため、加熱効率を向上させることができる。
また、電池冷却／加熱構造２が一つのプレート３０上に配置され、組電池１０との接触面を冷却／加熱で共用するため、電池モジュール１の組み立て作業性を向上させることができる。

また、車両１００の運転停止直後にはプレート３０の冷媒排出運転を行い、冷媒排出運転後には第一開閉弁５４および第二開閉弁５５を閉じて、プレート３０へ冷媒体が流入するのを防止する構成としたため、プレート３０の媒体配管内に液冷媒が溜まり、これが加熱時に熱負荷となることがなく、プレート３０の加熱効率を向上させることができる。

また、プレート３０の媒体入口配管５１に第一開閉弁５４を設け、媒体出口配管５２に第二開閉弁５５を設ける構成としたため、第一開閉弁５４と第二開閉弁５５を冷凍サイクル６０との接続側に設けるのに比べて、第一開閉弁５４と第二開閉弁５５の間の冷媒体の量を少なくすることができ、プレート３０の冷媒排出運転時に効率良く冷媒体の排出を行うことができる。

＜第二実施形態＞
図６は、第二実施形態に係るプレート３０の冷却サイクルを示す回路図である。なお、以下の説明において、第一実施形態で説明したものは同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係る冷凍サイクル９０は、車載空調用の冷凍サイクルではなく、電池冷却／加熱構造２に専用に備えられた冷凍サイクル９０である。冷凍サイクル９０は電池モジュール１に隣接して設置することができるため、配管を短くすることができ、冷媒配管の引き回し作業効率を向上させるとともに、配管における熱損失を低減し、電池冷却／加熱構造２の冷却効率を向上させることができる。

冷凍サイクル９０は、圧縮機７１、凝縮器７２、減圧装置７３が、プレート３０に配管接続されている。減圧装置７３は、媒体入口配管５１を介してプレート３０に接続され、プレート３０は、媒体出口配管５２を介して圧縮機７１に接続されている。凝縮器７２と減圧装置７３の間には第一開閉弁５４が備えられ、プレート３０と圧縮機７１の間には第二開閉弁５５が備えられている。プレート３０は、冷凍サイクル９０において蒸発器の役割を果たし、プレート３０の媒体配管３３に低温の冷媒体を流してプレート３０を冷却することができる。

つぎに、本実施形態の動作を説明する。
冷凍サイクル９０は、組電池１０の温度が所定温度以上となった場合にプレート３０を冷却するために動作する。プレート３０の冷却時、第一開閉弁５４および第二開閉弁５５が開かれ、冷凍サイクル９０の運転が開始される。冷凍サイクル９０内を循環する冷媒は、圧縮機７１で圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器７２で凝縮されて低温高圧の液冷媒となり、減圧装置７３で低温低圧の液冷媒となって、プレート３０で組電池１０の熱を吸収して蒸発し、再び圧縮機７１に吸入される。

組電池１０の温度が所定温度以下の時にはプレート３０を加熱するためにヒータ４０への通電が開始される。プレート３０の加熱時、冷凍サイクル９０（圧縮機７１）の運転は停止され、プレート３０へ冷媒体が循環しないように、第一開閉弁５４および第二開閉弁５５が閉じられる。

車両１００の運転停止直後には、プレート３０の冷媒排出運転が行われる。冷媒排出運転は、媒体配管３３に設けられたプレート温度センサー４２がプレート３０の温度が所定以上になったことを検出した場合、或いは、プレート３０の冷媒排出運転が設定時間に到達した場合に停止される。冷媒排出運転時には、第一開閉弁５４が閉じられ、第二開閉弁５５が開かれる。冷凍サイクル９０が運転され、同時に、ヒータ４０への通電が開始される。これによって、冷媒体のプレート３０への流入を停止し、プレート３０の媒体配管３３内に残っている冷媒体を蒸発させて、第二開閉弁５５を介してプレート３０内の冷媒体をプレート３０の外に排出し、圧縮機７１で吸入する。冷媒排出運転の停止時には、冷凍サイクル９０の運転及びヒータ４０への通電が停止し、第一開閉弁５４及び第二開閉弁５５がとじられる。

これらの構成によれば、プレート３０は、車載空調用の冷凍サイクル６０ではなく、専用の冷凍サイクル９０を用いて冷却することができるため、例えば外気温度が車載空調用の冷凍サイクル６０を運転する必要がない場合に、電池モジュール１の冷却のために車載空調用の高出力の圧縮機６１を駆動させる必要がない。また、電池モジュール１の冷却時には、専用の冷凍サイクル９０の低出力の圧縮機７１を駆動させてプレート３０を冷却することができるため、車載空調用の冷凍サイクル６０の圧縮機６１を駆動させてプレート３０の冷却をするのに比べて、車両１００の総合的なエネルギー効率を向上させることができる。また、冷房運転時に冷凍サイクル６０に負荷をかけることなく、プレート３０の冷却を行うことができるため、車室１０２の空調効率を低減させることがない。
また、車両１００の運転停止直後には、プレート３０の冷媒排出運転が行われるため、プレート３０の媒体配管３３内に熱負荷となる液冷媒が溜まることがなく、車両１００の運転開始時に組電池１０の加熱が必要な場合に、効率良くプレート３０を加熱することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、媒体配管３３及びヒータ４０を一体化したプレート３０を組電池１０に当接し、媒体配管３３に冷媒体を流して組電池１０を冷却し、ヒータ４０に通電して組電池１０を加熱する電池冷却／加熱構造２において、プレート３０には複数列の媒体配管３３を略平行に配置し、この媒体配管３３直線部間にヒータ４０を配置すると共に、これらを同一面内に一体に配列したため、組電池１０の冷却／加熱を、プレート３０の同一面を共用して行うことができるため、電池冷却／加熱構造２を小型化することができる。
さらに、ヒータ４０の熱が媒体配管３３を介すことなく直接プレート３０に伝わるため、媒体配管３３内の冷媒流路によって、プレート３０の加熱時に熱伝導効率が低減させられることがない。また、電池冷却／加熱構造２が一つのプレート３０上に配置され、組電池１０との接触面を冷却／加熱で共用するため、電池モジュール１の組み立て作業性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、プレート３０の裏面にヒータ保持具４１をプレート３０の長手方向に沿って等間隔で配置し、ヒータ保持具４１間に媒体配管３３（板状配管３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ）を配列すると共に、各ヒータ保持具４１にヒータ４０を保持し、ヒータ４０は例えば可撓性を有するパイプ形状のヒータを蛇行状に曲げて配置したため、媒体配管３３（板状配管３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ）及びヒータ４０がプレート３０の裏面に均一に配置することができる。そのため、プレート３０の冷却時及び加熱時にはプレート３０にむらなく均一に伝熱することができ、プレート３０の冷却／加熱効率を向上させることができる。
また、ヒータ保持具４１をプレート３０の長手方向に沿って等間隔で配置したため、ヒータ保持具４１がプレート３０の補強部材の役割を果たし、プレート３０の変形を防止することができる。さらに、ヒータ４０は、例えば可撓性を有するパイプ形状の一本のヒータを蛇行状に曲げて形成され、プレート３０に配置されたヒータ保持具４１に保持されているため、ヒータ４０のプレート３０への取付けあるいは分解（リサイクル）の作業性が向上する。

また、本実施形態によれば、車載空調用の冷凍サイクル６０の第一減圧装置６３及び蒸発器６４と並列に、第二減圧装置５３及びプレート３０が配管接続されているため、冷凍サイクル６０を循環する冷媒体の一部を分流して低温の冷媒体を直接プレート３０の媒体配管３３内に流すことができる。そのため、車載空調用の冷凍サイクル６０に、プレート３０を並列に接続するという簡単な構造でプレート３０を素早く冷却して、組電池１０の冷却を行うことができる。

また、本実施形態によれば、電池冷却／加熱構造２は、車載空調用の冷凍サイクル６０ではなく、電池冷却／加熱構造２に専用に備えられた冷凍サイクル９０を備え、プレート３０は、冷凍サイクルの蒸発器の代わりに配管接続されているため、車載空調用の冷凍サイクル６０の動作を前提とすることなく、プレート３０の冷却を行うことができる。冷凍サイクル９０の圧縮機７１は、プレート３０に流す冷媒だけを圧縮するために備えられるため、車載空調用の冷凍サイクル６０に備えられる圧縮機６１に比べて低出力のものであり、駆動に必要な電力が少ない。そのため、プレート３０の冷却運転のエネルギー効率を向上させることができる。また、外気温度が高い時に、冷凍サイクル６０に負荷をかけることなくプレート３０の冷却を行うことができ、車両１００の冷房効率を低減させることがない。
また、冷凍サイクル９０と電池モジュール１とを隣接させて備えることができるため、配管を短くすることができ、冷媒配管の引き回し作業効率を向上させるとともに、配管における熱損失を低減し、電池冷却／加熱構造２の冷却効率を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、プレート３０の媒体入口配管５１に第一開閉弁５４を設け、媒体出口配管５２に第二開閉弁５５を設ける構成としたため、第一開閉弁５４と第二開閉弁５５間の距離が短くなり、その分、車両１００の運転停止時に第一開閉弁５４と第二開閉弁５５の間に残る冷媒体の量が少なくなる。そのため、プレート３０の冷媒排出運転時に効率良く冷媒体の排出を行うことがで、媒体配管３３の内部に熱負荷となる液冷媒が溜まることがないため、車両１００の運転開始時に組電池１０の温度が低い場合には、効率よくプレート３０を加熱することができる。

また、本実施形態によれば、媒体配管３３は、複数列を有する配管を一体に形成し、プレート３０に蛇行状に配置されているため、プレート３０への媒体配管３３の取付け作業を簡易化することができる。また、媒体配管３３を蛇行状に成形したことによって、プレート３０から媒体配管３３へ付される力に対する媒体配管３３の強度を高めることができ、結果的に媒体配管３３は、プレート３０の補強を兼ねることができ、プレート３０の変形を防止することができる。

また、本実施形態によれば、複数の電池セルを組み付けて組電池１０を形成し、組電池１０を側板、底板を備えたケース３の内部に収納して形成した電池モジュール１において、ケース３の内側に、組電池１０に当接する単一のプレート３０を配置し、プレート３０には複数列の媒体配管３３を略平行に配置し、媒体配管３３の直線部間にヒータ４０を配置すると共に、これらを同一面内に一体に配列し、媒体配管３３に冷媒体を流して組電池１０を冷却し、ヒータ４０に通電して組電池１０を加熱する構成としたため、組電池１０とプレート３０の接触面を共用して冷却／加熱の両方を行うことができ、電池冷却／加熱構造２を小型化することができる。また、組電池１０と、組電池１０の冷却／加熱を行うプレート３０とを単一のケース内に収容するとこができるため、電池モジュール１の設置性を向上させることができる。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態では、第二減圧装置５３或いは減圧装置７３に第一開閉弁５４を直列して設ける構成としたが、これに限らず、例えば第二減圧装置５３或いは減圧装置７３が全閉機能を有する場合には、第一開閉弁５４の動作を第二減圧装置５３を用いて行い、第一開閉弁５４を設けない構成としても良い。
また、本実施形態では、車載空調用の冷凍サイクル６０を循環する冷媒体の一部を、電池の冷却サイクル８０に分流させてプレート３０の冷却を行う構成としたが、これに限らず、車載空調用の冷凍サイクル６０の低温部に熱交換器を設けて、この熱交換器に冷凍サイクル６０を循環する冷媒と、電池の冷却サイクル８０を循環する冷媒体と流して熱交換させて、冷却サイクル８０を循環する冷媒体を低温にし、プレート３０の冷却を行う構成としても良い。

１ 電池モジュール
２ 電池冷却／加熱構造
３ ケース
１０ 組電池（電池）
３０ プレート
３３ 媒体配管
４０ ヒータ
４１ ヒータ保持具
５１ 媒体入口配管（媒体の入り口）
５２ 媒体出口配管（媒体の出口）
５３ 第二減圧装置（第２減圧装置）
５４ 第一開閉弁
５５ 第二開閉弁
６０、９０ 冷凍サイクル
６１、７１ 圧縮機
６２、７２ 凝縮器
６３ 第一減圧装置（第１減圧装置）
６４ 蒸発器
８０ 冷却サイクル

Claims (7)

1. 媒体配管及びヒータを一体化したプレートを電池に当接し、媒体配管に冷媒体を流して電池を冷却し、ヒータに通電して電池を加熱する電池冷却／加熱構造において、前記プレートには複数列の媒体配管を略平行に配置し、該媒体配管の直線部間にヒータを配置すると共に、これらを同一面内に一体に配列したことを特徴とする電池冷却／加熱構造。
2. 前記プレートの裏面にヒータ保持具を等間隔で配置し、ヒータ保持具間に媒体配管を配列すると共に、各ヒータ保持具にヒータを保持したことを特徴とする請求項１に記載の電池冷却／加熱構造。
3. 車載空調用の冷凍サイクルを備え、該冷凍サイクルの蒸発器と並列に前記プレートが配管接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池冷却／加熱構造。
4. 専用の冷凍サイクルを備え、該冷凍サイクルの蒸発器の代わりに前記プレートが配管接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池冷却／加熱構造。
5. 前記プレートの媒体の出入り口に開閉弁を備えたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の電池冷却／加熱構造。
6. 前記媒体配管は、前記プレートに蛇行状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５に記載の電池冷却／加熱構造。
7. 複数の電池セルを組み付けて電池を形成し、前記電池を側板、底板を備えたケースの内部に収納して形成した電池モジュールにおいて、
   前記ケースの内側に、前記電池に当接する単一のプレートを配置し、前記プレートには複数列の媒体配管を略平行に配置し、該媒体配管の直線部間にヒータを配置すると共に、これらを同一面内に一体に配列し、媒体配管に冷媒体を流して電池を冷却し、ヒータに通電して電池を加熱することを特徴とする電池モジュール。
   
   
   

Images